Nama Pekerjaan

Nama Pekerjaan

: Pengujian Destruktif Bahan

Unit

: Pengujian Heat Treatment

Referensi

:

Sriati Djaprie, George E. Dieter, Metalurgi Mekanik, Penerbit Erlangga 1990.

Syamsudin, Ir, Pengolahan LogamV. B. Jhon, Engineering Materials, Macmillan Press LTD, London 1994.

Waite and Bull Pty, Dept. of Labour and National Service Measuring Tool of Equipment

A. OBJEKTIF PERILAKU SISWA :

Setelah membaca job sheet dan mengikuti demonstrasi oleh dosen, mahasiswa diharapkan dapat :

1. Dapat memahami proses heat treatment.

2. Dapat memahami proses hardening, quenching dan tempering

3. Dapat membedakan material hardenable dan unhardenable.

4. Dapat mempraktekkan proses hardening, quenching dan tempering sesuai dengan prosedur

B. DASAR TEORI

Proses perlakuan panas adalah memanaskan logam/paduan itu sampai ke suatu titik tertentu, lalu ditahan beberapa saat pada temperatur itu, kemudian mendinginkannya dengan laju pendinginan tertentu. Selama pemanasan dan pendinginan ini akan terjadi beberapa perubahan struktur mikro yang menyebabkan terjadinya perubahan sifat dari logam tersebut. Perubahan sifat tersebut antara lain adalah : ductlity yang meningkat, kekerasan yang bertambah tinggi, tahan korosi dll.

Hardening adalah suatu proses pengerasan suatu logam/paduan yang bertujuan untuk mendapatkan sifat tahan aus dan kekuatan yang tinggi serta sifat tahan korosi yang lebih baik. Hal ini dapat dilakukan dengan cara memanaskan baja/paduan sampai daerah austenit lalu didinginkan secara cepat kedalam media pendinginan, misalnya air, oli dan lain-lain, sehingga akan diperoleh struktur martensit yang keras.

Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat-sifat mekanik pada proses hardening adalah: tempertur pemanasan, holding time (waktu penahanan), laju pendinginan tebal penampang benda kerja dan kondisi awal baja yang akan dikeraskan itu sendiri.

Temperatur pemanasan adalah salah satu faktor yang sangat berpengaruh terhadap keberhasilan proses hardening. Untuk memperoleh struktur martensit yang cukup banyak dan keras diusahakan dalam pemanasan harus dapat mencapai struktur austenit, karena hanya austenit yang dapat bertransformasi mencapai martensit jika dilakukan pendinginan melebihi kecepatan pendinginan kritis.

Apabila dalam pemanasan didapat struktur yang lainnya, maka pada saat pendinginan tidak akan terbentuk martensit, yang berarti menurunkan harga kekerasannya. Untuk baja karbon, temperatur austening berkisar antara 7700 880 0C atau sekitar 300 500 C di atas temperatur kristial untuk baja hypereutectoid (Gambar 1), sehingga dengan pemanasan seperti di atas diharapkan didapat butir austenit yang halus dan diperoleh kekerasan maksimum tetapi memiliki keuletan yang cukup tinggi.

Holding time atau waktu penahanan sangat dipengaruhi tingkat kelarutan karbida dan ukuran butir/grainsize. Hal ini disebabkan jumlah dan jenis karbida ini berbeda antara baja yang satu dengan yang lain. Holding time juga berfungsi untuk mendapatkan ukuran butir austenit yang hampir sama pada seluruh bagian baja yang dikenai proses perlakuan panas.

Jika suatu material diberi pemanasan yang sangat lambat, maka pemberian holding time tidak akan begitu banyak berpengaruh, karena telah banyak karbida yang larut pada saat pemanasan serta grainsize yang terbentuk sudah cukup homogen. Sebaliknya, jika satu material dilakukan pemanasan dengan cepat, maka holding time sangat diperlukan, karena dengan kenaikan temperatur yang cepat laju kelarutan karbida akan menurun dan juga terjadi perbedaan temperatur yang cukup besar antara permukan dan bagian dalam material, sehingga grain size yang terbentuk tidak homogen.

Setelah logam dipanaskan dan dilakukan holding time, untuk mendapatkan struktur martensit maka dilakukan pendingin yang cepat melebihi/sama dengan kecepatan pendinginan kritis dari struktur austenit. Pada umumnya media pendingin yang paling sering digunakan orang adalah air, karena air mempunyai sifat cooling capacity yang sangat tinggi. Selain air media pendingin yang lajim digunakan adalah minyak (oil),

keunggulan dari media pendingin oli adalah cooling capacity tidak terlalu tinggi, sehingga kemungkinan retak pada saat pendingin dapat dihindarkan. Jika cooling capacity dari oli sudah sangat rendah, maka cooling capacitynya dapat dinaikkan secara agitasi/paksa.

Gambar 1. Diagram Besi dan Karbida Besi (Fe3C)

Media pendingin lain yang dapat digunakan adalah udara dan garam cair (salt bath), tetapi jika kita menggunakan media pendingin udara, dikhawatirkan akan terjadi oksidasi. Sedangkan keuntungannya adalah laju pendingin yang lambat sehingga kemungkinan terjadinya retak dapat dicegah.

Untuk mengetahui sejauh mana material mampu dikeraskan diperlukan suatu pengujian yaitu Hardenability Test. Dimana Hardenability adalah kemampuan suatu bahan atau material untuk dapat dikeraskan dengan membentuk 100% martensit. Martensit ini diperoleh dari pendinginan mendadak dari struktur austenit dan jumlahnya tergantung dari kadar karbon yang terkandung dalam baja. Semakin besar kadar karbon maka semakin besar kemampuan untuk dapat dikeraskan. Kemampuan ini hanya dimiliki baja Hypereutectoid yaitu baja yang memiliki carbon di atas 0,8%.

Hubungan antara kekerasaan baja setelah dilakukan Quencing dapat digambarkan dalam grafik dibawah ini :

Gambar 2. Pengaruh persen karbon terhadap kekerasan dalam besi

Di bawah ini dapat dilihat gambar mikrostruktur perubahan dari austenit menjadi martensit hasil pendinginan yang cepat dan perubahan dari austenit menjadi pearlit. hasil pendinginan yang lambat.

Gambar 3. Struktur mikro Martensit dan pearlit

PERLENGKAPAN PRAKTEK

Perlengkapan yang digunakan dalam praktek ini adalah :1. Dapur/Furnace Heat Treatment

2. Bak larutan pendingin ( air, oli, air garam dsb)3. Material yang akan di heat Treatment

4. Tang/ penjepit

C. KESELAMATAN KERJA :

1. Pelajari Job sheet sebelum praktek

2. Gunakan pakaian praktikum dan sepatu kulit.

3. Jangan merokok dan makan waktu praktek

4. Pastikan bahwa dapur sudah tertutup.

5. Hati-hati terhadap bahan yang di panaskan terhadap benda yang mudah terbakar dan tubuh anda.

6. Jangan mengubah program jika anda masih belum memahami prosedur pemograman dapur

7. Tanyakan pada pembimbing praktikum hal-hal yang belum jelas

D. PROSEDUR PERCOBAAN1. Hardening dan Quenchinga. Siapkan alat-alat yang akan dipergunakan

b. Beri tanda / nomor masing-masing bahan agar tidak terjadi kesalahan/ tertukar

c. Perikasa kekerasan material sebelum dilakukat heat treatment dan catat kekerasannya.

d. Masukkan dalam dapur

e. Nyalakan dapur pemanas dengan memprogram dapur tersebut.

f. Panaskan sampai temperature 650 oC dan tahantemperatur tersebut kurang lebih 30 menit. Perhatikan warnanyag. Naikkan kembali temperaturnya hingga 850 oC serta tahan temperature tersebut kurang lebih 45 menit.

h. Jika waktu 45 menit sudah tercapai secepatnya dilakukan pendinginan cepat (quenching) dengan : udara, air, larutan garam, oli

i. Matikan dapur listrik

j. Bersihkan material

k. Periksa kekerasannya dengan menggunakan mesin hardness tester dan catat hasilnya.2. Temperinga. Material hasil hardening dan quenching dimasukkan dalam dapur kembali

b. Panaskan sampai temperatur 200 oC dan tahan selama 20 menit.c. Ambil benda kerja dan didinginkan diudara terbukad. Cek kembali kekerasannya dengan mesin uji kekerasan.e. Selesai praktikum semua alat yang digunakan dibersihkan dan dikembalikan sesuai kondisi semula.

F. DATA DAN PENGOLAHAN DATA

1. Laporan kelompok data hasil pengujian

2. Laporan perorangan hasil pengujian.

F. EVALUASI HASIL PRAKTIKUM

1. Laporan kelompok data hasil pengujian

2. Laporan perorangan hasil pengujian.

G. JAWAB PERTANYAAN

1. berikan penjelasan terhadap banyak atau sedikitnya unsur C pada baja ?

2. Apa yang dimaksud dengan quenching? Jelaskan jika menggunakan media qhuenching udara, air, oli, air garam.

3. jelaskan apa yang dimaksud dengan tempering dan kegunaannya.

Data PraktikumNoBahanLarutan QuencingKekerasan bahanKeterangan

Mula-mulaHardeningTempering

1

2

3

Rata-rata