tugas tentang heat-treatment
DESCRIPTION
universitas riauTRANSCRIPT
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