SEMINAR NASIONAL REKAYASA TEKNOLOGI INDU

(1)

SEMINAR NASIONAL REKAYASA TEKNOLOGI INDUSTRI 2014

STT IMANUEL MEDAN & UNIMED

https://www.academia.edu/6578062/SEMINAR_NASIONAL_REKAYASA_TEKNOLOGI_INDUSTRI_2014_-_UNIMED_and_IMANUEL

STT IMANUEL MEDAN & UNIMED

HADFIELD – 3401

(2)

HADFIELD – 3401

Reza Fadhila

Penelitian kaji ulang terhadap bahan baja hadfield dengan melihat perubahan mikrostruktur hadfied akibat perlakuan

https://unimed.academia.edu/MetalurgiFisik/Papers-SEMNAS-REKTI-2014-UNIMED

JURNAL :

1. MORFOLOGI METALOGRAFI TRANSFORMASI FASA BAJA MANGAN 3401 PADA KONDISI PENDINGINAN MEDIA UDARA

2. PERUBAHAN FASA BAJA MANGAN (Fe-Mn) HADFIELD 3401 SELAMA PEMANASAN DAN PERLAKUAN PENDINGINAN WATER QUENCHING SEBAGAI PEMBANDING PADA PERLAKUAN PENDINGINAN AIR COOLING

3. ANALISIS SIMULASI FRAKSI FASA BAJA MANGAN (Fe-Mn) PADA KONDISI PENDINGINAN MEDIA UDARA (AIR COOLING) 4. CHARACTERIZE OF AUSTENITIC MANGANESE -3401 MICROSTRUCTURAL DUE TO RCP

5. THE FRACTION PHASE POINT COUNTING OF MICROSTRUCTURAL MAPPING TRANSFORMATION IN HADFIELD 3401

Penelitian kaji ulang terhadap bahan baja hadfield dengan melihat perubahan mikrostruktur hadfied akibat perlakuan panas pada daerah daerah temperaturagingnya

5. THE FRACTION PHASE POINT COUNTING OF MICROSTRUCTURAL MAPPING TRANSFORMATION IN HADFIELD 3401 MANGANESE STEEL DURING AGING TREATMENT OF 400ºC TO 600ºC

6. POSTER : HADFIELD BAINITE IMAGE ANALIZER

(3)

COUNTING-Prosedur Standard Test

•

Benda uji yang telah dipreparasi diheatreatment pada temperatur 1050

°

C selama 1 jam pada

tungku listrik PID pengolah-panas tipe Vectar VHT-3, kemudian semua benda uji didinginkan

dengan cara dicelup cepat (

quench

) ke dalam air .

dengan cara dicelup cepat (

quench

) ke dalam air .

•

Selanjutnya sampel-sampel direheatreatment kembali pada temperatur yang berbeda

dengan waktu yang bervariasi. Temperatur yang dipilih reheattreatment sampel adalah dari

400

°

C sampai 600

°

C dengan selang peningkatan temperatur 50

°

C dengan variasi waktu

pemanasan yaitu 30 menit dan 60 menit dan diikuti dengan pendinginan di udara. Pemilihan

temperatur diatas atas dasar prediksi yang ada pada diagram fase Fe-Mn.

•

Untuk pengujian metalografinya sampel sample digerinda di dalam mesin pemoles dengan

menggunakan kertas ampelas dari ukuran kekasaran 100, 350, 600, 800, 1000, 1500 hingga

2000 mesh. Untuk sebagian besar operasi, dengan laju rotasi 450 putaran/menit. Setelah

penggerindaan selesai pada kertas ampelas 2000 mes, sampel dipoles dengan menggunakan

pasta alumina 1

µ

pada kain beludru untuk memperoleh permukaan mirip cermin.

•

Preparasi sampel metalografi

diakhiri dengan pembersihan sample-sampel dengan

menggunakan mesin pembersih ultrasonik, Branson 1210, Model B1210E-MT 47 KHz, 230

Volt.

(4)

Partisi Journal

1. MORFOLOGI METALOGRAFI TRANSFORMASI FASA BAJA MANGAN 3401 PADA KONDISI

PENDINGINAN MEDIA UDARA

a.Mendata morphologi Hadfield 3401 b. Diskusi :

bahwa pada temperatur rendah plat-plat ferrit akan tumbuh dan mulai bernukliasi pada permukaan butir fasa austenit. Pada temperatur lebih tinggi, fasa ferrit tersebut akan tumbuh membentuk plat-plat ferit assikularyang tumbuh kesegala arah. Fasa baru yang tumbuh pada 400°C sampai dengan 500°C merupakan transfomasi

https://unimed.academia.edu/MetalurgiFisik/Papers-SEMNAS-REKTI-2014-UNIMED

tumbuh kesegala arah. Fasa baru yang tumbuh pada 400°C sampai dengan 500°C merupakan transfomasi dari keadaan amorf ke fasaassikularnya. Pada temperatur yang cukup tinggi yaitu 600°C akan terbentuk fasa pearlit dimana struktur ferritnya masih dapat diobservasi

2.

PERUBAHAN FASA BAJA MANGAN (Fe-Mn) HADFIELD 3401 SELAMA PEMANASAN DAN

PERLAKUAN PENDINGINAN WQ SEBAGAI PEMBANDING PADA PERLAKUAN PENDINGINAN AIR

COOLING

(DISKUSI TTG : )

a. Seluruh bentuk keadaan mikrostruktur pada temperatur pemanasan ini ditunjukkan dengan perbedaan peta morpologi. Hasil pemetaan morpologi menunjukkan pengintian presifitasi terjadi pada proses pendinginan cepat. Pada pendinginan lambat ikatan permukaanferriteparalel yang diintikan pada permukaan butir austenit kurang jelas kelihatannya. Pada temperatur tinggi proses pendinginan lambat fasa baru terbentuk diikuti kurang jelas kelihatannya. Pada temperatur tinggi proses pendinginan lambat fasa baru terbentuk diikuti dengan pengisian strukturferritedengan karbida mangan yang kemudian diamati denganX- Ray Diffraction (XRD)pada daerah indeks Miller (hkl) yang dipastikan sebagai fasapearlit

b. Efek dari pendinginan cepat menghasilkan migrasiferritedari butir kebatas butir pada fasa austenit. Berbeda dengan kondisi diatas, pada pendinginan lambat akan menghasilkan beberapa fasa. Untuk memastikan, mikrostruktur kemudian diuji morfologi dengan menggunakanscanning electron microscopy(SEM) dan untuk memastikan analisa unsur dengan menggunakanX-Ray Diffraction (XRD)dan jugaX-Ray fluorescence

(5)

Partisi Journal

3. . ANALISIS SIMULASI FRAKSI FASA BAJA MANGAN (Fe-Mn) PADA KONDISI PENDINGINAN MEDIA

UDARA (AIR COOLING)

(DISKUSI TTG : )

a. Ferit accicularyang terbentuk baik yang berada dibatas butir maupun dibatas butir fasa austenit, dimana butir f asa austenit akan semakin tumbuh dan mengendap dibatas butir yang ditandai dengan meningkatnya kekerasan secara simulasi.

b. Fasa–fasa austenit, ferit maupun yang lainnya dapat terdistribusi secara simulasi melalui luas perubahan warna yang ada pada program Image Analyzer

c. Pengaruh perlakuan panas yang diberikan dapat diamati dengan melakukan simulasi mikrostruktur dan simulasi

c. Pengaruh perlakuan panas yang diberikan dapat diamati dengan melakukan simulasi mikrostruktur dan simulasi countour terhadap banyaknya endapan terbentuk pada batas butir , ferit yang terbentuk pada batas butir akan tampak mencapai batasnya. Simulasi mikrostruktur dan simulasi surface dapat juga menentukan kedalaman permukaan dan memprediksi kekerasan bahan. Berdasarkan simulasi mikrostruktur dan simulasi fraksi volume, nantinya akandiperoleh persentase fasa yang terbentuk austenit, ferit bainit, mangan karbida bainit dan pearlit . Kekasaran permukaan dapat juga diperediksi melalui surfacesimulasi yaitu sekitar 60,2 HRC.

4.

CHARACTERIZE OF AUSTENITIC MANGANESE -3401 MICROSTRUCTURAL DUE TO RCP

(DISKUSI TTG : )

T

he formation of austenite begins by precipitation of iron and manganese carbides at the grain boundaries, then

progressively followed by the appearance of a new constituent which later extend into its grain.

The kinetics process begins by diffusion process in its grain boundary. The study helps to understand better about

the kinetic aspects in phases and microstructure development for manganese steel alloys.

(6)

Partisi Journal

5. THE FRACTION PHASE POINT COUNTING OF MICROSTRUCTURAL MAPPING

TRANSFORMATION IN HADFIELD 3401 MANGANESE STEEL DURING AGING TREATMENT OF

400ºC TO 600ºC

(DISKUSI TTG : )

•

Results of the morphological mapping showed that as transformation temperature decrease, intragranular ferrite

morphology changes from idiomorph to acicular ferrite. The transformation grow in the form of sheaves of parallel

plates which nucleated at austenite grain surfaces. At a higher temperature, the ferrites gave way to acicular

ferrite plates, growing in many different directions.

•

At a higher temperature, the ferrites gave way to acicular ferrite plates, growing in many different directions. The

purpose of this paper is to presents the microstructural development of the Hadfield austenitic manganese

steel-3401 due to different heating regimes followed by air cooling process.

(7)

Conclusion

1. MORFOLOGI METALOGRAFI TRANSFORMASI FASA BAJA MANGAN 3401 PADA KONDISI PENDINGINAN MEDIA UDARA

• Pada jurnal ini dicoba untuk melihat perkembangan morfologi mikrostruktural baja mangan austenit – AISI 3401 disebabkan perlakuan panas yang berbeda-beda diikuti dengan proses pendinginan cepat. Bahan dipanaskan hingga 1050°C diikuti dengan proses pendinginan cepat yang menyebabkan larutan padat carbide mengendap pada butir fase austenit murni. Dengan fase austenit ini, akan terjadi dispersi parsial austenit. Waktu dan temperatur pemanasan akan mempengaruhi luas dispersi pada fase austenit. Temperatur despersitas ditetapkan antara 400°C sampai 600°C dengan tahapan peningkatan 50°C. Kajian mikrostruktur sampel menunjukkan bahwa pengendapan pada batas butir fasa austenit dimulai dengan pengendapan besi dan mangan carbide, kemudian secara progresif diikuti oleh kemunculan unsur baru yang kemudian paduan menuju interior batas-batas butirnya. Pendinginan cepat biasanya menyebabkan karbida yang mengendap pada pengendapan besi dan mangan carbide, kemudian secara progresif diikuti oleh kemunculan unsur baru yang kemudian paduan menuju interior batas-batas butirnya. Pendinginan cepat biasanya menyebabkan karbida yang mengendap pada batas-batas butir terdispersi kembali pada butir-butir. Pembentukan fase baru ini meningkat seiring dengan adanya peningkatan temperatur.

• Gambar-gambar mikro struktural dari pada bainit akan memunculkan parent austenit dan ferrit dan juga produk-produk karbida yang ada. Kandungan karbon didalam fasa bainit dari pembentukan fasa ferrit dari awal sampai pada keadaan jenuhnya. Berdasarkan morpologi metallografi terjadi :

– Bukti-bukti nyata dari pembentukan bainit haruslah merupakan pemisahan reaksi dari produk-produk hasilan fasa-fasa eutectoid yaitu ferrit dan pearlit. Pada saat tersebut sub struktur akan berhubungan dengan komposisi dari pada pembentukan fasa ferrit sehingga pengaruh temperatur akan sangat signifikan. Pembentukan fasa bainit paduan akan selalu berhubungan dengan reaksi interface antar fasa ferrit/austenit.

– Pertumbuhan rata-rata pada butir akan dikontrol oleh difusi elemen karbon dan mekanisme pergeseran yang terlibat didalamnya. Hal ini terlihat pada struktur pelat-pelat ferrit accicular yang tampak pada fasa bainit.

– Pertumbuhan pada fasa bainit dibawah temperatur bainitik awal selayaknya seperti konsep-konsep nukleasi yang cepat. Fasa martensitik dicapai pada temperatur 400°C. Pada temperatur tersebut kemungkinan-kemungkinan terbentuknya fasa sementit akan merupakan presipitat yang memperluas fasa ferrit.

terbentuknya fasa sementit akan merupakan presipitat yang memperluas fasa ferrit.

– Perlu dilakukan penelitian lanjutan untuk membuktikan kapan/bilamana waktu tertentu terbentuknya fasa-fasa martensit, bainit, ferrit , pearlite dan butir serta penyebeb-penyebab yang cukup mendukungnya

(8)

Conclusion

2. PERUBAHAN FASA BAJA MANGAN (Fe-Mn) HADFIELD 3401 SELAMA PEMANASAN DAN PERLAKUAN

PENDINGINAN WQ SEBAGAI PEMBANDING PADA PERLAKUAN PENDINGINAN AIR COOLING

Penelitian ini untuk membuktikan kapan/bilamana waktu tertentu terbentuknya fasa-fasa pearlite dan butir serta penyebeb-penyebab yang cukup mendukungnya.

• Berdasarkan hasil intrepetasi data fasa-fasa tersebut dan hasil XRD nya, maka ::

– Pada Baja Mangan HadfieldAISI 3401 dominan membentuk fasa austenit setelah diberi perlakuan panas pada

– Pada Baja Mangan HadfieldAISI 3401 dominan membentuk fasa austenit setelah diberi perlakuan panas pada temperatur 1050°C.

– Hasil Pengujian XRD (X-Ray Diffraction)dari benda keadaan awal dan setelah diquenchingmemperlihatkan pada benda uji terbentuk struktur kristal FCC. Pemanasan kembali untuk perlakuan pendinginan lambat (air cooling)dengan waktu penahanan yang berbeda terbentuk struktur paduan baru dapat berupa struktur FCC atau BCC tidak stabil.

– Hasil pengujian SEM dengan program semafore diperlihatkan pada benda uji terbentuk butir-butir austenit dengan twin-twin pada fasa austenitnya.

– Pada proses reheat treatment temperatur 500°C pendinginan lambat dan cepat waktu penahanan berbeda terbentuk pengintian (nukleasi).

– Pada proses reheat treatment temperatur 550°C pendinginan lambat dan cepat waktu penahanan berbeda terbentuk klaster-klaster dan pengintian berkurang. khusus pada pendinginan lambat (air cooling)terlihat accicular-accicular.

– Pada proses reheat treatment temperatur 600°C pendinginan lambat dan cepat waktu penahanan berbeda terbentuk

– Pada proses reheat treatment temperatur 600°C pendinginan lambat dan cepat waktu penahanan berbeda terbentuk awal fase pearlit yang stabil.

– Kuantitas terbentuknya nukleasi, klasterifikasi danacciculasisasisangat signifikan dengan bertambahnya waktu penahanan pada temperatur sama.

– Kualitas fase pearlit yang terjadi dominan pada pendinginan lambat , pada pendinginan cepat waktu penahanan dan suhu yang sama terlihat adanya nukleasi sisa.

(9)

Conclusion

3. ANALISIS SIMULASI FRAKSI FASA BAJA MANGAN (Fe-Mn) PADA KONDISI

PENDINGINAN MEDIA UDARA (AIR COOLING)

Bahan baja mangan dipanaskan sampai dengan temperatur 1050°C, dengan waktu penahanan 60 menit, kemudian dilakukan pendinginan air (water quenching) sampai temperatur kamar yang menyebabkan larutan padat karbida mengendap pada serat fase austenit murni. Memanaskan kembali fase austenit ini, akan terjadi fasa isothermal dari fasa bainit. Waktu dan temperatur dengan pemanasan kembali akan mempengaruhi pembentukan fasa isothermal,

dengan pemanasan kembali akan mempengaruhi pembentukan fasa isothermal,

Selanjutnya baja mangan Hadfield dipanaskan kembali (re-heat treatment) dari temperatur 450 °C sampai dengan 600°C dengan waktu penahanan 30 menit dan 60 menit, dengan proses pendinginan udara (air cooling) dan diperoleh gambaran simulasi mikrostruktur baja mangan Hadfield. Dari Proses image analyzerberbasis program Java software diperoleh antara lain :

• Pengaruh temperatur dan waktu penahanan sangat mempengaruhi perubahan fasa dan diameter butir.

• Pembentukan fasa bainit merupakan hasil dari perubahan fasa-fasa eutectoid yaitu ferit dan pearlit, sub struktur akan berhubungan dengan komposisi pada saat pembentukan ferit, maka pengaruh temperatur akan sangat signifikan. Pembentukan fasa bainit paduan akan selalu berhubungan dengan reaksi interface antar fasa ferit/austenit.

• Pengaruh perlakuan panas yang diberikan dapat diamati dengan :

– Simulasi mikrostruktur dan simulasi countour banyak endapan terbentuk pada batas butir dan ferit yang terbentuk pada batas butir akan tampak mencapai batasnya.

– Simulasi mikrostruktur dan simulasi surface dapat ditentukan kedalaman permukaan dan memprediksi kekerasan bahan.

bahan.

(10)

Conclusion

4. CHARACTERIZE OF AUSTENITIC MANGANESE -3401 MICROSTRUCTURAL

DUE TO RCP

This paper presents the microstructural development of the austenitic manganese steel-3401 due to different heating regimes followed by rapid cooling process. The material is heated to 1050ºC followed by a rapid cooling process regimes followed by rapid cooling process. The material is heated to 1050ºC followed by a rapid cooling process which caused the solid solution of the carbides to be precipitated in the grain of the pure austenite phase. By

tempering this austenite phase, a partial dispersion of austenite will occur. The time and temperature of tempering will affect the dispersion area in the austenite phase.

– The tempering temperature is set between 400ºC to 600ºC with an interval of 50ºC (figure 1 to 15) for various holding time. The microstructure examination of the samples show that the formation of austenite begins by precipitation of iron and manganese carbides at the grain boundaries, then progressively followed by the appearance of a new

constituent which later extend into its grain. The kinetics process begins by diffusion process in its grain boundary.

(11)

Conclusion

5. THE FRACTION PHASE POINT COUNTING OF MICROSTRUCTURAL MAPPING

TRANSFORMATION IN HADFIELD 3401 MANGANESE STEEL DURING AGING

TREATMENT OF 400ºC TO 600ºC

The time and temperature of reheating tempering will affect the isothermal phase forming.

The Reheating temperature is set between 400ºC to 600ºC with an interval of 50ºC for two various holding time 30 and 60 The Reheating temperature is set between 400ºC to 600ºC with an interval of 50ºC for two various holding time 30 and 60 minutes. The microstructure examination of the samples show that the formation of bainite begins by precipitation of iron and manganese carbides at the grain boundaries, then progressively followed by the appearance of a new constituent which later extend into its grain. When observed using light microscopy, a microscopic plate of lower bainite is seen to have a black line

running centrally along its axis. The lower bainite is actually found to evolve in two stages, from thin-plate martensite which forms first by the isothermal transformation of austenite, and which then stimulates the growth of the adjacent bainite regions. The growth of bainitic ferrite undoubtedly occurs although some excess carbon is retained in solution in the bainitic ferrite after transformation, most of it is partitioned into the residual austenite, and in the case of lower bainite, also precipitated as carbides within the ferrite. All of the observed characteristics of bainitic ferrite prove that it grows by a displacive transformation

(12)

POSTER : HADFIELD BAINITE IMAGE ANALIZER

-• VOLUME PHASE TRANSFORMATION OF HADFIELD IN ANNEALING BY POINT COUNTING- SOFTWARE TECHNICAL MEASUREMENT

• HADFIELD BAINITE IMAGE ANALIZER is an image analysis toolbox for measuring and quantifying components of high-definition images. The program contains most of the common image processing operations, has an efficient visualization system and innovative features. HADFIELD BAINITE IMAGE ANALIZER has a simple and intuitive user interface with powerful features and Efficient visualization system. Using it does not require to be a specialist in image analysis that has been