Pengerasan Permukaan

(1)

FE – 035: METALOGRAFI 3 FE – 035: METALOGRAFI 3

KULIAH MINGGU KE 4 KULIAH MINGGU KE 4

PENGERASAN PERMUKAAN (SURFACE HARDENING)

1.1.

Pene!"#"n N$"%" A&' Te!*" (+%",e -"!en'n).Pene!"#"n N$"%" A&' Te!*" (+%",e -"!en'n).

Fla

Flame me harhardendening ing ataatau u penpengergerasaasan n dendengan gan nyanyala la api api terterbukbuka a adaadalah lah penpengergerasaasan n yanyangg dilakukan dengan memanaskan benda kerja pada nyala api. Nyala api tersebut dapat menggunakan dilakukan dengan memanaskan benda kerja pada nyala api. Nyala api tersebut dapat menggunakan Elpiji + Udara atau Asetylin + 0

Elpiji + Udara atau Asetylin + 022. Permukaan benda kerja dipanaskan hingga temperatur diatas suhu. Permukaan benda kerja dipanaskan hingga temperatur diatas suhu kritis atas, dengan cara

kritis atas, dengan cara menjamenjalankalankan n api api !y"!y"acetylacetylene dan ene dan segersegera a di di #uenc#uenching dengan semprtanhing dengan semprtan air. $ara ini sangat e%ekti& untuk baja dengan kandungan karbn cukup tinggi 'lebih dari 0,()$*. air. $ara ini sangat e%ekti& untuk baja dengan kandungan karbn cukup tinggi 'lebih dari 0,()$*.

Pen

Pengergerasaasan n dendengan gan indinduksuksi i memmemilikiliki i priprinsinsip p yanyang g serserupa upa dendengan gan priprinsinsip p dardari i FFlamlamee hardening, hanya sistim pemanas dilakukan melalui suatu kumparan induksi. umparan ini dilalui hardening, hanya sistim pemanas dilakukan melalui suatu kumparan induksi. umparan ini dilalui arus %rek-ensi tinggi dan menghasilkan arus Eddy pada permukaan kmpnen dan menyebabkan arus %rek-ensi tinggi dan menghasilkan arus Eddy pada permukaan kmpnen dan menyebabkan naiknya temperatur. edalaman pemanasan adalah terbalik dengan akar pangkat dua dari %rek-ensi naiknya temperatur. edalaman pemanasan adalah terbalik dengan akar pangkat dua dari %rek-ensi ind

induksuksai ai yanyang g dibdiberikerikan, an, sehsehingingga ga sesemakmakin in tintinggi ggi %re%rek-ek-ensi nsi yanyang g digdigunakunakan, an, semsemakiakin n dandangkagkall dalamnya pemanasan.

dalamnya pemanasan.

ambar /

ambar /. . kema prses kema prses pengerasan induksipengerasan induksi

1. idd3 FE 4 056. hal7 / dari 6 1. idd3 FE 4 056. hal7 / dari 6

(2)

1.2._{K"!/n"#' &e!,*""n (C"!!''n).}

Untuk baja dengan kandungan karbn rendah, pengerasan permukaan dapat dimulai dengan prses carburi8ing, yaitu prses penambahan karbn 'karbnasi* pada permukaan baja yang mempunyai kandungan karbn diba-ah 0,5), sehingga baja tersebut dapat dikeraskan. Umumnya hal ini dilakukan untuk baja"baja pemesinan 'seperti E$N /60 " E9 (6"A :2/0*.

ecara umum, carburi8ing pada baja"baja karbn rendah dilakukan dengan 5 cara7

a. _{$arburi8ing media padat.}

mpnen dimasukkan dalam ktak baja yang berisi bahan carburi8ing, yaitu bahan yang kaya akan karbn, seperti dur%errit, tempurung kelapa atau arang yang ditambah katalisatr

(0). atalisatr ini biasanya sdium carbnat 'abu sda* dicampur barium carbnat,

gunanya adalah untuk mempercepat karbn ambil bagian dalam prses reaksi kimianya.

etelah ditutup, dipanaskan secara perlahan"lahan hingga mencapai temperatur ;00";60º_$

dan ditahan pada temperatur tersebut hingga lebih dari < jam sesuai dengan kedalaman yang dikehendaki, emudian pendinginan dilakukan dalam dapur pemanas sampai temperatur turun 560º_{$ setelah itu didinginkan di udara bebas.}

=ila pada bagian permukaan tertentu tidak diperlukan mengalami pengarbnan, maka pada bagian tersebut dapat dilapisi dengan tembaga setebal 0,0:"0,/ mm, karena karbn tidak akan melarut pada tembaga padat. elain itu untuk kmpnen yang kecil, pencegahannya dapat juga dilakukan dengan menggunakan pasta khusus yang tahan api. etelah itu baru dimasukkan dalam ktak prses carburising.

ambar 2. ra%ik pemanasan carburi8ing

(3)

=ila menghendaki permukaan keras 'martensit*, maka pendinginan benda kerja tidak dilakukan secara perlahan melainkan langsung dikuenching kedalam air atau li. Prses ini disebut dengan case hardening.

b. _{$arburi8ing dalam media cair}

Prses carburi8ing ini dilakukan dalam campuran carian kimia sdium cyanide 20"26), (0) sdium carbnate dan (0) sdium atau barium chlride.

A > cairan kimia bahan carburi8ing = > benda kerja

$ > unit dapur pemanas ? > penampang tabung

ambar @. ketsa carburi8ing dalam media cair.

$ampuran yang kaya akan cyanide dipanaskan dalam ktak besi pada temperatur @:0";60º_$,

kemudian benda kerja yang ditempatkan pada keranjang ka-at dicelupkan kedalamnya selama 6 menit. elanjutnya diangkat dan dibersihkan. adi carburising disini ialah pemisahan sdium cyanide pada permukaan baja. Pada pemisahan ini atm carbn dan atm nitrgen akan memisahkan diri serta memperkaya kandungan karbn dipermukaan.

euntungan cyanide adalah7

- Bemperatur bak garam merata dan dapat dikntrl secara tepat pada pyrmeter.

-

eranjang benda kerja dapat langsung didinginkan '#uenching*.

- Permukaan benda kerja akan tetap bersih. Perhatian 7

A-as sdium cyanide adalah 8at kimia yang sangat beracun dan bahan paling mematikan yang banyak dipakai dalam industri.

c. _{$arburi8ing dengan media gas.}

$arburi8ing ini dilakukan dengan memanaskan kmpnen pada  ;00º_{$ selama 5 jam atau}

lebih, pada suatu dapur khusus yang mengandung gas hydrcarbn baik metana maupun prpana. ehingga pada permukaan kmpnen akan tersimpan atm karbn. =iasanya gas hydrcarbn dicampur dengan gas campuran nitrgen, hidrgen dan carbn mn!ide* untuk mendapatkan distribusi gas yang lebih baik.

ambar ;. ra%ik perbandingan carburasi pada media padat, cair dan gas untuk baja karbn '0,/6) $*

(4)

$arburi8ing gas ini, semakin ppuler dibandingkan prses carburi8ing yang lainnya karena7

-

Permukaan kmpnenCprduk kerja tetap bersih.

-

Dasil yang diprses lebih banyak dan e%ekti& 'memungkinkan prduksi masal*.

-

andungan karbn pada lapisan permukaan dapat dikntrl dengan lebih teliti.

etelah prses pengarbnan selesai, inti masih mempunyai kandungan karbn rendah '0,/"0,5 )$* dan kulitnya mempunyai kandungan karbn maksimum ,@5 )$. Dal ini akan mengakibatkan temperatur kritis atas yang berbeda se-aktu prses perlakuan panas. Untuk mendapatkan si%at mekanik yang baik diperlukan dua kali perlakuan panas lanjutan.

a. _{9emperhalus inti.}

mpnen dipanaskan hingga di atas temperatur kritis atas dari inti, kemudian didinginkan di dalam air, sehingga didapat campuran butiran halus %erit dan sedikit martensit. arena temperatur ini di atas temperatur kritis atas dari kulit ':25º_{$* sehingga didapat butiran kasar}

martensit pada kulit. 9aka diperlukan perlakuan panas untuk memperhalus butiran kulit.

b. _{9emperhalus kulit.}

mpnen dipanaskan hingga :<0º_{$ kemudian di#uenching dan didapatlah kulit keras yang}

merupakan butiran halus martensit.

arena sejumlah martensit bersi%at rapuh dan terdapat perbedaan tegangan antara kulit dan inti, hasil dari #uenching dianjurkan dilanjutkan dengan prses tempering.

1.3._{N''"#' (N'!''n) "n C"!/n'!''n.}

$ara pengerasan permukaan yang lainnya adalah prses Nitridasi 'nitriding*. Prses ini dilakukan untuk membentuk campuran yang sangat keras, antara nitrgen dengan lgam7 Aluminium, $hrmium atau anadium, 9libdenum dan lain"lain. =aja karbn biasa tidak dapat dinitriding, karena campuran besi dan nitrgen yang terbentuk dipermukaan akan menyerap ke inti, sehingga tidak akan didapat kekerasan pada permukaannya.

$ara kerja7 benda kerja dipanaskan 600º_{$ selama (0"/00 jam sesuai dengan kedalaman kulit}

yang dikehendaki. Pemanasan ini dilakukan dalam kamar gas nitrgen yang rapat berisikan sirkulasi amniak. Amniak akan mengurai, melepaskan atm"atm nitrgen yang akan diserap permukaan baja Nitra ally.

euntungan nitriding di bandingkan pengerasan kulit yang lain7

a.

arena tidak ada prses #uenching, kmpnen tidak akan terjadi pecah atau terdistrsi. b. ?idapatkan permukaan yang sangat keras.

c. angat tahan krsi.

d.

Betap keras sampai suhu 600º_$.

e. Prsesnya bersih dan sederhana. %. 9urah untuk pekerjaan massal.

erugian 7

a. 9ahal untuk jumlah yang sedikit.

b. egagalan ttal akan terjadi jika terjadi kekeliruan, karena hilangnya kekerasan pada permukaan tidak dapat dinitrinding lagi.

edangkan carbnitriding adalah prses pengerasan permukaan yang menggunakan campuran hydrcarbn dan amniak, kadang"kadang disebut $yaniding kering. Dal ini dikarenakan didapatkannya permukaan yang terdiri dari campuran carbn"nitrida, seperti halnya pada prses bak cairan cyanida, carbnitriding cck untuk mengeraskan kmpnen"kmpnen kecil yang dikehendaki daya tahan yang tinggi.

(5)

ambar /0. ?iagram pemanasan $arbnitriding dan dicelup ke li.

E2ALUASI.

1. _{elaskan metde sur%ace hardening dengan menggunakan nyala api terbuka '%lame hardening*.} 2. _{elaskan metde sur%ace hardening dengan menggunakan medan induksi 'inductin hardening*.} 3. _{elaskan tujuan dan tentang prses $arburi8ing yang dilanjutkan dengan $ase Dardening}

terhadap paduan Fe"$.

4. _{elaskan metde dan perbedaan carburi8ing dengan media padat, cair maupun gas.}

5. _{elaskan dua tahap prses perlakuan panas terhadap bahan yang telah mengalami prses}

carburi8ing.

6. _{elaskan tujuan dan tentang prses Nitriding baik li#uid maupun gas.} 7. _{elaskan tujuan dan tentang prses $arbnitriding.}