Putu Calista Gitta K 1106052745
Proses Perlakuan Panas dari Paduan Titanium
Titanium merupakan logam keempat terbanyak di bumi setelah aluminium, besi, dan aluminium. Titanium banyak ditemukan di bumi dalam bentuk oksida, seperti ilmenite (FeTiO3) dan rutile (TiO2). Titanium memiliki kekuatan yang hampir sama seperti baja tetapi dengan berat yang hampir setengah berat baja. Titanium memiliki kelebihan lainnya yaitu ketahanan terhadap korosi yang baik serta bersifat biokompatibel. Karena sifat-sifat tersebut paduan titanium banyak digunakan pada pesawat terbang, perkapalan, dan dan dalam bidang medis. Titanium dapat mengalami perubahan allotropi yaitu perubahan struktur Kristal dari α (struktur HCP) menjadi β (struktur BCC) pada suhu 882,30C. Berdasarkan pengaruh perubahan allotropi tersebut, unsur paduan titanium dapat diklasifikasikan diklasifikasikan sebagai unsur penstabil α dan penstabil β. Unsur -unsur paduan titanium penstabil α antara lain Al, O, dan N. Unsur-unsur Unsur-unsur penstabil α tersebut meningkatkan temperatur perubahan α menjadi β. Sedangkan Sedangkan unsur-unsur unsur-unsur paduan titanium penstabil β β dapat dibedakan menjadi dua, yaitu penstabil β isomorph yaitu Mo, V, W, Nb, dan Ta dan penstabil β eutectoid yaitu Fe, Cr, Cu, Ni, Co, dan Mn. Unsur paduan penstabil β ini akan menurunkan temperatur perubahan α menjadi β dan dapat menyebabkan adanya fasa β pada suhu ruang. ruang.
Gambar 1. Tipe-tipe Diagram Fasa pada Paduan Titanium
Berdasarkan jenis unsur paduannya tersebut maka paduan titanium dapat dibedakan menjadi paduan titanium α, paduan titanium mendekati α, paduan titanium α – β, dan paduan titanium β. Paduan titanium α dan mendekati α memiliki karakteristik umum antara lain kekuatan medium, kekuatan creep baik, ketahanan korosi baik, tidak dapat diberikan perlakuan panas, dan dapat dilas. Paduan titanium α – β memiliki memiliki sifat antara lain kekuatan antara medium sampai tinggi, ketahanan creep tinggi, mudah dibentuk, dan dapat diberikan perlakuan panas. Sedangkan paduan titanium β memiliki
1
Putu Calista Gitta K 1106052745
sifat antara lain kekuatan yang sangat tinggi, keuletan yang rendah, dapat dibentuk dan diberi perlakuan panas. Perlakuan panas pada paduan titanium secara umum bertujuan untuk :
Mengurangi tegangan sisa dari proses fabrikasi (stress relieving)
Menghasilkan gabungan sifat keuletan, machinability, dan kestabilan dimensional yang optimal (annealing)
Meningkatkan kekuatan ( solution treating dan aging )
Meningkatkan sifat-sifat khusus seperti ketangguhan patah, ketahanan fatik, dan ketahanan terhadap creep. Perlakuan panas terutama diaplikasikan pada paduan titanium α – β dan paduan
titanium β karena adanya transformasi fasa α – β khususnya pada paduan titanium β isomorph. Secara umum, kekuatan dari paduan yang mengalami annealing meningkat secara liniear dengan pertambahan unsur paduan. Quenching dari daerah fasa β mengakibatkan adanya transformasi martensitik dengan adanya peningkatan kekuatan (tergantung pada komposisinya). Untuk paduan Ti rendah, quenching secara cepat dari daerah fasa β meningkatkan kekuatan secara maksimum pada M f . untuk paduan Ti tinggi, quenching secara cepat dari daerah fasa β menurunkan kekuatan, tetapi setelah dilakukan aging, kekuatan maksimum dapat tercapai.
Gambar 2. Diagram Perlakuan Panas pada Paduan Titanium β isomorf
Proses-proses perlakuan panas pada tiap-tiap jenis paduan titanium adalah sebagai berikut : 1. Paduan Titanium α Paduan titanium α dapat dilakukan stress relieving dan annealing , tetapi tidak dapat dilakukan peningkatan kekuatan dengan solution treatment dan aging.
2
Putu Calista Gitta K 1106052745
2. Paduan Titanium Mendekati α Paduan titanium ini mengandung jumlah penstabil α yang banyak. Penstabil β seperti Mo atau V seringkali ditambahkan agar dapat diberikan perlakuan panas. Pada proses perlakuan panas, paduan dipanaskan sampai mencapai temperatur dimana jumlah fasa α dan β sama. Dengan pendinginan yang cepat fasa β dapat berubah menjadi fasa α’ martensitic yang dapat meningkatkan kekuatan. 3. Paduan Titanium α – β Paduan titanium ini dapat mengalami dua jenis annealing, yaitu β annealing dan mild annealing . β annealing dilakukan dari daerah fasa β yang menyebabkan perubahan dari β menjadi α. Mikrostruktur yang terebentuk adalah struktur lamellar. Temperatur yang digunakan pada β annealing sedikit di atas temperatur perubahan β . Mild annealing
dilakukan dari daerah fasa α+β menghasilkan
mikrostruktur fasa α equiaxed dan fasa β sisa. Quenching pada paduan titanium α+β dari fasa β dapat menyebabkan transformasi martensitic ketika melewati M s. Fasa martensite α’ terbentuk dari plat-plat berstruktur HCP yang mengalami twinning dan dapat meningkatkan kekerasan. Dengan penambahan unsur paduan fasa α’ dapat menjadi fasa α” yang berstruktur orthorhombic. Quenching dari daerah α+β pada temperature di bawah β transus tapi di atas Ms menghasilkan mikrostruktur α dan α’ sedangkan jika dibawah Ms mikrostrukturnya adalah α dan β sisa. β sisa dapat terdekomposisi menjadi fasa α equilibrium pada temperature aging yang tinggi yang dapat meningkatkan kekuatan. Selain itu, β sisa juga dapat terdekomposisi menjadi fasa ω jika diaging secara isothermal pada 100 -5000C. fasa ω ini harus dihindari kar ena dapat menyebabkan kegetasan. 4. Paduan Titanium β Paduan titanium β memiliki unsur penstabil β yang banyak agar terdapat struktur β seluruhnya ketika diquenching dari daerah fasa β (menghindari terbentuknya martensite yang dapat menyebabkan kegetasan). Setelah dilakukan solution treatment dan quenching kekerasan yang dicapai dapat mencapai 1300-1400
3
Putu Calista Gitta K 1106052745
Referensi : http://www.keytometals.com/Article97.htmdiakses pada 21 Februari 2014 http://www.industrialheating.com/articles/90907-heat-treatment-of-titanium-alloys diakses pada 21 Februari 2014 http://www.sut.ac.th/engineering/metal/pdf/Nonferrous/05_Titanium%20and%20titanium %20alloys.pdf diakses pada 22 Februari 2014
4
