Proses perlakuan yang diterapkan untuk mengubah sifat logam dikenal dengan proses perlakuan panas (heat treatment). Proses perlakuan panas adalah suatu proses mengubah sifat logam dengan cara mengubah struktur mikro melalui proses pemanasan dan pengaturan kecepatan pendinginan dengan atau tanpa merubah komposisi kimia logam yang bersangkutan. Tujuan proses perlakuan panas untuk menghasilkan sifat-sifat logam yang diinginkan. Perubahan sifat logam akibat proses perlakuan panas dapat mencakup keseluruhan bagian dari logam atau sebagian dari logam. Prinsip perlakuan panas ini pada dasarnya sangat sederhana, yaitu logam dipanaskan dengan laju pemanasan tertentu hingga mencapai temperatur tertentu dan kemudian ditahan pada temperatur tersebut dengan waktu tertentu serta akhirnya didinginkan dengan laju pendinginan tertentu pula. Adapun prinsip proses perlakuan panas yaitu :
1. Laju pemanasan, dimana material dipanaskan sampai temperatur austenit. Adapun syarat-syarat pemanasan yaitu :
· Pemanasan yang dilakukan tidak merubah bentuk komponen (tetap dalam keadaan solid).
· Pemanasan tidak sampai pada fasa g yang bertemperatur tinggi, karena butir akan menjadi kasar.
· Berdasarkan kandungan karbon, temperatur austenisasi dibagi atas:
Untuk baja hipoeutektoid : T = A3 ± 50-100°C
Untuk baja hipereutektoid : T = Acm ± 50-100°C
T = A1 ± 50-100°C
2. Penahanan waktu (holding time), dimana setelah material mencapai temperatur austenite kemudian dilakukan penahan waktu pada temperatur tertentu untuk menyeragamkan struktur mikro.
3. Laju pendinginan, dimana media pendingin yang digunakan yaitu oli, air, tungku dan udara terbuka.
Proses Perlakuan Panas yang diterapkan pada baja perkakas ada dua kategori, yaitu :
1. Softening (Pelunakan) : Adalah usaha untuk menurunkan sifat mekanik agar menjadi lunak dengan cara mendinginkan material yang sudah dipanaskan didalam tungku (annealing) atau mendinginkan dalam udara terbuka (normalizing).
2. Hardening (Pengerasan) : Adalah usaha untuk meningkatkan sifat material terutama kekerasan dengan cara selup cepat (quenching) material yang sudah dipanaskan ke dalam suatu media quenching berupa air, air garam, maupun oli.
Sifat mekanik tidak hanya tergantung pada komposisi kimia suatu paduan, tetapi juga tergantung pada strukturmikronya. Suatu paduan dengan komposisi kimia yang sama dapat memiliki strukturmikro yang berbeda, dan sifat mekaniknya akan berbeda. Strukturmikro tergantung pada proses pengerjaan yang dialami, terutama proses laku-panas yang diterima selama proses pengerjaan.
Proses laku-panas adalah kombinasi dari operasi pemanasan dan pendinginan dengan kecepatan tertentu yang dilakukan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat, sebagai suatu upaya untuk memperoleh sifat-sifat tertentu. Proses laku-panas pada dasarnya terdiri dari beberapa tahapan, dimulai dengan pemanasan sampai ke temperatur tertentu, lalu diikuti dengan penahanan selama beberapa saat, baru kemudian dilakukan pendinginan dengan kecepatan tertentu.
Proses laku-panas adalah kombinasi dari operasi pemanasan dan pendinginan dengan kecepatan tertentu yang dilakukan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat, sebagai suatu upaya untuk memperoleh sifat-sifat tertentu. Proses laku-panas pada dasarnya terdiri dari beberapa tahapan, dimulai dengan pemanasan sampai ke temperatur tertentu, lalu diikuti dengan penahanan selama beberapa saat, baru kemudian dilakukan pendinginan dengan kecepatan tertentu.
Secara umum perlakukan panas (Heat treatment) diklasifikasikan dalam 2 jenis:
1. Near Equilibrium (Mendekati Kesetimbangan)
1. Near Equilibrium (Mendekati Kesetimbangan)
Tujuan dari perlakuan panas Near Equilibrium adalah untuk :
a. Melunakkan struktur kristal
b. Menghaluskan butir
c. Menghilangkan tegangan dalam
d. Memperbaiki machineability.
Jenis dari perlakukan panas Near Equibrium, misalnya :
· Full Annealing (annealing)
· Stress relief Annealing
· Process annealing
· Spheroidizing
· Normalizing
· Homogenizing.
2. Non Equilirium (Tidak setimbang)
Tujuan panas Non Equilibrium adalah untuk mendapatkan kekerasan dan kekuatan yang lebih tinggi.
Jenis dari perlakukan panas Non Equibrium, misalnya :
· Hardening
· Martempering
· Austempering
· Surface Hardening (Carburizing, Nitriding, Cyaniding, Flame hardening, Induction hardening)
Pada proses pembuatannya, komposisi kimia yang dibutuhkan diperoleh ketika baja dalam bentuk fasa cair pada suhu yang tinggi.
Pada saat proses pendinginan dari suhu lelehnya, baja mulai berubah menjadi fasa padat pada suhu 13500, pada fasa ini lah berlangsung perubahan struktur mikro. Perubahan struktur mikro dapat juga dilakukan dengan jalan heat treatment.
Bila proses pendinginan dilakukan secara perlahan, maka akan dapat dicapai tiap jenis struktur mikro yang seimbang sesuai dengan komposisi kimia dan suhu baja. Perubahan struktur mikro pada berbagai suhu dan kadar karbon dapat dilihat pada Diagram Fase Keseimbangan.
Gambar 2.1 Diagram Fasa Fe-Fe3C
Keterangan gambar :
Dari diagram diatas dapat kita lihat bahwa pada proses pendinginan perubahan – perubahan pada struktur kristal dan struktur mikro sangat bergantung pada komposisi kimia.
· Pada kandungan karbon mencapai 6.67% terbentuk struktur mikro dinamakan Sementit Fe3C (dapat dilihat pada garis vertical paling kanan).
· Sifat – sifat cementitte: sangat keras dan sangat getas
· Pada sisi kiri diagram dimana pada kandungan karbon yang sangat rendah, pada suhu kamar terbentuk struktur mikro ferit.
· Pada baja dengan kadar karbon 0.83%, struktur mikro yang terbentuk adalah Perlit, kondisi suhu dan kadar karbon ini dinamakan titik Eutectoid.
· Pada baja dengan kandungan karbon rendah sampai dengan titik eutectoid, struktur mikro yang terbentuk adalah campuran antara ferit dan perlit.
· Pada baja dengan kandungan titik eutectoid sampai dengan 6.67%, struktur mikro yang terbentuk adalah campuran antara perlit dan sementit.
· Pada saat pendinginan dari suhu leleh baja dengan kadar karbon rendah, akan terbentuk struktur mikro Ferit Delta lalu menjadi struktur mikro Austenit.
· Pada baja dengan kadar karbon yang lebih tinggi, suhu leleh turun dengan naiknya kadar karbon, peralihan bentuk langsung dari leleh menjadi Austenit.
Penekanan terletak pada Struktur mikro, garis-garis dan Kandungan Carbon.
a. Kandungan Carbon
0,008%C = Batas kelarutan maksimum Carbon pada Ferrite pada temperature kamar
0,025%C = Batas kelarutan maksimum Carbon pada Ferrite pada temperature 723
0,025%C = Batas kelarutan maksimum Carbon pada Ferrite pada temperature 723
b. Derajat Celcius
0,83%C = Titik Eutectoid
2%C = Batas kelarutan Carbon pada besi Gamma pada temperature 1130 Derajat Celcius
4,3%C = Titik Eutectic
0,1%C = Batas kelarutan Carbon pada besi Delta pada temperature 1493 Derajat Celcius
c. Garis-garis
Garis Liquidus ialah garis yang menunjukan awal dari proses pendinginan (pembekuan).
Garis Solidus ialah garis yang menunjukan akhir dari proses pembekuan (pendinginan).
Garis Solvus ialah garis yang menunjukan batas antara fasa padat denga fasa padat atau solid solution dengan solid solution.
Garis Acm = garis kelarutan Carbon pada besi Gamma (Austenite)
Garis A3 = garis temperature dimana terjadi perubahan Ferrit menjadi
Garis Liquidus ialah garis yang menunjukan awal dari proses pendinginan (pembekuan).
Garis Solidus ialah garis yang menunjukan akhir dari proses pembekuan (pendinginan).
Garis Solvus ialah garis yang menunjukan batas antara fasa padat denga fasa padat atau solid solution dengan solid solution.
Garis Acm = garis kelarutan Carbon pada besi Gamma (Austenite)
Garis A3 = garis temperature dimana terjadi perubahan Ferrit menjadi
d. Autenite (Gamma) pada pemanasan.
Garis A1 = garis temperature dimana terjadi perubahan Austenite (Gamma) menjadi Ferrit pada pendinginan.
Garis A0 = Garis temperature dimana terjadi transformasi magnetic pada Cementid.
Garis A2 = Garis temperature dimana terjadi transformasi magnetic pada Ferrite.
Garis A2 = Garis temperature dimana terjadi transformasi magnetic pada Ferrite.
e. Struktur mikro
Ferrite ialah suatu komposisi logam yang mempunyai batas maksimum kelarutan Carbon 0,025%C pada temperature 723 Derajat Celcius, struktur kristalnya BCC (Body Center Cubic) dan pada temperature kamar mempunyai batas kelarutan Carbon 0,008%C.
Austenite ialah suatu larutan padat yang mempunyai batas maksimum kelarutan Carbon 2%C pada temperature 1130 Derajat Celcius, struktur kristalnya FCC (Face Center Cubic).
Cementid ialah suatu senyawa yang terdiri dari unsur Fe dan C dengan perbandingan tertentu (mempunyai rumus empiris) dan struktur kristalnya Orthohombic.
Lediburite ialah campuran Eutectic antara besi Gamma dengan Cementid yang dibentuk pada temperature 1130 Derajat Celcius dengan kandungan Carbon 4,3%C.
Lediburite ialah campuran Eutectic antara besi Gamma dengan Cementid yang dibentuk pada temperature 1130 Derajat Celcius dengan kandungan Carbon 4,3%C.
Pearlite ialah campuran Eutectoid antara Ferrite dengan Cementid yang dibentuk pada temperature 723 Derajat Celcius dengan kandungan Carbon 0,83%C.
0 komentar :
Posting Komentar
Tinggalkan Sebuah Komentar Anda