perlakuan panas

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2013/2014Perlakuan Panas

BAGIAN FPERLAKUAN PANAS

ASISTEN: DAFMIKO

BAB I

PENDAHULUAN1.1 Latar BelakangSeiring berkembangnya teknologi, permintaan terhadap bahan-bahan yang berkualitas semakin meningkat. Permintaan terhadap material yang keras pun juga semakin meningkat. Banyak produk-produk yang dibuat dengan material yang keras, contohnya pada peralatan perang. Untuk mendapatkan material yang keras tentu membutuhkan proses tertentu seperti proses perlakuan panas1.2 Tujuan1. Mempelajari prosedur perlakukan panas.2. Mengetahui pengaruh perlakuan panas dan media celup terhadap kekerasan logam. 1.3 Manfaat1. Mengetahui sifat mekanik material.2. Mengetahui prosedur perlakuan panas.3. Mengetahui pengaruh media pendingin terhadap kekerasan.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA2.1 Definisi Perlakuan PanasPerlakuan pajas (heat treatment) merupakan serangkaian proses perlakuan termal terhadap logam untuk mendapatkan sifat mekanik tertentu dan sesuai dengan yang diinginkan. Pemanasan dilakukan sampai mencapai temperatur austenit (912 oC) karena pada temperatur tersebut karbon larut padat dalam Fe. Pada temperatur ini ditahan (holding) beberapa saat untuk meratakan pemanasan diseluruh permukaan dan di seluruh bagian spesimen. Temperatur pemanasan yang umum dilakukan adalah:To = A3 + 100 oCTo = Suhu yang dicapai pada tungkuA3 = Batas suhu pada fasa austenit dengan penambahan 100 oC untuk panas merata dan berada dalam grafik fasa austenit.2.2 Skematik Proses Perlakuan Panas (Heat Treatment)

Gambar F.2.1 Skema Proses Heat Treatment

a. HeatingYaitu proses pemanasan spesimen hingga temperatur austenit (910C), temperature ini dipilih karena pada temperatur itulah material berada keadaan tidak seimbang. Untuk merubah fasa dari suatu material maka material tersebut harus dipanaskan sampai keadaan tidak seimbang.b. HoldingHolding merupakan proses penahanan temperature spesimen. Pada keadaan ini spesimen dibiarkan pada suhu austenit, tujuannya agar pemanasan merata pada semua bagian spesimen.c. ColdingColding adalah proses pendinginan spesimen, ada tiga metoda untuk melakukan pendinginan yaitu : Quenching yaitu proses pendinginan cepat dengan mencelupkan spesimen kedalam media pendingin seperti air garam, air, oli. Normalizing yaitu proses pendinginan normal di udara yang bertujuan untuk penormalan sifat material kembali. Annealing yaitu pendinginan secara lambat di dalam tungku yang bertujuan untuk mengurangi kekerasan material.d. TemperingTempering yaitu pemanasan spesimen kembali hingga temperatur eutectoid lalu diholding kemudian dilakukan pendinginan di dalam tungku atau di udara. Tempering ada dua yaitu austempering dan martempering. 2.3 Jenis Jenis Heat Treatment 1. SpherodizingProses ini bertujuan untuk membuat baja karbon tinggi menjadi lunak secara merata dan lebih mudah dikerjakan dengan mesin. Adapun proses pada spherodizing adalah: Pemanasan dilakukan sedikit di bawah titik kritis. Pendinginan secara perlahan-lahan.

2. Casc HardeningProses ini bertujuan untuk membuat permukaan material menjadi lebih keras daripada bagian intinya. Casc Hardening terdiri dari beberapa proses:a. CarborizingProses heat treatment pada permukaan baja karbon yang memiliki hardenability rendah dengan menambahkan kadar karbon secara difusi.Proses carborizing: Baja dimasukkan kedalam tungku. Dipanaskan sampai temperatur austenit. Ditambahkan karbon pada material. Dilanjutkan dengan quenching.Setelah proses ini dilakukan pada material, sifat material akan berubah menjadi lebih keras dan tahan uji. b. NitridingProses pemanasan material dalam ruangan yang mengandung nitrat. Setelah proses ini dilakukan pada material, sifat material akan berubah menjadi lebih keras pada permukaan, tahan aus, memiliki kakuatan fatiq yang tinggi dan tahan korosi. c. Induction HardeningProses ini dilakukan pada baja karbon tinggi, kawat dililitkan seperti kumparan lalu dipanaskan dengan energi listrik kemudian dilakukan quenching.d. CarbonitridingProses ini dilakukan pada baja karbon rendah, pemanasan dilakukan dengan penambahan karbon dan nitrit2.4 Kurva CCT dan Kurva TTTDiagram transformasi fasa merupakan suatu diagram laju pendinginan yang merupakan kombinasi dari suhu dan waktu, serta memperlihatkan fasa-fasa yang terdiri dari CCT (Continous Cooling Transformation) dan TTT (Time Temperature Transforation). Perbedaan antara CCT dan TTT adalah pada CCT tidak dilakukan holding dan tidak terbentuk bainit, sedangkan pada TTT dilakukan holding dan terbentuk bainit.a. Baja Hypoeutektoid

Gambar F.2.2 Kurva CCT dan TTT Baja HypoeutectoidPada baja Hypoeutectoid ini perbedaan antara kurva CCT dan TTT adalah pada diagram CCT proses pendinginan dilakukan secara kontinu terhadap waktu. Sedangkan diagram TTT ditandai dengan adanya holding terlebih dahulu untuk mendapatkan fasa yang lunak dan ulet.b. Baja EutektoidGambar F.2.3 Kurva CTT dan TTT Baja EutektoidPada baja eutektoid ini perbedaan antara kurva CCT dan TTT adalah pada diagram CCT proses pendinginan dilakukan secara kontinu terhadap waktu. Sedangkan diagram TTT ditandai dengan adanya holding terlebih dahulu untuk mendapatkan fasa yang lunak dan ulet.

c. Baja HypereutektoidGambar F.2.4 Kurva CTT dan TTT Baja HypereutektoidPada baja Hypereutektoid ini perbedaan antara kurva CCT dan TTT adalah pada diagram CCT proses pendinginan dilakukan secara kontinu terhadap waktu. Sedangkan diagram TTT ditandai dengan adanya holding terlebih dahulu untuk mendapatkan fasa yang lunak dan ulet.

BAB III

METODOLOGI3.1 Peralatan dan Bahan1. Tungku pemanas2. Spesimen3. Tang Penjepit4. Media quenching berupa oli5. Mmesin uji keras3.2 Skema Alat

Gambar F.3.1 Skema Uji Heat Treatment

3.3 Prosedur Percobaan1. Tungku dihidupkan dan temperatur diatur sekitar 900oC2. Setelah tungku mencapai suhu yang ditetapkan, spesimen dimasukkan, panaskan selama 30 menit.3. Media quenching disiapkan, yaitu oli.4. Setelah spesimen dipanaskan selama 30 menit, spesimen dicelupkan.5. Spesimen dibersihkan dan permukaannya dihaluskan.6. Kekerasan spesimen diukur pada lima titik.

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN4.1 Data Hasil PercobaanTabel 4.1 Data PercobaanTitikHRC

OliUdaraTungku

133,320,87,1

237,817,37,3

335,816,86,9

437,316,87,4

537,319,16,9

4.2 Pengolahan Dataa. Oli Titik 1HRC = 33,3

BHN = 313,4 Titik 2HRC = 37,8

BHN = 351,2 Titik 3HRC = 35,8

BHN = 334,2

Titik 4HRC = 37,3

BHN = 346,7 Titik 5HRC = 37,3

BHN = 346,7

b. Udara Titik 1HRC = 20,8

BHN = 226,8 Titik 2HRC = 17,3

BHN = 213,9 Titik 3HRC = 16,8

BHN = 212,4 Titik 4HRC = 16,8

BHN = 212,4

Titik 5HRC = 19,1

BHN = 219,3

c. Tungku Titik 1HRC = 7,1BHN = 176,4 Titik 2HRC = 7,3

BHN = 177,2 Titik 3HRC = 6,9BHN = 175,6

Titik 4HRC = 7,4

BHN = 177,6 Titik 5HRC = 6,9BHN = 175,64.3 Tabel Hasil PerhitunganHAsila. a. Tabel HRCTabel 4.2 Data PerhitunganTitikHRC

OliUdaraTungku

133,320,87,1

237,817,37,3

335,816,86,9

437,316,87,4

537,319,16,9

Rata-rata36,318,167,12

b. Tabel BHNTabel 4.3 Data PerhitunganTitikBHN

OliUdaraTungku

1313,4226,8176,4

2351,2213,9177,2

3334,2212,4175,6

4346,7212,4177,6

5346,7219,3175,6

Rata-rata338,4216,96176,48

4.4 Grafik

Gambar F.4.1 Grafik Kekerasan HRC per titik

Gambar F.4.2 Grafik Kekerasan HRC rata-rata

Gambar F.4.3 Grafik Kekerasan BHN per titik

Gambar F.4.4 Grafik Kekerasan HRC rata-rata

4.3 AnalisaPada percobaan perlakuan panas, material dipanaskan mencapai temperatur pada fasa austenit, yaitu kira-kira (910 C) dengan penambahan temperatur sebesar 100 C agar material benar-benar dipanaskan pada temperatur dalam grafik fasa austenit, lalu diholding beberapa menit agar temperatur pemanasan merata di seluruh bagian material. Setelah diholding, material didinginkan, pertama diquenching dengan media celup berupa oli, kedua didinginkan dengan udara (suhu kamar) yang disebut dengan normalizing, dan ketiga dengan annealing yaitu dengan cara didinginkan di dalam tungku. Setelah material didinginkan, lalu diuji kekerasannya di setiap titik (5 titik) dengan menggunakan mesin uji keras Rockwell pada beban HRC. Hasil uji kekerasan pada setiap satuan Rockwell (HRC) dikonversikan menjadi satuan Brinell (BHN) dengan bantuan tabel konversi kekerasan.Pada pendinginan yang dilakukan, kita membandingkan ketiga metoda pendinginan, yaitu quenching, normalizing, dan annealing terhadapa material. Pada saat material di quenchingm, terjadi penurunana temperatur secara tiba-tiba dari tenperatur austenit ke temparatur di bawah temperatur kamar, sehingga atom-atom C yang larut padat pada Fe akan mendingin dan tidak sempat lepas antara satu sama lain karena telah didinginkan secara tiba-tiba dan signifikan, dimana kekerasan dari material akan meningkat karena terbentuknya fasa baru yaitu fasa martensit. Pada normalizing (pendinginan pada udara dengan temperatur kamar), setelah material dipanaskan hingga temperatur austenit, kemudian material tersebut diletakkan di udara terbuka sehingga pendinginan material berlangsung secara perlahan, dimana atom-atom C yang larut padat dalam Fe secara perlahan akan terlepas. Normalizing bertujuan unhtuk mengembalikan sifat dasar dari material tersebut. Pada annealing (pendinginan secara lambat dalam tungku), setelah material dipanaskan hingga temperatur austenit kemudian dilakukan annealing di dalam tungku, dimana material akan mengalami penurunan temperatur yang sangat lambat, sehingga atom-atom C yang awalnya larut padat dalam Fe akan terpisah, sehingga butir-butir dari material akan membeesar dimana kekerasan dari material akan menurun namun keuletan dari material tersebut meningkat.Pada praktikum, telah dilakukan percobaan terhadap spesimen ASSAP 760 yaitu percoban heat treatment. Kemudian dilakukan pendinginan dengan tiga metode, yaitu quenching, normalizing, dan annealing. Setelah itu diuji kekerasan material dan dibandingkan dengan teori. Ternyata hasil praktek dengan teori sama persis, dimana kekerasan tertinggi terdapat pada material yang diquenching, kemudian material yang dinormalizing dan kekerasan yang paling rendah adalah material yang diannealing. Material yang diquenching yang terkeras karena fasa martensit yang terbentuk pada material bersifat getas. Sedangkan annealing mempunyai material yang kekersannya rendah, itu karena pada saat pendinginan atom C terpisah dengan atom Fe sehingga terbentuk fasa pearlit kasar yang bersifat ulet.Pada pratikum pasti terdapat kesalahan, dimana kesalahan tersebut diantaranya: Salah saat membaca data pada skala ataupun saat mengkonversikan nilai kekerasan. Material yang digunakan kurang baik karena penumpukan atom-atom atau ketersebaran atom tidak merata. Pada proses pengamplasan tidak maksimal, dimana material tidak halus dan datar. Kelalaian praktikan dalam praktikum. Contoh: dalam menggunakan alat uji keras.

BAB VPENUTUP5.1 KesimpulanPada percobaan perlakuan panas dilakukan prosedur dengan material dipanaskan pada suhu 900 oC lalu diholding selama tiga puluh menit, setelah diholding material didinginkan dengan media air, oli, udara dan didalam tungku, setelah mencapai suhu normal material dibersihkan dengan amplas dan dilakukan pengujian kekerasan dengan mesin uji keras rockwell C.Pengaruh perlakuan panas pada media pendingin adalah terjadi proses quenching pada air dan oli mengakibatkan material keras dan getas. Pada udara terjadi normalizing yang menormalkan material, annealing pada media tungku sehingga material menjadi lebih lunak.

5.2 Saran1. Praktikan pandai dalam menggunakan mesin uji keras.2. Praktikan teliti dalam praktikum

Kelompok 17 131