PENGARUH PROSES PERLAKUAN PANAS TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 310S

1

PENGARUH PROSES PERLAKUAN PANAS TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 310S

Mahasiswa Edwin Setiawan Susanto

Dosen Pembimbing Ir. Rochman Rochiem, M. Sc.

Hariyati Purwaningsih, S.Si, M.Si.

Latar Belakang

z Heat exchanger adalah alat yang merubah (menurunkan) temperatur kerja.

z Kegagalan bahan dari heat exchanger yang berupa timbulnya benjolan-benjolan pada

heat exchanger.

3

Batasan Masalah

z Kondisi bahan diasumsikan homogen

z Pengaruh lingkungan diabaikan

z Laju temperatur selama pengeluaran

spesimen dari dapur pemanas diabaikan

z Pengaruh agitasi dan perubahan temperatur

pada media pendingin diabaikan

Permasalahan

z Bagaimana pengaruh perlakuan panas terhadap kekerasan baja AISI 310S?.

z Bagaimana pengaruh perlakuan panas

terhadap perubahan struktur mikro baja AISI 310S?

z Bagaimana pengaruh proses perlakuan

panas terhadap pembentukkan fasa baru dan

transformasi fasa?

5

Tujuan

z Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisa pengaruh perlakuan panas

terhadap kekerasan dan perubahan struktur

mikro serta pembentukan fasa –fasa baru

pada baja AISI 310S.

Perlakuan Panas

z Kombinasi operasi pemanasan dan

pendinginan terhadap logam atau paduan

dalam keadaan padat dengan waktu tertentu,

untuk memperoleh sifat tertentu.

7

Hardening

z Proses pengerasan terhadap logam atau paduan yang dilakukan untuk memperoleh sifat tahan aus yang tinggi, kekuatan, fatique limit atau strength yang lebih baik.

z Proses ini dilakukan dengan memanaskan hingga kedaerah satu fasa kemudian

didinginkan sangat cepat.

Normalizing

z Proses perlakuan panas yang dilakukan pada logam atau paduan untuk

mendapatkan ukuran butir kristal yang lebih halus, menaikkan sedikit kekuatan dan

kekerasan.

z Proses ini dilakukan dengan memanaskan hingga kedaerah satu fasa kemudian

didinginkan dengan cukup cepat.

9

Kekerasan

z Ketahanan dari material terhadap deformasi.

Uji Vickers

z Uji kekerasan dengan menggunakan

penumbuk piramida intan yang dasarnya

berbentuk persegi.

Difraksi Sinar X

z Suatu teknik analisa yang digunakan

untuk identifikasi fasa dan dimensi dari

unit sel.

11

Metodologi

z

Diagram alir

Perlakuan panas Hardening dengan temperatur 1050^oC dan 1075^oC dan holding time 40 menit dengan media quench oli Start

Preparasi specimen baja AISI 310S dengan dimensi 21x21x4 mm sebanyak delapan buah

Difraksi Sinar - x Kekerasan (Vickers)

Pengujian

Metalografi

Finish Pengolahan data dan

pembahasan Pengambilan data Perlakuan panas Normalizing dengan temperatur 1050^oC dan

1075^oC dengan holding time 40 menit

Langkah kerja

z

Melakukan proses perlakuan panas normalising pada temperatur 1050

^o

C dan 1075

^o

C dengan holding time 40 menit.

z

Melakukan proses perlakuan panas hardening pada temperatur 1050

^o

C dan 1075

^o

C dengan holding time 40 menit dan media quench oli.

z

Menguji kekerasan dari material dengan metode kekerasan Vickers.

Menganalisa struktur mikro yang terjadi dan fasa

13

Dimensi spesimen

z Spesimen yang dipakai adalah baja AISI 310S dengan komposisi kimia 0,08%C, 1,50%Si, 2,00%Mn, 0,045%P, 0,03%S, 22,00%Ni, 26,00%Cr.

□ 21mm

4mm

Analisa Data

z

Kekerasan

Pengujian kekerasan menggunakan delapan buah spesimen.

1.

spesimen 1 dan 2 mengalami perlakuan panas normalizing pada temperatur 1050

^o

C dengan media pendingin udara.

2.

spesimen 3 dan 4 mengalami perlakuan panas hardening pada temperatur 1050

^o

C dengan media pendingin oli.

3.

spesimen 5 dan 6 mengalami perlakuan panas normalizing pada temperatur 1075

^o

C dengan media pendingin udara.

4.

spesimen 7 dan 8 mengalami perlakuan panas hardening pada

temperatur 1075

^o

C dengan media pendingin oli.

15

z

Table nilai kekerasan rata – rata

175 Hardening

1075 4

146 Normalizing

1075 3

167 Hardening

1050 2

138 Normalizing

1050 1

Kekerasan rata – rata (HV30)

Perlakuan Temperatur (^oC )

No

Metalografi

z

Gambar struktur mikro spesimen tanpa perlakuan dengan perbesaran 500 kali. Strukturnya berupa sigma (FeNi) di dalam matriks austenit. Etsa :

elektrolit asam oksalat.

Sigma

austenit

17

z

Gambar struktur mikro spesimen dengan perlakuan panas

normalizing dengan perbesaran 500 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.

z

(a) Pada Temperatur 1050

^o

C. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.

z

(b) Pada Temperatur 1075

^o

C. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.

Sigma Presipitasi karbida

austenit

Presipitasi karbida Sigma austenit

a b

z

Gambar struktur mikro spesimen dengan perlakuan panas hardening dengan perbesaran 500 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.

z

(a) Pada Temperatur 1050oC. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.

Sigma

Presipitasi karbida austenit

Sigma Presipitasi karbida austenit

a b

19

z

Gambar struktur mikro spesimen dengan Temperatur 1050oC dengan perbesaran 500 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.

z

(a) Perlakuan panas normalizing. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.

z

(b) perlakuan panas hardening. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.

Sigma Presipitasi karbida

austenit

Sigma

Presipitasi karbida austenit

a b

z

Gambar struktur mikro spesimen dengan Temperatur 1075oC dengan perbesaran 500 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.

z

(a) Perlakuan panas normalizing. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.

(b) perlakuan panas hardening. Strukturnya berupa sigma (FeNi)

Presipitasi karbida Sigma austenit

Sigma Presipitasi karbida austenit

a b

21

Difraksi sinar - x

z Dari hasil pengujian difraksi sinar – x yang ditunjukkan fasa yang terbentuk pada stainless steel dengan perlakuan normalizing pada temperatur 10500C adalah Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) ) dengan nomer pcpdf 33-0397. Fasa lain yang terbentuk adalah FeNi dengan nomer pcpdf 47- 1405 dan Cr23C6 dengan nomer pcpdf 14-0407. Fasa Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) terbentuk pada 2 theta = 43,58500 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa FeNi terbentuk pada 2 theta = 50,75860 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa Cr23C6 terbentuk pada 2 theta =

68,31401 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic).

-500 0 500 1000 1500 2000

0 20 40 60 80 100

2 theta

c ount s

Fe Cr0,29Ni0,16C0,06

Cr₂₃C₆ FeNi

z Dari hasil pengujian difraksi sinar – x yang ditunjukkan fasa yang terbentuk pada stainless steel dengan perlakuan hardening pada temperatur 10500C adalah Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) ) dengan nomer pcpdf 33-0397. Fasa lain yang terbentuk adalah FeNi dengan nomer pcpdf 47- 1405 dan Cr23C6 dengan nomer pcpdf 14-0407. Fasa Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) terbentuk pada 2 theta = 43,56446 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa FeNi terbentuk pada 2 theta = 50,68637 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa Cr23C6 terbentuk pada 2 theta =

68,81910 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic).

-500 0 500 1000 1500 2000 2500

0 20 40 60 80 100

c ount s

Fe Cr0,29Ni0,16C0,06

Cr₂₃C₆ FeNi

23 z Dari hasil pengujian difraksi sinar – x

yang ditunjukkan fasa yang terbentuk pada stainless steel dengan perlakuan normalizing pada temperatur 10750C adalah Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) dengan nomer pcpdf 33-0397. Fasa lain yang terbentuk

adalah FeNi dengan nomer pcpdf 47- 1405 dan Cr23C6 dengan nomer pcpdf 14-0407. Fasa Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) terbentuk pada 2 theta = 43,69400 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa FeNi terbentuk pada 2 theta = 50,85950 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa Cr23C6 terbentuk pada 2 theta =

68,32246 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic).

-500 0 500 1000 1500 2000

0 20 40 60 80 100

2 theta

c ount s

Fe Cr0,29Ni0,16C0,06

Cr₂₃C₆ FeNi

z Dari hasil pengujian difraksi sinar – x yang ditunjukkan fasa yang terbentuk pada stainless steel dengan perlakuan hardening pada temperatur 10750C adalah Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) ) dengan nomer pcpdf 33-0397. Fasa lain yang terbentuk adalah FeNi dengan nomer pcpdf 47- 1405 dan Cr23C6 dengan nomer pcpdf 14-0407. Fasa Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06) terbentuk pada 2 theta = 43,65356 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa FeNi terbentuk pada 2 theta = 50,78577 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic). Fasa Cr23C6 terbentuk pada 2 theta =

68,82246 dengan struktur kristal FCC (Face centered cubic).

-500 0 500 1000 1500 2000 2500

0 20 40 60 80 100

c ount s

Fe Cr0,29Ni0,16C0,06

Cr₂₃C₆ FeNi

25

Kesimpulan

Dengan adanya variasi perlakuan panas normalizing dan hardening pada temperatur 1050^oC dan 1075^oC dapat mempengaruhi nilai kekerasan pada baja AISI 310S.

z Pada perlakuan panas normalizing dengan temperatur 1050^oC memiliki angka kekerasan 138 HV30 dan pada temperatur 1075^oC memiliki

angka kekerasan 146 HV30.

z Pada perlakuan panas hardening dengan temperatur 1050^oC memiliki angka kekerasan 167 HV30 dan pada temperatur 1075^oC memiliki angka kekerasan 175 HV30.

z Dari hasil pengujian metalografi pada spesimen dengan perlakuan panas normalizing didapatkan batas butir yang lebih tebal yang

mengindikasikan adanya presipitat karbida (M23C6) pada perlakuan panas normalizing lebih banyak bila dibandingkan dengan perlakuan panas hardening.

z Dari pengujian difraksi sinar – x didapatkan fasa Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06), FeNi, dan Cr23C6 pada masing – masing spesimen.

TERIMA KASIH