MAKALAH PERBENGKELAN PERTANIAN Carburizing , Cyaniding , and Nitriding
Oleh :
Kelompok/Shift
: 4/A2
Anggota
: Anggietta Kustina
(240110110031)
Anna Aryanini
(240110110033)
!ina "uniar
(24011011003#)
$iesfa Alna Sanaya
(240110110041)
%& Ansyari $i'ky
(240110110042)
$isma %& anaitan
(2401101100*0)
+ilang ,uha alagan
(2401101100*3)
JURUSAN TEKNIK DAN MANAJEMEN INDUSTRI PERTANIAN FAKULT FAKULTAS AS TEKNOLOGI TEKNOLOG I INDUSTRI IN DUSTRI PERTANIAN PERTANIAN UNVERSITAS PADJADJARAN JATINANGOR 2013
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Bea!a"#
-ogam merupakan salah satu komponen terpenting alam pem.uatan suatu mesin atau .angunan pertanian& alam penggunaannya logam memiliki .e.erapa proses perlakuan& roses perlakuan yang iterapkan untuk mengu.ah sifat logam ikenal engan proses perlakuan panas atau heat treatment & Seangkan proses perlakuan yang iterapkan untuk mengu.ah sifat atau karakteristik logam paa permukaan ise.ut proses perlakuan permukaan( surface treatment ) & roses pengerasan ini ilakukan hanya paa permukaannya saa seangkan i .agian alamnya tetap ulet& roses pengerasan permukaan apat ikelompokkan alam ua ara yaitu: 1& roses yang ilakukan tanpa mengu.ah komposisi kimia ontoh flame hardening, induction hardening, laser hardening, an lain se.againya& 2& roses yang ilakukan engan meru.ah komposisi
kimia ontohnya
carburizing, nitriding, nitrocarburizing, cyaniding, an lain se.againya& ari .anyak istilah yang ise.utkan iatas penulis akan mengupas .e.erapa proses perlakuan panas paa logam yaitu carburizing, cyaniding, an nitriding & 1.2 T$%$a"
uuan i.uatnya makalah ini antara lain: 1& %ahasisa memahami proses heat treatment seara umum 2& %ahasisa memahami an mengetahui proses carburizing, cyaniding, an nitriding seara umum&
BAB II ISI 2.1 Pr&'e' Pera!$a" Pa"a' ( Heat Treatment )
Heat Treatment atau proses perlakuan panas aalah proses pemanasan yang iikuti proses peninginan selama aktu tertentu an .ila perlu ilanutkan engan pemanasan serta peninginan ulang& uuan heat treatment a alah: 1& %emulihkan sifat semula suatu .ahan yang terganggu karena proses pengeraan& 2& %em.uat
sifat
tertentu sesuai ke.utuhan operasional/fungsional an
spesifikasi esain& roses perlakuan panas iklasifikasikan menai 3: 1& ermal yaitu proses perlakuan panas yang hanya memanfaatkan kom.inasi panas alam menapai tuuan heat treatment itu& ontoh ari proses ini yaitu Annealing, Artificial Aging, Austenitizing, Full Annealing, Hardenability, an lain5lain& 2& ermokimia yaitu proses perlakuan panas yang memnfaatkan kom.inasi panas an isertai engan suatu reaksi engan 'at kimia atau engan melakukan inerstisi ari unsur5unsur kimia paa .ahan yang seang i.eri perlakuan panas untuk menapai tuuan heat treatment itu& ontoh ari proses ini yaitu carburizing, nitriding, carbo-nitriding, boronizing, dan cyaniding. 3& ermo5mekanik yaitu proses perlakuan panas yang memnfaatkan kom.inasi panas an perlakuan mekanik (itempa i.u.ut ipukul an se.againya) paa .ahan yang seang i.eri perlakuan panas untuk menapai tuuan heat treatment itu& 2.2 Carburizing
Carburizing atau kar.urasi merupakan suatu metoe heat treatment yang suah lama ikenal oleh orang seak ulu& alam ara ini .esi ipanaskan i atas suhu alam lingkungan yang menganung kar.on .aik alan .entuk paat air ataupun gas& 6e.erapa .agian ari ara kar.urasi yaitu ka.urasi paat ka.urasi air an kar.urasi gas& Kar.urisasi aalah penam.ahan unsur kar.on paa .agian permukaan .ena kera melalui pemanasan i atas suhu kritis an menahan paa
suhu terse.ut alam selang aktu tertentu alam suatu 7meia7 yang .erfungsi se.agai sum.er untuk kar.on& roses perlakuan panas yang menghasilkan permukaan yang tahan aus sam.il mempertahankan ketangguhan an kekuatan inti& erlakuan ini iterapkan paa .agian .aa renah kar.on setelah permesinan .antalan engan material .aa pauan roa gigi an komponen lainnya& Kar.urasi meningkatkan kekuatan an ketahanan terhaap aus engan ara meniffusikan kar.on ke permukaan .aa paa suhu tingggi engan tuuan mempertahankan kekerasan seara su.stansial le.ih renah ke .agian alam& erlakuan ini iterapkan untuk .aa renah kar.on setelah i mesin& ermukaan yang kuat an keras serta .entuk yang rumit an kompleks apat i.uat ari .ahan engan .iaya relatif le.ih renah yang apat segera mesin atau i.entuk se.elum perlakuan panas& Ke.anyakan kar.urasi ilakukan engan memanaskan komponen .aik alam tungku lu.ang atau tungku tertutup an memperkenalkan gas kar.urasi paa temperatur tertentu& Kar.urasi gas memungkinkan kontrol akurat ari keua suhu proses an kar.urasi (potensi kar.on)& Kar.urasi aalah proses aktu / temperatur8 suasana kar.urasi iperkenalkan ke alam tungku untuk aktu yang iperlukan untuk memastikan kealaman yang .enar& otensi kar.on ari gas apat iturunkan untuk memungkinkan ifusi menghinari kele.ihan kar.on i lapisan
permukaan& Setelah
kar.urasi proses selanutnya
apat
.erupa
peninginan lam.at ataupun peninginan epat& %isalnya alam proses kar.urasi terapat ifusi kar.on paa temperatur .aa iatas transformasi ferrite / austenite& aa peningan selanutnya ter.entuk kulit martensit& Kekerasan permukaan paa proses ini menapai #00 9 00 ;< (
= kaar kar.on paa kealaman > o = kaar kar.on asar alam .aa 1 = Kaar kar.on ipermukaan > = Kealaman ari permukaan (m)
= Koef iff (m2/s) t = aktu (s) erf = error funtion $eaksi ar.uri'ing :
Ga45ar 1. Pack Carburizing (S$45er6 7tt86#et9t"arar9a.:&r;8re''.<&4 )
Ga45ar 2. M9!r&'tr$!t$r Ha'9 Kar5$r9'a'9 Ba%a, D9et'a ;e"#a" => N9ta (S$45er6 7tt86#et9t"arar9a.:&r;8re''.<&4 )
2.2.1
Kar5$r9'a'9 Pa;at (pack or powder carburizing)
Kar.urisasi paat aalah proses kar.urisasi yang ilakukan engan menggunakan 7meia7 .er.entuk paat& roses kar.urisasi paat ilakukan engan menggunakan meia kar.on arang .atok 0? t an energi'er 6aO3 10? t yang imasukkan ke alam aah sementasi an ipanaskan ialam tungku& emperatur proses kar.urisasi yaitu *0 eraat an holing time selama 3 am& @ntuk proses pengerasan ilakukan paa temperatur 00 eraat selama 4* menit an ilakukan proses uenhing alam meia air&
2.2.2
Kar5$r9'a'9 Ga' (gas carburizing)
Kar.urisasi gas aalah proses kar.urisasi yang ilakukan engan menggunakan 7meia7 gas& Antara lain apat igunakan gas alam atau hiro kar.on atau propon (+as Kar.it)& rosesnya yaitu .ena yang akan ipanaskan imasukkan alam oBen atau furnae engan temperature .erBariasi antara C#00 sampai *00& atmosfir gas untuk kar.urasi iprouksi ari airan ( metanol isopropanol ) atau gas hirokar.on (peropana an metana)& +enerator gas enhotermik ipakan untuk menyuplai gas enhotermik& Komposisi gas alam proses kar.urasi gas aalah oBen ialiri engan gas kar.on& Atom 9 atom kar.on akan tertarik menem.us kealam logam& Sehingga permukaan logam menai kaya kar.on& ara ini iterapkan alam kar.urasi alam .agian 9 .agian yang keil yang apat ielupkan langsung setelah pemanasan alam apur& Kele.ihan ari gas ar.uri'ing yaitu le.ih epat i.aningkan engan pak ar.uri'ing& roses ini hanya mem.utuhkan seikit tenaga kera an penanganan& "uga le.ih praktis ari paa pak ar.uri'ing untuk umlah yang .anyak& Kekurangannya aalah alat an .ahan yang igunakan alam proses ini le.ih mahal&
2.2.3 Kar5$r9'a'9 *a9r (bath carburizing)
Kar.urisasi air aalah proses kar.urisasi yang ilakukan engan 7meia7 air& Kar.urasi enis ini menggunakan lelehan sainia ( D ) paa logam .erkar.on renah yang ipanaskan engan menggunakan .elerang pemanas yang
ipanaskan engan minyak atau gas& Suhunya kira 9 kira C1*0 9 000& proses ini ilakukan engan kontinyu an otomatis karena mem.erikan hasil akhir yang .aik& ermukaan lelehan itutup engan grafit atau .atu .ara untuk mengurangi hilangnya raiasi an ekomposisi siania yang .erle.iahan& Selain soium an potassium siania lelehan yang igunakan uga menganung soium an pottasium kloria an .arium kloria yang .erperan se.agai aktifator& roses ini mirip engan proses siania hanya isini kulit luar mempunyai kaar kar.on yang tinggi an kaar nitrogen yang renah& Kar.urasi air apat igunakan untuk mem.entuk lapisan sete.al E3*mm meskipun umumnya tiak mele.ihi 0E4 mm& ara ini .aik untuk pengerasan permukaan .ena yang .erukuran keil an seang& Kele.ihannya karena airan mentransfer engan epat maka kar.on yang itam.ahkan uga le.ih epat& "uga pengerasan yang ihasilkan le.ih merata& Kekurangannya aalah .e.erapa nitrogen terserap .ersama 9 sama engan kar.on an menye.a.kan pengerasan menaak& "uga material harus ikeringkan setelah proses ini untuk menghinari korosi hal tese.ut memakan aktu an .iaya&
;al 9 hal yang mempengaruhi hasil proses kar.urasi aalah se.agai .erikut: •
otensial Kar.on& Semakin tinggi potensial kar.on makin epat kar.on isuplai kealam .aa menghasilkan graien konsentrasi le.ih tinggi ipermukaan& @ntuk ampuran .er.agai maam gas potensial kar.on paa temperatur tertentu potensial kar.on ikenal se.agai kanungan kar.on alam kesetim.angan engan atmosfir tungku& 6iasanya konisi ini mengau paa aktiBitas kar.on alam atmosfir yang apat ikenal ari penunukkan potensial oksigen O an O2 alam atmosfir ika atmosfir fasa gas terse.ut .eraa alam kesetim.angan&
•
Keepatan $eaksi ipermukaan 6aa& Sifat an konsentrasi ari spesies molekul alam atmosfir mempengaruhi keepatan reaksi& Se.agai ontoh reaksi permukaan le.ih epat terai paa atmosfir gas enotermik aripaa atmosfir metana5hirogen&
•
emperatur Kar.urasi& eningkatan proses akan meningkatkan keepatan reaksi permukaan sehingga menghasilkan kealaman penetrasi kar.on le.ih .esar& engan emikian kete.alan lapisan yang iperoleh le.ih alam&
•
auan -ogam& Kanungan unsur pauan paa .aa mem.erikan pengaruh pertama terhaap kanungan kar.on lapisan an keua terhaap keepatan ifusi kar.on kealam .aa& ;al iatas ise.a.kan elemen5elemen pauan terse.ut menempati posisi su.situsi aninterstisi paa sisi matrik logam sehingga akan mengham.at gerakan atom5atom kar.on yang .erifusi sehingga akan ihasilkan kealam kar.urasi yang .er.ea
•
!aktu Kar.urasi& Kealaman penetrasi kar.on meningkat seiring engan peningkatan aktu kar.urasi an untuk memperoleh pemanasan yang homogen sehingga struktur austenitnya homogen atau terai kelarutan kar.ia ke alam austenit an ifusi kar.on an unsur pauannya&
2.3 Cyaniding
Cyaniding atau kar.onitriing air merupakan proses imana terai a.sorpsi kar.on an nitrogen untuk memperoleh permukaan yang keras paa .aa kar.on renah yang sulit ikeraskan& Cyaniding uga merupakan proses imana terai itrie kar.on an nitrogen untuk memperoleh permukaan yang keras paa .aa kar.on renah yang sulit ikeraskan& roses ini ilakukan engan renaman air garam yang teriri ari Kar.onat Datrium (Soium) an Siania Datrium yang iampur engan salah satu .ahan klori natrium an klori .arium te.al lapisan sekitar 03 mm& 6ena yang ikeraskan imasukan kealam apur yang mem.entuk garam yanie natrium& -ama pemanasan tergantung paa permukaan yang akan ikerasakan& 6ena kemuian ielupkan alam air atau minyak untuk menapatkan permukaan yang keras& e.al lapisan .erkisar antara 010 sampai 040 mm& Cyaniding terutama itetapkan untuk perlakuan panas .agian5.agian yang keil& roses Cyaniding yang epat an efisien terutama igunakan paa .aa kar.on renah .agian ini ipanaskan sampai 1E0051#*0FG alam natrium siania an kemuian paam an i.ilas alam air atau minyak untuk menghapus sisa
siania& Sehingga paa permukaan akan ter.entuk suatu lapisan yang .ersifat keras yang ise.ut compound layer enis Hitrie .esi& roses ini menghasilkan hasil yang tipis shell keras (antara 0010 an 0030 ini) yang le.ih sulit ari yang ihasilkan oleh kar.urasi an apat iselesaikan alam aktu 20 sampai 30 menit i.aningkan engan .e.erapa am sehingga .agian memiliki seikit kesempatan untuk menai teristorsi& ;al ini .iasanya igunakan paa .agian5.agian keil seperti .aut mur sekrup an roa gigi keil& Kelemahan utama ari Cyaniding aalah garam siania yang .eraun& +as ini ihasilkan engan menampur atau kalium natrium siania sulfat asam an air alam .er.agai proporsi& 6ena yang ikeraskan imasukan ke alam apur yang mem.entuk garam cyanide natrium suhunya seikit iatas aerah A1& -ama pemanasan tergantung paa permukaan yang akan ikerasakan& 6ena kemuian ielupkan alam air atau minyak untuk menapatkan permukaan yang keras& e.al lapisan .erkisar antara 010 sampai 040 mm& Cyaniding terutama itetapkan untuk perlakuan panas .agian5.agian yang keil& aa proses cyaniding .ena kera ipanaskan paa rentang temperatur *00F 5 *0F alam lingkungan yang menganung nitrogen sehingga paa permukaan akan ter.entuk suatu lapisan yang .ersifat keras yang ise.ut engan compound layer enis nitria .esi&
Ga45ar 3. S!e4a Pr&'e' Cyaniding
2.? Nitriding
rinsip asar teknologi nitriasi ini aalah pem.entukan plasma gas nitrogen alam ta.ung hampa an menem.akkan ke arah .ena kera sehingga ter.entuk fase nitria yang keras i permukaan .ahan& -apisan keras yang ter.entuk teriri ari 'ona ifusi an 'ona senyaa paa permukaan .ahan yang mampu menapai
kealaman sampai engan 1 mm& Karakteristik ari lapisan an kekerasan yang ihasilkan .ergantung
paa .e.erapa parameter yaitu kapasitas gas nitrogen
tekanan Bakum suhu ruang an .esarnya tegangan tinggi& erkem.angan nitriasi plasma iunia imulai seak tahun 1## engan fasilitas ui .erupa ruang siliner engan iameter 1&* m an panang 4E m yang igunakan untuk pengerasan komponen inustri& erkem.angan
i
Inonesia
imulai
engan
pengem.angan
skala
la.oratorium i 6aan enaga Duklir Dasional untuk pengerasan sampel .aa an pahat .u.ut yang mampu menaikkan kekerasan sampai
2 kali lipat an
meningkatkan umur pakai se.esar C3?& engem.angan lanut ilakukan engan pem.uatan fasilitas nitriasi untuk pengerasan komponen inustri engan ruang ui ari ta.ung iameter 4Em tinggi **m& temperatur operasi 3*0 °5*0° an tegangan 1530 k< () 15*0mA& roses pengerasan engan plasma nitriasi merupakan salah satu teknik yang apat ipakai untuk tuuan ini an .anyak ikem.angkan untuk pengerasan komponen5komponen yang paa teknologi tinggi& Keuntungan pengerasan engan plasma i.aning teknologi konBensional aalah istorsi keil temperatur operasi le.ih renah engan aktu operasi le.ih penek apat igunakan untuk seluruh .ahan .aa tingkat kekerasan le.ih tinggi engan pengaturan an operasi le.ih teliti an tiak menghasilkan lim.ah .er.ahaya& Ongkos operasi untuk .ena yang keil akan le.ih murah meskipun inBestasi aal peralatan nitriasi plasma ukup tinggi& eknik nitriasi an implantasi ion serta laser-nitriding uga tengah ikem.angkan i .e.erapa la.oratorium& i Inonesia proses pengerasan engan teknik plasma telah ikem.angkan i la.oratorium akselarator 3%56AAD (usat enelitian an engem.angan eknologi %au 6aan enaga Duklir)& roses ini uga ikem.angkan i usat engem.angan Ilmu 6ahan an usat engem.angan $eaktor %au engan mem.uat fasilitas nitriasi plasma untuk skala inustri komponen pem.angkit energi&
engan semakin meningkatnya
ke.utuhan pengerasan permukaan .ahan perlu ilakukan pengem.angan teknologi nitriasi plasma .ahan&
se.agai pilihan yang menanikan untuk perlakuan
rinsip asar ari operasi nitriasi plasma aalah pelapisan permukaan .ahan engan gas nitrogen .er.entuk plasma untuk mem.entuk fase nitria yang keras paa permukaan .ahan& Skema peralatan itunukkan seara garis .esar paa +am.ar& 1 engan komponen utama .erupa ta.ung nitriasi siste m Bakum sistem pemanas sistem tegangan tinggi tangki .eserta sistem aliran gas an sistem pemegang sampel& +as nitrogen ari ta.ung ialirkan ke ta.ung nitriasi yang telah iBakumkan an ipanaskan sehingga mem.entuk plasma& 6ahan yang ikeraskan .eraa i pemegang sampel se.agai katoe an plasma itarik an iperepat ke sampel oleh pengaruh mean listrik menggunakan tegangan tinggi sehingga terai pengerasan permukaan&
Ga45ar ?. Peraata" N9tr9;a'9 Pa'4a
Sistem tegangan tinggi
:
$G 1*0! 13E %;'
Sistem Bakum
:
ompa rotari 4*0 liter/am
a.ung nitriasi
:
a.ung luar SS iameter 4* m tinggi 40 m
Sistem pemanas
:
Electric-heater 4>1000 !att Temp. controller &
Sistem peningin
:
-ilitan pipa tem.aga iameter 1 inh
Sistem aliran gas D2
:
+as nitrogen engan pipa/ selang
BAB III
PENUTUP
3.1 Ke'948$a"
Kesimpulan yang apat iam.il ari makalah ini antara lain: 1& roses perlakuan panas (heat treatment) aalah proses pemanasan yang iikuti proses peninginan selama aktu tertentu an .ila perlu ilanutkan engan pemanasan serta peninginan ulang& 2& Carburizing, Cyaniding, an itriding merupakan proses perlakuan panas alam enis ermokimia yaitu proses perlakuan panas yang memanfaatkan kom.inasi panas an isertai engan suatu reaksi engan 'at kimia& 3& Kar.urisasi (carburizing ) aalah penam.ahan unsur kar.on paa .agian permukaan .ena kera melalui pemanasan i atas suhu kritis an menahan paa suhu terse.ut alam selang aktu tertentu alam suatu 7meia7 yang .erfungsi se.agai sum.er untuk kar.on& 4& ;al5hal yang mempengaruhi kar.urisasi ialah keepatan reaksi potensial kar.on temperatur kar.urasi aktu kar.urasi an pauan logam *& Cyaniding atau kar.onitriing air merupakan proses imana terai a.sorpsi kar.on an nitrogen untuk memperoleh permukaan yang keras paa .aa kar.on renah yang sulit ikeraskan& E& rinsip asar nitriasi ini aalah pem.entukan plasma gas nitrogen alam ta.ung hampa an menem.akkan ke arah .ena kera sehingga ter.entuk fase nitria yang keras i permukaan .ahan&
DAFTAR PUSTAKA
A.ai Aris& 200C& !roses "arburising & ABaila.le at http://arisa.ai&.logspot& om/200C/0/proses5kar.urising&html (iakses paa 0* "uni 2013 pukul 1C&02 i.) 6anriyana& Dugraha utun& 2003& #esain !eralatan itridasi !lasma untu$ !engerasan "omponen %ndustri& rosiing Seminar eknologi Akselerator& 3%56AAD: ,ogyakarata& ahaya $aka& 200& Heat reatment& ABaila.le at http://rakaahya&.logspot&om/200/0E/heat5treatment&html (iakses paa 0E "uni 2013 pukul 1*&00 i.) +ufron& 2012& Heat Treatment & ABaila.le at: http://glo.almesin&.logspot&om/2012/03/heat5treatment&html (iakses paa tanggal * "uni 2013 pukul 1#&4# !I6) e.rianto ;alasan& 200#& $OSJS KA$6@$ASI AA AA 6A"A KA$6OD $JDA; @D@K IJ AD @D; SJJ-AD $ADAI (;AID GASJDJ$) %OO$ ,A%A;A: S@I KAS@S I & ,L 6AD@D+& entral -i.rary Institute ehnology 6anung& $ia& 2011& &urface Hardening ' Thermochemical Treatment & ABaila.le at: http://gogetitnararia&orpress&om/2011/11/0*/ont5surfae5harening5 thermohemial5treatment/ (iakses paa tanggal * "uni 2013 pukul 1C&0* !I6) $ohan %uhamma& 2010& Carbonitriding dan yaniing& ABaila.le at http://muhammarohan&orpress&om/2010/11/2E/kar.onitriing5 yaniing/ (iakses paa 0E "uni 2013 pukul 12&3* i.) Septian $iky& 2013& T h ermochemical (aa& ABalia.le at: http://.log&u.&a&i/rikyseptian0#/ (iakses paa tanggal * "uni 2013 pukul 1#&* !I6) Suatmoko& 2003& Te$nologi &puttering. iktat Kuliah !orkshop Sputtering @ntuk $ekayasa ermukaan 6ahan: 3%56AAD&