Proses pelakuan panas adalah suatu proses yang terdiri dari proses
pemanasan dan proses pendingin pada logam dan paduannya dengan cara tertentu
yang bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat material yang diinginkan. Proses ini
telah digunakan secara luas dan tidak hanya dilakukan pada logam ferro saja,melainkan telah banyak digunakan pada logam nonferro beserta paduannya.Namun dikarenakan bahasan dari penulisan ini menggunakan material baja jadi proses perlakuan panasnya dibatasi hanya pada material baja.
yang bertujuan untuk mendapatkan sifat-sifat material yang diinginkan. Proses ini
telah digunakan secara luas dan tidak hanya dilakukan pada logam ferro saja,melainkan telah banyak digunakan pada logam nonferro beserta paduannya.Namun dikarenakan bahasan dari penulisan ini menggunakan material baja jadi proses perlakuan panasnya dibatasi hanya pada material baja.
Perubahan dari sifat yang dikarenakan proses perlakuan panas mencakup
pada daerah keseluruhan dari logam dan hanya sebagiannya saja, contoh pada
permukaannya saja.
Baja unsur paduan utamanya adalah besi dan carbon, tetapi selain itu juga
terdapat unsur-unsur penyusun yang lain seperti Mn, V, W, Cr, Ni, Si, dll. Carbon
dalam baja larut secara interstisi dan membentuk senyawa karbida yang disebut
sementit (Fe3C) yang sifatnya keras dan getas, sehingga pengaruhnya pada baja
akan meningkatkan kekuatan dengan menghambat laju dislokasi.
Secara umum unsurunsur paduan ditambahkan dalam baja dengan kadar
tertentu bertujuan untuk:
• Meningkatkan kekerasan
• Menaikkan keuletan
• Meningkatkan ketahanan aus
• Meningkatkan ketangguhan
• Memperbaiki ketahanan korosi
• Memperbaiki mampu pemesinan
• Dan tujuan tertentu lainnya
Perubahan sifat yang terjadi pada proses perlakuan panas disebabkan
karena adanya pertumbuhan fasa pada saat pemanasan dan transformasi fasa pada
saat pendinginan. Hal tersebut tidak akan pernah terlepas dari temperatur.
Diagram yang menyajikan tentang hubungan antara temperatur dimana terjadinya
perubahan fasa pada saat proses pemanasan dan pendinginan lambat dengan kadar
karbon disebut diagram fasa.
Diagram Fasa Fe3C sangatlah penting, khususnya dalam proses
perlakuan panas, diagram ini menjadi dasar atau pedoman untuk mengetahui fasa
apa yang akan terbentuk pada saat kita melakukan pemanasan. Dari diagram ini juga diketahui garis transformasi fasa dan titik komposisi tertentu dari baja.
Komposisi eutektoid tedapat pada 0,8% C dan pada Temperatur 723 derajat C. Fasa austenit ( γ )mengandung unsure karbon maksimum 2% karbon, hal ini
memungkinkan karena fasa austenit mempunyai sel satuan FCC sehingga mampu
melarutkan atom atom karbon yang lebih banyak didalamnya secara interstisi.
Prinsip perlakuan panas adalah pemanasan dan pendinginan, kecepatan
pendinginan sangat berpengaruh terhadap hasil struktur mikro dan sifat mekanik
yang didapat, maka timbul fungsi waktu. Dalam diagram FeFe3C hanya
menjelaskan transformasi pada kecepatan yang sangat rendah atau pendinginan
yang terjadi secara alami. Maka, Diagram Fe3C tidak dapat menjelaskan
transformasi yang terjadi pada pendinginan cepat. Oleh karena itu diperlukan suatu pedoman berupa diagram baru yang menyatakan hubungan antara
temperatur dan waktu serta dapat menjelskan transformasi yang terjadi pada
kecepatan pendinginan yang tinggi.Diagram TTT(time temperatur transformation) dan Diagram CCT(Continous Cooling Transformation)adalah diagram yang digunakan sebagai pedoman untuk melakukan proses perlakuan panas karena diagram ini dapat menjelaskan transformasi fasa yang terjadi pada
kecepatan pendinginan yang tinggi.Diagram TTT hanya menunjukkan transformasi pada temperatur yang konstan dan tidak berlaku pada proses pendinginan yang kontinu sehingga diagram ini jarang dipakai untuk proses perlakuan panas. Diagram yang dapat menjelaskan semuanya serta banyak sekali dipakai unutk proses pengerasan pada baja adalah diagram CCT. Diagram ini mempunyai bentuk yang agak berbeda dengan diagram TTT walaupun parameternya sama.
perlakuan panas diklasifikasikan menjadi:
A. Annealing
B. Normalizing
C. Hardening
D. Case hardening
A. Annealing
Annealing adalah proses pemanasan baja yang diikuti dengan pendinginan
lambat didalam tungku. Tujuan utama dari proses ini adalah untuk mengurangi
kekerasan dari baja dan membuat struktur yang mudah dilakukan proses
pemesinan. Selain itu anneling bertujuan untuk memperbaiki sifat – sifat antara
lain:
• mampu mesin
• mampu bentuk
• keuletan
• kehomogenan struktur
• menghilangkan tegangan dalam
• persiapan struktur unutk proses perlakuan panas
temperatur dan laju pendinginan dari annealing tergantung dari hasil yang
diinginkan dari struktur mikonya, oleh karena itu annealing dibagi lagi
menjadi beberapa proses spesifik antara lain:
1. full annealing
Merupakan proses pemanasan yang bertujuan untuk melunakan baja,
prosesnya dilakukan dengan cara dipanaskan diatas daerah kritisnya dan didinginkan secara perlahan melawati daerah kritis. Walaupun full annealing
dapat dilakukan pada semua baja, tetapi kebanyakan hanya dilakukan pada
baja carbon medium ( 0,3-0,6% C ) saja, dimana bertujuan untuk
meningkatkan mampu mesinnya.
2. Sperodizing
Proses ini bertujuan untuk membulatkan karbida yang berbentuk serpih
pada perlit dan sementit. Sehingga dapat meningkatkan mampu mesin serta
meningkatkan keuletan. Sperodizing secara luas digunakan pada baja carbon
tinggi, baja perkakas, baja bearing, dan pada semua baja yang akan menjalani
proses pengerjaan dingin.
3. stress relieving
Pada baja yang telah mengalami proses pengecoran, permesinan,
pengelasan maka akan terdapat sejumlah tegangan sisa didalamnya. Tegangan
sisa tersebut akan menyebabkan distorsi bahkan dapat mengalami retakpada
saat digunakan atau pada saat dilakukan proses perlakuan panas. Untuk
menghilangkan tegangan sisa tersebut maka dilakukan proses ini.
4. Bright Annealing
Merupakan proses perlakuan panas yang bertujuan untuk menghasilkan
benda kerja yang permukaannya terbebas dari lapisan oksidasi. Prosesnya
dilakukan dengan cara menyelimuti spesimen dengan atmosfir tungku yang
sesuai selama pemanasan. Cara ini juga bertujuan untuk menghindari
terjadinya penggetasan, timbulnya sulfidasi, serta adanya dekarburisasi. Jenis gas yang banyak digunakan dapat berupa nitrogen, amoniak, gas eksotrim,
hydrogen, dll.
5. Homogeniezing
Proses ini bertujuan untuk menyeragamkan komposisi baja. Biasanya
dilakukan setelah proses pengecoran. Spesimen dipanaskan sampai temperatur
1100-1200°C. kemudian didinginkan secara lambat.
6. Recrystalitation annealing
merupakan proses pemanasan untuk menumbuhkan atau membentuk butir
baru setelah mengalami proses pengerjaan dingin (cold working). Selain itu juga
bertujuan untuk menghilangkan tegangan sisa. Pemanasan dilakukan pada
temperatur 600°C selama 0.5 – 1 jam.
B. )ormalizing
Normalizing merupakan proses perlakuan panas yang dilkukan dengan
cara memanaskan baja sampai temperatur austenisasi (Tγ) kemudian didinginkan
dengan media udara dimana akan didapatkan fasa berupa pearlite. Baja carbon
tinggi seperti die steel dan HSS (High Speed Steel) tidak pernah dilakukan proses
ini karena baja-baja ini dikeraskan menjadi struktur martensite dengan cara
pendinginan di udara. Normalizing umumnya dipergunakan pada baja carbon
rendah dan plain carbon dengan tujuan sbb:
1. memperhalus ukuran butir dan menghomogenisasikan
struktur mikro dari hasil coran dan tempa, sehingga dapat
meningkatkan sifat mekanik dalam proses pengerasan
baja. 2. untuk meningkatkan mampu mesin dengan komposisi
karbon sekitar 0.3 % C
3. memperhalus karbida kasar yang mempunyai precipitate
selama pendinginan lambat setelah proses pengerjaan
panas.
Sebagai contoh dibawah ini disajikan informasi mengenai perubahan yang
terjadi pada sifat mekanik pada material setelah mengalami proses
normalizing.
Tabel Efek normalizing pada sifat mekanik baja coran 0.26% C
pada daerah keseluruhan dari logam dan hanya sebagiannya saja, contoh pada
permukaannya saja.
Baja unsur paduan utamanya adalah besi dan carbon, tetapi selain itu juga
terdapat unsur-unsur penyusun yang lain seperti Mn, V, W, Cr, Ni, Si, dll. Carbon
dalam baja larut secara interstisi dan membentuk senyawa karbida yang disebut
sementit (Fe3C) yang sifatnya keras dan getas, sehingga pengaruhnya pada baja
akan meningkatkan kekuatan dengan menghambat laju dislokasi.
Secara umum unsurunsur paduan ditambahkan dalam baja dengan kadar
tertentu bertujuan untuk:
• Meningkatkan kekerasan
• Menaikkan keuletan
• Meningkatkan ketahanan aus
• Meningkatkan ketangguhan
• Memperbaiki ketahanan korosi
• Memperbaiki mampu pemesinan
• Dan tujuan tertentu lainnya
Perubahan sifat yang terjadi pada proses perlakuan panas disebabkan
karena adanya pertumbuhan fasa pada saat pemanasan dan transformasi fasa pada
saat pendinginan. Hal tersebut tidak akan pernah terlepas dari temperatur.
Diagram yang menyajikan tentang hubungan antara temperatur dimana terjadinya
perubahan fasa pada saat proses pemanasan dan pendinginan lambat dengan kadar
karbon disebut diagram fasa.
Diagram Fasa Fe3C sangatlah penting, khususnya dalam proses
perlakuan panas, diagram ini menjadi dasar atau pedoman untuk mengetahui fasa
apa yang akan terbentuk pada saat kita melakukan pemanasan. Dari diagram ini juga diketahui garis transformasi fasa dan titik komposisi tertentu dari baja.
Komposisi eutektoid tedapat pada 0,8% C dan pada Temperatur 723 derajat C. Fasa austenit ( γ )mengandung unsure karbon maksimum 2% karbon, hal ini
memungkinkan karena fasa austenit mempunyai sel satuan FCC sehingga mampu
melarutkan atom atom karbon yang lebih banyak didalamnya secara interstisi.
Prinsip perlakuan panas adalah pemanasan dan pendinginan, kecepatan
pendinginan sangat berpengaruh terhadap hasil struktur mikro dan sifat mekanik
yang didapat, maka timbul fungsi waktu. Dalam diagram FeFe3C hanya
menjelaskan transformasi pada kecepatan yang sangat rendah atau pendinginan
yang terjadi secara alami. Maka, Diagram Fe3C tidak dapat menjelaskan
transformasi yang terjadi pada pendinginan cepat. Oleh karena itu diperlukan suatu pedoman berupa diagram baru yang menyatakan hubungan antara
temperatur dan waktu serta dapat menjelskan transformasi yang terjadi pada
kecepatan pendinginan yang tinggi.Diagram TTT(time temperatur transformation) dan Diagram CCT(Continous Cooling Transformation)adalah diagram yang digunakan sebagai pedoman untuk melakukan proses perlakuan panas karena diagram ini dapat menjelaskan transformasi fasa yang terjadi pada
kecepatan pendinginan yang tinggi.Diagram TTT hanya menunjukkan transformasi pada temperatur yang konstan dan tidak berlaku pada proses pendinginan yang kontinu sehingga diagram ini jarang dipakai untuk proses perlakuan panas. Diagram yang dapat menjelaskan semuanya serta banyak sekali dipakai unutk proses pengerasan pada baja adalah diagram CCT. Diagram ini mempunyai bentuk yang agak berbeda dengan diagram TTT walaupun parameternya sama.
perlakuan panas diklasifikasikan menjadi:
A. Annealing
B. Normalizing
C. Hardening
D. Case hardening
A. Annealing
Annealing adalah proses pemanasan baja yang diikuti dengan pendinginan
lambat didalam tungku. Tujuan utama dari proses ini adalah untuk mengurangi
kekerasan dari baja dan membuat struktur yang mudah dilakukan proses
pemesinan. Selain itu anneling bertujuan untuk memperbaiki sifat – sifat antara
lain:
• mampu mesin
• mampu bentuk
• keuletan
• kehomogenan struktur
• menghilangkan tegangan dalam
• persiapan struktur unutk proses perlakuan panas
temperatur dan laju pendinginan dari annealing tergantung dari hasil yang
diinginkan dari struktur mikonya, oleh karena itu annealing dibagi lagi
menjadi beberapa proses spesifik antara lain:
1. full annealing
Merupakan proses pemanasan yang bertujuan untuk melunakan baja,
prosesnya dilakukan dengan cara dipanaskan diatas daerah kritisnya dan didinginkan secara perlahan melawati daerah kritis. Walaupun full annealing
dapat dilakukan pada semua baja, tetapi kebanyakan hanya dilakukan pada
baja carbon medium ( 0,3-0,6% C ) saja, dimana bertujuan untuk
meningkatkan mampu mesinnya.
2. Sperodizing
Proses ini bertujuan untuk membulatkan karbida yang berbentuk serpih
pada perlit dan sementit. Sehingga dapat meningkatkan mampu mesin serta
meningkatkan keuletan. Sperodizing secara luas digunakan pada baja carbon
tinggi, baja perkakas, baja bearing, dan pada semua baja yang akan menjalani
proses pengerjaan dingin.
3. stress relieving
Pada baja yang telah mengalami proses pengecoran, permesinan,
pengelasan maka akan terdapat sejumlah tegangan sisa didalamnya. Tegangan
sisa tersebut akan menyebabkan distorsi bahkan dapat mengalami retakpada
saat digunakan atau pada saat dilakukan proses perlakuan panas. Untuk
menghilangkan tegangan sisa tersebut maka dilakukan proses ini.
4. Bright Annealing
Merupakan proses perlakuan panas yang bertujuan untuk menghasilkan
benda kerja yang permukaannya terbebas dari lapisan oksidasi. Prosesnya
dilakukan dengan cara menyelimuti spesimen dengan atmosfir tungku yang
sesuai selama pemanasan. Cara ini juga bertujuan untuk menghindari
terjadinya penggetasan, timbulnya sulfidasi, serta adanya dekarburisasi. Jenis gas yang banyak digunakan dapat berupa nitrogen, amoniak, gas eksotrim,
hydrogen, dll.
5. Homogeniezing
Proses ini bertujuan untuk menyeragamkan komposisi baja. Biasanya
dilakukan setelah proses pengecoran. Spesimen dipanaskan sampai temperatur
1100-1200°C. kemudian didinginkan secara lambat.
6. Recrystalitation annealing
merupakan proses pemanasan untuk menumbuhkan atau membentuk butir
baru setelah mengalami proses pengerjaan dingin (cold working). Selain itu juga
bertujuan untuk menghilangkan tegangan sisa. Pemanasan dilakukan pada
temperatur 600°C selama 0.5 – 1 jam.
B. )ormalizing
Normalizing merupakan proses perlakuan panas yang dilkukan dengan
cara memanaskan baja sampai temperatur austenisasi (Tγ) kemudian didinginkan
dengan media udara dimana akan didapatkan fasa berupa pearlite. Baja carbon
tinggi seperti die steel dan HSS (High Speed Steel) tidak pernah dilakukan proses
ini karena baja-baja ini dikeraskan menjadi struktur martensite dengan cara
pendinginan di udara. Normalizing umumnya dipergunakan pada baja carbon
rendah dan plain carbon dengan tujuan sbb:
1. memperhalus ukuran butir dan menghomogenisasikan
struktur mikro dari hasil coran dan tempa, sehingga dapat
meningkatkan sifat mekanik dalam proses pengerasan
baja. 2. untuk meningkatkan mampu mesin dengan komposisi
karbon sekitar 0.3 % C
3. memperhalus karbida kasar yang mempunyai precipitate
selama pendinginan lambat setelah proses pengerjaan
panas.
Sebagai contoh dibawah ini disajikan informasi mengenai perubahan yang
terjadi pada sifat mekanik pada material setelah mengalami proses
normalizing.
Tabel Efek normalizing pada sifat mekanik baja coran 0.26% C
C. Hardening
Proses hardening biasa dilakukan pada semua perkakas dan bagian penting
dari mesin yang berkaitan dengan hal yang berat. Tujuan mengeraskan perkakas
adalah untuk mendapatkan nilai kekerasannya, sedangkan tujuan mengeraskan
bagian mesin adalah untuk meningkatkan kekuatan tarik serta kekuatan luluhnya.
Namun biasanya bila kekerasan tinggi maka kekuatan tariknya dan kekuatan
luluhnya rendah, oleh karena itu proses hardening yang dilakukan adalah dengan
cara melakukan proses tempering setelah dilakukan pendinginan cepat.
Sifat Mekanik Sebelum ) Sesudah )
Kekuatan luluh (Kg/mm2)
Kekuatan tarik (Kg/mm2)
Perpanjangan (%)
Reduksi penampang (%)
Kekuatan impak charpy
(Kgm/mm2)
9.4 Biasanya proses hardening yang umum dilakukan adalah dengan
memanaskan baja sampai temperature austenisasinya kemudian ditahan untuk
beberapa lama lalu didinginkan secara cepat
Pada saat dilakukan pendinginan lambat fasa austenit (FCC) akan berubah
sel satuannya menjadi BCC kembali. Namun karena adanya pendinginan cepat
maka ada atom karbon yang terjebak pada kisi tegak sehingga austenit
bertransformasi menjadi fasa martensit dengan sel sastuan BCT. Martensit inilah
yang bersifat keras dan getas. Contoh specimen yang berfasa martensit adalah
roda gigi, pahat potong, dan dies. Temperatur pemanasan untuk proses hardening
sama dengan proses seperti annealing dan normalizing. Tetapi ada perbedaan
sedikit bila baja yang ingin dikeraskan mempunya kadar karbon lebih besar dari
0,8%, maka pemanasannya dilakukan pada temperature A13 +50-100 derajat C sehingga struktur yang terbentuk adalah martensit serta karbida yang tidak larut,dimana kekerasannya lebih tinggi. Agar diperoleh hasil yang baik dari proses pengerasan, maka benda kerja sebaiknya harus dibersihkan terlebih dahulu. Untuk baja karbon rendah dan baja paduan rendah tidak perlu dilakukian preheat (pemanasan awal). Namun pada baja perkakas harus dipreheat terlebih dahulu karena banyaknya unsur paduan sehingga konduktivitas panasnya menurun.
Pada pendinginnya harus dengan media pendingin cepat agar atom
karbonya terjebak pada kisi tegaknya. Adapun media pendingin yang sering
dipakai untuk proses hardening adalah:
• Air
• Oli
• Brine
Masing-masing dari media pendingin diatas mempunyai keuntungan serta
kerugian. Proses hardening dibagi lagi menjadi beberapa jenis, yaitu:
• Martempering
• Austmpering
• Patenting
• Dll
D. Case Hardening
Case hardening merupakan salah satu cara untuk merubah komposisi kimi
dari material. Perubahan komposisi kimia tersebut dapat terjadi pada saat material
dalam kondisi padat dan dapat terjadi hanya pada bagian permukaan permukaan
saja. Tujuan dari case hardening adalah untuk meningkatkan ketahanan aus suatu
material, meningkatkan ketahanan korosi serta untuk meningkatkan scalling
resistant.
Case hardening dilakukan dengan cara melapisi permukaan dari material
dengan carbon, nitrogen, dan elemen paduan lainnya. Prosesnya dapat dilakukan dengan menambahkan unsur yang akan brdifusi kedalam material dalam kondisi
padat, cair maupun dalam kondisi gas. Proses dari case hardening dibagi menjadi:
• Carburisasi
• Nitriding
• Cyaniding
• Diffusion metallishing.
sumber : http://iprazcoolcavalera.blogspot.com
0 komentar:
Posting Komentar