Perlakuan panas kimia pada coran baja

Perlakuan panas kimiawi pada coran baja mengacu pada penempatan coran dalam media aktif pada suhu tertentu untuk pengawetan panas, sehingga satu atau beberapa unsur kimia dapat menembus permukaan. Perlakuan panas kimia dapat mengubah komposisi kimia, struktur metalografi dan sifat mekanik permukaan coran. Proses perlakuan panas kimia yang umum digunakan meliputi karburasi, nitridasi, karbonitriding, boronisasi, dan metalisasi. Saat melakukan perlakuan panas kimia pada coran, bentuk, ukuran, kondisi permukaan, dan perlakuan panas permukaan coran harus dipertimbangkan secara komprehensif.

 

1. Karburasi

Karburasi mengacu pada pemanasan dan isolasi pengecoran dalam media karburasi, dan kemudian infiltrasi atom karbon ke permukaan. Tujuan utama dari karburasi adalah untuk meningkatkan kandungan karbon pada permukaan coran, sekaligus membentuk gradien kandungan karbon tertentu pada coran. Kandungan karbon baja karburasi umumnya 0,1%-0,25% untuk memastikan inti pengecoran memiliki ketangguhan dan kekuatan yang cukup.

Kekerasan permukaan lapisan karburasi umumnya 56HRC-63HRC. Struktur metalografi lapisan karburasi adalah martensit jarum halus + sejumlah kecil austenit tertahan dan karbida granular yang terdistribusi secara merata. Karbida jaringan tidak diperbolehkan, dan fraksi volume austenit yang tertahan umumnya tidak melebihi 15%-20%.

Kekerasan inti pengecoran setelah karburasi umumnya 30HRC-45HRC. Struktur metalografi inti harus berupa martensit rendah karbon atau bainit rendah. Tidak diperbolehkan adanya ferit yang masif atau diendapkan di sepanjang batas butir.

Dalam produksi aktual, ada tiga metode karburasi yang umum: karburasi padat, karburasi cair, dan karburasi gas.

2. Nitridasi

Nitridasi mengacu pada proses perlakuan panas yang menyusupkan atom nitrogen ke permukaan coran. Nitridasi umumnya dilakukan di bawah suhu Ac1, dan tujuan utamanya adalah untuk meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, kekuatan lelah, ketahanan kejang, dan ketahanan korosi atmosferik pada permukaan pengecoran. Nitridasi coran baja umumnya dilakukan pada suhu 480°C-580°C. Coran yang mengandung aluminium, kromium, titanium, molibdenum, dan tungsten, seperti baja paduan rendah, baja tahan karat, dan baja perkakas cetakan panas, cocok untuk nitridasi.

Untuk memastikan bahwa inti pengecoran memiliki sifat mekanik dan struktur metalografi yang diperlukan, dan untuk mengurangi deformasi setelah nitridasi, diperlukan perlakuan awal sebelum nitridasi. Untuk baja struktural, diperlukan perlakuan quenching dan tempering sebelum nitridasi untuk mendapatkan struktur sorbit temper yang seragam dan halus; untuk coran yang mudah terdistorsi selama perlakuan nitridasi, perlakuan anil pelepas tegangan juga diperlukan setelah pendinginan dan temper; untuk baja tahan karat dan baja tuang tahan panas umumnya dapat dipadamkan dan ditempa untuk meningkatkan struktur dan kekuatan; untuk baja tahan karat austenitik, perlakuan panas larutan dapat digunakan.