PERLAKUAN PERMUKAAN
Proses perlakuan yang diterapkan untuk mengubah sifat pada seluruh bagian logam
dikenal dengan nama proses perlakuan panas / laku panas (heat treatment).
Sedangkan proses perlakuan yang diterapkan untuk mengubah sifat / karakteristik
logam pada permukaannya (bagian permukaan logam) disebut proses perlakuan
permukaan / laku permukaan (surface treatment).
Pada implementasinya, pelaksanaan perlakuan permukaan sangat bervariasi
tergantung pada tujuan yang ingin dicapai, dan pada umumnya perlakuan
permukaan dilakukan dengan tujuan untuk meningkatkan ketahanan aus dengan
jalan memperkeras atau memberikan lapisan yang keras pada permukaan logam.
Meningkatkan ketahanan korosi tanpa merubah karakteristik sifat-sifat logam yang
permukaannya diberi laku panas akan meningkatkan unjuk kerja (performance)
logam dari suatu komponen untuk maksud-maksud fabrikasi.
Jenis-jenis perlakuan permukaan yang umum dikenal pada proses produksi adalah :
a. Proses-proses untuk memperkeras permukaan logam.
1. Proses perlakuan thermokimia (thermochemical treatment)
o Karburasi (media padat, cair, atau gas)
o Nitridasi (media cair, atau gas)
o Karbonitridasi (Nitroc)
2. Proses pengerasan permukaan (surface hardening)
o Pengerasan nyala (flame hardening)
o Pengerasan Induksi (induction hardening)
3. Metal Spraying
4. Pelapisan logam (metal plating)
5. Proses Fusi (fusion process)
2
a. Proses-proses untuk meningkatkan ketahan korosi
1. Pengendapan listrik (electrodeposition)
2. Lapis celup (hot dip coating)
3. Lapis Difusi (diffusion coating)
o Cementasi
o Cladding
o Deposisi vacum
o Pirolisa (Vapour deposition)
o Sprayed metal coating
o Pengerasan kulit (case hardening)
4. Lapis non metalik (non- metallic coating) mencakup :
o Pengecatan dan lapis lak (lacquers coating)
o Lapis plastik
o Lapis karet dan elastomer
o Lapis enamel
o Temporary protective coatings
5. Lapis konversi dan oksida (Conversion and oxidcoatings)
o Anodisasi
o Chromatasi
o Phosphatasi (Parkerizing)
a. Proses-proses untuk meningkatkan unjuk rupa :
o Polishing
o Abrashive belt grinding
o Barrel tumbling
o Honing
o Lapping
o Super finishing
o Electroplating
o Metal spraying
3
o Pelapisan inorganik
o Parkerizing
o Anodizing
o Sheradizing
3.1. Karburasi
Proses karburasi biasanya digunakan untuk meningkatkan kekerasan
permukaan baja karbon rendah, dengan jalan memanaskan baja diatas suhu A1 (> 723 0 C) dalam suasana lingkungan karbon (gas CO), sehingga
terjadi reaksi :
Fe + 2CO Fe (c) + CO2
Dimana Fe (c) merupakan karbon yang terlarut dalam austenit dipermukaan
baja, dan meningkatnya kadar karbon disebabkan oleh pemanasan yang
mengakibatkan terjadinya difusi karbon sampai kedalaman tertentu sesuai
dengan keinginan, dan selanjutnya didinginkan dengan cepat ke dalam air.
Hal ini mengakibatkan struktur dipermukaan baja akan terbentuk perlit dan
simentit halus, pada daerah interzone terdiri dari perlit, sedangkan pada
bagian inti berstruktur perlit dan ferit.
Karburasi cocok untuk benda-benda kecil dan sedang, dengan keuntungan
bebas oksidasi, kedalaman lapisan dan kandungan karbon merata, laju
penetrasi cepat, tetapi baja hasil proses ini perlu dicuci agar terhindar
korosi dan proses ini memerlukan pengontrolan dan pengaturan konposisi
bath harus terus menerus, serta larutan cyanida yang digunakan beracun
dan berbahaya.
Hasil proses ini perlu dilanjutkan dengan perlakuan panas, karena
pencelupan cepat dari temperatur austenit dengan kondisi butir kasar akan
menyebabkan baja menjadi getas dan terjadi distorsi, maka proses
perlakuan panas lanjutan ini dilakukan untuk mendapatkan butir yang halus.
4
Karburasi dengan menggunakan media padat dinamakan Pack Karburasi,
dengan metode sampel dalam jumlah banyak dimasukkan kedalam kotak
yang terbuat dari baja tahan panas (20% Cr – 20% Ni) yang dilapisi secara
bergantian dengan karbon (batu bara dan arang kayu). Kemudian dipanaskan pada temperatur 9000 s.d 9250C dan kemudian dicelupkan ke
dalam air untuk mendapatkan ketebalan 0,4 mm, serta dicelupkan ke dalam air dari temperatur 8000 s.d 8200C untuk memperoleh ketebalan 0,4 s.d
1,25 mm. Proses pack karburasi sederhana tanpa memerlukan atmosfir,
tetapi proses ini tidak cocok untuk benda-benda yang tipis.
Gas Karburasi adalah proses karburasi dengan menggunakan media gas
yang sesuai untuk baja karbon rendah, dengan metode sampel dipanaskan pada temperatur 9000 s.d 9400C dalam media gas hidrokarbon (gas alam
atau metan propan), sehingga karbon bebas C akan berdifusi ke permukaan
baja dengan kedalaman 0,1 s.d 0,75 mm (lebih tipis dari pada metode pack
karburasi) dengan reaksi :
2 CO C + CO2
atau CH4 C + 2 H2
atau CO + H2 C + H2O
Pencelupan dilakukan setelah proses difusi berakhir ke dalam media
pendingin yang sesuai.
Karburasi Cair merupakan karburasi dengan menggunakan media cair, dengan metode sampel diberi penamasan awal pada suhu sekitar 1000 s.d 4000C dan kemudian dimasukkan ke dalam bath berisikan cairan garam cyanida dengan suhu proses sekitar 9000 s.d 925 0C dengan tebal lapisan sekitar 0,5 mm. Pada suhu proses yang lebih tinggi dari 950 0C akan
mengakibatkan kekerasan permukaan menjadi lebih rendah, karena semakin
banyaknya austenit sisa.
5
3.2. Nitridasi
Nitridasi digunakan untuk meningkatkan kekerasan permukaan baja paduan, dengan cara memanaskan baja paduan pada temperatur 5000 s.d 5900C di dalam kontainer yang lingkungannya nitridasi yang membuat
amoniak akan terurai menjadi gas Nitrogen dan H2. Nitrogen bebas akan
bereaksi / berdifusi dengan paduan baja atau dengan ferit membentuk
nitrida dipermukaan baja.
Kedalaman lapisan nitrida mencapai 0,7 mm pada temperatur 5100C dengan
lama pemanasan 80 jam, permukaan produk akan menjadi tahan aus,
karena kekerasan yang tinggi, tahan fatik, tahan temper, tahan korosi.
3.3. Karbonitridasi
Proses karbonitridsi biasanya digunakan untuk meningkatkan kekerasan
permukaan baja karbon rendah, dengan jalan memanaskannya dalam
lingkungan gas karbon-nitrogen dengan suhu yang lebih rendah dari temperatur karburasi yaitu sekitar 750 s.d. 8900C, dengan kedalaman
lapisan sekitar 0,7 mm.
Karbon dan nitrogen bebas yang terbentuk akibat pemanasan akan terdifusi
kepermukaan baja bereaksi dengan ferit atau paduan lainnya. Lapisan
karbonitridasi lebih tahan terhadap pelunakan sewaktu temper dibanding
lapisan hasil karburasi.
3.4. Induction Hardening
Berbeda dengan tiga proses sebelumnya pengerasan induksi tidak
mengalami perubahan komposisi kimia di permukaannya, zona yang
dikeraskan permukaannya dipanaskan hingga temperatur austenisasi lalu
didinginkan dengan cepat sehingga membentuk struktur martensit. Baja
6
yang dikeraskan harus mempunyai sifat mampukeras (hardenability) yang
baik seperti baja dengan kandungan karbon sekitar 0,3 sampai 0,6 %.
Pemanasan pada proses pengerasan induksi diperoleh dari arus bolak-balik
berfrekuensi tinggi berasal dari konverter oscilator yang selanjutnya
didinginkan dengan cepat (seperti terlihat pada gambar 4.1). Arus bolak-
balik dengan frekuensi tinggi (10.000 sampai 50.000 Hz) ini mengakibatkan
timbulnya arus Eddy dalam lapisan permukaan logam yang kemudian
berubah menjadi panas. Sedangkan kedalaman pemanasan tergantung
kepada daya dan frekuensi arus listrik.
Baja karbon sedang dan baja paduan berbentuk komponen seperti piston
rod, pump shaft, cams, dan spur gears dapat dikeraskan dengan metoda ini
dengan keuntungan prosesnya otomatis melalui setting waktu frekuensi
dengan waktu pemanasan lebih cepat, dapat dilakukan pengerasan setempat
dengan peningkatan kekuatan fatik dan sedikit deformasi. Tetapi proses ini
membutuhkan biaya yang mahal untuk mesin dan biaya pemeliharaan,
dengan keterbatasan kuantitas komponen sedikit, bentuk benda dan jenis
baja yang dikeraskan terbatas.
7
Gambar 4.1: Proses Pengerasan Induksi
3.5. Flame Hardening
Proses flame hardening sama dengan pengerasan induksi, tetapi sumber
panasnya berasal dari nyala api (torch) pembakaran Oxy-Asetilen, propane
oksigen atau gas alam seperti terlihat pada gambar 4.2.
Kesulitan pengerasan nyala api adalah pada kontrol nyala yang dapat
memungkinkan terjadinya overheating dan oksidasi benda kerja. Proses ini
biasanya digunakan untuk meningkatkan kekerasan permukaan komponen
mesin perkakas seperti roda gigi, crankshaft, dan pons. Pada proses ini hal-
hal yang harus diperhatikan adalah :
1. Zona yang dipanaskan harus bersih dan bebas dari kerak.
2. Keseimbangan campuran gas oksigen dengan asetilen untuk
mendapatkan nyala netral dan stabil.
3. Laju atau kecepatan pemanasan diusahakan tetap atau stabil
8
Minggu, 29 Januari 2017
PERLAKUAN PANAS
PERLAKUAN PANAS
Perlakuan panas adalah proses pemanasan dan pendinginan material yang
terkontrol dengan maksud merubah sifat fisik untuk tujuan tertentu. Secara umum
proses perlakuan panas adalah sebagai berikut:
- Pemanasan material sampai suhu tertentu dengan kecepatan tertentu pula.
- Mempertahankan suhu untuk waktu tertentu sehingga temperaturnya merata
- Pendinginan dengan media pendingin (air, oli atau udara)
sifat akhir yang diinginkan. Melalui perlakuan panas yang tepat tegangan dalam
dapat dihilangkan, besar butir diperbesar atau diperkecil, ketangguhan ditingkatkan
atau dapat dihasilkan suatu permukaan yang keras di sekeliling inti yang ulet.
Untuk memungkinkan perlakuan panas yang tepat, susunan kimia logam harus
diketahui karena perubahan komposisi kimia, khususnya karbon(C) dapat
mengakibatkan perubahan sifat fisis.
1. Annealing
Proses annealing yaitu proses pemanasan material sampai temperatur
austenit lalu ditahan beberapa waktu kemudian pendinginannya dilakukan
perlahan-lahan di dalam tungku. Keuntungan yang didapat dari proses ini
adalah sebagai berikut :
- Menurunkan kekerasan
- Menghilangkan tegangan sisa
- Memperbaiki sifat mekanik
- Memperbaiki mampu mesin dan mampu bentuk
- Menghilangkan terjadinya retak panas
- Menurunkan atau menghilangkan ketidak homogenan struktur
- Memperhalus ukuran butir
- Menghilangkan tegangan dalam dan menyiapkan struktur baja untuk proses perlakuan panas.
perlitik dan baja perkakas. Sifat mekanik baja struktural diperbaiki dengan
cara dikeraskan dan kemudian diikuti dengan tempering. Proses Anil terdiri
dari beberapa tipe yang diterapkan untuk mencapai sifat-sifat tertentu
sebagai berikut :
1.1. Full Annealing
Full annealing terdiri dari austenisasi dari baja yang bersangkutan diikuti
dengan pendinginan yang lambat di dalam dapur. Temperatur yang dipilih
untuk austenisasi tergantung pada karbon dari baja yang bersangkutan. Full
annealing untuk baja hipoeutektoid dilakukan pada temperatur austenisasi sekitar 50oC diatas garis A3 dan untuk baja hipereutektoid dilaksanakan dengan cara memanaskan baja tersebut diatas A1. Full Annealing akan
memperbaiki mampu mesin dan juga menaikkan kekuatan akibat butir-
butirnya menjadi halus.
1.2. Spheroidized Annealing
Spheroidized annealing dilakukan dengan memanaskan baja sedikit diatas
atau dibawah temperatur kritik A1 (lihat Gambar 11.1) kemudian didiamkan pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu kemudian
diikuti dengan pendinginan yang lambat. Tujuan dari Spheroidized
annealing adalah untuk memperbaiki mampu mesin dan memperbaiki
mampu bentuk.
3
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 0.4 1.2 1.6 2.0 0.8
1100
1200
Kadar Karbon %
Temperatur (C)
A1 723 A 1,3
A2
Acm
P + CF + P
P
A + C
Austenit
Ferit
A + F
Gambar 11.1: Diagram untuk temperatur Spheroidized annealing
1.3. Isothermal Annealing
Isothermal annealing dikembangkan dari diagram TTT. Jenis proses ini
dimanfaatkan untuk melunakkan baja-baja sebelum dilakukan proses
permesinan. Proses ini terdiri dari austenisasi pada temperatur annealing
(Full annealing) kemudian diikuti dengan pendinginan yang relatif cepat sampai ke temperatur 50 - 60oC dibawah garis A1 (menahan secara isothermal pada daerah perlit) .
1.4. Proses Homogenisasi Proses ini dilakukan pada rentang temperatur 1100 - 1200oC. Proses difusi
yang terjadi pada temperatur ini akan menyeragamkan komposisi baja.
Proses ini diterapkan pada ingot baja-baja paduan dimana pada saat
membeku sesaat setelah proses penuangan, memiliki struktur yang tidak
homogen. Seandainya ketidakhomogenan tidak dapat dihilangkan
sepenuhnya, maka perlu diterapkan proses homogenisasi atau "diffusional
annealing". Proses homogenisasi dilakukan selama beberapa jam pada temperatur sekitar 1150 - 1200oC. Setelah itu, benda kerja didinginkan ke 800 - 850oC, dan selanjutnya didinginkan diudara. Setelah proses ini, dapat
juga dilakukan proses normal atau anil untuk memperhalus struktur over-
heat. Perlakuan seperti ini hanya dilakukan untuk kasus-kasus yang khusus
karena biaya prosesnya sangat tinggi.
1.5. Stress Relieving
Stress relieving adalah salah satu proses perlakuan panas yang ditujukan
untuk menghilangkan tegangan-tegangan yang ada di dalam benda kerja,
memperkecil distorsi yang terjadi selama proses perlakuan panas dan, pada
kasus-kasus tertentu, mencegah timbulnya retak. Proses ini terdiri dari
memanaskan benda kerja sampai ke temperatur sedikit dibawah garis A1
dan menahannya untuk jangka waktu tertentu dan kemudian di dinginkan di
dalam tungku sampai temperatur kamar. Proses ini tidak menimbulkan
perubahan fasa kecuali rekristalisasi. Banyak faktor yang dapat
menimbulkan timbulnya tegangan di dalam logam sebagai akibat dari
proses pembuatan logam yang bersangkutan menjadi sebuah komponen.
Beberapa dari faktor-faktor tersebut antara lain adalah : Pemesinan,
Pembentukan, Perlakuan panas, Pengecoran, Pengelasan, dan lain-lain.
Penghilangan tegangan sisa dari baja dilakukan dengan memanaskan baja tersebut pada temperatur sekitar 500 - 700oC, tergantung pada jenis baja yang diproses. Pada temperatur diatas 500 - 600oC, baja hampir
sepenuhnya elastik dan menjadi ulet. Berdasarkan hal ini, tegangan sisa
yang terjadi di dalam baja pada temperatur seperti itu akan sedikit demi
sedikit dihilangkan melalui deformasi plastik setempat akibat adanya
tegangan sisa tersebut.
1.5.1. Timbulnya Tegangan di dalam Benda Kerja
Beberapa faktor penyebab timbulnya tegangan di dalam logam sebagai
akibat dari proses pembuatan logam tersebut menjadi sebuah komponen
adalah :
1. Pemesinan
Jika suatu komponen mengalami proses pemesinan yang berat,
maka akan timbul tegangan di dalam komponen tersebut.
Tegangan yang berkembang di dalam benda kerja dapat
menimbulkan retak pada saat dilaku panas atau mengalami distorsi.
Hal ini disebabkan karena adanya perubahan pada pola
kesetimbangan tegangan akibat penerapan proses pemesinan yang
berat.
2. Pembentukan
Proses metal forming juga akan mengakibatkan tegangan dalam
akan berkembang, seperti pada proses coining, bending, drawing,
dan sebagainya.
3. Perlakuan Panas
Perlakuan panas juga merupakan salah satu penyebab timbulnya
tegangan dalam komponen. Hal ini terjadi sebagai akibat tidak
homogennya pemanasan dan pendinginan atau sebagai akibat
terlalu cepatnya laju pemanasan ke temperatur austenitisasi. Pada
beberapa kasus, tegangan dalam terjadi akibat adanya transformasi
fasa selama proses pendinginan berlangsung. Transformasi fasa
senantiasa diiringi dengan perubahan volume spesifik.
4. Pengecoran
Tegangan dalam selalu ada pada produk-produk cor sebagai akibat
dari tidak meratanya pendinginan dari permukaan ke bagian dalam
benda kerja dan juga akibat adanya perbedaan laju pendinginan
pada berbagai bagian produk cor yang sama.
5. Pengelasan
Tegangan dalam juga terjadi pada suatu komponen yang
mengalami pengelasan, soldering, dan brazing. Tegangan tersebut
terjadi karena adanya pemuaian dan pengkerutan di daerah yang
dipengaruhi panas (HAZ) dan juga di daerah logam las.
1.5.2. Temperatur Stress Relieving
Tegangan sisa yang terjadi di dalam logam sebagai akibat dari faktor-faktor
di atas harus dapat dihilangkan, agar sifat yang diinginkan dari komponen
tersebut dapat diperoleh. Proses penghilangan tegangan sisa biasanya
dilakukan dengan cara memanaskan benda kerja di bawah temperatur A1.
Pemanasan menyebabkan turunnya kekuatan mulur logam.
Penghilangan tegangan sisa pada baja dilakukan dengan memanaskan baja
tersebut ada temperatur sekitar 550 - 700 0 C, tergantung pada jenis baja
yang diproses. Pada tempertur di atas 500 - 600 0 C, baja hampir sepenuhnya
elastik dan menjadi ulet. Berdasarkan hal tersebut, tegangan sisa yang
terjadi di dalam baja pada temperatur itu akan sedikit demi sedikit
dihilangkan melalui deformasi plastik setempat akibat adanya tegangan sisa
tersebut.
Setelah dipanaskan sampai temperatur stress relieving, benda kerja ditahan
pada temperatur itu untuk jangka waktu tertentu agar diperoleh distribusi
temperatur yang merata di seluruh benda kerja. Kemudian didinginkan
dalam tungku sampai temperatur 300 0 C dan selanjutnya didinginkan di
udara sampai ke temperatur kamar. Perlu diperhatikan bahwa selama
pendinginan, laju pendinginan harus rendah dan homogen agar dapat
dicegah timbulnya tegangan sisa yang baru.
Temperatur stress relieving yang spesifik dan lazim diterapkan pada
beberapa jenis baja adalah :
Jenis Baja Temperatur
HSS
Hot-worked
Cold – worked
Nitriding
High Temperature
Bearing
Free - cutting
650 – 700 0
C
650 – 670 0
C
650 – 700 0
C
550 – 600 0
C
600 – 650 0
C
600 – 650 0
C
600 – 650 0
C
Untuk menghilangkan semua tegangan sisa yang ada, proses stress
relieving harus dilakukan pada temperatur mendekati temperatur yang
tertinggi pada rentang temperatur yang diijinkan, tetapi hal ini akan
menimbulkan oksidasi dipermukaan benda kerja dan timbulnya pelunakan
pada baja-baja hasil proses pengerasan atau temper. Oleh sebab itu
disarankan agar melakukan stress relieving pada temperatur yang relatif
lebih rendah dari rentang temperatur yang diijinkan. Semakin tinggi
temperatur stress relieving akan menyebabkan makin rendah tegangan sisa
yang ada pada benda kerja. Benda kerja yang dikeraskan dan ditemper
harus di stress relieving pada temperatur sekitar 25 o dibawah temperatur
tempernya.
Tegangan sisa yang terjadi akibat proses pengelasan dapat dihilangkan
dengan memanaskan benda kerja sekitar 600 – 650 o C dan ditahan pada
temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu. Biasanya, waktu
penahanan yang diperlukan sekitar 3 – 4 menit untuk setiap mm tebal
benda kerja, kemudian didinginkan dengan laju pendinginan sekitar 50 -
100
o C per jam sampai ke temperatur 300 o C. Pendinginan yang rendah dan
homogen diperlukan untuk mencegah timbulnya tegangan sisa baru pada
saat pendinginan dan untuk mencegah timbulnya retak.
Tegangan sisa bisa juga terjadi pada benda kerja yang dikeraskan akibat
kesalahan penggerindaan. Tegangan tersebut bahkan dapat menimbulkan
retak pada saat atau sesudah penggerindaan. Benda kerja tersebut biasanya
diselamatkan dengan cara memberikan stress relieving antara 150 - 400 o C
pada atau dibawah temperatur tempernya sesaat setelah dilakukan proses
penggerindaan. Pahat-pahat juga akan memiliki tegangan sisa yang sangat
tinggi pada saat digunakan. Dengan demikian, sangatlah bermanfaat untuk
menerapkan stress relieving pada pahat-pahat tersebut dengan cara
memanaskan pahat tersebut dibawah temperatur tempernya.
1.5.3. Tungku Pemanas untuk Stress Relieving
Siklus stress relieving sangat tergantung pada temperatur, oleh karena itu
disarankan untuk menggunakan tungku yang baik, disarankan untuk
menggunakan dapur listrik, dan pendinginan dalam dapur bertujuan untuk
menghindari timbulnya tegangan sisa baru.
2. Normalizing
Proses normalizing atau menormalkan adalah jenis perlakuan panas yang
umum diterapkan pada hampir semua produk cor, over-heated forgings dan
produk-produk tempa yang besar. Normalizing ditujukan untuk
memperhalus butir, memperbaiki mampu mesin, menghilangkan tegangan
sisa dan juga memperbaiki sifat mekanik baja karbon struktural dan baja-
baja paduan rendah. Normalizing terdiri dari proses pemanasan baja diatas
temperatur kritik A3 atau Acm dan ditahan pada temperatur tersebut untuk
jangka waktu tertentu tergantung pada jenis dan ukuran baja (lihat Gambar
11.2). Agar diperoleh austenit yang homogen, baja-baja hypoeutektoid dipanaskan 30 - 40oC diatas garis A3 dan untuk baja hypereutektoid dilakukan dengan memanaskan 30 - 40oC diatas temperatur Acm .
Kemudian menahannya pada temperatur tersebut untuk jangka waktu
tertentu sehingga transformasi fasa dapat berlangsung diseluruh bagian
benda kerja, dan selanjutnya didinginkan di udara.
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 0.4 1.2 1.6 2.0 0.8
1100
1200
Kadar Karbon %
Temperatur (C)
A1 723 A 1,3
A2
Acm
P + CF + P
P
A + C
Austenit
Ferit
A + F
Gambar 11.2: Diagram untuk temperatur Normalizing
Normalizing dilakukan karena tidak diketahui bagaimana proses dari
pembuatan benda kerja ini apakah dikerjakan dingin (cold Working) atau
pengerjaan Panas (Hot Working). Dimana normalizing ini bertujuan untuk
mengembalikan atau memperhalus struktur butir dari benda kerja.
Normalizing terdiri dari proses pemanasan baja di atas temperatur kritis A3
atau Acm dan ditahan pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu
tergantung pada jenis dan ukuran baja. Agar diperoleh austenit ynag
homogen, baja – baja hypoeutektoid dipanaskan pada temperatur 30 – 400C di atas garis A3. Pemanasan pada temperatur austenit yang terlalu
tinggi akan menyebabkan tumbuhnya butir – butir austenit. Demikian juga
untuk waktu penahan pada temperatur austenit yang terlalu lama akan
mengakibatkan tumbuhnya butir – butir austenit.
Setelah waktu penahan selesai, benda kerja kemudian didinginkan di udara.
Struktur baja hypoeutektoid yang akan dihasilkan terdiri dari ferit dan
perlit. Perlu diketahui bahwa batas – batas butir yang baru tidak ada
hubungannya dengan batas – batas butir sebelum baja dinormalkan. Setelah
penormalan akan terjadi perbaikan terhadap strukturnya diiringi dengan
timbulnya perbaikan sifat mekaniknya.
Sifat mekanik yang akan diperoleh setelah proses penormalan tergantung
pada laju pendinginan di udara. Laju pendinginan yang agak cepat akan
menghasilkan kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi.
Manfaat proses Normalizing adalah sebagai berikut:
1. Normalizing biasa digunakan untuk menghilangkan struktur butir yang
kasar yang diperoleh dari proses pengerjaan sebelumnya yang dialami
oleh baja.
2. Normalizing berguna untuk mengeliminasi struktur kasar yang
diperoleh akibat pendinginan yang lambat pada prses anil.
3. Berguna untuk menghilangkan jaringan sementit yang kontinyu yang
mengelilingi perlit pada baja perkakas.
4. Menghaluskan ukuran perlit dan ferit.
5. Memodifikasi dan menghaluskan struktur cor dendritik.
6. Mencegah distorsi dan memperbaiki mampu karburasi pada baja – baja
paduan karena temperatur normalizing lebih tinggi dari temperatur
karbonisasi.
3. Hardening
Hardening adalah proses perlakuan panas yang diterapkan untuk
menghasilkan benda kerja yang keras. Perlakuan ini terdiri dari
memanaskan baja sampai temperatur pengerasannya (Temperatur
austenisasi) dan menahannya pada temperatur tersebut untuk jangka waktu
tertentu dan kemudian didinginkan dengan laju pendinginan yang sangat
tinggi atau di quench agar diperoleh kekerasan yang diinginkan. Alasan
memanaskan dan menahannya pada temperatur austenisasi adalah untuk
melarutkan sementit dalam austenit kemudian dilanjutkan dengan proses
quench.
Quenching merupakan proses pencelupan baja yang telah berada pada
temperatur pengerasannya (temperatur austenisasi), dengan laju
pendinginan yang sangat tinggi (diquench), agar diperoleh kekerasan yang
diinginkan (lihat Gambar 11.3).
Temperatur
Core
Time
Transformation of Austenite
Holding
At hardening temperature structure Austenite + Residual carbide
Final heating
Preheating
Transformation of austenite to martensite
Tempered martensite residual carbide + Small quantity of retained austenite
Steel at room temperature structure Ferrite + Pearlite + Carbide of various compositions
After quenching structure Martensite + Retained austenite Residual carbides
Temper - 1
Surface
Gambar 11.3: Grafik pemanasan, quenching dan tempering (Suratman,1994)
Pada tahap ini, karbon yang terperangkap akan menyebabkan tergesernya
atom-atom sehingga terbentuk struktur body center tetragonal. Atom-atom
yang tergeser dan karbon yang terperangkap akan menimbulkan struktur sel
satuan yang tidak setimbang (memiliki tegangan tertentu). Struktur yang
bertegangan ini disebut martensit dan bersifat sangat keras dan getas.
Biasanya baja yang dikeraskan diikuti dengan proses penemperan untuk
menurunkan tegangan yang ditimbulkan akibat quenching karena adanya
pembentukan martensit (Suratman,1994).
Tujuan utama proses pengerasan adalah untuk meningkatkan kekerasan
benda kerja dan meningkatkan ketahanan aus. Makin tinggi kekerasan akan
semakin tinggi pula ketahanan ausnya.
3.1. Temperatur Pemanasan
Temperatur pengerasan yang digunakan tergantung pada komposisi kimia
(kadar karbon). Temperatur pengerasan untuk baja karbon hipoeutektoid
adalah sekitar 20 - 50 0 C di atas garis A3, dan untuk baja karbon
hipereutektoid adalah sekitar 30 - 50 0 C diatas garis A13 (lihat Gambar
11.4)
Jika suatu baja misalnya mengandung misalnya 0.5 % karbon (berstruktur
ferit dan perlit) dipanaskan sampai temperatur di bawah A1, maka pemanasan tersebut tidak akan mengubah struktur awal dari baja tersebut.
Pemanasan sampai temperatur diatas A1 tetapi masih dibawah temperatur A3 akan mengubah perlit menjadi austenit tanpa terjadi perubahan apa-apa
terhadap feritnya.
100 200 300
400
500 600
700 800
900
1000
0 0.4 1.2 1.6 2.0 0.8
1100 1200
Kadar Karbon %
Temperatur (C)
A1 723 A 1,3
A2
Acm
P + CF + P P
A + C
Austenit
Ferit A + F
E
Gambar 11.4: Temperatur pemanasan sebelum Quenching (Suratman,1994)
Quenching dari temperatur ini akan menghasilkan baja yang semi keras
karena austenitnya bertransformasi ke martensit sedangkan feritnya tidak
berubah. Keberadaan ferit dilingkungan martensit yang getas tidak
berpengaruh pada kenaikan ketangguhan. Jika suatu baja dipanaskan sedikit
diatas A3 dan ditahan pada temperatur tersebut untuk jangka waktu
tertentu agar dijamin proses difusi yang homogen, maka struktur baja akan
bertransformasi menjadi austenit dengan ukuran butir yang relatif kecil.
Quenching dari temperatur austenisasi akan menghasilkan martensit dengan
harga kekerasan yang maksimum. Memanaskan sampai ke temperatur E
(relatif lebih tinggi diatas A3 ) cenderung meningkatkan ukuran butir
austenit. Quenching dari temperatur seperti itu akan menghasilkan struktur
martensit, tetapi sifatnya, bahkan setelah ditemper sekalipun, akan memiliki
harga impak yang rendah. Disamping itu mungkin juga timbul retak pada
saat diquench.
Pada baja hipereutektoid dipanaskan pada daerah austenit dan sementit,
kemudian didinginkan dengan cepat agar diperoleh martensit yang halus
dan karbida-karbida yang tidak larut. Struktur hasil quench memiliki
kekerasan yang sangat tinggi dibandingkan dengan martensit. Jika karbida
yang larut dalam austenit terlalu sedikit, kekerasan hasil quench akan
tinggi. Jumlah karbida yang dapat larut dalam austenit sebanding dengan
temperatur austenisasinya. Jumlah karbida yang larut akan meningkat jika
temperatur austenisasinya dinaikkan. Jika karbida yang terlarut terlalu
besar, akan terjadi peningkatan ukuran butir disertai dengan turunnya
kekerasan dan ketangguhan (lihat Gambar 11.5).
840 870 900 930 960 990 1020 1050 1080 1120
-0.2
-0.1
0
0.1
0.2
59
60
61
62
63
64
65
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Hardening Temperatur (C)
Size change % Rockwell C hardness Retained austenite %
Size change in longitudinal direction Size change in transverse direction
Hardness Rockwell C
Retained austenite percentage
Gambar 11.5 : Grafik hubungan antara Temperatur, kekerasan dan kandungan austenit (Suratman,1994)
3.2. Tahapan Pekerjaan Sebelum Proses Quenching
Benda kerja yang akan dikeraskan terlebih dahulu dibersihkan dari terak, oli
dan sebagainya, hal ini dilakukan agar kekerasan yang diinginkan dapat
dicapai. Benda kerja yang memiliki lubang, jika perlu, terutama baja-baja
perkakas, harus ditutup dengan tanah liat, asbes atau baja insert sehingga
tidak terjadi pengerasan pada lubang tersebut. Hal ini tidak perlu
seandainya ukuran lubang cukup besar serta cara quench yang tertentu
sehingga permukaan di dalam lubang dapat dikeraskan dengan baik.
Baja karbon dan baja paduan rendah dapat dipanaskan langsung sampai ke
temperatur pemanasannya tanpa memerlukan adanya pemanasan awal (pre-
heat). sedangkan benda kerja yang besar dan bentuknya rumit dapat
dilakukan pemanasan awal untuk mencegah distorsi dan retak akibat tidak
homogennya temperatur di bagian tengah dengan dibagian permukaan.
Pemanasan awal biasanya dilakukan terhadap baja-baja perkakas karena
konduktifitas panas baja tersebut sangat rendah.
Pemanasan awal biasanya 500 - 600
0 C, pada temperatur ini tegangan dalam
yang berkembang akibat tidak homogennya pemanasan dipermukaan dan di
bagian tengah sedikit-demi sedikit dapat dihilangkan. Setelah itu,
pemanasan diatas temperatur tersebut dapat dilakukan dengan laju
pemanasan yang relatif cepat. Pemanasan awal juga diperlukan jika
temperatur pengerasannya tinggi, karena manahan benda kerja pada
temperatur tinggi dalam waktu singkat dapat memperkecil terbentuknya
terak dan dekarburasi. Benda kerja yang rumit bentuknya atau baja-baja
paduan tinggi harus diberi pemanasan awal dua kali sebelum mencapai
temperatur austenisasinya.
Penting untuk diketahui bahwa benda kerja yang akan dikeraskan harus
memiliki struktur yang homogen dan halus. Jika benda kerja yang akan
dikeraskan memiliki struktur yang kasar setelah dikeraskan akan diperoleh
kekerasan yang tidak homogen, distorsi dan retak pada saat dipanaskan
maupun pada saat diquench. Agar dijamin hasil dengan kekerasan yang
tinggi dan seragam dari baja-baja perkakas setelah pengerasan, maka baja-
baja sebelum dikeraskan harus memiliki struktur yang lamelar dan bukan
globular. Hal ini dikarenakan proses transformasi dari suatu struktur yang
globular ke austenit relatif lebih lambat dibanding dari perlit ke austenit.
Dengan demikian baja dengan struktur globular juga tidak akan memiliki
kedalaman pengerasan yang tinggi.
3.3. Lama Pemanasan
Waktu yang diperlukan untuk mencapai temperatur pengerasan tergantung
pada beberapa faktor seperti jenis tungku dan jenis elemen pemanasnya.
Lama pemanasan pada temperatur pengerasannya tergantung jenis baja dan
temperatur pemanasan yang dipilih dari rentang temperatur yang telah
ditentukan untuk jenis baja yang bersangkutan. Dalam banyak hal,
umumnya dipilih temperatur pengerasan yang tertinggi dari rentang
temperatur pengerasan yang sudah ditentukan. Tetapi jika penampang-
penampang dari benda kerja yang diproses menunjukkan adanya perbedaan
yang besar, umumnya dipilih temperatur pengerasan yang rendah.
Pada kasus yang pertama, lama pemanasannya lebih lama dibandingkan
dengan lama pemanasan pada kasus kedua. Untuk mencegah timbulnya
pertumbuhan butir, baja-baja yang tidak dipadu dan baja paduan rendah,
lama pemanasannya harus diupayakan lebih singkat dibanding baja-baja
paduan tinggi seperti baja hot worked yang memerlukan waktu yang cukup
untuk melarutkan karbida-karbida yang merupakan faktor yang penting
dalam mencapai kekerasan yang diinginkan. Diagram yang tampak pada
Gambar 11.6, dapat dijadikan pegangan untuk menentukan lama pemanasan
untuk baja-baja konstruksi dan perkakas setelah temperatur pengerasannya
dicapai.
a
a
a=Wall thickness
a a
High alloyed steels for instance 12%Cr-steels
Unalloyed and low-alloyed steels
0 40 80 120 200 240 280 160
200
160
120
80
40
0
Time in minutes
Wall thickness in mm (Hardness cross section)
Gambar 11.6 : Grafik lama pemanasan dengan tebal dinding dari benda kerja yang dihardening (Suratman,1994).
3.4. Media Quenching
Tujuan utama dari proses pengerasan adalah agar diperoleh struktur
martensit yang keras, sekurang-kurangnya di permukaan baja. Hal ini hanya
dapat dicapai jika menggunakan medium quenching yang efektif sehingga
baja didinginkan pada suatu laju yang dapat mencegah terbentuknya
struktur yang lebih lunak seperti perlit atau bainit. Tetapi berhubung
sebagian besar benda kerja sudah berada dalam tahap akhir dari proses ,
maka kualitas medium quenching yang digunakan harus dapat menjamin
agar tidak timbul distorsi pada benda kerja setelah proses quench selesai
dilaksanakan. Hal tersebut dapat dicapai dengan cara menggunakan media
quenching yang sesuai tergantung pada jenis baja yang diproses, tebal
penampang dan besarnya distorsi yang diijinkan. Untuk baja karbon,
medium quenching yang digunakan adalah air, sedangkan untuk baja
paduan medium yang disarankan adalah oli.
Quench ke dalam oli saat ini paling banyak digunakan, manfaat dari
pendinginannya oli adalah bahwa laju pendinginannya pada tahap
pembentukan lapisan uap dapat dikontrol sehingga dihasilkan karakteristik
quenching yang homogen. Laju pendinginan untuk baja yang diquench di
oli relatif rendah karena tingginya titik didih dari oli. Memanaskan oli
sampai sekitar 40 - 100 0 C sebelum proses quenching akan meningkatkan
laju pendinginan (lihat Gambar 11.7).
Standard quenching oil
Super quench oil
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 65
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
Temperature (C)
Time (seconds)
32 C
60 C
80 C
32 C
60 C
80 C
Gambar 11.7: Pengaruh suhu oli pada kecepatan quenching (Thelning,1984).
Dengan ditingkatkannya temperatur oli akan menjadikan oli lebih encer
sehingga meningkatkan kapasitas pendinginannya. Faktor-faktor yang
mengatur penyerapan panas dari benda kerja adalah panas spesifik,
konduktivitas termal, panas laten penguapan dan viskositas oli yang
digunakan. Umumnya makin rendah viskositas makin cepat laju
pendinginannya. Temperatur maksimum dari oli yang digunakan harus 25 0 C
dibawah titik didih oli yang bersangkutan (Suratman,1994).
3.5. Pengaruh Unsur Paduan Pada Pengerasan
Sifat mekanik yang diperoleh dari proses perlakuan panas terutama
tergantung pada komposisi kimia. Baja merupakan kombinasi Fe dan C.
Disamping itu, terdapat juga beberapa unsur yang lain seperti Mn, P, S dan
Si yang senantiasa ada meskipun sedikit, unsur-unsur ini bukan unsur
pembentuk karbida . Penambahan unsur-unsur paduan seperti Cr, Mo, V,
W, T dapat menolong untuk mencapai sifat-sifat yang diinginkan, unsur-
unsur ini merupakan unsur pembentuk karbida yang kuat.
3.6. Pembentukan Austenit Sisa
Austenit akan bertransformasi menjadi martensit jika didinginkan ke
temperatur kamar dengan laju pendinginan yang tinggi, sementara itu masih
ada sebagian yang tidak turut bertransformasi yang disebut sebagai austenit
sisa. Dimana sejumlah austenit sisa yang terbentuk akan semakin meningkat
dengan meningkatnya kadar karbon (lihat Gambar 11.8).
982 C
871 C
816 C
760 C
o
o
o
o
0.3 0.5 0.7 0.9 1.1 1.3
32
28
24
20
16
12
8
4
0.1
Percentage of carbon
Percentage of retained austenite
Gambar 11.8: Hubungan antara kadar karbon dengan austenit sisa (Suratman,1994).
Kadar karbon yang tinggi akan menurunkan garis Ms, sehingga jumlah
austenit sisanya akan semakin banyak. Selain itu juga pengaruh temperatur
pengerasan juga akan menurunkan temperatur Ms (martensit start),
sehingga jumlah austenit sisa akan semakin banyak dengan naiknya suhu
austenisasi (lihat Gambar 11.9).
800 900 1000 1100 1200 Hardening Temperature ( C)
Retained austenite %
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Air
Oil
Gambar 11.9 : Hubungan antara temperatur pengerasan dengan jumlah
austenit sisa yang terbentuk (Purwanto,1995)
4. Tempering
Proses memanaskan kembali baja yang telah dikeraskan disebut proses
temper. Dengan proses ini, duktilitas dapat ditingkatkan namun kekerasan
dan kekuatannya akan menurun. Pada sebagian besar baja struktur, proses
temper dimaksudkan untuk memperoleh kombinasi antara kekuatan,
duktilitas dan ketangguhan yang tinggi. Dengan demikian, proses temper
setelah proses pengerasan akan menjadikan baja lebih bermanfaat karena
adanya struktur yang lebih stabil.
4.1. Perubahan Struktur Selama Proses Temper
Proses temper terdiri dari memanaskan baja sampai dengan temperatur di
bawah A1 , dan menahannya pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu dan kemudian didinginkan di udara. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa pada saat temperatur dinaikkan, baja yang dikeraskan akan
mengalami 4 tahapan yaitu (lihat Gambar 11.10):
Formation of cubic martensite from tetragonal martensite
Formation of epsilon carbide
Transformation of retained austenite
Growth of Fe3C particles
Formation of Fe3C from epsilon carbide
200 400 600 800 1000 1200 1400
0
10
20
30
40
50
60
70 Rockwell hardness HRC
Tempering Temperature (C)
Gambar 11.10: Perubahan kekerasan dan struktur selama tempering (Suratman,1994)
1. Pada temperatur 80 dan 200 0 C, suatu produk transisi yang kaya akan
karbon yang dikenal sebagai karbida, berpresipitasi dari martensit
tetragonal sehingga menurunkan tetragonalitas martensit atau bahkan
mengubah martensit tetragonal menjadi ferit kubik. Perioda ini disebut
sebagai proses temper tahap pertama. Pada saat ini, akibat keluarnya
karbon, volume martensit berkonstraksi. Karbida yang terbentuk pada
periode ini disebut sebagai karbida epsilon.
2. Pada temperatur antara 200 dan 300 0 C, austenit sisa mengurai menjadi
suatu produk seperti bainit. Penampilannya mirip martensit temper.
Perioda ini disebut sebagai proses temper tahap kedua. Pada tahap ini
volume baja meningkat.
3. Pada temperatur antara 300 dan 400 0 C terjadi pembentukan dan
pertumbuhan sementit dari karbida yang berpresipitasi pada tahap
pertama dan kedua. Perioda ini disebut sebagai proses temper tahap
ketiga. Perioda ini ditandai dengan adanya penurunan volume dan
melampaui efek yang ditimbulkan dari penguraian austenit pada tahap
kedua.
4. Pada temperatur antara 400 dan 700 0 C pertumbuhan terus berlangsung
dan disertai dengan proses sperodisasi dari sementit. Pada temperatur
yang lebih tinggi lagi, terjadi pembentukan karbida kompleks pada baja-
baja yang mengandung unsur-unsur pembentuk karbida yang kuat.
Perioda ini disebut sebagai proses temper tahap keempat.
Perlu diketahui bahwa rentang temperatur yang tertera pada setiap tahap
proses temper, adalah spesifik. Dalam praktek, rentang temperatur tersebut
bervariasi tergantung pada laju pemanasan, lama penemperan, jenis dan
sensitivitas pengukuran yang digunakan. Disamping itu juga tergantung
pada komposisi kimia baja yang diproses.
4.2. Pengaruh Unsur Paduan Pada Proses Temper
Jika baja dipadu, interval diantara tahapan proses temper akan bergeser
kearah temperatur yang lebih tinggi, dan itu berarti martensit menjadi lebih
tahan terhadap proses penemperan. Unsur-unsur pembentuk karbida,
khususnya : Cr, Mo, W, Ti dan V dapat menunda penurunan kekerasan dan
kekuatan baja meskipun temperatur tempernya dinaikkan. Dengan jenis dan
jumlah yang tertentu dari unsur-unsur tersebut diatas, dimungkinkan bahwa
penurunan kekerasan dapat terjadi pada temperatur antara 400 dan 600 0 C,
dan dalam beberapa hal, dapat juga terjadi peningkatan kekerasan. Gambar
11-11 menggambarkan fenomena di atas.
0 100 200 300 400 500 600 700
70
60
50
40
30
Tempering Temperature (C)
Hardness HRC
BT42(BS)
BH13(BS)
100Cr6 (DIN)
C60W (DIN)
Gambar 11-11 : Pengaruh tempering pada baja paduan (Suratman,1994).
Pengaruh unsur paduan terhadap penurunan kekerasan diterangkan dengan
presipitasi karbon dari martensit pada temperatur temper yang lebih tinggi.
Dilain pihak, peningkatan kekerasan pada temperatur temper yang lebih
tinggi (secondary hardening) pada baja-baja yang mengandung W, Mo dan
V disebabkan oleh adanya transformasi austenit sisa menjadi martensit.
Pada baja yang mengandung Cr yang tinggi, austenit sisa bertransformasi
menjadi martensit pada saat didinginkan dari temperatur temper sekitar
500 0 C. Peningkatan kekerasan sebagai akibat dari adanya transformasi
austenit sisa menjadi martensit merupakan hal yang umum terjadi pada baja-
baja paduan tinggi, namun sangat jarang terjadi pada baja-baja karbon dan
baja paduan rendah karena jumlah austenit sisanya relatif sedikit.
Sedangkan pada baja paduan tinggi jumlah austenit sisanya mencapai lebih
dari 5 - 30% (Suratman,1994).
4.3. Perubahan Sifat Mekanik
Tempering dilaksanakan dengan cara mengkombinasikan waktu dan
temperatur. Proses temper tidak cukup hanya dengan memanaskan baja
yang dikeraskan sampai pada temperatur tertentu saja. Benda kerja harus
ditahan pada temperatur temper untuk jangka waktu tertentu. Proses
temper dikaitkan dengan proses difusi, karena itu siklus penemperan terdiri
dari memanaskan benda kerja sampai dengan temperatur dibawah A1 dan menahannya pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu
sehingga perubahan sifat yang diinginkan dapat dicapai. Jika temperatur
temper yang digunakan relatif rendah maka proses difusinya akan
berlangsung lambat. Baja karbon, baja paduan medium dan baja karbon
tinggi, pada saat dipanaskan sekitar 200 0 C kekerasannya akan menurun 1-
3 HRC akibat adanya penguraian martensit tetragonal menjadi martensit
lain (martensit temper) dan karbida epsilon.
Peningkatan lebih lanjut temperatur tempering akan menurunkan
kekerasan, kekuatan tarik dan batas luluhnya sedangkan elongasi dan
pengecilan penampangnya meningkat. Gambar 11-12 menggambarkan
perubahan sifat mekanik baja yang dikeraskan dikaitkan dengan proses
penemperan. Umumnya makin tinggi temperatur temper, makin besar
penurunan kekerasan dan kekuatannya dan makin besar pula peningkatan
keuletan dan ketangguhannya. Tempering pada temperatur rendah 150-
230 0 C (Amstead B.H.) bertujuan meningkatkan kekenyalan / keuletan tanpa
mengurangi kekerasan. Tempering pada temperatur tinggi 300-675 0 C
meningkatkan kekenyalan / keuletan dan menurunkan kekerasan.
1960 1770157013701180 980 780 % 200 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0Kp/mm2 N/mm2
650
600
550
500
450
400
350
600 500 400 300
ISO 5 AISI 9255 O 10 MM
Hardness HB T e m p e r i n g T e m p e r a t u r e (C) Kpm/cm2
Gambar 11-12: Pengaruh temperatur tempering terhadap sifat mekanis
5. Austempering
Austempering dapat diterapkan untuk beberapa kelas baja kekuatan tinggi
yang harus memiliki ketangguhan dan keuletan tertentu. Komponen yang
mengalami proses ini akan memiliki ketangguhan yang lebih tinggi,
kekuatan impaknya menjadi lebih baik, batas lelahnya dan keuletannya
meningkat dibanding dengan kekerasan yang sama hasil dari proses quench
konvensional.
Austempering dilakukan dengan cara mengquench baja dari temperatur
austenisasinya ke dalam garam cair yang temperaturnya sedikit di atas
temperatur Ms nya. Lama penahan di dalam cairan garam adalah sehingga
seluruh austenit bertransformasi menjadi bainit. Setelah itu baja didinginkan
di udara sampai ke temperatur kamar seperti terlihat pada gambar 11.13
dengan waktu penahan bervariasi 5 sampai dengan 30 menit atau 1 jam pada temperatur austempering 250 – 270 oC. tetapi temperatur perlakuan
dan lama penahan yang tepat harus ditentukan dari diagram transformasi
yang sesuai dengan baja yang akan di austempering.
Kekerasan bainit yang diperoleh dari transformasi pada suatu kondisi
tertentu secara kasar identik dengan kekerasan martensit yang ditemper
pada temperatur yang sama. Kekerasan bainit dipengaruhi oleh komposisi
kimia baja dan oleh temperatur cairan garam dengan demikian proses
austemper dapat di atur dengan cara mengatur temperatur austemper.
Austempering dilaksanakan dalam tungku garam agar pengontrolan
temperaturnya dapat dilakukan dengan cermat sehingga kekerasan yang
akan dihasilkannya memiliki tingkat kehomogenan yang tinggi. Jika
temperatur tungku garam makin rendah, kapasitas pendinginannya akan
semakin tinggi. Penambahan 1- 2% air dapat meningkatkan kapasitas pendinginan dari cairan garam pada temperatur 4000C dan kira – kira 4 kali
lebih besar dari pada air garam yang digunakan 45 – 55% Natrium Nitrat
dan 45 – 55 % Kalium Nitrat. Garam – garam ini mudah larut dalam air
sehingga mudah sekali untuk membersihkan benda kerja. Garam ini secara efektif digunakan pada rentang temperatur 200 – 500 oC.
Gambar 11.13 :. Diagram temperatur austempering terhadap waktu.
Delay quenching adalah istilah yang diterapkan pada proses quenching
dimana komponen setelah dikeluarkan dari tungku pada temperatur
pengerasannya dibiarkan beberapa saat sebelum di quench. Ini
dimaksudkan agar proses quench terjadi pada temperatur lebih rendah
sehingga memperkecil kemungkinan timbulnya distorsi. Cara ini lazim
diterapkan pada HSS, baja hot worked dan baja – baja yang dikeraskan
permukaannya.
Tujuan utama dari proses pengerasan adalah agar diperoleh struktur
martensit yang keras, sekurang – kurangnya di permukaan baja. Hal ini
dapat dicapai jika menggunakan media quenching yang efektif sehingga
baja didinginkan pada suatu laju yang dapat mencegah terbentuknya
struktur yang lebih lunak seperti perlit atau bainit.
Pemilihan medium quenching untuk mengeraskan baja tergantung pada laju
pendinginan yang diinginkan agar dicapai kekerasan tertentu. Fluida yang
ideal untuk mengquench baja agar diperoleh struktur martensit harus
bersifat:
1. Mengambil panas dengan cepat di daerah temperatur yang tinggi agar
pembentukan perlit dapat dicegah.
2. Mendinginkan benda kerja relatif lambat di daerah temperatur yang rendah; misalnya di bawah temperatur 3500C agar distorsi atau retak
dapat dicegah.
Terjadinya retak panas atau distorsi selama proses quench dapat
disebabkan oleh kenyataan bagian luar benda kerja lebih dingin dibanding
bagian dalam, dan bagian permukaan adalah yang pertama mencapai
kondisi quench sedangkan bagian di sebelah dalamnya mendingin dengan
laju pendinginan yang relatif lebih lambat. Adanya perubahan volume di
bagian tengah sebagai hasil proses pendinginan akan menimbulkan
tegangan termal atau retak – retak di luar bagian benda kerja. Karena itu
benda kerja disarankan tidak boleh terlalu cepat melampaui daerah
2
Langganan:
Postingan (Atom)