pengaruh proses perlakuan panas terhadap kekerasan dan...

1

PENGARUH PROSES PERLAKUAN PANAS TERHADAP KEKERASAN DAN

STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 310S

MahasiswaEdwin Setiawan Susanto

Dosen PembimbingIr. Rochman Rochiem, M. Sc.

Hariyati Purwaningsih, S.Si, M.Si.

TUGAS AKHIR – RL1585

2

Latar Belakang

Heat exchanger adalah alat yang merubah(menurunkan) temperatur kerja.Kegagalan bahan dari heat exchanger yang berupa timbulnya benjolan-benjolan padaheat exchanger.


3

Batasan Masalah

Kondisi bahan diasumsikan homogenPengaruh lingkungan diabaikanLaju temperatur selama pengeluaran spesimen dari dapur pemanas diabaikan Pengaruh agitasi dan perubahan temperatur pada media pendingin diabaikan


4

Permasalahan

Bagaimana pengaruh perlakuan panas terhadap kekerasan baja AISI 310S?.Bagaimana pengaruh perlakuan panas terhadap perubahan struktur mikro baja AISI 310S?Bagaimana pengaruh proses perlakuanpanas terhadap pembentukkan fasa baru dan transformasi fasa?


5

Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisa pengaruh perlakuan panas terhadap kekerasan dan perubahan struktur mikro serta pembentukan fasa –fasa baru pada baja AISI 310S.


6

Perlakuan Panas


Kombinasi operasi pemanasan danpendinginan terhadap logam atau paduandalam keadaan padat dengan waktu tertentu, untuk memperoleh sifat tertentu.

7

Hardening

Proses pengerasan terhadap logam ataupaduan yang dilakukan untuk memperolehsifat tahan aus yang tinggi, kekuatan, fatiquelimit atau strength yang lebih baik.Proses ini dilakukan dengan memanaskanhingga kedaerah satu fasa kemudiandidinginkan sangat cepat.


8

Normalizing

Proses perlakuan panas yang dilakukanpada logam atau paduan untukmendapatkan ukuran butir kristal yang lebihhalus, menaikkan sedikit kekuatan dankekerasan.Proses ini dilakukan dengan memanaskanhingga kedaerah satu fasa kemudiandidinginkan dengan cukup cepat.


9

Kekerasan

Ketahanan dari material terhadapdeformasi.


Uji VickersUji kekerasan dengan menggunakanpenumbuk piramida intan yang dasarnyaberbentuk persegi.

10

Difraksi Sinar X

Suatu teknik analisa yang digunakanuntuk identifikasi fasa dan dimensi dariunit sel.


11

MetodologiDiagram alir


Perlakuan panas Hardening dengan temperatur 1050oC dan 1075oC dan holding time 40 menit dengan media quench oli

Start

Preparasi specimen baja AISI 310S dengan dimensi 21x21x4 mm sebanyak delapan buah

Difraksi Sinar - xKekerasan (Vickers)

Pengujian

Metalografi

Finish

Pengolahan data danpembahasan

Pengambilan data

Perlakuan panas Normalizing dengan temperatur 1050oC dan 1075oC dengan holding time 40 menit

12

Langkah kerja


Melakukan proses perlakuan panas normalisingpada temperatur 1050oC dan 1075oC denganholding time 40 menit.Melakukan proses perlakuan panas hardening padatemperatur 1050oC dan 1075oC dengan holding time 40 menit dan media quench oli.Menguji kekerasan dari material dengan metodekekerasan Vickers.Menganalisa struktur mikro yang terjadi dan fasayang terbentuk setelah proses perlakuan panas

13

Dimensi spesimen

Spesimen yang dipakai adalah baja AISI 310S dengan komposisi kimia 0,08%C, 1,50%Si, 2,00%Mn, 0,045%P, 0,03%S, 22,00%Ni, 26,00%Cr.


□ 21mm

4mm

14

Analisa DataKekerasanPengujian kekerasan menggunakan delapan buah spesimen.

1. spesimen 1 dan 2 mengalami perlakuan panas normalizing pada temperatur 1050oC dengan media pendingin udara.

2. spesimen 3 dan 4 mengalami perlakuan panas hardening pada temperatur 1050oC dengan media pendingin oli.

3. spesimen 5 dan 6 mengalami perlakuan panas normalizing pada temperatur 1075oC dengan media pendingin udara.

4. spesimen 7 dan 8 mengalami perlakuan panas hardening pada temperatur 1075oC dengan media pendingin oli.


15

Table nilai kekerasanrata – rata

175Hardening 10754

146Normalizing 10753

167Hardening10502

138Normalizing 10501

Kekerasan rata – rata(HV30)

PerlakuanTemperatur (oC )No


16

Metalografi

Gambar struktur mikro spesimen tanpa perlakuan dengan perbesaran 500 kali. Strukturnya berupa sigma (FeNi) di dalam matriks austenit. Etsa : elektrolit asam oksalat.

Sigma

austenit


17

Gambar struktur mikro spesimen dengan perlakuan panas normalizing dengan perbesaran 500 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.(a) Pada Temperatur 1050oC. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.(b) Pada Temperatur 1075oC. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.

Sigma

Presipitasikarbida

austenit

Presipitasikarbida

Sigma

austenit

ba


18

Gambar struktur mikro spesimen dengan perlakuan panas hardening dengan perbesaran 500 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.(a) Pada Temperatur 1050oC. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit. (b) Pada Temperatur 1075oC. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.

Sigma

Presipitasikarbida

austenit

Sigma

Presipitasikarbida

austenit

ba


19

Gambar struktur mikro spesimen dengan Temperatur 1050oC dengan perbesaran 500 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.(a) Perlakuan panas normalizing. Strukturnya berupa sigma (FeNi)dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit. (b) perlakuan panas hardening. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.

Sigma

Presipitasikarbida

austenit

Sigma

Presipitasikarbida

austenit

ba


20

Gambar struktur mikro spesimen dengan Temperatur 1075oC dengan perbesaran 500 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.(a) Perlakuan panas normalizing. Strukturnya berupa sigma (FeNi)dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit. (b) perlakuan panas hardening. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.

Presipitasikarbida

Sigma

austenit

Sigma

Presipitasikarbida

austenit

ba


21

Difraksi sinar - xDari hasil pengujian difraksi sinar – x yang ditunjukkan fasa yang terbentuk pada stainless steel dengan perlakuan normalizing pada temperatur 10500C adalah Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) ) dengan nomer pcpdf 33-0397. Fasa lain yang terbentuk adalah FeNi dengan nomer pcpdf 47-1405 dan Cr23C6 dengan nomer pcpdf 14-0407. Fasa Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) terbentuk pada 2 theta = 43,58500 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa FeNi terbentuk pada 2 theta = 50,75860 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa Cr23C6 terbentuk pada 2 theta = 68,31401 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). -500

0

500

1000

1500

2000

0 20 40 60 80 100

2 theta

coun

ts

Fe Cr0,29Ni0,16C0,06

Cr23C6

FeNi


22

Dari hasil pengujian difraksi sinar – x yang ditunjukkan fasa yang terbentuk pada stainless steel dengan perlakuan hardening pada temperatur 10500C adalah Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) ) dengan nomer pcpdf 33-0397. Fasa lain yang terbentuk adalah FeNi dengan nomer pcpdf 47-1405 dan Cr23C6 dengan nomer pcpdf 14-0407. Fasa Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) terbentuk pada 2 theta = 43,56446 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa FeNi terbentuk pada 2 theta = 50,68637 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa Cr23C6 terbentuk pada 2 theta = 68,81910 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic).-500

0500

1000150020002500

0 20 40 60 80 100

2 theta

coun

ts

Fe Cr0,29Ni0,16C0,06

Cr23C6

FeNi


23

Dari hasil pengujian difraksi sinar – x yang ditunjukkan fasa yang terbentuk pada stainless steel dengan perlakuan normalizing pada temperatur 10750C adalah Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) dengan nomer pcpdf 33-0397. Fasa lain yang terbentuk adalah FeNi dengan nomer pcpdf 47-1405 dan Cr23C6 dengan nomer pcpdf 14-0407. Fasa Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) terbentuk pada 2 theta = 43,69400 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa FeNi terbentuk pada 2 theta = 50,85950 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa Cr23C6 terbentuk pada 2 theta = 68,32246 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic).-500

0

500

1000

1500

2000

0 20 40 60 80 100

2 theta

coun

ts

Fe Cr0,29Ni0,16C0,06

Cr23C6FeNi


24

Dari hasil pengujian difraksi sinar – x yang ditunjukkan fasa yang terbentuk pada stainless steel dengan perlakuan hardening pada temperatur 10750C adalah Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) ) dengan nomer pcpdf 33-0397. Fasa lain yang terbentuk adalah FeNi dengan nomer pcpdf 47-1405 dan Cr23C6 dengan nomer pcpdf 14-0407. Fasa Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) terbentuk pada 2 theta = 43,65356 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa FeNi terbentuk pada 2 theta = 50,78577 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa Cr23C6 terbentuk pada 2 theta = 68,82246 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic).-500

0500

1000150020002500

0 20 40 60 80 100

2 theta

coun

ts

Fe Cr0,29Ni0,16C0,06

Cr23C6FeNi


25

KesimpulanDengan adanya variasi perlakuan panas normalizing dan hardening pada

temperatur 1050oC dan 1075oC dapat mempengaruhi nilai kekerasanpada baja AISI 310S. Pada perlakuan panas normalizing dengan temperatur 1050oC memilikiangka kekerasan 138 HV30 dan pada temperatur 1075oC memilikiangka kekerasan 146 HV30. Pada perlakuan panas hardening dengan temperatur 1050oC memilikiangka kekerasan 167 HV30 dan pada temperatur 1075oC memilikiangka kekerasan 175 HV30.Dari hasil pengujian metalografi pada spesimen dengan perlakuanpanas normalizing didapatkan batas butir yang lebih tebal yang mengindikasikan adanya presipitat karbida (M23C6) pada perlakuanpanas normalizing lebih banyak bila dibandingkan dengan perlakuan panas hardening. Dari pengujian difraksi sinar – x didapatkan fasa Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06), FeNi, dan Cr23C6 pada masing –masing spesimen.


26

TERIMA KASIH


pengaruh proses perlakuan panas terhadap kekerasan dan...

Documents