Baja Karbon dan Teori Dasar Heat Treatment

PT FSCM Manufacturing Manufacturing Indonesia Engineering Department

BAB 1 MATERIAL

1. BAJA KARBON Baja karbon di industri dapat diklasifikasikan menjadi 3 berdasarkan komposisi karbon

(% C) yang ada di dalamnya (rendah, menengah dan tinggi ). 1. Baja Karbon Rendah (Low-Carbon Steel )

(C < 0,25%)

Lunak, ulet, mudah di bentuk (deformasi), kekerasan rendah, kemampuan machining &

Sifat

welding baik, untuk pengerasan pengerasan (hardening) dilakukan dengan dengan carburizing

Aplikasi

Body mobil, pipa, kaleng kemasan, tangki bahan bakar di motor

Contoh

SCM 420, SCM 415, SWRM 17, SAE 8620, dll

2. Baja Karbon Menengah (Medium-Carbon Steel )

(C = 0,25 - 0,60%)

Tangguh, ulet, kekerasan sedang, pengerasan mudah dilakukan (normal hardening) dan

Sifat

biasanya dipadukan dengan unsur lain untuk meningkatkan sifat mekanisnya

Aplikasi

Gear, sprocket, crankshaft, chain link, dan komponen lainnya yang membutuhkan kombinasi antara kekerasan tinggi dan ketangguhan yang baik

Contoh

SWRH 42A, SAE 1050, S45C, dll

3. Baja Karbon Tinggi (High-Carbon Steel )

(C = 0,60 - 1,4%)

Sifat

Kekerasan tinggi, mudah dilakukan pengerasan (hardening), machinability buruk.

Aplikasi

Tool steel, dies, jig, dan komponen yang membutuhkan kekerasan tinggi dan ketahanan aus baik.

Contoh

SK-5,

Baja karbon juga dapat diklasifikasikan menjadi 3 menurut banyaknya unsur paduan yang terkandung, yaitu: 1. Plain-carbon steels



(flat/minimal)

2. Low-alloy carbon steels



(paduan rendah)

3. High-alloy carbon steels



(paduan tinggi)

1

PT FSCM Manufacturing Indonesia Engineering Department

BAJA

BAJA

(Menurut % Karbon)

(Menurut % Paduan)

Low C

Medium C

High C

Plain

Low Alloy

High Alloy

Pada baja plain-carbon, unsur-unsur penguat seperti (Cr, Mo, Ni, Mn, Ti, V, W, dll) jumlahnya sangat sedikit sekali, sehingga sifat materialnya (kekuatan & ketangguhan) hanya berpengaruh dari % Karbon saja. Sedangkan pada baja low-alloy & high-alloy, sifat materialnya akan semakin tinggi seiring dengan nilai % karbon & jumlah paduan yang ada di dalamnya.

2. STANDARD BAJA KARBON Standard baja yang paling banyak digunakan di dunia industri adalah Standar berdasarkan

JIS (Japanese Industrial Standards) dan AISI/SAE (American Iron & Steel Institute/Society of Automotive Engineers).

A. Standard Baja JIS Standar baja JIS mengklasifikasikan baja berdasarkan bentuk raw material dan paduan di dalam baja. Di bawah ini beberapa baja yang masuk dalam standar JIS:

Steel Code (JIS)

Description

Example

SS xxx

Rolled Steel for General Structure

SS 330, SS 400, SS 540

SWRS xx

Piano Steel Wire Rod

SWRS 62A, SWRS 80A, SWRS 92B, dll

SWRM xx

Low-Carbon Steel Wire Rod

SWRM 17, SWRM 22, dll

SWRH xx, SWRCH xx

High-Carbon Steel Wire Rod

SWRH 42A, SWRH 77B, SWRCH 50K

SxxC

Machine Structural Steel

S18C, S45C, S50C, dll

SMn xxxH, SCr xxxH, SNC xxxH, SNCM xxxH, dll

Steel for Specified Hardenability (H)

SMn 420H, SCr 435H, SNC 631H, SNCM 220H, dll

SNCM xxx

SCr xxx

SCM xxx

Low-alloyed Steels: Nickel, Chrom, Molybdenum (NCM) Low-alloyed Steels: Chromium (Cr) Low-alloyed Steels: Chromium, Molybdenum (CM)

SNCM 431, SNCM 439, dll

SCr 415, SCr 420, SCr 430, dll

SCM 415, SCM 418, SCM 420, dll

2


SMn xxx

Low-alloyed Steels: Mangan (Mn)

SMn 420, SMn 433, SMn 438, dll

SNB xx

Steel for high-temp Bolting

SNB 5, SNB 7, SNB 16

SUS xxx

Stainless Steel

SUS 304, SUS 309, SUS 310, SUS 316, SUS 316L, dll

Pada Standard JIS, kita dapat mengetahui komposisi karbon secara sederhana dengan melihat 2 digit terakhir (kecuali SS, SNB & SUS), misalnya; 

SCM 420 maka range karbonnya di 0,20 %



SWRH 42A maka range karbonnya di 0,42 %

B. Standard Baja AISI/SAE Pada standard AISI/SAE baja diklasifikasikan dengan 4 digit angka. 2 angka pertama adalah unsur paduannya, sedangkan 2 angka terakhir adalah komposisi karbon (% C). Mari kita perhatikan 2 contoh baja di bawah (SAE 1050 dan SAE 8620): SAE 1 0 5 0

Plain-carbon steel (sangat minim unsur penguatnya)

&

SAE 8 6 2 0

Nickel-chromium-vanadium steels (ada unsur penguat Ni, Cr & V)

% Carbon = ± 0,5%

% Carbon = ± 0,2%

Tabel. Klasifikasi baja standard AISI/SAE AISI/SAE Code

Major Type

1xxx

Carbon steels

2xxx

Nickel steels

3xxx

Nickel-chromium steels

4xxx

Molybdenum steels

5xxx

Chromium steels

6xxx

Chromium-vanadium steels

7xxx

Tungsten steel

8xxx

Nickel-chromium-vanadium steels

9xxx

Silicon-manganese steel

3


3. KOMPOSISI PADUAN BAJA Fungsi paduan (alloy) yang utama pada baja adalah untuk meningkatkan sifat-sifat material seperti kekerasan, ketangguhan, kekuatan fatik, impak, aus, ketahanan korosi , dll. Setiap material baja memiliki komposisi paduan yang berbeda-beda, tergantung dimana baja tersebut akan digunakan. Unsur-unsur paduan pada baja juga memiliki pengaruh tersendiri dalam proses Heat Treatment (HT). Unsur panduan dapat meningkatkan maupun menurunkan sifat akhir baja hasil perlakuan panas. Unsur paduan juga dapat menyebabkan baja menjadi rusak atau sulit untuk di HT. Di bawah ini komposisi beberapa material baja yang digunakan di FSCM.

4


Komponen

Std.

Kode Material

JIS

S 50C

SAE

1050

SAE

1045

C

Mn

Si

0.47 -

0.60 -

0.15 -

0.53

0.90

0.35

0.48 -

0.60 -

0.55

0.90

0.43 -

0.60 -

0.50

0.90

0.42 -

0.70 -

0.17 -

0.50

1.00

0.37

0.18 -

0.60 -

0.15 -

0.90 -

0.15 -

0.23

0.85

0.35

1.20

0.30

SWRH

0.39 -

0.30 -

0.15 -

42A

0.46

0.60

0.35

30

0.24 -

0.80 -

0.17 -

1.00 -

CrMnTi

0.32

1.10

0.37

1.30

20

0.17 -

0.90 -

0.17 -

1.10 -

0.20 -

CrMnMo

0.23

1.20

0.37

1.40

0.30

0.13 -

0.60 -

0.15 -

0.90 -

0.15 -

0.18

0.90

0.35

1.20

0.25

0.17 -

1.20 -

0.15 -

max

0.23

1.50

0.35

0.35

0.15 -

0.30 -

0.20

0.60

0.08 -

0.30 -

0.13

0.60

0.18 -

0.70 -

0.15 -

0.40 -

0.40 -

0.15 -

0.23

0.90

0.35

0.70

0.60

0.25

0.08 -

0.30 -

0.13

0.60

0.15 -

0.60 -

0.20

0.90

0.80 -

0.10 -

0.10 -

max

max

0.90

0.50

0.35

0.25

0.25

Plate

45Mn

JIS JIS

SCM 420

Pin

Bush

JIS

SCM 415

JIS

SMN 420

JIS

SWRM 17

SAE

1010

SAE

8620

SAE

1010

SAE

1018

JIS

SK-5

Roller

Clip

Komposisi Ni

0,25

Cr

Mo

0,25

S max.

P max.

0.035

0.03

0.05

0.03

0.05

0.04

0.035

0.035

0.03

0.03

0.03

0.03

Lainnya

Cu = 0,25

Ti = 0.04 0.10

0.03

0.03

0.03

0.03

0.04

0.04

0.05

0.03

0.04

0.03

0.05

0.03

0.05

0.04

0.03

0.03

A. KARBON (C) Karbon merupakan unsur paduan yang paling penting dalam baja. Karbon merupakan unsur pengikat bagi unsur paduan lainnya (pembentuk karbida) yang nantinya akan berkontribusi pada sifat-sifat baja itu sendiri. Misalkan sebuah baja SCM 420 yang

5


memiliki unsur paduan seperti C, Mn, Si, Cr, dll. Dalam hal ini unsur Karbon (C) akan berikatan dengan unsur Kromium (Cr) membentuk paduan karbida (Cr xCy). Paduan karbida ini nantinya akan meningkatnya sifat dari baja SCM 420 itu sendiri, seperti kekerasan, ketahanan korosi, dan kekuatan. Selain itu, hubungan antara komposisi Karbon v/s kekerasan yaitu; semakin tinggi kandungan karbon dari suatu baja, maka akan semakin tinggi pula nilai kekerasannya, namun akan menurunkan tingkat keuletan (ductility).

B. MANGAN (Mn) Mangan dalam baja secara teori sudah dapat dipastikan jumlahnya di atas >0,3%. Mangan merupakan salah satu pembentuk karbida yang lemah. Hadirnya mangan di dalam suatu baja akan meningkatkan kekerasan baja tersebut. Namun di sisi lain, komposisi mangan di atas >2% akan menyebabkan baja hasil quench menjadi mudah retak dan baja hasil temper akan terjadi kegetasan.

C. SILIKON (Si) Silikon dalam baja bukan merupakan pembentuk karbida. Paduan silikon memiliki peran penting bagi baja yang ingin di HT karena dapat meningkatkan kemampuan pengerasannya (Hardenability), ketahanan aus, yield strength dan batas elastisnya. Paduan Si di bawah <0,3 % dapat meningkatkan kekuatan & kekerasan baja tanpa mengurangi sifat uletnya.

D. NIKEL (Ni) Nikel bukan merupakan pembentuk karbida. Fungsi utama dari paduan nikel adalah meningkatkan kemampuan pengerasannya (hardenability). Dalam kombinasinya dengan Cr dan Mo, maka Ni dapat meningkatkan ketahanan fatik, impak dan korosi.

E. KROMIUM (Cr) Kromium adalah salah satu pembentuk karbida (Cr xCy). Fungsi utama kromium adalah meningkatkan kemampuan pengerasannya (hardenability), ketahanan aus dan korosi.

F. MOLYBDENUM (Mo) Molybdenum adalah salah satu pembentuk karbida. Paduan molybdenum pada baja dapat meningkatkan kemampuan pengerasan, ketahanan korosi dan kekuatan pada

6


saat tempering. Selain itu paduan ini juga dapat menghaluskan ukuran butir dari baja, sehingga mampu meningkatkan kekerasan dan ketahanan fatiknya.

G. PHOSPOR (P) Phospor merupakan salah satu unsur paduan pengotor di dalam baja. Phospor ini dapat masuk ke dalam baja pada saat proses pembuatan baja. Untuk itu banyaknya kandungan phospor dalam baja harus dibatasi, jika berlebih dapat menyebabkan kegetasan

pada

proses

machining/manufakturing

dan

tempering

(temper

embrittlement). H. SULFUR (S) Sulfur merupakan unsur pengotor di dalam baja. Kandungan sulfur dalam baja harus dibatasi

karena

dapat

menyebabkan

kegetasan

pada

raw

material,

proses

manufakturing dan tempering. Kadar sulfur yang tinggi pada baja juga dapat menurunkan ketahanan impak dan kualitas permukaan.

I.

TITANIUM (Ti) Titanium merupakan unsur pembentuk karbida yang sangat kuat. Karbida yang terbentuk dari titanium merupakan karbida yang sangat stabil. Hal ini akan berpengaruh pada kenaikan kekerasannya, ketahanan impak, aus dan korosi dari baja.

7


BAB 2 PERLAKUAN PANAS 1

1. DASAR PERLAKUAN PANAS Perlakuan Panas : Adalah suatu proses yang bertujuan untuk mendapatkan & meningkatkan sifat mekanis dari material seperti kekerasan, ketangguhan, kekuatan dan lain-lain.

Tahapan Proses : Heat Treatment sederhana yang biasa kita kenal dengan QuenchingTempering (QT); selalu di awali dengan pemanasan ( Heating) kemudian diikuti dengan pendinginan cepat ( Quenching), baru kemudian diikuti dengan Tempering.

Martensit Austenite

Martensit Temper

o

870 C

o

340 C

QUENCHING

HEATING

TEMPERING

HT : Quenching-Tempering (QT)

A. HEATING : - Proses pemanasan di temperatur tertentu & dalam waktu tahan tertentu. - APA YANG TERJADI :

1. Baja dipanaskan dari temperatur ruang ke temperatur hardening (Austenisasi) dalam waktu tertentu (hardening time/passing time).

2. Pada proses Carburizing atau Nitriding , disinilah dimana atom Karbon (C) & Nitrogen (N) akan masuk ke dalam baja sebagai lapisan pengeras permukaan.

8


3. Teori : Material baja (BHD) yang memiliki struktur mikro Ferit & Perlit , pada temperatur tinggi akan berubah menjadi struktur Austenite. Austenite inilah yang nantinya berubah menjadi Martensit pada saat dilakukannya quenching.

- FAKTOR PENTING :

1. Temperatur & waktu pemanasan yang optimal akan mempengaruhi bentuk struktur austenit (baik/tidak). Ukuran austenite akan berpengaruh pada hasil quenching.

2. Temperatur pemanasan harus optimal; 

Temp. terlalu rendah = Austenite belum terbentuk atau ukurannya masih terlalu kecil.



Temp. terlalu tinggi = Austenite sudah terbentuk, tapi ukurannya terlalu besar.

3. Waktu harus optimal; 

Waktu terlalu cepat = Austenite belum terbentuk atau ukurannya masih terlalu kecil.



Waktu terlalu cepat = Austenite sudah terbentuk tapi ukurannya terlalu besar.

4. Temperatur & waktu pemanasan yang optimal untuk setiap baja akan berbeda-beda. Hal ini dipengaruhi oleh unsur paduan yang terdapat di dalamnya.

5. Proses pemanasan yang baik juga tidak lepas dari kestabilan atmosfer/gas di dalam furnace.

B. QUENCHING : - Quenching adalah proses pendinginan cepat dari temperatur austenisasi ke temperatur normal dengan bantuan media quench (oli, lelehan garam, air, dll). - APA YANG TERJADI :

1. Pendinginan cepat baja dari temp. tinggi akan merubah struktur austenite menjadi martensit. (Austenite

Martensit)

2. Terbentuknya martensit inilah yang membuat kekerasan baja meningkat. 3. Teori : Kekerasan baja hasil quenching akan meningkat, karena atom karbon (C) terjebak pada saat didinginkan secara cepat ( atom karbon adalah unsur utama yang membuat baja keras ). Analoginya; ketika baja didinginkan secara cepat/drastis, maka

9


atom Karbon tidak sempat kembali keluar. Ini membuat Karbon terjebak di dalam baja dan membuat kekerasan baja sangat tinggi. - FAKTOR PENTING :

1. Temperatur media quench (oli, garam) harus dijaga sesuai standard, jika temp. terlalu tinggi maka cooling speed akan lambat yang berakibat pada kekerasan turun.

2. Kondisi agitasi di dalam bak quenching harus baik, agitasi yang rendah/buruk akan mengakibatkan kecepatan pendinginan ( cooling speed ) menjadi lambat. Hal inilah yang menjadi salah satu penyebab turunnya nilai kekerasan after quench.

3. Nilai kekerasan baja hasil quenching sangat tinggi, namun getas ( brittle) sehingga perlu dilakukan proses selanjutnya ( tempering).

C. TEMPERING : o

- Proses pemanasan baja di temperatur sedang (110-250 C) setelah proses quenching. Tempering bertujuan untuk mengurangi getas (hardness terlalu tinggi) & meningkatkan kekuatan. - APA YANG TERJADI :

1. Struktur martensit akan berubah menjadi martensit temper. 2. Baja yang tadinya keras & getas akan menjadi lebih lunak & tangguh. 3. Teori : Atom karbon yang tadinya terjebak di proses Quenching akan mampu keluar sedikit demi sedikit selama proses Tempering - FAKTOR PENTING :

1. Temperatur temper harus optimal; 

Temp. terlalu rendah = kekerasan masih terlalu tinggi ( atom karbon terlalu sedikit yang keluar, struktur martensit masih banyak)



Temp. terlalu tinggi = kekerasan terlalu rendah ( atom karbon terlalu banyak keluar, terlalu banyak struktur martensit temper yang terbentuk )

2. Waktu harus optimal; 

Waktu terlalu cepat = kekerasan masih terlalu tinggi ( atom karbon terlalu sedikit yang keluar, struktur martensit masih banyak)



Waktu terlalu lama = kekerasan terlalu rendah ( atom karbon terlalu banyak keluar, terlalu banyak struktur martensit temper yang terbentuk )

10


2. JENIS PERLAKUAN PANAS Dalam industri manufaktur, terdapat beberapa proses Heat Treatment (HT) yang paling sering digunakan, antara lain: 1. Normal Hardening

5. Normalizing

2. Carburizing

6. Annealing

3. Nitriding

7. Austempering

4. Carbu-Nitriding/Nitro-Carburizing

8. Dll

Proses HT secara garis besar dibagi menjadi 2 berdasarkan tujuannya; yaitu pelunakan dan pengerasan. Pembagiannya digambarkan oleh diagram di bawah.

HEAT TREATMENT

1

2 Tujuan : 1. Melunakkan 2. Menghaluskan butir

Tujuan : 1. Mendapatkan kekerasan tinggi

3. Menghilangkan tegangan sisa

2. Kekuatan Tinggi

4. Memperbaiki machinability

3. Surface Treatment

Macam Proses: 1. Annealing

Macam Proses: 1. Normal Hardening

2. Stress relief

2. Carburizing

3. Normalizing

3. Nitriding

4. Homogenizing

4. Austempering

5. Spherodizing

5. Induction Hardening

6. Dll

6. Dll

Jenis Heat Treatment No.1, biasanya dilakukan pada material yang sudah melewati proses Cold-Working (pengerjaan dingin) atau machining yang berat. Misalnya pada proses rolling, sliting, dan extrusion raw material. Proses HT seperti annealing & stress relief perlu dilakukan untuk memperbaiki butir material & menghilangkan tegangan sisa akibat proses Cold-Working.

11


Untuk jenis Heat Treatment No.2 dilakukan untuk mendapatkan sifat kekerasan & kekuatan material baik di dalam (core) maupun di permukaan saja (surface). Begitu pula dengan proses HT yang dilakukan di FSCM adalah untuk mendapatkan komponen AHD (after hardening) yang memiliki kekerasan & kekuatan y ang baik & sesuai standard.

A. NORMAL HARDENING Proses HT Normal hardening adalah proses hardening/pengerasan yang di Heating dalam keadaan atmosfer furnace yang normal. Komponen hasil proses normal hardening ini kekerasannya meningkat karena terbentuknya struktur MARTENSIT (tanpa adanya pengerasan lagi di permukaan). Material (BHD)

Heating

Normal Hardening

CarbuNitriding

Quenching

Tempering

Product (AHD)

Diagram proses HT quenching-tempering di FSCM

12


B. CARBURIZING HT Carburizing adalah proses pengerasan di permukaan baja. Kekerasan yang dihasilkan akibat proses Carburizing terjadi karena masuknya atom Karbon (C) ke permukaan baja. Carburizing ini dapat terjadi karena atmosfer furnace yang kaya akan atom Karbon. Banyaknya atom Karbon di dalam furnace ini diukur dengan nilai yang disebut % Carbon

Potential atau % CP. Suatu proses HT dikatakan Carburizing jika nilai CP di dalam furnace melebih nilai komposisi karbon di dalam material itu sendiri (lebih dari ± 0,3%).

Contoh Carburizing : -

SAE 1050 (karbon 0,5%) diproses di furnace yang nilai CP-nya = 1%. Karena % karbon SAE 1050 versus CP furnace melebihi >0,3% maka ini dikatakan proses

Carburizing. Apa yang terjadi selama proses Carburizing? ? -

Atom Karbon berlebih yang ada di dalam furnace akan masuk ke permukaan baja. Atom karbon akan membentuk lapisan keras yang disebut karbida (FeC). Reaksi yang terjadi seperti berikut ini; Fe(logam) + CO(gas)

FeC(lapisan keras) + O2. Proses inilah

yang menyebabkan kekerasan di permukaan baja menjadi lebih tinggi.

Struktur apa yang terbentuk dari proses Carburizing?? -

Struktur yang terbentuk adalah tetap Martensit (seperti hasil quench di normal hardening), perbedaanya hanya di permukaan baja, atom Karbon akan membentuk lapisan keras (Karbida Fe 3C). Proses carburizing ini juga dinamakan dengan proses pengerasan permukaan (Case Hardening).

Darimana sumber atom Karbon berlebih di furnace?? - Sumber Karbon di dalam furnace bisa didapatkan dari 2 jenis gas yang masuk, yaitu :

Gas Pembawa/Carrier (HYEN atau Metanol) maupun Gas Enrich (LPG ). Kedua gas ini di dalam furnace akan berubah menjadi gas CO. Gas CO ini digunakan untuk mengkarburisasi permukaan baja. Banyaknya gas CO yang ada di dalam furnace inilah yang menjadi dasar perhitungan menentukan %CP. Persamaan reaksi ketika karburisasi sebagai berikut; Fe(baja) + CO(gas)

FeC(lapisan keras) + O2

13


Skema proses terjadinya Karburisasi pada baja

GAS CARRIER

Ruangan

HYEN / Metanol

C

C

C C

C

C

C

Furnace Atom Karbon

GAS ENRICH Komponen

Baja (Fe)

LPG

Quenching

C

C C

C C

C

Endapan Karbon (Karbida Fe3C)

C

Baja (Fe)

C. NITRIDING Nitriding atau nitridisasi adalah proses pengerasan permukaan pada baja melalui pemanasan. Kekerasan yang terjadi karena masuknya atom Nitrogen (N) di permukaan baja membentuk lapisan nitrida (FeN). Nitridisasi ini dapat terjadi karena atmosfer furnace yang banyak terdapat atom (N) yang berasal dari Amonia (NH3). Temperatur kerjanya di sekitar o

500-550 C. Apa yang terjadi selama proses Nitridisasi ?? - Terjadi proses masuknya atom Nitrogen berlebih yang ada di furnace ke dalam permukaan baja. Atom-atom nitrogen ini akan bereaksi dengan baja (Fe) untuk membentuk lapisan nitrida Fe3-N. Proses inilah yang menyebabkan kekerasan di permukaan baja menjadi lebih tinggi.

14


Struktur apa yang terbentuk?? - Struktur yang terbentuk tetap Martensit (sama seperti hasil quench di normal hardening), bedanya di permukaan baja yang terbentuk adalah Lapisan keras Nitrida

Fe3-N. Darimana sumber Nitrogen berlebih di furnace?? - Sumber Nitrogen di dalam furnace bisa didapatkan dari gas Amonia (NH3). Gas NH3 ini akan bereaksi melepaskan atom Nitrogen (N) yang akan berdifusi masuk kedalam permukaan baja.

Apa saja aplikasi Nitridisasi?? - Manfaat proses nitridisasi, antara lain: meningkatkan kekerasan permukaan, ketahanan aus dan ketahanan korosi (karat).

Apa perbedaan Carburizing (karburisasi) & Nitriding (nitridisasi)??

Proses

CARBURIZING

NITRIDING

Sumber atom

Gas CO (LPG, Methanol, HYEN)

Gas Ammonia

Apa yang terjadi

Difusi Karbon (C)

Difusi Nitrogen (N)

Temperatur proses

815-980 C

500-550 C

Jenis baja yang diproses

Baja karbon rendah & medium

Baja karbon rendah & medium

Karakteristik proses

- Terbentuk

- Terbentuk lapisan nitrida

o

o

lapisan

karbida

Fe3C - Kontrol case depth

Fe3N - Penyimpangan

- Kontrol gas yang baik

dimensi

rendah

- Kekerasan

- Proses berjalan lambat

- Ketahanan aus

- Kekerasan - Ketahanan aus -

Ketahanan korosi

15


Skema proses terjadinya Nitridisasi pada baja

Ruangan

GAS CARRIER

HYEN / Metanol GAS Enrich

N

N

N

Furnace

N

N

N

Atom Komponen

Baja (Fe)

NH3

Quenching

N

Lapisan Nitrogen N

N

N

(Nitrida Fe3N)

Baja (Fe)

D. AUSTEMPERING Austempering atau Austemper adalah salah satu proses pengerasan baja. Adapun urutan proses pengerasan baja pada Austemper adalah di awalain dengan pemanasan baja di temperature Austenisasi baja di dalam atmosfer normal selama waktu tertentu. Setelah proses pemanasan, baja akan di quenching di dalam lelehan garam ( molten salt ) selama beberapa waktu. Selama baja ditahan di dalam lelehan garam, terjadilah pembentukan Struktur mikro yang ulet, kuat dan tangguh yang disebut BAINIT. Selama di dalam garam bertemperatur tinggi ini, baja akan mengalami seperti di tempering (proses quench-temper). Setelah waktu tahan terlewati maka baja dapat didingingkan di temperatur ruang. Ada beberapa perbedaan yang membedakan antara proses HT Quench-Temper dengan Austemper, mari kita lihat tabel di bawah.

16


NO.

SPESIFIKASI

1

Hardening

2

Carbon potensial (CP)

3

QT

AUSTEMPER o

o

850 – 900 C

850 – 900 C

Normal/Carburizing

Normal

Media quench

Oli quenching

Lelehan Garam

4

Temp. quench

40 – 70 C

310 – 320 C

5

Waktu quench

Tidak ada

30 menit

6

Tempering

340 – 400 C

o

Tidak ada

7

Struktur mikro

Martensit temper

Bainit

o

o

Untuk lebih jelas, mari kita lihat pembahasan di bawah ini.

Apakah Bainit lebih baik daripada Martensit temper?? - Ya, dalam banyak hal. Struktur mikro Bainit memiliki kekuatan yang lebih baik jika dibandingkan baja dengan struktur mikro Martensit temper. Beberapa kelebihan lain struktur bainit dibandingkan dengan martensite temper adalah ketahanan fatik, keuletan dan distorsi dimensi yang lebih kecil.

Kenapa pada Austemper tidak ada tempering?? - Austemper tidak ada lagi tempering karena proses ini sudah diwakili sewaktu quenching di dalam garam dengan temperatur yang cukup tinggi & waktu quenching yang terkontrol.

Kenapa temperatur & waktu quench di Austemper harus tinggi & lama?? - Pada saat quenching di dalam garam inilah struktur Bainit akan terbentuk. Bainit o

terbentuk di range temp. 300 – 320 C dan waktu selama ±20 – 30 menit. (Tiap Baja berbeda-beda)

Kenapa Austemper menggunakan media quench lelehan ga ram?? o

- Temp. quenching yang digunakan di Austemper cukup tinggi (±300 C). Sedangkan oli quench mempunyai kelemahan yaitu tidak dapat digunakan untuk quench temperatur tinggi. Oli quench memiliki titik bakar (flash point) dimana dia akan terbakar jika o

digunakan di atas temp. tersebut (±150 C).

17


Apa perbedaan mendasar antara QT & Austemper?? - Seperti sudah dijelaskan di atas, perbedaan kedua yang mendasar adalah media

quench yang digunakan, waktu & temperatur quench serta struktur yang dihasilkan . Di bawah ini adalah perbedaan skema proses keduanya.

18

Baja Karbon dan Teori Dasar Heat Treatment

Recommend Documents