LAPORAN PRAKTIKUM PERLAKUAN PANASPROSES ANNEALINGDiajukan 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 KEJURUANUNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIABANDUNG2013

16

15

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 isiKata pengantariDaftar isiiiBAB I1PENDAHULUAN11.1Latar belakang11.2Tujuan praktikum1BAB II2LANDASAN TEORI22.1Annealing22.2Hardening32.3Carburizing8BAB III11HASIL DAN PEMBAHASAN113.1Annealing113.2Hardening 1123.3Carburizing133.4Hardening 213BAB IV15PENUTUP154.1Kesimpulan154.2Saran15

BAB IPENDAHULUAN1.1 Latar belakangPerlakuan 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 praktikumAdapun 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 IILANDASAN TEORI1. 2. 2.1 AnnealingProses 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 kekerasanb. Menghilangkan tegangan sisac. Memperbaiki sifat mekanikd. Memperbaiki mampu mesin dan mampu bentuke. Menghilangkan terjadinya retak panasf. Menurunkan atau menghilangkan ketidak homogenan strukturg. Memperhalus ukuran butirh. Menghilangkan tegangan dalam dan menyiapkan struktur baja untuk proses perlakuan panas.Diagram anealingSKAHolding timePendinginan lambat

30 MenitWaktu

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.

2.2 HardeningProses 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.2.2.1 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.

2.2.2 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. 2.2.3 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: Menutupi atau menambah perkuatan bagian ramping semenjak pemanasan. Bahan pengejut yang tepat, sesuai dengan jenis baja dan kekerasan yang dituntut. Sikap pengejutan yang menguntungkan. Sering-sering membalikkan benda kerja dan menggerakkannya di dalam medium pengejut (Quench). 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. 2.2.4 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. 2.2.5 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. 2.2.6 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. 2.3 CarburizingKarburasi adalah sebuah proses penambahan unsur karbon pada permukaan logam dengan cara difusi untuk meningkatkan sifat fisis dan mekanisnya. Proses karburasi ini biasanya dilakukan pada baja karbon rendah yang mempunyai sifat lunak dan keuletan tinggi. Mengeraskan permukaan dengan cara karburasi adalah cara pengerasan yang paling tua dan ekonomis. Karena pada proses pengerasan ini hanya mengubah komposisi kimia dari naja karbon tersebut.2.3.1 Tujuan karburasi : Menghasilkan permukaan material yang tahan aus tehadap gesekan Namun tetap ulet pada bagian tengahnya untuk menanggulangi hentakan pada mesin2.3.2 Cara penambahan karbon atau karburasi : Menggunakan medium padat atau Pack carburizing Menggunakan medium cair atau Liquid carburizing Menggunakan medium gas atau Gas carburizing2.3.3 Pendinginan (Quenching)Setelah permukaan material sudah mengandung cukup karbon, proses dilanjutkan dengan pengerasan yaitu dengan pendinginan (Quenching) untuk mendapatkan kekerasan yang tinggiProses pendinginan dapat dilakukan dengan 3 cara : Pendinginan lansung (Direct Quenching) Pendinginan tunggal (Single Quenching) Double Quenchinga. Pendinginan langsung (Direct Quenching)

Efek yang timbul adalah kemungkinan adanya pengelupasan pada benda kerja, pada pendinginan langsung ini diperoleh permukaan benda yang getas.b. Pendinginan Tunggal (Single Quenching)

Single quenching merupakan pendinginan dari benda kerja setelah benda kerja tersebut dikarburasi dan telah didinginkan pada suhu tungku. Tujuan dari metode ini adalah untuk memperbaiki difusisitas dari atom ke atom karbon dan agar gradient komposisi lebih halusc. Double Quenching

Double quenching adalah proses pendinginan atau pengerasan pada benda kerja yang telah dikarburasi dan didinginkan pendinginan tunggal pada temperature tungku. Kemudian dipanaskan lagi diluar kotak karbon pada temperature tungku lalu dipanaskan kembali pada temperature austenite dan baru didinginkan cepat. Tujuan dari metode ini untuk mendapatkan butir struktur yang lebih halus.

1.

BAB IIIHASIL DAN PEMBAHASAN1. 2. 3. 3.1 Annealing3.1.1 Alat dan bahan Pahat bubut HSS bohler China Tungku Kawat beton atau kawat tembaga Kertas koran Hardness tester

3.1.2 Langkah kerjaa. Sediakan alat dan benda kerjab. Ukur kekerasan benda dengan menggunakan Hardnees tester. Dan hasilnya mencapai kekerasan 60 & 62 HRCc. Setelah diukur, lakukan proses pengaitan kawat terhadap benda kerja agar proses pengambilannya lebih mudahd. Masukkan benda tersebut ke dalam kertas koran, agar unsur karbonnya masih terlindungi dan panasnya tidak terkena langsung pada bendanyae. Masukkan benda ke dalam tungku pemanas untuk dilakukan proses anealing f. Atur suhu yang dipakai hingga mencapai ska 900c g. Setelah itu, tunggu dalam waktu 30 menit h. Setelah itu, proses pendinginannya didiamkan di dalam tungkui. Kemudian, ambil benda tersebut dengan menggunakan pengaitj. 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 gergajil. Pasti hasillnya akan lebih lunak dari pada sebelumnyam. Proses anealing selesai

3.2 Hardening 13.2.1 Alat dan bahan. Pahat bubut HSS bohler China Tungku Kawat tembaga atau kawat beton Kertas koran Hardnees tester Minyak quenchimg

3.2.2 Langkah kerjaa. Sediakan alat dan benda kerjab. Ukur kelunakan atau kekerasan benda dengan menggunakan Hardnees teste. Dan hasilnya setelah diukur mencapai 14 HRCc. Setelah diukur, lakukan proses pengaitan kawat terhadap benda kerja agar proses pengambilannya lebih mudahd. Masukkan benda tersebut ke dalam kertas koran, agar unsur karbonnya masih terlindungi dan panasnya tidak terkena langsung pada bendanyae. Masukkan benda ke dalam tungku pemanas untuk dilakukan proses Hardeningf. Atur suhu yang dipakai hingga mencapai ska 900c g. Setelah itu, tunggu dalam waktu 30 menit h. Setelah itu, proses pendinginannya dengan minyak quenchingi. Kemudian, ambil benda tersebut dengan menggunakan pengaitj. 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 airk. Lakukan uji coba terhadap benda dengan cara digores atau di gergaji3.3 Carburizing3.3.1 Alat dan bahan Bohler VCN 150 Tungku Kawat beton Karbon aktif Hardnees tester Tang Borax Air bersih Minyak quenching

3.3.2 Langkah kerja dan hasila. Sediakan alat dan benda kerjab. Ukur kekerasan benda dengan menggunakan Hardnees testerc. Setelah diukur, lakukan proses pengaitan kawat terhadap benda kerja agar proses pengambilannya lebih mudahd. Masukkan benda tersebut ke dalam karbon aktif, agar pada saat pemanasan karbon masuk kedalam benda tersebute. Masukkan benda ke dalam tungku pemanas untuk dilakukan proses Carburizing f. Atur suhu yang dipakai hingga mencapai ska 900c g. Setelah itu, tunggu dalam waktu 60 menit h. Kemudian, ambil benda tersebut dengan menggunakan pengaiti. Setelah itu, proses pendinginannya ada yang menggunakan dengan air dan ada yang menggunakan dengan minyak quenchingj. Kemudian, ukur kembali kekerasan benda dengan menggunakan Hardness testerk. Lakukan uji coba terhadap benda tersebut3.4 Hardening 23.4.1 Alat dan bahan. Baja Amutit S (K460) Tungku Kawat tembaga atau kawat beton Kertas koran Hardnees tester Minyak quenchimg

3.4.2 Langkah kerjaa. Sediakan alat dan benda kerjab. Ukur kelunakan atau kekerasan benda dengan menggunakan Hardnees teste. Dan hasilnya setelah diukur mencapai 10 HRCc. Setelah diukur, lakukan proses pengaitan kawat terhadap benda kerja agar proses pengambilannya lebih mudahd. Masukkan benda tersebut ke dalam kertas koran, agar unsur karbonnya masih terlindungi dan panasnya tidak terkena langsung pada bendanyae. Masukkan benda ke dalam tungku pemanas untuk dilakukan proses Hardeningf. Atur suhu yang dipakai hingga mencapai ska 8500C g. Setelah itu, tunggu dalam waktu 30 menit h. Setelah itu, proses pendinginannya dengan minyak quenchingi. Kemudian, ambil benda tersebut dengan menggunakan pengaitj. Kemudian, ukur kembali kekerasan benda dengan menggunakan Hardnees tester. Dan hasilnya setelah diukur mengalami peningkatan kekerasan dari 14 menjadi 62

BAB IVPENUTUP4.1 Kesimpulan4.1.1 Proses Annealing Setelah melakukan Annealing baja HSS mengalami penurunan kekerasan dari 60 HRC menjadi 14 HRC.

4.1.2 Proses Hardening 1 Setelah melakukan Hardening baja HSS mengalami kegagalan dalam proses hardening karena kekerasan tidak sesuai dengan kekerasan yang diinginkan desebabkan kesalahan dalam memilih media quenching. Baja hasil Hardening mudah diproses pemesinan

4.1.3 Proses Carburizing Kadar karbon pada Baja Bohler VCN 150 setelah proses carburizing mengalami peningkatan. 4.1.4 Proses Hardening 2 Setelah melakukan Hardening 2 Baja Amutit S (K460) mengalami peningkatan kekerasan dari 14 HRC menjadi 52 HRC.

4.2 Saran4.2.1 Proses Annealing 4.2.2 Proses Hardening 1 Sebelum melakukan praktikum alangkah lebih baik memilih media quenching yang tepat sehingga kekerasan bisa tercapai sesuai dengan yang diinginkan.4.2.3 Proses Carburizing

LAMPIRAN

DAFTAR PUSTAKA