Quenching Logam adalah jenis proses perlakuan panas logam. Quenching melibatkan pendinginan logam yang cepat untuk menyesuaikan sifat mekanik dari keadaan aslinya. Untuk melakukan proses quenching, logam dipanaskan hingga suhu yang lebih besar dari suhu normal, biasanya di suatu tempat di atas suhu rekristalisasi tetapi di bawah suhu lelehnya.
Logam dapat ditahan pada suhu ini untuk waktu yang ditentukan agar panas “merendam” material. Setelah logam ditahan pada suhu yang diinginkan, logam tersebut didinginkan dalam media hingga kembali ke suhu kamar. Logam juga dapat dipadamkan untuk periode waktu yang lama sehingga pendinginan dari proses pendinginan didistribusikan ke seluruh ketebalan bahan.
Semakin cepat logam didinginkan maka akan semakin keras sifat logam itu. Karbon yang dihasilkan dari pendinginan cepat lebih banyak dari pendinginan lambat. Hal ini disebabkan karena atom karbon tidak sempat berdifusi keluar, terjebak dalam struktur kristal dan membentuk struktur tetragonal yang ruang kosong antar atomnya kecil, sehingga kekerasannya meningkat.
Media pendingin yang digunakan untuk mendinginkan baja bermacam-macam. Berbagai bahan pendingin yang digunakan dalam proses perlakuan panas antara lain :
Pendinginan dengan menggunakan air akan memberikan daya pendinginan yang cepat. Biasanya ke dalam air tersebut dilarutkan garam dapur sebagai usaha mempercepat turunnya temperatur benda kerja dan mengakibatkan bahan menjadi keras.
Air memiliki karakteristik yang khas yang tidak dimiliki oleh senyawa kimia yang lain. Karakteristik tersebut adalah sebagai berikut (Dugan, 1972; Hutchinson, 1975; Miller, 1992). Pada kisaran suhu yang sesuai bagi kehidupan, yakni 0ºC (32º F) – 100º C, air berwujud cair. Suhu 0º C merupakan titik beku (freezing point) dan suhu 100ºC merupakan titik didih (boiling point) air.
Perubahan suhu air berlangsung lambat sehingga air memiliki sifat sebagai penyimpan panas yang sangat baik. Sifat ini memungkinkan air tidak menjadi panas atau dingin dalam seketika. Air memerlukan panas yang tinggi dalam proses penguapan. Penguapan (evaporasi) adalah proses perubahan air menjadi uap air. Proses ini memerlukan energi panas dalam jumlah yang besar. Oleh karena itu dalam penelitian ini digunakan air dalam proses pendinginan setelah proses Heat Treatment karena dapat mendinginkan logam yang telah dipanaskan secara cepat.
Minyak yang digunakan sebagai fluida pendingin dalam perlakuan panas benda kerja yang diolah terlebih dahulu. Selain minyak yang khusus digunakan sebagai bahan pendingin pada proses perlakuan panas, dapat juga digunakan oli, minyak bakar atau solar.
Derajat kekentalan (viscosity) berpengaruh pada Severity Of Quench. Minyak mineral banyak dipilih karena kapasitas pendinginannya cukup baik. Pada umumnya minyak memiliki kapasitas pendinginan tertinggi sekitar temperatur 600ºC, dan agak rendah pada temperatur pembentukan martensit.
Laju pendinginan minyak bisa dinaikkan dengan tiga cara yaitu dengan agitasi, memanaskan minyak pada temperatur diatas temperatur kamar dan mengemulsikan air (water soluable). Jenis minyak mineral yang sering dipakai untuk aplikasi quenching pada industry yaitu oli khusus, oil quench.
Pendinginan udara dilakukan untuk perlakuan panas yang membutuhkan pendinginan lambat. Untuk keperluan tersebut udara yang disirkulasikan ke dalam ruangan pendingin dibuat dengan kecepatan yang rendah.
Udara sebagai pendingin akan memberikan kesempatan kepada logam untuk membentuk Kristal-kristal dan kemungkinan mengikat unsur-unsur lain dari udara. Adapun pendinginan pada udara terbuka akan memberikan oksidasi oksigen terhadap proses pendinginan.
Brine adalah campuran air dan garam. Air garam mendingin lebih cepat dari udara, air, dan minyak. Alasannya adalah karena campuran garam dan air menghambat pembentukan gumpalan udara ketika ditempatkan dalam kontak dengan logam yang dipanaskan. Ini berarti bahwa lebih banyak area permukaan logam yang akan tertutup cairan, dibandingkan dengan gelembung udara.
Baja layak mendapat perhatian khusus ketika proses quenching sedang dibahas karena sifat mekaniknya sangat sensitif terhadap quenching. Melalui proses quenching yang dikenal sebagai quench hardening, baja dinaikkan ke temperatur di atas temperatur rekristalisasi dan dengan cepat didinginkan melalui proses quenching.
Quenching yang cepat mengubah struktur kristal baja, dibandingkan dengan pendinginan yang lambat. Bergantung pada kandungan karbon dan elemen paduan baja, baja dapat tertinggal dengan struktur mikro yang lebih keras dan lebih rapuh, seperti martensit atau bainit, saat baja mengalami proses pengerasan quench.
Mikrostruktur ini menghasilkan peningkatan kekuatan dan kekerasan untuk baja. Namun, hal tersebut membuat baja rentan terhadap retak dan dengan penurunan keuletan yang besar. Untuk alasan ini, beberapa baja dianil atau dinormalisasi setelah proses pengerasan quench.
