Surface Hardening(Pengerasan Permukaan) 1.Pengertian Pengerasan permukaan adalah sebuah metode yang digunakan untuk memperbaiki sifat material,namun hanya pada permukaannya saja.Jadi,pada bagian dalam material tetap memiliki sifat yang sama seperti sebelumnya. Contohnya :Kita menginginkan baja AISI 1020 tidak hanya ulet saja,namun juga keras.Maka kita melakukan surface hardening,sehingga siperoleh permukaan yang keras,namun bagian dalamnya tetap lunak. 1.1.Tujuan Surface Hardening
Untuk meningkatkan Kekuatan
Untuk meningkatkan Ketangguhan
Untuk meningkatkan sifat tahan aus
Untuk meningkatkan Ketahanan Korosi
Dll.
1.2.Macam-macam Surface Hardening Secara umum ada 2 jenis Surface Hardening,yaitu: 1.Surface Hardening yang dilakukan dengan cara tetap menjaga komposisi kimianya
Induction Hardening
Flame Hardening
2.Surface Hardening yang dilakukan dengan cara mengubah komposisi kimianya
Carburizing
Nitriding
Cyaniding
Boronizing
Chromizing
Carbonitriding
Dll
1.3 Surface Hardening yang dilakukan dengan cara mengubah komposisi kimianya A.Karburizing
Pengertian : Cara pengerasan baja dengan cara penambahan kadar karbon dipermukaan,sehingga pada bagian permukaan baja lebih keras dari permukaan dalamnya.Biasanya baja yang akan dikarburizing adalah baja karbon rendah.Baja karbon rendah memiliki keuletan yang tinggi dan mudah di machinig,namun kekerasannya rendah sehingga tidak tahan aus.Dengan karburizing,terjadi peningkatan kadar karbon,sehingga kekerasannya meningkat.
Kadar Karbon yang dihasilkan :0.7-1.2% berat
Cocok untuk :Baja karbon rendah dan baja paduan 0.08 - 0.2 % C
Temperatur : 850-950 °C (1550-1750 °F)
Waktu proses:4-72 jam
Media yang digunakan :
Media padat:grafit atau kokas(Kedalaman kekerasan:0.75-4 mm)
Media Gas:Gas alam,hidrokarbon,oxyacetylene(0.1-0.75 mm)
Media liquid:Salt Bath Cyanide(0.64-6.35 mm)
Tahapan Karburizing : o
Penambahan Karbon(karburisasi)
o
Pengerasan(Quenching)
Jenis-jenis Carburizing
Quenching : Setelah dilakukan karburasi ,material diquenching kemudian ditempering untuk menghilangkan tegangan sisa dan meningkatkan ketangguhan.
Case Depth(Kedalaman Kekerasan) :Tidak ada parameter yang jelas,biasanya 0.5-1.5 mm
Kekerasan permukaan yang dihasilkan:Antara 55-65 HRC
B.Nitriding
Pengertian:Adalah sebuah proses difusi Nitrogen ke permukaan sebuah baja.Nitrogen membentuk nitride dengan unsur-unsur Al, Cr, Mo, V, Ni.Bagian yang akan dikeraskan dipanaskan,dan di tempering sebelum di nitriding
Sesuai untuk:Baja paduan dengan kadar karbon rendah,yang mengandung unsure-unsur Al, Cr, Mo, V, Ni
Keuntungan dari proses nitriding yaitu :
Permukaan lebih keras dan tahan aus
ketahanan tempering dan kekerasan pada temperature tinggi
kekuatan fatiguenya tinggi
meningkatkan ketahanan korosi untuk baja yang bukan stainless steel
kestabilan dimensinya tinggi
Temperatur proses : 500 - 600 °C(dibawah A 1) Mekanisme : NH 3
↔
N
+3H
Kekerasan permukaan yang didapat :sampai 1000 VHN
Case Depth:0.1-0.6 mm
C. Carbonitriding
Pengertian: Suatu proses penambahan karbon dan nitrogen secara simultan ke permukaan
baja.Permukaan ini dipanaskan sampai ke temperature Austenit pada kondisi ruangan yang terdiri dari campuran gas metana atau propane dengan Amonia(NH 3). Proses ini merupakan campuran antara karburisasi dengan nitriding.
Sesuai untuk :Sebagian besar baja karbon rendah,kadang-kadang baja karbon medium.
Temperatur Karbonitriding : 700 - 800 °C
Kekerasan permukaan yang dihasilkan:55-65 HRC.
Waktu proses :Lebih sedikit dari karburizing
Case Depth: 0.07-0.5 mm
D.Nitrocarburizing
Pengertian :Proses termokimia temperature rendah yang mendifusikan Karbon dan Nitrogen ke dalam permukaan baja dengan temperatur dibawah A 1,temperature transformasi.Proses ini biasanya digunakan untuk memperbaiki sifat tahan aus/gesek.Temperatur yang digunakan 482 - 593 °C. (900°F-1100°F).
E.Boronizing •
Prinsip sama dengan carburizing, hanya saja unsur yang dipakai Boron (B)
•
Menaikkan kekerasan, wear resistance dan corrosion resistance
•
Metode : pack dan vacuum boronizing
2.Surface Hardening yang dilakukan dengan cara tetap menjaga komposisi kimianya A.Flame Hardening
Pengertian:Proses pengerasan permukaan dengan cara menyemburkan api sebagai sumber panas untuk proses Austenitisasi.Kemudian dilakukan quenching .Media pemanas yang digunakan biasanya gas oxyacetylene,propane,dll.
Sesuai untuk:Baja karbon yang minimal mengandung ≥ 0.40 wt.%C,besi tuang.
Kekerasan permukaan yang dihasilkan:50-60 HRC
Case Depth :0.7-6 mm
B.Induction Hardening
Pengertian:Pada prinsipnya pengerasan induksi sama dengan pengerasan flame hardening,hanya saja pemanasan yang ditimbulkan terjadi karena adanya arus induksi yang terjadi karena adanya medan magnet yang berubah-ubah secara cepat.Arus induksi
itu akan menghasilkan panas.karena arus induksi yang terjadi ada di permukaan baja.Untuk menimbulkan pemanasan pada permukaan baja,benda kerja diletakkan di dekat suatu koil yang dialiri arus listrik bolak balik dengan frekuensi tinggi.Ketebalan yang dihasilkan tergantung pada besarnya ampre dan frekuensi yang digunakan.
Sesuai untuk:Baja karbon medium (wt.% C ≥ 0.4),besi tuang.
Case Depth:0.7-6 mm.
Cara memilih pengerasan permukaan yang benar : 1.Karburizing adalah metode paling baik untuk baja karbon rendah 2.Nitriding menghasilkan distorsi yang lebih kecil apabila dibandingkan dengan karburizing,namun hanya dapat digunakan hanya pada jenis baja tertentu saja,misalnya baja paduan Cr-Mo atau baja paduan Nitroalloy. 3.Flame hardening digunakan untuk untuk komponen mesin yang mempunya dimensi yang besar.
4.Induction hardening bekerja paling baik untuk dimensi komponen yang kecil,yang paling baik apabila ukurannya kompatibel dengan koil induksi. 5.Electron beam dan laser hardening hanya terbatas untuk baja paduan rendah dan baja karbon saja.
