KATA PENGANTAR KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, atas Puji syukur kami panjatkan kehadapan Tuhan Yang Maha Esa, atas rahmatNya, penyusunan Makalah Heat Treatment dapat diselesaikan. rahmatNya, penyusunan Makalah Heat Treatment dapat diselesaikan. Makalah ini disusun untuk menunjang proses belajar mengajar mata kuliah Makalah ini disusun untuk menunjang proses belajar mengajar mata kuliah Metalurgi Teknik sehingga pelaksanaannya dapat berjalan dengan baik dan Metalurgi Teknik sehingga pelaksanaannya dapat berjalan dengan baik dan lancar, serta pada akhirnya tujuan instruksional umum dari mata kuliah ini lancar, serta pada akhirnya tujuan instruksional umum dari mata kuliah ini dapat dicapai.
dapat dicapai.
Penulis menyadari bahwa makalah ini masih banyak kelemahan Penulis menyadari bahwa makalah ini masih banyak kelemahan dan kekurangannya. Oleh karena itu kritik dan saran pembaca dan juga dan kekurangannya. Oleh karena itu kritik dan saran pembaca dan juga rekan sejawat terutama yang mengasuh mata kuliah ini, sangat kami rekan sejawat terutama yang mengasuh mata kuliah ini, sangat kami perlukan untuk
perlukan untuk kesempurnaan kesempurnaan tulisan tulisan ini. ini. Untuk iUntuk itu tu penulis mengucapkanpenulis mengucapkan terima kasih.
terima kasih.
Penulis Penulis
Daftar Isi
KATA PENGANTAR . . . i
DAFTAR ISI . . . ii
BAB I PENDAHULUAN . . . 1
A. LATAR BELAKANG . . . 1
B. RUMUSAN MASALAH . . . 2
C. TUJUAN . . . .. . . 2
BAB II ISI . . . . . . 3
A. Transformasi Fasa . . . 3
B. Case Hardening . . . .. . . 6
C. Proses-proses Heat Treatment . . . 7
BAB III PENUTUP . . . 10
KESIMPULAN . . . 10
BAB I
PENDAHULUAN A. Latar Belakang
Metalurgi merupakan ilmu yang mempelajari pengenai pemanfaatan dan pembuatan ogam dari mulai bijih sampai dengan pemasaran. Begitu banyaknya proses dan alur yang harus dilalui untuk memperoleh suatu produk logam yang
mempunyai kualitas tinggi, baik dari segi mekanik, fisik maupun kimianya.
Logam mempunyai sifat-sifat istimewa yang menjadi dasar penggunaanya. Salah satu sifat yang dimiliki oleh logam adalah sifat mekanik. Sifat-sifat mekanik yang dimiliki oleh logam antara lain kekuatan, kekerasan, ketangguhan, keuletan, mampu bentuk, dan mampu las. Sifat-sifat mekanik tersebut dipengaruhi oleh beberapa faktor, antara lain komposisi kimia, perlakuan yang diberikan, dan
struktur butirnya.
Struktur butir yang terdapat pada suatu logam dipengaruhi oleh perlakuan yang diterima oleh logam tersebut, yang akan mempengaruhi pada sifat mekanik logamnya, misalnya pengerolan pada suatu logam maka struktur butir logam tersebut akan laminar (memanjang) dan sifat kekerasannya akan naik. Contoh lain hasil dari heat treatment, dengan mengamati struktur butirnya selain gambaran sifat mekaniknya yang dapat diketahui, fasa yang ada juga dapat diketahui.
Perlakuan panas (heat treatment) didefinisikan sebagai suatu kombinasi dari pengendalian pemanasan dan pendinginan pada temperatur dan waktu tertentu untuk menghasilkan logam dengan sifat mekanik yang diinginkan. Perlakuan panas dilakukan untuk mendapatkan mikro struktur logam yang seragam,
meningkatkan kekuatan, kekerasan, keuletan, ketangguhan (untuk finishing product), serta sifat mampu las, sifat mampu mesin, sifat mampu bentuk dan dapat
mengurangi tegangan sisa (untuk produk setengah jadi), yang muncul dari hasil pengerjaan logam tersebut sebelumnya.
B. Rumusan Masalah 1. Transformasi Fasa 2. Case Hardening
3. Proses-proses Heat Treatment
C. Tujuan
1. Dapat menjelaskan tujuan dari Heat Treatment 2. Menjelaskan prosedur proses heat Tretmen
BAB II A. Transformasi Fasa
Pada perlakuan panas sangat berkaitan erat dengan transformasi fasa biasanya setelah diberikan perlakuan logam tersebut pasti akan berubah fasanya. Proses perlakuan panas biasanya berupa pemanasan dan pendinginan. Pada besi baja proses pemanasan biasanya dilakukan pada suhu austenit yang akan bertransformasiselama proses pendinginan, pemberian waktu tahan (holding time) bertujuan untuk memberikan kesempatan atom-atom untuk menghomogenkan
austenit.
Pendinginan akan menyebabkan austenite bertransformasi dan struktur mikro yang terbentuk sangat tergantung pada laju pendinginan. Besi dikenal sebagai suatu logam yang memiliki sifat allotropi, memmiliki lattice yang berbeda, besi memiliki tiga macam modifikasi allotropi. Besi cair akan mulai
membeku pada suhu 1535 0C menjadi besi delta (δ) dengan struktur BCC. Pada 14000C akan mengalami trasnformasi menjadi besi gamma (γ) yang biasa disebut austenit dengan struktur FCC. Besi austenit ini tetap stabil sampai temperatur
9100C,dimana terjadi transformasi lagi menjadi besi alpha non magnetic (α) yang
berstruktur BCC.
Pada pendinginan selanjutnya sudah tidak ada lagi perubahan transformasi fasa. Pada 768 0C terjadi perubahan menjadi besi alpha non magnetic menjadi alpha magnetic, tetapi tidak terjadi perubahan struktur kristal. Setiap proses transformasi selalu mengalami penghentian penurunan temperatur yang ditandai oleh garis mendatar, yang menunjukan proses berlangsung secara isotermal.
Tiap bentuk allotropi besi mempunyai kemampuan melarutkan karbon yang berbeda-beda. Mekanisme transformasi struktur dalam baja dipengaruhi pengaturan temperatur pemanasan, waktu pendinginan, dan unsur paduan yang terkandung dalam baja. Untuk mempelajari perlakuan panas maka terlebih dahulu harus mempelajari karakteristik baja selama proses transformasi selama pemanasan maupun pendinginan karena hal itu dapat memprediksi struktur mikro
Transformasi fasa baja pada saat pemanasan pada baja hipoeutektoid terdiri dari butir kristal ferrit dan perlit, bila pemanasan mencapai garis A1 maka perlit akan mengalami reaksi eutektoid secara isotermal reaksinya sebagai berikut : Ferit + Fe3C →austenit
Ferit akan bereaksi dengan sementit dari perlit membentuk austenit. Temperatur tidak akan mengalami kenaikan bila perlit belum habis, setelah habis maka akan terjadi kenaikan temperatur dan ferit proeutektoid akan mengalami transformasi allotropik ferit yang BCC akan menjadi austenit yang FCC. Pada baja hipereutektoid pada temperatur kamar struktur mikro terdiri dari perlit dan jaringan sementit yang membungkus butir-butir kristal perlit.
Bila dipanaskan hingga temperatur A1 maka akan terjadi reaksi eutektoid seperti baja hipoeutektoid yaitu ferrit dan sementit pada perlit akan bereaksi membentuk austenit pada temperatur A1 austenit mengandung 0,8% karbon, sisanya berada pada sementit, jika temperatur dinaikan diatas A1, maka kemampuan austenit melarutkan karbon juga akan naik, sehingga karbon pada sementit sedikit demi sedikit akan larut dalam austenit sedangkan jaringan sementit lama-kelamaan menjadi menipis dan akhirnya pada temperatur Acm jaringan sementit akan habis, struktur seluruhnya sudah menjadi austenit.
Austenit yang tebentuk belum homogen, dimana pada baja hipoeutektoid austenit dari perlit mengandung 0,8% C sedangkan yang berada pada ferit kadar karbon jauh lebih sedikit. Pada baja hipereutektoid austenit awalnya mengandung 0,8%C dari perlit, namun akan bertambah dari karbon yang larut dari jaringan sementit yang berada di sekitar austenit.
Pada transformasi pendinginan biasanya pendinginan dilakukan setelah dilakukan pemanasan sampai mencapai temperatur austenit dan ditahan pada temperatur tersebut kemudian dilakukan pendinginan dengan laju pendinginan tertentu.
Struktur mikro yang terbentuk setelah pendinginan akan tergantung pada laju pendinginan. Sehingga akan dapat diprediksi sifat mekanis apa yang diharapkan. Transformasi fasa pada saat pendinginan memegang peranan penting terhadap sifat baja yang diberikan suatu perlakuan panas. Austenit dari baja hipoeutektoid bila didinginkan dengan lambat, pada temperatur kritis A3 mulai
terbentuk inti kristal ferit yang tumbuh pada batas butir kristal austenit. Transformasi ini terjadi karena austenit mengalami perubahan allotropik dari besi gamma menjadi besi alpha.
Karena ferit hanya dapat melarutkan karbon dalam jumlah yang sedikit maka kandungan karbon dalam austenite akan semakin besar bila ferit yang tumbuh makin banyak (ditandai dengan turunnya temperatur), besa rnya kandungan karbon dalam austenit dengan menurunnya temperatur mengikuti garis A2, sehingga pada saat temperatur mencapai titik A1 komposisi eutektoid dan selanjutnya austenit akan bertransformasi manjadi ferrit. Gambar 1. dibawah ini adalah gambar
diagram Fe-Fe3C.
Ketika logam mengalami perlakuan panas adanya unsur-unsur paduan mempengaruhi peningkatan kekerasan dan kekuatan hasil perlakuan panas. Unsur-unsur paduan yang mempengaruhi kekerasan dan kekuatan hasil perlakuan panas adalah sebagai berikut :
1. Chromium : pengaruhnya untuk meningkatakan tegangan dan kekerasan, membentuk kekerasan dan menyetabilkan karbida.
2. Phospor : meningkatkan tegangan dan hardenability, mengurangi keuletan dan ketangguhan.
3. Magnesit : pengaruhnya untuk meningkatakan tegangan dan kekerasan, membentuk karbit, meningkatkan hardenability, range perpindahan panas
4. Silikon : berpengaruh untuk menegangkan pearlit dan cenderung menguatakan pearlit selalu untuk mengembang karena unsur ini digunakan sebagai oksida
magnesit.
5. Tungsten : berpengaruh untuk membentuk kekerasan dan menyetabilkan karbit, menaikan range dari temperatur dan temperatur tempering
6. Vanadium : berpengaruh untuk menguatkan karbida, membentuk element. Tidak digunakan sebagai unsur yang berdiri sendiri, tapi untuk menggabungkan karbida ke austenit pada stainless steel.
7. Molybdenum : menguatkan karbit dan membentuk element, dan juga meningkatkan temperatur tinggi pada gaya creep.
B. Case Hardening
Pengerasan permukaan adalah proses laku panas untuk mendapatkan kekerasan pada bagian permukaannya saja sedang bagian dalam tetap berada pada sifat semula yaitu keuletan maupun ketangguhan yang tetap tinggi. Jenis-jenis dan mekanisme dari case hardening antara lain :
a.Karburising, mekanismenya adalah dengan menambahkan karbon, kemudian melakukan pengerasan dengan kuens (pendinginan cepat).
b. Nitriding, proses thermokimia ferritik dimana atom nitrogen be rdifusi pada fase ferrit dalam dapur pada suhu 500-5900C dan atmosfirnya mengandung Nat,dan akan bereaksi dengan unsur yang ada dalam baja membentuk nitride, dan tidak ada lagi transformasi lagi yang terjadi.
c. Cyaniding atau carbonitriding, mekanismenya adalah dengan menambahkan cyanida dan karbon, kemudian melakukan pengerasan dengan kuens (pendinginan cepat).
C. Proses-proses Heat Treatment
Ada beberapa proses-proses pada perlakuan pada Heat Treatment yaitu sebagai berikut:
1. Quenching ( pengerasan )
Proses quenching atau pengerasan baja adalah suatu proses pemanasan logam sehingga mencapai batas austenit yang homogen. Untuk mendapatkan kehomogenan ini maka audtenit perlu waktu pemanasan yang cukup. Selanjutnya secara cepat baja tersebut dicelupkan ke dalam media pendingin, tergantung pada kecepatan pendingin yang kita inginkan untuk mencapai kekerasan baja. Ini mencegah proses suhu rendah, seperti transformasi fase, dari terjadi hanya menyediakan jendela sempit waktu di mana reaksi ini menguntungkan kedua termodinamika dan kinetis diakses, dapat mengurangi kristalinitas dan dengan demikian meningkatkan ketangguhan dari kedua paduan dan plastik (dihasilkan melalui polimerisasi).
Pada waktu pendinginan yang cepat pada fase austenit tidak sempat berubah menjadi ferit atau perlit karena tidak ada kesempatan bagi atom-atom karbon yang telah larut dalam austenit untuk mengadakan pergerakan difusi dan bentuk sementitoleh karena itu terjadi fase lalu yang mertensit, imi berupa fase yang sangat keras dan bergantung pada keadaan karbon.
2. Anneling
Proses anneling atau melunakkan baja adalah prose pemanasan baja di atas temperature kritis ( 723 °C )selanjutnya dibiarkan bebrapa lama sampai temperature merata disusul dengan pendinginan secara perlahan-lahan sambil dijaga agar temperature bagian luar dan dalam kira-kira samahingga diperoleh struktur yang diinginkan dengan menggunakan media pendingin udara.
Tujuan proses anneling :
b. Menghilangkan tegangan dalam / sisa c. Memperbaiki butir-butir logam.
3. Normalizing
Normalizing adalah suatu proses pemanasan logam hingga mencapai fase austenit yang kemudian diinginkan secara perlahan-lahan dalam media pendingin udara. Hasil pendingin ini berupa perlit dan ferit namunhasilnya jauh lebih mulus dari anneling. Prinsip dari proses normalizing adalah untuk melunakkan logam. Namun pada baja karbon tinggi atau baja paduan tertentu dengan proses ini belum
tentu memperoleh baja yang lunak. Mungkin berupa pengerasan dan ini tergantung dari kadar karbon.
4. Tempering
Proses tempering adalah pemanasan baja sampai temperature sedikit di bawah temperature kritis, kemudian didiamkan dalam tungku dan suhunya dipertahankan sampai merata selama 15 menit. Selanjutnya didinginkan dalam media pendingin. Jika kekerasan turun, maka kekuatan tarik turun pula. Dalamhal ini keuletan dan ketangguhan baja akan meningkat. Meskipun proses ini akan menghasilkan baja yang lebih lemah. Proses ini berbeda dengan anneling karena dengan proses ini belum tentu memperoleh baja yang lunak, mungkin berupa pengerasan dan ini
tergantung oleh kadar karbon. Tempering dibagi dalam:
a.Tempering pada suhu rendah(150-300˚C). Tujuannya hanya untuk mengurangi tegangan tegangan kerut dan kerapuhan dari baja. Proses ini digunakan untuk alat alat kerja yang tidak mengalami beban yang berat, seperti misalnya alat alat potong mata bor yang dipakai untuk kaca dan lain lain.
b. Tempering pada suhu menengah(300-500˚C). Tujuannya menambah keuleatan dan kekerasannya menjadi sedikit berkurang. Proses ini digunakan pada alat alat kerja yang mengalami beban berat seperti palu, pahat, pegas pegas(Mustofa
Ahmad Ary,2006)
c. Tempering pada suhu tinggi(500-650˚C). Tujuannya untuk memberikan daya keuletan yang beasar dan sekaligus kekerasan menjadi agak rendah. Proses ini digunakan pada roda gigi, poros, batang penggerak dan lain lain
BAB III Kesimpulan
Perlakuan panas (heat treatment) didefinisikan sebagai suatu kombinasi dari pengendalian pemanasan dan pendinginan pada temperatur dan waktu tertentu untuk menghasilkan logam dengan sifat mekanik yang diinginkan. Perlakuan panas dilakukan untuk mendapatkan mikro struktur logam yang seragam,
meningkatkan kekuatan, kekerasan, keuletan, ketangguhan (untuk finishing product),
You're Reading a Preview Unlock full access with a free trial.
