Apa Itu Perawatan Pengerasan Dan Apa Itu Lapisan Kerak Hitam

HardeningTreatment dan Black Phosphating Coating adalah dua proses penting dalam bidang perawatan permukaan logam, yang masing-masing memiliki fokus tersendiri pada peningkatan sifat material.

Perlakuan pengerasan adalah jenis teknologi perlakuan panas yang meningkatkan kekerasan, kekuatan, dan ketahanan aus dengan mengubah struktur internal logam (seperti transformasi fasa dan penghalusan butiran), terutama mencakup metode berikut:

1. Pengerasan keseluruhan

Pendinginan (Quenching):

Panaskan logam di atas suhu kritis (seperti titik Ac₃ atau Ac₁ pada baja), lalu dinginkan dengan cepat (quenching air, Quenching minyak) untuk membentuk struktur martensit dengan kekerasan tinggi, yang secara signifikan meningkatkan kekerasan dan kekuatan tarik (3 hingga 5 kali lipat).

Temperatur:

Setelah pendinginan, perlu dilakukan pada suhu yang relatif rendah (150-650 derajat ) untuk menghilangkan tegangan internal dan menyesuaikan ketangguhan, mencegah patah getas, dan mencapai keseimbangan antara kekuatan dan ketangguhan.

2. Pengerasan permukaan

Karburasi/nitridasi:

Atom karbon atau nitrogen disusupkan ke dalam permukaan logam untuk membentuk lapisan permukaan-dengan kekerasan tinggi (seperti lapisan karburasi dengan kekerasan di atas HRC 60), yang cocok untuk komponen yang rentan terhadap keausan tinggi, seperti roda gigi dan bantalan.

Pengerasan induksi:

Ini dengan cepat memanaskan lapisan permukaan dengan-arus frekuensi tinggi dan memadamkannya. Kedalaman lapisan yang mengeras dapat dikontrol (0,5-10mm), menampilkan efisiensi tinggi dan deformasi minimal.

3. Skenario penerapan

• Blok mesin mobil dan roda gigi transmisi (dengan persyaratan ketahanan aus yang tinggi);

• Roda pendaratan dirgantara, komponen rudal (kekuatan tinggi dan ketahanan lelah);

• Cetakan dan alat pemotong (masa pakai lebih lama).

Lapisan bersisik hitam secara khusus mengacu pada lapisan permukaan yang dibentuk oleh perlakuan fosfat hitam berbasis mangan, yang merupakan bagian dari teknologi film konversi kimia. Intinya adalah menghasilkan lapisan film berpori hitam pada permukaan logam melalui reaksi fosfat.

1. Prinsip proses:

Bagian baja direndam dalam larutan fosfat yang mengandung ion mangan (seperti garam Marif, yaitu mangan dihidrogen fosfat), dan bereaksi pada suhu 80-100 derajat untuk membentuk lapisan kristal hitam Zn₂Mn(PO₄)₂·4H₂O, dengan ketebalan biasanya berkisar antara 5 hingga 20 μm.

Diperlukan-penghilangan lemak dan pencucian asam untuk menghilangkan karat, diikuti dengan penyegelan (mengoleskan minyak-anti karat) untuk mengisi pori-pori dan meningkatkan kinerja perlindungan.

2. Keunggulan kinerja inti:

• Ketahanan korosi yang tinggi:

Waktu uji semprotan garam > 96 jam (fosfat putih hanya <24 jam), karena unsur mangan memadatkan struktur untuk mencegah penetrasi media korosif;

• Pelumasan dan pengurangan gesekan:

Struktur berpori mikro-dapat menyerap oli pelumas, dengan koefisien gesekan serendah 0,08-0,12, sehingga cocok untuk komponen bergerak seperti silinder dan bantalan hidrolik.

• Stabilitas termal:

Bahan ini dapat menahan suhu hingga 150 derajat (80 derajat untuk fosfat putih), sehingga cocok untuk-kondisi kerja bersuhu tinggi.

3. Dibandingkan dengan proses penghitaman tradisional:

Ciri khasnya adalah lapisan bersisik hitam tersebut teroksidasi dan berubah menjadi hitam
Ketebalan film adalah 5-20 μm dan 0,5-1,5 μm
Waktu ketahanan semprotan garam > 96 jam < 24 jam
Bahan yang berlaku: baja, paduan aluminium, paduan seng, hanya baja
Efek dimensi penebalan sebesar 1 hingga 10 μm hampir tidak berubah
Ia memiliki kekuatan ikatan yang tinggi (yang selanjutnya dapat disepuh atau dilapisi) tetapi relatif rendah

Dalam skenario industri{0}}kelas atas, kedua jenis proses ini sering digabungkan untuk memaksimalkan kinerja:

1. Urutan proses:
Pertama, lakukan quenching dan tempering secara keseluruhan (untuk meningkatkan kekuatan bahan dasar) → kemudian terapkan perawatan kerak hitam (untuk meningkatkan ketahanan aus permukaan dan ketahanan korosi).

2. Kasus umum:
• Laras silinder hidraulik: Basisnya dihitamkan setelah perlakuan quenching dan temper (kekerasan HRC 28-32), dengan mempertimbangkan kapasitas menahan tekanan dan umur penyegelan.

• Roda gigi otomotif: Setelah karburasi dan quenching (permukaan HRC 58-62), kerak hitam terbentuk untuk mengurangi kebisingan penyatuan dan mencegah karat.

1. Perlindungan lingkungan: Mengembangkan larutan fosfat-suhu rendah (35-45 derajat ) untuk mengurangi kandungan fosfor dalam air limbah (seperti formula berbasis seng tanpa residu);

2. Kecerdasan: Kombinasi pengerasan laser dan nitridasi plasma memungkinkan kontrol yang tepat terhadap lapisan pengerasan skala nano.

3. Ekspansi Fungsi: Lapisan skala hitam yang dikombinasikan dengan graphene meningkatkan konduktivitas termal dan kinerja pelindung elektromagnetik (untuk perangkat elektronik dirgantara).

• Perawatan pengerasan:

Intinya terletak pada perubahan struktur internal logam, yang dibagi menjadi pendinginan keseluruhan (untuk meningkatkan kekuatan) dan karburasi/nitridasi permukaan (penguatan lokal).

• Lapisan panas berwarna hitam:

Ini merupakan bagian dari teknologi fosfat berbasis mangan, yang memberikan fungsi ganda "ketahanan korosi + pelumasan" dengan lapisan film berpori hitam, yang jauh lebih unggul dibandingkan proses penghitaman tradisional.

• Strategi industri:

Penerapan gabungan keduanya secara bersamaan dapat mengoptimalkan kinerja substrat dan karakteristik permukaan, terutama cocok untuk bidang transmisi hidrolik, militer, dan presisi.

Jika perlu untuk lebih membedakan pemilihan proses (seperti karburasi vs. penskalaan hitam), analisis terperinci dapat dilakukan dengan menggabungkan parameter kondisi kerja tertentu (beban, suhu sedang).