pengaruh proses perlakuan panas terhadap sifat...

PENGARUH VARIASI WAKTU TAHAN PADA PROSESNORMALIZING TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN

STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 310S PADA PRESSUREVESSEL

PENGARUH VARIASI WAKTU TAHAN PADA PROSESNORMALIZING TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN

STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 310S PADA PRESSUREVESSEL

MahasiswaFebrino Ferdiansyah

Dosen PembimbingIr. Rochman Rochiem, M. Sc.

Ir. Moh. Farid, DEA

1

Latar Belakang

• Pressure Vessel adalah suatu bejana yangdirancang untuk menahan gas atau cairanpada tekanan secara substansial.

• Bentuk kegagalan ini berupa terjadinyakebocoran pada pressure vessel

• Pressure Vessel adalah suatu bejana yangdirancang untuk menahan gas atau cairanpada tekanan secara substansial.

• Bentuk kegagalan ini berupa terjadinyakebocoran pada pressure vessel

2

Batasan Masalah

• Kondisi bahan diasumsikan homogen

• Pengaruh lingkungan diabaikan

• Laju temperatur selama pengeluaranspesimen dari dapur pemanas diabaikan

• Pengaruh agitasi dan perubahan temperaturpada media pendingin diabaikan

• Kondisi bahan diasumsikan homogen

• Pengaruh lingkungan diabaikan

• Laju temperatur selama pengeluaranspesimen dari dapur pemanas diabaikan

• Pengaruh agitasi dan perubahan temperaturpada media pendingin diabaikan

3

Permasalahan

• Bagaimana pengaruh holding time pada prosesperlakuan panas terhadap bending dan kekerasanbaja AISI 310S?.

• Bagaimana pengaruh holding time pada prosesperlakuan panas terhadap perubahan strukturmikro baja AISI 310S?

• Bagaimana pengaruh holding time pada prosesperlakuan panas terhadap pembentukkan fasabaru dan transformasi fasa?

• Bagaimana pengaruh holding time pada prosesperlakuan panas terhadap bending dan kekerasanbaja AISI 310S?.

• Bagaimana pengaruh holding time pada prosesperlakuan panas terhadap perubahan strukturmikro baja AISI 310S?

• Bagaimana pengaruh holding time pada prosesperlakuan panas terhadap pembentukkan fasabaru dan transformasi fasa?

Tujuan

• Tujuan dari penelitian ini adalah untukmenganalisa pengaruh holding time padaproses perlakuan panas terhadap sifatmekanik dan perubahan struktur mikro sertapembentukan fasa –fasa baru pada baja AISI310S.

• Tujuan dari penelitian ini adalah untukmenganalisa pengaruh holding time padaproses perlakuan panas terhadap sifatmekanik dan perubahan struktur mikro sertapembentukan fasa –fasa baru pada baja AISI310S.

5

Perlakuan Panas

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

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

6

Normalizing

• Proses perlakuan panas yang dilakukan padalogam atau paduan untuk mendapatkanukuran butir kristal yang lebih halus,menaikkan sedikit kekuatan dan kekerasan.

• Proses ini dilakukan dengan memanaskanhingga kedaerah satu fasa kemudiandidinginkan dengan cukup cepat.

• Proses perlakuan panas yang dilakukan padalogam atau paduan untuk mendapatkanukuran butir kristal yang lebih halus,menaikkan sedikit kekuatan dan kekerasan.

• Proses ini dilakukan dengan memanaskanhingga kedaerah satu fasa kemudiandidinginkan dengan cukup cepat.

7

Pengujian Sifat Mekanik

• Pengujian Bending• Kekerasan Vickers• Pengujian Bending• Kekerasan Vickers

8

Pengujian Bending

• Tujuan pengujian bending :

Untuk mengukur defleksi (δ) bahan setelahmenerima perlakuan berbeda.

• Prinsip pengujian bending :

Spesimen diletakkan di mesin uji kemudiandilakukan pembengkokan sampai membentukhuruf ‘U’.

• Tujuan pengujian bending :

Untuk mengukur defleksi (δ) bahan setelahmenerima perlakuan berbeda.

• Prinsip pengujian bending :

Spesimen diletakkan di mesin uji kemudiandilakukan pembengkokan sampai membentukhuruf ‘U’.

Kekerasan

• Ketahanan dari material terhadap deformasi.

Uji Vickers

• Ketahanan dari material terhadap deformasi.

10

Uji Vickers Uji kekerasan dengan menggunakan penumbuk

piramida intan yang dasarnya berbentukpersegi.

Pengamatan Metalografi

• Pengujian metalografi dilakukan untukmengetahui struktur mikro yang terdapatpada spesimen, dimana hasil dari pengujianmetalografi ini digunakan untuk mendukunghasil pengujian sifat mekanik.

11

• Pengujian metalografi dilakukan untukmengetahui struktur mikro yang terdapatpada spesimen, dimana hasil dari pengujianmetalografi ini digunakan untuk mendukunghasil pengujian sifat mekanik.

Metodologi

• Diagram alir

Start

Preparasi specimen baja AISI 310S dengandimensi 200x20x15 mm sebanyak delapan

buah

Perlakuan panas Normalizing dengantemperatur 1100oC dengan holding time 1

jam, 1,5 jam dan 2 jam

12

Pengujian

Bending TestKekerasan (Vickers) SEM

Finish

Pengolahan datadan pembahasan

Pengambilan data

MikroskopOptik

Langkah kerja

• Melakukan proses perlakuan panas normalising padatemperatur 1100oC dengan holding time 1 jam, 1,5 jamdan 2 jam.

• Melakukan pengujian sifat mekanik denganmenggunakan pengujian bending dan kekerasan vickers.

• Menganalisa struktur mikro yang terjadi dan fasa yangterbentuk setelah proses perlakuan panas

• Melakukan proses perlakuan panas normalising padatemperatur 1100oC dengan holding time 1 jam, 1,5 jamdan 2 jam.

• Melakukan pengujian sifat mekanik denganmenggunakan pengujian bending dan kekerasan vickers.

• Menganalisa struktur mikro yang terjadi dan fasa yangterbentuk setelah proses perlakuan panas

13

Dimensi spesimen

• Spesimen yang dipakai adalah baja AISI 310Sdengan komposisi kimia 2,0%Mn, 19,00%Ni,24,00%Cr, 63%Fe.

• Spesimen yang dipakai adalah baja AISI 310Sdengan komposisi kimia 2,0%Mn, 19,00%Ni,24,00%Cr, 63%Fe.

14

200 mm

15 mm

20 m

m

Diagram Rancangan Penelitian

Kode

spesimen uji

Temperatur

(oC)Perlakuan panas

Holding Time (Jam)

Pengujian

Kekerasan

(Vickers)metalografi Bending Test

1 25 - -1 25 - -

2

1100 Normalizing

1

3 1,5

4 2

Analisa Data

• KekerasanPengujian kekerasan menggunakan delapan buah spesimen.

1. spesimen 1 dan 2 tanpa mengalami perlakuan panas.2. spesimen 3 dan 4 mengalami perlakuan panas normalizing pada

temperatur 1100oC dan holding time 1 jam dengan media pendinginudara.

3. spesimen 5 dan 6 mengalami perlakuan panas normalizing padatemperatur 1100oC dan holding time 1,5 jam dengan media pendinginudara.

4. spesimen 7 dan 8 mengalami perlakuan panas normalizing padatemperatur 1100oC dan holding time 2 jam dengan media pendinginudara.

16

• KekerasanPengujian kekerasan menggunakan delapan buah spesimen.

1. spesimen 1 dan 2 tanpa mengalami perlakuan panas.2. spesimen 3 dan 4 mengalami perlakuan panas normalizing pada

temperatur 1100oC dan holding time 1 jam dengan media pendinginudara.

3. spesimen 5 dan 6 mengalami perlakuan panas normalizing padatemperatur 1100oC dan holding time 1,5 jam dengan media pendinginudara.

4. spesimen 7 dan 8 mengalami perlakuan panas normalizing padatemperatur 1100oC dan holding time 2 jam dengan media pendinginudara.

• Table nilai kekerasan rata – rata

No Temperatur (oC ) PerlakuanPanas

Holding Time(Jam)

Kekerasan rata – rata(HV100)

1 25 - - 150

17

1 25 - - 150

2 1100 Normalizing 1 131

3 1100 Normalizing 1,5 133

4 1100 Normalizing 2 190

(a)

austenit

Batas butir dansekitarnya

Sigma

austenit


Sigma


austenit


Sigma

austenit

(b)Gambar struktur mikro spesimen dengan perlakuan panas normalizing pada temperatur 1100oC,

holding time 1, 1,5 jam dan 2 jam dengan perbesaran 500 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.


Sigma

(a)

Sigma


austenit

Sigma


austenit

Sigma

Batas butirdan sekitarnya

austenit

Sigma


austenit

Gambar struktur mikro spesimen dengan perlakuan panas normalizing pada temperatur 1100oC, holdingtime 1, 1,5 jam dan 2 jam dengan perbesaran 15.000 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.


(b)

Sigma

• Difraktrogram stainless steel dengan normalizing padatemperatur 1100oC dengan waktu tahan 1 jam

-500

0

500

1000

1500

2000

0 20 40 60 80 100

2 theta

coun

ts


• Difraktrogram stainless steel dengan normalizingpada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 1,5jam

-2000

200400600800100012001400160018002000

0 20 40 60 80 100

2 theta

Perlakuan panasTemperat

ur (oC)

Waktu

tahan(jam)

FasaIntegratedintensity

Normalizing 1100 1

Fasa CromiumIron NickelCarbon (Fe

Cr0,29Ni0,16C0,06)

25219,40

FeNi 12528,90

Cr23C6 7197,40


-2000

200400600800100012001400160018002000

0 20 40 60 80 100

2 theta

Cr23C6 7197,40

Normalizing 1100 1,5


Cr0,29Ni0,16C0,06)

28399,30

FeNi 14557,60

Cr23C6 9886,40

Normalizing 1100 2


Cr0,29Ni0,16C0,06)

22325,50

FeNi 17554,40

Cr23C6 10085,00

Dimensi spesimen pengujian bending

No Holding Time (Jam) L (mm) b (mm) d (mm)

1 - 110 20 15

2 1 110 20 15

3 1,5 110 20 15

4 2 110 20 15

Data hasil pengujian bending

No Holding Time (Jam) P (N) δ(mm)

1 -13000

16

2 113000

20

3 1,513000

18

4 213000

16

Kesimpulan• Setelah melakukan penelitian mengenai pengaruh proses perlakuan panas

terhadap kekerasan dan struktur mikro baja AISI 310S maka dapat disimpulkanbahwa :

• Dengan adanya variasi waktu tahan pada temperatur 1100oC dapat mempengaruhinilai kekerasan dan bending pada baja AISI 310S.

• Spesimen tanpa perlakuan panas memiliki nilai kekerasan 150 HV. Spesimendengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 1 jam memilikinilai kekerasan 131 HV, spesimen dengan normalizing pada temperatur 1100oCdengan waktu tahan 1,5 jam memiliki nilai kekerasan 133 HV dan spesimendengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 2 jam memilikinilai kekerasan 190 HV.

• Dari hasil pengujian metalografi pada spesimen dengan waktu tahan 2 jamdidapatkan batas butir yang lebih tebal dibandingkan dengan batas butir padaspesimen dengan waktu tahan 1 jam dan 1,5 jam. Ini mengindikasikan presipitatkarbida (Cr23C6) yang terbentuk lebih banyak. Pada normalizing dengan waktutahan 1,5 jam batas butirnya lebih tebal dibandingkan dengan batas butir padaspesimen dengan waktu tahan 1 jam.

• Dari pengujian bending didapatkan spesimen dengan normalizing padatemperatur 1100oC dengan waktu tahan 1 jam memiliki nilai defleksi 20 mm.Spesimen dengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 1,5jam memiliki nilai defleksi 18 mm. Spesimen dengan normalizing pada temperatur1100oC dengan waktu tahan 2 jam memiliki nilai defleksi 16 mm.

• Waktu tahan mempengaruhi banyak sedikitnya fase sigma dan presipitat yangterbentuk. Semakin banyak fase sigma yang terbentuk nilai kekerasan meningkatdan nilai defleksi semakin menurun. 23

• Setelah melakukan penelitian mengenai pengaruh proses perlakuan panasterhadap kekerasan dan struktur mikro baja AISI 310S maka dapat disimpulkanbahwa :

• Dengan adanya variasi waktu tahan pada temperatur 1100oC dapat mempengaruhinilai kekerasan dan bending pada baja AISI 310S.

• Spesimen tanpa perlakuan panas memiliki nilai kekerasan 150 HV. Spesimendengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 1 jam memilikinilai kekerasan 131 HV, spesimen dengan normalizing pada temperatur 1100oCdengan waktu tahan 1,5 jam memiliki nilai kekerasan 133 HV dan spesimendengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 2 jam memilikinilai kekerasan 190 HV.

• Dari hasil pengujian metalografi pada spesimen dengan waktu tahan 2 jamdidapatkan batas butir yang lebih tebal dibandingkan dengan batas butir padaspesimen dengan waktu tahan 1 jam dan 1,5 jam. Ini mengindikasikan presipitatkarbida (Cr23C6) yang terbentuk lebih banyak. Pada normalizing dengan waktutahan 1,5 jam batas butirnya lebih tebal dibandingkan dengan batas butir padaspesimen dengan waktu tahan 1 jam.

• Dari pengujian bending didapatkan spesimen dengan normalizing padatemperatur 1100oC dengan waktu tahan 1 jam memiliki nilai defleksi 20 mm.Spesimen dengan normalizing pada temperatur 1100oC dengan waktu tahan 1,5jam memiliki nilai defleksi 18 mm. Spesimen dengan normalizing pada temperatur1100oC dengan waktu tahan 2 jam memiliki nilai defleksi 16 mm.

• Waktu tahan mempengaruhi banyak sedikitnya fase sigma dan presipitat yangterbentuk. Semakin banyak fase sigma yang terbentuk nilai kekerasan meningkatdan nilai defleksi semakin menurun.

TERIMA KASIH

24

TERIMA KASIH

pengaruh proses perlakuan panas terhadap sifat...

Documents