Upload
awal-january-saragi
View
51
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
Pada Percobaan ini kita memperoleh sifat mampu keras dari spesimen. Spesimen yang dipakai adalah AISI 4142
yang merupakan baja dengan kadar C 0.4-0.45%, jadi spesimen termasuk baja hypoeutectoid. Spesimen ini
dipanaskan dahulu dalam tungku pada temperatur austenisasi kemudian diquenching pada ujung spesimen.
Kemudian dilakukan uji keras mulai dari pusat quenching sampai pangkal spesimen dengan titik yang berbeda-beda.
Semakin menjauhi pusat quenching, harga kekerasan semakin menurun. Kemudian harga kekerasan dan jarak
pengujian keras diplotkan pada suatu kurva dan disesuaikan pada hardenability band. Jika kurva kekerasan berada di
dalam band maka spesimen memiliki sifat mampu keras yang baik. Tujuan spesimen dipanaskan sampai suhu
austenisasi adalah untuk mendapatkan struktur austenit yang homogen. Kesetimbangan kadar karbon austenit akan
bertambah dengan naiknya suhu austenisasi. Proses selanjutnya setelah spesimen dipanaskan sampai suhu
austenisasi adalah pendinginan, dimana mekanismenya dipengaruhi oleh temperatur, waktu, serta media yang
digunakan. Pada pendinginan secara perlahan-lahan perubahan fasa berdasarkan mekanisme difusi, dimana
kehalusan dan kekasaran struktur yang dihasilkan tergantung pada kecepatan difusi. Bila pendinginan dilakukan
secara cepat, maka perubahan fasanya berdasarkan mekanisme geser menghasilkan struktur mikro dengan sifat
mekanik yang keras dan getas.
Annealing
Annealing adalah proses pemanasan baja yang diikuti dengan pendinginan lambat didalam tungku yang dimatikan.
Temperatur pemanasan annealing, untuk spesimen (baja hypoeutektoid) adalah sekitar sedikit diatas garis A3. Tujuan
dari annealing untuk memperbaiki ; mampu mesin, mampu bentuk, keuletan, kehomogenan struktur, menghilangkan
tegangan dalam, dan lain sebagainya.
Normalizing
Normalizing adalah proses pemanasan baja yang diikuti dengan pendinginannya diudara terbuka. Tujuan
normalizing antara lain untuk memperbaiki sifat mampu mesin, memperhalus butir dan lain sebagainya. Temperatur
pemanasan normalizing, untuk spesimen (baja hypoeutektoid) dipanaskan pada temperatur 30 oC sampai dengan 40
C diatas garis A3 agar diperoleh Austenit yang homogen.
Setelah waktu penahanan pada temperatur austenisasi selesai, kemudian baja diquenching sampai mencapai
temperatur kamar (27 oC) dengan menggunakan water jet. Struktur Metalurgi spesimen (baja HypoEutektoid) yang
dihasilkan adalah Martensite. Pada baja hypoeutektoid temperatur diatas garis Ac3, struktur baja akan seluruhnya
berkomposisikan butir austenit, dan pada saat pendinginan cepat akan menghasilkan martensit.
Proses ini sangat dipengaruhi oleh parameter tertentu seperti :
a. Temperatur pemanasan, yaitu temperatur austenisasi yang dikehendaki agar dicapai transformasi yang seragam
pada material.
b. Waktu pemanasan, yaitu lamanya waktu yang diperlukan untuk mencapai temperatur pemanasan tertentu
(temperatur austenisasi).
c. Waktu penahanan, (holding time)yaitu lamanya waktu yang diperlukan agar didapatkan distribusi temperatur yang
seragam pada benda kerja.
Waktu pemanasan ini merupakan fungsi dari dimensi dan daya hantar panas benda kerja. Lamanya waktu
penahanan akan menimbulkan pertumbuhan butir yang dapat menurunkan kekuatan material.
Quenching
Untuk memperoleh kekerasan yang diinginkan, maka dilakukan proses quenching. Media quech yang biasa
dipergunakan diantaranya :
1. Air
♦Sangat umum digunakan sebagai quenching, dan juga mudah diperoleh sehingga tidak ada kesulitan dalam
pengambilan dan penyimpanan.
♦Panas jenis dan konduktivitas termal tinggi, sehingga kemampuan mendinginkannya tinggi.
♦ Dapat mengakibatkan distorsi
♦ Digunakan untuk benda−benda kerja yang simetris dan sederhana.
2. Oli
♦ Banyak digunakan
♦ Laju pendinginan lebih lambat dibandingkan air
♦ Konduktivitas termal, panas laten penguapan rendah
♦ Viskositas tinggi, laju pendinginan menjadi rendah(pendinginan lambat)
♦Viskositas yang rendah menyebabkan laju pendinginan tinggi dan menjadi mudah terbakar.
3. Udara
♦ Distorsi bisa diabaikan
♦ Pendinginan dilakukan dengan menyemprotkan udara bertekanan ke benda kerja
4. Salt bath
♦ Campuran nitrat dan nitrit (NaNO3 dan NaNO2)
♦ Digunakan untuk meng−quench benda kerja pada temperatur yang relatif rendah
5. Polimer
♦ Larutan polimer yang digunakan : poliakalin glikol atau polivinil alkohol
♦ Penambahan 12−15 % polimer laju quenchnya lebih baik dibandingkan oli
Pemilihan media quech untuk mengeraskan baja tergantung pada laju pendinginan yang diinginkan agar
dicapai kekerasan tertentu. Kurva ini menyatakan perubahan temperatur benda kerja pada saat didinginkan atau di
quench dari temperatur pengerasannya. Pada pendinginan tersebut terjadi dalam 3 tahap berbeda yang ditandai A, B,
C, dimana masing-masing tahap memiliki karakteristik pendinginan yang berbeda-beda.
Jika suatu benda kerja diquench ke dalam medium queching, lapisan cairan disekeliling benda kerja akan
segera terpanasi sehingga mencapai titik didihnya dan berubah menjadi uap. Pada tahap ini (tahap A) benda kerja
akan segera dikelilingi oleh lapisan uap yang terbentuk dari cairan pendingin yang menyentuh permukaan benda
kerja. Uap yang terbentuk menghalangi cairan pendingin menyentuh permukaan benda kerja. Sebelum terbentuk
lapisan uap, permukaan benda kerja mengalami pendinginan yang sangat intensif. Dengan adanya lapisan uap, akan
menurunkan laju pendinginan, karena lapisan terbentuk dan akan berfungsi sebagai isolator.
Pendinginan dalam hal ini terjadi efek radiasi melalui lapisan uap ini lama-kelamaan akan hilang oleh
cairan pendingin yang mengelilinginya. Kecepatan menghilangkan lapisan uap makin besar jika viskositas cairan
makin rendah. Jika benda kerja didinginkan lebih lanjut, panas yang dikeluarkan oleh benda kerja tidak cukup untuk
tetap menghasilkan lapisan uap, dengan demikian tahap B dimulai. Pada tahap ini cairan pendingin dapat menyentuh
permukaan benda kerja sehingga terbentuk gelembung-gelembung udara dan menyingkirkan lapisan uap sehingga
laju pendinginan menjadi bertambah besar.
Tahap C dimulai jika pendidihan cairan pendingin sudah berlalu sehingga cairan pendingin tersebut pada tahap ini
sudah mulai bersentuhan dengan seluruh permukaan benda kerja. Pada tahap ini pula pendinginan berlangsung
secara konveksi karena itu laju pendinginan menjadi rendah pada saat temperatur benda kerja turun. Untuk
mencapai struktur martensit yang keras dari baja karbon dan baja paduan, harus diciptakan kondisi sedemikian
sehingga kecepatan pendinginan yang terjadi melampaui kecepatan pendinginan kritik dari benda kerja yang
diquench, sehingga transformasi ke perlit atau bainit dapat dicegah.
Fluida yang ideal untuk media quench agar diperoleh struktur martensit, harus bersifat :
o Mengambil panas dengan cepat didaerah temperatur yang tinggi.
o Mendinginkan benda kerja relatif lambat di daerah temperatur yang rendah, misalnya di bawah temperatur 350˚C
agar distorsi atau retak dapat dicegah.
Pada tabel.berikut dapat dilihat beberapa sifat dan keunggulan dari setiap media quenching yang biasa
digunakan.
Mekanisme Terbentuknya Martensit
Seperti telah dijelaskan sebelumnya bahwa transformasi dari austenit ke martensit terjadi apabila dilakukan
pendinginan cepat (quenching), untuk itu diperlukan suatu diagram yang dapat memberikan informasi struktur
mikro yang terbentuk akibat proses pendinginan yang berlangsung cepat yaitu diagram TTT
(time−temperatur−transformation).
Karakteristik utama yang membedakan transformasi austenit ke martensit dengan reaksi yang lain adalah reaksi ini
tidak melibatkan pengintian dan pertumbuhan yang dicirikan dengan kontrol difusi atom. Pembentukan martensit
didasari pada proses pergeseran atom yang melibatkan penyusutan dari struktur kristal. Struktur martensit
merupakan konsekwensi langsung dari tegangan disekitar matriks yang timbul akibat mekanisme geser.