material teknik - heat treatment hardena
Post on 12-Jul-2016
13 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
PROSES HEAT TREATMENT
HARDENABILITY
A. PENDAHULUAN
Pada makalah ini saya akan membahas tentang proses heat treatment pada baja
khususnya tentang proses hardening. Sebelum membahas hardening,akan lebih baik jika kita
memahami apa yang disebut sebagai proses heat treatment terlebih dahulu.Heat Treatment
( perlakuan panas ) adalah salah satu proses untuk mengubah struktur logam dengan jalan
memanaskan specimen pada elektrik terance ( tungku ) pada temperature rekristalisasi selama
periode waktu tertentu kemudian didinginkan pada media pendingin seperti udara, air, air
faram, oli dan solar yang masing-masing mempunyai kerapatan pendinginan yang berbeda-
beda.
Sifat-sifat logam, terutama sifat mekaniknya sangat dipengaruhi oleh struktur
mikrologam disamping posisi kimianya, contohnya suatu logam atau paduan akan
mempunyai sifat mekanis yang berbeda-beda apabila struktur mikronya diubah.
Strukturmikro bergantung pada proses pengerjaan yang dialami logam dan
paduannya,terutama proses laku-panas yang diterima selama proses pengerjaan.Adanya
pemanasan atau pendinginan dengan kecepatan tertentu pada proses heat treatment akan
mengakibatkan perubahan pada struktur mikro logam dan paduannya
Perlakuan panas dapat juga didefinisikan sebagai proses kombinasi antara proses
pemanasan aatu pendinginan dari suatu logam atau paduannya dalam keadaan padat untuk
mendapatkan sifat-sifat tertentu. Untuk mendapatkan sifat-sifat ini kecepatan pendinginan
dan batas temperature sangat menentukan.
B. DIAGRAM KESETIMBANGAN DAN JENIS HEAT TREATMENT PADA BAJA
Pada proses pembuatannya, komposisi kimia yang dibutuhkan diperoleh ketika baja
dalam bentuk fasa cair pada suhu yang tinggi.
Pada saat proses pendinginan dari suhu lelehnya, baja mulai berubah menjadi fasa
padat pada suhu 13500, pada fasa ini lah berlangsung perubahan struktur mikro. Perubahan
struktur mikro dapat juga dilakukan dengan jalan heat treatment.
Bila proses pendinginan dilakukan secara perlahan, maka akan dapat dicapai tiap jenis
struktur mikro yang seimbang sesuai dengan komposisi kimia dan suhu baja. Perubahan
struktur mikro pada
berbagai suhu dan kadar karbon dapat dilihat pada Diagram Fase Keseimbangan (Equilibrium
Phase Diagram).
Heat treatmentNear-EquilibriumTujuan Umum :1.Melunakkan2.Menghaluskan butir3.Menghilangkan tegangan dalam4.Memperbaiki machine abilityFull Annealing (annealing)Stress relief AnnealingProcess annealingSpheroidi zingNormali zingHomogeni zingNon-EqilibriumTujuan Umum : Mendapatkan kekerasan dan kekuatan yang lebih tinggiHardeningMartempe ringAustempe ring
Fig. 1. Equilibrium phase diagram for iron – iron carbide system (f.c.c.face – centred cubic: b.c.c. body-cenreed cubic)
Penjelasan diagram:
Pada kandungan karbon mencapai 6.67% terbentuk struktur mikro dinamakan
Sementit Fe3C (dapat dilihat pada garis vertical paling kanan).
Sifat – sifat cementitte: sangat keras dan sangat getas
Pada sisi kiri diagram dimana pada kandungan karbon yang sangat rendah, pada suhu
kamar terbentuk struktur mikro ferit.
Pada baja dengan kadar karbon 0.83%, struktur mikro yang terbentuk adalah Perlit,
kondisi suhu dan kadar karbon ini dinamakan titik Eutectoid.
Pada baja dengan kandungan karbon rendah sampai dengan titik eutectoid, struktur
mikro yang terbentuk adalah campuran antara ferit dan perlit.
Pada baja dengan kandungan titik eutectoid sampai dengan 6.67%, struktur mikro
yang terbentuk adalah campuran antara perlit dan sementit.
Pada saat pendinginan dari suhu leleh baja dengan kadar karbon rendah, akan
terbentuk struktur mikro Ferit Delta lalu menjadi struktur mikro Austenit.
Pada baja dengan kadar karbon yang lebih tinggi, suhu leleh turun dengan naiknya
kadar karbon, peralihan bentuk langsung dari leleh menjadi Austenit.
Dari diagram diatas dapat kita lihat bahwa pada proses pendinginan perubahan –
perubahan pada struktur kristal dan struktur mikro sangat bergantung pada komposisi
kimia.
HEAT TREATMENT DENGAN PENDINGINAN TAK MENERUS
Jika suatu baja didinginkan dari suhu yang lebih tinggi dan kemudian ditahan pada suhu yang
lebih rendah selama waktu tertentu, maka akan menghasilkan struktur mikro yang berbeda.
Hal ini dapat dilihat pada diagram: Isothermal Tranformation Diagram.
Fig. 2. Isothermal transformation diagram for 0.2% C and 0.9% Mn steel
Penjelasan diagram:
Bentuk diagram tergantung dengan komposisi kimia terutama kadar karbon dalam
baja.
Untuk baja dengan kadar karbon kurang dari 0.83% yang ditahan suhunya dititik
tertentu yang letaknya dibagian atas dari kurva C, akan menghasilkan struktur perlit
dan ferit.
Bila ditahan suhunya pada titik tertentu bagian bawah kurva C tapi masih disisi
sebelah atas garis horizontal, maka akan mendapatkan struktur mikro Bainit (lebih
keras dari perlit).
Bila ditahan suhunya pada titik tertentu dibawah garis horizontal, maka akan
mendapat struktur Martensit (sangat keras dan getas).
Semakin tinggi kadar karbon, maka kedua buah kurva C tersebut akan bergeser
kekanan.
Ukuran butir sangat dipengaruhi oleh tingginya suhu pemanasan, lamanya pemanasan
dan semakin lama pemanasannya akan timbul butiran yang lebih besar. Semakin cepat
pendinginan akan menghasilkan ukuran butir yang lebih kecil.
HEAT TREATMENT DENGAN PENDINGINAN MENERUS
Dalam prakteknya proses pendinginan pada pembuatan material baja dilakukan secara
menerus mulai dari suhu yang lebih tinggi sampai dengan suhu rendah.
Pengaruh kecepatan pendinginan manerus terhadap struktur mikro yang terbentuk dapat
dilihat dari diagram Continuos Cooling Transformation Diagram.
Penjelasan diagram:
Pada proses pendinginan secara perlahan seperti pada garis (a) akan menghasilkan
struktur mikro perlit dan ferlit.
Pada proses pendinginan sedang, seperti, pada garis (b) akan menghasilkan struktur
mikro perlit dan bainit.
Pada proses pendinginan cepat, seperti garis ( c ) akan menghasilkan struktur mikro
martensit.
C. Hardening/ PengerasanAdalah proses pelakuan panas untuk meningkatkan kekerasan, ketahanan aus atau
ketangguhan dengan kombinasi kekerasan
Kekerasan sangat tergantung dari:
– Temperatur pemanasan (Austenitizing Temperature)
– Lama pada temperatur tersebut (Holding Time)
– Laju pendinginan (Cooling Rate)
– Komposisi kimia (%C and Alloying)
– Kondisi Permukaan (Surface Condition)
– Ukuran dan berat benda kerja (Size and Mass)
Kekerasan maksimum didapatkan dari pembentukan fase martensite atau fase karbida
pada struktur mikro baja.
Austenitizing Temperature
• Pemanasan pada temperatur austenitisasi:
– 25-50 oC diatas temperatur A3 untuk baja hypoeutectoid
– 25-50 oC diatas temperatur A1 untuk baja hypereutectoid
• Homogenity austenite, dilakukan dengan memberikan holding time pada temperature
austenitisasi
• Macam laju pendinginan
– Brine (air + 10 % garam dapur)
– Air
– Salt bath
– Larutan minyak dalam air
– Udara
• Bergantung pada
Komposisi Kimia
Kondisi permukaan
Ukuran dan berat benda kerja
COLING RATE
Hardenability
Kekerasan baja sangat ditentukan oleh jumlah relatif martersite didalam strukturmikro dan
juga ditentukan oleh kekerasan martensite
• Hardenability adalah kemampuan baja untuk dikeraskan dengan membentuk martensite
• Metode Pengujian hardenability
– Jominy
– Grossman
Jominy Test
Grossman Test
Hardenability suatu baja diuukur oleh diamater suatu baja yang strukturmikro tepat di
intinya adalah 50 % martensite setelah dilakukan proses hardening dengan pendinginan
tertentu.
Baja berbentuk silinder (panjang min 5xD) dengan variasi diameter
dilakukan pengerasan dengan media pendingin tertentu.Hasil pengersan diuji metallography
dan kekerasan, diameter baja tersebut yang intinya tepat 50 % martensite dianyatakan sebagai
diameter kritis (D0), pada suatu laju pendinginan tertentu .Laju pendinginan dinyatakan
dengan koefisien of severity (H).
Karena harga Do masih tergantung dengan laju pendinginan tertentu maka
dirumuskan Harga diameter baja tersebut (50% martensite) dengan pendinginan ideal (H=tak
Hingga) yang disebut sebagai diameter ideal (Di).
Harga Di dapat di bandingkan antara satu baja dengan baja yang lainnya, harga
ini menyatakan hardenability suatu baja dengan komposisi kimia tertentu .
Sekian pembahasan saya,semoga bermanfaat. Terima kasih.
top related