Upload
phungdiep
View
233
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
1
PENGARUH PROSES PERLAKUAN PANAS TERHADAP KEKERASAN DAN
STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 310S
MahasiswaEdwin Setiawan Susanto
Dosen PembimbingIr. Rochman Rochiem, M. Sc.
Hariyati Purwaningsih, S.Si, M.Si.
TUGAS AKHIR – RL1585
2
Latar Belakang
Heat exchanger adalah alat yang merubah(menurunkan) temperatur kerja.Kegagalan bahan dari heat exchanger yang berupa timbulnya benjolan-benjolan padaheat exchanger.
TUGAS AKHIR – RL1585
3
Batasan Masalah
Kondisi bahan diasumsikan homogenPengaruh lingkungan diabaikanLaju temperatur selama pengeluaran spesimen dari dapur pemanas diabaikan Pengaruh agitasi dan perubahan temperatur pada media pendingin diabaikan
TUGAS AKHIR – RL1585
4
Permasalahan
Bagaimana pengaruh perlakuan panas terhadap kekerasan baja AISI 310S?.Bagaimana pengaruh perlakuan panas terhadap perubahan struktur mikro baja AISI 310S?Bagaimana pengaruh proses perlakuanpanas terhadap pembentukkan fasa baru dan transformasi fasa?
TUGAS AKHIR – RL1585
5
Tujuan
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.
TUGAS AKHIR – RL1585
6
Perlakuan Panas
TUGAS AKHIR – RL1585
Kombinasi operasi pemanasan danpendinginan terhadap logam atau paduandalam keadaan padat dengan waktu tertentu, untuk memperoleh sifat tertentu.
7
Hardening
Proses pengerasan terhadap logam ataupaduan yang dilakukan untuk memperolehsifat tahan aus yang tinggi, kekuatan, fatiquelimit atau strength yang lebih baik.Proses ini dilakukan dengan memanaskanhingga kedaerah satu fasa kemudiandidinginkan sangat cepat.
TUGAS AKHIR – RL1585
8
Normalizing
Proses perlakuan panas yang dilakukanpada logam atau paduan untukmendapatkan ukuran butir kristal yang lebihhalus, menaikkan sedikit kekuatan dankekerasan.Proses ini dilakukan dengan memanaskanhingga kedaerah satu fasa kemudiandidinginkan dengan cukup cepat.
TUGAS AKHIR – RL1585
9
Kekerasan
Ketahanan dari material terhadapdeformasi.
TUGAS AKHIR – RL1585
Uji VickersUji kekerasan dengan menggunakanpenumbuk piramida intan yang dasarnyaberbentuk persegi.
10
Difraksi Sinar X
Suatu teknik analisa yang digunakanuntuk identifikasi fasa dan dimensi dariunit sel.
TUGAS AKHIR – RL1585
11
MetodologiDiagram alir
TUGAS AKHIR – RL1585
Perlakuan panas Hardening dengan temperatur 1050oC dan 1075oC dan holding time 40 menit dengan media quench oli
Start
Preparasi specimen baja AISI 310S dengan dimensi 21x21x4 mm sebanyak delapan buah
Difraksi Sinar - xKekerasan (Vickers)
Pengujian
Metalografi
Finish
Pengolahan data danpembahasan
Pengambilan data
Perlakuan panas Normalizing dengan temperatur 1050oC dan 1075oC dengan holding time 40 menit
12
Langkah kerja
TUGAS AKHIR – RL1585
Melakukan proses perlakuan panas normalisingpada temperatur 1050oC dan 1075oC denganholding time 40 menit.Melakukan proses perlakuan panas hardening padatemperatur 1050oC dan 1075oC dengan holding time 40 menit dan media quench oli.Menguji kekerasan dari material dengan metodekekerasan Vickers.Menganalisa struktur mikro yang terjadi dan fasayang terbentuk setelah proses perlakuan panas
13
Dimensi spesimen
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.
TUGAS AKHIR – RL1585
□ 21mm
4mm
14
Analisa DataKekerasanPengujian kekerasan menggunakan delapan buah spesimen.
1. spesimen 1 dan 2 mengalami perlakuan panas normalizing pada temperatur 1050oC dengan media pendingin udara.
2. spesimen 3 dan 4 mengalami perlakuan panas hardening pada temperatur 1050oC dengan media pendingin oli.
3. spesimen 5 dan 6 mengalami perlakuan panas normalizing pada temperatur 1075oC dengan media pendingin udara.
4. spesimen 7 dan 8 mengalami perlakuan panas hardening pada temperatur 1075oC dengan media pendingin oli.
TUGAS AKHIR – RL1585
15
Table nilai kekerasanrata – rata
175Hardening 10754
146Normalizing 10753
167Hardening10502
138Normalizing 10501
Kekerasan rata – rata(HV30)
PerlakuanTemperatur (oC )No
TUGAS AKHIR – RL1585
16
Metalografi
Gambar struktur mikro spesimen tanpa perlakuan dengan perbesaran 500 kali. Strukturnya berupa sigma (FeNi) di dalam matriks austenit. Etsa : elektrolit asam oksalat.
Sigma
austenit
TUGAS AKHIR – RL1585
17
Gambar struktur mikro spesimen dengan perlakuan panas normalizing dengan perbesaran 500 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.(a) Pada Temperatur 1050oC. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.(b) Pada Temperatur 1075oC. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.
Sigma
Presipitasikarbida
austenit
Presipitasikarbida
Sigma
austenit
ba
TUGAS AKHIR – RL1585
18
Gambar struktur mikro spesimen dengan perlakuan panas hardening dengan perbesaran 500 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.(a) Pada Temperatur 1050oC. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit. (b) Pada Temperatur 1075oC. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.
Sigma
Presipitasikarbida
austenit
Sigma
Presipitasikarbida
austenit
ba
TUGAS AKHIR – RL1585
19
Gambar struktur mikro spesimen dengan Temperatur 1050oC dengan perbesaran 500 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.(a) Perlakuan panas normalizing. Strukturnya berupa sigma (FeNi)dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit. (b) perlakuan panas hardening. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.
Sigma
Presipitasikarbida
austenit
Sigma
Presipitasikarbida
austenit
ba
TUGAS AKHIR – RL1585
20
Gambar struktur mikro spesimen dengan Temperatur 1075oC dengan perbesaran 500 kali. Etsa : elektrolit asam oksalat.(a) Perlakuan panas normalizing. Strukturnya berupa sigma (FeNi)dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit. (b) perlakuan panas hardening. Strukturnya berupa sigma (FeNi) dan presipitasi karbida (M23C6) di dalam matriks austenit.
Presipitasikarbida
Sigma
austenit
Sigma
Presipitasikarbida
austenit
ba
TUGAS AKHIR – RL1585
21
Difraksi sinar - xDari 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
coun
ts
Fe Cr0,29Ni0,16C0,06
Cr23C6
FeNi
TUGAS AKHIR – RL1585
22
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
0500
1000150020002500
0 20 40 60 80 100
2 theta
coun
ts
Fe Cr0,29Ni0,16C0,06
Cr23C6
FeNi
TUGAS AKHIR – RL1585
23
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
coun
ts
Fe Cr0,29Ni0,16C0,06
Cr23C6FeNi
TUGAS AKHIR – RL1585
24
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
0500
1000150020002500
0 20 40 60 80 100
2 theta
coun
ts
Fe Cr0,29Ni0,16C0,06
Cr23C6FeNi
TUGAS AKHIR – RL1585
25
KesimpulanDengan adanya variasi perlakuan panas normalizing dan hardening pada
temperatur 1050oC dan 1075oC dapat mempengaruhi nilai kekerasanpada baja AISI 310S. Pada perlakuan panas normalizing dengan temperatur 1050oC memilikiangka kekerasan 138 HV30 dan pada temperatur 1075oC memilikiangka kekerasan 146 HV30. Pada perlakuan panas hardening dengan temperatur 1050oC memilikiangka kekerasan 167 HV30 dan pada temperatur 1075oC memilikiangka kekerasan 175 HV30.Dari hasil pengujian metalografi pada spesimen dengan perlakuanpanas normalizing didapatkan batas butir yang lebih tebal yang mengindikasikan adanya presipitat karbida (M23C6) pada perlakuanpanas normalizing lebih banyak bila dibandingkan dengan perlakuan panas hardening. Dari pengujian difraksi sinar – x didapatkan fasa Cromium Iron Nickel Carbon (Fe Cr0,29Ni0,16C0,06), FeNi, dan Cr23C6 pada masing –masing spesimen.
TUGAS AKHIR – RL1585
26
TERIMA KASIH
TUGAS AKHIR – RL1585