Annealing, atau anil, adalah perlakuan panas yang memanaskan logam sampai suhu tertentu, menahannya, lalu mendinginkannya secara perlahan. Tujuannya melunakkan logam, mengembalikan keuletannya, dan melepas tegangan dalam, supaya logam bisa dibentuk, dimesin, atau dikerjakan dingin lagi tanpa retak.
Annealing adalah salah satu proses inti di artikel jenis-jenis heat treatment. Proses ini berlawanan dengan pengerasan: quenching dan tempering mendinginkan cepat untuk mendapat kekuatan, sedangkan annealing mendinginkan lambat untuk mendapat kelunakan.
Tujuan Annealing
- Menghapus pengerasan regang. Pengerolan, penarikan, dan penekukan membuat logam makin keras dan kurang ulet. Annealing mengembalikannya sehingga pembentukan bisa dilanjutkan.
- Memudahkan pemesinan. Struktur yang lebih lunak dan seragam lebih mudah dipotong dan memperpanjang umur pahat.
- Melepas tegangan dalam sisa pengecoran, pengelasan, atau pemesinan.
- Menghaluskan atau menyeragamkan struktur, terutama pada coran.
- Mengembalikan daya hantar listrik pada kawat tembaga dan aluminium.
Tiga Tahap Annealing
Yang terjadi di dalam logam hasil pengerjaan dingin saat dipanaskan bisa dibagi menjadi tiga tahap.
| Tahap | Yang terjadi | Pengaruh pada sifat |
|---|---|---|
| Pemulihan (recovery) | Tegangan dalam mengendur karena cacat kristal menata diri | Tegangan turun, kekerasan hampir tidak berubah |
| Rekristalisasi | Butir baru yang bebas regangan tumbuh menggantikan butir lama | Kekerasan turun tajam, keuletan kembali |
| Pertumbuhan butir | Butir baru membesar bila pemanasan diteruskan | Makin lunak, tetapi butir kasar menurunkan ketangguhan dan mutu permukaan |
Annealing yang baik mencapai rekristalisasi penuh dan berhenti sebelum butir tumbuh terlalu besar.
Jenis-Jenis Annealing
Full annealing (anil penuh)
Baja dipanaskan sampai daerah austenit, sekitar 30–50°C di atas suhu transformasi atasnya untuk baja dengan karbon di bawah kira-kira 0,8%, lalu didinginkan sangat lambat, biasanya di dalam tungku. Hasilnya perlit kasar, yaitu kondisi paling lunak dan paling ulet untuk baja tersebut. Prosesnya lama dan mahal, jadi dipakai bila kelunakan maksimum memang dibutuhkan.
Process annealing (anil proses)
Disebut juga anil subkritis atau anil antara. Baja karbon rendah hasil pengerjaan dingin dipanaskan sampai sekitar 550–700°C, di bawah suhu transformasi, sehingga terjadi rekristalisasi tanpa perubahan fasa. Ini perlakuan yang paling sering dipakai di antara tahap-tahap pembentukan dingin pelat dan kawat.
Stress relief annealing (anil pelepas tegangan)
Komponen dipanaskan pada suhu lebih rendah, sekitar 550–650°C untuk baja, ditahan, lalu didinginkan perlahan. Strukturnya tidak berubah. Yang hilang hanya tegangan sisa. Bila diterapkan pada hasil las, proses ini dikenal sebagai PWHT.
Spheroidizing (sferoidisasi)
Baja karbon tinggi dan baja perkakas ditahan berjam-jam sedikit di bawah suhu transformasi bawah, atau dinaik-turunkan di sekitarnya. Lempeng karbida yang keras pecah menjadi butiran bulat kecil di dalam ferit yang lunak. Kondisi ini memberi kemampuan mesin dan kemampuan bentuk terbaik untuk baja karbon tinggi.
Isothermal annealing (anil isotermal)
Baja diaustenisasi, didinginkan cepat sampai sedikit di bawah suhu transformasi, lalu ditahan di sana sampai transformasi selesai. Hasilnya mirip anil penuh dengan siklus yang lebih singkat dan lebih mudah dikendalikan.
Homogenizing (anil difusi)
Coran dan ingot ditahan lama pada suhu sangat tinggi, sering di atas 1.000°C untuk baja. Proses ini meratakan segregasi kimia yang terbentuk saat pembekuan.
Solution annealing (anil larut)
Baja tahan karat austenitik dipanaskan sampai sekitar 1.040–1.120°C lalu didinginkan cepat. Proses ini melarutkan karbida krom dan mengembalikan ketahanan korosinya. Berbeda dengan jenis annealing lain, pendinginannya di sini cepat.
Bright annealing (anil terang)
Annealing apa pun yang dilakukan dalam atmosfer pelindung atau vakum, sehingga permukaan tetap bersih dan bebas kerak oksida.
Perbandingan Jenis Annealing
| Jenis | Suhu terhadap suhu transformasi | Pendinginan | Tujuan utama |
|---|---|---|---|
| Full annealing | Di atas | Sangat lambat, di dalam tungku | Kelunakan maksimum |
| Process annealing | Di bawah | Lambat, di udara atau tungku | Mengembalikan keuletan di antara tahap pembentukan |
| Stress relief | Jauh di bawah | Lambat | Menghilangkan tegangan sisa |
| Spheroidizing | Sedikit di bawah atau di sekitarnya | Sangat lambat, penahanan lama | Kemampuan mesin baja karbon tinggi |
| Homogenizing | Jauh di atas | Lambat | Meratakan komposisi coran |
| Solution annealing | Jauh di atas | Cepat | Ketahanan korosi baja tahan karat |
Annealing pada Logam Non-Ferrous
Logam non-ferrous tidak punya transformasi fasa seperti baja, sehingga annealing-nya murni soal rekristalisasi.
| Logam | Suhu annealing yang umum | Catatan |
|---|---|---|
| Tembaga | Sekitar 400–650°C | Boleh didinginkan di air tanpa menjadi keras |
| Kuningan | Sekitar 425–700°C | Bergantung pada kadar seng dan ukuran butir yang diinginkan |
| Paduan aluminium | Sekitar 345–415°C | Menghasilkan kondisi temper “O” |
Rentang ini indikatif. Suhu yang tepat bergantung pada paduan, besar pengerjaan dingin sebelumnya, dan ukuran butir yang diinginkan. Paduan tembaga dibahas di artikel pengecoran logam non-ferrous.
Perbedaan Annealing, Normalizing, dan Tempering
| Annealing | Normalizing | Tempering | |
|---|---|---|---|
| Dipanaskan sampai | Di atas suhu transformasi (anil penuh) | Di atas suhu transformasi | Di bawah suhu transformasi |
| Pendinginan | Lambat, di dalam tungku | Di udara tenang | Di udara |
| Kondisi awal | Apa saja | Apa saja | Baja hasil quenching |
| Hasil | Paling lunak dan paling ulet | Butir lebih halus, agak lebih kuat dan keras | Lebih tangguh, tidak getas |
| Biaya dan waktu | Paling tinggi | Lebih rendah | Lebih rendah |
Untuk coran dan tempaan baja, normalizing sering dipilih daripada anil penuh karena lebih cepat dan menghasilkan struktur yang lebih halus dan lebih kuat.
Masalah yang Sering Terjadi
- Butir tumbuh terlalu besar karena suhu terlalu tinggi atau penahanan terlalu lama. Butir kasar menimbulkan permukaan “kulit jeruk” saat pelat dibentuk.
- Oksidasi dan kerak bila tidak memakai atmosfer pelindung.
- Dekarburisasi, yaitu hilangnya karbon dari permukaan baja.
- Pelunakan tidak tuntas karena suhu terlalu rendah atau waktu terlalu singkat.
- Lengket pada gulungan rapat atau tumpukan pelat pada suhu tinggi.
- Sifat tidak merata bila muatan tungku yang besar memanas tidak seragam.
Uji kekerasan dan, bila diperlukan, pengukuran ukuran butir memastikan annealing mencapai targetnya.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apa itu annealing dalam bahasa sederhana? Memanaskan logam lalu mendinginkannya perlahan supaya lebih lunak dan lebih mudah dikerjakan.
Apakah annealing membuat logam lebih lemah? Annealing menurunkan kekerasan dan kekuatan, dan menaikkan keuletan. Itu memang pertukaran yang diinginkan: logam jadi lebih mudah dibentuk atau dimesin, dan bisa dikeraskan lagi sesudahnya bila perlu.
Mengapa tembaga boleh dicelup air setelah annealing sedangkan baja tidak? Tembaga tidak punya transformasi yang mengeraskan, jadi laju pendinginan tidak berpengaruh. Baja yang didinginkan cepat dari daerah austenit membentuk martensit yang keras, bukan perlit yang lunak.
Apa beda annealing dan stress relief? Stress relief memakai suhu lebih rendah dan tidak mengubah struktur butir. Annealing merekristalisasi logam.
Kesimpulan
Annealing melunakkan logam melalui pemulihan, rekristalisasi, dan pertumbuhan butir yang terkendali. Jenis yang dipilih bergantung pada tujuannya: anil penuh untuk kelunakan maksimum, anil proses di antara tahap pembentukan, stress relief untuk tegangan sisa, sferoidisasi untuk baja karbon tinggi, dan anil larut untuk baja tahan karat. Pada semuanya, suhu dan laju pendinginan menentukan hasil.
