HEAT TREATMENT

1.PELUNAKAN

2.PENSERAGAMAN

STRUKTUR

PROSES PROSES PROSES

PEMBENTUPEMBENTUPEMBENTU

KAN KAN KAN

BAHAN

BAKU

PRODUK

PEMENUHAN

TUNTUTAN

PEMAKAIAN

PRINSIP HEAT TREATMENT

WAKTU

SU

HU

Pada proses pelakuan panas diperlukansuatu patokan untuk menentukanproses pemanasan dan kecepatanpendinginan. Biasanya yang seringdigunakan sebagai pedoman tersebutialah

1. diagram TTT ( Time Temperature Transformation)

2. diagram CCT (Continues Cooling Transformations).

Diagram TTT ialah suatu petunjuktransformasi logam yang menggambarkan waktu awal dan

akhir transformasi pada setiap

temperatur pendinginan, sedangkan

diagram CCT adalah diagram yang menggambarkan tentang kecepatan

pendinginan dan fasa yang terbentukketika transformasi berlangsung.

AW

AL

TRANSFO

RM

ASI

AKHIR TRANSFORM

ASI

Ms

TIME

TE

MP

ER

AT

UR

E

FERIT-PERLIT

BAINIT

MARTENSIT

Ms

TIME

TE

MP

ER

AT

UR

E

FERIT-PERLIT

BAINIT

MARTENSIT

1

2

34

Kedua diagram TTT dan CCT

berbeda beda untuk setiap logamdemikian pula untuk logam yang sama diagram tersebut berbeda

untuk setiap perubahan elemen

paduan. Artinya kedua diagram

tersebut sangat dipengaruhi oleh

komposisi kimia, jadi diagram

tersebut dapat bergeser ke kanan, ke kiri atau ke atas dan bawah, sehingga fasa yang terjadi juga

tergantung dari unsur paduannya.

Bentuk kurva TTT dan CCT tgtg pada :- kadar karbon- besar butir awal austenit- unsur padauan

kadar C turun : kurva ke kiri, Ms dan Mf naik. Shg baja karbon rendah sulit untukdapat martensit.Kadar C 0,3% : Mf lebih rendah dari temp ruang, jadi austenit yang belumtertransformasi cukup besar dan disebutaustenit sisa atau retained austenite. Untuk menghilangkan : subzero treatment, yaitu pendinginan lanjut dibawah 0°C.

Seluruh elemen paduan (kecuali Co)

menurunkan temperatur awal dan akhir

pembentukan martensit. Besarnya temperatur

awal pembentukan martensit dapat diprediksi

dengan menggunakan rumus empiris untuk

baja paduan rendah:

Ms(°C) = 561 - 474C - 33Mn - 17Ni - 17Cr - 21Mo

Untuk baja paduan tinggi berlaku rumus empiris

sbb:

Ms(°C) = 550-350C-40Mn-17Ni-20Cr-10Mo-35W-

10Cu+15Co+30Al

Besar butir austenit juga mempengaruhi

transformasi fasa, makin halus butir

austenit kurva bergeser kekiri, sehingga

austenit berbutir halus lebih sulit

dikeraskan dibandingkan yang berbutir

kasar, namun austenit berbutir kasar

mudah retak atau melengkung selama

proses quenching.

unsur paduan baja juga mempengaruhitransformasi fasa. Misalnya elemenelemen seperti C,Ni,Mn adalah penstabilfasa ferit, sedangkan Cr,Si,Mo,W dan Aladalah penstabil austenit. Elemen elemenpadaun tersebut juga mempengaruhitransformasi eutectoid, pembentukanmartensit, bainit dan perlit. Elemenelemen penstabil austenit menyebabkankenaikan temperatur eutectoid, sedangkansebaliknya elemen penstabil feritmenurunkan temperatur eutectoid.

Pengaruh seluruh elemen paduan (kecualiCo) thdp pembentukan perlit dan bainit : memperlambat kinetik reaksi pembentukankedua struktur tsb, shg menggeser kurvaTTT ke kanan. Kecuali bila komposisinyamelebihi limit tertentu. Contoh, baja paduanuntuk pengerasan permukaan dan bajaperkakas mempunyai kurva TTT bergeser kekiri bila kadar karbonnya melebihi 0,8% berat. Hal tersebut disebabkan karbonmembentuk karbida, sehinggamengakibatkan penurunan pengaruhnyaterhadap pembentukan perlit dan bainit.

PERLU DIPERHATIKAN DALAM PEMANASAN :

- DIMENSI /KETEBALAN

- KECEPATAN PEMANASAN

SU

HU

WAKTU0

permukaan

tengah

YANG PERLU PERHATIAN KETIKA PENDIAMAN

DALAM DAPUR/HOLDING TIME ADALAH:

�SUHU TERLALU RENDAH

�KEMUNGKINAN SUHU TIDAK HOMOGEN

�TERJADI PERTUMBUHAN BUTIR

�BENDA UJI TERDEFORMASI

�TERJADINYA OKSIDASI

�PERUBAHAN TEMPERATUR KARENA DAPUR

�BENDA UJI MENEMPEL DENGAN YANG LAIN

�PEMBOROSAN WAKTU DAN ENERGI

YANG PERLU DIPERHATIKAN PADA PROSES

PENDINGINAN

SU

HU

�Geometri benda

�Metode pendinginan

�Media

�Peralatan yg digunakan

�Jumlah benda uji

�Lingkungan

WAKTU0

perm

ukaan

ten

gah

Annealing. :

pemanasan bahan pada temperatur dan

lama pemanasan tertentu dan kemudian

didinginkan dengan kecepatan pendinginan

lambat.

Tujuan annealing ialah untuk :

- pelunakan

- meningkatkan mampu bentuk dingin

- memberi sifat mampu mesin yang baik

- merubah sifat mekanik, listrik atau magnetik

- meningkatkan stabilitas dimensi

- dll,

Proses annealing diatas A3 disebut full annealing, sedangkan dibawahtemperatur kritis A3 disebut sub critical annealing serta annealing diantara A1 dan A3/Acm disebut inter critical annealing. Pada sub critical annealing tidak terjadi perubahan fasa, misalnya: anil rekristalisasi, anil penghilangantegangan, anil pertumbuhan butir atauaglomerisasi, dsb.

Ms

TIME

TE

MP

ER

AT

UR

E

FERIT- PERLIT

BAINIT

MARTENSIT

1

2

34

STRESS RELIEF ANNEALING.

Sress relief annealing atau anil penghilangan

tegangan digunakan untuk menghilangkan

tegangan sisa dalam logam akibat proses

MANUFAKTUR seperti :

� Pengelasan

� Metal forming

� Machining

� Quenching

� Pengecoran

Temperatur pemanasan untuk stress relief

annealing ini biasanya dibawah A1 (595-675°C)

dan ditahan dengan waktu tertentu, kemudian

didinginkan dengan cara bertahap dan merata.

(a)Tegangan sisa yang timbul akibat pemanasan

(b)Tegangan sisa yg timbul akibat pengelasan

(c)Tegangan sisa yg timbula akibat machining

MANFAAT PENGHILANGAN TEGANGAN SISA :

�MENGURANGI TERJADINYA SCC

�MENGURANGI TERJADINYA COLD STRAIN YG DAPAT MENGURANGI DAYA TAHAN TERHADAP CREEP

�MENGURANGI BRITTLE FRACTURE

�MENINGKATKAN FRACTURE TOUGHNESS

�MENINGKATKAN KETAHANAN TERHADAP LINGKUNGAN

�MENINGKATKAN STRENGTH

FAKTOR FAKTOR YANG MEMPENGARUHI – SRA:

STRESS LEVEL, WAKTU, SUHU, MATERIAL

MATERIAL YG TAHAN TERHADAP CREEP (MISAL

MENGANDUNG CROM) BIASANYA PERLU SUHU

LEBIH TINGGI (900 – 1065°C)

ESTIMASI PENENTUAN TEMPERATUR STRESS

RELIEF ANNEALING DAPAT JUGA DILAKUKAN

DENGAN MELIHAT NILAI YIELD STRENGTH NYA

Normalisasi.

Proses normalisasi dilakukan pada

temperatur sekitar 40°C-55°C diatas temperatur

kritis (A3 untuk baja hypoeutektoid dan Acm

untuk baja hypereutektoid), kemudian ditahan

dalam waktu tertentu dan didinginkan diudara

hingga mencapai temperatur ruang. Dengan

proses ini dihasilkan baja yang lebih keras dan

lebih kuat daripada baja anil penuh, memiliki

mampu mesin yang baik, struktur butir yang

lebih halus dan tegangan sisa minimal.

Normalisasi pada hasil coran biasanya disebut

juga homogenisasi yang bertujuan untuk

menghaluskan struktur dendrit.

APLIKASI DARI NORMALIZING TERGANTUNG

KLASIFIKASI DARI BAJA.

-PENGHALUSAN BUTIR– UTK LAS LASAN

-PENINGKATAN MAMPU PENGERJAAN MESIN

-HOMOGENISASI—UTK PRODUK COR

-PERBAIKAN STRUKTUR—HOT ROLLING

-PERATAAN BESAR BUTIR—PRODUK TEMPA

-CARBIDE SOLUTION

YANG HARUS DIPERHATIKAN : PEMANASAN DAN

WAKTU (1 JAM /1 INCI KETEBALAN)

RECRYSTALLIZATION

a). As cold rolled

b). Partially recrystallized

c). Full recrystallized

Recovery and recrystalization

Quenching.

Quenching adalah suatu proses

perlakuan panas yang bertujuan untuk

mendapatkan nilai kekerasan optimum dari

baja, yaitu dengan mentransformasikan perlit

ke austenit kemudian dari austenit menjadi

martensit dengan jalan melakukan pendinginan

cepat sedemikian rupa sehingga kurva

pendinginan pada diagram CCT tidak

menyentuh hidung kurva dan langsung ke Ms

(martensit strart). Kekerasan optimum

diperoleh jika austenit seluruhnya berubah

menjadi martensit dan makin tinggi kadar

karbon kekerasan yang diperoleh juga makin

tinggi.

A : aliran panas

B : vapor blanket

karena

pengadukan yg

buruk

C : gelembung yg

terperangkap dan

pecah pelan2

D : gelembung

uap meletus/

lepas

Tempering.

Proses tempering biasanya dilakukan

untuk memperbaiki karakteristik baja hasil

proses pengerasan dengan quenching. Baja

hasil proses quenching tersebut sangat keras,

rapuh dan memiliki tegangan sisa yang besar,

maka agar baja tersebut tidak merugikan dalam

penggunaannya dilakukan proses perlakuan

panas tambahan yaitu tempering. Pemanasan

pada proses temperaing dilakukan pada

temperatur tertentu dibawah temperatur kritis

(A1) dan ditahan pada temperatur tersebut

selama waktu tertentu kemudian didinginkan di

uadara atau didalam dapur

Tempering terhadap baja paduan tinggi padatemperatur sekitar 500°C, selain terjadidekomposisi austenit sisa juga terbentukpenyebaran karbida yang dapatmeningkatkan kekerasan.

Dari hasil tempering ini didapatkan peningkatan

keuletan dan ketangguhan serta penurunan

jumlah tegangan sisa dan tegangan dalam,

tetapi juga terjadi penurunan kekuatan dan

kekerasan.

PENGARUH

TEMPERING

TERHADAP SIFAT

MEKANIS

�YIELD

�TENSILE

�ELONGATION

�HARDNESS

�DUCTILITY

Effect of tempering temperature on

the mechanical properties of oil-

quenched 4340 steel bar

a). Conventional quenching & tempering

b). Martempering

c). Modified Martempering—for High Ms

MARTEMPERING

Martempering media : molten salt and hot oil

are both widely used for martempering

AUSTEMPERING

adalah transformasi isotermal dari paduanbaja pada temperatur dibawahpembentukan pearlite dan diatasterbentuknya martensit

1.MENINGKATKAN :

- DUCTILITY

- TOUGHNESS

- STRENGTH

2.MENGURANGI DISTORSI

3.MENGURANGI WAKTU PROSES SAMPAI

MENDAPATKAN KEKERASAN YANG

DIINGINKAN

4.MENGHEMAT ENERGI DAN MODAL UNTUK

INVESTASI

KEUNTUNGAN AUSTEMPERING :

Molten salt is the quenching medium most commonly

used in austempering

CONTOH CONTOH DAPUR

HEAT TREATMENT