BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Maksud utama dari proses perlakuan panas terhadap baja
adalah agar diperoleh struktur yang diinginkan supaya cocok dengan penggunaan yang direncanakan. Struktur tersebut dapat diperkirakan dengan cara menerapkan proses perlakuan panas yang spesifik. Struktur yang diperoleh merupakan hasil dari proses transformasi dari kondisi sebelumnya (awal). Beberapa proses transformasi dapat dibaca melalui diagram fasa. Diagram fasa Fe-C dapat digunakan untuk memperkirakan beberapa kondisi transformasi tetapi untuk kondisi tidak setimbang tidak dapat
menggunakan
diagram
fasa.
Ada
dua
jenis
utama
transformasi diagram yang membantu dalam memilih optimal pengolahan baja dan rute untuk mencapai himpunan properti. Ini adalah waktu-suhu transformasi (TTT) dan pendinginan kontinu transformasi (CCT) diagram.
Dengan demikian, untuk setiap
kondisi transformasi lebih baik menggunakan diagram TTT (Time – Temperature - Transformation). Diagram ini menghubungkan transformasi austenit terhadap waktu dan temperatur. Saat kondisi perlakuan panas sebenarnya, transformasi umumnya tidak terjadi saat kondisi isotermal tetapi terjadi saat kondisi pendinginan yang terus menerus (Continuous Cooling). 1
1.2 1. 2. 3. 4.
Rumusan Masalah Apa yang dimaksud dengan Diagram TTT ? Bagaimana cara membaca diagram TTT ? Apa yang dimaksud dengan diagram CCT? Bagaimana cara membaca diagram CCT?
1.3 Tujuan 1. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan Diagram TTT. 2. Untuk mengetahui bagaimana cara membaca diagram TTT. 3. Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan diagram CCT. 4. Untuk mengetahui bagaimana cara membaca diagram CCT.
2
BAB II PEMBAHASAN
2.1 DIAGRAM TTT Diagram TTT adalah suatu diagram yang menghubungkan transformasi austenit terhadap waktu dan temperature. Jika dilihat dari bentuk grafiknya diagram ini mempunyai nama lain yaitu diagram S atau diagram C. Proses perlakuan panas bertujuan untuk memperoleh struktur baja yang diinginkan agar cocok dengan penggunaan yang direncanakan. Struktur yang diperoleh merupakan hasil dari proses transformasi dari kondisi awal. Proses transformasi ini dapat dibaca dengan menggunakan diagram fasa namun untuk kondisi tidak setimbang diagram fasa tidak dapat digunakan, untuk kondisi seperti ini maka digunakan diagram TTT. Melalui diagram ini dapat dipelajari kelakuan baja pada setiap tahap perlakuan panas, diagram ini juga dapat digunakan untuk memperkirakan struktur dan sifat mekanik dari baja yang diquench dari temperatur austenitisasinya ke suatu temperatur dibawah A1. Diagram ini menunjukan dekomposisi austenit dan berlaku untuk macam baja tertentu. Baja yang mempunyai komposisi berlainan akan mempunyai diagram yang
3
berlainan, selain itu besar butir austenit, adanya inclusi atau elemen lain yang terkandung juga mempunyai pengaruh yang sama. Dari diagram ini jelas dari dekomposisi austenit dapat diperoleh berbagai variasi struktur pada baja, struktur mungkin terdiri 100 % perlit kasar, baja bersifat lunak dan ulet, ataupun martensit penuh, ketika baja bersifat keras dan getas. Karena transformasi baja dapat menghasilkan berbagai sifat maka baja tetap merupakan material konstruksi utama untuk keperluan rekayasa.
4
Dalam diagram TTT, sumbu horizontal adalah sumbu yang menunjukan waktu yang diperlukan bagi perubahan transformasi austenit pada setiap suhu (dalam sumbu vertikal) , atau keadaan transformasi pada setiap perubahan suhu persatuan waktu (kecepatan pendinginan) pada proses pendinginan. Lintasan mendatar dari sumbu tegak hingga garis S pertama (kiri) menunjukan waktu yang berlangsung hingga tercapainya awal perbentukan
austenit,
sedang
garis
S
ke
dalam
(kanan)
menyatakan saat berakhirnya perubahan bentuk. Jarak mendatar antara kedua garis liku menyatakan jangka waktu proses perubahan bentuk. Kecepatan pendinginan makin lambat (kecil)
5
makin besar waktu yang ditunjukan dalam sumbu tersebut, atau makin kekanan dalam diagram, dan sebaliknya. Kecepatan pendinginan terkecil untuk memperoleh martensit ditentukan oleh posisi “nose” dari diagram “S”. Martensit akan diperoleh pada setiap kecepatan pendinginan yang sedemikian rupa tidak memotong diagram S tersebut. Kecepatan pendinginan yang terendah untuk menghasilkan martensit (menyinggung nose) disebut kecepatan pendinginan kritis (critical cooling rates). Kecepatan pendinginan kritis ini tergantung dari posisi nose berhubungan erat dengan sumbu waktu (waktu yang diperlukan untuk transformasi) dan ini ditentukan oleh komposisi, grain size, dan kondisi austenit sebelum quenching, yang semua ini tergantung dari macam baja. Bilamana kecepatan pendinginan lebih cepat dari kecepatan kritis maka transformasi austenit menjadi martensit terjadi pada garis Ms (martensit start). Bila baja kita dinginkan cepat sampai dibawah A1 dan dibiarkan beberapa saat sedemikian rupa jatuh pada daerah dimana perlit baru sebagian terjadi, kemudian dilanjutkan segera dengan quench maka akan terjadi struktur perlit dan martensit sebagian. Martensit
ini
adalah hasil
transformasi
isotermis
sebagian
austenit pada suhu diatas tadi. Lamanya baja berada pada suhu dibawah A1 akan menentukan banyaknya pembentukan perlit
6
atau
bainit,
membentuk
dan
menentukan
martensit
setelah
jumlah
austenit
quench.
Dengan
sisa kata
yang lain
perkataan proses pembentukan perlit/bainit pada suhu tersebut terhenti pada saat quenching. Garis sebelah kiri menunjukkan saat setelah berapa lama dimulai transformasi dan garis sebelah kanannya adalah akhir transformasi (100%) pada tiap-tiap suhu.
2.2 DIAGRAM CCT Diagram Continuous Cooling Transformation, atau biasa disebut
CCT
Diagram,
merupakan
diagram
yang
menggambarkan hubungan antara laju pendinginan kontinyu dengan fasa atau struktur yang terbentuk setelah terjadinya transformasi fasa. Saat kondisi perlakuan panas sebenarnya, transformasi umumnya tidak terjadi saat kondisi isotermal tetapi terjadi saat kondisi pendinginan yang terus menerus (Continuous Cooling).
Proses
ini
dapat
kita
lihat
pada
(Continuous Cooling Transformation) berikut:
7
diagram
CCT
Gambar : 1 Diagram CCT pada baja Karbon.
Beberapa spemen baja eutektoid dipanaskan pada temperatur di atas titik A1. Temperatur ini ditunjukkan oleh diagram CCT di atas sebaga titik t.
kemudian baja didinginkan dengan berbagai
macam variasi pendinginan.
Proses pendinginan diperlihatkan
oleh garis miring dimana semakin miring garis yang terbentuk semakin cepat pendinginannya. Pendinginan yang paling lambat (untuk annealing) diperlihatkan oleh garis lurus v1, pendinginan yang sedikit lebih cepat diperlihatkan oleh garis v 2, yang lebih cepat (untuk quenching dengan oli) diperlihatkan oleh garis v 3 dan v4 dan yang paling cepat (pendinginan dengan air) ditunjukkan oleh garis v5 dan v6. 8
Saat pendinginan paling lambat pada garis v 1 yang berpotongan dengan dua buah kurva transformasi berikut sewaktu awal transformasi berpotongan pada titik a 1 dan dan kurva akhir transformasi berpotongan dengan titik b1. Ini berarti bahwa pendinginan yang lambat, austenit seluruhnya bertransformasi menjadi aggregat ferit – sementit. Karena transformasi terjadi sewaktu temperatur tertinggi (range temperatur A1 – M), butiran ferit – sementit bergumpal dan sedikit menyebar dengan bentuk yang lain yang disebut dengan perlit. Pendinginan yang lebih cepat (seperti sewaktu normalizing) garis v2 juga berpotongan dengan dua kurva transformasi. Ini berarti bahwa meskipun austenit telah seluruhnya berubah menjadi gumpalan ferit sementit, namun pada range a2 – b2, melalui temperatur yang lebih merata yang disebut dengan sorbit. Pendinginan yang tidak melewati v3, kurva memperlihatkan proses pendinginan memotong kedua kurva transformasi, yang menghasilkan
dekomposisi
austenit
menjadi
butiran
ferit
sementit. Pendinginan yang lebih cepat dari v 3, seperti v4, garis v4 hanya memotong kurva pada saat awal transformasi (titik a 4), dan tidak melewati kurva akhir transformasi. Ini berarti, ferit sementit mulai terbentuk namun tidak seluruhnya. Dengan kata
9
lain sebagian volume butir austenit berubah jadi ferit dan sementit, namun bagian lainnya menjadi martensit sewaktu mencapai temperatur M (di titik M4). Dengan demikian, struktur baja dingin pada v4 sebagian terdiri dari troostie dan yang lainnya martensit.
Struktur yang aneh ini pada seluruh baja
didinginkan lebih cepat dari v3, namun lebih lambat dari v5. Untuk baja karbon pendinginan ini sama dengan quenching dalam oli. Gambar 2 menunjukkan diagram CCT untuk baja secara kontinyu
skematika. dengan
Terlihat laju
bahwa
Kurva-Kurva
pendinginan
yang
pendinginan
berbeda
akan
menghasilkan fasa atau struktur baja yang berbeda. Setiap kurva pendinginan yaitu kurva (a), (b), dan (c) memperlihatkan permulaan dan akhir dari dekomposisi austenite menjadi fasa atau struktur baja akhir.
10
Gambar 2. Diagram Continuous Cooling Transformation, CCT Diagram Sebagai ilustrasi, baja mengandung 0,2 persen karbon yang telah diaustenisasi pada temperatur 920 celcius, kemudian didinginkan dengan laju yang berbeda sampai temperature 200 dan 250 celcius. Kurva pendinginan (a) menunjukkan pendinginan secara kontinyu yang sangat cepat dari temperature austenite sekitar 920 celcius ke
temperature
200
celcius.
Laju
pendinginan
cepat
ini
menghasilkan dekomposisi fasa austenite menjadi martensit. Fasa Austenite akan mulai terdekomposisi menjadi martensit pada
Temperature
pembentukan
Ms,
martensit
martensite akan
start.
berakhir
Sedangkan
ketika
akhir
pendinginan
mencapai temperature Mf, martensite finish. Kurva
pendinginan
(b)
menunjukkan
pendinginan
kontinyu
dengan laju sedang/medium dari temperature 920 celcius ke 250 celcius. Dengan laju pendinginan kontinyu ini fasa austenite terdekomposisi menjadi struktur bainit. Kurva pendinginan (c) menunjukkan pendinginan kontinyu dengan laju pendinginan lambat dari temparatur 920 celcius ke 250 celcius. Pendinginan lambat ini menyebabkan fasa austenite terdekomposisi manjadi fasa ferit dan perlit.
11
Secara mikroskopik, pengaruh perbedaan laju pendinginan untuk kurva (a), (b), dan (c) terhadap fasa atau struktur baja akhir dapat dilihat pada Gambar 2 di bawah.
Gambar 2. Struktur Mikro Pada Laju Pendinginan Berbeda
12
BAB III PENUTUP 3.1 Simpulan Ada dua jenis utama transformasi diagram yang membantu dalam
memilih
optimal
pengolahan
baja
dan
rute
untuk
mencapai himpunan properti. Ini adalah waktu-suhu transformasi (TTT) dan pendinginan kontinu transformasi (CCT) diagram. Diagram TTT adalah suatu diagram yang menghubungkan transformasi austenit terhadap waktu dan temperature. Jika dilihat dari bentuk grafiknya diagram ini mempunyai nama lain yaitu diagram S atau diagram C. Diagram Continuous Cooling Transformation, atau biasa disebut CCT Diagram, merupakan diagram
yang
menggambarkan
hubungan
antara
laju
pendinginan kontinyu dengan fasa atau struktur yang terbentuk setelah terjadinya transformasi fasa. 3.2 Saran
Setelah mengetahui dan paham tentang materi-materi yang dibahas seperti apa itu Diagram TTT dan apa itu Diagram CCT. Mahasiswa atau Peserta didik dapat memahami tentang Mata
13
Kuliah Metalurgi Fisik. Serta masukan terhadap Dosen, supaya jumlah SKS untuk Maa kuliah Kinemetika Dan Dinamika ditambah lagi menjadi 3 SKS.
DAFTAR PUSTAKA
Smallman, R. E and R. J Bishop. 1999. Metalurgi Fisik Mdern dan Rekayasa Material. http://books.google.co.id/books? id=fwdVwrst04C&pg=PA300&dq=definisi+diagram+TTT&hl=id& sa=X&ei=uyFaT9_N4HWrQfAsvz7Cw&ved=0CDYQ6AEwAQ#v=on epage&q=definisi%20diagram%20TTT&f=false
diakses
pada
tanggal 9 Maret 2012 pada pukul 22.48 WIB 2005. Pengaruh Suhu Tempering Terhadap Kekerasan. http://eprints.undip.ac.id/1708/1/PENGARUH_SUHU_TEMPERING_T ERHADAP_KEKERASAN_.pdf diakses pada tanggal 9 Maret 2012 pada pukul 18.53 WIB 2009. Time-Temperature-Transformation (TTT) Diagram http://bama.ua.edu/~ywei5/spring2009me350/S09_TTT_Diagram. pdf diakses pada tanggal 9 Maret 2012 pada pukul 18.47 WIB 2004. Diagram TTT. http://file.upi.edu/Direktori/FPTK/JUR._PEND._TEKNIK_MESIN/1966 07281992021-YUSEP_SUKRAWAN/DIAGRAM_TTT.pdf diakses pada tanggal 9 Maret 2012 pada pukul 18.21 WIB
14
Engineering, DIAGRAMS(CCT
Mechanical.
2010.
&
TTT).
TRANSFORMASION http://tech-
mesin.blogspot.com/2010/03/transformasion-diagramscctttt.html diakses pada tanggal 9 maret 2012 pukul 18.19 WIB
15
