292

BAB VIII PERLAKUAN PERMUKAAN

8.1. Pendahuluan

Suatu perlakuan (treatment) yang diterapkan pada suatu logam agar diperoleh sifat-sifat

yang tertentu: senantiasa tidak dapat dilepaskan dari tujuan yang ingin dicapai dari penerapan

perlakuan tersebut.

Atas dasar hal tersebut, agar dapat dicapai hasil yang memadai, pelaksanaan dari suatu perlakuan,

harus memperhitungkan aspek metalurgi dan peralatan yang tersedia.

Penelaahan terhadap aspek metalurgi, memungkinkan untuk memilih proses-proses perlakuan

yang sesuai untuk suatu logam untuk suatu maksud tertentu dengan ekonomis; sedangkan

penelaahan terhadap peralatan yang tersedia memungkinkan antara lain untuk dapat menentukan

tingkat kualitas yang akan dihasilkan.

Dalam metode proses produksi yang modern, perlakuan (treatment) yang diterapkan pada suattu

logam melibatkan perlakuan logam dalam keadaan cair (liquid treatment) dan p[erlakuan logam

dalam keadaan padat (solid treatment) dan perlakuan logam dalam keadaan padat (solid

treatment).

Liquid treatment dijumpai dalam proses pengecoran; umpamanya dalam penambahan unsure-

unsur paduan, inoculant, no du lant, dan sebagainya. Sedangkan solid treatment ruang

lingkupnya sangat luas. Meskipun tujuan dari solid treatment pada hakekatnya adalah mengubah

sifat/karakteristik fisik dan mekanik logam; tetapi penerapannya dapat mencakup pengubahan

seluruh bagian dari logam atau sebagian dari permukaan logam (bahkan dapat mencakup

pengubahan permukaannya saja).

Proses perlakuan yang diterapkan untuk pengubahan sifat pada seluruh bagian logam dikenal

dengan nama proses perlakuan (laku panas/heat treatrment). Sedangkan proses perlakuan yang

diterapkan untuk mengubah sifat/karakteristik logam pada permukaannya (bagian permukaan

logam) disebut proses perlakuan permukaan (laku permukaa/surface treatment).

Pada prakteknya, pelaksanaan laku permukaan sangat bervariasi tergantung pada tujuan yang

ingin dicapai. Laku permukaan umumnya ditujukan antara lain untuk:

- Meningkatkan ketahanan aus dengan jalan memperkeras (atau memberikan lapisan yang

keras) pada permukaan logam.

293

- Meningkatkan ketahanan korosi tanpa merubah karakteristik sifat-sifat logam yang

permukaannya diberi laku permukaan.

- Meningkatkan “performance” (unjuk rupa) logam dari suatu komponen untuk maksud-

maksud fabrikasi.

Atas dasar hal tersebut diatas, jenis proses laku permukaan sangat banyak. Tabel berikut

berupaya menggambarkan jenis-jenis proses laku permukaan yang umum dikenal dalam proses

produksi.

I. Proses-proses untuk memperkeras permukaan logam : 1. Proses perlakuan thermokimia (Thermochemical treartment):

- Carburizing (cementation,Sementasi, Karburasi) dengan media padat, cair atau gas.

- Nitriding dengan media cair atau gas

- Iontriding

- Cyaniding (Carbonitriding, Chapmanizing)

- Nitrocarburizing (Nitroc)

2. Proses pengerasan permukaan (Surface hardening):

- Induction hardening

- Flame hardening

3. Metal spraying

4. Pelapisan logam (metal plating) melalui pengendapan elektrolitik unsur-unsur yang keras.

5. Proses Fusi (Fusion process) antara lain: Overlay process atau substitusi.

II. Proses-proses untuk meningkatkan ketahanan korosi : 1. Pengendapan listrik (electrodeposition)

2. Lapisan celup (hot dip coating)

3. Lapis difusi (diffusion coating); yang mencakup:

- Cemewntasi

- Cladding

- Deposisi vakum

- Pirolisa (Vapour deposition)

- Sprayed Metal Coating

294

- “Case hardening” (pengerasan kulit)

4. Lapis non-metalik (Non-metalic coating); mencakup:

- Pengecatan dan lapis lak (lacquers coating).

- Lapis plastik

- Lapis karet dan elastomer

- Lapis Enamel

- Temporary protective coatings

5. Lapis konversi dasn oksida (Conversion and Oxide Coating)

- Anodisasi

- Chromatasi

- Phosphatasi (Parkerizing)

III. Proses-proses untuk meningkatkan ”unjuk rupa (performance)” permukaan logam:

1. Polishing

2. Abrasive belt grinding

3. Barrel tumbing

4. Honing

5. Lapping

6. Superfinishing

Disamping proses-proses tersebut diatas, ke dalam jenis proses ini termasuk pula:

1. Electro plating

2. Metal spraying

3. Pelapisan inorganic

4. Parkerizing

5. Anodizing

6. Shradizing

Catatan;

Proses I.1.. dikenal juga dengan nama: Proses pengerasan kulit (case hardening).

295

Jenis proses laku permukaan sangat banyak, sehingga tidak mungkin untuk dijelaskan

keseluruhan proses dalam makalah ini. Pembahasan dalam bab ini hanya mencakup proses

perlakuan thermokimia dan proses pengerasan permukaan (Surface hardening).

8.2. Carburizing (Cementation/Sementasi/karburisasi) 1. Tujuan

Proses karburasi bertujuan untuk:

- meningkatkan ketahanan aus dengan jalan mempertinggi kekerasan permuka-an logam

(dalam hal ini: baja).

- Meningkatkan ketahanan terhadap pembebanan yang tiba-tiba.

Ini berarti, logam yang diperkeras permukaannya harus memiliki harga impak yang tinggi

(harga impak yang tinggi dapat dicapai karena bagian dalam dari logam tetap lunak).

- Meningkatkan karakteristik fatik dari logam.

Manfaat yang patut dipertimbangkan dalam penerapan proses ini adalah bahwa proses

karburasi menghasilkan kemungkinan deformasi yang relatif lebih kecil dibandingkan dengan

proses pengerasan yang diperoleh melalui penyepuhan (Quenching).

2. Prinsip

Karburasi adalah proses perlakuan thermokimia. Umumnya diterapkan pada jenis baja

yang tidak mudah dikeraskan. Dengan demikian agar baja tersebut dapat dikeraskan

permukaannya, perlu dilakukan pengubahan komposisi dari baja yang bersangkutan.

Perubahan komposis baja terjadi dengan jalan melarutkan karbon pada permukaan baja.

Dengan cara seperti itu, komposisi pada permukaan baja akan berkisar antara 0,3 sampai

0,9% C.

Di atas 0,9% C harus dihindari karena dapat menimbulkan penggentasan dan bahkan

pengelupasan.

Proses karburasi dilaksanakan pada suhu sekitar 825 o C dan 925 o C. Sedangkan

pelaksanaan pengerasannya dilakukan dengan cara:

- Meng-quench (menyepuh) langsung dari suhu karburasi.

296

- Pertama-tama mendinginkan benda kerja dari suhu karburasi, kemudian diikuti dengan

austenisasi dan penyepuhan (Single Quenching).

- Double quenching: yaitu menyepuh langsung dari suhu karburasi diikuti dengan

austenisasi kembali dan di-quench. Atau mendinginkan benda kerja dari suhu karburasi

kemudia diterapkan proses normalizing atau austenisasi-quenchin g kemudian

diikuti dengan proses single quenching.

Keseluruhan proses karburasi ditentukan oleh dua faktor utama yaitu: kesetimbangan kimia

dan difusi.

a. Kesetimbangan kimia

Karbon yang dibutuhkan untuk proses ini dipasok dari medium yang dapat berbentuk padat,

cair atau gas. Bagaimanapun bentuk pemasok, transport karbon ke permukaan logam

senantiasa dalam bentuk gas yaitu dalam bentuk gas CO. Gas CO ini akan bereaksi dengan

permukaan logam sebagai berikut:

3 Fe + 2 CO Fe3C + CO2

297

Dari gambar berikut terlihat bahwa laju reaksi menurun dengan menaiknya kadar karbon dari

baja. Disamping itu terlihat pula bahwa proses ini tergantung dari komposisi gas. Ini berarti

bahwa perbandingan antara CO2 dengan CO.

Gambar 8.1. Perbandingan % CO/CO2 terhadap Temperatur

yang tertentu padasuhu tertentu dapat memberikan kadar karbon yang tertentu pula. Sebagai

contoh, jika CO2/CO sama dengan 5/95 (pada suhu 900 o C maka akan diperoleh kadar karbon =

0,8%. Jadi jika proses Karburasi dilakukan pada suhu yang relatif tinggi, maka perbandingan

CO2/CO harus kecil; dan ini berarti membutuhkan gas CO yang banyak.

b. Difusi

Faktor yang sangat penting dalam proses karburasi adalah difusi. Faktor yang berpengaruh

dalam proses difusi adalah suhu dan waktu. Makin tinggi suhu karburasi, makin tebal lapisan

karburasi karena kecepatan difusi makin besar. Proses karburasi yang baik adalah yang

menghasilkan adanya gradien komposisi dari luar ke dalam. Dengan adanya gradien

komposisi, maka pengelupasan dapat dicegah. Agar gradien komposisi dari karbon dapat

diperoleh, perlu dipertimbangkan suatu periode difusi dimana pada saat tersebut pemasokan

298

karbon sudah dihentikan, tetapi benda kerja untuk beberapa saat masih tetap pada temperatur

karburasi untuk “menyempurnakan” difusi dari karbon.

Dari uraian diatas terlihat bahwa tebal lapisan karburasi (dept of carburization) yang berarti

jarak dari permukaan logam ke suatu konsentrasi karbon tertentu sangat tergantung pada suhu

proses, lama proses, konsentrasi karbon medium yang digunakan dan kadar karbon yang

dimiliki oleh baja yang diproses. Dalam praktek, konsentrasi karbon medium dikenal dengan

sebutan potensial karbon (Carbon potensial).

Cara-cara pelaksanaan proses karburasi

a. Menggunakan medium padat

Proses karburasi dengan menggunakan medium karburasi yang padat disebut juga sebgai

“Pack Carburazing”.

Pada waktu pemanasan, oksigen dari udara bereaksi denga karbon dari medium membentuk

CO2. CO2 ini kemudian bereaksi dengan karbon dari medium menurut reaksi sebagai berikut:

CO2 + C 2 CO

Pada saat suhu proses bertambah tinggi, kesetimbangan reaksi bergeser ke sebelah kanan,

sehingga kadar gas CO bertambah banyak. Pada permukaan baja, CO mengurai sebagai

berikut:

2 CO CO2 + C

Atom karbon yang dihasilkan reaksi diatas kemudian larut kedalam fase austenit dan

berdifusi. Sedangkan CO2 yang dihasilkan dari reaksi diatas bereaksi kembali dengan karbon

yang terdapat pada medium diikuti kembali dengan penguraian CO pada permukaan logam

dan seterusnya.

Tetapi proses pembentukan gas CO2 dan CO seperti diuraikan diatas berlangsung sangat

lambat. Untuk mengatasi hal tersebut diatas, kedalam medium ditambahkan suatu

“energizer”. (aktivator/katalisator atau regenerator). Energizer yang dapat digunakan untuk

proses ini adalah: Ba CO3, BaCl, BaO, CaO, K2CO3, Na2CO3, K2SO4 dan K4Fe(CN)6.

299

Dalam praktek, energizer yang umum digunakan adalah Ba CO3 dan K4Fe(CN)6, sedangkan

bahan medium adalah arang kayu (Charcoal/houtskool).

Komposisi arang kayu dengan enegizer yang umum adalah sebagai berikut:

a. Komposisi 1:

60% arang kayu

40% barium karbonat

b. Komposisi 2:

45% arang kayu

50% barium karbonat

5% kaliumferosianid

Pada suhu proses yang tinggi: energizer berfungsi untuk membentuk/ mempercepat

pembentukan gas CO seperti ditunjukkan oleh contoh berikut:

BaCO3 BaO + CO2

CO2 + C 2 CO

Gas CO yang terjadi kemudian larut kedalam fase austenit atau bereaksi dengan BaO dan

membentuk Ba CO3. Dengan demikian Ba CO3 senantiasa ada selama proses sehingga

reaksi-reaksi dapat berjalan terus. Penambahan K4Fe(CN)6 dapat memperbaiki hasil

karburasi seperti ditunjukkan pada gambar 8.2.

Jika medium untuk karburasi akan dibuat sendiri, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut:

- medium harus memiliki daya hantar panas yang baik agar distrubusi temperatur yang baik

mudah diperoleh dalam tempo yang relatif singkat.

- Perubahan volume (jika terjadi) harus sekecil mungkin sehingga benda kerja senantiasa

diselaputi oleh medium selama proses berlangsung.

- Memiliki mampu regenerasi yang baik.

- Relatif kering.

300

- Diameter medium (arang kayu) harus sesuai dengan bentuk dan ukuran benda kerja. Pada

umumnya ukuran butir medium harus mampu “menutupi” permukaan benda kerja dengan

sempurna. Umumnya ukuran butir medium berkisar antara 1,5 sampai 6 mm.

Setiap jenis medium dan energizer yang digunakan akan memberikan hasil yang berbeda-

beda. Gambar 3 memperlihatkan hubungan antara jenis medium yang digunakan dengan

dalamnya penetrasi karbon untuk suatu waktu dan suhu proses yang sama

Gambar 2. Tebal lapisan sebagai fungsi dari waktu dan suhu proses.

Gambar 8.3. Hubungan antara jenis medium yang digunakan dengan dalamnya penetrasi

karbon.

301

Dari gambar 3 terlihat bahwa hasil yang baik ditunjukkan oleh kurva nomor 4 dan 5, karena

kadar karbon yang dicapai pada permukaan tidak melampaui 0,9%.

Di pasaran, medium yang dijual (misalnya: Eternite buatan ICI) memiliki potensial karbon

sekitar 0,8 – 0,.9% .

Kotak Sementasi

Benda kerja yang akan diproses dengan medium padat, diletakkan/disusun dalam kotak

sementasi. Kotak sementasi harus memiliki karakteristik sebagai berikut:

- Harus rapat sehingga tidak memungkinkan adanya kebocoran dari gas terbentuk.

- Tahan suhu tinggi untuk waktu yang relatif lama.

- Sesuai untuk bentuk dan ukuran benda kerja yang akan diproses.

- Memiliki sifat mekanik yang memadai sehingga tidak terjadi perubahan bentuk pada saat

mengalami pemanasan pada waktu yang cukup lama.

- Relatif ringan.

Untuk itu, biasanya kotak sementasi dibuat dari:

- Baja Cr – Ni

- Bahan ini harganya realtif mahal, tetapi bahan ini sangat stabil pada suhu yang tinggi

serta relatif ringan.

- Baja lunak, murah tetapi masa pakainya singkat,

- Besi cor, relatif tebal (rata-rata diatas 10 mm) agar masa pakainya menjadi panjang.

b. Menggunakan medium cair

Medium cair yang digunakan adalah berbentuk garam yang mengandung karbon.

Penggunaan medium cair dalam proses karburasi memberikan banyak keuntungan baik

dari aspek kualitatif maupun ekonomi. Cara ini sangat cocok diterapkan pada benda kerja

yang relatif kecil. Pemanasannya berlangsung homogen dan selama proses karburasi,

oksidasi dan dekarburasi dapat dicegah.

Jenis garam yang digunakan umunya adalah yang banyak mengandung Na CN atau KCN. Garam

ini kemudian dicampur dengan bahan aktivator seperti: NaCl, BaCl, KCl atau Na2Co3.

Penambahan aktivator ini, selain sebagai pemercepat reaksi, juga untuk menurunkan titik cair

garam.

302

Dalam praktek, garam NaCN lebih umum digunakan dibandingkan dengan garam KCN.

Alasannya adalah:

- Na CN lebih murah

- Mengandung banyak karbon, lihat perhitungan berikut:

Na C N K

23 12 14 39

Dengan demikian kadar karbon dalam NaCN:

%5,24141223

100.12=

++ dalam KCN = 18,5%

Hal ini mengakibatkan: untuk suhu dan waktu proses yang sama NaCN dapat memberikan

lapisan yang lebih tebal.

- Titik cair NaCN dapat relatif rendah, (NaCN mulai mencair mulai suhu 500 o C).

Jika garam NaCN dipanaskan pada suhu proses, garam ini akan mengurai menjadi:

NaCN Na + C + N

Sedangkan unsure C yang terbentuk akan larut kedalam fase austenit atau bereaksi dengan Fe

menjadi:

C + 3 Fe Fe3 C

Untuk waktu dan suhu proses yang sama, penetrasi karbon pada proses karburasi dengan

menggunakan medium cair lebih besar dibandingkan dengan menggunakan medium padat.

Komposisi garam NaCN yang digunakan umumnya terdiri dari: 45% NaCN, 18% NaCl dan

37% NaCO3. Kadar NaCN yang diijinkan untuk proses ini berkisar antara 25% - 50%.

Gambar 4 menunjukkan hubungan antara tebal lapisan dengan waktu pada suhu proses yang

berbeda-beda.

Komposisi campuran garam sangat berpengaruh terhadap sifat permukaan yang akan

diperoleh. Oleh sebab itu perlu penelaahan yang dalam sebelum memilih garam yang akan

digunakan untuk proses karburasi tersebut.

Perlu pula diperhatikan bahwa selama proses berlangsung, kontak antara oksigen dari udara

dengan cairan garam halus dicegah dan disamping itu agar asap yang timbul selama proses

303

berlangsung dapat diperkecil serta efisiensi panas dapat ditingkatkan; maka sebaiknya

permukaan garam cair perlu ditutupi dengan serbuk grafit.

Benda kerja yang akan diproses harus mengalami pemanasan awal pada suhu sekitar 100

sampai 400 o C. Gunanya adalah untuk menghilangkan kemungkinan adanya uap air serta

untuk meningkatkan efisiensi proses.

Tebal lapisan yang diterapkan ummnya tidak lebih dari 0,5 mm. Makin tipis tebal lapisan,

karakteristik proses menjadi lebih ekonomis karena laju pemanasan sangat tinggi. Jika tebal

lapisan direncanakan lebih awal dari 0,5 mm maka suhu proses yang ekonomis berkisar

antara 900 – 925 o C. Jika dari suhu ini hasil penyepuhan membuahkan kekerasa yang relatif

rendah, maka perlu dilakukan proses single quenching.

Suhu proses yang lebih tinggi dari 950 o C menghasilkan kekerasan permukaan menjadi

rendah karena banyaknya austenit sisa.

c. Menggunakan medium gas

Dalam hal ini, benda kerja diletakkan pada suatu jenis tungku tertentu (biasanya tungku

retort) dimana proses karburasi berlangsung dengan jalan mengalirkan gas medium. Gas yang

digunakan adalah gas CO dan gas hidrokarbon. Reaksi yang timbul adalah sebagai berikut:

2 CO C + CO2

CH4 2 H2

Co + H2 C + H2O

Dari reaksi-reaksi diatas, komposisi dari gas untuk proses karburasi dapat dianalisa sehingga

potensial karbonnya dapat diperkirakan. Disamping itu, kadar kelembaban sangat

mempengaruhi harga potensial karbon. Berdasarkan hal tersebut, pengukuran potensial

karbon dapat ditentukan dengan jalan menentukan titik embun (dew point) dari gas tersebut.

Gas untuk proses karburasi dapat diperoleh dengan cara:

- Mengalirkan cairan karburasi ke dalam tungku. Cairan ini kemudian ditetskan pada suatu

pelat dalam tungku sehingga cairan tersebut berubah menjadi uap. Potensial karbon dalam

hal ini sangat tergantung pada besar/kecilnya cairan yang dialirkan kedalam tungku.

304

- Mengalirkan gas yang dibuat dalam suatu generator

- Mengalirkan gas hidrokarbon dan udara secara langsung kedalam tungku.

- Melaksanakan proses karburasi dalam tungku vakum dengan cara mengalirkan gas

hidrokarbon kedalam tungku. Dengan cara ini, pelaksanaan proses dapat dilakukan pada

suhu yang lebih tinggi sehingga waktu proses menjadi lebih singkat.

Siklus thermal proses karburasi

a. Pemanasan:

- Suhu untuk proses berkisar antara 850 – 950 o C: tergantung pada jenis baja yang

diproses (masuk ke daerah austenit).

Pemanasan diatas suhu tersebut dapat mempercepat proses karburasi, tetapi kemungkinan

untuk timbulnmya butir austenit yang kasar menjadi besar.

- Lamanya proses tergantung pada: tebal lapisan yang diinginkan, suhu proses dan jenis

medium yang digunakan.

b. Pendinginan

Pendinginan dilakukan jika tidak diterapkan proses penyepuhan langsung (direct quench).

5. Proses-proses yang diterapkan setelah pelaksanaan karburasi

a. Normalizing

- Latar belakang:

Pemanasan pada temperatur tinggi untuk jangka waktu yang relatif lama menyebabakan

ukuran butir membesar. Ini berarti butir-butir ferit dibagian dalam dan butir-butir perlit

pada permukaan menjadi kasar. Keadaan ini menyebabkan harga impak dari benda kerja

menjadi rendah.

- Solusi

Untuk mengatasi hal tersebut diatas biasanya diterapkan double normalizing yang

pelaksanaannya adalah sebagai berikut:

Normalizing untuk bagian tengah dari logam (suhu proses relatif tinggi), setelah itu

diikuti dengan penormalan untuk bagian permukaan logam (suhu proses lebih rendah0.

b. Pengerasan:

305

Metode yang diterapkan dapat berupa: Direct quench, Single quench atau Double quench.

c. Penemperan

Meskipun sudah diterapkan proses double quench, kadang-kadang pada beberapa jenis

baja masih dapat terjadi pengelupasan. Hal ini sebagai akibat timbulnya tegangan sisa

yang cukup besar pada bagian permukaan setelan mengalami proses penyepuhan. Untuk

mengatasi hal tersebut dapat dilakukan proses penemperan pada suhu yang relatif rendah

sehingga tidak terjadi penurunan kekerasan dipermukaan yang besar. Dengan demikian

tujuan dari penemperan adalah untuk menghilangkan tegangan sisa.

Gambar 8.4. Hubungan antara tebal lapisan dengan waktu pada suhu yang berbeda-beda.

6. Baja untuk maksud karburasi

Proses karburasi dapat diterapkan pada:

a. baja karbon lunak yaitu baja dengan kandungan karbon maksimum 0,2%.

Jika baja ini diproses, hal-hal berikut kemungkinan besar terjadi yaitu:

- Adanya kecenderungan butir tumbuh membesar, sehingga dapat menurunkan harga

impak.

306

- Kecepatan difusi sangat lambat sehingga biaya proses menjadi mahal.

- Gradien komposisi sulit terbentuk sehingga kemungkinan timbulnya pengelupasan

menjadi besar.

b. Baja karburasi (Carburazing steel)

Adalah baja dengan komposisi tertentu sehingga kemungkinan-kemungkinan seperti

terdapat pada baja karbon lunak dapat dihindari.

Beberapa jenis baja karburasi antara lain adalah;

- Baja karburasi nikel (Ni-carburizing steel)

Karakteristik baja ini adalah:

• kemungkinan tumbuhnya butir sangat kecil sehingga harga impak setelah proses

tetap tinggi.

• Kecepatan difusi relatif besar, sehingga proses karburasi dapat lebih ekonomis.

• Mudah menghasilkan gradien komposisi sehingga kemungkinan timbulnya

pengelupasan menjadi kecil (relatif tidak ada).

• Jenis baja ini tidak memerlukan penemperan.

- Baja karburasi krom-nikel (Cr – Ni carburizing steel).

Dengan adalanya karbida krom, ketahanan aus baja ini menjadi lebih besar

- Baja karburasi krom-nikel dan mangan.

Baja ini memiliki kekuatan, ketangguhan dan ketahanan terhadap fatik yang relatif

tinggi. Adanya kadar mangan yang cukup, kemungkinan proses penyepuhan dalam oli.

- Baja karburasi krom-nikel dan molibden

Karbida yang terbentuk memungkinkan pertumbuhan butir dapat dicegah. Kadang-

kadang baja ini mengandung sejumlah kecil vanadium untuk menaikkan

ketangguhannya

7. Pemeriksaan dan pengukuran tebal lapisan pengerasan (carburazing depth).

a. Pemeriksaan makroskopik

Pemeriksaan makroskopik dilakukan terhadap test coupon yang diproses bersama-sama

benda kerja.

307

Tebal lapisan diperiksa dengan jalan melakukan test makro atau memeriksa permukaan

patah seperti terlihat pada gambar 5.

b. Pemeriksaaan mikroskopik

Pemeriksaan mikroskopik dapat dilakukan terhadap benda kerja sebelum dan sesudah

benda kerja tersebut diproses. Pemeriksaan ini, dapat pula dilakukan dengan alat coupon.

c. Pengukuran kekerasan

Pengukuran tebal lapisan dapat dilakukan dengan jalan mengukur kekerasan lapisan.

Karena tebal lapisan relatif kecil, maka pengukuran kekerasan dilakukan dengan alat

pengukur kekerasan mikro.

Pengukuran dilakukan dari sisi luar bagian dalam dari benda kerja.

Menurut standar ISO no. 2639 – 1973; tebal lapisan diidentifikasikan sebagai jarak dari

permukaan benda kerja ke suatu bidang yang memiliki kekerasan sebesar 550 HV.

Jadi menurut ISO, pengukuran kekerasan dilakukan dengan metoda Vicker dengan pembebanan

sebesar ikp. (lihat gambar 8.6).

Gambar 5. Pemeriksaan Makroskopik terhadap

permukaan patah Gambar 6. Hasil Pengukuran Kekerasan

dan penunjukan tebal lapisan

8. Pemeriksaan distribusi/deformasi

Setelah proses karburasi dan pengerasan, benda kerja akan mengalami distorsi/deformasi.

Besarnya distorsi yang terjadi merupakan fungsi dari perbandingan D/d ; dimana D adalah

308

diameter bagian yang tidak mengalami pengerasan sedangkan d adalah tebal lapisan

pengerasan yang diukur menurut standar.

Distorsi terjadi sebagai akibat adanya variasi struktur mikro mulai dari bagian permukaan

sampai ke bagian tengah benda kerja, sehingga pada saat proses pengerasan timbul variasi

tegangan.

Jika harga D/d kecil, ini berati pengaruh bagian permukaan besar; dan ini berakibat kepada

penambahan ukuran benda kerja. Tetapi jika harga D/d besar, maka pengaruh bagian tengah

besar dan ini berakibat kepada penurunan ukuran benda kerja.

Untuk harga D/d yang tertentu pencegahan distorsi dapat dilakukan dengan cara :

- penerapan suhu proses yang relatif rendah

- mengupayakan pemenasan benda kerja sehomogen mungkin

- memilih jenis baja dan jenis medium sedemikian sehingga proses pengerasannya dapat

dilakukan ke dalam oli.

9. Pencegahan pembentukan karat setelah proses karburasi

Pembentukan karat senantiasa menjadi masalah dalam proses karburasi yang menggunakan

medium cair. Setelah penyepuhan dalam air biasanya sebagian besar dari garam medium

dapat dihilangkan. Tetapi sisa garam yang masih menempel (sifat garam sangat hidroskopik)

dapat merupkan tempat terjadinya oksidasi.

Untuk mengatasi hal ini ada beberapa cara yang sederhana yaitu :

- Melakukan proses pencucian dalam air yang mendidih segera setelah proses pengerasan

(penyepuhan) dilakukan.

- Untuk meningkatkan ketahanan korosi ada baiknya pada air yang mendidih ditambahkan

sekitar 10-20 % oli yang mudah larut dalam air.

10. Proses karburasi selektif

Dalam praktek ada kalanya beberapa bagian dari benda kerja tidak memerlukan pelapisan.

Untuk itu perlu direncanakan suatu lapisan yang dapat mencegah berlangsungnya proses

karburasi.

Cara ini sangat cocok diterapkan pada proses karburasi dengan media padat dan gas. Dengan

media cair biasanya lapisan pencegah mudah rusak.

309

Media yang umum digunakan sebagai bahan lapis lindung adalah :

- tanah liat. Efektif jika ketebalannya lebih dari 20 mm.

- Campuran Natrium silikat dengan talk. Daya rekatnya relatif baik dan mudah dibersihkan

setelah proses pengerasan berlangsung

- Pasta pelindung (Protective paste) Pasta pelindung ini biasanya berupa campuran serbuk

tembaga dengan jenis versis. Daya rekatnya baik: tetapi tidak cocok untuk digunakan

pada medium gas dan cair.

- Pelapisan tembaga dengan proses elektrolisa (Electrolytic copper plating). Cara ini sangat

baik tetapi memerlukan penyiapan pelapisan yang cermat dan hasil pelapisan tembaga

harus bebas pori. Tebal lapisan tembaga tergantung pada lama proses karburasi. Sebagai

contoh :

• Untuk lama proses karburasi = 6 jam. maka tebal lapisan minimal = 0,005 mm.

• Untuk lama proses = 48 jam. maka tebal lapisan minimum = 0,02 mm

11. Penetapan tebal lapisan karburasi (lapisan yang diperkeras) tergantung pada :

- Fungsi benda kerja yaitu dengan memperhitungkan besarnya tekanan yang akan dialami :

besarnya harga keausan yang diijinkan dan bentuk bendakerja.

- jenis baja yang diproses. Untuk tekanan permukaan yang sama. Ukuran ketebalan lapisan

yang diperkeras dapat menjadi lebih kecil jika digunakan jenis baja yang memiliki

ketahanan yang lebih besar.

- Besarnya lapisan yang akan dihilangkan melalui proses pemesinan.

8.3. Nitriding (Nitrureren/Nitridasi) 1. Prinsip Dasar

Proses karburasi pada hakekatnya adalh proses perlakuan thermikimia austenitik karena

melibatkan proses pelarutan karbon pada fasa austenit dan proses transformasi dari austenit ke

martensit agar dihasilkan kekerasan yang tinggi. Pada proses nitridasi benda kerja dipanaskan

sekitar 500-5900C pada lingkungan yang mengandung nitrogen. dengan demikian pada rentang

suhu tersebut benda kerja (baja) masih berfasa ferit. Atas dasar hal tersebut proses nitridasi

kadang-kadang disebut sebagai proses perlakuan thermokimia feritik. Ini berarti bahwa

310

pengerasan yang terjadi setelah proses berlangsung adalah melalui akibat terbentuknya senyawa

kimia yang sangat keras. Kekerasan yang dicapai dapat melampaui hasil prose karburasi.

Supaya nitrida dapat terbentuk. Karakteristik nitrogen harus monatomik. Umunya nitrogen yang

diperoleh dalam bentuk gas berbentuk N2 yang terdiri dari dua atom N. Jadi untuk proses nitridasi

dengan menggunakan gas N2 harus dapat diubah menjadi gas N yang monatomik dapat dilakukan

dengan jalan memanaskan gas amoniak (NH3): dimana gas amoniak tersebut akan mengurai pada

suhu nitridasi sebagai berikut :

NH3 N + 3 H

N yang terbentuk pada permukaan baja akan bereaksi dengan Fe membentuk besi nitrida yang

keras. karena sifat nitrida yang keras maka lapisan nitrida yang terbentuk tidak boleh terlalu tebal

(sangat getas)

Gambar 8.7, 8.8 dan 8.9 memperlihatkan benda kerja yang dinitridasi : dengan perbesaran yang

berbeda. dari gambar tersebut terlihat bahwa lapisan nitridasi terdiri dari komposisi yang

bervariasi.

Dari diagram fasa pada gambar 10 terlihat bahwa N larut pada Fe sampai keposisi N mencapai

0,1 %. Diatas harga tersebut N akan membentuk Fe4N.

Fe4N stabil sampai keposisi N mencapai 6 %. Diatas 6% Fe4N (ϒ) berubah menjadi ι. Dibawah

500 OC nitrida (Fe2N) mulai terbentuk : dimana kadar N berjumlah 11%. Disamping itu diatas

650 OC Fe4N akan terurai .

Dari data diatas maka proses nitridasi biasa dilakukan pada rentang suhu antara 500 sampai 590

OC

311

Gambar 8.7. Pengukuran Kekerasan dengan

metode Vickers Gambar 8.8. Benda Kerja yang dinitridasi

memperlihatkan kekerasan yang berbeda

Konsentrasi N yang terbesar terdapat pada bagian permukaan dan berangsur-angsur menurun ke

bagian dalam benda kerja. Dengan menganalisa data dari diagram fasa dan gradien komposisi N

dari permukaan ke bagian dalam benda kerja. Maka komposisi benda kerja yang dinitridasi dapat

digambarakan seperti terlihat pada gambar 8.11. Disamping itu, kkerasan hasil proses nitridasi

akan lebih meningkat lagi jika benda kerja yang diproses mengandung unsur-unsur paduan

seperti A1,

Cr, V dan Mo. Karena unsur-unsur tersebut dengan N dapat membentuk nitrida yang juga

memiliki kekerasan yang tinggi.

312

Gambar 8.8. Benda Kerja yang dinitridasi perbesaran 500X

Kelebihan dan Kekurangan Proses Nitridasi

Proses nitridasi memberikan kelebihan-kelebihan sebagaiberikut :

- Menghasilkan kekerasan permukaan yang tinggi : lebih tinggi dari lapisan karburasi. Ini

berarti memberi ketahanan aus yang lebih tinggi tanpa ada resiko timbulnya pengelupasan

(galling).

- Menaikan karakteristik fatik

- Memperbaiki ketahanan korosi dan relatif tahan terhadap larutan alkali

- Suhu operasi proses nitridasi relatif rendah sehingga kecenderungan untuk timbulnya distorsi

makin kecil (dapat diabaikan). Ini berarti proses nitridasi menjamin stabilitas dimensi benda

kerja yang diproses.

- Kekerasan yang diperoleh melalui proses nitridasi relatif sampai suhu sekitar 600 OC;

sedangkan benda kerja yang dikarburasi; kestabilan kekerasannya hanya sampai sekitar 200

OC (lihat gambar 8.12).

313

Gambar 8.10. Diagram Fase Fe – N

Gambar 8.11. Gambaran struktur mikro benda kerja yang dinitridasi

314

Gambar 8.12 Harga Kekerasan sebagai fungsi dari suhu penemperan

Baja Cr Al setelah dinitridasi. Baja Cr-Ni setelah dikarburasi.

Kekurangan dari proses nitridasi adalah bahwa proses tersebut berlangsung lama sehingga biaya

produksi menjadi mahal. Disamping itu, jika digunakan jenis baja yang khusus untuk proses

nitridasi umumnya jenis baja tersebut mahal.

1. Baja Untuk Keperluan Nitridasi

Komposisi kimia untuk baja nitridasi ditentukan oleh 4 hal yaitu :

- Tebal lapisan nitridasi harus terbatas, karena bila terlalu tebal benda kerja menjadi getas

- Mampu memelihara ketangguhannya meskipun mengalami pemanasan yang relatif lama.

- Memiliki kemampuan untuk dinitridasi

- Memiliki kekuatan yang memadai di bagian tengah benda kerja.

Berikut ini adalah salah satu contoh baja nitridasi yang memiliki komposisi kimia sebagai

berikut :

C A1 Cr Mo V

(%) 0.2 – 0.6 0.3 – 1.25 1 – 2 0.2 – 1.2 0.1 – 0.3

315

Pengaruh dari unsur-unsur paduan adalah sebagai berikut :

- Karbon berfungsi untuk “mengatur kekuatan” logam (besarnya tergantung pada besar

kandungannya)

- Aluminium merupakan unsur yang penting sebagai pembentuk nitrida. 1% A1 dapat

menaikan kekerasan sampai 1200 HV. Disamping itu, nitrida A1 sangat stabil sampai

temperatur sekitar 900 OC. Nitrida A1 mulai terbentuk pada suhu 500 OC.

- Krom juga merupakan nitrida yang keras. Berfungsi pula sebagai unsur pengeras yang

bermanfaat dalam proses pengerasan benda kerja. Unsur ini dalam proses pengerasan

berpengaruh terhadap kecepatan pendinginan kritis (berarti berpengaruh terhadap dalamnya

pengerasan) dan juga merupakan unsur pembentuk karbida.

- Vandium juga merupakan unsur pembentuk nitrida. Berfungsi untuk memperbaiki

ketahanan terhadap pembebanan yang tiba-tiba.

- Molibden merupakan unsur yang penting untuk mencegah penurunan sifat bahan yang

mengalami pemanasan yang cukup lama pada suhu sekitar 500 OC. Disamping itu; berfungsi

pula sebagai pembentuk nitrida.

- Unsur-unsur lain seperti nikel, tembaga, silikon, dan mangan pengaruhnya kecil sekali

terhadap proses nitridasi.

2. Penurunan Harga Impak

Beberapa jenis baja setelah mengalami pemanasan sekitar sepuluh jam-an. Pada suhu 500 OC

akan mengalami penurunan harga impak yang cukup besar. Fenomena ini dikenal dengan

nama “Krupp Sickness”. Fenomena ini kerap dijumpai pada jenis baja yang mengandung Cr

dan A1. Bahkan jika pada baja tersebut terdapat Ni; maka baja tersebut semakin rentan

(sensitif) terhadap penurunan harga impak. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan

penambahan unsur Mo.

3. Beberapa pertimbangan

Tujuan dari proses nitridasi adalah agar dipermukaan benda kerja diperoleh lapisan yang

sangat keras, karena itu sebaiknya baja yang diproses kadar karbonya tidak terlalu banyak.

Tetapi dengan kadar karbon yang relatif sedikit, maka struktur baja sebagian besar akan terdiri

dari ferit. Hal ini mengundang bahaya yaitu karena nitrida akan mudah mencapai bagian

316

tengah benda kerja melalui batas butir ferit. Jika hal tersebut terjadi, maka benda kerja akan

menjadi getas.

Kemungkinan diatas akan diperkecil dengan adanya Alumunium atau unsur-unsur pembentuk

nitrida yang lain. Cara lain untuk memperkecil hal tersebut diatas adalah dengan jalan

memperhalus dan menghomogenkan struktur. Struktur yang halus dan homogen akan

membatasi “gerakan” nitrida hanya pada bagian permukaan saja.

Dari beberapa penelitian, struktur yang halus dan homogen dapt diperoleh dengan jalan

mengupayakan pembentukan sorbit.

4. Cara-cra pelaksanaan proses nitridasi

Nitridasi dapat dilakukan dengan menggunakan medium gas, cair atau padat.

a. Dengan Medium Gas :

Suatu instalasi proyes nitridasi dengan medium gas terdiri dari : tabung gas yang berisi gas

amoniak, peralatan kontrol untuk mengatur debit dan derajat disosiasi (penguraian) dari gas

amoniak dan tungku retort (tungku konveksi)

Selama proses nitridasi, faktor-faktor berikut harus senantiasa dikontrol yaitu : suhu, debit

dan derajat disosiasi. Derajat disosiasi adalah jumlah gas yang mengurai dan dinyatakan

dalam %; dihitung terhadap penggunaan total gas amoniak.

Debit gas diatur dengan suatu pengatur debit : Jumlah debit yang mengalir harus sesuai

dengan derajat disosiasi yang diinginkan. Derajat disosiasi dikontrol oleh buret atau tabung

ukuran dari Bunte. Pada suhu nitridasi yang konstant maka derajat disosiasi hanya

tergantung pada jumlah debit gas. Disosisi terjadi pada kecepatan tertentu : ini berarti

membutuhkan waktu yang tertentu pula. Dengan memvariasikan debit maka derajat

disosiasi dapat diatur. Misalnya dari 15% sampai 90 %. Debit yang makin kecil

memungkinkan gas berdisosiasi makin banyak. Dari pengalaman praktek, terlihat bahwa

jika disosiasi rendah kekerasan permukaan tinggi, tetapi jika derajat disosiasi tinggi

kekerasan turun tetapi lapisan bertambah.

Perlu pula diperhatikan bahwa pada saat gas amoniak mengurai, diperoleh gas hidrogen.

Disamping itu reaksi pembentukan nitrida adalah reaksi bolak-balik. Ini berarti bahwa reaksi

tersebut tidak bias dilepaskan dari kesetimbangan kimia.

317

Jika dari reaksi penguraian gas amoniak diperoleh banyak H, Maka akan terjadi proses

denitridasi. Seandainya jumlah H etrlalu sedikit, berarti N yang ada juga sedikit sehingga

tidak cukup untuk pembentukan nitrida.

Jika kondisi-kondisi yang lain dibuat tetap (suhu dan debit) maka derajat disosiasi makin

banyak dengan makin lamanya waktu proses, sebagai akibat makin banyakna N yang

diambil oleh baja.

Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa debit yang sesuai untuk proses nitridasi berkisar

antara 0,60 m3/jam/10m2 sampai dengan 0,90m3/jam/10m2.

Pada saat proses dimulai biasana debit dibuat besar dan untuk selama kira-kira 10 jam,

derajat disosiasi diatur sekitar 30%. Setelah itu debit diturunkan sehingga derajat

disosiasinya menjadi 70%. Penurunan debit dilakukan untuk menghemat pemakaian gas

amoniak.

Nitridasi dengan medium gas digunakan untuk komponen-komponen yang membutuhkan

tebal lapisan (case depth) antara 0,2 sampai 0,7 mm.

Peralatan yang digunakan untuk proses nitridasi harus terbuat dari bahan yang tidak bereaksi

dengan gas. Umumnya terbuat dari bahan seperti Nikel, Inconel dan baja krom nikel (25-

20%).

Penggunaan pelat baja untuk proses nitridasi menyebabkan gas berekasi dengan Fe sehingga

menyulitkan mengontrol apakah proses nitridasi sudah berlangsung atau tidak.

Gas yang digunakan biasanya mengandung sejumlah uap air. Uap ini harus dihilangkan agar

tidak mengoksidasi komponen yang dinitridasi. Caranya adalah mengoksidasi komponen

yang dinitridasi. Caranya adalah dengan melakukan gas pada filter yang berisi kapur.

Jika proses nitridasi sudah selesai, benda kerja (kotak yang berisi benda kerja) diambil dari

tungku tanpa menghentika aliran gas.

b. Menggunakan medium cair (salt bath nitriding)

Medium cair yang digunakan biasanya terdiri dari 60-70 % NaCN dan 30-40 % KCN.

Disamping itu tambahkan dalam jumlah kecil Na2CO3 dan Sianat (NaCNO).

Suhu nitridasi sekitar 550-5700C dan waktu proses jarang melampaui dua jam. Bahkan pada

saat awal proses ini mulai dikenal, waktu proses hanya berkisar sekitar 10-30 menit. Waktu

318

proses yang terlalu lama menyebabkan timbulnya pitting pada permukaan benda kerja yang

diproses. Hal ini disebabkan adanya perubahan kandungan sianat dan adanya Fe yang larut

dari crusible. Kedua hal ini menyebabkan timbulnya oksidasi pada permukaan benda kerja

yang diproses. Untuk mengtasi hal tersebut dilakukan cara-cara sebagai berikut :

- Meniupkan/menginjeksikan udara ke dalam garam dapat dikontrol.

- Mengunakan crusible titanium sehingga dapat mencegah penguraian garam.

Metoda ini dikembangkan oleh DEGUSSA dan dikenal dengan sebutan

“TUFFTRIDE PROSES “ (dalam bahasa Jerman dikenal dengan nama :

(TENIFER BEHANDLING).

Variasi dari proses ini dikenal dengan nama proses Sulfinasi (SULFINUZ

TREATMENT). Komposisi garam yang digunakan terdiri dari NaCN, KCN, NaCO,

Na2CO3, dan Na2S dimaksudkan untuk mengubah komposisi kimia pada permukaan

bahan yang diproses sehingga menghasilkan sifat anti friksi. Suhu proses adalah sekitar

5700C, sedangkan waktu proses berkisar antara 2 sampai 3 jam.

c. Menggunakan medium padat (Powder nitriding)

Pelaksanaan mirip seperti pada Packed Carburizing. Benda kerja diletakkan pada kotak

proses, kemudian ke dalam kotak tersebut dimasukkan serbuk nitridasi. Jika menggunakan

energizer, energizer harus dimasukkan terlebih dahulu. Suhu proses berkisar antara 520-

5700C sedangkan waktu proses direkomendasikan sekitar 12 jam.

5. Perbandingan antara proses nitridasi gas dan nitridasi cair.

Untuk memperoleh gambaran tentang kedua proses tersebut, berikut ini adalah beberapa data

sebagai berikut :

- Nitridasi gas memerlukan waktu proses sekitar 12-120 jam sedangkan nitridasi

cair hanya membutuhkan waktu sekitar 1-4 jam saja.

- Nitridasi gas menghasilkan permukaan yang sangat getas sedangkan hal tersebut

tidak terjadi pda nitridasi cair.

- Nitridasi gas menghasilkan lapisan nitrida yang bersifat getas, sedangkan pada

nitridasi cair nitrida tersebut tidak terjadi.

319

6. Nitridasi selektif

Dalam praktek, kadang-kadang pelapisan nitridasi tidak diinginkan terjadi di seluruh benda

kerja. Untuk maksud tersebut perlu dilakukan pemasangan lapisan protektif pada bagian-

bagian yang tidak memerlukan nitridasi.

Cara-cara untuk memasang lapisan protektif adalah :

- Dilapisi dengan campuran 80% timah hitam dan 20% timah.

- Dilapisi dengan sejenis pasta yang mengandung timah hitam dan timah.

Pasta tersebut dilapisi pada bagian-bagian yang tidal akan dinitridasi. Pada saat dipnaskan,

pasta ini mencair dan paduan timah dan putih akan melapisi bagian tersebut.

Di pasaran kadang-kadang terdapat juga campuran oksida timah dan gliserin. Pemakaiannya

adalah jika larutan tersebut dioleskan pada bagian yang perlu diproteksi, pada saat

pemanasan, gliserin menguap sedangkan oksida timah direduksi oleh hidrogen hasil

disosiasi sehingga pada bagian yang diproteksi diperoleh lapisan timah.

- Pelapisan timah diproteksi dengan jalan elektrolisa. Metoda ini sangat baik tetapi biaya

proses tinggi.

- Pelapisan dengan tembaga.

7. Pemerikasaan Distorsi

Dibandingkan dengn hasil proses karburasi, distorsir pada benda kerja yang dinitridasi relatif

sangat kecil (dapat diabaikan). Distorsi yang relatif kecil tersebut terjadi sebagai akibat adanya

perbedaan masa jenis spesifik antara permukaan yang dinitridasi (kulit) dan bagian tengah

benda kerja. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa masa jenis spesifik di bagian tengah

berharga 7,74 sedangkan pada bagian kulit berharga 7. dengan demikian kulit akan mengalami

sedikit penarikan.

Dengan demikian karakteristik seperti ini harus diperhitungkan jika bentuk benda kerja relatif

komplek.

8. Pemerikasan hasil proses nitridasi

a. Memeriksa lapisan nitridasi

320

Lapisan nitridasi pada benda kerja dapat diperiksa dengan cara mencelupkan benda kerja

ke dalam larutan tembaga sulfat (CuSO4). Benda kerja yang memiliki lapisan nitridasi

tidak akan tersentuh oleh larutan ini.

b. Memeriksa kedalaman lapisan nitridasi (tebal lapisan nitridasi).

Tebal lapisan nitridasi (dalam beberapa literatur dinyatakan sebagai DN) dapat diperiksa

dengan cara metalografi atau mengukur kekerasan.

Pengukuran kekerasan dilakukan dengan menggunakan metoda Vickers dengan beban 5

kg. Pengukuran dilakukan mulai dari permukaan ke bagian tengah. Beberapa standart

mendefinisikan bahwa tebal lapisan nitridasi adalah jarak dari permukaan sampai pada

suatu bidang yang memiliki kekerasan 400 HV. (ISO belum merekomensasi definisi ini)

8.4. Carbonitriding ( Cyaniding/karbonitridasi)

1. Prinsip dasar

Proses karbonitridasi adalah proses pengerasan permukaan dengan memanfaatkan penyerapan

unsur C dan N. Unsur N dalam hal ini menaikkan kekerasan lapisan karburasi. Proses

karbonitridasi dilakukan pada suhu sekitar 800-9000C. Pada rentang suhu tersebut, baja berada

dalam fasa austenit. Dengan demikian, proses karbonitridasi termasuk ke dalam perlakuan

thermokimia austenitik.

Proses karbonitridasi yang menggunakan medium cair pada hakekatnya sama dengan proses

karburasi yang menggunakan medium cair; karena proses-proses ini menggunakan garam yang

sama. Karena itu dalam beberapa literatur penerapan nama proses nama proses karbonitridasi

hanya diberikan pada proses yang menggunakan medium gas. Dengan perkataan lain proses

karbonitirdasi adalah proses karburasi gas dimana pada saat yang sama terjadi juga proses

nitridasi. Proses pengerasannya sama seperti diuraikan pada halaman 5.

Pelaksanaan proses karbonitridasi dapat juga berlangsung sebagai berikut : Pertama-tama

dilakukan karburasi gas setelah itu (biasanya 30-60 menit yang terakhir) baru dialirkan gas

amoniak.

Dalam hal pengaliran gas amoniak dilakukan bersama-sama dengan gas hidrokarbon, maka

atom N akan menghalangi difusi dari atom karbon. Dengan demikian, proses karbonitridasi

321

berlangsung lebih singkat. Akibatnya lapisan yang dihasilkan relatif tipis. Perlu diperhatikan

bahwa nitrogen adalah termasuk unsur penyetabilan austenit. Ini berati sejumlah austenit sisa

akan diperoleh setelah proses penyepuhan yang dapat mengakibatkan kekerasan permukaan

yang diinginkan tidak tercapai. Untuk mengatasinya perlu dilakukan pengontrolan terhadap

jumlah debit gas amoniak yang dialirkan (biasanya sekitar 3-8%).

2. Manfaat proses karbonitridasi

Proses karbonitridasi memberi beberapa manfaat sebagai berikut :

- Menaikkan mampu keras bahan dan menambah ketahanan aus dibandingkan dengan yang

dihasilkan dari proses karburasi.

- Memberikan kemungkinan pada baja karbon dan baja paduan rendah untuk disepuh dalam

oli.

3. Variasi proses

Proses yang mirip dengan proses karbonitridasi (hanya suhu operasinya yang berbeda) adalah

nitrokarburasi (Nitrocarburizing atau NITROC).

Proses nitroc dilaksanakan pada suhu yang relatif rendah dibandingkan dengan proses

karbonitridasi : yaitu pada rentang suhu 450-5900C.

Pada suhu tersebut fasa baja adalah sebagian besar ferit. Karena itu proses nitroc disebut

sebagai proses perlakuan thermokimia feritik. Pelaksanaannya dapat dilakukan dengan

menggunakan medium cair atau gas.

Hasil dari proses nitroc adalah adanya lapisan berfasa tunggal yang sangat tipis. Lapisan ini

merupakan senyawa terner heksagonal antara Fe, N dan C yang terbentuk pada rentang suhu

450-5900C.

Sifat dari lapisan ini adalah ketahanan aus yang tinggi tanpa ada risiko mengelupas dan

kemungkinan timbulnya distorsi sangat kecil.

L

apisan ini dapat diterapkan pada baja lunak yang relatif murah., sehingga baja tersebut dapat

hditingkatkan karakteristik ketahan aus dan fatiknya.

322