Surface Hardening(Pengerasan Permukaan)

1.Pengertian

Pengerasan permukaan adalah sebuah metode yang digunakan untuk memperbaiki sifat

material,namun hanya pada permukaannya saja.Jadi,pada bagian dalam material tetap memiliki

sifat yang sama seperti sebelumnya.

Contohnya :Kita menginginkan baja AISI 1020 tidak hanya ulet saja,namun juga keras.Maka kita

melakukan surface hardening,sehingga siperoleh permukaan yang keras,namun bagian dalamnya

tetap lunak.

1.1.Tujuan Surface Hardening

Untuk meningkatkan Kekuatan

Untuk meningkatkan Ketangguhan

Untuk meningkatkan sifat tahan aus

Untuk meningkatkan Ketahanan Korosi

Dll.

1.2.Macam-macam Surface Hardening

Secara umum ada 2 jenis Surface Hardening,yaitu:

1.Surface Hardening yang dilakukan dengan cara tetap menjaga komposisi kimianya

Induction Hardening

Flame Hardening

2.Surface Hardening yang dilakukan dengan cara mengubah komposisi kimianya

Carburizing

Nitriding

Cyaniding

Boronizing

Chromizing

Carbonitriding

Dll

1.3 Surface Hardening yang dilakukan dengan cara mengubah komposisi kimianya

A.Karburizing

Pengertian : Cara pengerasan baja dengan cara penambahan kadar karbon

dipermukaan,sehingga pada bagian permukaan baja lebih keras dari permukaan

dalamnya.Biasanya baja yang akan dikarburizing adalah baja karbon rendah.Baja karbon

rendah memiliki keuletan yang tinggi dan mudah di machinig,namun kekerasannya

rendah sehingga tidak tahan aus.Dengan karburizing,terjadi peningkatan kadar

karbon,sehingga kekerasannya meningkat.

Kadar Karbon yang dihasilkan :0.7-1.2% berat

Cocok untuk :Baja karbon rendah dan baja paduan 0.08 - 0.2 % C

Temperatur : 850-950 °C (1550-1750 °F)

Waktu proses:4-72 jam

Media yang digunakan :

Media padat:grafit atau kokas(Kedalaman kekerasan:0.75-4 mm)

Media Gas:Gas alam,hidrokarbon,oxyacetylene(0.1-0.75 mm)

Media liquid:Salt Bath Cyanide(0.64-6.35 mm)

Tahapan Karburizing :

o Penambahan Karbon(karburisasi)

o Pengerasan(Quenching)

Jenis-jenis Carburizing

Quenching : Setelah dilakukan karburasi ,material diquenching kemudian ditempering

untuk menghilangkan tegangan sisa dan meningkatkan ketangguhan.

Case Depth(Kedalaman Kekerasan) :Tidak ada parameter yang jelas,biasanya 0.5-1.5 mm

Kekerasan permukaan yang dihasilkan:Antara 55-65 HRC

B.Nitriding

Pengertian:Adalah sebuah proses difusi Nitrogen ke permukaan sebuah baja.Nitrogen

membentuk nitride dengan unsur-unsur Al, Cr, Mo, V, Ni.Bagian yang akan dikeraskan

dipanaskan,dan di tempering sebelum di nitriding

Sesuai untuk:Baja paduan dengan kadar karbon rendah,yang mengandung unsure-unsur

Al, Cr, Mo, V, Ni

Keuntungan dari proses nitriding yaitu :

Permukaan lebih keras dan tahan aus

ketahanan tempering dan kekerasan pada temperature tinggi

kekuatan fatiguenya tinggi

meningkatkan ketahanan korosi untuk baja yang bukan stainless steel

kestabilan dimensinya tinggi

Temperatur proses : 500 - 600 °C(dibawah A1)

Mekanisme : NH3 ↔ N +3H

Kekerasan permukaan yang didapat :sampai 1000 VHN

Case Depth:0.1-0.6 mm

C. Carbonitriding

Pengertian: Suatu proses penambahan karbon dan nitrogen secara simultan ke permukaan

baja.Permukaan ini dipanaskan sampai ke temperature Austenit pada kondisi ruangan yang

terdiri dari campuran gas metana atau propane dengan Amonia(NH3). Proses ini merupakan

campuran antara karburisasi dengan nitriding.

Sesuai untuk :Sebagian besar baja karbon rendah,kadang-kadang baja karbon medium.

Temperatur Karbonitriding : 700 - 800 °C

Kekerasan permukaan yang dihasilkan:55-65 HRC.

Waktu proses :Lebih sedikit dari karburizing

Case Depth: 0.07-0.5 mm

D.Nitrocarburizing

Pengertian :Proses termokimia temperature rendah yang mendifusikan Karbon dan

Nitrogen ke dalam permukaan baja dengan temperatur dibawah A1,temperature

transformasi.Proses ini biasanya digunakan untuk memperbaiki sifat tahan

aus/gesek.Temperatur yang digunakan 482 - 593 °C. (900°F-1100°F).

E.Boronizing

• Prinsip sama dengan carburizing, hanya saja unsur yang dipakai Boron (B)

• Menaikkan kekerasan, wear resistance dan corrosion resistance

• Metode : pack dan vacuum boronizing

2.Surface Hardening yang dilakukan dengan cara tetap menjaga komposisi kimianya

A.Flame Hardening

Pengertian:Proses pengerasan permukaan dengan cara menyemburkan api sebagai

sumber panas untuk proses Austenitisasi.Kemudian dilakukan quenching .Media

pemanas yang digunakan biasanya gas oxyacetylene,propane,dll.

Sesuai untuk:Baja karbon yang minimal mengandung ≥ 0.40 wt.%C,besi tuang.

Kekerasan permukaan yang dihasilkan:50-60 HRC

Case Depth :0.7-6 mm

B.Induction Hardening

Pengertian:Pada prinsipnya pengerasan induksi sama dengan pengerasan flame

hardening,hanya saja pemanasan yang ditimbulkan terjadi karena adanya arus induksi

yang terjadi karena adanya medan magnet yang berubah-ubah secara cepat.Arus induksi

itu akan menghasilkan panas.karena arus induksi yang terjadi ada di permukaan

baja.Untuk menimbulkan pemanasan pada permukaan baja,benda kerja diletakkan di

dekat suatu koil yang dialiri arus listrik bolak balik dengan frekuensi tinggi.Ketebalan

yang dihasilkan tergantung pada besarnya ampre dan frekuensi yang digunakan.

Sesuai untuk:Baja karbon medium (wt.% C ≥ 0.4),besi tuang.

Case Depth:0.7-6 mm.

Cara memilih pengerasan permukaan yang benar :

1.Karburizing adalah metode paling baik untuk baja karbon rendah

2.Nitriding menghasilkan distorsi yang lebih kecil apabila dibandingkan dengan

karburizing,namun hanya dapat digunakan hanya pada jenis baja tertentu saja,misalnya baja

paduan Cr-Mo atau baja paduan Nitroalloy.

3.Flame hardening digunakan untuk untuk komponen mesin yang mempunya dimensi yang

besar.

4.Induction hardening bekerja paling baik untuk dimensi komponen yang kecil,yang paling baik

apabila ukurannya kompatibel dengan koil induksi.

5.Electron beam dan laser hardening hanya terbatas untuk baja paduan rendah dan baja karbon

saja.