Download - 04_Material Teknik (Heat Treatment)
1
• Mempersiapkan material logam sebagai produk setengah jadi agar layak diproses lanjut.
• Meningkatkan umur pakai material logam sebagai produk jadi.
MENGAPA PERLU MELAKUKAN MENGAPA PERLU MELAKUKAN PERLAKUAN PANAS ?PERLAKUAN PANAS ?
ILMU MATERIAL
Dalam Ilmu bahan diamati hubungan antara :
Proses
Struktur
Sifat
Kinerja
Dari material. Dengan Ilmu material dapat dipilih material dan proses yang tepat untuk mendapat struktur dan sifat material yang dibutuhkan ,sehingga kinerjanya dalam aplikasinya baik
Kontribusi Pengetahuan Bahan
• Pemilihan Material Yang Tepat • Inovasi Material/ Produk• Intake Manifold Innova (dari Al Casting Ke
Nylon 66/ polimer)• Contoh Inlet Pipe dari Al Casting Ke Polimer
Efisiensi Production Cost
Kontribusi Pengetahuan Bahan
Subsitusi Material
Plastic (Nylon
Keuntungan :• Lebih ringan dengan reject yg rendah• Tidak perlu proses machining• Cost produksi tereduksi
SIFAT MATERIAL
• Sifat Mekanis :Reaksi terhadap gaya mekanik, berhubungan dengan kekuatan material.
• Sifat Elektronik dan Magnit : Reaksi bahan terhadap medan listrik dan magnit, berhubungan dengan konduktivitas.
• Sifat Thermal : Reaksi bahan terhadap konduktifitas panas bahan dan kapasitas panas bahan
• Sifat Optik : Sifat bahan termasuk absorbsi, pembiasan dan penghamburan cahaya.
• Kestabilan kimia :Berhubungan dengan kontak dengan lingkungan, seperti ketahanan korosi bahan.
• Sifat-sifat di atas ditentukan oleh struktur mikro material
ILMU MATERIAL
Dalam Ilmu bahan diamati hubungan antara :
Proses
Struktur
Sifat
Kinerja
Dari material. Dengan Ilmu material dapat dipilih material dan proses yang tepat untuk mendapat struktur dan sifat material yang dibutuhkan ,sehingga kinerjanya dalam aplikasinya baik
Kontribusi Pengetahuan Bahan
• Pemilihan Material Yang Tepat • Inovasi Material/ Produk• Intake Manifold Innova (dari Al Casting Ke
Nylon 66/ polimer)• Contoh Inlet Pipe dari Al Casting Ke Polimer
Efisiensi Production Cost
Kontribusi Pengetahuan Bahan
Subsitusi Material
Plastic (Nylon
Keuntungan :• Lebih ringan dengan reject yg rendah• Tidak perlu proses machining• Cost produksi tereduksi
SIFAT MATERIAL
• Sifat Mekanis :Reaksi terhadap gaya mekanik, berhubungan dengan kekuatan material.
• Sifat Elektronik dan Magnit : Reaksi bahan terhadap medan listrik dan magnit, berhubungan dengan konduktivitas.
• Sifat Thermal : Reaksi bahan terhadap konduktifitas panas bahan dan kapasitas panas bahan
• Sifat Optik : Sifat bahan termasuk absorbsi, pembiasan dan penghamburan cahaya.
• Kestabilan kimia :Berhubungan dengan kontak dengan lingkungan, seperti ketahanan korosi bahan.
• Sifat-sifat di atas ditentukan oleh struktur mikro material
10
Logam Mentah(hasil ekstraksi bijih)
Logam Mentah(hasil ekstraksi bijih)
Penuangan (cor)
Penuangan (cor)
Metalurgi serbuk
Metalurgi serbuk
Pengelasan/penyambunganPengelasan/
penyambungan Pemotongan(machining)
Pemotongan(machining)
Pembentukan mekanis(deformasi plastis)
Pembentukan mekanis(deformasi plastis)
Perlakuan panasPerlakuan panas
FinishingFinishing
produk jadi
Perlakuanpanas
Perlakuanpanas
PROSES MANUFAKTUR LOGAMPROSES MANUFAKTUR LOGAM
produk 1/2 jadi
11
IRON AND STEEL ~ 95.45 Al (1.75)
Cu (1.2)Zn (0.8)Pb (0.6)Ni (0.1)Mg, Sn, Ti (0.1)
PRODUKSI LOGAM DIDUNIAPRODUKSI LOGAM DIDUNIA
Data berdasarkan berat
Struktur Kristal
• Setiap logam memiliki struktur kristal– BCC = Iron & Steel– FCC = Austenitik Stainless
Steel, Al, Cu– HPC= Mg, Ti, Zn
• Keuntungan Logam– Sifat Ductile (di bentuk
tanpa patah)– Konduktor (listrik dan
panas)
13
Inklusi (titik leleh tinggi)
Batas butir
Endapan batas butir kontinyu
Unit kristal (Fe = 0.86 Å)
Endapan/partikeldidalam matriks
Dislokasi
GAMBAR SKEMATISMIKROSTRUKTUR
Kembaran (twins)
KUALITAS MATERIAL LOGAM KUALITAS MATERIAL LOGAM ? ?
--Komposisi kimia --Mikrostruktur
Mikrostruktur : --Struktur logam dalam resolusi mikroskopik (1-100m)--Terdiri dari beberapa konstituen seperti: fasa, butir kristal, cacat kristal, segregasi, inklusi
14
CACAT KRISTALCACAT KRISTAL
Kehadiran cacat-cacat kristal mempengaruhi Kehadiran cacat-cacat kristal mempengaruhi sifat mekanis dan fisika bahan logamsifat mekanis dan fisika bahan logam
DISLOKASI BIDANG(Edge dislocation)
Pusat dislokasi
Vektor gerak(burger vector)
Garis dislokasi (dislocation line)
DISLOKASI ULIR(Screw dislocation)
Tangga luncur(slip step)
Vektor gerak(burger vector)
KEMBARAN(twins)
1. Penguatan Paduan (Interstisi dan substitusi)
1. Vacancy
2. Interstisi sendiri
3. Interstisi unsur lain
4,5 substitusi unsur lain
Tanda Panah menunjukkan tegangan lokal akibat cacat
Kekuatan dan kekerasan bahan meningkat
CACAT GARIS/SATU BARIS ATOM HILANG
Kondisi tidak stabil sehingga cenderung untuk bergeser pada bidangnya Perubahan bentuk material
CACAT GARIS/SATU BARIS ATOM HILANG
• Cacat garis disebut dengan dislokasi menyebabkan bahan mudah diubah bentuk, karena ada satu baris atom yang hilang.
• Pada Pengubahan bentuk logam, awalnya logam mudah diubah bentuk, yaitu dengan bergesernya dislokasi. Jika dislokasi berkumpul akibat pengubahan bentuk, akan terjadi ikatan dislokasi, sehingga atom-atom sulit bergeser, sehingga kekerasandan kekuatan material menjadi tinggi.
Contoh: Logam yang didrawing pada deformasi tertentu menjadi amat keras proses dan drawing tak dapat diteruskan plat akan menjadi robek.
• Setiap ada partikel yang menghalangi pergerakan dislokasi menyebabkan atom sulit bergerak, sehingga
kekuatan dan kekerasan material meningkat
Batas Butir
• Saat solidifikasi (pembekuan), atom- atom mengatur diri membentuk arah kristal yang bertemu pada batas butir (grain boundary)– High energy area– Tempat terdapatnya cacat garis/dislokasi terpadat, dislokasi
membutuhkan energi yang tinggi untuk bergerak memotong batas butir
– Dengan demikian batas butir makin banyak, makin sulit dislokasi bergerak, bahan makin kuat
– Sehingga untuk memperkuat bahan, butir dibuat lebih halus.– Jika logam di etsa, terlihat jelas batas butirnya
21
LOGAM DENGAN KOMPOSISI KIMIA SAMA BELUM TENTU MEMILIKI SIFAT MEKANIS / FISIKA IDENTIK
PERLAKUAN PANAS MENGONTROL MIKROSTRUKTUR LOGAM SEHINGGA MENINGKATKAN SIFAT MEKANISNYA
PERLAKUAN PANAS MENGOPTIMUMKAN SIFAT KEKERASAN DAN KEULETAN LOGAM/BAJA
22
Faktor Penyebab Tidak Berfungsinya Faktor Penyebab Tidak Berfungsinya Komponen LogamKomponen Logam
=
Surface heat treatmentSurface heat treatmentmengurangi risiko tersebutmengurangi risiko tersebut
23
EHW 98
KOMPONEN ONGKOS PERLAKUAN PANAS KOMPONEN ONGKOS PERLAKUAN PANAS TERHADAP BIAYA TOTAL PROSES MANUFAKTURTERHADAP BIAYA TOTAL PROSES MANUFAKTUR
Mould material, components etc.
16%
Grinding5%
EDM16%
Trimming20%
Heat treatment3%
Etching2%
Assembly11%
Milling20%
Drilling5%
PEMBUATAN PLASTIC MOULD
Dengan biaya perlakuan panas yang relatif rendah umur pakai komponen lebih lama
24
Perlakuan panas termal : Annealing, Homogenising, Hardening, dst. (thermal treatment)
Perlakuan panas termokimia : Carburising, Carbonitriding, Nitriding, (thermochemical treatment) Nitrocarburising, dst.
Perlakuan panas termomekanik : Ausforming, Isoforming, dst. (themomechanical treatment)
Perlakuan inovatif permukaan : Enhanced plasma diffusional treatment, (innovative surface treatment) Laser/electron beam surface alloying,
Laser surface hardening, dst.
KLASIFIKASI PERLAKUAN PANAS BAJA KLASIFIKASI PERLAKUAN PANAS BAJA