Apa itu Pengerasan Usia?

Age hardening adalah jenis perlakuan panas yang digunakan dalam metalurgi untuk memperkuat paduan logam. Ini juga disebut pengerasan presipitasi, karena memperkuat logam dengan menciptakan kotoran padat, atau endapan, dalam paduan yang mencegah dislokasi dalam struktur kristal paduan. Namanya berasal dari titik dalam proses pengerasan di mana logam menjadi tua, baik dengan memanaskannya untuk waktu yang lama atau menyimpannya pada suhu yang lebih rendah untuk waktu yang lama sebelum digunakan sehingga endapan ini dapat terbentuk. Perlakuan ini digunakan pada paduan lunak, seperti yang terbuat dari nikel, magnesium, dan titanium, serta beberapa jenis baja.

Logam yang mengalami pengerasan usia dipanaskan sampai suhu tinggi, yang bervariasi sesuai dengan bahan yang digunakan dan sifat yang diinginkan dari hasil akhir. Misalnya, baja maraging diberi perlakuan panas pada suhu sekitar 1510 °F (sekitar 820 °C). Bahan paduan ditambahkan dan dibiarkan berdifusi melalui logam sampai logam yang dipanaskan menjadi jenuh dengan mereka, yang berarti bahwa jumlah bahan-bahan yang terlarut dalam logam lebih tinggi daripada yang mungkin untuk larutan padat pada suhu kamar.

Selanjutnya logam menjadi tua. Dalam beberapa paduan, ini dilakukan dengan menjaga logam tetap dipanaskan selama beberapa jam pada suhu yang lebih rendah dari fase awal tetapi masih jauh lebih panas daripada suhu kamar. Paduan lainnya disimpan selama berhari-hari atau berminggu-minggu pada suhu kamar. Pada suhu yang lebih rendah, tidak mungkin lagi semua bahan paduan tetap larut dalam logam lewat jenuh, sehingga sebagian mengalami pengendapan dan terpisah dari larutan padat, menjadi pengotor yang tersebar di seluruh logam. Suhu di mana proses penuaan terjadi mempengaruhi bagaimana pengendapan ini terjadi, dan dengan demikian mempengaruhi sifat mekanik dari paduan yang dihasilkan.

Pengotor ini diciptakan oleh proses pengerasan memperkuat logam dengan mengganggu pergerakan cacat kristalografi yang disebut dislokasi, yang dihasilkan dari ketidaksejajaran dalam atom yang membentuk struktur kristal logam. Dislokasi membuat logam lebih rentan untuk dibengkokkan secara permanen oleh kekuatan luar. Ketahanannya terhadap dislokasi memberikan kekuatan luluh tinggi pada paduan yang dikeraskan karena usia dan kemampuan untuk menahan deformasi permanen saat mengalami regangan berat.

Paduan yang dibuat oleh proses pengerasan usia memiliki banyak kegunaan, terutama dalam aplikasi di mana kekuatan tinggi dan kinerja yang baik pada suhu tinggi diperlukan. Baja Maraging digunakan di bagian-bagian mesin dan dalam konstruksi rudal dan roket. Paduan aluminium yang mengeras karena usia yang dibuat dengan logam seperti nikel, tembaga, dan seng telah sering digunakan dalam konstruksi pesawat terbang. Paduan Rene 41, terbuat dari paduan nikel dengan molibdenum, titanium, kromium, dan kobalt, digunakan dalam aplikasi yang melibatkan regangan dan suhu ekstrem, seperti mesin jet.