TUGAS

SISTEM PERPIPAAN

(HEAT TREATMENT)

OLEH

NAMA : NUGRAH SURYANTO

NIM : 1307113172

KELAS : B

TANGGAL PENYERAHAN : 21-12-2015

PROGRAM SARJANA TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

2015

HEAT TREATMENT

A. Pengertian Heat Treatment

Heat treatment adalah proses memodifikasi sifat/property baja dengan cara

dipanaskan dan didinginkan dengan laju terkontrol untuk mendapatkan perubahan

fasa (struktur) guna meningkatkan kemampuan bahan tersebut sehingga bertambah

daya guna teknik dari bahan tersebut.

Gambar 1 Heat Treatment

Heat Treatment adalah kombinasi dari operasi pemanasan dan pendinginan

dengan kecepatan tertentu yang dilakukan terhadap logam atau paduan dalam keadaan

padat, sebagai suatu upaya untuk memperoleh sifat-sifat tertentu. Proses Heat

Treatment sendiri adalah salah satu proses untuk mengubah struktur logam dengan

jalan memanaskan spesimen pada elektrik terance ( tungku ) pada temperature

rekristalisasi selama periode waktu tertentu kemudian didinginkan pada media

pendingin, seperti udara, air, air garam, oli dan solar yang masing-masing mempunyai

kerapatan pendinginan yang berbeda-beda, dan bila perlu dilanjutkan dengan

pemanasan serta pendinginan ulang.

Sifat-sifat logam yang terutama sifat mekanik yang sangat dipengaruhi oleh

struktur mikrologam disamping posisi kimianya, contohnya suatu logam atau paduan

akan mempunyai sifat mekanis yang berbeda-beda apabila struktur mikronya

1

diubah. Dengan adanya pemanasan atau pendinginan dengan kecepatan tertentu maka

bahan-bahan logam dan paduan memperlihatkan perubahan strukturnya.

Tujuan dari heat treatment adalah :

1.Mempersiapkan material untuk pengolahan berikutnya.

2. Mempermudah proses machining.

3. Mengurangi kebutuhan daya pembentukan dan kebutuhan energi.

4. Memperbaiki keuletan dan kekuatan material

5. Mengeraskan logam sehingga tahan aus dan kemampuan memotong meningkat.

6. Menghilangkan tegangan dalam.

7. Memperbesar atau memperkecil ukuran butiran agar seragam.

8. Menghasilkan pemukaan yang keras disekeliling inti yang ulet.

Pembentukan sifat-sifat dalam baja tergantung pada kandungan karbon,

temperature pemanasan, sistem pendinginan, serta bentuk dan ketebalan bahan.

1. Pengaruh unsur karbon

Kekerasan baja ini tergantung dari pada jumlah karbon yang terkandung di

dalam baja, dimana makin tinggi prosentase karbonnya makin keras baja.

Berdasarkan kandungan karbonnya, baja dapat dikelompokkan menjadi :

a. Baja karbon rendah (low carbon steel) yang mengandung karbon kurang dari

0.3%.

b. Baja karbon sedang (medium carbon steel) yang mengandung karbon 0.3% -

0.7%

c. Baja karbon tinggi (high carbon steel) kandungan karbon sekitar 0.7%-1.3%.

2. Pengaruh suhu pemanasan

Baja karbon rendah dipanaskan diatas titik kritis atas (tertinggi). Seluruh

unsur karbon masuk ke dalam larutan padat dan selanjutnya didinginkan. Baja

karbon tinggi biasanya dipanaskan hanya sedikit diatas titik kritis terendah

(bawah). Dalam hal ini, terjadi perubahan perlit menjadi austenit. Pendinginan

yang dilakukan pada suhu itu akan membentuk martensit. Juga sewaktu

kandungan karbon diatas 0,83% tidak terjadi perubahan sementit bebas menjadi

austenit, karena larutannya telah menjadi keras. Sehingga perlu dilakukan

pemanasan pada suhu tinggi untuk mengubahnya dalam bentuk austenit. Lamanya

2

pemanasan bergantung atas ketebalan bahan tetapi bahan harus tidak berukuran

panjang karena akan menghasilkan struktur yang kasar.

3. Pengaruh pendinginan

Jika baja didinginkan dengan kecepatan minimum yang disebut dengan

kecepatan pendinginan kritis maka seluruh austenit akan berubah ke dalam bentuk

martensit. Sehingga akan dihasilkan kekerasan baja yang maksimum. Adapun

kecepatan pendinginan kritis adalah bergantung pada komposisi kimia baja.

Kecepatan pendinginan tergantung pada pendinginan yang digunakan. Untuk

pendinginan yang cepat digunakan larutan garam atau soda api yang dimasukkan

ke dalam air. Sementara itu, untuk pendinginan yang sangat lambat digunakan

embusan udara secara cepat melalui batas lapisannya.

4. Pengaruh bentuk

Baja cair bila didinginkan melai membeku pada titik-titk inti yang cukup

banyak. Atom-atom yang tergabung dalam kelompok di sekitar suatu inti

cenderung memiliki letak yang serupa. Ukuran butir tergantung pada beberapa

factor anatara lain laju pendinginan sewaktu pembekuan. Baja dengan butiran

yang kasar kurang tangguh dan kecenderungan untuk distorsi. Besar butir dapat

dikendalikan melalui komposisi pada waktu proses pembuatan , akan setelah baja

jadi dapat dikendalikan melalui perlakuan panas.

5. Pengaruh ketebalan bahan

Pengaruh ketebalan bahan terhadap lama pemanasan atau penahanan pada

suhu tertentu adalah semakin tebal bahan yang akan di heat treatment maka

semakin lama waktu penahanan yang diperlukan.

3

Diagram Fasa Besi-Karbon (Fe-Fe3C)

Gambar 2 Diagram Fasa Besi-Karbon (Fe-Fe3C)

Keterangan diagram Fe-Fe3C :

0,008%C : batas kelarutan minimum karbon pada ferit pada temperature kamar.

0,025%C : batas kelarutan maksimum karbon pada ferit padatemperatur 723oC.

0,083%C : titik eutectoid.

2%C : batas kelarutan pada besi delta pada temperature 1130oC.

4,3%C : titik eutectoid.

18%C : batas kelarutan pada besi delta pada temperature 1439oC.

Garis A0 : garis temperature dimana terjadi transformasi magnetic dari sementit.

Garis A1 : garis temperature dimana terjadi austenite (gamma) menjadi ferrit

dalam pendinginan.

Garis A2 : garis termperatur dimana terjadi transformasi magnetic pada ferit.

4

Garis A3 : garis temperature dimana terjadi perubahan ferit menjadi austenite

(gamma) pada pemanasan.

Garis A : garis yang menunjukan kandungan karbon dan transformasi baja

hypoeutectoid.

Garis E : garis yang menunjukan transformasi baja eutectoid.

Garis B : garis yang menunjukkan kandungan karbon dari baja transformasi

baja hypoeutectoid.

Garis liquidus : garis yang menunjukan awal dari proses

pendinginan(pembekuan).

Garis solidus : garis yang menunjukan batas antara austenite solid dan

austenite liquid.

Transformasi pada diagram fasa Fe-Fe3C

Gambar 3 Transformasi pada diagram fasa Fe-Fe3C

5

Pada Diagram diatas di tunjukan bahwa setiap kenaikan suhu atau posisi suhu

yang di capai terdapat gambar struktur mikro dari permukaan baja yang telah di

Hardening mencapai suhu tertentu.

Diagram kesetimbangan fasa Fe-Fe3C adalah alat penting untuk memahami

struktur mikro dan sifat-sifat baja karbon. Suatu jenis logam paduan besi (Fe) dan

karbon (C). diagram fasa Fe-Fe3C juga merupakan dasar pembuatan baja dan besi cor

dalam pembuatan logam. Karbon larut didalam besi dalam bentuk larutan padat(solid

solution) hingga 0,05% berat pada temperature ruangan. Pada kadar karbon lebih dari

0,055 akan terbentuk endapan karbon dalam bentuk hard intermetallic stoichiomater

compound(Fe3C)yang lebih dikenal sebagai cementi atau karbid. Dari diagram fasa

tersebut dapat diperoleh informasi-informasi penting lain antara lain:

1.     Fasa yang terjadi pada komposisi dan temperature yang berbeda dengan

pendinginan lambat.

2.     Temperature pembekuan dan daerah daerah pembekuan paduan Fe-C bisa

dilakukan pendinginan lambat.

3.     Temperature cair masing-masing paduan.

4.    Batas-batas kelarutan atau atau batas kesetimbangan dari unsur karbon fasa

tertentu.

5.    Reaksi – reaksi metalurgi yang terbentuk.

Besi merupakan salah satu logam yang memiliki sifat allotropi, sifat allotropi

dimiliki besi sendiri ada 3 yaitu:

1.        Delta iron(δ)mampu melarutkan karbon max 0,1% pada 1500oC

2.        Gamma iron(γ)mampu melarutkan karbon max 2% pada 1130oC

3.        Alpha iron(α) mampu melarutkan karbon max 0,025% pada 723oC

Transformasi allotropic pada besi, Fe(δ), Fe(γ) dan Fe(α) terjadi secara difusi

sehingga membutuhkan waktu tertentu pada temperature konstan Karena reaksi

mengeluarkan panas laten.

6

B. Jenis-Jenis Heat Treatment

Gambar 4 Jenis-jenis Heat Treatment

1. Hardening

Hardening adalah proses pemanasan baja sampai suhu di daerah atau di atas

daerah kritis disusul dengan pendinginan yang cepat. Untuk proses ini dilakukan

dengan input panas dan transfer panas dalam waktu pendek. Tujuan hardening

untuk merubah struktur baja sedemikian rupa sehingga diperoleh struktur

martensit yang keras. Prosesnya adalah baja dipanaskan sampai suhu tertentu

antara 770-830º C (tergantung dari kadar karbon) kemudian ditahan pada suhu

tersebut, beberapa saat kemudian didinginkan secara mendadak dengan

mencelupkan dalam air, oli atau media pendingin yang lain. Dengan pendinginan

yang mendadak, tidak ada waktu yang cukup bagi austenit untuk berubah

menjadi perlit dan ferit atau perlit dan sementit. Pendinginan yang cepat

menyebabkan austenit berubah menjadi martensit. Hasilnya keuletan tinggi.

Menurut proses pengerasannya hardening dibagi menjadi dua, yaitu:

A. Surface hardening

Surface hardening adalah proses pengerasan material pada permukaan

bahan. Secara garis besar surface hardening dapat dibagi menjadi dua macam,

yaitu surface hardening dengan penambahan zat dan surface hardening tanpa

penambahan zat.

7

Surface hardening dengan penambahan zat Surface hardening dengan

penambahan zat dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu:

a. Karburasi

Karburasi adalah sebuah proses penambahan unsur Karbon pada

permukaan logam dengan cara difusi untuk meningkatkan sifat fisis dan

mekanisnya.Proses  karburasi  ini  biasanya  dilakukan  pada  baja  karbon 

rendah  yang  mempunyai  sifat  lunak  dan  keuletan  tinggi.Mengeraskan 

permukaan  dengan  menggunakan  cara  karburasi  adalah  cara  pengerasan 

yang  paling  tua  dan  ekonomisKarena  pada  proses  pengerasan  ini  hanya 

merubah  komposisi  kimia  dari  baja  karbon  tersebut.

Tujuan Karburasi :

Menghasilkan permukaan material yang tahan aus terhadap gesekan.

Namun tetap ulet pada bagian tegahnya untuk menanggulangi hentakan

pada mesin.

Ada 3 cara penambahan karbon atau karburasi :

1. Menggunakan medium padat atau Pack carburizing.

PACK CARBURIZING adalah proses di mana karbon monoksida

yang berasal dari senyawa padat terurai pada permukaan logam menjadi

karbon baru lahir dan karbon dioksida. Karbon baru lahir diserap ke

dalam logam, dan karbon dioksida segera bereaksi dengan bahan karbon

hadir di kompleks karburasi solid untuk menghasilkan karbon monoksida

segar. Pembentukan karbon monoksida ditingkatkan oleh energizer atau

katalis, seperti barium karbonat (BaCO3), kalsium karbonat (CaCO3),

kalium karbonat (K2CO3), dan natrium karbonat (Na2CO3), yang hadir

di kompleks karburasi. 

Ini energizer memfasilitasi pengurangan karbon dioksida dengan

karbon untuk membentuk karbon monoksida. Dengan demikian, dalam

sistem tertutup, jumlah energizer tidak berubah. Karburasi terus asalkan

cukup karbon hadir untuk bereaksi dengan karbon dioksida berlebih.

Pack karburasi tidak lagi menjadi proses komersial utama. Ini

telah terutama karena digantikan dengan gas lebih terkendali dan kurang

8

padat karya dan proses karburasi cair. Namun, setiap biaya gas

keunggulan tenaga kerja karburasi atau karburasi cair mungkin memiliki

lebih karburasi paket dapat dinegasikan harus benda kerja memerlukan

langkah-langkah tambahan seperti pembersihan dan penerapan lapisan

pelindung di karburasi operasi stopoff. 

Komponen yang akan dikarburisasi ditempatkan dalam kotak

yang berisi media penambah unsur karbon atau mediaKarburasi.

Proses Pack carburizing

Gambar 5 Pack Carburizing

Dipanaskan pada suhu austenisasi (842–953 0C). Akibat pemanasan ini,

media karburasi akan teroksidasi menghasilkan gas CO2 dan CO. Gas CO

akan bereaksi dengan permukaan baja membentuk atom Karbon yang

kemudian berdifusi ke dalam baja.

2. Liquid carburizing

Gambar 6 Liquid carburizing

Pada karburasi yang menggunakan medium cair atau Liquid

Carburizing biasanya pemanasan benda kerja menggunakan garam cair

(salt bath) . Garam cair terdiri dari campuran sodium cyanide (NaCN)

9

atau potasium cyanide (KCN) yang berfungsi sebagai karburasi agent

yang aktif.

Dengan natrium carbonat (NaCO3) yang berfungsi sebagai energizer

dan penurun titik cair garam. Dalam praktek, NaCN lebih banyak

digunakan karena relaitif lebih murah, lebih banyak menagndung karbon

dan titik cair relatif lebih rendah (500°C).

3. Menggunakan medium gas atau Gas carburizing

Gambar 7 Gas Carburizing

a. VACUUM CARBURIZING adalah non-ekuilibrium, meningkatkan

difusi-jenis proses karburasi di mana baja sedang diproses adalah

austenitized dalam vakum kasar, carburized dalam tekanan parsial gas

hidrokarbon, menyebar dalam vakum kasar, dan kemudian didinginkan

baik minyak atau gas. Dibandingkan dengan suasana konvensional

karburasi (lihat artikel "Gas karburasi" dan "Pack karburasi" dalam

Volume ini), vakum karburasi menawarkan keseragaman yang sangat

baik dan pengulangan karena tingkat kontrol yang tinggi proses

mungkin dengan tungku vakum, peningkatan sifat mekanik karena

kurangnya oksidasi intergranular, dan berpotensi mengurangi waktu

siklus terutama ketika tinggi suhu proses mungkin dengan tungku

vakum digunakan.

b. Plasma Carburizing adalah salah satu cara modifikasi permukaan

dengan membentuk karbida pada permukaan logam dalam vakum

memanfaatkan energi termal dan reaksi elektrokimia DC plasma.

10

Sebuah metode karburasi plasma baru yang dikembangkan oleh NDK

menyediakan produk-produk berkualitas tinggi presisi yang baik dalam

lingkungan yang bersih dan dengan efisiensi tinggi.

Setelah permukaan material sudah mengandung cukup karbon,

proses dilanjutkan dengan pengerasan yaitu dengan pendinginan

(Quenching) untuk mendapatkan kekerasan yang tinggi.

Pendinginan (Quenching) Plasma Carburizing

Setelah permukaan material sudah mengandung cukup karbon,

proses dilanjutkan dengan pengerasan yaitu dengan pendinginan

(Quenching) untuk mendapatkan kekerasan yang tinggi.

Proses pengerasan (quenching) dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu :

Pendinginan langsung (Direct Quenching).

Pendinginan  tunggal (Single Quenching).

Double Quenching.

1. Pendinginan langsung (Direct Quenching)

Pendinginan secara langsung dari media karburasi. Efek yang

timbul adalah kemungkinan adanya pengelupasan pada benda kerja. Pada

pendinginan langsung ini diperoleh permukaan benda kerja yang getas.

Gambar 8 Pendinginan langsung

2. Pendinginan Tunggal (Single Quenching)

Single Quenching merupakan pendinginan dari benda kerja setelah

benda kerja tersebut di karburasi dan telah didinginkan pada suhu kamar.

Tujuan dari metode ini adalah untuk memperbaiki difusisitas dari atom

± atom karbon, dan agar gradien komposisi lebih halus.

11

Gambar 9 Pendinginan Tunggal

3. Double Quenching

Gambar 10 Double Quenching

Double Quenching adalah proses pendinginan atau pengerasan pada benda

kerja yang telah di karburasi dan didinginkan pada temperatur

kamar kemudian dipanaskan lagi diluar kotak karbon pada temperatur

kamar lalu dipanaskan kembali pada temperatur austenit dan baru

didinginkan cepat. Tujuan dari metode ini untuk mendapatkan butir struktur

yang lebih halus.

c. Nitriding

Nitriding dalam proses ini, nitrogen menyebar ke permukaan

baja dirawat. Reaksi nitrogen dengan baja menyebabkan terbentuknya

zat besi yang sangat keras dan senyawa nitrogen paduan. Sehingga

kasus nitrida lebih sulit daripada baja perkakas atau baja carburized.

Keuntungan Th dari proses ini adalah kekerasan yang dicapai tanpa

memuaskan minyak, air atau udara. Sebagai keuntungan tambahan,

pengerasan dicapai dalam suasana nitrogen yang mencegah scaling dan

perubahan warna. Nitriding suhu di bawah temperatur kritis rendah

baja dan sudah diatur antara 925 oF dan 1050oF. Sumber nitrogen

biasanya Amonia (NH3). Pada suhu nitridasi amonia terdisosiasi

menjadi Nitrogen dan Hidrogen.2NH3 ---> 2N + 3H2Nitrogen

12

berdifusi ke dalam baja dan hidrogen habis. Pengaturan suatu nitriding

khas diilustrasikan dalam Gambar 3.

Gambar 11 Proses Nitriding

Lapisan putih memiliki efek merugikan pada umur kelelahan

bagian nitrided, dan biasanya dihapus dari bagian mengalami layanan

parah. Dua tahap proses gas nitridasi dapat digunakan untuk mencegah

pembentukan lapisan putih. Ketebalan lapisan putih dapat bervariasi

antara 0,0003 dan 0.002 inci yang tergantung pada waktu nitridasi.

Baja-baja yang paling umum adalah kromium dinitridasi-molibdenum

paduan baja dan Nitralloys. Hardnesses Permukaan 55 HRC sampai 70

HRC dapat dicapai dengan kasus kedalaman bervariasi dari 0,005 ke

0,020 masuk baja Nitrided sangat sulit dan operasi gerinda tidak boleh

dilakukan setelah nitriding. Lapisan putih dihilangkan dengan

memukul-mukul.

13

Gambar 12 Nitriding time for various types of alloy steels

d. Carbonitriding

Gambar 13 Carbonitriding

Proses ini melibatkan dengan difusi dari kedua karbon dan nitrogen ke

dalam proses surface.The baja dilakukan dalam atmosfer tungku gas

menggunakan gas karburasi seperti propana atau metana dicampur

dengan beberapa persen (berdasarkan volume) amonia. Metana atau

paropane berfungsi sebagai sumber karbon, amonia berfungsi sebagai

sumber nitrogen. Pendinginan dilakukan dalam gas yang tidak separah

pendinginan air. Sebagai hasil dari les memuaskan parah, ada sedikit

14

distorsi pada material yang akan diobati. Sebuah sistem carbonitriding

tipikal ditunjukkan pada slide berikut. Hardnesses Kasus HRC 60

sampai 65 yang dicapai pada permukaan. (Tidak setinggi permukaan

nitrided.) Kedalaman Kasus 0,003-0,030 di dapat dicapai dengan

carbonitriding. Salah satu keuntungan dari proses ini adalah bahwa hal

itu dapat diterapkan untuk baja karbon biasa yang memberikan

kedalaman kasus yang signifikan. Carbonitriding memberikan distorsi

kurang dari karburasi. Carbonitriding dilakukan pada suhu di atas suhu

transformasi baja (1400 oF-1600 oF).

e. Sianida

Hal ini mirip dengan carbonitriding, dan melibatkan difusi dari

kedua karbon dan nitrogen ke permukaan baja. Sumber elemen

menyebar dalam metode ini adalah garam sianida cair seperti natrium

sianida. Ini adalah pengobatan superkritis melibatkan suhu di kisaran

1400oF untuk 1600oF. Kedalaman kasus adalah antara 0.010 dan

0.030 masuk masuk kali Difusi kurang dari satu jam. Air atau

memuaskan minyak diperlukan. Jenis kasus menyajikan distorsi

signifikan. Keuntungan dari metode ini adalah waktu singkat yang

diperlukan untuk menyelesaikan difusi, jika tidak maka harus dihindari

karena distorsi tinggi.

f. Induksi Pengerasan:

Gambar 14 Induksi Pengerasan

Dalam proses ini aliran arus listrik diinduksi pada benda kerja

untuk menghasilkan tindakan haeting. Setiap konduktor listrik yang

membawa arus memiliki medan magnet di sekitar konduktor. Karena

15

kawat inti adalah sirkuit buntu, arus induksi tidak dapat mengalir

dimana saja, sehingga efek bersih adalah pemanasan kawat. The arus

induksi dalam konduktor inti alternatif pada frekuensi dari 60 siklus

per detik (60 Hz) untuk jutaan Herz. Resistensi terhadap aliran arus

menyebabkan haeting yang sangat cepat dari bahan inti. Pemanasan

terjadi dari luar ke dalam. Indusction proses pengerasan termasuk

memuaskan air setelah proses haeting. Keuntungan yang besar dari

sistem ini adalah kecepatan dan kemampuan untuk membatasi haeting

pada bagian-bagian kecil. Kerugian utama adalah biaya.

B. Surface hardening tanpa penambahan zat

Surface hardening tanpa penambahan zat dapat dilakukan dengan beberapa

cara, yaitu:

1. Flame Hardening

Gambar 15 Flame Hardening

Flame hardening adalah proses pemanasan permukaan yang

menggunakan nyala api oxyacetylene untuk pemanasan permukaan logam.

Proses ini hanya dapat dilakukan untuk logam yang mengandung kadar

karbon tinggi atau sedang. Dasar penyalaan nyala api sama dengan

pengerasan induksi yaitu pemanasan yang cepat disusul dengan pencelupan

permukaan tebal lapisan yang mengeras tergantung pada kemampu

pengerasan bahan, karena selam pemanasan tidak ada penambahan unsure-

unsur lain. Pada alat dipasangkan juga aliran pendingin sehingga setelah suhu

yang diinginkan tercapai permukaan langsung disemprot dengan air.

16

2. Di Oven

Gambar 16 Di oven

Cara ini juga dapat di lakukan untuk proses pengerasan permukaan dari

benda, dalam oven ini suhu dapat di atur sesuai jenis benda yang akan di

oven. Cara yang di lakukan hamper sama dengan Flame Hardening setelah

benda mencapai panas atau suhu hardening maka benda di keluarkan dan

langsung di dinginkan dengan media yang di inginkan (air, air garam, oli, dan

udara).

2. QuenchingQueenching adalah pemanasan sampai kira-kira beberapa derajat di atas

temperature kritis. Apabila suhu merata kemudian didinginkan dengan

menggunakan media pendingin air atau air garam dengan tujuan pendinginan

dilakukan dengan cepat agar diperoleh austenit yang homogen atau martensit yang

halus.

Tujuan dari Queenching adalah meningkatkan sifat kekerasan material serta

kegetasannya. Setelah  lapisan  kulit  mengandung  cukup  karbon,  proses

dilanjutkan  dengan  pengerasan  yaitu  dengan  pendinginan  untuk mencapai 

kekerasan  yang  tinggi.

Dalam proses pendinginan ada beberapa cara dengan menggunakan beberapa

media pendinginan diantaranya adalah:

17

1) Quenching air

Gambar 17 Quenching air

Air adalah media yang paling banyak digunakan untuk quenching,

karena biayanya yang murah, dan mudah digunakan serta pendinginannya yang

cepat. Air khususnya digunakan pada baja karbon rendah yang memerlukan

penurunan temperatur dengan cepat dengan tujuan untuk memperoleh

kekerasan dan kekuatan yang baik. Air memberikan pendinginan yang sangat

cepat, yang menyebabkan tegangan dalam, distorsi, dan retakan.

2) Quenching dengan media oli

Gambar 18 Quenching dengan media oli

Oli sebagai media pendingin lebih lunak jika dibandingkan dengan air.

Digunakan pada material yang kritis, antara lain material yang mempunyai

bagian tipis atau ujung yang tajam. Karena oli lebih lunak, maka kemungkinan

adanya tegangan dalam, distorsi, dan retakan kecil. Oleh karena itu medium

olo tidak menghasilkan baja sekeras yang dihasilkan pad medium air.

Quenching dengan media air akan efektif jika dipanaskan pada suhu 30-60

derajat Celcius.

18

3) Quenching dengan media udara

Quenching dengan media udara lebih lambat jika dibandingkan dengan

media oli maupun air. Material yang panas ditempatkan pada screen. Kemudian

udara didinginkan dengan kecepatan tinggi dialirkan dari bawah melalui screen

dan material panas. Udara mendinginkan material panas lebih lambat dari

daripada medium air dan oli. Pendinginan yang lambat kemungkinan adanya

tegangan dalam dan distorsi. Pendinginan udara pada umumnya digunakan

pada baja yang mempunyai kandungan paduan yang tinggi.

3. Tempering

Gambar 19 Tempering

Tempering adalah pemanasan kembali antara 100-400 derajat Celcius,

yang bertujuan untuk menurunkan kekerasan, pendinginan dilakukan di udara.

Dalam proses tempering atom-atom akan berganti menjadi suatu campuran

fasa-fasa ferrit dan sementit yang stabil. Melalui tempering kekuatan tarik

akan menurun sedang keuletan dan ketangguhan akan meningkat. Untuk

proses quenching setelah hardening dilakukan mendadak, sedangkan setelah

tempering pendinginan dilakukan dengan udara. Proses pendinginan ini jelas

akan berakibat berubahnya struktur logam yang diquench.

Tempering dibagi dalam beberapa bagian, yaitu

a. Tempering suhu rendah (150-300 C)

Tujuannya untuk mengurangi tegangan kerut dan kerapuhan baja.

Digunakan pada alat kerja yang tak mengalami beban berat seperti alat

potong dan mata bor kaca.

19

b. Tempering suhu menengah (300-500 C)

Tujuannya menambah keuletan dan sedikit mengurangi kekerasan.

Digunakan pada alat kerja yanga mengalami beban berat seperti palu,

pahat dan pegas.

c. Tempering suhu tinggi (500-650 C)

Tujuannya untuk memberikan daya keuletan yang besar dan

kekerasannya menjadi lebih rendah. Digunakan pada roda gigi, poros,

batang penggerak. Tiga dasar pengerasan untuk perkembangan martensit,

tempered martensite, dan bainite adalah conventional hardening and

tempering, martempering dan austempering.

Dalam tiap tahap tempering benda kerja maka tiap suhu tertentu benda

akan berubah warna dan tingkat kekerasannya. Semakin tinggi suhu tempering

maka semakin lunak kekerasan benda tersebut tetapi semakin tinggi tingkat ke

uletannya.

Table perubahan warna tiap tingkatan suhu :

Temperature ℃ Color Temperature ℃ Color

220 Pale Yellow 270 Violet

230 Hay Yellow 280 Dark Violet

240 Yellow Brown 290 Old Blue

250 Young Brown 300 Blue

260 Brown Violet

Temperature ℃ Color Temperature ℃ Color

1300 White 800 Red

1200 Yellow White 600 Dark Red

1100 Yellow Red 500 Brown Black

1000 Distinc Red 400 Gray

900 Fruit Red

20

4. Annealing

Gambar 20 Annealing

Annealing adalah proses heat treatment dimana bahan mengalami

pemanasan sampai temperatur yang sesuai dengan jenis anealling yang akan

dilakukan kemudian menahannya pada suhu tersebut (holding time) selama satu

jam tiap satu inci dengan pendinginan yang perlahan-lahan. Tujuan dari proses ini

adalah pelunakkan sehingga baja yang keras dapat dikerjakan melalui proses

permesinan atau pengerjaan dingin.

Tujuannya adalah:

1. Menghilangkan ketidak homogenan struktur.

2. Memperhalus ukuran butir.

3. Menghilangkan tegangan sisa.

4. Menyiapkan struktur baja untuk proses perlakuan panas.

Sebagai contoh pada besi cor, annealing mengakibatkan meningkatnya

keuletan dan kadang-kadang pelunakan (berkurangnya kekerasan) dipersamakan

dengan keuletan.Anealling dapat dibedakan menjadi beberapa bagian berdasarkan

perlakuan suhu, fase transformasi dan berdasarkan tempat perlakuannya.

Berdasarkan perlakuan suhunya annealing dapat dibagi menjadi tiga bagian yaitu,

full annealing, partial annealing, dan subcritial annealing.

a. Full Annealing

Tujuan dari annealing adalah untuk memperkecil butir, membuat

baja lebih ulet, dan untuk meningkatkan kemmpuan baja untuk dimesin.

Baja terdiri dari butiran kasar yang mengandung 0.2% carbon

21

(hipoeutektoid) dan akan diubah ukurannya menjadi butiran yang halus

melalui proses annealing.

Aplikasi full annealing pada dunia industry di peruntukkan salah

satunya untuk pembuatan plat baja , plat baja yang akan digunakan untuk

membuat bagian bagian body mobil harus memiliki keuletan yang tinggi

sehingga dapat dilakukan proses permesinan.

b. Partial Annealing

Pada proses partial annealing, baja dipanaskan diantara suhu A1 dan

A3. Yang diikuti dengan proses pendinginan lambat. Pada umumnya yang

dipakai untuk perlakuan ini adalah baja hipereutektoid, yang strukturnya

terdiri dari perlit dan sementit halus. Hipoeutektoid juga dipakai untuk

proses ini untuk meningkatkan kemampuan di mesin. Tetapi tidak semua

jenis baja hipotektoid dapat digunakan untuk proses ini, baja yang

mempunyai struktur perlit dan ferrit yang kasar tidak dapat digunakan

untuk proses ini. Aplikasi Partial Annealing salahg satunya biasa digunakan

juga pada industri plat baja untuk spare part body otomotive.

c. Stress-relief Annealing

Gambar 21 Stress Relief Annealing

Stress reliefing adalah proses heat treatment yang digunakan untuk

menghilangkan tegangan internal tanpa mengurangi kekuatan suatu

material secara signifikan. Proses ini digunakan pada situasi dimana

pengawasan dimensional secara ketat diperlukan dalam proses pengelasan,

penempaan, pengecoran, dan lain-lain. Pemanasan dilakukan pada suhu

dibawah garis kritis minimum (1000-1200o F).

22

Stress-relief Annealing dalam prosesnya biasa digunakan dalam

dunia industry , salah satu contoh aplikasinya yaitu untuk menghilangkan

tegangan sisa pada komponen setelah mengalami pengelasan , dengan cara

menghilangkan tegangan sisa nya.

5. Normalising

Normalizing adalah Proses dimana baja dipanaskan 40 C diatas temperatur A3

atau Acm ditahan beberapa waktu dan didinginkan di udara

Tujuan :

1. Untuk memperhalus butir atau membuat austenit menjadi homogen saat baja

dipanaskan untuk keperluan pengerasan (hardening) atau full annealing.

2. Mengurangi pemisahan (segregation) pada logam cor atau penempaan sehingga

menghasilkan stuktur yang homogen

3. Memperkeras Baja

23