MAKALAH PERLAKUAN PANAS MATA KULIAH METALURGI FISIK
Disusun Oleh : 1) Donny Febrianto Kusuma 2) Rizky Semester V
Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains & Teknologi
UNIVERSITAS ISLAM AS-SYAFI'IYAH JAKARTA 2013
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, shalawat serta salam senantiasa tercurah kepada Rasulullah SAW beserta keluarga dan sahabatnya. Berkat kudrat dan iradat-Nya akhirnya kami dapat menyelesaikan makalah yang membahas tentang “PERLAKUAN PANAS” ini. Makalah ini merupakan salah satu tugas mata kuliah Metalurgi Fisik semester V. Dalam kesempatan ini kami menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan, dorongan, bimbingan dan arahan kepada penyusun. Dalam makalah ini kami menyadari masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu segala saran dan kritik guna perbaikan dan kesempurnaan sangat kami nantikan. Semoga makalah ini dapat bermanfaat khususnya bagi penyusun dan para pembaca pada umumnya.
Jakarta, 9 September 2013
Penyusun
i
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ................................................................................................................... ii DAFTAR ISI................................................................................................................................. iii BAB I PENDAHULUAN ...............................................................................................................1 A. Latar Belakang .......................................................................................................................1 B. Pokok Permasalahan ..............................................................................................................1 BAB II PEMBAHASAN ................................................................................................................2 A. Pengertian ...............................................................................................................................2 B. Jenis Perlakuan Panas.............................................................................................................3 KESIMPULAN ..............................................................................................................................7
ii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Makalah ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Metalurgi Fisik pada Program Studi Teknik Mesin Universitas Islam As-Syafi’iyah. Sejak zaman dahulu kala pandai besi mengetahui bahwa sifat bahan dapat dirubah melalui pemanasan yang disusul dengan pendinginan, mereka mengenal berbagai proses perlakuan panas meski tidak mengetahui dengan pasti apa yang terjadi dalam logam itu sendiri. Ilmu dan Teknologi Bahan telah tumbuh dan berkembang menjadi satu bidang tersendiri selama 50 tahun terakhir ini. Pengembangan ini berintikan temuan tertentu yaitu konsep bahwa sifat dan kelakuan bahan berhubungan erat dengan struktur internal dari bahan tersebut. Hasilnya agar sifat dapat diubah-ubah harus diadakan perubahan yang sesuai pada struktur internal bahan. Demikian pula bila pemerosesan atau keadaan pemakaian merubah struktur, karakteristik bahan akan berubah pula.
B. Pokok Permasalahan Dari pembuatan makalah ini ada beberapa yang jadi pokok permasalahan diantaranya : 1. Apa pengertian Perlakuan Panas atau Heat Treatment? 2. Apa saja jenis-jenis perlakuan panas?
1
BAB II PEMBAHASAN
A. Pengertian Perlakuan panas adalah kombinasi dari operasi pemanasan dan pendinginan dengan kecepatan tertentu yang dilakukan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat, sebagai suatu upaya untuk memperoleh sifat-sifat tertentu. Proses Perlakuan Panas sendiri adalah salah satu proses untuk mengubah struktur logam dengan jalan memanaskan spesimen pada elektrik terance (tungku) pada temperature rekristalisasi selama periode waktu tertentu kemudian didinginkan pada media pendingin, seperti udara, air, air garam, oli dan solar yang masing-masing mempunyai kerapatan pendinginan yang berbeda-beda, dan bila perlu dilanjutkan dengan pemanasan serta pendinginan ulang. Sifat-sifat logam yang terutama sifat mekanik yang sangat dipengaruhi oleh struktur mikrologam disamping posisi kimianya, contohnya suatu logam atau paduan akan mempunyai sifat mekanis yang berbeda-beda apabila struktur mikronya diubah. Dengan adanya pemanasan atau pendinginan dengan kecepatan tertentu maka bahan-bahan logam dan paduan memperlihatkan perubahan strukturnya. Tujuan perlakuan panas adalah: 1. Mempersiapkan material untuk pengolahan berikutnya. 2. Mempermudah proses machining. 3. Mengurangi kebutuhan daya pembentukan dan kebutuhan energi. 4. Memperbaiki keuletan dan kekuatan material. 5. Mengeraskan logam sehingga tahan aus dan kemampuan memotong meningkat. 6. Menghilangkan tegangan dalam. 7. Memperbesar atau memperkecil ukuran butiran agar seragam. 8. Menghasilkan pemukaan yang keras disekeliling inti yang ulet.
2
B. Jenis Perlakuan Panas Masing-masing proses perlakuan panas memiliki fungsi yang berbeda-beda dengan menghasilkan sifat-sifat kekerasan yang diinginkan. Proses perlakuan panas dapat klasifikasi menjadi 2 bagian, yaitu : 1. Perlakuan panas untuk memperbaiki sifat keuletan material (Softening) contohnya annealing, dan normalizing. 2. Perlakuan panas untuk memperbaiki sifat kekerasan material (Hardening) contohnya karburasi, karbonitiding, nitriding, sianiding, dan quenching.
Softening Softening adalah proses perlakuan panas untuk menghasilkan / memperbaiki tingkat keuletan material.
Anneling Annealing adalah istilah umum yang digunakan untuk menggambarkan proses restorasi (pengembalian sifat-sifat semula) atas paduan coldworked atau yang telah diberi perlakuan panas. Annealing juga berfungsi untuk mengembalikan tekanan residual dalam suatu part manufaktur demi meningkatkan tingkat machinability dan kestabilan dimensional. Proses anneling atau melunakkan baja dilakukan dengan proses pemanasan baja di atas temperature kritis (723 °C) selanjutnya dibiarkan beberapa lama sampai temperature merata disusul dengan pendinginan secara perlahan-lahan sambil dijaga agar temperature bagian luar dan dalam kira-kira sama hingga diperoleh struktur yang diinginkan dengan menggunakan media pendingin udara. Tujuan proses anneling : 1. Melunakkan material logam 2. Menghilangkan tegangan dalam / sisa 3. Memperbaiki butir-butir logam
3
Jenis Anneling itu beraneka ragam, tergantung pada jenis atau kondisi benda kerja, temperature pemanasan, lamanya waktu penahanan, laju pendinginan (cooling rate), dll. Sehingga kita akan mengenal dengan apa yang disebut : Annealing, Stress relief Annealing, Process annealing, Spheroidizing, Normalizing dan Homogenizing.
Normalizing Normalizing merupakan proses pemanasan 100oF diatas temperatur kritis atas sekitar temperatur 1000oF-1250oF. Tujuan proses ini adalah untuk menghasilkan baja yang lebih kuat dan keras diibandingkan dengan baja hasil proses full anneling,jadi aplikasi penerapan dari proses normalizing digunakan sebagai final treatment. Normalizing pada umumnya menghasilkan struktur yang halus, sehinga baja dengan komposisi kimia yang sama akan memiliki yield strength, UTS, kekerasan, dan impact strength akan lebih tinggi dari pada hasil full annealling. Normalizing dapat juga dilakukan pada benda hasil tempa untuk menghilangkan tegangan dalam dan menghaluskan butiran kristalnya. Sehingga sifat mekanisnya menjadi lebih baik. Normalizing dapat juga menghomogenkan struktur mikro sehingga dapat memberi hasil yang bagus dalam proses hardening, sehingga ummnya sebelum dihardening baja harus di normalizing terlebih dahulu.
Hardening Pengerasan adalah proses pemanasan baja sampai suhu di daerah atau di atas daerah kritis disusul dengan pendinginan yang cepat. Bila kadar karbon diketahui, suhu pemanasannya dapat dibaca dari diagram fasa Besi-karbida besi. Akan tetapi, bila komposisi baja tidak diketahui, perlu diadakan percobaan untuk mengetahui daerah pemanasannya. Cara yang terbaik adalah memanaskan dan mencelupkan beberapa potong baja berbagai suhu disusul dengan pengujian kekerasan atau pengamatan mikroskopik. Bila suhu yang tepat telah diperoleh akan terjadi perubahan dalam kekerasan dan sifat lainnya.
4
Surface Hardening (Pengerasan Permukaan) Pengerasan permukaan memiliki dua cara dalam proses hardening, yaitu dengan penambahan zat
(Karburasi,
Nitriding, Karbonitriding, Sianiding, Chromizing,
Siliconizing, Boronizing) dan tanpa penambahan zat (Flame Hardening , Induction Hardening , Laser and Electron Beam Hardening).
Karburasi Cara ini sudah lama dikenal oleh orang sejak dulu. Dalam cara ini, besi dipanaskan di atas suhu dalam lingkungan yang mengandung karbon, baik dalam bentuk padat, cair ataupun gas. Beberapa bagian dari cara kaburasi yaitu kaburasi padat, kaburasi cair dan karburasi gas.
Karbonitiding Adalah suatu proses pengerasan permukaan dimana baja dipanaskan di atas suhu kritis di dalam lingkungan gas dan terjadi penyerapan karbon dan nitrogen. Keuntungan karbonitiding adalah kemampuan pengerasan lapisan luar meningkat bila ditambahkan nitrogen sehingga dapat dimanfaatkan baja yang relative murah ketebalan lapisan yang tahan antara 0,80 sampai 0,75 mm.
Sianiding Adalah proses dimana terjadi absobsi karbon dan nitrogen untuk memperoleh specimen yang keras pada baja karbon rendah yang sulit dikeraskan.
Nitriding Adalah proses pengerasan permukaan yang dipanaskan sampai ± 510°c dalam lingkungan gas ammonia selama beberapa waktu.
Quenching Quenching merupakan salah satu teknik perlakuan panas yang diawali dengan proses pemanasan sampai temperatur austenit (austenisasi) diikuti pendinginan secara cepat, sehingga fasa austenit langsung bertransformasi secara parsial membentuk struktur 5
martensit. Austenisasi dimulai pada temperatur minimum ± 50°C di atas Ac3,yang merupakan temperatur aktual transformasi fasa ferit, perlit, dan sementit menjadi austenit. Temperatur pemanasan hingga fasa austenit untuk proses quenching disebut juga sebagai temperatur pengerasan (hardening temperatur). Dan setelah mencapai temperatur
pengerasan,
dilakukan
penahanan
selama
beberapa
menit
untuk
menghomogenisasikan energi panas yang diserap selama pemanasan, kemudian didinginkan secara cepat dalam media pendingin. Tujuan utama quenching adalah menghasilkan baja dengan sifat kekerasan tinggi. Sekaligus terakumulasi dengan kekuatan tarik dan kekuatan luluh, melalui transformasi austenit ke martensit. Proses quenching akan optimal jika selama proses transformasi, struktur austenit dapat dikonversi secara keseluruhan membentuk struktur martensit. Hal-hal penting untuk menjamin keberhasilan quenching dan menunjang terbentuknya martensit khususnya, adalah : temperatur pengerasan, waktu tahan, laju pemanasan, metode pendinginan, media pendingin dan hardenability.
6
KESIMPULAN
1. Perlakuan panas ialah suatu cara yang mengakibatkan perubahan struktur bahan melalui penyolderan atau penyerapan panas dalam bentuk bahan tetap sama (kecuali perubahan akibat regangan panas). 2. Proses-proses dalam Perlakuan panas pada suatu material antara lain:
Untuk memperbaiki sifat kekerasan material (hardening)
Untuk memperbaiki sifat keuletan material (softening)
3. Hardening: Teknik perlakuan panas untuk mendapatkan material yang lebih keras dibanding sebelumnya, contohnya karburasi, nitriding, sianiding, dan quenching. 4. Softening: Teknik perlakuan panas untuk mendapatkan material yang lebih ulet/elastis dibanding sebelumnya, contohnya normalizing, annealing, dan tempering. 5. Sperodizing merupakan teknik perlakuan panas untuk mendapatkan material yang memiliki sifat keras namun elastis.
7
