hardenability...definisi • hardenability adalah kemampuan baja dapat dikeraskan dengan membentuk...

HARDENABILITY

VURI AYU SETYOWATI, S.T., M.Sc

TEKNIK MESIN - ITATS

C0,8

723

Temperatur

o

C

910

Penormalan

Anil sempurna

dan pengerasan

A1

A3Acm

Fe

A3

A1

Temperatur

Pemanasan Pendinginan

W a k t u

PRINSIP PERLAKUAN PANAS

DEFINISI

• Hardenability adalah kemampuan baja dapat dikeraskan denganmembentuk martensit.

• Biasanya dinyatakan dengan jarak suatu titik di bawah permukaandimana strukturnya terdiri dari 50% martensit.

• Kekerasan suatu titik pada benda dari baja, setelah dikeraskantergantung pada:

– Kekerasan martensitnya

– Banyaknya martensit yang terjadi

• Kekerasan martensit tergantung pada kadar karbon dalamaustenitnya

• Banyaknya martensit yang terjadi tergantung pada:

– Banyaknya austenit pada waktu pemanasan

– Laju pendinginan (relatif terhadap critical cooling rate)

TRANSFORMASI AUSTENIT KE MARTENSIT

Teknik Mesin - ITATS Perlakuan Panas – Vuri Ayu Setyowati, S.T., M.Sc. 4

MartensitAustenit

Hubungan antara kadar karbon, jumlah martensitdan kekerasan


• Hardenability menunjukkan:

– Kekuatan pendinginan untuk melakukan pengerasan(tinggi rendahnya CCR)

– Dalamnya (tebalnya) pengerasan

– Tebal/diameter benda yang seluruh penampangnyadapat menjadi keras

• Hardenability diukur dengan:

– Grossmann hardenability test

– Jominy hardenability test


DISTRIBUSI KEKERASAN BATANG ф100 mm DARI BEBERAPA JENIS BAJA


The depth of hardening depends on the following factors:

1. Shape and size of the cross section

2. Hardenability of the material

3. Quenching conditions


DISTRIBUSI KEKERASAN BATANG BERBAGAI DIAMETER SETELAH DICELUP MINYAK


The quenching intensity (severity) factor H


METODE PENENTUAN HARDENABILITY

Metode

Grossmann

Jominy

Perhitungankekerasan berdasar

komposisi kimia

Berdasar Software : The Minitech

Predictor

Pita Hardenability


I. Grossmann hardenability test


1. Dari baja yang akan diuji dibuat sejumlah batang ujiberbentuk batang silindrik berbagai diameter

2. Semua batang uji dikeraskan dengan cara yang sama(temperatur pemanasan dan cara pendinginanya sama)

3. Dengan pengamatan strukturmikro atau pengukurankekerasan pda penampangnya dicari batang yang mana ygmengalami pengerasan tepat sampai di sumbunya

4. Diameter batang tsb dinamakan diameter kritis (Do) daribaja ybs, menunjukkan hardenabilitynya

5. Harga Diameter kritis Do tergantung pada carapendinginan, severity of quench H

H = f/K (in.-1) f = heat transfer factor

K = thermal conductivity


6. Penulisan Diameter kritis harus menuliskan juga harga H-nya

7. Diameter kritis ideal DI: diameter kritis untuk pendinginanyang ideal (H = ∞)

8. Hubungan antara diameter kritis dengan diameter kritisideal dinyatakan pada grafik di belakang

9. Hardenability lebih tepat dinyatakan dengan diameter kritisideal karena tidak lagi perlu menyatakan untuk pendinginanyang bagaimana (kekuatan pendinginannya sama, ideal)

Grossmann hardenability test

• Pada pengujian grossman hardenability menggunakanbatang berbentuk silinder dari bermacam-macamukuran diameter. Kemudian baja tersebut dikeraskandengan pendinginan pada media tertentu. Diameter yang tepat terdapat 50% martensit dinamakandiameter kritis (Do)

• Kalau mau menunjukkan nilai Do harus disertakan nilaiH, sehingga tau diameter kritis tersebut yang diperolehdengan pendinginan media tertentu. Sedangan Do dapat dikonversi menjadi diameter kritis ideal (DI) yang menunjukkan bahwa logam yang dikeraskan denganberapapun nilai H nya.


Diagram yang menunjukkan hubunganantara Do, Di, dan H


SOAL

1. Tentukan diameter kritis batang, jika diameter kritis ideal adalah 8 in, yang didinginkan menggunakan medium air tanpa agitasi

2. Apabila seorang production engineer ingin membantukstruktur martensit dengan diameter kritis ideal 1,7 in dandiameter ideal 1,4 in. Medium apa yang harus digunakanuntuk mendinginkan batang dengan kondisi tersebut?

3. Tentukan diameter kritis ideal, jika diameter kritis batangsebesar 8 in didinginkan cepat menggunakan medium dengan nilai H sebesar 0,4



KURVA A : Hubungan antara Di, kadar karbon dan ukuran butir austenit

FAKTOR PENGALI UNTUK UNSUR PADUAN (PERHITUNGAN HARDENABILITY)


KURVA B

PERHITUNGAN HADENABILITY“GROSSMANN”

• Data yang digunakan adalah komposisi baja yang meliputi :

Kadar Karbon = Lihat Kurva Hubungan antara Di, kadarkarbon dan ukuran butir austenitKURVA A

Elemen Paduan = Lihat Kurva FAKTOR PENGALI UNTUK UNSUR PADUAN KURVA B

Lakukan perhitungan dengan cara mencari faktor pengaliuntuk masing-masing unsur paduan


PERHITUNGAN HADENABILITY“GROSSMANN”

Contoh :

Suatu baja komposisi kimia C = 0,25%, Si = 0,3%, Mn = 0,7%, Cr = 1,1%, dan Mo = 0,2% ukuran butir ASTM no 7. Tentukan diameter kristis ideal (DI)

Jawab :

- Cari faktor pengali (FP) untuk C di Kurva A

- Cari faktor pengali (FP) pengali untuk masing-masing unsur paduan di KurvaB

Jadi DI = FP (C) x FP (Si = 0,3%) x FP (Mn = 0,7%) x FP (Cr = 1,1%) x FP (Mo = 0,2%)

DI = 0,17 x 1,2 x 3,3 x 3,4 x 1,6 = 3,7 in


1. Dari baja yang akan diuji hardenabilitynya

dibuat sebuah batang uji berbentuk silindrik

Ø 1" (25 mm) panjang 4" (100 mm)

2. Batang uji diaustenitisasi, kemudian dgn

cepat dikeluarkan dari dapur diletakkan pada

Jominy Apparatus, dimana batang uji akan

mendapat pendinginan hanya melalui ujung

3. Setelah dingin, sepanjang batang uji diukur

kekerasannya pada setiap 1/16".

4. Hasil pengukuran diplot → kurva Jominy

II. Jominy hardenability test

Pita Hardenability

II. A. Perhitungan Hardenability JominyMetode : Field

Mengasumsikan bahwa

1. Kekerasan titik jominy pertama (1/16 “ dari ujung) dinamakan

Initial Hardness (IH), hanya tergantung pada kadar C (Kurva C)

2. Kekerasan pada titik Jominy selanjutnya, Distance Hardness

(DH), adalah fungsi dari Di, besarnya

3. Harga (IH/DH), disebut faktor pembagi, DF

4. Ditabulasikan

DH

IHIH DH Kurva D

Contoh :

• Baja AISI 4140 dengan komposisi C = 0,4%; Mn = 0,83%; Si = 0,31%; Ni = 1,07%; Cr = 0,99%; Mo = 1,52% dengan ukuranbutir austenit ASTM no 7.

Penyelesaian :

1. Cari nilai DI dari komposisi karbon dan unsur kimia

2. Tentukan kekerasan di titik awal Kurva C

3. Tentukan nilai IH/DH berdasarkan posisinya

4. Tentukan kekerasan selanjutnya, membagi IH denganIH/DH

5. Tabulasikan

26

TABULASIKAN NILAI KEKERASAN


1.18 : 1.08 = 1.09 51.8 : 1.08 =47.5


Kurva C Initial Hardness IH

29

Kurva DFaktor Pembagi (IH/DH)

1. Kekerasan utk Jarak Jominy 0 – 6 mm:

Jo = 60√C + 20 HRc ….( C < 0,6 %)

2. Kekerasan utk jarak Jominy 6 – 80 mm:

J6-80 = 95√C – 0,0028 s2√C + 20Cr + 38Mo + 14Mn + 6Ni +

6Si + 39V + 96P - 0,8K - 12√s + 0,9s – 13 HRc

J = Jominy hardness (HRc)

s = Jominy distance (mm)

K = ASTM grain size number

Symbol unsur = persentase unsur ybs

Berlaku untuk baja dengan komposisi:

C<0,6%; Cr<2%; Mn<2%; Ni<4%; Mo<0,5%; V<0,2%

II. B. Perhitungan Hardenability JominyMetode : Just

• Untuk Case Hardening Steel:

J6-40 = 74√C + 14Cr + 5,4Ni + 29Mo + 16Mn – 16,8√s +

1,386s + 7 HRc

• Untuk Hardening & Tempering Steel:

J6-40 = 102√C + 22Cr + 21 Mn + 7Ni + 33Mo – 15,47√s

+1,102s – 16 HRc

• Menggunakan persentase kandungan unsur

Perhitungan Hardenability JominyMetode : Just

Pemakaian Hardenability

• Asumsi:

– Setiap titik Jominy mengalami pendinginan dengan laju tertentu, besarnya sama untuk setiap titik Jominy pada posisi yang sama pada batang Jominy lainnya.

– Baja dengan komposisi kimia yang sama yang mengalami pemanasan dan pendinginan yang sama akan mempunyai strukturmikro yang sama, sifatnya sama, kekerasannya sama

– Suatu titik pada suatu benda yang diquench, yang mengalami pendinginan yang sama dengan laju pendinginan pada suatu titik Jominy akan mempunyai kekerasan yang sama dengan kekerasn titik Jominy tsb


PEMAKAIAN KURVA HARDENABILITY(Kesetaraan jarak jominy dengan jarak di suatu titik di bawah

permukaan


PEMAKAIAN KURVA HARDENABILITY(Kesetaraan titik di bawah permukaan batang dengan H tertentu)


PEMAKAIAN KURVA HARDENABILITY(Kesetaraan titik di sumbu batang dengan H tertentu)

hardenability...definisi • hardenability adalah kemampuan baja dapat dikeraskan dengan membentuk...

Documents