laporan modul 7 heat treatment
Post on 26-Dec-2015
90 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
1. Mempelajari prinsip proses perlakuan panas pada paduan aluminium
2. Menganalisis hubungan antara perlakuan panas terhadap struktur mikro dan sifat
mekanis pada aluminium
- Aluminium dengan berat jenis 2,7 g/cm3 adalah logam yang lunak, ringan, dan
mudah ditempa. Berat jenis yang relative kecil ( sekitar 1/3 berat jenis baja; berat
jenis baja ~7,8 g/cm3) menyebabkan aluminium digunakan sebagai material dasar
pesawat terbang. Selain itu aluminium memilki resistansi terhadap korosi akibat
adanya fenomena pasivasi, yaitu terbentuknya lapisan aluminium oksida dalam
keadaan terbuka di udara bebas. Lapisan ini mencegah terjadinya oksidasi lebih
lanjut. Sementara konduktivitas panas dan listrik yang baik juga turut
memperkaya sifat aluminium
- Pada aplikasinya aluminium sering dipadukan dengan unsur lain untuk
mendapatkan kekuatan yang lebih baik, karena pada dasarnya aluminium
merpakan logam yang sangat lunak. Jenis unsur pemadu juga mempunyai
pengaruh yang berbeda-beda terhadap sifat mekanis paduan aluminium.
- Perlakuan panas pada aluminium terdepat beberapa jenis yang dapat dilakukan,
antara lain:
a. Solution Heat-Treatment (SHT)
Tujuan dari proses ini adalah melarutkan unsur pemadu seperti Mg, Si, Cu,
dan Zn menjadi larutan padat (solid solution) dengan cara memanaskan
paduan pada temperature dan waktu tertentu. Selain itu dapat juga terjadi
pembentukan suatu fasa larutan padat dari paduan tersebut.
b. Quenching
Proses pendinginan cepat (quenching) sering dilakukan untuk
mempertahankan sifat yang terdapat pada paduan setelah dilakukan proses
solution heat-treatmen. Media quench dapat berupa minyak, air, udara, dan
lainnya.
Modul Praktikum MM3141 – Lab Metalurgi I 1
Tinjauan Pustaka
Tujuan Percobaan
c. Aging
Pada proses aging material aluminium dipanaskan kembali pada
temperature tertentu dan selama waktu tertentu. Terdapat dua jenis proses
aging, yaitu:
Artificial aging, Material dipanaskan kembali pada temperature
tertentu di dalam furcance selama selang waktu tertentu.
Natural aging, Material dibiarkan pada temperature kamar.
d. Annealing
Proses perlakuan panas yang umum diterapkan pada paduan logam yang
telah mengalami pengerjaan dingin (cold working) disebut annealing.
Tujuannya adalah melunakkan kembali paduan logam dari keadaan
pengerasan regangan (strain-hardening).
Modul Praktikum MM3141 – Lab Metalurgi I 2
Gambar 1. Skematik proses perlakuan panas pada aduan aluminium
- Uji kekerasan dengan metode Vickers menggunakan intan sebagai indentor. Cara
kerja uji ini adalah dengan menekankan indentor pada spesimen dengan
menggunakan mesin khusus. Indentasi yang dilakukan akan menghasilkan lubang
dengan bentuk belah ketupat yang memeliki diagonal spesifik. Kemudian ukuran
diagonal dihitung dengan menggunakan mikroskop sehingga nilai kekerasan dapat
ditentukan dari persamaan berikut:
o HV= 1,8544 X PD
o P = gaya yang diberikan (N)
o D = panjang diagonal (mm)
Modul Praktikum MM3141 – Lab Metalurgi I 3
Prosedur Percobaan
spesimen dan
furnance disiapkan
Spesimen A,B,C dan D diamplasMuffle Furnance dipanaskan hingga temperatur 500°C. Pemanasan furnance dilakukan secara bertahap, yaitu pemanasan pada temperatur 250°C dan ditahan selama 15 menit, kemudian pemanasan pada temperatur 500°C dan ditahan selama 15 menit
Solution
Heat-Treatment
Spesimen A,B,C dimasukkan ke dalam furnance pada temperatur 500°C, dilakukan selama 15 menit
Quenching
Ketiga spesimen dikeluarkan dari dalam furnance, lalu dinginkan dengan cepat(quenching) menggunakan air
Aging
Spesimen A dimasukkan ke dalam furnance (artificial aging) pada temperature 150°C selama 1 jamSpesimen B dibiarkan pada temperature kamar ( natural aging) selama 1 jamSpesimen C langsung di uji kekerasanya
Kekerasan Di uji
Seluruh Spesimen( A,B,C, dan D) di uji ke-kerasanya dengan menggunakan alat vickers
Dalam pengujian Nilai kekerasan, menggunakan Metode Vickers dengan alat Vickers Micro
Hardness dengan tiga kali percobaan. Adapun hasil uji kekerasan yang didapat :
1. Spesimen (Alumunium Alloy) tanpa Heat Treatment
Percobaan I Percobaan II Percobaan III Rata-rata
Diagonal 1 34,16 37,22 32,12 -
Diagonal 2 34,75 30,31 36,32 -
Hardness 156,2 162,7 158,7 159,2
2. Diberi perlakuan Aging
Percobaan I Percobaan II Percobaan III Rata-rata
Diagonal 1 33,45 31,19 32,38 -
Diagonal 2 32,41 30,45 32,89 -
Hardness 171,0 195,2 174,2 180,1333
3. Spesimen dengan perlakuan Natural Aging
Percobaan I Percobaan II Percobaan III Rata-rata
Diagonal 1 37,1 37,38 37,61 -
Diagonal 2 35,14 35,13 34,78 -
Hardness 142,1 141,1 141,6 141,6
4. Spesimen dengan perlakuan Quench
Modul Praktikum MM3141 – Lab Metalurgi I 4
Pengolahan Data
Percobaan I Percobaan II Percobaan III Rata-rata
Diagonal 1 38,82 39,30 38,84 -
Diagonal 2 40,84 39,95 39,07 -
Hardness 116,9 118,1 122,2 119,0667
1. Perbandingan urutan kekerasan pada perlakuan panas
Berdasarkan percobaan kekerasan menggunakan uji Vickers, didapat perlakuan artificial
aging yang paling keras sesuai dengan kekerasan berdasarkan teori.
2. Tujuan SHT ( Solution Heat Treatment ) , Aging, Quenching
- SHT ( Solution Heat Treatment)
Modul Praktikum MM3141 – Lab Metalurgi I 5
Pembahasan
TeoriNo. Perlakuan Panas
1 Artificial Aging
2 Tanpa Perlakuan panas
SHT bertujuan untuk melarutkan unsur pemadu seperti Mg, Si, Cu, dan Zn menjadi larutan
padat (solid solution) dengan cara memanaskan paduan pada temperature dan waktu tertentu.
Selain itu dapat juga terjadi pembentukan satu fasa larutan pada dari paduan tersebut
- Quenching
Proses ini dilakukan bertujuan untuk mempertahankan sifat yang terdapat pada paduan
setelah dilakukan proses solution heat-treatment.
- Artificial Aging
Agar paduan yang telah jenuh menyebar lagi dengan membentuk lartutan padat dengan
merata yang dipanaskan menggunakan furnance agar cepat penyebarannya, sehingga
kekerasan logam meningkat sangat tinggi
- Natural Aging
Agar paduan yang telah jenuh menyebar lagi dengan membentuk larutan padat dengan merata
namun di simpan di ruangan terbuka sehingga penyebaran menjadi lebih lama dan
kekerasanya hanya meningkat sedikit dari proses quenching sebelumnya
3. Pristiwa SHT ( Solution Heat Treatment ) , Aging, Quenching
- Solution Heat Treatment
Pada proses ini endapan paduan aluminium di heat treatment akan mengumpul sehingga
penyebaran paduanya tidak terdistribusi merata, Kekerasan logam pada proses ini akan
menurun dari logam saat awal
- Queching
Proses pendinginan cepat ( quenching ) dimaksudkan untuk mempertahankan
larutan pada Cu yang terbentuk pada proses SHT. Larutan padat Cu akan menjadi
larutan pada Cu lewat jenuh (ϴ). Pada proses ini juga memperbaiki ketahanan
Modul Praktikum MM3141 – Lab Metalurgi I 6
terhadap korosi. Sampel yang memperoleh perlakuan akhir quenching. Memiliki
kekerasan yang kecil (lunak) karena larutan padat lewat jenuh (supersaturated
solid solution) yang memiliki sifat sangat lunak dan ulet serta pergerakan
dislokasi tidak dapat tertahan oleh larutan padat lewat jenuh tersebut.
Setelah diberikan perlakuan SHT maka terjadinya fasa tunggal, sehingga diberikan perlakuan
quenching agar fasa tunggal yang tadi tidak dapat berubah lagi (super saturated alfa)
- Aging
atom-atom yang dipaksa diam mulai kembali bergerak karena proses pemanasan yang
dilakukan dan berdifusi membentuk presipitat fasa kedua, kehadiran presipitat inilah
Modul Praktikum MM3141 – Lab Metalurgi I 7
Gambar 2. Skematik proses perlakuan panas quenching pada aduan aluminium dan terbentuknya fasa
yang akan memberikan efek penguatan. Presipitat yang tersebar secara halus dan
merata akan menghambat gerakan dislokasi. Precipitation sendiri ada beberapa macam :
o Artificial Aging
presipitat tersebar merata dan membentuk kelompok-kelompok, pada tahap ini
bias dihasilkan efek penguatan yang optimum.
o Natural Aging
Dalam proses natural aging ini paduan tidak mengalami pemanasan, hanya
dibiarkan dalam temperature kamar, pada proses ini memerlukan waktu yang
cukup lama, dan presipitat dalam matrix masih dalam keadaan acak sehingga efek
penguatan yang diberikan tidak begitu besar.
4. Vickers Hardness
Kekerasan ini diukur dengan menggunakan alat uji Hardness Tester. Dalam
pengujian kekerasan Vickers digunakan pyramid intan dengan sudut bidang 136o sebagai
penekan. Kekerasan Vickers ditentukan dengan membagi beban dengan luas permukaan
bekas penekanan (VHN). Besarnya beban yang digunakan pada pengujian Vickers berkisar
antara 1-120 Kg. Pengujian ini banyak dilakukan pada proses penelitian, karena metode
ini dapat memberikan hasil berupa skala kekerasan yang kontinyu untuk suatu suatu
beban tertentu, dan dapat dapat digunakan pada logam yang sangat lunak sampai dengan
bahan yang sangat keras. Jejak injakan dari pendetrator yang ditimbulkan relative sangat
kecil sehingga tidak menimbulkan kerusakan yang berarti dan dapat digunakan untuk
pengukuran kekerasan bahan-bahan yang tipis. Sedangkan kerugian dari penggunaan
metode ini adalah kurang sesuai un tuk bahan–bahan yang kurang homogen, memerlukan
waktu persiapan relative cukup lama dan diperlukan permukaan benda uji yang benar-
benar halus, rata serta permukaan bagian atas dan bawah harus benar-benar sejajar karena
Modul Praktikum MM3141 – Lab Metalurgi I 8
jejak injakannya kecil. Pengukuran panjang diagonal jejak injakan telah dilakukan maka
nilai kekerasan Vickers dapat ditentukan dengan persamaan
sebagai berikut :
Dengan VHN = Harga kekerasan vickers (kg/mm2)
P = beban penekanan (Kg)
L = Diagonal injakan penetrator (mm)
Ø = sudut permukaan piramida yang berhadapan (136o)
Modul Praktikum MM3141 – Lab Metalurgi I 9
Gambar 3. Skematik proses perlakuan panas quenching pada aduan aluminium dan terbentuknya fasa
5. Coring Effect
Coring adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan gradient komposisi kimia pada
paduan karena oleh pendinginan cepat dari keadaan lelehan. Coring adalah kondisi dari
variable komposisi antara pusat dan permukaan dari unit microstructure (seperti dendrit,
butiran, atau inclusion). Coring akibat dari non equilibrium growth, yang mana terjadi
perbedaan yang tinggi dari temperature dan komposisi. Coring dapat dihilangkan dengan
homogenesis perlakuan panas pada temperature dibawah titik solidur untuk komposisi
paduan khusus. Selama prosess ini, difusi atom terjadi, yang mana memproduksi komposisi
butiran homogen
Kesimpulan
1. Dari urutan kekerasanya, dari paling keras sampai ke lunak
Percobaan : Artificial Aging, Tanpa perlakuan panas, Natural Aging, Quenching
Modul Praktikum MM3141 – Lab Metalurgi I 10
Kesimpulan dan Saran
Teori : Artificial Aging, Tanpa perlakuan panas, Natural Aging, Quenching
2. Kekerasan paduan Aluminium sangat bergantung pada pendistribusian larutan padat
jenuh pada paduan. Semakin tersebar merata. Paduan menjadi lebih keras karena
larutan pada tersebut menahan pergerakan dislokasi sehingga paduan menjadi lebih
keras
Saran
1. Sebaiknya teliti pada saat menentukan diagonal – diagonal pada mikroskop Vickers
2. Waktu untuk natural aging sebaiknya membutuhkan lebih dari 4 hari karena waktu
tersebut sangat optimal untuk suatu larutan pada jenuh terdistribusi secara merata dan
berangsur – angsur menjadi keras
1. Davis, J.R. Metals Handbook Desk Edition, Second Edition. ASM International
Handbook Committee. 1998.
2. Basuki, Eddy agus. Diktat Transformasi Fasa dan Perlakuan Panas Logam.
Bandung. Departement Teknik Pertambangan. 2005
3. Reed-Hill, R.E, Abbaschian,Reza. Physical Metallurgy Principles fourth edition.2009
4. Callister, William D. Materials Science and Engineering An Introduction, Fifth
Edition New York: John wiley & Sons.2001.
5. Marcel Dekker, Inc, New York:Handbook of Aluminium Vol 1 Physical and
Metallurgy Processes
6. Marsalin, Suminar Pratpa. Pengaruh Perlakuan panas aging terhadap perilaku
Korosi Paduan Aluminium seri 6061 dala Larutan 0,0 M HCL
7. Moniz, B. J., Metallurgy. American Technical Publisher. 1994
Modul Praktikum MM3141 – Lab Metalurgi I 11
Daftar Pustaka
Analisis Modul Heat Treatment
1. Bandingkan urutan kekerasan sample yang didapat berdasarkan percobaan dan urutan
kekerasan berdasarkan teori.
2. Jelaskan tujuan dari solid solution treatment, quenching dan aging.
3. Apa yang terjadi selama peristiwa solid solution treatment, quenching dan aging (baik
natural dan artificial) pada keempat sample tersebut. Bagaimana peristiwa tersebut
mempengaruhi kekerasan dari sample? Jelaskan secara terperinci.
4. Jelaskan apa yang kamu ketahui tentang vicker hardness? ( definisi, cara kerja, tujuan,
dll)
5. Apa yang kamu ketahui tentang coring effect?
Modul Praktikum MM3141 – Lab Metalurgi I 12
Lampiran
top related