Proses Annealing

Annealing merupakan salah satu proses perlakuan panas atau heat treatment. Pada proses ini suatu bahan dipanaskan dalam periode waktu yang lama, kemudian secara perlahan bahan tersebut didinginkan.

Gambar 1. Rentang Suhu Perlakuan Panas untuk Baja Karbon.
(Sumber: W. D. Callister dan D. G. Rethwisch, 2010, Materials Science and Engineering: an Introduction, edisi 8.)

Tujuan Proses Annealing

Biasanya, annealing dilakukan untuk:

• Menghilangkan tegangan sisa yang disebabkan oleh proses sebelumnya.
• Meningkatkan keuletan dan ketangguhan.
• Mengurangi kekerasan dan kerapuhan.
• Menghasilkan struktur mikro tertentu sehingga sifat mekanik yang diinginkan dapat diperoleh.
• Merekristalisasi kembali logam yang dikerjakan secara dingin.

Tahap-tahap Proses Annealing

Setiap proses annealing terdiri dari tiga tahap:

• Pemanasan sampai suhu yang diinginkan.
• Mempertahankan (holding) panas pada suhu tersebut. Tahap ini juga dikenal dengan sebutan soaking.
• Pendinginan sampai suhu ruang.

Waktu adalah parameter penting dalam prosedur annealing. Selama pemanasan dan pendinginan, ada gradien suhu antara bagian luar dan dalam benda kerja. Besarnya tergantung pada ukuran dan geometri benda kerja. Jika laju perubahan suhu terlalu besar, gradien suhu dan tegangan internal dapat terbentuk. Hal itu menyebabkan benda kerja melengkung atau retak. Waktu annealing juga harus cukup lama agar memungkinkan reaksi transformasi yang diperlukan. Suhu annealing juga merupakan pertimbangan penting. Annealing dapat dipercepat dengan meningkatkan suhu.

Proses annealing biasanya digunakan pada bidang fabrikasi yang membutuhkan deformasi plastis yang luas. Annealing memungkinkan deformasi tanpa fraktur atau tanpa konsumsi energi yang berlebihan. Oksidasi atau pembentukan kerak di permukaan dapat dicegah atau diminimalkan dengan annealing pada suhu yang relatif rendah (tetapi di atas suhu rekristalisasi) atau dalam atmosfer yang tidak teroksidasi.

Penghilangan Tegangan Sisa

Tegangan sisa dapat terbentuk dalam potongan logam akibat hal-hal berikut:

• Proses deformasi plastis seperti hasil permesinan.
• Pendinginan yang tidak seragam dari logam yang diproses atau dibuat pada suhu tinggi, seperti las atau cor.
• Transformasi fase yang terbentuk pada pendinginan.

Distorsi dapat terjadi jika tegangan sisa tidak dihilangkan. Tegangan tersebut dapat hilang dengan perlakuan panas annealing di mana logam dipanaskan sampai suhu yang disarankan. Suhu annealing biasanya relatif rendah sehingga efek yang dihasilkan dari cold working dan perlakuan panas lain tidak terpengaruh.

Full annealing dikaitkan dengan logam ferro, biasanya baja karbon rendah dan sedang. Pemanasan pada full annealing hingga ke wilayah austenite, lalu diikuti oleh pendinginan lambat di tungku untuk menghasilkan pearlite kasar.

Normalizing melibatkan siklus pemanasan dan holding yang serupa, tetapi laju pendinginannya lebih cepat. Baja dibiarkan dingin di udara sampai suhu ruang. Hal ini menghasilkan pearlite halus, kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi, tetapi daktilitas lebih rendah daripada produk full annealing.

Spheroidizing adalah proses pembentukan partikel spheroid pada baja. Baja sedang dan tinggi yang memiliki struktur mikro yang mengandung pearlite kasar sekalipun mungkin masih terlalu sulit untuk diproses dengan mesin. Oleh karena itu dengan membuat baja ber-spheroid, daktilitas dapat diperoleh.

Aplikasi Proses Annealing

Proses annealing biasanya digunakan di industri pengolahan baja, produsen alat berat, dan lain-lain.

Referensi

Groover, Mikell P., 2010, Fundamentals of Modern Manufacturing: Materials, Processes, and Systems, edisi 4.

W. D. Callister dan D. G. Rethwisch, 2010, Materials Science and Engineering: an Introduction, edisi 8.