Austenisasi baja

Prinsip Austenisasi

• Prinsip transformasi fase: Ketika baja dipanaskan, struktur internal seperti ferit dan perlit secara bertahap akan berubah menjadi austenit melalui redistribusi atom karbon dalam kisi kristal besi.
• Pengaruh suhu: Suhu austenisasi biasanya antara ac₁ (titik kritis bawah) dan ac₃ (titik kritis atas). Namun, suhu titik kritis bervariasi dengan komposisi baja. Misalnya, kandungan karbon, jenis dan kandungan unsur paduan semuanya memengaruhi titik kritis.

Proses Austenisasi (Mengambil Baja Eutektoid sebagai Contoh)

• Pembentukan inti austenit: Inti austenit biasanya lebih dulu terbentuk pada antarmuka fase antara ferit dan sementit, karena konsentrasi atom karbon pada antarmuka fase tidak merata, dan energinya tinggi dan susunan atom tidak teratur, yang dengan mudah memenuhi kondisi fluktuasi konsentrasi, fluktuasi energi, dan fluktuasi struktur yang diperlukan untuk nukleasi. Selain itu, batas-batas domain perlit dan blok mosaik ferit juga dapat menjadi lokasi nukleasi.
• Pertumbuhan inti austenit: Setelah dipanaskan ke wilayah fase austenit, laju difusi atom karbon meningkat pada suhu tinggi, dan atom besi dan atom paduan juga dapat berdifusi sepenuhnya. Inti austenit terus tumbuh ke arah ferit dan sementit melalui difusi atom karbon.
• Pelarutan sementit sisa: Karena komposisi dan struktur ferit lebih dekat ke austenit, ferit menghilang lebih dulu selama pertumbuhan inti austenit, sementara sementit sisa terus larut dengan perpanjangan waktu penahanan hingga semuanya menghilang.
• Homogenisasi komposisi austenit: Setelah semua sementit larut, konsentrasi karbon dalam austenit tidak seragam, dan kandungan karbon di wilayah sementit asli lebih tinggi. Pada saat ini, perlu dilakukan penahanan jangka panjang atau terus memanaskan untuk memungkinkan atom karbon berdifusi sepenuhnya, sehingga diperoleh austenit dengan komposisi yang seragam.

Austenisasi Baja Hipoeutektoid dan Baja Hipereutektoid

• Baja Hipoeutektoid: Selain proses dasar pembentukan austenit dari baja eutektoid yang disebutkan di atas, ketika dipanaskan di atas suhu ac₁, ferit proeutektoid perlu larut secara bertahap hingga dipanaskan di atas suhu ac₃ untuk sepenuhnya berubah menjadi austenit.
• Baja Hipereutektoid: Ketika dipanaskan di atas suhu ac₁, sementit proeutektoid (sementit sekunder) perlu larut secara bertahap, dan hanya ketika dipanaskan di atas Accm (titik kritis atas baja hipereutektoid) semua sementit dapat larut dan struktur austenit tunggal dapat diperoleh.

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Austenisasi

• Suhu dan waktu pemanasan: Semakin tinggi suhu pemanasan, semakin cepat laju difusi atom, semakin cepat kecepatan austenisasi, dan semakin pendek waktu yang dibutuhkan untuk pembentukan; Pada suhu tertentu, semakin lama waktu penahanan, semakin seragam komposisi austenit, tetapi waktu penahanan yang terlalu lama akan menyebabkan pertumbuhan butir.
• Laju pemanasan: Semakin cepat laju pemanasan, semakin pendek periode inkubasi, semakin tinggi suhu di mana austenit mulai dan berakhir berubah, dan semakin pendek waktu yang dibutuhkan untuk transformasi. Selama pemanasan cepat, peningkatan laju nukleasi austenit lebih besar daripada laju pertumbuhan, dan butir austenit halus dapat diperoleh.
• Unsur paduan: Unsur-unsur seperti kobalt dan nikel akan mempercepat proses austenisasi; Unsur-unsur seperti kromium, molibdenum, dan vanadium memperlambat proses austenisasi; Unsur-unsur seperti silikon, aluminium, dan mangan pada dasarnya tidak berpengaruh pada proses austenisasi. Karena laju difusi unsur paduan jauh lebih lambat daripada karbon, suhu pemanasan perlakuan panas baja paduan umumnya lebih tinggi dan waktu penahanan lebih lama.
• Struktur asli: Ketika sementit dalam struktur asli berbentuk lamela, laju pembentukan austenit lebih cepat daripada sementit granular; Semakin kecil jarak antar-lamela sementit, semakin banyak antarmuka fase, semakin tinggi laju nukleasi, dan semakin cepat laju transformasi; Perlit granular dalam keadaan anil spheroidizing memiliki sedikit antarmuka fase, sehingga laju austenisasi adalah yang paling lambat.

Penerapan Praktis Austenisasi

• Perlakuan panas: Austenisasi adalah langkah kunci dalam perlakuan panas baja. Metode pendinginan selanjutnya yang berbeda (seperti quenching, normalisasi, anil, temper, dll.) akan menyebabkan austenit berubah menjadi struktur yang berbeda, sehingga memperoleh sifat mekanik yang diperlukan. Misalnya, quenching baja setelah austenisasi dapat memperoleh struktur martensit dan meningkatkan kekerasan dan kekuatan baja; Perlakuan normalisasi dapat menghaluskan butir dan meningkatkan kemampuan mesin baja, dll.
• Pemrosesan tekanan: Batang baja, billet baja, dan produk baja umumnya dipanaskan hingga di atas 1100°C untuk austenisasi. Pada saat ini, austenit memiliki plastisitas yang baik dan kekuatan luluh yang rendah, yang nyaman untuk pemrosesan plastik seperti penempaan dan penggulungan untuk membuat bagian atau produk jadi dari berbagai bentuk.