KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, atas

rahmatNya, penyusunan Makalah Heat Treatment dapat diselesaikan.

Makalah ini disusun untuk menunjang proses belajar mengajar mata kuliah

Metalurgi Teknik sehingga pelaksanaannya dapat berjalan dengan baik dan

lancar, serta pada akhirnya tujuan instruksional umum dari mata kuliah ini

dapat dicapai.

Penulis menyadari bahwa makalah ini masih banyak kelemahan

dan kekurangannya. Oleh karena itu kritik dan saran pembaca dan juga

rekan sejawat terutama yang mengasuh mata kuliah ini, sangat kami

perlukan untuk kesempurnaan tulisan ini. Untuk itu penulis mengucapkan

terima kasih.

Penulis

Daftar Isi

KATA PENGANTAR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i

DAFTAR ISI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii

BAB I PENDAHULUAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

A. LATAR BELAKANG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

B. RUMUSAN MASALAH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

C. TUJUAN . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

BAB II ISI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

A. Transformasi Fasa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

B. Case Hardening . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

C. Proses-proses Heat Treatment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

BAB III PENUTUP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

KESIMPULAN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

DAFTAR PUSTAKA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Metalurgi merupakan ilmu yang mempelajari pengenai pemanfaatan dan

pembuatan ogam dari mulai bijih sampai dengan pemasaran. Begitu banyaknya

proses dan alur yang harus dilalui untuk memperoleh suatu produk logam yang

mempunyai kualitas tinggi, baik dari segi mekanik, fisik maupun kimianya.

Logam mempunyai sifat-sifat istimewa yang menjadi dasar penggunaanya.

Salah satu sifat yang dimiliki oleh logam adalah sifat mekanik. Sifat-sifat mekanik

yang dimiliki oleh logam antara lain kekuatan, kekerasan, ketangguhan, keuletan,

mampu bentuk, dan mampu las. Sifat-sifat mekanik tersebut dipengaruhi oleh

beberapa faktor, antara lain komposisi kimia, perlakuan yang diberikan, dan

struktur butirnya.

Struktur butir yang terdapat pada suatu logam dipengaruhi oleh perlakuan

yang diterima oleh logam tersebut, yang akan mempengaruhi pada sifat mekanik

logamnya, misalnya pengerolan pada suatu logam maka struktur butir logam

tersebut akan laminar (memanjang) dan sifat kekerasannya akan naik. Contoh lain

hasil dari heat treatment, dengan mengamati struktur butirnya selain gambaran

sifat mekaniknya yang dapat diketahui, fasa yang ada juga dapat diketahui.

Perlakuan panas (heat treatment) didefinisikan sebagai suatu kombinasi dari

pengendalian pemanasan dan pendinginan pada temperatur dan waktu tertentu

untuk menghasilkan logam dengan sifat mekanik yang diinginkan. Perlakuan

panas dilakukan untuk mendapatkan mikro struktur logam yang seragam,

meningkatkan kekuatan, kekerasan, keuletan, ketangguhan (untuk finishing

product), serta sifat mampu las, sifat mampu mesin, sifat mampu bentuk dan dapat

mengurangi tegangan sisa (untuk produk setengah jadi), yang muncul dari hasil

pengerjaan logam tersebut sebelumnya.

B. Rumusan Masalah

1. Transformasi Fasa

2. Case Hardening

3. Proses-proses Heat Treatment

C. Tujuan

1. Dapat menjelaskan tujuan dari Heat Treatment

2. Menjelaskan prosedur proses heat Tretmen

BAB II

A. Transformasi Fasa

Pada perlakuan panas sangat berkaitan erat dengan transformasi fasa

biasanya setelah diberikan perlakuan logam tersebut pasti akan berubah fasanya.

Proses perlakuan panas biasanya berupa pemanasan dan pendinginan. Pada besi

baja proses pemanasan biasanya dilakukan pada suhu austenit yang akan

bertransformasiselama proses pendinginan, pemberian waktu tahan (holding time)

bertujuan untuk memberikan kesempatan atom-atom untuk menghomogenkan

austenit.

Pendinginan akan menyebabkan austenite bertransformasi dan struktur

mikro yang terbentuk sangat tergantung pada laju pendinginan. Besi dikenal

sebagai suatu logam yang memiliki sifat allotropi, memmiliki lattice yang

berbeda, besi memiliki tiga macam modifikasi allotropi. Besi cair akan mulai

membeku pada suhu 1535 0C menjadi besi delta () dengan struktur BCC. Pada

14000C akan mengalami trasnformasi menjadi besi gamma () yang biasa disebut

austenit dengan struktur FCC. Besi austenit ini tetap stabil sampai temperatur

9100C,dimana terjadi transformasi lagi menjadi besi alpha non magnetic () yang

berstruktur BCC.

Pada pendinginan selanjutnya sudah tidak ada lagi perubahan transformasi

fasa. Pada 768 0C terjadi perubahan menjadi besi alpha non magnetic menjadi

alpha magnetic, tetapi tidak terjadi perubahan struktur kristal. Setiap proses

transformasi selalu mengalami penghentian penurunan temperatur yang ditandai

oleh garis mendatar, yang menunjukan proses berlangsung secara isotermal.

Tiap bentuk allotropi besi mempunyai kemampuan melarutkan karbon yang

berbeda-beda. Mekanisme transformasi struktur dalam baja dipengaruhi

pengaturan temperatur pemanasan, waktu pendinginan, dan unsur paduan yang

terkandung dalam baja. Untuk mempelajari perlakuan panas maka terlebih dahulu

harus mempelajari karakteristik baja selama proses transformasi selama

pemanasan maupun pendinginan karena hal itu dapat memprediksi struktur mikro

yang terbentuk.

Transformasi fasa baja pada saat pemanasan pada baja hipoeutektoid terdiri

dari butir kristal ferrit dan perlit, bila pemanasan mencapai garis A1 maka perlit

akan mengalami reaksi eutektoid secara isotermal reaksinya sebagai berikut :

Ferit + Fe3C austenit

Ferit akan bereaksi dengan sementit dari perlit membentuk austenit.

Temperatur tidak akan mengalami kenaikan bila perlit belum habis, setelah habis

maka akan terjadi kenaikan temperatur dan ferit proeutektoid akan mengalami

transformasi allotropik ferit yang BCC akan menjadi austenit yang FCC. Pada

baja hipereutektoid pada temperatur kamar struktur mikro terdiri dari perlit dan

jaringan sementit yang membungkus butir-butir kristal perlit.

Bila dipanaskan hingga temperatur A1 maka akan terjadi reaksi eutektoid

seperti baja hipoeutektoid yaitu ferrit dan sementit pada perlit akan bereaksi

membentuk austenit pada temperatur A1 austenit mengandung 0,8% karbon,

sisanya berada pada sementit, jika temperatur dinaikan diatas A1, maka

kemampuan austenit melarutkan karbon juga akan naik, sehingga karbon pada

sementit sedikit demi sedikit akan larut dalam austenit sedangkan jaringan

sementit lama-kelamaan menjadi menipis dan akhirnya pada temperatur Acm

jaringan sementit akan habis, struktur seluruhnya sudah menjadi austenit.

Austenit yang tebentuk belum homogen, dimana pada baja hipoeutektoid

austenit dari perlit mengandung 0,8% C sedangkan yang berada pada ferit kadar

karbon jauh lebih sedikit. Pada baja hipereutektoid austenit awalnya mengandung

0,8%C dari perlit, namun akan bertambah dari karbon yang larut dari jaringan

sementit yang berada di sekitar austenit.

Pada transformasi pendinginan biasanya pendinginan dilakukan setelah

dilakukan pemanasan sampai mencapai temperatur austenit dan ditahan pada

temperatur tersebut kemudian dilakukan pendinginan dengan laju pendinginan

tertentu.

Struktur mikro yang terbentuk setelah pendinginan akan tergantung pada

laju pendinginan. Sehingga akan dapat diprediksi sifat mekanis apa yang

diharapkan. Transformasi fasa pada saat pendinginan memegang peranan penting

terhadap sifat baja yang diberikan suatu perlakuan panas. Austenit dari baja

hipoeutektoid bila didinginkan dengan lambat, pada temperatur kritis A3 mulai

terbentuk inti kristal ferit yang tumbuh pada batas butir kristal austenit.

Transformasi ini terjadi karena austenit mengalami perubahan allotropik dari besi

gamma menjadi besi alpha.

Karena ferit hanya dapat melarutkan karbon dalam jumlah yang sedikit maka

kandungan karbon dalam austenite akan semakin besar bila ferit yang tumbuh

makin banyak (ditandai dengan turunnya temperatur), besarnya kandungan karbon

dalam austenit dengan menurunnya temperatur mengikuti garis A2, sehingga pada

saat temperatur mencapai titik A1 komposisi eutektoid dan selanjutnya austenit

akan bertransformasi manjadi ferrit. Gambar 1. dibawah ini adalah gambar

diagram Fe-Fe3C.

Ketika logam mengalami perlakuan panas adanya unsur-unsur paduan

mempengaruhi peningkatan kekerasan dan kekuatan hasil perlakuan panas.

Unsur-unsur paduan yang mempengaruhi kekerasan dan kekuatan hasil perlakuan

panas adalah sebagai berikut :

1. Chromium : pengaruhnya untuk meningkatakan tegangan dan kekerasan,

membentuk kekerasan dan menyetabilkan karbida.

2. Phospor : meningkatkan tegangan dan hardenability, mengurangi keuletan dan

ketangguhan.

3. Magnesit : pengaruhnya untuk meningkatakan tegangan dan kekerasan,

membentuk karbit, meningkatkan hardenability, range perpindahan panas

4. Silikon : berpengaruh untuk menegangkan pearlit dan cenderung menguatakan

pearlit selalu untuk mengembang karena unsur ini digunakan sebagai oksida

magnesit.

5. Tungsten : berpengaruh untuk membentuk kekerasan dan menyetabilkan karbit,

menaikan range dari temperatur dan temperatur tempering

6. Vanadium : berpengaruh untuk menguatkan karbida, membentuk element.

Tidak digunakan sebagai unsur yang berdiri sendiri, tapi untuk menggabungkan

karbida ke austenit pada stainless steel.

7. Molybdenum : menguatkan karbit dan membentuk element, dan juga

meningkatkan temperatur tinggi pada gaya creep.

B. Case Hardening

Pengerasan permukaan adalah proses laku panas untuk mendapatkan

kekerasan pada bagian permukaannya saja sedang bagian dalam tetap berada pada

sifat semula yaitu keuletan maupun ketangguhan yang tetap tinggi. Jenis-jenis dan

mekanisme dari case hardening antara lain :

a.Karburising, mekanismenya adalah dengan menambahkan karbon, kemudian

melakukan pengerasan dengan kuens (pendinginan cepat).

b. Nitriding, proses thermokimia ferritik dimana atom nitrogen berdifusi pada fase

ferrit dalam dapur pada suhu 500-5900C dan atmosfirnya mengandung Nat,dan

akan bereaksi dengan unsur yang ada dalam baja membentuk nitride, dan tidak

ada lagi transformasi lagi yang terjadi.

c. Cyaniding atau carbonitriding, mekanismenya adalah dengan menambahkan

cyanida dan karbon, kemudian melakukan pengerasan dengan kuens (pendinginan

cepat).

C. Proses-proses Heat Treatment

Ada beberapa proses-proses pada perlakuan pada Heat Treatment yaitu sebagai

berikut:

1. Quenching ( pengerasan )

Proses quenching atau pengerasan baja adalah suatu proses pemanasan

logam sehingga mencapai batas austenit yang homogen. Untuk mendapatkan

kehomogenan ini maka audtenit perlu waktu pemanasan yang cukup. Selanjutnya

secara cepat baja tersebut dicelupkan ke dalam media pendingin, tergantung pada

kecepatan pendingin yang kita inginkan untuk mencapai kekerasan baja. Ini

mencegah proses suhu rendah, seperti transformasi fase, dari terjadi hanya

menyediakan jendela sempit waktu di mana reaksi ini menguntungkan kedua

termodinamika dan kinetis diakses, dapat mengurangi kristalinitas dan dengan

demikian meningkatkan ketangguhan dari kedua paduan dan plastik (dihasilkan

melalui polimerisasi).

Pada waktu pendinginan yang cepat pada fase austenit tidak sempat berubah

menjadi ferit atau perlit karena tidak ada kesempatan bagi atom-atom karbon yang

telah larut dalam austenit untuk mengadakan pergerakan difusi dan bentuk

sementitoleh karena itu terjadi fase lalu yang mertensit, imi berupa fase yang

sangat keras dan bergantung pada keadaan karbon.

2. Anneling

Proses anneling atau melunakkan baja adalah prose pemanasan baja di atas

temperature kritis ( 723 C )selanjutnya dibiarkan bebrapa lama sampai

temperature merata disusul dengan pendinginan secara perlahan-lahan sambil

dijaga agar temperature bagian luar dan dalam kira-kira samahingga diperoleh

struktur yang diinginkan dengan menggunakan media pendingin udara.

Tujuan proses anneling :

a. Melunakkan material logam

b. Menghilangkan tegangan dalam / sisa

c. Memperbaiki butir-butir logam.

3. Normalizing

Normalizing adalah suatu proses pemanasan logam hingga mencapai fase

austenit yang kemudian diinginkan secara perlahan-lahan dalam media pendingin

udara. Hasil pendingin ini berupa perlit dan ferit namunhasilnya jauh lebih mulus

dari anneling. Prinsip dari proses normalizing adalah untuk melunakkan logam.

Namun pada baja karbon tinggi atau baja paduan tertentu dengan proses ini belum

tentu memperoleh baja yang lunak. Mungkin berupa pengerasan dan ini

tergantung dari kadar karbon.

4. Tempering

Proses tempering adalah pemanasan baja sampai temperature sedikit di bawah

temperature kritis, kemudian didiamkan dalam tungku dan suhunya dipertahankan

sampai merata selama 15 menit. Selanjutnya didinginkan dalam media pendingin.

Jika kekerasan turun, maka kekuatan tarik turun pula. Dalamhal ini keuletan dan

ketangguhan baja akan meningkat. Meskipun proses ini akan menghasilkan baja

yang lebih lemah. Proses ini berbeda dengan anneling karena dengan proses ini

belum tentu memperoleh baja yang lunak, mungkin berupa pengerasan dan ini

tergantung oleh kadar karbon.

Tempering dibagi dalam:

a.Tempering pada suhu rendah(150-300C). Tujuannya hanya untuk

mengurangi tegangan tegangan kerut dan kerapuhan dari baja. Proses ini

digunakan untuk alat alat kerja yang tidak mengalami beban yang berat, seperti

misalnya alat alat potong mata bor yang dipakai untuk kaca dan lain lain.

b. Tempering pada suhu menengah(300-500C). Tujuannya menambah keuleatan

dan kekerasannya menjadi sedikit berkurang. Proses ini digunakan pada alat alat

kerja yang mengalami beban berat seperti palu, pahat, pegas pegas(Mustofa

Ahmad Ary,2006)

c. Tempering pada suhu tinggi(500-650C). Tujuannya untuk memberikan daya

keuletan yang beasar dan sekaligus kekerasan menjadi agak rendah. Proses ini

digunakan pada roda gigi, poros, batang penggerak dan lain lain

BAB III

Kesimpulan

Perlakuan panas (heat treatment) didefinisikan sebagai suatu kombinasi dari

pengendalian pemanasan dan pendinginan pada temperatur dan waktu tertentu

untuk menghasilkan logam dengan sifat mekanik yang diinginkan. Perlakuan

panas dilakukan untuk mendapatkan mikro struktur logam yang seragam,

meningkatkan kekuatan, kekerasan, keuletan, ketangguhan (untuk finishing

product),

DAFTAR PUSTAKA

Cahyadi, Yusef (2011). Makalah Heat Treatment

Martins M, Castelleti L C. 2005, Effect of Heat Treatment on the Mechanical

Properties of ASTM A 890 Gr6A Super Duplex Stainless Steel. Journal of ASTM

International.

Martins M, Castelleti L C. 2004, Heat treatment temperature influence on ASTM

A890 GR 6A super duplex stainless steel microstructure. Journal of ASTM

International.

Kotecki D J. 2010, Some Pitfalls in Welding of Duplex Stainless Steels. Soldag.

insp. Sao Paulo.

Budianto, Arief (2012). Heat Treatment. Dari

http://ariffbudianto.wordpress.com/2012/04/08/heat-treatment/, Diakses tanggal

12 April 2014