pengaruh proses quenching

Upload: abangamsirien

Post on 06-Jul-2015

887 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Pengaruh Proses Quenching Terhadap Kekerasan dan Laju Keausan Baja Karbon Sedang

Iwan Sunandar B1A 09 0703

Dosen Pembimbing H . Deny Poniman Kosasih , ST ., MT

PENDAHULUANLatar Belakang-Baja karbon sedang ( contoh: AISI 4140) dikembangkan dengan tujuan untuk memiliki sifat mekanik terutama kekerasan, kekuatan dan keausan yang baik. -Salah satu aplikasi baja karbon sedang ini digunakan sebagai sebuah produk pin piston. -Peningkatan kekerasan, kekuatan dan ketahanan aus dapat diperoleh melalui proses heat treatment -Proses quenching adalah salah satu proses heat treatment dengan cara memanasankan material sampai temperatur tertentu kemudian didinginkan secara cepat dengan air. -

Tujuan PenelitianMengetahui pengaruh perlakuan panas quenching pada material tersebut dengan menggunakan variasi holding time terhadap harga kekerasan dan laju keausan material.

Batasan Masalah-Material uji yang digunakan adalah baja karbon sedang dengan sampel uji material pin piston. -Proses quenching yang dilakukan adalah dengan pemanasan pada range temperatur 850950 0C dan variasi holding time 15-45 menit menggunakan media pendingin air. -Pengujian kekerasan menggunakan metoda Vickers -Pengujian laju keausan dilakukan dengan metoda penggesekan spesimen terhadap kertas abrasif. -

DASAR TEORIBerdasarkan komposisi kimia baja dapat di bagi : Baja karbon : @. Baja karbon rendah = %C < 0.2% @. Baja Karbon sedang = 0.2 > %C < 0.5 @. Baja karbon tinggi = %C > 0.5%

Proses Perlakuan PanasPerlakuan panas pada baja untuk meningkatkan kekuatan dilakukan dengan cara memanaskan baja sampai temperatur austenitisasi dan fasanya berubah menjadi fasa gamma () atau fasa austenit, kemudian di quench atau didinginkan secara mendadak pada media pendingin.

Pendinginan mendadak (quenching) akan menyebabkan pertumbuhan butir tidak sempat berkembang karena pendinginan yang cepat dan akhirnya butir menjadi halus. Makin halus butir suatu material, maka kekuatan akan meningkat.

Diagram Fasa Fe-C

Diagram CCT

Metodologi PenelitianSTART

Study Literatur

Spektrometer SpesimenPerlakuan Panas 8500, 9000, 9500 C Holding Time 15, 30, 45 (menit)Quenching

Pengujian Kekerasan

Pengujian Keausan

DATA DAN ANALISA

KESIMPULAN & SARANSELESAI

Optical Emission Spectrometry

Entrance Slit

Vacuum Chamber

Exit Slit

Skema Proses Perlakukan PanasT TP 0C Holding Time

Quenching

t

Pengujian Kekerasan Vickers

Pengujian Laju KeausanSecara umum laju keausan dapat dihitung dengan menggunakan rumus :

Dimana : W = berat hilang ( gr/ mm2 detik) W0 = berat awal spesimen ( gr) W1 = berat akhir spesimen ( gr) A = luas bidang kontak (mm2) t = waktu (detik)

W0 W1 W= A.t

Skema Uji KeausanBeban (gr)

Spesimen

Putaran (rpm)

Struktur Makro Spesimen Pin Piston Toyota KijangPanjang Do Di 60.90 17.85 11.00 mm mm mm

Data

Data Hasil SpektrometriTabel Komposisi Unsur Dari Spesimen UjiNo 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Unsur Fe C Si Mn P S Cr Mo Ni Cu V Co Fraksi Berat (%) 98.35 0.38 0.20 0.75 0.035 0.04 0,08 0.15 0 0 0 0

Baja karbon sedang ( 0,2 0,5 % C)

Data Hasil Pengujian Kekerasan Awal Spesimen Harga KekerasanNo 1 2 3 4 5 VHN Rata-rata NO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 950 900 TEMPERATUR ( oC ) 850 WAKTU PENAHANAN 15 menit 30 menit 45 menit 15 menit 30 menit 45 menit 15 menit 30 menit 45 menit VHN 164 147 186.4 165.5 179.1 168.4 KEKERASAN (VHN) kg/mm 203.95 235.71 386.63 207.90 236.74 354.48 206.73 249.29 387.16

Data Hasil Pengujian KeausanSpesimen T 850 15 Menit T 850 30 Menit T 850 45 Menit T 900 15 Menit T 900 30 Menit T 900 45 Menit T 950 15 Menit T 950 30 Menit T 950 45 Menit Wo (gr) 741.64 741.00 741.50 740.95 741.24 740.64 742.00 741.74 740.94 W1 (gr) 715.64 717.10 729.50 720.75 721.24 725.64 722.00 723.74 730.94 A (mm2) 155.13 155.20 155.15 155.25 155.10 155.22 155.25 155.20 155.15 t (detik) W (gr/mm2 detik) W (mg/mm2 menit) 30 30 30 30 30 30 30 30 30 0.00559 0.00513 0.00258 0.00434 0.00430 0.00322 0.00429 0.00387 0.00215 3.35 3.08 1.55 2.60 2.58 1.93 2.58 2.32 1.29

Analisa DataH a si lPe n g u j a n i K e ke ra sa n-Dari Grafik Hasil Pengujian Kekerasan dapat dilihat bahwa angka kekerasan spesimen meningkat akibat proses perlakuan panas seiring dengan semakin lamanya waktu penahanan. -Hal ini terjadi karena proses perlakuan panas dengan waktu penahanan yang lebih lama mengakibatkan perambatan panas lebih merata, sehingga butir logam yang menjadi halus dan seragam lebih merata sehingga kekerasannya meningkat.

Hasil Pengujian Keausan -Dari Grafik Hasil Pengujian keausan dapat dilihat bahwa angka keausan spesimen semakin menurun akibat proses perlakuan panas seiring dengan semakin lamanya waktu penahanan.

-Secara umum dapat dikatakan bahwa semakin keras suatu material akan semakin meningkat ketahanan ausnya

Kesimpulan-Proses perlakuan panas quenching dengan media pendingin air dapat meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus suatu material -Waktu penahanan (holding time) berpengaruh terhadap sifat material -Kekerasan teringgi sebesar 387,16 VHN terjadi pada spesimen dengan proses pemanasan 950oC dan holding time 45 menit -Keausan terendah sebesar 1,29 mgr/mm2 menitterjadi pada spesimen dengan proses pemanasan 950oC dan holding time 45 menit -Semakin meningkat kekerasan maka laju keausan akan semakin menurun

Saran1.Perlu diperhatikan kondisi tungku. Apakah temperatur di dalam tungku sesuai dengan yang tertera pada display temperatur tungku. 2. 3.Hal ini perlu dilakukan untuk memberi kepastian apakah proses karburisasi tersebut sudah melewati temperatur austenit, dan memberi kepastian akan temperatur penahanan yang dilakukan. 3.Pada saat pengangkatan spesimen pintu tungku dibuka, pada saat itu temperatur tungku akan turun dengan cepat antara 100-200oC, sehingga pada proses pencelupan (quenching) spesimen tidak dalam temperatur penahanannya. 4. 5.Untuk mengatasi hal tersebut sebaiknya temperatur tungku dinaikan 100-200oC sesaat sebelum pintu tungku dibuka, dan proses pencelupan dilakukan secepat mungkin.