laporan modul 7 heat treatment

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).


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)


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


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


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


Pengolahan Data


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)


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


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


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


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)


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


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


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?


Lampiran

laporan modul 7 heat treatment

Documents