LAPORAN PRAKTIKUM PERLAKUAN PANAS

“PROSES ANNEALING’

Diajukan untuk memenuhi tugas mata kuliah perlakuan panas

Disusun oleh:

Moh Rusli Hakam Mubarok (1205749)

Agung Maulana Pratama (1205728)

Begawan Muhammad (1204964)

Rizky Ahmad Fauzan (1205374)

JURUSAN PENDIDIKAN TEKNIK MESINFAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIABANDUNG

2013

Kata pengantar

Dengan mengucapkan Puji Syukur kehadirat Alloh.Swt,Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkah dan rahmadNya, sehingga praktikan dapat menyusun Laporan Hasil Praktikum Proses Perlakuan Panas pada semester ganjil 2013.

Adapun maksud dari penyusunan hasil laporan ini untuk mempraktekkan hasil teori yang diperoleh dari bangku kuliah khususnya mata kuliah proses perlakuan panas, sehingga dapat mengetahui penggunaan teori yang dimaksud.

Kami menyadari didalam penyusunan laporan ini terdapat kekurangan-kekurangan, sehingga praktikan selanjutnya masih perlu pembelajaran dan mohon kritik serta masukkan yang membangun guna penyempurnaan laporan ini.

Pada kesempatan ini penyusun mengucapkan banyak terima kasih kepada yang terhormat :

- Bapak Drs. H.Wardaya, M.Pd selaku dosen pembimbing praktikum perlakuan panas.

- Bapak Drs.H.Dede Suhayat, M.Pd selaku kepala Workshop Proses Produksi FPTK UPI Bandung.

Semoga laporan ini bermanfaat bagi yang memerlukannya.

Bandung, 17 Desember 2013

Penyusun,

Daftar isi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Perlakuan Panas merupakan salah satu disiplin ilmu yang

mempelajari Proses pemanasan dan pendinginan untuk menghasilkan

sifat-sifat yang diinginkan. Prinsip perlakuan panas ini pada dasarnya

sangat sederhana, yaitu logam dipanaskan dengan laju pemanasan tertentu

hingga mencapai temperatur tertentu dan kemudian ditahan pada

temperatur tersebut dengan waktu tertentu serta akhirnya didinginkan

dengan laju pendinginan tertentu pula.

Metoda pemanasan dan pendinginan pada praktikum proses

perlakuan panas ini tergantung pada perubahan sifat yang dikehendaki

serta bergantung pula jenis logam atau paduannya. Pada praktikum

perlakuan panas ini diberikan pengujian kekerasan terhadap baja yang

sudah diberikan perlakuan panas dengan menggunakan penekanan

(indentation test).

1.2 Tujuan praktikum

Adapun tujuan yang ada pada laporan akhir praktikum ini :

a. Mahasiswa dapat melakukan proses Heat Treatment metoda

Annealing, hardening dan Carburizing.

b. Untuk mengetahui perubahan kekerasan dan harga kekerasan

sebelum dan sesudah proses Heat Treatment metoda Annealing,

hardening.

BAB II

LANDASAN TEORI

1.1 Annealing

Proses annealing yaitu proses pemanasan material sampai temperatur

austenit lalu ditahan beberapa waktu kemudian pendinginannya dilakukan

perlahan-lahan di dalam tungku. Keuntungan yang didapat dari proses ini

adalah sebagai berikut :

a. Menurunkan kekerasan

b. Menghilangkan tegangan sisa

c. Memperbaiki sifat mekanik

d. Memperbaiki mampu mesin dan mampu bentuk

e. Menghilangkan terjadinya retak panas

f. Menurunkan atau menghilangkan ketidak homogenan struktur

g. Memperhalus ukuran butir

h. Menghilangkan tegangan dalam dan menyiapkan struktur baja untuk

proses perlakuan panas.

Proses Anil tidak dimaksudkan untuk memperbaiki sifat mekanik baja

perlitik dan baja perkakas. Sifat mekanik baja struktural diperbaiki dengan

cara dikeraskan dan kemudian diikuti dengan tempering. Proses Anil

terdiri dari beberapa tipe yang diterapkan untuk mencapai sifat-sifat

tertentu sebagai berikut :

1.1.1 Full Annealing

Full annealing terdiri dari austenisasi dari baja yang bersangkutan

diikuti dengan pendinginan yang lambat di dalam dapur. Temperatur

yang dipilih untuk austenisasi tergantung pada karbon dari baja yang

bersangkutan. Full annealing untuk baja hipoeutektoid dilakukan pada

temperatur austenisasi sekitar 50oC diatas garis A3 dan untuk baja

hipereutektoid dilaksanakan dengan cara memanaskan baja tersebut

diatas A1. Full Annealing akan memperbaiki mampu mesin dan juga

menaikkan kekuatan akibat butir-butirnya menjadi halus.

1.1.2 Spheroidized Annealing

Spheroidized annealing dilakukan dengan memanaskan baja

sedikit diatas atau dibawah temperatur kritik A1 (lihat Gambar 8.1)

kemudian didiamkan pada temperatur tersebut untuk jangka waktu

tertentu kemudian diikuti dengan pendinginan yang lambat. Tujuan

dari Spheroidized annealing adalah untuk memperbaiki mampu mesin

dan memperbaiki mampu bentuk.

Gambar 8.1: Diagram untuk temperatur Spheroidized annealing

1.1.3 Isothermal Annealing

Isothermal annealing dikembangkan dari diagram TTT. Jenis

proses ini dimanfaatkan untuk melunakkan baja-baja sebelum

dilakukan proses permesinan. Proses ini terdiri dari austenisasi pada

temperatur annealing (Full annealing) kemudian diikuti dengan

pendinginan yang relatif cepat sampai ke temperatur 50 - 60oC

dibawah garis A1 (menahan secara isothermal pada daerah perlit) .

1.1.4 Proses Homogenisasi

Proses ini dilakukan pada rentang temperatur 800 - 1200oC. Proses

difusi yang terjadi pada temperatur ini akan menyeragamkan

komposisi baja. Proses ini diterapkan pada ingot baja-baja paduan

dimana pada saat membeku sesaat setelah proses penuangan, memiliki

struktur yang tidak homogen. Seandainya ketidakhomogenan tidak

dapat dihilangkan sepenuhnya, maka perlu diterapkan proses

homogenisasi atau "diffusional annealing". Proses homogenisasi

dilakukan selama beberapa jam pada temperatur sekitar 850 - 1200oC.

Setelah itu, benda kerja didinginkan ke 800 - 850oC, dan selanjutnya

didinginkan diudara. Setelah proses ini, dapat juga dilakukan proses

normal atau anil untuk memperhalus struktur over-heat. Perlakuan

seperti ini hanya dilakukan untuk kasus-kasus yang khusus karena

biaya prosesnya sangat tinggi.

1.1.5 Stress Relieving

Stress relieving adalah salah satu proses perlakuan panas yang

ditujukan untuk menghilangkan tegangan-tegangan yang ada di dalam

benda kerja, memperkecil distorsi yang terjadi selama proses perlakuan

panas dan, pada kasus-kasus tertentu, mencegah timbulnya retak.

Proses ini terdiri dari memanaskan benda kerja sampai ke temperatur

sedikit dibawah garis A1 dan menahannya untuk jangka waktu tertentu

dan kemudian di dinginkan di dalam tungku sampai temperatur kamar.

Proses ini tidak menimbulkan perubahan fasa kecuali rekristalisasi.

Banyak faktor yang dapat menimbulkan timbulnya tegangan di dalam

logam sebagai akibat dari proses pembuatan logam yang bersangkutan

menjadi sebuah komponen. Beberapa dari faktor-faktor tersebut antara

lain adalah : Pemesinan, Pembentukan, Perlakuan panas, Pengecoran,

Pengelasan, dan lain-lain. Penghilangan tegangan sisa dari baja

dilakukan dengan memanaskan baja tersebut pada temperatur sekitar

500 - 700oC, tergantung pada jenis baja yang diproses. Pada

temperatur diatas 500 - 600oC, baja hampir sepenuhnya elastik dan

menjadi ulet. Berdasarkan hal ini, tegangan sisa yang terjadi di dalam

baja pada temperatur seperti itu akan sedikit demi sedikit dihilangkan

melalui deformasi plastik setempat akibat adanya tegangan sisa

tersebut.

1.2 Hardening

Proses pengerasan atau hardening adalah suatu proses perlakuan

panas yang dilakukan untuk menghasilkan suatu benda kerja yang keras,

proses ini dilakukan pada temperatur tinggi yaitu pada temperatur

austenisasi yang digunakan untuk melarutkan sementit dalam austenit

yang kemudian di quench. Pada tahap ini akan menghasilkan

terperangkapnya karbon yang akan menyebabkan bergesernya atom-atom

sehingga terbentuk struktur body center tetragonal atau struktur yang tidak

setimbang yang disebut martensit yang bersifat keras dan getas.

1.2.1 Temperatur Pengerasan untuk Baja Hipoeutektoid

Temperatur yang digunakan adalah sekitar 200-500 C di atas garis

A3. Misalkan sebagai contoh apabila baja dengan struktur ferit dan

perlit dipanaskan sampai temperatur dibawah A1, maka pemanasan

tersebut tidak akan mengubah struktur awal dari baja tersebut. Apabila

pemanasan sampai temperatur A1 tetapi masih di bawah garis A3 akan

mengubah perlit menjadi austenit tanpa terjadi perubahan apa-apa pada

feritnya.

Jika baja dipanaskan pada temperatur sedikit di atas A3 dan ditahan

pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu agar dijamin

proses difusi yang homogen, maka struktur baja akan bertransformasi

menjadi austenit dengan ukuran butir yang relatif kecil. Quenching

dari temperatur austenisasi akan menghasilkan martensit dengan harga

kekerasan yang maksimum.

Memanaskan sampai ke temperatur E cenderung meningkatkan

ukuran butir austenit. Quenching dari temperatur seperti itu akan

menghasilkan struktur martensit, tetapi sifatnya, bahkan setelah

ditemper sekalipun, akan memiliki harga impak yang rendah.

Disamping itu juga mungkin juga timbul retak pada saat diquench.

1.2.2 Temperatur Pengerasan untuk Baja Hipereutektoid

Temperatur yang digunakan adalah sekitar 300-500 C di atas

temperature A13 yang berada pada daerah austenit dan sementit seperti

terlihat pada gambar di atas tadi. Struktur hasil proses quench memiliki

kekerasan yang sangat tinggi dibandingkan dengan martensit karena

adanya karbida-karbida yang tidak larut yang memilki kekerasan di

atas martensit.

Jumlah karbida yang dapat larut pada austenit sebanding dengan

temperatur austenisasinya. Jumlah karbida yang larut meningkat jika

temperatur austenisasi dinaikkan; demikian juga dengan ukuran butir

disertai dengan penurunan kekerasan austenitnya. Jika karbida yang

terlarut terlalu besar, akan terjadi peningkatan ukuran butir disertai

dengan penurunan kekerasan dan ketangguhan seperti pada gambar di

bawah ini, jika baja dipanaskan di atas temperatur Acm, struktur yang

dihasilkannya hanya terdiri dari austenit saja. Dalam hal ini

pertumbuhan butir akan lebih besar; akibatnya martensit yang akan

dihasilkannya akan lebih kasar. Proses diatas akan menghasilkan

kekerasan martensit yang rendah karena adanya austenit sisa pada

struktur quench dan tidak adanya karbida yang dihasilkan.

1.2.3 Tahapan Pekerjaan yang Harus Dilakukan Sebelum Proses Pengerasan

Baja

1) Bebas dari terak (scale), oli, dan sebagainya agar dihasilkan

kekerasan yang diinginkan dengan kata lain benda kerja harus

bersih.

2) Benda kerja yang memiliki lubang, jika perlu, terutama pada baja

perkakas harus ditutup dengan tanah liat, asbes atau baja insert

sehingga tidak terjadi pengerasan pada bagian lubang tersebut. Hal

ini tidak perlu dilakukan jika ukuran lubang relatif besar.

3) Benda kerja harus ditempatkan pada fixture yang layak sebelum

diletakkan di dalam tungku. Hal ini adalah dilakukan untuk

mencegah timbulnya distorsi. Benda kerja-benda kerja yang kecil

yang relatif kecil dapat diletakkan dalam suatu “keranjang” yang

didisain khusus untuk itu agar dijamin kekerasan yang homogen.

4) Baja karbon dan baja paduan rendah dapat dipanaskan langsung ke

temperatur pemanasannya tanpa memerlukan adanya pemanasan

awal (pre-heat). Sedangkan benda kerja yang besar dan bentuknya

rumit dapat dilakukan pemanasan awal untuk mencegah distorsi

dan retak akibat tidak homogennya temperatur di bagian tengah

dengan di bagian permukaan. Pemanasan awal biasanya dilakukan

untuk baja-baja perkakas karena konduktifitas panas baja tersebut

sangat rendah, temperatur pemanasan awal yang dilakukan adalah

5000-6000 C.

5) Benda kerja yang akan dikeraskan harus mempunyai struktur yang

homogen dan halus, karena apabila dari struktur logam tersebut

kasar maka akan diperoleh struktur logam yang tidak homogen,

distorsi, retak pada saat dipanaskan maupun pada saat diquench.

Untuk itu struktur logam yang kasar sebelum dipanaskan harus

dinormalkan terlebih dahulu dengan temperatur 7800-8000 C.

Untuk menghindari cacat yang akan terjadi dapat dilakukan

upaya-upaya sebagai berikut:

o Menutupi atau menambah perkuatan bagian

ramping semenjak pemanasan.

o Bahan pengejut yang tepat, sesuai dengan jenis baja dan

kekerasan yang dituntut.

o Sikap pengejutan yang menguntungkan.

o Sering-sering membalikkan benda kerja dan menggerakkannya

di dalam medium pengejut (Quench).

o Perlengkapan pengencangan benda yang dikeraskan harus

dipasang sedemikian rupa sehingga tidak merintangi

penyejukan cepat pada tempat yang dikeraskan.

Wadah untuk melakukan proses quench sedapat mungkin harus

berada didekat perlengkapan pemanasan dan harus cukup besar atau

memiliki pendinginan tambahan supaya isinya tidak terpanasi pada

saat pengejutan.

1.2.4 Lama Pemanasan

Waktu yang diperlukan untuk mencapai temperatur pengerasan

tergantung pada beberapa faktor seperti jenis tungku dan jenis elemen

pemanasnya. Laju pemanasan dari tungku garam relatif lebih cepat

dibanding dengan atmosfir karena perpindahan panas dari cairan ke

benda padat terjadi dengan laju yang lebih cepat.

1.2.5 Tungku untuk Mengeraskan Baja

Tungku yang diperlukan untuk mengeraskan baja harus dilengkapi

dengan peralatan pengendali temperatur yang akurat dan pengendali

atmosfir tungku agar proses yang sedang dilaksanakan terjamin. Perlu

diperhatikan bahwa atmosfir yang digunakan selama proses

pemanasan harus netral dan tidak menimbulkan dekarburasi atau

karburasi pada permukaan baja yang diproses. Adanya lapisan

dekarburasi dapat menyebabkan rendahnya kekerasan sehingga dapat

menimbulkan kekeliruan dalam memilih temperatur tempering.

Dekarburasi juga dapat pula menjadi penyebab timbulnya retak pada

jenis baja perkakas.

Jenis-jenis tungku yang digunakan pada proses perlakuan panas

antara lain adalah: Tungku garam, Tungku “Muffle”, Tungku Vakum

dan Tungku “Fluidized Bed”. Tungku-tungku tersebut dinamai seperti

itu disesuaikan dengan jenis medium pemanas yang digunakan. Perlu

diketahui bahwa kecermatan proses pengerasan sangat tergantung pada

penyiapan medium pengerasan yang tepat.

1.2.6 Cara Menguench

Medium yang digunakan untuk proses quench tergantung dari

komposisi kimia baja yang diproses, kekerasan yang ingin dicapai,

besarnya distorsi yang diijinkan dan kompleksitas bentuk benda kerja.

Medium yang umum digunakan adalah: air, oli, brine, garam cair dan

larutan polimer.

Jenis baja, ketebalan penampang, distorsi yang diijinkan dan sifat

yang ingin diperoleh dari benda kerja yang diproses menentukan

metoda atau cara quench. Cara-cara quench adalah sebagai berikut:

1) Quench langsung (Direct quench).

Cara ini dilakukan dengan mengunakan medium air atau oli

dimana benda kerja ditahan pada temperatur pengerasannya untuk

jangka waktu tertentu.

4) Quench yang ditunda (Delay quenching).

Proses ini dilakukan sesuai dengan nama metodenya yaitu

benda kerja yang sudah dipanaskan dan dikeluarkan dari tungku

pada temperatur pengerasannya dibiarkan beberapa saat sebelum

diquench. Cara ini dilakukan agar proses quench terjadi pada

temperatur benda kerja yang lebih rendah sehingga memperkecil

kemungkinan timbulnya distori. Cara ini lazim digunakan pada

HSS, baja hot-worked dan baja-baja yang dikeraskan

permukaannya.

5) Time quench.

Metode ini dilakukan pada baja-baja yang memiliki mampu

keras yang rendah yang memerlukan quenching ke dalam air atau

pada baja-baja yang memiliki mampu keras yang tinggi tetapi

ukuran benda kerjanya besar.

6) Medium quenching

Tujuan utama dari proses pengerasan adalah agar diperoleh

struktur martensit yang keras; sekurang-kurangnya dipermukaan

baja. Hal ini hanya dapat dicapai jika menggunakan medium yang

efektif sehingga baja didinginkan pada suatu laju yang dapat

mencegah terbentuknya struktur yang lebih lunak seperti perlit dan

bainit.

Untuk baja karbon, medium quenching yang digunakan

adalah air, sedangkan untuk baja paduan medium yang disarankan

adalah oli, cairan polimer atau garam. Untuk baja-baja paduan

tinggi disarankan agar menggunakan medium cairan garam.

Medium yang digunakan pada proses quenching diantaranya,

adalah:

1) Air.

2) Oli.

3) Garam netral.

4) Gas quenching.

5) Quenchant polimer.

6) Fluidized bed.

1.3 Carburizing

1.

BAB IIIHASIL DAN PEMBAHASAN

1.1 Annealing1.1.1 Alat dan bahan

- Besi HSS bohler China

- Tungku

- Kawat beton atau kawat tembaga

- Kertas koran

- Hardness tester

1.1.2 Langkah kerjaa. Sediakan alat dan benda kerja

b. Ukur kekerasan benda dengan menggunakan Hardnees tester. Dan

hasilnya mencapai kekerasan 60 & 62 HRC

c. Setelah diukur, lakukan proses pengaitan kawat terhadap benda

kerja agar proses pengambilannya lebih mudah

d. Masukkan benda tersebut ke dalam kertas koran, agar unsur

karbonnya masih terlindungi dan panasnya tidak terkena langsung

pada bendanya

e. Masukkan benda ke dalam tungku pemanas untuk dilakukan proses

anealing

f. Atur suhu yang dipakai hingga mencapai ska 900°c

g. Setelah itu, tunggu dalam waktu 30 menit

h. Setelah itu, proses pendinginannya didiamkan di dalam tungku

i. Kemudian, ambil benda tersebut dengan menggunakan pengait

j. Kemudian, ukur kembali kekerasan benda dengan menggunakan

Hardness tester yaitu dengan hasil 14 HRC (lunak)

k. Lakukan uji coba terhadap benda dengan cara digores atau di

gergaji

l. Pasti hasillnya akan lebih lunak dari pada sebelumnya

m. Proses anealing selesai

1.2 Hardenig1.2.1 Alat dan bahan.

- Besi HSS bohler China

- Tungku

- Kawat tembaga atau kawat beton

- Kertas koran

- Hardnees tester

- Minyak quenchimg

1.2.2 Langkah kerjaa. Sediakan alat dan benda kerja

b. Ukur kelunakan atau kekerasan benda dengan menggunakan

Hardnees teste. Dan hasilnya setelah diukur mencapai 14 HRC

c. Setelah diukur, lakukan proses pengaitan kawat terhadap benda

kerja agar proses pengambilannya lebih mudah

d. Masukkan benda tersebut ke dalam kertas koran, agar unsur

karbonnya masih terlindungi dan panasnya tidak terkena langsung

pada bendanya

e. Masukkan benda ke dalam tungku pemanas untuk dilakukan proses

hardening

f. Atur suhu yang dipakai hingga mencapai ska 900°c

g. Setelah itu, tunggu dalam waktu 30 menit

h. Setelah itu, proses pendinginannya dengan minyak quenching

i. Kemudian, ambil benda tersebut dengan menggunakan pengait

j. Kemudian, ukur kembali kekerasan benda dengan menggunakan

Hardnees tester. Dan hasilnya setelah diukur, tidak sesuai dengan

hasil yang diinginkan, karena proses pendinginan yang digunakan

harus menggunakan dengan air

k. Lakukan uji coba terhadap benda dengan cara digores atau di

gergaji

l. Pastikan hasillnya

m. Proses hardening selesai

1.3 Carburizing1.3.1 Alat dan bahan

- Bohler VCN 150

- Tungku

- Kawat beton

- Karbon aktif

- Hardnees tester

- Tang

- Borax

- Air bersih

- Minyak quenching

1.3.2 Langkah kerja dan hasila. Sediakan alat dan benda kerja

b. Ukur kekerasan benda dengan menggunakan Hardnees tester

c. Setelah diukur, lakukan proses pengaitan kawat terhadap benda

kerja agar proses pengambilannya lebih mudah

d. Masukkan benda tersebut ke dalam karbon aktif, agar pada saat

pemanasan karbon masuk kedalam benda tersebut

e. Masukkan benda ke dalam tungku pemanas untuk dilakukan proses

Carburizing

f. Atur suhu yang dipakai hingga mencapai ska 900°c

g. Setelah itu, tunggu dalam waktu 60 menit

h. Kemudian, ambil benda tersebut dengan menggunakan pengait

i. Setelah itu, proses pendinginannya ada yang menggunakan dengan

air dan ada yang menggunakan dengan minyak quenching

j. Kemudian, ukur kembali kekerasan benda dengan menggunakan

Hardness tester

k. Lakukan uji coba terhadap benda tersebut

l. Pastikan hasilnya

m. Proses Carburizing selesai

1.4

BAB IVPENUTUP

4.1 Kesimpulan

4.2 Saran

LAMPIRAN

DAFTAR PUSTAKA