Teori Dasar Pengujian BahanTeori dasar pengujian bahan sangat penting dipahami sebelum kita melakukan pengujian pada suatu material. Hal tersebut merupakan suatu dasar disesuaikan dengan kebutuhan konstruksi mesin yang akan kita buat.1.2.1 Pengujian BahanDalam pengujian bahan, ada dua cara untuk mengujinya, yaitu dengan cara pengujian destructive dan pengujian non-destructive.a. Pengujian DestructivePengujian destructive yaitu pengujian untuk mengetahui performa struktur spesimen atau sifat material dalam pembebanan tetap atau berubah-ubah dengan merusak material. Contoh : uji tarik, uji impact. Klasifikasi uji mekanisnya adalah :1) Uji tarik (Tensile test)Uji tarik dilakukan untuk menentukan kekuatan tarik, lentur dengan menarik suatu bahan. Sehingga kita akan mengetahui spesifikasi bahan terhadap reaksi tenaga tarikan.2) Uji lengkung (bending test)Uji lengkung dilakukan untuk mengukur kekuatan material akibat pembebanan. Atau untuk mengetahui kemampuan bahan menerima beban tegangan tanpa menyebabkan deformasi.3) Uji impactJenis-jenis logam tertentu dapat menahan beban statis yang berat tetapi mudah patah walaupun berada di bawah tekanan beban dinamis yang ringan sekalipun.4) Uji fatigueKecenderungan logam untuk patah atau rusak jika menerima beban atau tegangan berulang-ulang, dimana besar atau tegangan tersebut jauh di bawah batas kekuatan elastis logam tersebut. Jadi tujuan dari uji fatigue adalah menentukan masa kerja dari suatu material.5) Uji kekerasanKemampuan material logam menerima gaya berupa penetrasi, pengikisan, ataupun penggoresan sebelum terjadi perubahan bentuk.b. Pengujian Non-destructivePengujian Non-destructive adalah teknik analisis yang digunakan dalam ilmu pengetahuan dan industri untuk mengamati sifat komponen, material tanpa menyebabkan kerusakan. Contohnya adalah uji ketebalan dengan gelombang ultrasonic. Klasifikasi pengujian Non-destructive yaitu :1) MagnetisasiPengujian magnetisasi pada bahan atau material dengan bentuk tidak beraturan dapat digunakan metode magnetisasi setempat, dengan menggunakan produk pada bagaian yang akan diperiksa. Medan magnet yang terjadi adalah melingkar disekitar antara kedua prod dan cacat yang letaknya tegak lurus medan magnet yang terjadi dapat terdeteksi.

2) Liquid Penetrant TestMetode Liquid Penetrant digunakan untuk menemukan cacat di permukaan terbuka dari material solid baik dari bagian atau nonlogam. Caranya adalah dengan memberikan cairan berwarna terang dan cairan ini harus memiliki daya penetrasi dan viskositas yang rendah agar dapat masuk pada cacat di permukaan material. Cacat akan nampak jelas jika perbedaan warna sangat kontras.3) X-RayMenemukan cacat pada material dengan menggunakan sinar X. Prinsipnya sinar-X dipancarkan menembus material yang diperiksa. Saat menembus objek, sebagian sinar akan diserap sehingga intesitasnya berkurang. Jika ada cacat pada material maka intesitasnya yang terekam pada film tentu akan bervariasi.4) UltrasonicPrinsip yang digunakan adalah prinsip gelombang suara. Gelombang suara yang dirambatkan pada spesimen uji dan sinyal ditransmisikan kemudian dipantulkan untuk diamati.5) Visual InspectionMetode ini bertujuan menemukan cacat atau retak permukaan dan korosi dalam hal ini menggunakan media alat bantu boroskop.Sifat Mekanik LogamSifat mekanik logam adalah suatu sifat terpenting karena sifat mekanik logam menyatakan kemampuan suatu logam untuk menerima beban atau gaya dari luar tanpa mengalami kerusakan pada logam tersebut. Beberapa sifat-sifat mekanik antara lain:1. Kekuatan (Strength) [N/mm3, kg/mm2, lb/in2]Merupakan kemampuan suatu bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan bahan tersebut patah. Kekuatan ada beberapa macam tergantung pada jenis beban yang bekerja. Contohnya: kekuatan tarik,tekan, geser, torsi, dan kekuatan lengkung.2. Kekerasan (Hardness) [BHN, VHN, HRc]Kekerasan adalah kemampuan suatu material untuk menerima penetrasi benda runcing, goresan, kikisan tanpa mengalami deformasi.3. Kekenyalan (Elasticity) [%]Kekenyalan merupakan kemampuan suatu bahan untuk menerima tegangan atau beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk (deformasi).4. Plastisitas (Plasticity) [%]Merupakan kemampuan bahan untuk mengalami sejumlah deformasi platis (permanen) tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Mekanisme yang mempunyai plastisitas yang tinggi dikatakan sebagai material yang ulet (ductile), sedangkan material yang mempunyai plastisitas rendah dikatakan sebagai material yang getas (brittle).5. Ketangguhan (Toughness) [kg/mm]Merupakan kemampuan bahan untuk menyerap energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan.6. Kekakuan (stiffness)Kemampuan suatu bahan untuk menerima tegangan atau beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk (deformasi) atau defleksi.7. Kelelahan (Fatigue) [siklus]Merupakan kecenderungan bahan untuk patah apabila menerima tegangan berulang-ulang yang besarnya jauh di bawah batas kekakuan elastisitas.8. Mulur (Creep) [siklus]Menyatakan kecenderungan logam mengalami deformasi platis yang besarnya merupakan fungsi waktu saat menerima beban yang besarnya tetap.Faktor yang mempengaruhi sifat mekanik:1. Kadar karbonSemakin tinggi kadar karbon maka kekerasan akan semakin tinggi namun akan menjadi rapuh. Kandungan karbon ini juga mempengaruhi keuletan, ketangguhan, maupun sifat mampu mesin.2. Unsur kimiaPenambahan unsur kimia pada baja dapat mempengaruhi sifat mekaniknya.Pembebanan karbon pada logam akan membuat logam semakin keras tapi rapuh. Unsur kimia yang dapat bersenyawa antara lain:a. Nikel untuk meningkatkan.- Meningkatkan kekuatan dan kekerasan.- Meningkatkanketahanan terhadap korosi.- Meningkatkankeuletan dan tahan gesek.b. Chromium, untuk- Menambah kekerasan baja.- Membentuk karbida.- Menambah keuletan, sehingga baik untuk pegas.3. Ukuran butirUkuran butir pada baja sangat berpengaruh. Ukuran butir yang besar dan homogen membuat baja mempunyai sifat yang ulet. Sedangkan untuk ukuran butir yang kecil dan tidak homogen maka baja tersebut akan bersifat kaku dan keras.4. Fasa dan strukturFasa dapat mempengaruhi sifat mekanik logam, karena pada tiap-tiap fasa pada logam memiliki struktur mikro sendiri dengan sifat mekanik, fisik dan kimia yang berbeda-beda, misalnya fasa martensite memiliki sifat-sifat keras, rapuh, magnetic dengan nilai kekerasan 650-700 BHN. Jadi dapat dikatakan fasamartensite memiliki kekerasan yang lebih tinggi daripada ferrite. Logam yang memiliki struktur yang teratur mempunyai sifat mekanik yang lebih baik dibandingkan dengan logam yang strukturnya tidak teratur sebab tegangan dalam yang timbul lebih besar. Tegangan didalam berbanding terbalik dengan sifat mekanik.5. CacatCacat terjadi kemungkinan besar selama proses pertumbuhan kristal atau pada proses heat treatment (perlakuan panas). Cacat ini dibedakan menajdi cacat titik, cacat garis, cacat bidang, dan cacat ruang. Cacat yang terjadi pada logam menyebabkan kerusakan pada struktur logam misalnya terjadinya kekosongan (vacancy), sisipan dan slip. Kerusakan ini menyebabkan menurunnya sifat mekanik logam.6. EndapanReaksi pengendapan merupakan kebalikan dari reaksi pelarutan yang terjadi akibat proses pendinginan. Pengendapan terjadi bila logam didinginkan sampai daerah suhu dan fasa setelah larut yang dipengaruhi laju waktu pendinginan. Pada laju waktu pendinginan cepat terjadi endapan serta fasa dan pada laju pendinginan lambat dapat terjadi endapan dua fasa sehingga pengendapan yang terjadi berpengaruh pada sifat mekanik logam. Mengenai sifat mekanik ini, dikenal 2 macam pembebanan, yaitu:1. Pembebanan statikYaitu pembebanan yang sifatnya statik atau besarnya tetap atau berubah-ubah dengan sangat lambat.2. Pembebanan dinamikYaitu pembebanan yang besarnya beban berubah-ubah atau dinamis.Perlakuan PanasPerlakuan panas adalah suatu metode yang digunakan untuk 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 yaitu untuk menghasilkan sifat-sifat logam yang diinginkan. Macam-macam perlakuan panas yaitu :a. Perlakuan Panas Fisik1. HardeningPerlakuan panas yang bertujuan untuk memperoleh kekerasan maksimum pada logam baja. Baja tersebut dipanaskan dan selanjutnya ditahan. Untuk baja eutectoid dipanaskan sampai (20-30)oC diatas AC3 dan untuk baja hypoeutectoid dan hyper-eutectoid dipanaskan sampai (20-30)oC di atas AC1, kemudian didinginkan cepat di dalam air atau tergantung pada komposit kimia, bentuk dan dimensinya. Kecepatan pendingan harus sesuai supaya terjadi transformasi yang sempurna dari austenite menjadi martensite. Kekerasan maksimum yang dicapai tergantung kadar karbon. Semakin tinggi kadar karbon semakin tinggi kekerasan maksmimum yang didapat.2. AnnealingMerupakan perlakuan panas yang digunakan untuk meningkatkan keuletan, menghilangkan tegangan dalam, menghaluskan ukuran butir dan meningkatkan sifat mampu mesin. Tahapan dari proses Annealing ini dimulai dengan memanaskan logam (paduan) sampai temperatur tertentu, menahan pada temperatur tertentu tadi selama beberapa waktu tertentu agar tercapai perubahan yang diinginkan lalu mendinginkan logam atau paduan tadi dengan laju pendinginan yang cukup lambat.Proses Annealing terdiri dari beberapa tipe yang diterapkan untuk mencapai sifat-sifat tertentu sebagai berikut :a. Full AnnealingMerupakan proses perlakuan panas untuk menghasilkan perlite yang kasar (coarse pearlite) tetapi lunak dengan pemanasan sampai austenitisasi dan didinginkan dengan dapur, memperbaiki ukuran butir serta dalam beberapa hal juga memperbaiki machinability.b. Spheroidized annealingSetiap metode dimana speroid terbentuk disebut anil spheroidized. Jika produk anil berisi gelembung gelembung dari cementite dalam matriks ferrite pada mikro dan itu disebut sebagai sebuah benda yang bulat.Secara umum mikro ini dibentuk oleh berbagai cara, yaitu:1. Hardening dan suhu temper2. Menyelenggarakan produk pada suhu di bawah suhu A13. Konduktivitas thermal sekitar A1c. Stress relief annealingDalam proses ini baja dingin dipanaskan pada suhu sekitar 5250C yaitu tepat di bawah temperatur rekristalisasi. Jadi karena pemanasan ini, tidak ada perubahan dalam struktur mikrokristal. Spesimen disimpan pada suhu sekitar 2-3 jam dan kemudian mengalami pendinginan udara karena tidak ada perubahan struktur mikro proses. Pemanasan ini tidak memiliki pengaruh yang merugikan terhadap kekerasan dan kekuatan bahan. Proses Annealing mengurangi mikro deformasi produk selama proses permesinan.3. NormalizingPerlakuan panas yang dilakukan dan digunakan untuk menghaluskan struktur bahan butiran yang mengalami pemanasan berlebihan (overheated). Menghilangkan tegangan dalam, meningkatkan permesinan dan memperbaiki sifat mekanik material. Prosesnya dengan pemanasan sampai (30- 50)C di atas AC3 dan didinginkan pada udara sampai temperatur ruang. Pendinginan disini lebih cepat daripada full annealing, sehingga pearlite yang terjadi menjadi lebih halus, sehingga lebih kuat dan keras dibandingkan dengan yang diperoleh Annealing. Normalizing juga menghasilkan struktur kimia yang lebih homogen sehingga memberi responnya lebih baik terhadap proses pengerasan (Hardening) karena itu, baja yang akan dikeraskan perlu di normalizing terlebih dahulu. Pada Normalizing hendaknya tidak dilakukan pemanasan terlalu tinggi karena butiran kristal austenite yang terjadi akan selalu besar sehingga perbandingan lambat akan diperoleh butir pearlite atau ferrite yang kasar dan mengakibatkan kekurangan keuletan atau ketangguhan.4. TemperingDigunakan untuk mengurangi tegangan sisa, melunakkan bahan setelah di hardening dan meningkatkan keuletan. Hal ini karena baja yang dikeraskan dengan pembentukan martensite biasanya sangat getas sehingga tidak cukup baik untuk berbagai pemakaian. Pembentukan martensite juga menggunakan tegangan sisa yang sangat tinggi dan kurang menguntungkan karena itu setelah pergeseran diikuti tempering. Prosesnyaadalah dengan memanaskan baja berstruktur martensite sampai di bawah suhu kritis, ditahan kemudian dipanaskan kembali pada temperatur di bawah eutectoid untuk melunakkan martensite dengan mengubah strukturnya menjadi partikel besi karbit ferrite. Macam-macam tempering yaitu :a. MartemperingMerupakan perbaikan dari prosedur quenching dan digunakan untuk mengurangi distorsi dan chocking selama pendinginan. Caranya benda kerja dipanaskan sampai ke temperatur pengerasannya dengan cara yang biasa, medium yang digunakan adalah cairan garam. Temperatur cairan garam tersebut dijaga konstan di atas temperatur Ms dari baja yang bersangkutan. Benda kerja yang diproses didiamkan dalam cairan garam tersebut sampai temperatur di seluruh bagian benda homogen, tetapi tidak terlalu lama karena bisa mengakibatkan bertransformasi menjadi fasafasa yang lebih lunak seperti pearlite dan bainite.b. AustemperingTujuannya adalah meningkatkan ductility, ketahanan impact dan mengurangi distorsi. Struktur yang dihasilkan adalah bainite. Austempering adalah proses perlakuan panas yang dikembangkan langsung dari diagram transformasi isothermal untuk memperoleh struktur yang seluruhnya bainite. Pendinginan dilakukan dengan quenching sampai temperatur di atas Ms dan dibiarkan demikian sampai transformasi menjadi bainite selesai. Tujuannya adalah meningkatkan ductility ketahanan impact dan mengurangi distorsi struktur yang dihasilkan bainite.b. Perlakuan Panas Kimiawi1. CarburizingSuatu proses penjernihan lapisan permukaan baja dengan karbon baja yang diikuti dengan hardening akan mendapatkan kekerasan permukaan yang sangat tinggi, sedang bagian tengahnya tetap lunak. Macam-macam carburizing:a) Pack CarburizingProsesnya material dimasukkan dalam kotak yang berisi medium kimia aktif padat. Kotak tersebut dipanaskan sampai 900-950oC.b) Paste CarburizingMedium kimia yang digunakan berbentuk pasta.Prosesnya yaitu bagian yang dikeraskan ditutup dengan pasta dengan ketebalan 3-4 mm kemudian dikeringkan dan dimasukkan dalam kotak, prosesnya dilakukan pada 920-930oC.c) Gas CarburizingDi sini logam dilepaskan dalam atmosfir yang mengandung karbon yaitu gas alam maupun gas buatan bainite kerja dipanaskan 850-900oC.d) Liquid CarburizingProses Carburizing dilakukan pada medium kimia akfif cair komposisi medium kimianya adalah soda abu, NaCl, SiC, dan kadang-kadang dilengkapi NH4Cl. Suhu proses antara 850-900oC.2. NitridingProses ini merupakan proses penjenuhan permukaan baja dengan nitrogen yaitu dengan cara melakukan holding dalam waktu yang agak lama pada temperatur 480-650oC dalam lingkungan amoniak (NH3). Macam-macamnya:a. Straight NitridingDigunakan untuk meningkatkan kekerasan, ketahanan gesek dan fatigue.b. Anti Corosion NitridingBahan yang digunakan biasanya besi tuang dan baja paduan. Derajat kelarutan nitrogen yang dapat dicapai adalah 30-50 %.3. CyanidingProses ini merupakan proses penjernihan permukaan baja dengan unsur karbon dan nitrogen, bertujuan untuk meningkatkan kekerasan, ketahanan gesek dan kelelahan. Bila proses ini dilakukan di udara disebut karbon nitriding, macamnya:a. High Temperature Liquid Cyanidingb. High Temperature Gas Cyanidingc. Low Temperature Liquid Cyanidingd. Low Temperature Gas Cyanidinge. Low Temperature Solid Cyaniding4. SulphatingPerlakuan panas yang digunakan untuk meningkatkan ketahanan gesek dari bagian-bagian mesin maupun alat-alat tertentu dari bahan HSS jalan penjenuhan permukaan sulfur.c. Perlakuan Panas Permukaan yang Lain1. Flame HardeningProsesnya dengan pemanasan cepat permukaan baja di atas temperatur kritisnya dengan menggunakan gas oksigetilen, selanjutnya diikuti dengan pendingan.2. Electrolite Bath HardeningPemanasan yang dilakukan dalam suatu larutan elektrolit yang biasanya digunakan adalah 5% - 10% Sodium Karbonat dan digunakan arus DC. Pada tegangan tinggi 200-220 V. Prosesnya yaitu pada baja dipakai sebagai katoda, sehingga terbentuk gelembung-gelembung hidrogen tipis. Karena konduktivitas dari gelembung hidrogen rendah sehingga arus meningkat cepat pada katoda. Akibatnya katoda mengalami pemanasan pada temperatur yang sangat tinggi (2000oC). Logam yang akan dikeraskan tersebut dicelupkan dalam elecktrolit sedalam bagian yang akan dikeraskan. Setelah dipanaskan aliran listrik diputus dan elektrolit digunakan sebagai media quenching.3. Induction Surface HardeningPemanasan yang dilakukan dengan menggunakan arus listrik frekuensi tinggi. Logam yang berbentuk silindris diletakkan pada indikator ini. Jadi pemanasan permukaan dipengaruhi oleh frekuensi dan waktu pemanasan. Pendinginan dilakukan dengan penyemprotan air setelah proses pemanasan selesai.Proses perlakuan panas ada 3 tahap uji yaitu :a. HeatingProses perlakuan panas pada suhu tertentu dan dalam waktu tertentu untuk mencapai struktur tertentu.b. HoldingProses perlakuan panas dengan suhu yang telah ditetapkan dan dalam metode tertentu untuk memperoleh sturktur atom yang seragamc. CoolingProses pendinginan yang dilakukan agar struktur atom yang diinginkan tetap. Proses pendinginan ada 3 macam yaitu : udara, dapur, dan quenching.Diagram Fase Fe-Fe3CDalam besi cair karbon dapat larut, tetapi dalam keadaan padat kelarutan karbon dalam besi akan terbatas. Selain sebagai larutan padat, besi, dan karbon juga dapat membentuk senyawa interstitial, eutectid dan juga eutectoid atau mungkin karbon terpisah menjadi grafit. Banyak diagram yang menerangkan keseimbangan untuk baja karbon, tetapi yang paling kompleks adalah diagram keseimbangan Fe-Fe3C. Diagram fase Fe-Fe3C adalah diagram yang menampilkan hubungan antara temperatur dimana terjadi perubahan fasa selama proses pendinginan lambat dan pemanasan lambat dengan kandungan karbon (%C).

www.school007.ga

Transformasi pada Diagram Fe-Fe3CAda tiga macam transformasi paduan besi karbon yaitu:A. Transformasi Baja Eutectoid (0,8%)Transformasi yamg dibahas adalah transformasi yang terjadi pada kondisi equilibrium. Untuk pembahasan ini digunakan diagram fase Fe-Fe3C. Baja eutectoid, paduan besi - karbon dengan kadar karbon, C = 0,8% adalah paduan dengan komposisi eutectoid. Pada temperatur di atas garis liquidus berupa larutan cair (liquid). Bila temperatur diturunkan secara perlahan, pada saat mencapai garis liquidus (di titik 1) akan mulai terbentuk inti austenite yang selanjutnya akan tumbuh menjadi dendrite austenite. Pembekuan selesai di titik 2 (pada garis solidus). Seluruhnya sudah menjadi austenite. Pada pendinginan selanjutnya tidak terjadi perubahan hingga temperatur mencapai titik 3, di garis A1, temperatur kritis bawah. Di sini austenite yang mempunyai komposisi eutectoid ini akan mengalami reaksi eutectoid :Austenite ferrite + cementite (pearlite)Terbentuknya pearlite ini dimulai dengan terbentuknya inti cementite (biasanya pada batas butir austenite). Inti ini akan bertumbuh dengan mengambil sejumlah karbon dari austenite disekitarnya (cementite, Fe3C, mengandung 6,67% C sedang austenite mengandung 0,8% C). karenanya austenite di sekitar inti cementite itu akan kehabisan karbon dan austenite dengan kadar karbon yang sangat rendah ini pada temperatur ini akan menjadi ferrite (transformasi allotropik). Ferrite ini juga akan bertumbuh, yaitu dengan mengambil besi dari austenite disekitarnya, sehingga austenite disekitar ferrite itu akan kelebihan karbon dan mulai membentuk cementite di sebelah ferrite yang ada. Demikian selanjutnya sampai seluruh austenite habis, dan yang terjadi adalah suatu struktur yang berlapis-lapis (lamellar) yang terdiri dari lamel-lamel cementite-ferritecementite. Struktur ini dinamakan pearlite.

novadany11.wordpress.com

B. Transformasi Baja Hypo-eutectoid (%C < 0,8%)Sebagai contoh untuk pembahasan pada baja hypoeutectoid ini diambil baja dengan 0,25% C. Paduan ini akan mulai membeku pada titik 1 dengan membentuk inti ferrite delta, yang nanti akan tumbuh menjadi dendrit ferrite delta. Hingga temperatur mencapai titik 2 (temperatur Hypereutectoid) paduan terdiri dari ferrite delta dan liquid. Pada titik 2 akan terjadi reaksi hyper-eutectoid :Ferrite delta + liquid austenitePada paduan ini tidak semua liquid habis dalam reaksi itu, sehingga pada temperatur sedikit di bawah titik 2 struktur terdiri dari liquid dan austenite. Makin rendah temperatur makin banyak liquid yang menjadi austenite sehingga pada titik 3 seluruhnya sudah menjadi austenite. Perubahan berikutnya baru akan terjadi pada titik 4 (pada A3), akan mulai terjadi transformasi allotropik menjadi . Transformasi ini dimulai dengan terbentuknya initi inti ferrite pada batas butir austenite. Austenite pada paduan ini mengandung 0,25% C sedang ferrite di temperatur ini hanya mampu melarutkan sedikit sekali karbon, karena itu austenite yang akan menjadi ferrite harus mengeluarkan kabonnya ssehingga sisa austenite akan menjadi lebih kaya karbon. Makin rendah temperaturnya makin banyak ferrite yang terjadi, makin tinggi kadar karbon pada sisa austenite (komposisi austenite akan mengikuti garis A3). Pada saat mencapai titik 5 masih ada 0,25/0,80% austenite, kadar karbonnya 0,80% (komposisi eutectoid). Sisa austenite ini selanjutnya akan mengalami reaksi eutectoid menjadi pearlite. Pada temperatur di bawah A1 paduan akan terdiri dari ferrite (hyper-eutectoid) dan pearlite. Setelah selesainya reaksi eutectoid ini struktur akan terdiri dari ferritehypo-eutectoid dan pearlite. Ferritehypo-eutectoid adalah ferrite yang terbentuk sebelum terjadinya reaksi eutectoid, istilah ini digunakan untuk membedakannya dengan ferrite yang terbentuk pada saat reaksi eutectoid (ferrite yang terdapat pada pearlite). Pada pendinginan selanjutnya sudah tidak lagi terdapat perubahan fase dan strukturnya tetap terdiri dari butir-butir kristal ferrite dan butir kristal pearlite. Pada mikroskop ferrite tampak putih sedang pearlite berwarna agak kehitaman.Austenite Pearlit + Ferrite

novadany11.wordpress.com

C. Transformasi Baja Hyper-eutectoid (%C < 0,8%)Perhatikan suatu paduan dengan 1,3% C. Paduan mulai membeku pada titik 1 dengan membentuk austenite dan pembekuan selesai di titik 2, seluruhnya sudah berupa austenite. Selanjutnya tidak terjadi perubahan sampai temperatur mencapai garis solvus Acm. Garis ini merupakan batas kelarutan karbon dalam austenite, dan batas kelarutan ini makin rendah dengan makin rendahnya temperatur. Pada titk 3 paduan telah mencapai batas kemampuannya melarutkan karbon untuk temperatur itu. Pada temperatur di bawah titik 3 kemampuan melarutkan karbon juga turun, berarti harus ada karbon yang keluar dari larutan (austenite). Dan memang dengan pendinginan lebih lanjut akan terjadi pengeluaran karbon, hanya saja karbon yang keluar ini akan berupa cementite, dan cementite ini akan mengendap pada batas butir austenite. Makin rendah temperatur paduan makin banyak cementite yang mengendap pada batas butir austenite, dan austenite sendiri akan makin kaya Fe, dan pada temperatur titik 4, komposisi austenite tepat mencapai komposisi eutectoid. Pada temperatur eutectoid ini austenite akan mengalami reaksi eutectoid menjadi pearlite. Cementite yang mengendap pada batas butir austenite tidak membentuk butiran seperti halnya ferrite (yang terbentuk setelah melewati garis A1), tetapi hanya mengumpul pada batas butir austenite, menyelubungi butir asutenit, karena itu cementite seperti ini dinamakan cementite network. Secara tiga dimensi jaringan cementite ini sebenarnya merupakan lempengan yang kontinyu dan membungkus austenite. Di temperatur eutectoid butir austenite bertransformasi menjadi pearlite sedang cementite sudah tidak lagi mengalami transformasi, sehingga strukturnya setelah selesainya reaksi eutectoid akan berupa pearlite yang terbungkus oleh jaringan cementite. Struktur ini tidak akan berubah lagi pada pendinginan sampai temperatur kamar.Austenite Pearlite + Cementite

gregoriusagung.wordpress.com

b. Fase-Fase yang Terjadi Pada Campuran Besi Karbon1. FerriteAdalah larutan padat karbon yang mempunyai struktur kristal BBC (Body Centered Cubic). Sifat Ferrite:- Stabil di bawah suhu 810o C- Tidak dapat dikeraskan karena kandungan karbon sedikit, kandungan maksimum 0,025%C yaitu pada suhu 723oC.- Lunak, liat, tahan karat.- BHN = 60-100 BHN2. AusteniteAdalah larutan padat karbon yang mempunyai struktur FCC (Face Centered Cubic). Sifat austenite:- Stabil pada suhu sekitar 1350oC- Dapat dikeraskan dengan 2%C- Dapat ditempa dimana tegangan tarik sekitar 5000 Psi.- Specific volume rendah disbanding mikrostruktur lain.- Lunak, non-magnetic, malleable, tidak ductile.- BHN: 170-200 BHN3. CementiteAdalah senyawa besi dan karbon dengan kandungan karbon 6,67% disebut juga besi karbida, sifat cementite:- Stabil di bawah 150oC- BHN : 820 BHN- Rapuh, magnetic.- Campuran cementite dan austenite disebut Ledeburite.- Campuran cementite dan Ferrite disebut pearlite.4. MartensiteAdalah larutan padat karbon dan besi. Terbentuk dari pendingin yang sangat cepat (quenching) dari austenite. Sistem kristal BCT (Body Centered Tetragonal). Sifat martensite yaitu :- Stabil di bawah 1500oC- Keras, rapuh, dan magnetis- Kandungan karbon < 2 %- Konduktor panas dan listrik yang lemah- BHN : 650-700 BHN5. LedeburiteDisebut besi eutectoid dengan kandungan karbon 4,3% terjadi di bawah suhu 723oC. Sifat ledeburite yaitu :- Rapuh,- Keras- Getas- BHN: 700 BHN

6. PearliteAdalah baja eutectoid yang tersusun atas 2 fase yaitu Ferrite dan cementite dengan kandungan karbon 0,83%. Sifat pearlite yaitu :- Keras- tidak tahan karat- BHN: 160-200 BHN7. Besi deltaTerjadi pada temperatur 1400oC 1500oC, kandungan karbon 0,1%. Sifat besi delta yaitu :- Lunak- Dapat ditempa.