laporan heat treatment

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM PERLAKUAN PANAS

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Suatu Negara dikatakan maju jika konsumsi terhadap material logamnya

tinggi. Kebutuhan logam yang semakin tinggi menuntut kita untuk semakin

cerdas dalam menyediakan suatu material yang dapat memenuhi kebutuhan

manusia, material yang baik bukan hanya material yang keras, namun material

tersebut harus memenuhi fungsi yang baik dalam kehidupan manusia dan

memiliki umur yang panjang. Perlakuan panas adalah suatu ilmu yang

mempelajari bagaimana mengubah struktur mikro dari suatu material agar

tercapai sifat mekanik yang memenuhi fungsi yang dibutuhkan.

Ilmu perlakuan panas merupakan ilmu yang sangat penting dalam

pembelajaran memperbaiki sifat mekanik suatu material.

Pada dasarnya konteks dari Teknik Metalurgi itu sendiri merupakan suatu

disiplin ilmu yang melibatkan proses pembentukan, penguatan, perlindungan,

perbaikan, dan menganalisa suatu logam agar layak digunakan dalam

kehidupan sehari-hari. Sebagai mahasiswa Teknik Metalurgi tentu perlu

memahami, mengetahui,mengerti, mampu mengoprasikan alat-alat dan

menguasai proses-proses pada praktikum perlakuan panas karena ini akan bisa

meningkatkan kemampuan seorang sarjana metalurgi sehingga bisa

diaplikasikan nantinya didunia kerja.

Laporan diupayakan agar mudah dipahami oleh pembaca dan disusun

sedemikian rupa agar mudah dipahami isi dari proses perlakuan panas pada baja

dan penerapannya dalam industri. Bahkan kita harus mampu menganalisis suatu

pengamatan yang berlangsung selama praktikum perlakuan panas. Hal ini

dilakukan agarilmunya dapat diterapkan dalam pengaplikasian dalam dunia

nyata.

LABORATORIUM LOGAM TEKNIK METALURGI UNJANI 2014-2015 1


1.2 TUJUAN

Tujuan penelitian pada Laporan Akhir Praktikum Perlakuan Panas ini

yaitu:

Memahami tata cara perlakuan panas dan pendinginan dengan berbagai media

pendingin dengan spesimen uji AISI 1045

Memahami pengaruh pemanasan hingga temperature austenisasi dengan media

pendingin yang berbeda terhadap kekerasan spesimen uji AISI 1045

Memahami mekanisme pengujian hardenability Jominy Test dan Grossman and

Bain

Memahami perbandingan hasil pengujian hardenability Jominy Test dan

Grossman and Bain

Memahami pengaruh ketebalan benda pada nilai hardenability

Dapat mengetahui struktur dan fasa logam dengan proses metalografi kualitatif

Dapat mengetahui pengaruh perlakuan dan media pendingin pada struktur dan

fasa

Dapat mengetahui proses-proses metalografi kualitatif

Dapat mengidentifikasi sifat mekanik logam dengan proses metalografi

kualitatif

Mampu melakukan pengujian metalografi

Dapat mengetahui dan memahami pengukuran besar butir rata-rata

Dapat melakukan pengukuran besar butir dengan menggunakan metode garis

Heyn dan Interception serta metode bidang datar Circle

Dapat memahami hubungan sifat mekanik dan diameter butir

2.1 BATASAN MASALAH

Di dalam pembuatan laporan akhir ini, adapun batasan masalah yaitu :

Bagaimana cara melakukan pengujian mampu keras dan menganalisis proses

jominy test?



Bagaimana cara melakukan proses pengerasan quenching serta membaca hasil

pengukuran kekerasan material pada alat uji kekerasan?.

Bagaimana cara melakukan proses annealing dan normalizing dan membaca

hasil pengukuran kekerasan material pada alat uji kekerasan?.

Bagaimana cara melakukan metalografi kualitatif dan proses-proses

pengerjaaan sampai pemeriksaan struktur fasa, dan membaca struktur fasa suatu

material dengan mikroskop?

Bagaimana cara menentukan nilai besar butir suatu material?

2.2 METODE PENELITIAN

Metode penulisan yang digunakan pada Laporan Akhir Praktikum

Perlakuan Panas menggunakan beberapa metode, baik dalam hal penulisan,

penyusunan, maupun pengolahan data. Beberapa metode yang digunakan

sebagai berikut:

Pengamatan (observation)

Pengumpulan dan pengolahan data hasil dari materi dasar dan praktikum

Pencarian (searching)

Mencari bahan dari berbagai sumber untuk memudahkan pembahasan

dan sebagai penambahan wawasan

Diskusi (discussion)

Pengumpulan data dari berbagai pihak baik secara lisan maupun tulisan



2.3 SISTEMATIKA PENULISAN

Laporan akhir Perlakuan Panas ini terdiri dari Pendahuluan dan 5 bab

dengan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Pada pendahuluan ini berisikan latar belakang, tujuan praktikum,

batasan masalah, sistematika penulisan.

BAB II PERLAKUAN PANAS

Pada bab ini berisikan tentang tujuan, skema proses, alat dan bahan, data pengamatan, analisa dan pembahasan, kesimpulan dari praktikum pengujian mampu keras.

BAB III SIFAT MAMPU KERAS

Pada bab ini berisikan tentang tujuan, skema proses, alat dan bahan,

data pengamatan, analisa dan pembahasan, kesimpulan dari praktikum proses

pengerasan (hardening).

BAB IV METALOGRAFI KUALITATIF

Pada bab ini berisikan tentang tujuan,, alat dan bahan, tata cara

praktikum, pengumpulan dan pengolahan data, analisa dan pembahasan, dan

kesimpulan dari praktikum metalografi kualitatif.

BAB V METALOGRAFI KUANTITATIF

Pada bab ini berisikan tentang tujuan, alat dan bahan, tata cara

praktikum, pengumpulan dan pengolahan data, analisa dan pembahasan, dan

kesimpulan dari praktikum metalografi kualitatif.



2.4 LOKASI PRAKTIKUM

Dosen Perlakuan Panas : Bpk Kusharjanto ST.,MT

Assisten Lab : Eka NurhanifahTeknisi : Bpk Joko PurwantoHari/Tanggal : jum;at 10 april - jum’at 17 aprilTempat : Laboratorium LogamJurusan : Teknik MetalurgiFakultas : TeknikUniversitas : Universtitas Jenderal Achmad Yani



BAB II

PERLAKUAN PANAS

2.1 TUJUAN

Agar dapat mengetahui tahapan proses perlakuan panas

Untuk mengetahui perbedaan proses perlakuan panas antara proses Quenching,

Normalizing dan Annealing

Dapat mengetahui nilai kekerasan setiap spesimen yang telah melalui proses

perlakuan panas yang berbeda-beda

2.2 TEORI DASAR

Proses pelakuan panas adalah suatu proses yang terdiri dari proses

pemanasan dan proses pendingin pada logam dan paduannya dengan cara

tertentu yang bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat material yang

diinginkan.Secara umum proses perlakuan panas adalah sebagai berikut:

Pemanasan material sampai suhu tertentu dengan kecepatan tertentu pula.

Mempertahankan suhu untuk waktu tertentu sehingga temperaturnya merata

Pendinginan dengan media pendingin (air, oli atau udara)

Ketiga hal diatas tergantung dari material yang akan di heat treatment dan

sifat-sifat akhir yang diinginkan. Melalui perlakuan panas yang tepat tegangan

dalam dapat dihilangkan, besar butir diperbesar atau diperkecil, ketangguhan

ditingkatkan atau dapat dihasilkan suatu permukaan yang keras di sekeliling inti

yang ulet. Secara umum unsur-unsur paduan ditambahkan dalam baja dengan

kadar tertentu bertujuan untuk:

Meningkatkan kekerasan

Menaikkan keuletan



Berikut ini beberapa jenis proses perlakuan panas diantaranya :

Quenching

Proses Quenching biasa dilakukan pada semua perkakas dan bagian

penting dari mesin yang berkaitan dengan hal yang berat. Tujuan mengeraskan

perkakas adalah untuk mendapatkan nilai kekerasannya, sedangkan tujuan

mengeraskan bagian mesin adalah untuk meningkatkan kekuatan tarik serta

kekuatan luluhnya. Namun biasanya bila kekerasan tinggi maka kekuatan

tariknya dan kekuatan luluhnya rendah, oleh karena itu proses hardening yang

dilakukan adalah dengan cara melakukan proses tempering setelah dilakukan

pendinginan cepat. Biasanya proses hardening yang umum dilakukan adalah

dengan memanaskan baja sampai temperature austenisasinya kemudian ditahan

untuk beberapa lama lalu didinginkan secara cepat

Gambar 2.1 proses Quenchimg yang umum

Pada saat dilakukan pendinginan lambat fasa austenit (FCC) akan

berubah sel satuannya menjadi BCC kembali. Namun karena adanya

pendinginan cepat maka ada atom karbon yang terjebak pada kisi tegak

sehingga austenite bertransformasi menjadi fasa martensit dengan sel sastuan

BCT. Martensit inilah yang bersifat keras dan getas. Contoh specimen yang

berfasa martensit adalah roda gigi, pahat potong, dan dies. Temperatur

pemanasan untuk proses hardening sama dengan proses seperti annealing dan

normalizing. Tetapi ada perbedaan sedikit bila baja yang ingin dikeraskan

mempunya kadar karbon lebih besar dari 0,8%, maka pemanasannya dilakukan

pada temperature A13 +50-100°C sehingga struktur yang terbentuk adalah



martensit serta karbida yang tidak larut, dimana kekerasannya lebih tinggi. Agar

diperoleh hasil yang baik dari proses pengerasan, maka benda kerja sebaiknya

harus dibersihkan terlebih dahulu. Untuk baja karbon rendah dan baja paduan

rendah tidak perlu dilakukian preheat (pemanasan awal). Namun pada baja

perkakas harus dipreheat terlebih dahulu karena banyaknya unsur paduan

sehingga konduktivitas panasnya menurun. Pada pendinginnya harus dengan

media pendingin cepat agar atom karbonya terjebak pada kisi tegaknya. Adapun

media pendingin yang sering dipakai untuk proses hardening adalah:

- Air

- Oli

- Brine

Normalizing

Normalizing merupakan proses perlakuan panas yang dilkukan dengan

cara memanaskan baja sampai temperatur austenisasi (Tγ) kemudian

didinginkan dengan media udara dimana akan didapatkan fasa berupa pearlite.

Baja carbon tinggi seperti die steel dan HSS (High Speed Steel) tidak pernah

dilakukan proses ini karena baja-baja ini dikeraskan menjadi struktur martensite

dengan cara pendinginan di udara. Normalizing umumnya dipergunakan pada

baja carbon rendah dan plain carbon dengan tujuan sbb:

- .memperhalus ukuran butir dan menghomogenisasikan struktur mikro dari

hasil coran dan tempa, sehingga dapat meningkatkan sifat mekanik dalam

proses pengerasan baja.

- untuk meningkatkan mampu mesin dengan komposisi karbon sekitar 0.3

% C

- memperhalus karbida kasar yang mempunyai precipitate selama

pendinginan lambat setelah proses pengerjaan panas.

Sebagai contoh dibawah ini disajikan informasi mengenai perubahan yang

terjadi pada sifat mekanik pada material setelah mengalami proses normalizing.



Tabel 2.1 Efek normalizing pada sifat mekanik baja coran 0.26% C

Annealing

Annealing adalah proses pemanasan baja yang diikuti dengan

pendinginan lambat didalam tungku. Tujuan utama dari proses ini adalah

untuk mengurangi kekerasan dari baja dan membuat struktur yang mudah

dilakukan proses pemesinan. Selain itu anneling bertujuan untuk

memperbaiki sifat – sifat antara lain:

- mampu mesin

- mampu bentuk

- keuletan

- kehomogenan struktur

- menghilangkan tegangan dalam

- persiapan struktur unutk proses perlakuan panas

temperatur dan laju pendinginan dari annealing tergantung dari hasil yang

diinginkan dari struktur mikronya.

Faktor yang mempengaruhi proses perlakuan panas

Temperatur Pemanasan

Temperatur pengerasan yang digunakan tergantung pada komposisi

kimia (kadar karbon). Temperatur pengerasan untuk baja karbon

hipoeutektoid adalah sekitar 20 - 500C di atas garis A3, dan untuk baja

karbon hipereutektoid adalah sekitar 30 - 500C diatas garis A13 (lihat



Gambar ) Jika suatu baja misalnya mengandung misalnya 0.5 % karbon

(berstruktur ferit dan pearlit) dipanaskan sampai temperatur di bawah A1,

maka pemanasan tersebut tidak akan mengubah struktur awal dari baja

tersebut. Pemanasan sampai temperatur diatas A1 tetapi masih dibawah

temperatur A3 akan mengubah perlit menjadi austenit tanpa terjadi

perubahan apa-apa terhadap feritnya.

Gambar 2.2 Diagram Temperatur pemanasan sebelum Quenching

Quenching dari temperatur ini akan menghasilkan baja yang semi

keras karena austenitnya bertransformasi ke martensit sedangkan feritnya

tidak berubah. Keberadaan ferit dilingkungan martensit yang getas tidak

berpengaruh pada kenaikan ketangguhan. Jika suatu baja dipanaskan sedikit

diatas A3 dan ditahan pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu

agar dijamin proses difusi yang homogen, maka struktur baja akan

bertransformasi menjadi austenit dengan ukuran butir yang relatif kecil.

Quenching dari temperatur austenisasi akan menghasilkan martensit dengan

harga kekerasan yang maksimum. Memanaskan sampai ke temperatur E



(relatif lebih tinggi diatas A3 ) cenderung meningkatkan ukuran butir

austenit. Quenching dari temperatur seperti itu akan menghasilkan struktur

martensit, tetapi sifatnya, bahkan setelah ditemper sekalipun, akan memiliki

harga impak yang rendah. Disamping itu mungkin juga timbul retak pada

saat diquench.

Pada baja hipereutektoid dipanaskan pada daerah austenit dan sementit,

kemudian didinginkan dengan cepat agar diperoleh martensit yang halus dan

karbida-karbida yang tidak larut. Struktur hasil quench memiliki kekerasan

yang sangat tinggi dibandingkan dengan martensit. Jika karbida yang larut

dalam austenit terlalu sedikit, kekerasan hasil quench akan tinggi. Jumlah

karbida yang dapat larut dalam austenit sebanding dengan temperatur

austenisasinya. Jumlah karbida yang larut akan meningkat jika temperatur

austenisasinya dinaikkan. Jika karbida yang terlarut terlalu besar, akan

terjadi peningkatan ukuran butir disertai dengan turunnya kekerasan dan

ketangguhan

Lama Pemanasan

Waktu yang diperlukan untuk mencapai temperatur pengerasan

tergantung pada beberapa faktor seperti jenis tungku dan jenis elemen

pemanasnya. Lama pemanasan pada temperatur pengerasannya tergantung

jenis baja dan temperatur pemanasan yang dipilih dari rentang temperatur

yang telah ditentukan untuk jenis baja yang bersangkutan. Dalam banyak

hal, umumnya dipilih temperatur pengerasan yang tertinggi dari rentang

temperatur pengerasan yang sudah ditentukan. Tetapi jika penampang-

penampang dari benda kerja yang diproses menunjukkan adanya perbedaan

yang besar, umumnya dipilih temperatur pengerasan yang rendah.

Pada kasus yang pertama, lama pemanasannya lebih lama

dibandingkan dengan lama pemanasan pada kasus kedua. Untuk mencegah

timbulnya pertumbuhan butir, baja-baja yang tidak dipadu dan baja paduan

rendah, lama pemanasannya harus diupayakan lebih singkat dibanding baja-



baja paduan tinggi seperti baja hot worked yang memerlukan waktu yang

cukup untuk melarutkan karbida-karbida yang merupakan faktor yang

penting dalam mencapai kekerasan yang diinginkan

Media Quenching

Tujuan utama dari proses pengerasan adalah agar diperoleh struktur

martensit yang keras, sekurang-kurangnya di permukaan baja. Hal ini hanya

dapat dicapai jika menggunakan medium quenching yang efektif sehingga

baja didinginkan pada suatu laju yang dapat mencegah terbentuknya struktur

yang lebih lunak seperti perlit atau bainit. Tetapi berhubung sebagian besar

benda kerja sudah berada dalam tahap akhir dari proses , maka kualitas

medium quenching yang digunakan harus dapat menjamin agar tidak timbul

distorsi pada benda kerja setelah proses quench selesai dilaksanakan. Hal

tersebut dapat dicapai dengan cara menggunakan media quenching yang

sesuai tergantung pada jenis baja yang diproses, tebal penampang dan

besarnya distorsi yang diijinkan. Untuk baja karbon, medium quenching

yang digunakan adalah air, sedangkan untuk baja paduan medium yang

disarankan adalah oli.

Pengaruh Unsur Paduan Pada Pengerasan

Sifat mekanik yang diperoleh dari proses perlakuan panas terutama

tergantung pada komposisi kimia. Baja merupakan kombinasi Fe dan C.

Disamping itu, terdapat juga beberapa unsur yang lain seperti Mn, P, S dan

Si yang senantiasa ada meskipun sedikit, unsur-unsur ini bukan unsur

pembentuk karbida . Penambahan unsur-unsur paduan seperti Cr, Mo, V, W,

T dapat menolong untuk mencapai sifat-sifat yang diinginkan, unsur-unsur

ini merupakan unsur pembentuk karbida yang kuat.

2.3 TATA CARA PRAKTIKUM



2.3.1 SKEMA PROSES

Baja AISI 1045

Gambar 2.3 skema proses

2.3.2 PENJELASAN SKEMA PROSES


Pengamplasan

Pemanasan spesimen menggunakan tungku muffle

Holding Time

Pendinginan :

Quenching Air

Quenching Oli

Normalizing

Annealing

Pengujian Kekerasan

Analisa

Kesimpulan


Siapkan 4 (empat) batang silender spesimen yang akan dilakukan

proses perlakuan panas

Masukan spesimen baja AISI 1045 kedalam tungku

Panaskan tungku hingga mencapai temperatur 850° C

Lakukan penahanan waktu (Holding time) selama 15 menit

Keluarkan spesimen dari dalam tungku yang dilanjutkan dengan proses

pendinginan

Spesimen pertama dilakukan proses pendinginan dengan metode

Quenching dengan menggunakan media pendingin air dan pada

spesimen kedua menggunakan media pendingin oli. Untuk spesimen

yang ketiga metode pendinginannya yaitu Normalizing kemudian

metode pendinginan Annealing dilakukan pada spesimen yang ke

empat.

Proses pengamplasan pada permukaan bagian bawah dan atas dari

batang silinder

Dilakukukan pengujian kekerasan dengan menggunakam mesin

Hardness Rockwell skala C pada masing-masing batang silinder

Analisa praktikum yang telah dilakukan

Pembuatan kesimpulan berdasarkan praktikum yang telah dilakukan

2.4 ALAT DAN BAHAN

2.4.1 ALAT

Tungku pemanasan

Penjepit spesimen

Sarung tangan tahan panas

Kain bekas

Mesin Uji Keras Rockwell

2.4.2 BAHAN



Spesimen Baja AISI 1045

Spesimen Baja AISI 4140

Ampelas

Air

Oli

2.5 DATA PENGAMATAN

2.5.1 PENGUMPULAN DATA

Jenis material : AISI 1045

Temperatur Austenite : 850° C

Penahanan waktu pada temperature austenite : 15 menit

Media pendingin : Air , oli , dan udara

Metode pengujian kekerasan : Indentasi

Jenis mesin/alat pengujian kekerasan: Rockwell skala C

Jenis Indentor

Beban Minor : 10 Kg

Beban Mayor : 150 Kg

Beban Total : 160 Kg

Waktu Penekanan : 10 detik

2.2 tabel pengamatan

N Jenis Spesimen Spesimen Uji Penahanan Waktu Media



O Pendingin

1 AISI 1045Quenching

Air15 menit Air

2 AISI 1045Quenching

Oli15 menit Oli

3 AISI 1045 Normalizing 15 menitUdara di

ruang terbuka

4 AISI 1045 Annealing 15 menitUdara di

dalam tungku

2.3 Tabel pengujian kekerasan

N

OSpesimen Uji

Nilai kekerasan (HRC)HRC

1 2 3

1 Quenching Air 49 48.5 46.5 48

2 Quenching Oli 25.5 29 30 28.2

3 Normalizing 10.5 10 11 10.5

4 Annealing 15.5 17.5 19 17.33



2.5.2 PENGOLAHAN DATA

2.5.2.1. GRAFIK PROSE KERJA

2.4 Gambar grafik proses kerja

2.5.2.2 Diagram batang harga kekerasan pada berbagai media

pendingin



Gambar 2.5 diagram batang harga kekerasan pada berbagai media pendingin

2.6 ANALISA DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan praktikum yang telah dilakukan bahwa spesimen yang

digunakan merupakan baja dengan kodefikasi AISI 1045 dimana baja tipe ini

merupakan baja tanpa paduan yang memiliki kandungan karbon 0,45 % dari

data yang diperoleh bahwa baja tipe tersebut pada saat proses pemanasan

didalam tungku tidak dilakukan proses pre-heating terlebih dahulu karena baja

yang digunakan bukan termasuk baja paduan. Waktu penahanan pada saat

proses pemanasan yaitu selama 15 menit pada temperature austenite atau pada

temperature 850 ° C. kemudian dilakukan pendinginan dengan menggunakan

tiga metode yaitu Quenching, Normalizing, dan Annealing.

Secara teoritis spesimen yang didinginkan dengan berbagai media

pendingin memiliki tingkat kekerasan yang bervariatif, urutan tingkat

kekerasanya adalah sebagai berikut :

1. Air

2. Oli

3. Udara luar

4. Udara didalam tungku

Hal ini berdasarkan kecepatan media pendingin dalam mendinginkan

spesimen, tetapi dari data yang diperoleh pada saat praktikum tingkat

kekerasan antara media pendingin udara luar (normalizing) dengan media

pendingin udara didalam tungku (annealing) menunjukan bahwa spesimen yang

didinginkan dengan media pendingin udara luar (normalizing) kekerasanya

lebih rendah dibanding dengan media pendingin udara dalam tungku

(annealing) sebagaimana yang di tunjukan dalam grafik dibawah ini :



Gambar 2.6 diagram batang harga kekerasan pada berbagai media pendingin

Ada beberapa faktor yang menyebabkan ketidaksuain tersebut

diantaranya adalah preparasi permuakaan spesimen yang tidak berjalan sesuai

dengan posedur atau terjadi kesalahan teknis mengingat spesimen yang di

proses annealing disediakan langsung oleh assisten sehingga bisa saja terjadi

hal-hal yang dapat menyebabkan spesimen tersebut mengalami kasus seperti

demikian atau faktor lainya yaitu terjadinya kesalahan pada alat ukur uji

kekerasan

2.7 KESIMPULAN

Komposisi paduan spsimen dapat mempengaruhi proses perlakuan panas

Terdapat beberapa parameter proses perlakuan panas yaitu temperatur dan

waktu

Factor kesalahan prosedur kerja, human error, dan kesalahan alat dapat

menyebabkan tidak sesuainya data hasil secara teori dengan data hasil

praktikum

Metode pendinginan dalam proses perlakuan panas dapat mempengaruhi

kekerasan suatu logam


laporan heat treatment

Documents