#
BAB I PENDAHULUAN 1.1 1.1
Lata Latarr Be Bela laka kang ng Masa Masala lah h
Perlakuan panas (heat (heat treatment ) didefinisikan sebagai suatu kombinasi dari pengendalian pemanasan dan pendinginan pada temperatur dan da n waktu tertentu untuk meng menghas hasil ilkan kan loga logam m denga dengan n sifa sifatt meka mekani nik k yang yang diin diingi gink nkan. an. Perla Perlaku kuan an pana panass dilakukan untuk mendapatkan mikro struktur logam yang seragam, meningkatkan kekuat kekuatan, an, kekeras kekerasan, an, keuleta keuletan, n, ketangg ketangguhan uhan (untuk (untuk finishing ), serta sifat finishing product ), mampu las, sifat mampu mesin, sifat mampu bentuk dan dapat mengurangi tegangan sisa (untuk produk setengah jadi), yang muncul dari hasil pengerjaan logam tersebut sebelumnya. Bebe Bebera rapa pa jenis enis perl perlak akua uan n pana panass ant antara ara lain ain normalizing normalizing,, annealing, annealing, spheroidizing, spheroidizing, homogenizing, full annealing, stress relieving relieving dan dan recristallization, recristallization , dapat dapat mening meningkat katkan kan keulet keuletan an dan ketangg ketangguha uhan n logam, logam, sedang sedangkan kan quenching atau hardening dapat dapat meningkatkan kekerasan dan kekuatan logam. Sifat-sifat mekanik yang dihasilkan ini didukung oleh mikro struktur yang terbentuk setelah perlakuan panas, struktur mikro tersebut antara lain distribusi fasa ferit, perlit, martensit dan fasa hasil transformasi lainnya. ntuk mempelajari perlakuan panas maka terlebih dahulu harus mempelajari kara karakt kter eris isti tik k
baja baja
sela selama ma
pros proses es
tran transf sfor orma masi si
sela selama ma
pema pemana nasa san n
maup maupun un
pendinginan, karena hal ini dapat dilakukan untuk memprediksi struktur mikro apa yang yang terbent terbentuk. uk. !ekani !ekanism smee transf transform ormasi asi strukt struktur ur dalam dalam baja baja akan dipeng dipengaru aruhi hi pengaturan temperatur pemanasan, waktu penahanan (holding (holding time) time) dan unsur paduan yang yang terkand terkandung ung dalam dalam baja. baja. "ujua "ujuan n perlak perlakuan uan panas panas yaitu yaitu untuk untuk menghas menghasilk ilkan an logam dengan sifat mekanik yang diinginkan.
#
+
1.2
Tujuan Penelitian
!emahami tujuan perlakuan panas dan pengaruhnya terhadap perubahan sifat kekerasan logam. Perlakuan panas yang dilakukan adalah quenching dan dan normalizing .
1.3
Ruang Li Lingku Pe Penelitian
$ala $alam m perc percob obaan aan perl perlak akuan uan pana panass kali kali ini ini diba dibata tasi si hanya hanya denga dengan n cara cara %uenching, dan normali&ing serta 'ariable sifat mekanik yang ditinjau adalah sifat kekerasan. 1.!
"iste#atika Penulisan
Penulisan laporan ini terdiri dari enam bab. Bab #, yaitu pendahuluan yang berisi latar belakang masalah, tujuan percobaan, batasan masalah, dan sistematika penulisan. Bab , yaitu tinjauan pustaka yang terdiri dari definisi perlakuan panas, tran transf sfor orma masi si fasa fasa pada pada saat saat pema pemana nasa san, n, trans transfo forr,asi ,asi pada pada saat saat pendi pendingi ngina nan, n, Pembentukan Perlit. Bab , yaitu metode percobaan yang terdiri dari diagram alir percobaan, alat dan bahan yang digunakan, serta prosedur percobaan. Pada bab *, *, data percobaan terdiri dari tabel hasil percobaan dan grafik hasil percobaan. Bab * merupakan pembahasan. Pada bab * terdiri dari kesimpulan hasil percobaan yang telah dilakukan.
BAB II TIN$AUAN PU"TA%A
2.1
De&inisi Perlakuan Panas
Perlakuan panas (heat treatment) didefinisikan sebagai suatu kombinasi dari pengendalian pemanasan dan pendinginan pada temperatur dan waktu tertentu untuk menghasilkan logam dengan sifat mekanik yang diinginkan. Perlakuan panas dilakukan untuk mendapatkan struktur mikro logam yang seragam, meningkatkan kekuatan, kekerasan, keuletan, ketangguhan serta sifat mampu las, sifat mampu mesin, sifat mampu bentuk, dan dapat mengurangi tegangan sisa (untuk produk setengah jadi), yang muncul dari hasil pengerjaan logam sebelumnya. Proses ini sangat dipengaruhi oleh kondisi awal material seperti komposisi kimia serta struktur mikro, karena suatu baja atau paduan meski memiliki komposisi yang sama, namun struktur mikronya berbeda, maka sifat mekaniknya pun berbeda yang semua ini dipengaruhi oleh proses perlakuan panas yang dialami oleh material tersebut. Proses pemanasan biasanya dilakukan sampai suhu austenit yang akan bertransformasi selama proses pendinginan, pemberian waktu tahan (holding time) bertujuan
untuk
memberikan
kesempatan
atom-atom
untuk
berdifusi
menghomogenkan austenit. Pendinginan akan menyebabkan austenit bertransformasi dan struktur mikro yang terbentuk akan sangat tergantung dari laju pendinginan. Besi dikenal sebagai satu logam yang memiliki sifat allotropi, memiliki bentuk lattice yang berbeda, besi memiliki tiga macam modifikasi allotropi.pada gambar #. menunjukan kur'a pendinginan besi murni cair yang didinginkan akan mulai membeku pada # / menjadi besi delta (0) dengan struktur B//. Pada #122 / akan mengalami transformasi menjadi besi gamma (3) struktur 4//. Besi gamma ini tetap stabil sampai temperatur 5#2 2/, dimana terjadi transformasi lagi menjadi
1
besi alpha non magnetik (6) yang berstuktur B//. Pada pendinginan selanjutnya sudah tidak ada lagi perubahan transformasi fasa. Pada 789 2/ terjadi perubahan menjadi besi alpha non magnetik menjadi alpha magnetik, tetapi tidak terjadi perubahan pada struktur kristal. Setiap
proses transformasi selalu mengalami
penghentian
penurunan
temperatur yang ditandai oleh garis mendatar, yang menunjukan proses berlangsung secara isothermal. "iap bentuk allotropi besi mempunyai kemampuan melarutkan karbon yang berbeda-beda. #.
Besi delta mampu melarutkan karbon sampai maksimum ± 2.#2 : pada ± #22 /
+.
Besi gamma mampu melarutkan karbon sampai maksimum ± +.2 : pada ± ##2 ;/
.
Besi alpha mampu melarutkan karbon sampai maksimum ± 2.2+ : pada ± 7+ ;/
baja
selama
proses
transformasi
selama
pemanasan
maupun
pendinginan, seperti pada
Trans&'r#asi (asa Pa)a "aat Pe#anasan
"ransformasi fasa pada saat pemanasan dipengaruhi oleh pngaturan temperatur pemanasan dan unsur paduan yang terkandung dalam baja. Pada temperature kamar, baja hipoeutektoid terdiri dari butir kristal ferit dan perlit, bila pemanasan mencapai garis ># maka perlit akan mengalami reaksi eutektoid secara isothermal, reaksinya yaitu 4erit ? 4e/
>ustenit
8
$imana lamel-lamel ferrit dan sementit dari perlit akan bereaksi membentuk austenit. "emperatur tidak akan mengalami kenaikan bila perlit belum habis, setelah habis kenaikan temperatur akan terjadi dan ferrit proeutektoid akan mengalami transformasi allotropi ferit yang B// akan menjadi austenit yang 4//. Bila pemanasan mencapai temperatur ># maka akan terjadi reaksi eutektoid seperti baja hipoeutektoid yaitu ferit dan sementit pada perlit akan bereaksi membentuk austenit. Pada temperatur ># austenit mengandung 2.9: /, sisanya berada pada sementit, jika temperatur dinaikan diatas >#, maka kemampuan austenit melarutkan karbon juga akan naik, sehingga karbon yang tadinya berada pada sementit sedikit demi sedikit mulai larut kedalam austenit, jaringan austenit lama kelamaan akan menipis dan akhirnya akan habis, struktur seluruhnya sudah menjadi austenit. >ustenit yang terbentuk belum homogen, dimana pada baja hipoeutektoid austenit dari perlit mengandung 2,9:/ sedang yang berasal dari ferit kadar karbon jauh lebih sedikit. Pada baja hipereutektoid austenit awalnya mengandung 2,9:/ dari perlit, namun akan bertambah dari karbon yang larut dari jaringan sementit yang berada disekitar austenit.
2.3
Trans&'r#asi (asa Pa)a "aat Pen)inginan
$alam suatu proses laku panas, setelah mencapai temperatur austenit dan ditahan
pada
temperatur
tersebut
secukupnya
maka
selanjutnya
dilakukan
pendinginan dengan laju pendinginan tertentu. Struktur mikro yang terjadi setelah pendinginan akan tergantung pada laju pendinginan. Sehingga akan dapat diprediksi sifat mekanik apa yang diharapkan. "ransformasi fasa pada saat pendinginan memegang peranan penting terhadap sifat baja yang dikenal suatu proses laku panas. >ustenit dari baja hipoeutektoid bila didinginkan dengan lambat, pada temperatur kritis > mulai membentuk inti kristal ferit yang tumbuh pada batas butir kristal austenit. "ransformasi ini terjadi karena austenit mengalami perubahan allotropi dari besi gamma menjadi besi alpha. =arena
7
ferit hanya dapat melarutkan karbon dalam jumlah sedikit maka kandungan karbon dalam austenit akan semakin besar bila ferit yang tumbuh makin banyak (ditandai dengan turunnya temperatur), besarnya kandungan karbon dalam austenit dengan menurunnya temperatur mengikuti garis >, sehingga pada temperatur mencapai titik ># komposisi sisa austenit sama dengan komposisi eutektoid dan selanjutnya austenit akan bertransformasi menjadi perlit.
2.!
Mekanis#e Pe#*entukan Perlit
Pembentukan perlit dimulai dengan tumbuhnya inti sementit pada batas butir austenit. ntuk tumbuhnya sementit yang memiliki kadar karbon 8,87: diperlukan sejumlah karbon yang diperoleh dari austenit disekitarnya, yang mengeluarkan karbon untuk dapat menjadi ferit. =arbon ini selanjutnya akan keluar kekanan dan kekiri dan sebagian kagi mengumpul pada sementit untuk bertumbuhnya sementit yang sudah ada, dan yang keluar ke sisi lain akan membentuk sementit baru. Proses ini berlangsung terus menerus sehingga akan diperoleh struktur yang berlapis-lapis (lamellar ) yang terdiri dari ferit dan sementit yang disebut perlit.
9
dan recristalization dan pada kondisi non e%uilibrium antara lain yaitu thermal hardening , tempering , austempering , martempering .. 2.+
Perlakuan Panas Pa)a %'n)isi E,uili*riu#
Perlakuan panas yang terjadi pada kondisi e%uilibrium akan menghasilkan struktur mikro yang mendekati diagram fasanya. Annealing adalah suatu proses laku panas yang dilakukan pada logam atau paduan dalam pembuatan produk. Prinsip annealing ialah memanaskan baja sampai suhu tertentu, kemudian menahannya selama waktu tertentu kemudian didinginkan dengan lambat. "ujuan utama proses annealing ialah melunakan, menghaluskan butir kristal, menghilangkan internal stress, memperbaiki machinability dan memperbaiki sifat kelistrikan@kemagnetan. Bentuk-bentuk perlakuan panas annealing 1. Full annealing 2. ormalizing !. "pherodizing #. "tress relief annealing $. %omogenizing
2.+.1
Full annealing
"ujuan dari proses full annealing adalah untuk membuat baja lebih lunak, menghaluskan butir kristal, serta dapat memperbaiki sifat machinability. Berbagai macam proses annealing dilakukan dengan memanaskan baja sampai temperatur diatas > untuk baja hipoeutektoid dan diatas garis ># untuk hipereutektoid. =emudian didinginkan dalam dapur atau ruang yang memiliki penyengat panas yang baik sehingga memberikan efek pendinginan yang sangat lambat. Baja dalam proses mengalami pemanasan yang cukup tinggi biasanya butiran kristalnya terlalu besar atau kasar sehingga sifat mekaniknya kurang baik sehingga perlu dihaluskan dengan proses annealing.
5
Selama pemanasan di bawah garis ># belum nampak ada perubahan, perubahan mulai terjadi setelah mencapai temperatur kritis ># butir kristal perlit bertransformasi menjadi kristal austenit yang halus. Pada baja hipoeutektoid bila pemanasan lebih tinggi maka ferit akan bertransformasi menjadi austenit yang berbutir halus sedang austenit yang berasal dari perlit hampir tadak berubah. Perubahan akan selesai pada garis >, pada saat ini austenit masih halus namun belum homogen. $engan menaikan temperatur sedikit diatas > dan memberi holding time seperlunya akan diperoleh austenit yang halus dan homogen, sehingga bila didinginkan lambat akan diperoleh kristal ferit dan perlit yang halus, begitu juga sebaliknya. $eformasi dingin atau pemanasan yang tinggi dan pendinginan yang cepat akan meningkatkan kekerasan suatu baja, bila diinginkan sifat lunak tertentu baja tersebut harus dilakukan full annealing , sehingga akan terbentuk ferit dan perlit serta perlit dan sementit net&or' (baja hipoeutektoid) yang lebih lunak sebelumnya.
2.5.2
Normalizing
Pemanasan untuk normalizing lebih tinggi dari pada pemenasan untuk full anneling sampai sekitar diatas temperatur > untuk baja hipoeutektoid, pendinginan dilakukan di udara, sehingga lebih cepat menyebabkan kecepatan pembentukan ferit proeutektoid dan perlit akan lebih banyak. Pendinginan yang lebih cepat akan menyebabkan lamel sementit pada perlit menjadi lebih tipis juga sementit net&or' pada baja hipereutektoid menjadi lebih tipis atau terputus-putus. Aadi normalizing pada umumnya menghasilkan struktur yang halus, sehingga baja dengan komposisi kimia yang sama akan memiliki yield strength, kekerasan dan impa' strength akan lebih tinggi dari pada hasil full annealing . ormali&ing dapat juga dilakukan pada benda uji tempa untuk menghilangkan tegangan dalam dan menghaluskan butiran kristalnya sehingga sifat mekanisnya menjadi lebih baik. ormalizing dapat juga menghomogenkan struktur mikro
#2
sehingga dapat memberi hasil yang begus dalam proses hardening sehingga umumnya sebelum dihardening baja harus dinormalizing terlebih dahulu. Pada normalizing pemanasan sebaiknya tidak terlalu tinggi karena butir kristal austenit yang terjadi akan terlalu besar sehingga akan tumbuh didalam butir kristal austenit kasar yang akan menurunkan keuletan atau ketangguhan suatu baja.
2.+.3 Sphereodizing
Baja hipoeutektoid yang dikenal memiliki struktur yang terdiri dari perlit yang terbungkus oleh sementit net&or' . >danya jaringan sementit ini menjadikan baja memiliki machinability yang rendah. ntuk memperbaikinya maka sementit net&or' tersebut harus dihancurkan dengan proses sphereodising . "phereodising dilaksanakan dengan memanaskan sampai disekitar temperatur kritis bawah atau sedikit dibawahnya dan dibiarkan pada temperatur tersebut dalam waktu yang lama baru kemudian didinginkan. "ingginya temperatur dan dalam jangka waktu yang lama, maka sementit yang sebelumnya berbentuk plat akan hancur menjadi bola-bola kecil (sphere) yang disebut sphereodite yang tersebar dalam bentuk ferit. Pada baja hiper eutectoid strukturnya terdiri dari perlit yang terbungkus oleh jaringan sementt. Sphereodite akan tersebar apabila holding time semakin panjang. "phereodising maupun annealing serta normalizing dapat digunakan untuk memperbaiki machinability suatu baja. ntuk menentukan proses mana yang akan digunakan utnuk machineability suatu baja, sangat tergantung pada karbon dalam baja. Sphereodising sering kali dilakukan pada baja medium atau tinggi, seperti tabel di bawah ini.
##
"abel #. Penggunaan proses sphereodizing pada berbagai baja karbon - %ar*'n ,*,2
,2*,!
Optimum Microstructure As +old olled
-nder / dia, normalized 0ver / dia, as cold rolled
,!*,#
Annealed to give coarse perlit
,#*,
Annealed to give coarse perlit or sphereodite.
,*1,
#22: sphereodite, coarse to fine
2.+.! Stress Relief Annealing
Prinsip dasar annealing adalah sama yaitu memanaskan baja sedikit dibawah temperatur ># yaitu antara 2 C 82 /. "tress relief annealing biasanya bertujuan untuk menghilangkan tegangan dalan yang timbul sebagai akibat dari proses pengerjaan dingin atau machining yang dialami sebelumnya, dimana adanya internal stress akan menyebabkan material menjadi keras dan getas.
2.+.+ Homogenizing
Baja hasil tuangan berstruktur dendritik sehingga terjadi coring akibat pendinginan yang tidak seimbang atau merata. =ondisi ini akan menurunkan sifat mekanik dari benda coran tersebut. Sehingga perlu dilakukan homogenizing. /ara melakukan homogenising dilakukan dengan memanaskan baja sampai temperatur yang cukup tingi didaerah austenit dan membiarkannya dalam waktu yang cukup lama, sehingga terjadi difusi dan struktur mikronya menjadi lebih homogen, kemudian didinginkan dengan lambat. Pemanasan yang tinggi biasanya akan mengkibatkan struktur mikro yang kasar pada saat pendinginan sehingga biasanya dilakukan tahapan lagi berupa annealing .
#+
2.
Perlakuan Panas Pa)a %'n)isi N'n/E,uili*riu#
2..1
Thermal Hardening
hermal hardening merupakan proses laku panas dengan kondisi non e%uilibrium dengan pendinginan berlangsung pada kondisi non e%uilibrium sehingga struktur mikro yang diperoleh juga adalah struktur mikro yang tidak e%uilibrium. Proses thermal hardening antara lain yaitu 1.
%ardening
2.
empering
!.
Austempering
#.
artempering
2..1 Hardening
"ujuan dari hardening adalah memperoleh struktur martensit yang keras. %ardening dilakukan dengan memanaskan baja, tahap pertama yaitu preheating pada 2-82 2/ dan tahap pemanasan akhir adalah 522-#22 atau pada +-2 2/ diatas pemperatur kritis atas > untuk baja hipoeutektoid dan temperatur +-2 2/ diatas temperatur kritis bawah ># untuk baja hipereutektoid. Dal yang perlu diperhatikan selama pemanasan termperatur preheating untuk mengurangi efek distorsi serta kontrol terhadap kecepatan pemanasan sehingga tidak terjadi gradien temperatur yang sangat tajam. "emperatur pemanasan yang hanya dibawah temperatur eutectoid tidak akan menaikkan kekerasan yang berarti karena pada pemanasan tersebut tidak akan terjadi austenit, sehingga pada pendinginan nantinya tidak akan diperoleh martensit. Pemanasan yang hanya sampai antara temperatur ># dan > memang sudah menghasilkan austenit, tetapi masih ada ferrit, yang bila didinginkan kembali, ferrit tersebut masih berupa ferrit lunak. Bila pemanasan diteruskan ke temperatur yang lebih tinggi lagi, maka akan diperoleh austenit dengan butiran yang terlalu kasar, sehingga bila didinginkan kembali akan ada kemungkinan terjadi struktur yang terlalu getas dan juga tegangan
#
yang terlalu besar yang timbul sebagai akibat perbedaan temperatur antara bagian permukaan dan bagian dalam benda kerja yang dapat menimbulkan distorsi bahkan juga retak.ntuk baja hipereutektoid, bila temperatur pemanasan terlalu tinggi, maka kadar karbon didalam austenitnya akan terlalu besar, sehingga pada pendinginan kembali mungkin akan banyak tersisa austenit yang tidak bertransformasi, yang juga akan mengakibatkan tidak tercapainya kekerasan maksimum, disamping itu juga kemungkinan terjadinya distorsi@ retak akan lebih besar
2..2
Tempering
Baja yang dikeraskan dengan martensit pada kondisi setelah kuens (as%uench) memiliki sifat yang getas, serta menimbulkan tegangan sisa yang sangat tinggi dan ini tidak memberikan manfaat bagi suatu design mesin. Sehingga diperlujan tempering yang bertujuan untuk mengilangkan tewgangan sisa akibat pembentukan martensit serta mengembalikan sebagian lagi keuletan dan ketangguhan dan sedikit mengurangi kekerasan. Proses tempering dilakukan dengan memanaskan baja hasil kuens pada temperature kritis bawah dan menahannya beberapa saat E # jam, baru didinginkan kembali. !ekanisme yang terjadi selama pemanasan martensit sebagai struktur metastabil ( yang akan berubah menjadi stabil) dengan struktur B/" ayng merupakan lautan padat supersaturated dengan karbon yang terperangkap dalam karbon yang terperangkap dalam struktur B/" akan mengeluarkan karbon dan akan berpresipitasi keluar membentuk karbida besi, sihingga tegangan sisa berkurang sedang B/" berangsur menjadi
B// semakin tinggi pemanasan
dan
penahanan
maka
kekerasannyapun akan senakin berkurang, hal ini dapat dilihat dari hasil uji tarik, namun akan berbeda jika dilakukan uji impak dimana baja yang distemper pada suhu +22-1+ 2/ akan mengalami penurunan ketangguhan dan kekerasan, sehingga apabila diinginkan suatu baja dengan kekerasan tinggi maka temperature tempernya di bawah +22 2/, sebaliknya apabila diinginkan ketangguhan yang tinggi, naka tempering
#1
dilakukan pada temperature diatas 1+ 2/. >pabila benda kerja tidak terdapat stess raiser atau takikan tempering pada temperature +22-1+ 2/ tidak berakibat buruk.
2..!
Austempering
>ustempering adalah proses laku panas yang dikembangkan langsung dari " diagram
untuk
memperoleh
struktur
ang
seluruhnya
bainit.
"emperature
pemanasannya sama dengan proses annealing atau hardening , pendinginannya dilakukan dengan kuens pada garam cair ( salt bath +22-1+2/) sampai temperature diatas !s dan dibarkan sampai transformasi menjafi bainit selesai. Sehingga memperoleh kekuatan dan kekuatan Fc 1- debngan ketangguhan atau keuletannya tinggi. =ekurangan dari austempering adalah apabila benda kerjanya memiliki ukuran cukup besar, karena pendinginannya bias lebih lambat sehingga strukturnya tidak lagi bainit. ntuk itu baja austempering harus memilki hardenability yang cukup dan tebal benda kerja tidak lebih dari 2, inchi. Pada austempering bahaya terjadinya distorsi atau retak dapat dihindari tidak seperti pada proses kuens dan temper yang timbul akibat degaradasi temperature antara permukaan dan bagian dalam.
2.."
Martempering
ntuk menghilangkan distorsi dapat dilakukan dengan tempering atau ma%uenching, caranya pemanasan sampai suhu austeniting dilanjutkan dengan pendinginan cepat sampai sedikit diatas temperature !s dengan media garam cair dan menahannya sesaat agar temperature merata atau homogen, kemudian sebelum terjadi transformasi ke bainit segera didinginkan lagi di udara. Pendinginan di udara dengan temperature sedikit diatas !s sehingga gradient temperatunya hanya sedikit, maka pembentukan martensit terjadi pada seluruh benda kerja secara bersamaan sehingga tegangan yang terjadi hanya sedkit dengan kata lain disorsi dapat dihindari. Setelah terbentuk martensit harus dilakuakan tempering untuk mengembalikan sebagian
#
keuletan atau ketangguhan pada tingkat kekerasan dan kekuatan yang diinginkan, struktur akhir yang terbentuk adalah martensit temper.
BAB III
#8
MET0DE PER0BAAAN
3.1
Diagra# Alir Per'*aan
buah sampel
!enghidupkan muffle furnace dan memanaskan sampai 522 2/
!emasukan buah benda uji (sample) dan membiarkannya selama # menit
!engeluarkan masingCmasing benda uji dan didinginkan dengan cepat dalam media air, udara bebas dan tidak di heat treatment
!elakukan ji kekerasan Fockwell
$ata Percobaan
Pembahasan
=esimpulan
3.2
Alat )an Bahan
#8
literatur
#7
3.3
#.
ube furnace
+.
Benda uji sebanyak tiga buah
.
!edia pendingin (air)
1
"top&atch
.
"ang penjepit
8.
Sarung tangan kult
7.
!esin uji roc'&ell
Pr'se)ur Per'*aan
#. !enyiapkan benda uji sebanyak buah +. !enghidupkan tube furnace sampai temperatur 522 2 /. . Setelah tercapai temperatur tersebut. memasukkan + benda uji ke dalam furnace bersamaan dengan meletakkan termocouple pada benda uji dan tube furnace ditutup kembali 1. !elakukan penahanan temperatur pemansan selama # menit . mengeluarkan benda uji, benda yang pertama didinginkan dengan cepat dalam media pendinginan (air). Sedangkan benda uji kedua didinginkan di udara bebas. 8. !elakukan pengujian kekerasan untuk mengetahui nilai kekerasan ketiga benda uji.
BAB I
#9
HA"IL PER0BAAN $ari hasil percobaan perlakuan panas dengan metode quenching dan normalizing diperoleh data-data sebagai berikut "abel +. $ata hasil percobaan N'.
#.
Bahan
Be*an
"idak dilakukan
4%g&5 #22
Har)ness
Rata/rata
5+, DFB
Deat treatment +.
.
5 DFB
#2
82 DF/
#22
58. DFB 58 DFB
1.
5,9 DF/
82 DF/ 51 DFB
3uenching $engan media ;li
5+, DFB
5+ DFB 5, DF/
(Guenching) dengan media air
Har)ness
ormalizing
BAB #9 PEMBAHA"AN
5, DFB
#5
Pada pengujian kekerasan dengan mesin uji rockwell. Pengujian kekerasan pertama, yaitu benda uji tanpa perlakuan panas dan skala yang digunakan pada mesin uji rockwell adalah DFB dengan beban yang di gunakan adalah #22 kgf dan menggunakan indentor bola baja dan pengujian yang dilakukan sebanyak tiga kali pada masing-masing benda uji menghasilkan kekerasan rata-rata 5+, DFB. Sedangkan pada benda uji yang di perlakukan panas secara normalizing memiliki kekerasan rata-rata 5, DFB. Pada baja atau benda uji yang mengalami proses quenching dengan media air pengujian kekerasan pada mesin uji Fockwell menggunakan indentor intan dengan pembebanan sebesar #2 kgf dan kekerasan rataratanya adalah 5,9 DF/. $ari hasil percobaan menunjukkan bahwa kekerasan benda uji yang dilakukan perlakuan panas secara quenching dengan media air lebih besar dari pada baja yang dilakukan panas secara normalizing dan baja yang tidak dilakukan perlakuan panas, hal ini sesuai dengan teori bahwa quenching adalah salah satu cara yang digunakan untuk menambah kekerasan pada suatu logam. Dasil 3uenching yang ideal adalah terbentuknya fasa martensit dengan struktur B/" karena tidak terjadi difusi atom / terhadap besi akibat dari pendinginan yang sangat cepat sehingga menghalangi ataom / ntuk berdifusi ke dalam besi secara lebih dalam lagi. $ari data percobaan juga diperoleh suatu fenomena bahwa apabila suatu logam baja mengalami perlakuan normalizing , maka dapat dipastikan kekerasannya menurun. $alam percobaan ini 'ariable pengujian hnya menggunakan pengujian kekerasan, namun secara teori dapat diketahui bahwa dengan menggunakan metode quenching , maka suatu logam akan mengalami peningkatan kekerasannya, namun menurunkan sifat keuletan dan ketangguhannya.
BAB I #5
%E"IMPULAN
+2
$ari percobaan perlakuan panas dan hasil penelitian yang dilakukan, maka dapat disimpulkan #.
Perlakuan panas yang diberikan kepada suatu material (baja) dapat mengubah sifat mekanik dari material tersebut, dalam hal ini sifat mekanis yang ditunjukkan yaitu kekerasan.
+.
=ekerasan baja benda uji yang dilakukan perlakuan panas secara quenching dalam media air lebih besar dari pada ba4a yang dila'u'an panas secara quenching dengan media oli, normalizing , dan benda uji yang tidak mendapatkan perlakuan panas.
.
Sifat mekanik suatu baja seperti kekerasan yang dihasilkan dari perlakuan panas sangat dipengaruhi oleh kondisi awal material seperti komposisi kimia serta struktur mikro, karena suatu baja atau paduan meski memiliki komposisi yang sama, namun struktur mikronya berbeda, maka sifat mekaniknya pun berbeda yang semua ini dipengaruhi oleh proses perlakuan panas yang dialami oleh material tersebut.
8.
ntuk menghasilkan sifat mekanik baja yang maksimal, maka yang perlu diperhatikan
dalam
perlakuan
panas
adalah
temperatur austenizing ,
homogenitas dari austenit yaitu pemberian waktu tahan (holding time) yang sesuai, laju pendinginan yang tepat dan hardenability dari baja tersebut.
DA(TAR PU"TA%A +2
+#
#.
>.>lhamidi,>li,St,!". +228. 5anduan 5ra'ti'um etalurgi. "F">. /ilegon
+.
>.>lhamidi,>li,St,!".
+228. 6i'tat
5erla'uan
"F">. /ilegon .
B.D. >mstead. #55. e'nologi e'ani' . H
LAMPIRAN A. $a6a*an Pertan7aan
5anas
5ada
7ogam.
++
#. Sebutkan dan jelaskan teknik-teknik perlakuan panas dan fasa-fasa mikro struktur yang terbentuk dari hasil perlakuan panas tersebut Aawaban #. Annealing adalah suatu proses laku panas yang dilakukan pada logam atau paduan dalam pembuatan produk, dengan memanaskan baja sampai suhu tertentu, kemudian menahannya selama waktu tertentu kemudian didinginkan dengan lambat. Pada baja hipoeutektoid bila pemanasan lebih tinggi maka ferit akan bertransformasi menjadi austenit yang berbutir halus sedang austenit yang berasal dari perlit hampir tadak berubah. +. ormalising adalah pemanasan yang dilakukan diatas temperatur > untuk baja hipoeutektoid, pendinginan dilakukan di udara, sehingga lebih cepat menyebabkan kecepatan pembentukan ferit preutektoid dan perlit akan banyak . "phereodising adalah perlakuan
panas
yang
dilakukan
dengan cara
memanaskan sampai sekitar temperatur kritis bawah atau sedikit dibawahnya dan dibiarkan pada temperatur tersebut dalam waktu yang lama baru kemudian didnginkan. Struktur mikro yang terbentuk dari proses perlakuan panas sphereodising adalah perlit yang terbungkus oleh jaringan sementit. 1. %omogenisng adalah proses perlakuan panas dengan memanaskan baja sampai temperatur yang cukup tinggi di daerah austenit dan membiarkannya dalam waktu yang cukup lama sehingga terjadi difusi dan struktur mikro yang terbentuk adalah menjadi lebih homogen, kemudian didinginkan dengan lambat. . 3uenching adalah proses perlakuan panas pada temperatur dan waktu tertentu kemudian didinginkan secara cepat dengan media biasanya air. Struktur mikro yang terbentuk adalah martensit.
+. !engapa perlakuan panas %uenching dapat menghasilkan kekerasan yang lebih tinggi dari perlakuan normalising pada material bajaI
+
Aawaban =arena %uenching dilakukan pendinginan secara cepat langsung dibawah temperatur kritis, sehingga pada material akan menghasilkan kekerasan bahan yang cukup tinggi, tetapi getas, sedangkan normalising melakukan pendinginan secara lambat dan struktur mikro yang terbentuk adalah austenit halus dengan kekerasan dan keuletan yang cukup tinggi.
. Aika sifat kekerasan baja berubah, bagaimana pengaruh terhadap a. Sifat kekuatan tarik dan kekuatan luluh b. Sifat ketangguhan Aawaban a. Pada sifat kekuatan tarik dan kekatan luluh tidak akan berubah, karena kekuatan luluh tidak berpengaruh pada kekerasan baja, yang berpengaruh adalah keuletan suatu logam (paling dominan). b. Sedangkan pada sifat ketangguhan akan berubah karena kekerasan dan ketangguhan adalah kemampuan suatu logam untuk menyerap energi pada deformasi plastis.
1. !edia-media apa saja selain air yang dapat digunakan sebagai media pendingin pada %uenching Aawaban !inyak, salt bath, brine, oli dan alkohol
. Aelaskan apa pengaruhnya terhadap nilai kekerasan hasil percobaan, jika a. "emperatur Guenching dan ormalising J 522 /
+1
Pada baja, butir struktur kristal austenit yang terjadi akan terlalu besar, sehingga pada pendinginan cepat yang tumbuh didalam butir kristal austenit kasar@besar akan membentuk struktur martensit dan sifatnya pun benar-benar keras namun getas. Pada normalising akan terbentuk struktur austenit yang halus dan sifat mekanisnya pun sesuai yang diharapkan. b. "emperatur Guenching dan ormalising K 522 / Pada baja SS 122, tidak akan memperoleh kekerasan yang tinggi dan struktur mertensitnya pun rendah. Sedangkan pada normalizing terbentuk struktur austenit kasar atau tidak halus, sehingga hasilnya pun kerang begitu baik. c. Laktu penahanan pemanasan untuk Guenching dan ormalising J 2 menit Pada quenching akan memperoleh struktur kristal ferit dan perlit yang halus, sehingga kekerasannya pun kurang keras, tetapi ulet. Pada normalising kristal austenit yang terjadi akan terlalu kasar, sehingga pada pendinginan akan diperoleh ferit dan perlit yang kasar juga, sehingga akan membentuk struktur martensit. d. Laktu penahanan pemanasan untuk Guenching dan ormalising K 2 menit Pada quenching akan memperoleh kristal austenit yang terjadi akan terlalu kasar, sehingga akan membentuk struktur martensit. Sedangkan pada normalising kristal austenit yang berbutir halus dan homogen sehingga bila didinginkan
lambat akan diperoleh kristal ferit dan perlit yang halus.
8. nsur-unsur yang mempengaruhi peningkatan kekerasan dan kekuatan hasil perlakuan panas dan jelaskan pengaruhnya Aawabam a. Silikon M menegangkan perlit dan cenderung menguatakan perlit selalu untuk mengembang karena unsur ini digunakan sebagai oksida magnesit, b. /hromium M meningkatakan tegangan dan kekerasan, membentuk kekerasan dan menstabilkan karbit,
+
c. !agnesit M meningkatakan tegangan dan kekerasan, membentuk karbit, meningkatkan hardenability, range perpindahan panas d. "ungsten M membentuk kekerasan dan menstabilkan karbit, menaikan range dari temperatur dan temperatur tempering e. Phospor M meningkatakan tegangan dan hardenability, mengurangi ductility dan ketangguhan. f. *anadium
M menguatkan karbit, membentuk element. "idak digunakan
sebagai unsur yang berdiri sendiri, tapi untuk menggabungkan karbit ke austenit pada stainless steel. g. !olybdenum M menguatkan karbit dan membentuk element, dan juga meningkatkan temperatur tinggi pada gaya creep.
7. Aelaskan tentang +ase %ardening ("urface %ardening) dan jenisnya serta mekanismenya Aawaban /ase Dardening adalah proses perlakuan panas untuk mendapatkan kekerasan pada bagian permukaannya saja, sedangkan pada bagian dalam tetap berada pada sifat semula yaitu keuletan maupun ketangguhan yang tetap tinggi. $engan adanya perlakuan pengerasan permukaan maka menyebabkan lapisan permukaan menjadi lebih keras, tahan aus, dan tegangan sisa yang berupa tegangan tekan, sehingga disamping menaukan ketahanan lelah, aus dapat juga menaikan fati%ue limit (batas kelelahan). Aenisnya #. =arburusing +. itriding . /yaniding atau /arbonitriding 1. Pengerasan nyala api . Pengerasan induksi 9. !engapa perlu dilakukan teknik perlakuan panas dalam industri metalurgi Aawaban
+8
"eknik perlakuan panas sangat diperlukan dalam industri matalurgi karena produk setengah jadi dalam proses metalurgi sifat mekaniknya masih rendah dan dapat ditingkatkan yaitu dengan perlakuan panas sehingga menghasilkan produk metalurgi yang memiliki sifat mekanik yang tinggi.
LAMPIRAN B. 8a#*ar alat )an *ahan
+7
8ambar . uffle furnace
