BAB VIII
PERLAKUAN PERMUKAAN 8.1. Pendahuluan
Suatu perlakuan (treatment) yang diterapkan pada suatu logam agar diperoleh sifat-sifat yang tertentu: senantiasa tidak dapat dilepaskan dari tujuan yang ingin dicapai dari penerapan perlakuan tersebut. Atas dasar hal tersebut, agar dapat dicapai hasil yang memadai, pelaksanaan dari suatu perlakuan, harus memperhitungkan aspek metalurgi dan peralatan yang tersedia. Penelaahan terhadap aspek metalurgi, memungkinkan untuk memilih proses-proses perlakuan yang sesuai untuk suatu logam untuk suatu maksud tertentu dengan ekonomis; sedangkan penelaahan terhadap peralatan yang tersedia memungkinkan antara lain untuk dapat d apat menentukan menentuka n tingkat kualitas yang akan dihasilkan. Dalam metode proses produksi yang modern, perlakuan (treatment) yang diterapkan pada suattu logam melibatkan perlakuan logam dalam keadaan cair (liquid treatment) dan p[erlakuan logam dalam keadaan padat (solid treatment) dan perlakuan logam dalam keadaan padat (solid treatment). Liquid treatment dijumpai dalam proses pengecoran; umpamanya dalam penambahan unsureunsur paduan, inoculant, no du lant, dan sebagainya. Sedangkan solid treatment ruang lingkupnya sangat luas. Meskipun tujuan dari solid dari solid treatment pada pada hakekatnya adalah mengubah sifat/karakteristik fisik dan mekanik logam; tetapi penerapannya dapat mencakup pengubahan seluruh bagian dari logam atau sebagian dari permukaan logam (bahkan dapat mencakup pengubahan permukaannya saja). Proses perlakuan yang diterapkan untuk pengubahan sifat pada seluruh bagian logam dikenal dengan nama proses perlakuan (laku panas/heat treatrment). Sedangkan proses perlakuan yang diterapkan untuk mengubah sifat/karakteristik logam pada permukaannya (bagian permukaan logam) disebut proses perlakuan permukaan (laku p ermukaa/surface treatment). Pada prakteknya, pelaksanaan laku permukaan sangat bervariasi tergantung pada tujuan yang ingin dicapai. Laku permukaan umumnya ditujukan antara lain untuk: -
Meningkatkan ketahanan aus dengan jalan memperkeras (atau memberikan lapisan yang keras) pada permukaan logam. 292
-
Meningkatkan ketahanan korosi tanpa merubah karakteristik sifat-sifat logam yang permukaannya diberi laku permukaan.
-
Meningkatkan “performance” “performance” (unjuk rupa) logam dari suatu komponen untuk maksudmaksud fabrikasi. Atas dasar hal tersebut diatas, jenis proses laku permukaan sangat banyak. Tabel berikut
berupaya menggambarkan jenis-jenis proses laku permukaan yang umum dikenal dalam proses produksi.
I. Proses-proses untuk memperkeras permukaan logam : 1. Proses perlakuan thermokimia (Thermochemical treartment): - Carburizing (cementation,Sementasi, Karburasi) dengan media padat, cair atau gas. - Nitriding dengan media cair atau gas - Iontriding - Cyaniding (Carbonitriding, Chapmanizing) - Nitrocarburizing (Nitroc) 2. Proses pengerasan permukaan (Surface hardening): - Induction hardening - Flame hardening 3. Metal spraying 4. Pelapisan logam (metal plating) melalui pengendapan elektrolitik unsur-unsur yang keras. 5. Proses Fusi (Fusion process) antara lain: Overlay process atau substitusi.
II. Proses-proses untuk meningkatkan ketahanan korosi : 1. Pengendapan listrik (electrodeposition) 2. Lapisan celup (hot dip coating) 3. Lapis difusi (diffusion coating); yang mencakup: - Cemewntasi - Cladding - Deposisi vakum - Pirolisa (Vapour deposition) - Sprayed Metal Coating
293
- “Case hardening” (pengerasan kulit) 4. Lapis non-metalik (Non-metalic coating); mencakup: - Pengecatan dan lapis lak (lacquers coating). - Lapis plastik - Lapis karet dan elastomer - Lapis Enamel - Temporary protective coatings 5. Lapis konversi dasn oksida (Conversion and Ox ide Coating) - Anodisasi - Chromatasi - Phosphatasi (Parkerizing) III. Proses-proses untuk meningkatkan ”unjuk rupa ( performance)” permukaan logam:
1. Polishing 2. Abrasive belt grinding 3. Barrel tumbing 4. Honing 5. Lapping 6. Superfinishing Disamping proses-proses tersebut diatas, ke dalam jenis proses ini termasuk pula: 1. Electro plating 2. Metal spraying 3. Pelapisan inorganic 4. Parkerizing 5. Anodizing 6. Shradizing Catatan; Proses I.1.. dikenal juga dengan nama: Proses pengerasan kulit (case hardening).
294
Jenis proses laku permukaan sangat banyak, sehingga tidak mungkin untuk dijelaskan keseluruhan proses dalam makalah ini. Pembahasan dalam bab ini hanya mencakup proses perlakuan thermokimia dan proses pengerasan permukaan (Surface hardening).
8.2. Carburizing (Cementation/Sementasi/karburisasi) 1. Tujuan Proses karburasi bertujuan untuk: -
meningkatkan ketahanan aus dengan jalan mempertinggi kekerasan permuka-an logam (dalam hal ini: baja).
-
Meningkatkan ketahanan terhadap pembebanan yang tiba-tiba. Ini berarti, logam yang diperkeras permukaannya harus memiliki harga impak yang tinggi (harga impak yang tinggi dapat dicapai karena bagian dalam dari logam tetap lunak).
-
Meningkatkan karakteristik fatik dari logam.
Manfaat yang patut dipertimbangkan dalam penerapan proses ini adalah bahwa proses karburasi menghasilkan kemungkinan deformasi yang relatif lebih kecil dibandingkan dengan proses pengerasan yang diperoleh melalui penyepuhan (Quenching). 2. Prinsip Karburasi adalah proses perlakuan thermokimia. Umumnya diterapkan pada jenis baja yang tidak mudah dikeraskan. Dengan demikian agar baja tersebut dapat dikeraskan permukaannya, perlu dilakukan pengubahan komposisi dari baja yang bersangkutan. Perubahan komposis baja terjadi dengan jalan melarutkan karbon pada permukaan baja. Dengan cara seperti itu, komposisi pada permukaan baja akan berkisar antara 0,3 sampai 0,9% C. Di atas 0,9% C harus dihindari karena dapat menimbulkan penggentasan dan bahkan pengelupasan. Proses karburasi dilaksanakan pada suhu sekitar 825 pelaksanaan pengerasannya dilakukan dengan ca ra: -
Meng-quench (menyepuh) langsung dari suhu karburasi.
295
o
C dan 925
o
C. Sedangkan
-
Pertama-tama mendinginkan benda kerja dari suhu karburasi, kemudian diikuti dengan austenisasi dan penyepuhan (Single Quenching).
-
Double quenching: yaitu menyepuh langsung dari suhu karburasi diikuti dengan austenisasi kembali dan di-quench. Atau mendinginkan benda kerja dari suhu karburasi kemudia diterapkan proses normalizing atau atau austenisasi-quenchin austenisasi-quenchin
g kemudian kemudian
diikuti dengan proses single proses single quenching. Keseluruhan proses karburasi ditentukan oleh dua faktor utama yaitu: kesetimbangan kimia dan difusi. a. Kesetimbangan kimia Karbon yang dibutuhkan untuk proses ini dipasok dari medium yang dapat berbentuk padat, cair atau gas. Bagaimanapun bentuk pemasok, transport karbon ke permukaan logam senantiasa dalam bentuk gas yaitu dalam bentuk gas CO. Gas CO ini akan bereaksi dengan permukaan logam sebagai berikut: 3 Fe + 2 CO Fe3C + CO2
296
Dari gambar berikut terlihat bahwa laju reaksi menurun dengan menaiknya kadar karbon dari baja. Disamping itu terlihat pula bahwa proses ini tergantung dari komposisi gas. Ini berarti bahwa perbandingan antara CO2 dengan CO.
Gambar 8.1. Perbandingan % CO/CO2 terhadap Temperatur
yang tertentu padasuhu tertentu dapat memberikan kadar karbon yang tertentu pula. Sebagai o
contoh, jika CO2/CO sama dengan 5/95 (pada suhu 900 C maka akan diperoleh kadar karbon = 0,8%. Jadi jika proses Karburasi dilakukan pada suhu yang relatif tinggi, maka perbandingan CO2/CO harus kecil; dan ini berarti membutuhkan gas CO yang banyak.
b. Difusi Faktor yang sangat penting dalam proses karburasi adalah difusi. Faktor yang berpengaruh dalam proses difusi adalah suhu dan waktu. Makin tinggi suhu karburasi, makin tebal lapisan karburasi karena kecepatan difusi makin besar. Proses karburasi yang baik adalah yang menghasilkan adanya gradien gradien komposisi dari luar ke dalam. Dengan adanya gradien komposisi, maka pengelupasan dapat dicegah. Agar gradien Agar gradien komposisi dari karbon dapat diperoleh, perlu dipertimbangkan suatu periode difusi dimana pada saat tersebut pemasokan
297
karbon sudah dihentikan, tetapi benda kerja untuk beberapa saat masih tetap pada temperatur karburasi untuk “menyempurnakan” difusi dari karbon. Dari uraian diatas terlihat bahwa tebal lapisan karburasi (dept (dept of carburization) carburization) yang berarti jarak dari permukaan logam ke suatu konsentrasi karbon tertentu sangat tergantung pa da suhu proses, lama proses, konsentrasi karbon medium yang digunakan dan kadar karbon yang dimiliki oleh baja yang diproses. Dalam praktek, konsentrasi karbon medium dikenal dengan sebutan potensial karbon (Carbon (Carbon potensial ). ).
Cara-cara pelaksanaan proses karburasi
a. Menggunakan medium padat Proses karburasi dengan menggunakan medium karburasi yang padat disebut juga sebgai “Pack Carburazing”. Carburazing”. Pada waktu pemanasan, oksigen dari udara bereaksi denga karbon dari medium membentuk CO2. CO2 ini kemudian bereaksi dengan karbon dari medium menurut reaksi sebagai berikut: CO2 + C 2 CO Pada saat suhu proses bertambah tinggi, kesetimbangan reaksi bergeser ke sebelah kanan, sehingga kadar gas CO bertambah banyak. Pada permukaan baja, CO mengurai sebagai berikut: 2 CO CO2 + C Atom karbon yang dihasilkan reaksi diatas kemudian larut kedalam fase austenit dan berdifusi. Sedangkan CO2 yang dihasilkan dari reaksi diatas bereaksi kembali dengan karbon yang terdapat pada medium diikuti kembali dengan penguraian CO pada permukaan logam dan seterusnya. Tetapi proses pembentukan gas CO2 dan CO seperti diuraikan diatas berlangsung sangat lambat. Untuk mengatasi hal tersebut diatas, kedalam medium ditambahkan suatu “energizer”. “energizer”. (aktivator/katalisator atau regenerator). Energizer regenerator). Energizer yang dapat digunakan untuk proses ini adalah: Ba CO3, BaCl, BaO, CaO, K 2CO3, Na2CO3, K 2SO4 dan K 4Fe(CN)6.
298
Dalam praktek, energizer yang yang umum digunakan adalah Ba CO3 dan K 4Fe(CN)6, sedangkan bahan medium adalah arang kayu (Charcoal/houtskool (Charcoal/houtskool ). ). Komposisi arang kayu dengan enegizer yang yang umum adalah sebagai berikut: a. Komposisi 1: 60% arang kayu 40% barium karbonat b. Komposisi 2: 45% arang kayu 50% barium karbonat 5% kaliumferosianid
Pada suhu proses yang tinggi: energizer berfungsi untuk membentuk/ mempercepat pembentukan gas CO seperti ditunjukkan oleh contoh berikut: BaCO3 BaO + CO2 CO2 + C 2 CO Gas CO yang terjadi kemudian larut kedalam fase austenit atau bereaksi dengan BaO dan membentuk Ba CO3. Dengan demikian Ba CO3 senantiasa ada selama proses sehingga reaksi-reaksi dapat berjalan terus. Penambahan K 4Fe(CN)6 dapat memperbaiki hasil karburasi seperti ditunjukkan pada gambar 8.2. Jika medium untuk karburasi akan dibuat sendiri, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut: -
medium harus memiliki daya hantar panas yang baik agar distrubusi temperatur yang baik mudah diperoleh dalam tempo yang relatif singkat.
-
Perubahan volume (jika terjadi) harus sekecil mungkin sehingga benda kerja senantiasa diselaputi oleh medium selama proses berlangsung.
-
Memiliki mampu regenerasi yang baik.
-
Relatif kering.
299
-
Diameter medium (arang kayu) harus sesuai dengan bentuk dan ukuran benda kerja. Pada umumnya ukuran butir medium harus mampu “menutupi” permukaan benda kerja dengan sempurna. Umumnya ukuran butir medium berkisar antara 1,5 sampai 6 mm.
Setiap jenis medium dan energizer yang digunakan akan memberikan hasil yang berbeda beda. Gambar 3 memperlihatkan hubungan antara jenis medium yang digunakan dengan dalamnya penetrasi karbon untuk suatu waktu dan suhu proses yang sama
Gambar 2. Tebal lapisan sebagai fungsi dari waktu dan suhu proses.
Gambar 8.3. Hubungan antara jenis medium medium yang digunakan dengan dalamnya penetrasi karbon.
300
Dari gambar 3 terlihat bahwa hasil yang baik ditunjukkan oleh kurva nomor 4 dan 5, karena kadar karbon yang dicapai pada permukaan tidak melampaui 0,9%. Di pasaran, medium yang dijual (misalnya: Eternite buatan ICI) memiliki potensial karbon sekitar 0,8 – 0,.9% . Kotak Sementasi
Benda kerja yang akan diproses dengan medium padat, diletakkan/disusun dalam kotak sementasi. Kotak sementasi harus memiliki karakteristik sebagai berikut: -
Harus rapat sehingga tidak memungkinkan adanya kebocoran dari gas terbentuk.
-
Tahan suhu tinggi untuk waktu yang relatif lama.
-
Sesuai untuk bentuk dan ukuran benda kerja yang akan diproses.
-
Memiliki sifat mekanik yang memadai sehingga tidak terjadi perubahan bentuk pada saat mengalami pemanasan pada waktu yang cukup lama.
-
Relatif ringan.
Untuk itu, biasanya kotak sementasi dibuat dari: -
Baja Cr – Ni
-
Bahan ini harganya realtif mahal, tetapi bahan ini sangat stabil pada suhu yang tinggi serta relatif ringan.
-
Baja lunak, murah tetapi masa pakainya singkat,
-
Besi cor, relatif tebal (rata-rata diatas 10 mm) agar masa paka inya menjadi panjang.
b.
Menggunakan medium cair Medium cair yang digunakan adalah berbentuk garam yang mengandung karbon. Penggunaan medium cair dalam proses karburasi memberikan banyak keuntungan baik dari aspek kualitatif maupun ekonomi. Cara ini sangat cocok diterapkan pada benda kerja yang relatif kecil. Pemanasannya berlangsung homogen dan selama proses karburasi, oksidasi dan dekarburasi dapat dicegah.
Jenis garam yang digunakan umunya adalah yang banyak mengandung Na CN atau KCN. Garam ini kemudian dicampur dengan bahan aktivator seperti: NaCl, BaCl, KCl atau Na2Co3. Penambahan aktivator ini, selain sebagai pemercepat reaksi, juga untuk menurunkan titik cair garam. 301
Dalam praktek, garam NaCN lebih umum digunakan dibandingkan dengan garam KCN. Alasannya adalah: - Na CN lebih murah -
Mengandung banyak karbon, lihat perhitungan berikut: Na
C
N
K
23
12
14
39
Dengan demikian kadar karbon dalam NaCN: 12.100 23 + 12 + 14
=
24,5%
dalam KCN = 18,5% Hal ini mengakibatkan: untuk suhu dan waktu proses yang sama NaCN dapat memberikan lapisan yang lebih tebal. -
o
Titik cair NaCN dapat relatif rendah, (NaCN mulai mencair mulai suhu 500 C).
Jika garam NaCN dipanaskan pada suhu proses, garam ini akan mengurai menjadi: NaCN Na + C + N Sedangkan unsure C yang terbentuk akan larut kedalam fase austenit atau bereaksi dengan Fe menjadi: C + 3 Fe Fe3 C Untuk waktu dan suhu proses yang sama, penetrasi karbon pada proses karburasi dengan menggunakan medium cair lebih besar dibandingkan dengan menggunakan medium padat. Komposisi garam NaCN yang digunakan umumnya terdiri dari: 45% NaCN, 18% NaCl dan 37% NaCO3. Kadar NaCN yang diijinkan untuk proses ini berkisar antara 25% - 50%. Gambar 4 menunjukkan hubungan antara tebal lapisan dengan waktu pada suhu proses yang berbeda-beda. Komposisi campuran garam sangat berpengaruh terhadap sifat permukaan yang akan diperoleh. Oleh sebab itu perlu penelaahan yang dalam sebelum memilih garam yang akan digunakan untuk proses karburasi tersebut. Perlu pula diperhatikan bahwa selama proses berlangsung, kontak antara oksigen dari udara dengan cairan garam halus dicegah dan disamping itu agar asap yang timbul selama proses 302
berlangsung dapat diperkecil serta efisiensi panas dapat ditingkatkan; maka sebaiknya permukaan garam cair perlu ditutupi dengan serbuk grafit. Benda kerja yang akan diproses harus mengalami pemanasan awal pada suhu sekitar 100 o
sampai 400 C. Gunanya adalah untuk menghilangkan kemungkinan adanya uap air serta untuk meningkatkan efisiensi proses. Tebal lapisan yang diterapkan ummnya tidak lebih dari 0,5 mm. Makin tipis tebal lapisan, karakteristik proses menjadi lebih ekonomis karena laju pemanasan sangat tinggi. Jika tebal lapisan direncanakan lebih awal dari 0,5 mm maka suhu proses yang ekonomis berkisar o
antara 900 – 925 C. Jika dari suhu ini hasil penyepuhan membuahkan kekerasa yang relatif rendah, maka perlu dilakukan proses single proses single quenching . o
Suhu proses yang lebih tinggi dari 950 C menghasilkan kekerasan permukaan menjadi rendah karena banyaknya austenit sisa. c.
Menggunakan medium gas Dalam hal ini, benda kerja diletakkan pada suatu jenis tungku tertentu (biasanya tungku retort) dimana proses karburasi berlangsung dengan jalan mengalirkan gas medium. Gas yang digunakan adalah gas CO dan gas hidrokarbon. Reaksi yang timbul adalah sebagai berikut: 2 CO C + CO2 CH4 2 H2 Co + H2 C + H2O Dari reaksi-reaksi diatas, komposisi dari gas untuk proses karburasi dapat dianalisa sehingga potensial karbonnya dapat diperkirakan. Disamping itu, kadar kelembaban sangat mempengaruhi harga potensial karbon. Berdasarkan hal tersebut, pengukuran potensial karbon dapat ditentukan dengan jalan menentukan titik embun (dew (dew point ) dari gas tersebut. Gas untuk proses karburasi dapat diperoleh dengan cara: -
Mengalirkan cairan karburasi ke dalam tungku. Cairan ini kemudian ditetskan pada suatu pelat dalam tungku sehingga cairan tersebut berubah menjadi uap. Potensial karbon dalam hal ini sangat tergantung pada besar/kecilnya cairan yang dialirkan kedalam tungku.
303
-
Mengalirkan gas yang dibuat dalam suatu generator
-
Mengalirkan gas hidrokarbon dan udara secara langsung kedalam tungku.
-
Melaksanakan proses karburasi dalam tungku vakum dengan cara mengalirkan gas hidrokarbon kedalam tungku. Dengan cara ini, pelaksanaan proses dapat dilakukan pada suhu yang lebih tinggi sehingga waktu proses menjadi lebih singkat.
Siklus thermal proses karburasi
a. Pemanasan: -
Suhu untuk proses berkisar antara 850 – 950
o
C: tergantung pada jenis baja yang
diproses (masuk ke daerah austenit). Pemanasan diatas suhu tersebut dapat mempercepat proses karburasi, tetapi kemungkinan untuk timbulnmya butir austenit yang kasar menjadi besar. -
Lamanya proses tergantung pada: tebal lapisan yang diinginkan, suhu proses dan jenis medium yang digunakan.
b. Pendinginan Pendinginan dilakukan jika tidak diterapkan proses penyepuhan langsung (direct (direct quench). quench). 5. Proses-proses yang diterapkan setelah pelaksanaan karburasi a. Normalizing -
Latar belakang: Pemanasan pada temperatur tinggi untuk jangka waktu yang relatif lama menyebabakan ukuran butir membesar. Ini berarti butir-butir ferit dibagian dalam dan bu tir-butir perlit pada permukaan menjadi kasar. Keadaan ini menyebabkan harga impak dari benda kerja menjadi rendah.
-
Solusi Untuk mengatasi hal tersebut diatas biasanya diterapkan double normalizing yang yang pelaksanaannya adalah sebagai berikut: Normalizing untuk untuk bagian tengah tenga h dari logam (suhu proses relatif tinggi), setelah itu diikuti dengan penormalan untuk bagian permukaan logam (suhu proses lebih rendah0.
b. Pengerasan: 304
Metode yang diterapkan dapat berupa: Direct berupa: Direct quench, quench, Single quench atau quench atau Double Double quench. quench. c. Penemperan Meskipun sudah diterapkan proses double quench, quench, kadang-kadang pada beberapa jenis baja masih dapat terjadi pengelupasan. Hal ini sebagai akibat timbulnya tegangan sisa yang cukup besar pada bagian permukaan setelan mengalami proses penyepuhan. Untuk mengatasi hal tersebut dapat dilakukan proses penemperan pada suhu yang relatif rendah sehingga tidak terjadi penurunan kekerasan dipermukaan yang besar. Dengan demikian tujuan dari penemperan adalah untuk menghilangkan tegangan sisa.
Gambar 8.4. Hubungan antara tebal lapisan dengan waktu pada suhu yang berbeda-beda.
6. Baja untuk maksud karburasi Proses karburasi dapat diterapkan pada: a. baja karbon lunak yaitu baja dengan kandung an karbon maksimum 0,2%. Jika baja ini diproses, hal-hal berikut kemungkinan besar terjadi yaitu: - Adanya kecenderungan butir tumbuh membesar, sehingga dapat menurunkan harga impak. 305
- Kecepatan difusi sangat lambat sehingga biaya proses menjadi mahal. - Gradien komposisi sulit terbentuk sehingga kemungkinan timbulnya pengelupasan menjadi besar. b. Baja karburasi (Carburazing (Carburazing steel ) Adalah baja dengan komposisi tertentu sehingga kemungkinan-kemungkinan seperti terdapat pada baja karbon lunak dapat dihindari. Beberapa jenis baja karburasi antara lain adalah; - Baja karburasi nikel ( Ni-carburizing Ni-carburizing steel ) Karakteristik baja ini adalah: •
kemungkinan tumbuhnya butir sangat kecil sehingga harga impak setelah proses tetap tinggi.
•
Kecepatan difusi relatif besar, sehingga proses karburasi dapat lebih ekonomis.
•
Mudah menghasilkan gradien menghasilkan gradien komposisi komposisi sehingga kemungkinan timbulnya pengelupasan menjadi kecil (relatif tidak ada).
•
Jenis baja ini tidak memerlukan penemperan.
- Baja karburasi krom-nikel (Cr (Cr – Ni carburizing steel ). ). Dengan adalanya karbida krom, ketahanan aus baja ini menjadi lebih besar - Baja karburasi krom-nikel dan mangan. Baja ini memiliki kekuatan, ketangguhan dan ketahanan terhadap fatik yang relatif tinggi. Adanya kadar mangan yang cukup, kemungkinan proses penyepuhan dalam oli. - Baja karburasi krom-nikel dan molibden Karbida yang terbentuk memungkinkan pertumbuhan butir dapat dicegah. Kadangkadang
baja
ini
mengandung
sejumlah
kecil
vanadium
untuk
menaikkan
ketangguhannya 7. Pemeriksaan dan pengukuran tebal lapisan pengerasan (carburazing depth). depth). a. Pemeriksaan makroskopik Pemeriksaan makroskopik dilakukan terhadap test coupon yang diproses bersama-sama benda kerja.
306
Tebal lapisan diperiksa dengan jalan melakukan test makro atau memeriksa permukaan patah seperti terlihat pada gambar 5. b. Pemeriksaaan mikroskopik Pemeriksaan mikroskopik dapat dilakukan terhadap benda kerja sebelum dan sesudah benda kerja tersebut diproses. Pemeriksaan ini, dapat pula dilakukan dengan alat coupon. c. Pengukuran kekerasan Pengukuran tebal lapisan dapat dilakukan dengan jalan mengukur kekerasan lapisan. Karena tebal lapisan relatif kecil, maka pengukuran kekerasan dilakukan dengan alat pengukur kekerasan mikro. Pengukuran dilakukan dari sisi luar bagian dalam dari benda kerja. Menurut standar ISO no. 2639 – 1973; tebal lapisan diidentifikasikan sebagai jarak dari permukaan benda kerja ke suatu bidang yang memiliki kekerasan sebesar 550 HV. Jadi menurut ISO, pengukuran kekerasan dilakukan dengan metoda Vicker dengan pembebanan sebesar ikp. (lihat gambar 8.6).
Gambar 5. Pemeriksaan Makroskopik terhadap Gambar 6. Hasil Pengukuran Kekerasan permukaan patah dan penunjukan tebal lapisan
8.
Pemeriksaan distribusi/deformasi Setelah proses karburasi dan pengerasan, benda kerja akan mengalami distorsi/deformasi. Besarnya distorsi yang terjadi merupakan fungsi dari perbandingan D/d ; dimana D adalah
307
diameter bagian yang tidak mengalami pengerasan sedangkan d adalah tebal lapisan pengerasan yang diukur menurut standar. Distorsi terjadi sebagai akibat adanya variasi struktur mikro mulai dari bagian permukaan sampai ke bagian tengah benda kerja, sehingga pada saat proses pengerasan timbul variasi tegangan. Jika harga D/d kecil, ini berati pengaruh bagian permukaan besar; dan ini berakibat kepada penambahan ukuran uku ran benda kerja. Tetapi jika harga D/d besar, maka pengaruh bagian tengah besar dan ini berakibat kepada penurunan ukuran benda k erja. Untuk harga D/d yang tertentu pencegahan distorsi dapat dilakukan dengan cara : -
penerapan suhu proses yang relatif rendah
-
mengupayakan pemenasan benda kerja sehomogen mungkin
-
memilih jenis baja dan jenis medium sedemikian sehingga proses pengerasannya dapat dilakukan ke dalam oli.
9. Pencegahan pembentukan karat setelah setelah proses karburasi Pembentukan karat senantiasa menjadi masalah dalam proses karburasi yang menggunakan medium cair. Setelah penyepuhan dalam air biasanya sebagian besar dari garam medium dapat dihilangkan. Tetapi sisa garam yang masih menempel (sifat garam sangat hidroskopik) dapat merupkan tempat terjadinya oksidasi. Untuk mengatasi hal ini ada beberapa cara yang sederhana yaitu : -
Melakukan proses pencucian dalam air yang mendidih segera setelah proses pengerasan (penyepuhan) dilakukan.
-
Untuk meningkatkan ketahanan korosi ada baiknya pada air yang mendidih ditambahkan sekitar 10-20 % oli yang mudah larut dalam air.
10. Proses karburasi selektif Dalam praktek ada kalanya beberapa bagian dari benda kerja tidak memerlukan pelapisan. Untuk itu perlu direncanakan suatu lapisan yang dapat mencegah berlangsungnya proses karburasi. Cara ini sangat cocok diterapkan pada proses karburasi dengan media padat dan gas. Dengan media cair biasanya lapisan pencegah mudah rusak.
308
Media yang umum digunakan sebagai bahan lapis lindung adalah : -
tanah liat. Efektif jika ketebalannya lebih dari 20 mm.
-
Campuran Natrium silikat dengan talk. Daya rekatnya relatif baik dan mudah dibersihkan setelah proses pengerasan berlangsung
-
Pasta pelindung (Protective paste) Pasta pelindung ini biasanya berupa campuran serbuk tembaga dengan jenis versis. Daya rekatnya baik: tetapi tidak cocok untuk digunakan pada medium gas dan cair.
-
Pelapisan tembaga dengan proses elektrolisa (Electrolytic copper plating). Cara ini sangat baik tetapi memerlukan penyiapan pelapisan yang cermat dan hasil pelapisan tembaga harus bebas pori. Tebal lapisan tembaga tergantung pada lama proses karburasi. Sebagai contoh : •
Untuk lama proses karburasi = 6 jam. maka tebal lapisan minimal = 0,005 mm.
•
Untuk lama proses = 48 jam. maka tebal lapisan minimum = 0,02 mm
11. Penetapan tebal lapisan karburasi (lapisan yang diperkeras) tergantung pada : -
Fungsi benda kerja yaitu dengan memperhitungkan besarnya tekanan yang akan dialami : besarnya harga keausan yang diijinkan dan bentuk bendakerja.
- jenis baja yang diproses. Untuk tekanan permukaan yang sama. Ukuran ketebalan lapisan yang diperkeras dapat menjadi lebih kecil jika digunakan jenis baja yang memiliki ketahanan yang lebih besar. -
Besarnya lapisan yang akan dihilangkan melalui proses pemesinan.
8.3. Nitriding (Nitrureren/Nitridasi) 1. Prinsip Dasar Proses karburasi pada hakekatnya adalh proses perlakuan thermikimia austenitik karena melibatkan proses pelarutan karbon pada fasa austenit dan proses transformasi dari austenit ke martensit agar dihasilkan kekerasan yang tinggi. Pada proses nitridasi benda kerja dipanaskan 0
sekitar 500-590 C pada lingkungan yang mengandung nitrogen. dengan demikian pada rentang suhu tersebut benda kerja (baja) masih berfasa ferit. Atas dasar hal tersebut proses nitridasi kadang-kadang disebut sebagai proses perlakuan thermokimia feritik. Ini berarti bahwa
309
pengerasan yang terjadi setelah proses berlangsung adalah melalui akibat terbentuknya senyawa kimia yang sangat keras. Kekerasan yang dicapai dapat melampaui hasil prose karburasi. Supaya nitrida dapat terbentuk. Karakteristik nitrogen harus monatomik. Umunya nitrogen yang diperoleh dalam bentuk gas berbentuk N2 yang terdiri dari dua atom N. Jadi untuk proses nitridasi dengan menggunakan gas N2 harus dapat diubah menjadi gas N yang monatomik dapat dilakukan dengan jalan memanaskan gas amoniak (NH3): dimana gas amoniak tersebut akan mengurai pada suhu nitridasi sebagai berikut : NH3
N + 3 H
N yang terbentuk pada permukaan baja akan bereaksi dengan Fe membentuk besi nitrida yang keras. karena sifat nitrida yang keras maka lapisan nitrida yang terbentuk tidak boleh terlalu tebal (sangat getas) Gambar 8.7, 8.8 dan 8.9 memperlihatkan benda kerja yang dinitridasi : dengan perbesaran yang berbeda. dari gambar tersebut terlihat bahwa lapisan nitridasi terdiri dari komposisi yang bervariasi. Dari diagram fasa pada gambar 10 terlihat bahwa N larut pada Fe sampai keposisi N mencapai 0,1 %. Diatas harga tersebut N akan membentuk Fe4 N. Fe4 N stabil sampai keposisi N mencapai 6 %. Diatas 6% Fe4 N (ϒ) berubah menjadi ι. Dibawah O
500 C nitrida (Fe2 N) mulai terbentuk : dimana kadar N berjumlah 11%. Disamping itu diatas O
650 C Fe4 N akan terurai . Dari data diatas maka proses nitridasi biasa dilakukan pada rentang suhu antara 500 sampai 590 O
C
310
Gambar 8.7. Pengukuran Kekerasan dengan Gambar 8.8. Benda Kerja yang dinitridasi metode Vickers memperlihatkan kekerasan yang berbeda Konsentrasi N yang terbesar terdapat pada bagian permukaan dan berangsur-angsur menurun ke bagian dalam d alam benda kerja. Dengan Deng an menganalisa mengana lisa data dari diagram fasa dan gradien dan gradien komposisi komp osisi N N dari permukaan ke bagian dalam benda kerja. Maka komposisi benda kerja yang dinitridasi dapat digambarakan seperti terlihat pada gambar 8.11. Disamping itu, kkerasan hasil proses nitridasi akan lebih meningkat lagi jika benda kerja yang diproses mengandung unsur-unsur paduan seperti A1, Cr, V dan Mo. Karena unsur-unsur tersebut dengan N dapat membentuk nitrida yang juga memiliki kekerasan yang tinggi.
311
Gambar 8.8. Benda Kerja yang dinitridasi perbesaran 500X
Kelebihan dan Kekurangan Proses Nitridasi Proses nitridasi memberikan kelebihan-kelebihan sebagaiberikut : -
Menghasilkan kekerasan permukaan yang tinggi : lebih tinggi dari lapisan karburasi. Ini berarti memberi ketahanan aus yang lebih tinggi tanpa ada resiko timbulnya pengelupasan ( galling). galling).
-
Menaikan karakteristik fatik
-
Memperbaiki ketahanan korosi dan relatif tahan terhadap larutan alkali
-
Suhu operasi proses nitridasi relatif rendah sehingga kecenderungan untuk timbulnya distorsi makin kecil (dapat diabaikan). Ini berarti proses nitridasi menjamin stabilitas dimensi benda kerja yang diproses.
-
O
Kekerasan yang diperoleh diperoleh melalui proses nitridasi nitridasi relatif sampai suhu sekitar 600 C; sedangkan benda kerja yang dikarburasi; kestabilan kekerasannya hanya sampai sekitar 200 O
C (lihat gambar 8.12).
312
Gambar 8.10. Diagram Fase Fe – N
Gambar 8.11. Gambaran struktur mikro benda kerja yang dinitridasi
313
Gambar 8.12 Harga Kekerasan sebagai fungsi dari suhu penemperan
Baja Cr Al setelah dinitridasi. Baja Cr-Ni setelah dikarburasi. Kekurangan dari proses nitridasi adalah bahwa proses tersebut berlangsung lama sehingga biaya produksi menjadi mahal. Disamping itu, jika digunakan jenis baja yang khusus untuk proses nitridasi umumnya jenis baja tersebut mahal.
1. Baja Untuk Keperluan Nitridasi Komposisi kimia untuk baja nitridasi ditentukan oleh 4 hal yaitu : - Tebal lapisan nitridasi harus terbatas, karena bila terlalu tebal b enda kerja menjadi getas - Mampu memelihara ketangguhannya meskipun mengalami pemanasan yang relatif lama. - Memiliki kemampuan untuk dinitridasi - Memiliki kekuatan yang memadai di bagian tengah benda kerja. Berikut ini adalah salah satu contoh baja nitridasi yang memiliki komposisi kimia sebagai berikut : C (%) 0.2 – 0.6
A1 0.3 – 1.25
Cr 1–2
314
Mo
V
0.2 – 1.2
0.1 – 0.3
Pengaruh dari unsur-unsur paduan adalah sebagai berikut : - Karbon berfungsi untuk “mengatur kekuatan” logam (besarnya tergantung pada besar kandungannya) - Aluminium merupakan unsur yang penting sebagai pembentuk nitrida. 1% A1 dapat menaikan kekerasan sampai 1200 HV. Disamping itu, nitrida A1 sangat stabil sampai O
O
temperatur sekitar 900 C. Nitrida A1 mulai terbentuk pada suhu 500 C. - Krom juga merupakan nitrida yang keras. Berfungsi pula sebagai unsur pengeras yang bermanfaat dalam proses pengerasan benda kerja. Unsur ini dalam proses pengerasan berpengaruh terhadap kecepatan k ecepatan pendinginan kritis (berarti berpengaruh terhadap dalamnya pengerasan) dan juga merupakan unsur pembentuk karbida. - Vandium juga merupakan unsur pembentuk nitrida. Berfungsi untuk memperbaiki ketahanan terhadap pembebanan yang tiba-tiba. - Molibden merupakan unsur yang penting untuk mencegah penurunan sifat bahan yang O
mengalami pemanasan yang cukup lama pada suhu sekitar 500 C. Disamping itu; berfungsi pula sebagai pembentuk nitrida. - Unsur-unsur lain seperti nikel, tembaga, silikon, dan mangan pengaruhnya kecil sekali terhadap proses nitridasi. 2. Penurunan Harga Impak O
Beberapa jenis baja setelah mengalami pemanasan sekitar sepuluh jam-an. Pada suhu 500 C akan mengalami penurunan harga impak yang cukup besar. Fenomena ini dikenal dengan nama “ Krupp Sickness”. Sickness”. Fenomena ini kerap dijumpai pada jenis baja yang mengandung Cr dan A1. Bahkan jika pada baja tersebut terdapat Ni; maka baja tersebut semakin rentan (sensitif) terhadap penurunan harga impak. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan penambahan unsur Mo. 3. Beberapa pertimbangan Tujuan dari proses nitridasi adalah agar dipermukaan benda kerja diperoleh lapisan yang sangat keras, karena itu sebaiknya baja yang diproses kadar karbonya tidak terlalu banyak. Tetapi dengan kadar karbon yang relatif sedikit, maka struktur baja sebagian besar akan terdiri dari ferit. Hal ini mengundang bahaya yaitu karena nitrida akan mudah mencapai bagian
315
tengah benda kerja melalui batas butir ferit. Jika hal tersebut terjadi, maka benda kerja akan menjadi getas. Kemungkinan diatas akan diperkecil dengan adanya Alumunium atau unsur-unsur pembentuk nitrida yang lain. Cara lain untuk memperkecil hal tersebut diatas adalah dengan jalan memperhalus dan menghomogenkan struktur. Struktur yang halus dan homogen akan membatasi “gerakan” nitrida hanya pada bagian permukaan saja. Dari beberapa penelitian, struktur yang halus dan homogen dapt diperoleh dengan jalan mengupayakan pembentukan sorbit. 4. Cara-cra pelaksanaan proses nitridasi Nitridasi dapat dilakukan dengan menggunakan medium gas, cair atau padat. a. Dengan Medium Gas : Suatu instalasi proyes nitridasi dengan medium gas terdiri dari : tabung gas yang berisi gas amoniak, peralatan kontrol untuk mengatur debit dan derajat disosiasi (penguraian) dari gas amoniak dan tungku retort (tungku konveksi) Selama proses nitridasi, faktor-faktor berikut harus senantiasa dikontrol yaitu : suhu, debit dan derajat disosiasi. Derajat disosiasi adalah jumlah gas yang mengurai dan dinyatakan dalam %; dihitung terhadap penggunaan total gas amoniak. Debit gas diatur dengan suatu pengatur debit : Jumlah debit yang mengalir harus sesuai dengan derajat disosiasi yang diinginkan. Derajat disosiasi dikontrol oleh buret atau tabung ukuran dari Bunte. Pada suhu nitridasi yang konstant maka derajat disosiasi hanya tergantung pada jumlah debit gas. Disosisi terjadi pada kecepatan tertentu : ini berarti membutuhkan waktu yang tertentu pula. Dengan memvariasikan debit maka derajat disosiasi dapat diatur. Misalnya dari 15% sampai 90 %. Debit yang makin kecil memungkinkan gas berdisosiasi makin banyak. Dari pengalaman praktek, terlihat bahwa jika disosiasi rendah kekerasan permukaan tinggi, tetapi jika derajat disosiasi tinggi kekerasan turun tetapi lapisan bertambah. Perlu pula diperhatikan bahwa pada saat gas amoniak mengurai, diperoleh gas hidrogen. Disamping itu reaksi pembentukan nitrida adalah reaksi bolak-balik. Ini berarti bahwa reaksi tersebut tidak bias dilepaskan dari kesetimbangan kimia.
316
Jika dari reaksi penguraian gas amoniak diperoleh banyak H, Maka akan terjadi proses denitridasi. Seandainya jumlah H etrlalu sedikit, berarti N yang ada juga sedikit sehingga tidak cukup untuk pembentukan nitrida. Jika kondisi-kondisi yang lain dibuat tetap (suhu dan debit) maka derajat disosiasi makin banyak dengan
makin lamanya waktu proses, sebagai akibat makin banyakna N yang
diambil oleh baja. Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa debit yang sesuai untuk proses nitridasi berkisar 3
2
3
2
antara 0,60 m /jam/10m sampai dengan 0,90m /jam/10m . Pada saat proses dimulai biasana debit dibuat besar dan untuk selama kira-kira 10 jam, derajat disosiasi diatur sekitar 30%. Setelah itu debit diturunkan sehingga derajat disosiasinya menjadi 70%. Penurunan debit dilakukan untuk menghemat pemakaian gas amoniak. Nitridasi dengan medium gas digunakan untuk komponen-komponen yang membutuhkan tebal lapisan (case depth) antara 0,2 sampai 0,7 mm. Peralatan yang digunakan untuk proses nitridasi harus terbuat dari bahan yang tidak bereaksi dengan gas. Umumnya terbuat dari bahan seperti Nikel, Inconel dan baja krom nikel (2520%). Penggunaan pelat baja untuk proses nitridasi menyebabkan gas berekasi dengan Fe sehingga menyulitkan mengontrol apakah proses nitridasi sudah berlangsung atau tidak. Gas yang digunakan biasanya mengandung sejumlah uap air. Uap ini harus dihilangkan agar tidak mengoksidasi komponen yang dinitridasi. Caranya adalah mengoksidasi komponen yang dinitridasi. Caranya adalah dengan melakukan gas pada filter yang berisi kapur. Jika proses nitridasi sudah selesai, benda kerja (kotak yang berisi benda kerja) diambil dari tungku tanpa menghentika aliran gas. b. Menggunakan medium cair (salt bath nitriding) Medium cair yang digunakan biasanya terdiri dari 60-70 % NaCN dan 30-40 % KCN. Disamping itu tambahkan dalam jumlah kecil Na2CO3 dan Sianat (NaCNO). 0
Suhu nitridasi sekitar 550-570 C dan waktu proses jarang melampaui dua jam. Bahkan pada saat awal proses ini mulai dikenal, waktu proses hanya berkisar sekitar 10-30 menit. Waktu
317
proses yang terlalu lama menyebabkan timbulnya pitting pada permukaan benda bend a kerja yang diproses. Hal ini disebabkan adanya perubahan kandungan sianat dan adanya Fe yang larut dari crusible. Kedua hal ini menyebabkan timbulnya oksidasi pada permukaan benda kerja yang diproses. Untuk mengtasi hal tersebut dilakukan cara-cara sebagai berikut : -
Meniupkan/menginjeksikan udara ke dalam garam dapat dikontrol.
-
Mengunakan crusible titanium sehingga dapat mencegah penguraian garam. Metoda ini dikembangkan oleh DEGUSSA dan dikenal dengan sebutan “TUFFTRIDE PROSES “ (dalam bahasa Jerman dikenal dengan nama : (TENIFER BEHANDLING).
Variasi
dari
proses
ini
dikenal
dengan
nama
proses
Sulfinasi
(SULFINUZ
TREATMENT). Komposisi garam yang digunakan terdiri dari NaCN, KCN, NaCO, Na2CO3, dan Na2S dimaksudkan untuk mengubah komposisi kimia pada permukaan bahan yang diproses sehingga menghasilkan sifat anti friksi. Suhu proses adalah sekitar 0
570 C, sedangkan waktu proses berkisar antara 2 sampai 3 jam. c. Menggunakan medium padat (Powder nitriding) Pelaksanaan mirip seperti pada Packed Carburizing. Benda kerja diletakkan pada kotak proses, kemudian ke dalam kotak tersebut dimasukkan serbuk nitridasi. Jika menggunakan energizer, energizer harus dimasukkan terlebih dahulu. Suhu proses berkisar antara 5200
570 C sedangkan waktu proses direkomendasikan sekitar 12 jam. 5. Perbandingan antara proses nitridasi gas dan nitridasi cair. Untuk memperoleh gambaran tentang kedua proses tersebut, berikut ini adalah beberapa data sebagai berikut : - Nitridasi gas memerlukan waktu proses sekitar 12-120 jam sedangkan nitridasi cair hanya membutuhkan waktu sekitar 1-4 jam saja. - Nitridasi gas menghasilkan permukaan yang sangat getas sedangkan hal tersebut tidak terjadi pda nitridasi cair. - Nitridasi gas menghasilkan lapisan nitrida yang bersifat getas, sedangkan pada nitridasi cair nitrida tersebut tidak terjadi.
318
6. Nitridasi 6. Nitridasi selektif Dalam praktek, kadang-kadang pelapisan nitridasi tidak diinginkan terjadi di seluruh benda kerja. Untuk maksud tersebut perlu dilakukan pemasangan lapisan protektif pada bagian bagian yang tidak memerlukan nitridasi. Cara-cara untuk memasang lapisan protektif adalah : - Dilapisi dengan campuran 80% timah hitam dan 20% timah. - Dilapisi dengan sejenis pasta yang mengandung timah hitam dan timah. Pasta tersebut dilapisi pada bagian-bagian yang tidal akan dinitridasi. Pada saat dipnaskan, pasta ini mencair dan paduan timah dan putih akan melapisi bagian tersebut. Di pasaran kadang-kadang terdapat juga campuran oksida timah dan gliserin. Pemakaiannya adalah jika larutan tersebut dioleskan pada bagian yang perlu diproteksi, pada saat pemanasan, gliserin menguap sedangkan oksida timah direduksi oleh hidrogen hasil disosiasi sehingga pada bagian yang diproteksi diperoleh lapisan timah. - Pelapisan timah diproteksi dengan jalan elektrolisa. Metoda ini sangat baik tetapi biaya proses tinggi. - Pelapisan dengan tembaga. 7. Pemerikasaan Distorsi Dibandingkan dengn hasil proses karburasi, distorsir pada benda kerja yang dinitridasi relatif sangat kecil (dapat diabaikan). Distorsi yang relatif kecil tersebut terjadi sebagai akibat adanya perbedaan masa jenis spesifik antara permukaan yang dinitridasi (kulit) dan bagian tengah benda kerja. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa masa jenis spesifik di bagian tengah berharga 7,74 sedangkan pada bagian kulit berharga 7. dengan demikian kulit akan mengalami sedikit penarikan. Dengan demikian karakteristik seperti ini harus diperhitungkan jika bentuk benda kerja relatif komplek. 8. Pemerikasan hasil proses nitridasi a. Memeriksa lapisan nitridasi
319
Lapisan nitridasi nitridasi pada benda kerja dapat diperiksa dengan cara mencelupkan benda kerja ke dalam larutan tembaga sulfat (CuSO4). Benda kerja yang memiliki lapisan nitridasi tidak akan tersentuh oleh larutan ini. b. Memeriksa kedalaman lapisan nitridasi (tebal lapisan nitridasi). Tebal lapisan nitridasi (dalam beberapa literatur dinyatakan sebagai DN) dapat diperiksa dengan cara metalografi atau mengukur kekerasan. Pengukuran kekerasan dilakukan dengan menggunakan metoda Vickers dengan beban 5 kg. Pengukuran dilakukan mulai dari permukaan ke bagian tengah. Beberapa standart mendefinisikan bahwa tebal lapisan nitridasi adalah jarak dari permukaan sampai pada suatu bidang yang memiliki kekerasan 400 40 0 HV. (ISO belum merekomensasi definisi ini)
8.4. Carbonitriding ( Cyaniding/karbonitridasi)
1. Prinsip dasar Proses karbonitridasi adalah proses pengerasan permukaan dengan memanfaatkan penyerapan unsur C dan N. Unsur N dalam hal ini menaikkan kekerasan lapisan karburasi. Proses 0
karbonitridasi dilakukan pada suhu sekitar 800-900 C. Pada rentang suhu tersebut, baja berada dalam fasa austenit. Dengan demikian, proses karbonitridasi termasuk ke dalam perlakuan thermokimia austenitik. Proses karbonitridasi yang menggunakan medium cair pada hakekatnya sama dengan proses karburasi yang menggunakan medium cair; karena proses-proses ini menggunakan garam yang sama. Karena itu dalam beberapa literatur penerapan nama proses nama proses karbonitridasi hanya diberikan pada proses yang menggunakan medium gas. Dengan perkataan lain proses karbonitirdasi adalah proses karburasi gas dimana pada saat yang sama terjadi juga proses nitridasi. Proses pengerasannya sama seperti diuraikan pada halaman 5. Pelaksanaan proses karbonitridasi dapat juga berlangsung sebagai berikut : Pertama-tama dilakukan karburasi gas setelah itu (biasanya 30-60 menit yang terakhir) baru dialirkan gas amoniak. Dalam hal pengaliran gas amoniak dilakukan bersama-sama dengan gas hidrokarbon, maka atom N akan menghalangi difusi dari atom karbon. Dengan demikian, proses karbonitridasi
320
berlangsung lebih singkat. Akibatnya lapisan yang dihasilkan relatif tipis. Perlu diperhatikan bahwa nitrogen adalah termasuk unsur penyetabilan austenit. Ini berati sejumlah austenit sisa akan diperoleh setelah proses penyepuhan yang dapat mengakibatkan kekerasan permukaan yang diinginkan tidak tercapai. Untuk mengatasinya perlu dilakukan pengontrolan terhadap jumlah debit gas amoniak yang dialirkan (biasanya sekitar 3-8%). 2. Manfaat proses karbonitridasi Proses karbonitridasi memberi beberapa manfaat sebagai berikut : - Menaikkan mampu keras bahan dan menambah ketahanan aus dibandingkan dengan yang dihasilkan dari proses karburasi. - Memberikan kemungkinan pada baja karbon dan baja paduan rendah untuk disepuh dalam oli. 3. Variasi proses Proses yang mirip dengan proses karbonitridasi (hanya suhu operasinya yang berbeda) adalah nitrokarburasi (Nitrocarburizing atau NITROC). Proses nitroc dilaksanakan pada suhu yang relatif rendah dibandingkan dengan proses 0
karbonitridasi : yaitu pada rentang suhu 450-590 C. Pada suhu tersebut fasa baja adalah sebagian besar ferit. Karena itu proses nitroc disebut sebagai proses perlakuan thermokimia feritik. Pelaksanaannya dapat dilakukan dengan menggunakan medium cair atau gas. Hasil dari proses nitroc adalah adanya lapisan berfasa tunggal yang sangat tipis. Lapisan ini merupakan senyawa terner heksagonal antara Fe, N dan C yang terbentuk pada rentang suhu 0
450-590 C. Sifat dari lapisan ini adalah ketahanan aus yang tinggi tanpa ada risiko mengelupas dan kemungkinan timbulnya distorsi sangat kecil. L apisan ini dapat diterapkan pada baja lunak yang relatif murah., sehingga baja tersebut dapat hditingkatkan karakteristik ketahan aus dan fatiknya.
321
322
