Perlakuan Thermochemical pada Baja

May 29, 2012 in Uncategorized by Aldianto Firmanda

Pengerasan permukaan secara termokimia ini dibagi menjadi empat bagian. Yaitu :

1. Carburizing

Karbonisasi atau carbonizing adalah proses penambahan unsur karbon pada permukaan baja karbon rendah. Pemanasan karbonisasi dilakukan pada suhu 900oC – 950oC (Beumer, 1980 : 50) dengan tujuan untuk memberikan kandungan karbon yang lebih banyak pada sisi permukaan daripada dinding dalam,sehingga kekerasan pemukaan meningkat. Yang dapat dilakkan dengan 3 cara , karbonisasi padat, karbonisasi cair dan karbonisasi gas.

Karbonisasi dengan perantara zat padat

Biasanya juga disebut dengan karbonisasi tertutup. Pada proses ini benda kerja dimasukkan kotak yang terbuat dari plat baja yang kemudian dikelilingi dengan bahan karbonisasi. Keuntungannya : jangka waktu pemanasan awal lebih pendek

Kelemahan : Ukuran dan banyaknya benda terbatas pada ukuran kotak

Pada permukaan, kandungan karbon tinggi dan akan berkurang dalam arah menuju inti, konsekuensinya struktur mikro akan berubah pula dari permukaan menuju inti. Dikarenakan pada saat pengarbonan terjadi pemanasan yang lama pada suhu tinggi, sehingga struktur yang dihasilkan akan menjadi kasar.

Karbonisasi dengan perantara zat cair

Dilakukan pada rendaman air garam yang terdiri dari natrium dan sianida natrium yang dicampur dengan salah satu bahan klorid natrium atau klorid barium. Karbonisasi dilakukan pada suhu antara 850oC-950oC.

Keuntungannya : pengarangan pesat merata kesemua arah

Karbonisasi dengan perantara zat gas

Pada proses ini benda kerja dibersihkan dari minyak dan rongga kemudian dimasukkan oven yang kedap udara.

 

Reaksi carburizing :

 

Berikut gambar Pack Carburizing :

 

 

Mikrostruktur hasil karburisasi baja, dietsa dengan 5% nital

2. Nitriding

Proses nitriding ini hampir sama dengan proses karburisasi. Perbedaannya terdapat pada unsur yang didifusikan pada proses ini adalah nitrida. Nitridanya didapat dari gas NH3. Kekerasannya mencapai 800 – 1050 HV (paling tinggi diantara proses lainnya). Reaksi dari proses ini adalah 2NH3 –> 2N + 3H2

 

Keuntungan dari proses nitriding yaitu :

  • permukaan lebih keras dan tahan aus
  • ketahanan tempering dan kekerasan pada temperatur tinggi
  • kekuatan fatiguenya tinggi
  • meningkatkan ketahanan korosi untuk baja yang bukan stainless steel
  • kestabilan dimensinya tinggi

 

berikut mikrostruktur baja hasil pengerasan permukaan dengan nitrida

(a)    single stage nitriding, (b) double stage nitriding

 

3. Carbonitriding

Hampir sama seperti karburisasi, tetapi difusi unsur nitrida dan karbon (dominasi nitrida, ditambah sedikit karbon). Proses ini meningkatkan sifat mekanis baja, yaitu tahan aus, tahan fatik, dan ketahanan terhadap softening (pelunakan) temperatur tinggi meningkat.

 

4. Nitrocarburizing

Difusi nitrida dan karbon dibawah temperatur transformasi ferrite / austenite, selanjutnya terbentuk lapisan senyawa karbonitrida serta zona difusi hidrogen dibawahnya.

 

Reaksinya : 2NH3 –> 2N + 3H2 dan CO –> CO2 + C

 

Proses ini meningkatkan ketahanan aus adhesive, dan zona difusi nitrogen meningkatkan ketahanan fatigue baja akibat adanya nitrida.

 

Berikut mikrostrukturnya :

 Sumber :

http://gogetitnararia.wordpress.com/

http://ojs.polinpdg.ac.id/index.php/JTM/article/download/458/4

KEAUSAN

May 29, 2012 in Uncategorized by Aldianto Firmanda

Keausan (wear) adalah hilangnya materi dari permukaan benda padat sebagai akibat dari gerakan mekanik. Keausan umumnya dianalogikan sebagai hilangnya materi  sebagai akibat interaksi mekanik dua permukaan yang bergerak slidding dan dibebani. Ini merupakan fenomena normal yang terjadi jika dua permukaan saling bergesekan, maka akan ada keausan atau perpindahan materi yang terjadi antara dua benda yang bergesekan.

Contohnya uang logam manjadi tumpul setelah lama dipakai akibat bergesekan dengan kain dan jari manusia. Pensil mejadi tumpul akibat bergesekan dengan kertas, jalan kerena menjadi legok atau tumpul akibat digelindingi oleh roda kereta terus menerus..

Hanya makhluk hidup (sendi tulang) yang tidak rusak akibat keausan disebabkan memilki kemampuan penyembuhan diri. Dengan pertumbuhan. Namun ada juga organ yang tidak punya kemampuan pulih, misalnya gigi. Studi tentang keausan secatra sistematik dihampat oleh dua faktor utama yaitu;

1. Adanya sejumlah mekanisme proses keausan yang bekerja terpisah.

2. Kesulitan mengukur jumlah kecil materi yang terlibat.

Kesulitan ini dapat diatas menggunakan teknik penelusuran (tracer techniques) isotop radioaktif yang memungkinkan pengukuran jumlah kecil.

Dikenal ada jenis keausan 4 jenis keausan yaitu sebagai berikut :

  Adhesive wear

Adhesive wear adalah jenis yang paling umum, timbul apabila terdapat gaya adesi kuat diantara dua materi padat. Apabila dua permukaan ditekan bersama maka akan terjadi kontak pada bagian yang menonjol. Apabila digeser maka akan terjadi penyambungan dan jika geseran dilanjutkan akan patah. Dan jika patahan tidak terjadi pada saat penyambungan maka yang timbul adalah keausan. Keausan adesi tidak diinginkan karena dua alasan :

Kehilangan materi pada akhirnya membawa pada menurunnyanya unjuk kerja suatu mekanisme.

Pembentukan partikel keausan pada pasangan permukaan slidding yang sangat rapat dapat menyebabkan mekanisme terhambat atau bahkan macet, padahal umur peralatan masih baru.

Keausan adesi beberapa kali lebih besar pada kondisi tanpa pelumasan dibandingkan kondisi permukaan yang diberikan pelumas dengan baik.

Faktor yang menyebabkan adhesive wear :

ü  Kecenderungan dari material yang berbeda untukmembentuk larutan padat atau senyawa intermetalik.

ü  Kebersihan permukaan.

Jumlah keausan melalui mekanisme adhesif ini dapat dikurangi dengan cara ,antara lain :

ü  Menggunakan material keras.

ü  Material dengan jenis yang berbeda, misal berbeda struktur kristalnya.

Keausan abrasi (abrasive wear)

Keausan abrasi (abrasive wear) terjadi apabila permukaan yang keras bergesekan dengan permukaan yang lebih lunak., meninggalkan goresan torehan pada permukaan lunak.

Abrasi juga bisa disebabkan oleh patahan partikel keras yang bergeser diantara dua permukaan lunak. Fragmen abrasif yang ada dalam fluida mengalir cepat juga dapat menyebabkan tertorehnya permukaan, jika membentur permukaan pada kecepatan tingiii. Karena keausan abrasi terjadii oleh adanya partikel lebih keras dari permukaan masuk sistem, maka pencegahannya adalah dengan mengeliminasi komtaminan keras.

Faktor yang berperan dalam kaitannya dengan ketahanan material terhadap abrasive wear  antara lain:

  • Material hardness
  • Kondisi struktur mikro
  • Ukuran abrasif
  • Bentuk

 

Bentuk kerusakan abrasif permukaan akibat keausan abrasive, antaralain :

  • Scratching
  • Scoring
  • Gouging

Keausan korosif  

Keausan korosif terjadi setiap kali gas atau cairan kimia mengenai permukaan yang dibiarkan terbuka oleh proses pergeseran. Biasanya, ketika permukaan, produk korosi (seperti platina) cenderung tinggal di permukaan, sehingga memperlambat laju korosi. Tapi, jika pergeseran terus menerus terjadi, aksi geser menghilangkan endapan permukaan yang seharusnya melindungi terhadap korosi lebih lanjut, yang dengan demikian terjadi lebih cepat. Permukaan yang telah mengalami keausan korosif umumnya memiliki matte, penampilan relatif lancar.

Kelelahan permukaan

Kelelahan permukaan biasanya ditemukan pada benda yang menggunakan tekanan tinggi misalnya gerakan rolling, seperti yang dari roda logam pada trek atau bantalan bola bergulir di mesin. Tekanan menyebabkan retakan dibawah permukaan untuk membentuk baik bergerak atau komponen stasioner. Retakan ini tumbuh, partikel besar yang terpisah dari permukaan dan kemudian terjadi pitting. Surface fatigue adalah bentuk paling umum dari keausan yang mempengaruhi elemen bergulir seperti bantalan atau gigi.

Meskipun proses keausan umumnya dianggap sebagai berbahaya, dan dalam situasi praktis kebanyakan begitu, memiliki beberapa manfaat praktis juga. Sebagai contoh, banyak metode menghasilkan permukaan pada objek diproduksi tergantung pada keausan abrasif, di antaranya pengamplasan, lapping dan polishing.

Banyak alat tulis, terutama pensil, krayon, dan kapur, tergantung untuk efek mereka terhadap keausan adesif. Penggunaan lainnya terlihat pada keausan gigi seri hewan pengerat. Gigi-gigi telah keras enamel menutupi sepanjang permukaan melengkung luar tetapi hanya dentin lunak pada permukaan bagian dalam.

Sumber :

http://www.agussuwasono.com/artikel/mechanical/521-pelumasan-dan-teknologinya.html

http://ftkceria.wordpress.com/2012/04/28/uji-keausan-wear/

Perlakuan Panas

March 28, 2012 in Uncategorized by Aldianto Firmanda

Perlakuan panas adalah suatu metode yang digunakan untuk mengubah sifat fisik, dan kadang-kadang sifat kimia dari suatu material. Aplikasi yang paling umum adalah untuk material logam walaupun perlakuan panas juga digunakan dalam pembuatan berbagai materi lain, seperti kaca. Secara umum perlakuan panas adalah memanaskan atau mendinginkan material, biasanya dalam suhu ekstrem, untuk mencapai hasil yang diinginkan seperti pengerasan atau pelunakan material. Yang termasuk Teknik Perlakuan Panas adalah annealing, case hardening, precipitation strenghtening, tempering dan quenching. Perlu dicatat bahwa walaupun perlakuan panas sengaja dilakukan untuk untuk tujuan mengubah sifat secara khusus, di mana pemanasan dan pendinginan dilakukan untuk tujuan mengubah sifat, pemanasan dan pendinginan sering terjadi secara kebetulan selama proses manufaktur lain seperti pembentukan panas (hot forming) atau pengelasan.

Gambar. Tungku perlakuan panas

        Pada saat Baja ada pada suatu proses permesinan, Untuk meminimalkan potensi kerusakan yang bakal terjadi dari suatu bahan diperlukan suatu proses perlakuan panas guna menambah / meningkatkan daya teknik dari bahan tersebut.

Tujuan dari Heat Treatment adalah :
1.    Mengeraskan
2.    Melunakan
3.    Menghilangkan tegangan sisa
4.    Menaikan  ketangguhan
5.    dll

A. EFEK PADA STRUKTUR MIKRO DAN UKURAN BUTIRAN
Adalah sebuah cara pada proses pendinginan sehingga menyebabkan terjadinya perubahan struktur mikro. Bila proses pendinginan dilakukan secara perlahan, maka akan dapat dicapai tiap jenis struktur mikro yang seimbang sesuai dengan komposisi kimia dan suhu baja. Perubahan struktur mikro pada berbagai suhu dan kadar karbon dapat dilihat pada Diagram Fase Keseimbangan (Equilibrium Phase Diagram).


•    Pada kandungan karbon mencapai 6.67% terbentuk struktur mikro dinamakan Sementit Fe3C (dapat dilihat pada garis vertical paling kanan).
•    Sifat – sifat cementitte: sangat keras dan sangat getas
•    Pada sisi kiri diagram dimana pada kandungan karbon yang sangat rendah, pada suhu kamar terbentuk struktur mikro ferit.
•    Pada baja dengan kadar karbon 0.83%, struktur mikro yang terbentuk adalah Perlit, kondisi suhu dan kadar karbon ini dinamakan titik Eutectoid.
•    Pada baja dengan kandungan karbon rendah sampai dengan titik eutectoid, struktur mikro yang terbentuk adalah campuran antara ferit dan perlit.
•    Pada baja dengan kandungan titik eutectoid sampai dengan 6.67%, struktur mikro yang terbentuk adalah campuran antara perlit dan sementit.
•    Pada saat pendinginan dari suhu leleh baja dengan kadar karbon rendah, akan terbentuk struktur mikro Ferit Delta lalu menjadi struktur mikro Austenit.
•    Pada baja dengan kadar karbon yang lebih tinggi, suhu leleh turun dengan naiknya kadar karbon, peralihan bentuk langsung dari leleh menjadi Austenit.
Dari diagram diatas dapat kita lihat bahwa pada proses    pendinginan perubahan – perubahan pada struktur kristal dan  struktur mikro sangat bergantung pada komposisi kimia.
B. HEAT TREATMENT DENGAN PENDINGINAN TAK MENERUS
Jika suatu baja didinginkan dari suhu yang lebih tinggi dan kemudian ditahan pada suhu yang lebih rendah selama waktu tertentu, maka akan menghasilkan struktur mikro yang berbeda.

Penjelasan diagram:
•    Bentuk diagram tergantung dengan komposisi kimia terutama kadar karbon dalam baja.
•    Untuk baja dengan kadar karbon kurang dari 0.83% yang ditahan suhunya dititik tertentu yang letaknya dibagian atas dari kurva C, akan menghasilkan struktur perlit dan ferit.
•    Bila ditahan suhunya pada titik tertentu bagian bawah kurva C tapi masih disisi sebelah atas garis horizontal, maka akan mendapatkan struktur mikro Bainit (lebih keras dari perlit).
•    Bila ditahan suhunya pada titik tertentu dibawah garis horizontal, maka akan mendapat struktur Martensit (sangat keras dan getas).
•    Semakin tinggi kadar karbon, maka kedua buah kurva C tersebut akan bergeser kekanan.
•    Ukuran butir sangat dipengaruhi oleh tingginya suhu pemanasan, lamanya pemanasan dan semakin lama pemanasannya akan timbul butiran yang lebih besar. Semakin cepat pendinginan akan menghasilkan ukuran butir yang lebih kecil.
C. HEAT TREATMENT DENGAN PENDINGINAN MENERUS
Dalam prakteknya proses pendinginan pada pembuatan material baja dilakukan secara menerus mulai dari suhu yang lebih tinggi sampai dengan suhu rendah.
Pengaruh kecepatan pendinginan manerus terhadap struktur mikro yang terbentuk dapat dilihat dari diagram Continuos Cooling Transformation Diagram.

Penjelasan diagram:
•    Pada proses pendinginan secara perlahan seperti pada garis (a) akan menghasilkan struktur mikro perlit dan ferlit.
•    Pada proses pendinginan sedang, seperti, pada garis (b) akan menghasilkan struktur mikro perlit dan bainit.
•    Pada proses pendinginan cepat, seperti garis ( c ) akan menghasilkan struktur mikro martensit.

Dalam prakteknya ada beberapa Proses heat treatment yang digunakan :
•    Annealing
Memanaskan suatu bahan hingga diatas suhu transformasi (723 C) kemudian didinginkan dengan perlahan-lahan. Tujuannya adalah untuk melunakan bahan.
•    Stress Reliveing
Yaitu proses menghilangkan tegangan sisa dari suatu bahan dengan memanaskan kemudian ditahan beberapa waktu lalu dilakukan dengan pendinginan perlahan-lahan. Tujuannya adalah untuk menghilangkan tegangan sisa selama proses fabrikasi.
•    Hardening
Memanaskan suatu bahan hingga diatas suhu transformasi (723 C) kemudian didinginkan secara cepat, melalui media pendingin seperti air, oli atau media pendingin lainnya. Tujuannya adalah untuk mengeraskan bahan.
•    Aging (Precipitation Hardening)
Proses pemanasan kembali bahan yang telah dikeraskan, Suhu pemanasannya relatif rendah yaitu dibawah suhu transformasi eutektoid. Tujuannya adalah untuk mengurangi kekerasan bahan sehingga keuletan (ketangguhan) bahan tersebut dapat naik.

Sumber :

http://www.steelindonesia.com

http://www.engineersedge.com/heat_treat.htm

http://www.wikipedia.com

Diagram TTT (Time – Temperature – Transformation)

March 13, 2012 in Uncategorized by Aldianto Firmanda

Penjelasan

Diagram TTT adalah suatu diagram yang menghubungkan transformasi austenit terhadap waktu dan temperatur. Proses perlakuan panas bertujuan untuk memperoleh struktur baja yang diinginkan agar cocok dengan penggunaan yang direncanakan. Struktur yang diperoleh merupakan hasil dari proses transformasi dari kondisi awal. Proses transformasi ini dapat dibaca dengan menggunakan diagram fasa namun untuk kondisi tidak setimbang diagram fasa tidak dapat digunakan, untuk kondisi seperti ini maka digunakan diagram TTT. Melalui diagram ini dapat dipelajari kelakuan baja pada setiap tahap perlakuan panas, diagram ini juga dapat digunakan untuk memperkirakan struktur dan sifat mekanik dari baja yang diquench dari temperatur austenitisasinya kesuatu temperatur dibawah A1. Diagram ini menunjukan dekomposisi austenit dan berlaku untuk macam baja tertentu. Baja yang mempunyai komposisi berlainan akan mempunyai diagram yang berlainan, selain itu besar butir austenit, adanya inclusi atau elemen lain yang terkandung juga mempunyai pengaruh yang sama.

Gambar diatas menunjukan suatu transformasi dari baja eutektoida yang mempunyai dekomposisi normal austenit sebagai berikut:

Bila baja tersebut kita dinginkan cepat sampai dibawah A1 dan dibiarkan beberapa saat (± 30 detik pada 12500F) sedemikian rupa jatuh pada daerah dimana perlit baru sebagian terjadi, kemudian dilanjutkan segera dengan quench maka akan terjadi struktur perlit dan martensit sebagian. Martensit ini adalah hasil transformasi isotermis sebagian austenit pada suhu diatas tadi. Lamanya baja berada pada suhu dibawah A1 akan menentukan banyaknya pembentukan perlit atau bainit, dan menentukan jumlah austenit sisa yang membentuk martensit setelah quench.

Dengan kata lain perkataan proses pembentukan perlit/bainit pada suhu tersebut terhenti pada saat quenching. Garis sebelah kiri menunjukkan saat setelah berapa lama dimulai transformasi dan garis sebelah kanannya adalah akhir transformasi (100%) pada tiap-tiap suhu. Dilihat dari bentuk kurva maka untuk suhu diatas 1000°F, makin rendah suhu pembentukkan phase (perlit) lebih cepat dan dibawah 1000°F sampai dengan ±500°F makin rendah suhu, makin lama untuk pembentukkan phase (disisni terjadi struktur bainite).

Dengan demikian pembentukan martensit bisa terjadi dengan pendinginan cepat dari setiap suhu tertentu bilamana waktu lama pada suhu-suhu tersebut berada disebelah kiri garis kurva kanan. Paling cepat terjadinya transformasi ke phase perlit/bainit adalah pada suhu sekitar 1000°F (merupakan “nose”dari kurva). Makin pendek lamanya baja tersebut dibiarkan pada suhu tertentu, makin besar jumlah austenit dan makin besar pula jumlah martensit yang terbentuk setelah quenching. Dari diagram, cenderung tidaklah mungkin memperoleh martensit dengan membiarkan baja tersebut pada suhu tertentu (konstan) untuk waktu yang sangat lama.

Kembali pada pembicaraan semula, dekomposisi austenit dapat menghasilkan spherodite, perlit, bainit atau martensit, dan mungkin juga diperoleh campuran. Tempering dari struktur martensit juga bisa merubah menjadi spherodite, “tempered martensite” (atau “sorbite) atau martensit dengan “secondary troostite”. Baja dengan struktur martensit mempunyai sifat magnetis dan cocok untuk permanent magnit. Dalam pemakaian teknis baja martensit di-temper untuk memperoleh sifat ductile dan tonghness. Proses temper dipilih menurut keperluan optimasi antara kekuatan (hardness) dan keliatan.

it

Pada gambar 2(a) tingkat pendinginan A dan B menunjukkan dua proses pendinginan cepat. Dalam kurva kasus A akan menyebabkan distorsi dan tekanan internal yang lebih tinggi daripada laju pendinginan B. Hasil akhir dari pendingin akan menjadi martensit. Laju pendinginan B juga dikenal sebagai Critical Cooling Rate, yang ditunjukkan oleh kurva pendinginan yang bersinggungan dengan nose dari diagram TTT. Tingkat Pendingin Kritis didefinisikan sebagai tingkat pendinginan terendah yang menghasilkan Martensit 100% dan meminimalkan tekanan internal dan distorsi.

Pada gambar 2(b) proses pendinginan cepat terganggu (garis horizontal) dengan merendam bahan dalam bak garam cair dan perendaman pada suhu konstan diikuti oleh proses pendinginan yang melewati wilayah Bainit dari diagram TTT. Produk akhir adalah bainit, yang tidak sesulit Martensit. Hasil dari laju pendinginan D adalah dimensi lebih stabil, distorsi dan tekanan internal yang diciptakan kurang.

Pada gambar 2(c) pendinginan kurva C menunjukkan proses pendinginan lambat, seperti pendinginan tungku. Contoh untuk jenis proses pendingin anil dimana semua Austenite dapat dirubah menjadi perlit sebagai hasil pendinginan lambat..

Pada gambar 2(d) pendinginan kurva E menunjukkan laju pendinginan yang tidak cukup tinggi untuk menghasilkan 100% martensit. Hal ini dapat diamati dengan melihat diagram TTT. Karena kurva pendinginan E tidak bersinggungan dengan nose diagram transformasi, austenit ditransformasikan ke 50% perlit (E kurva bersinggungan dengan kurva 50%). Sejak kurva E meninggalkan diagram transformasi di zona Martensit, sisa 50% dari Austenite akan diubah menjadi martensit.

Reaksi Perlit dan Bainit

Perlit adalah struktur eutektoida 0.8%C yang terdiri dari phase ferit yang diselingi dengan lapisan-lapisan carbida cement(Fe3C). sedang bainit adalah konstitusi mikro campuran phase karbida dan phase ferit (ferrite-cementiteaggregate). Dari diagram TTT perlit dan bainit terbentuk pada suhu konstan (iso thermal) dari phase austenit pada suhu diantara A1 dan dibawah “nose”. Bila austenit didinginkan cepat ampai pada suhu ini, perlit belum terbentuk, baru beberapa saat dibiarkan pada suhu ini akan mulai terbentuk (gejala seperti recrystalisasi dari cold worked metal). Dekomposisi dimulai dari nucleus cementit yang nantinya membentuk nodule dari ferit, ini terjadi pada boundary kristal austenit atau pada inclusi. Nucleasasi (pengintian) dan growth (pertumbuhan) dan terjadinya perlit terlihat pada gambar dibawah:


Sedang pada gambar dibawah ini adalah menunjukan arah nucleasasi, growth dan difusi karbon. Nodul perlit terbentuk terdiri dari plat-plat ferit yang diselingi dengan pelat-pelat cementit.

Pada suhu lebih rendah waktu untuk pertumbuhan berkurang sehingga pelat-pelat cementit dan perlit menjadi tipis dan memberikan peningkatkan kekerasan. Bertambahnya kekerasan karena suhu dekomposisi austenit yang rendah, sama pada pembentukan bainit. Pada suhu dekomposisi austenit pada daerah “nose” akan menghasilkan campuran perlit dan bainit dalam periode waktu tertentu. Lebih rendah dari suhu ini (dan masih diatas suhu Ms) akan dihasilkan “bainite”. Jadi yang mempengaruhi pembentukan bainite adalah suhu dimana austenit akan dekomposisi isothermis. Pada suhu yang lebih tinggi (pada daerah antara “nose” dan Ms) dibawah nose, akan terbentuk mikrostruktur bainite “feather like” yang disebut “high bainite” atau “upperbainite”. Pada suhu yang lebih rendah akan terbentuk mikrostruktur bainite “needle-like” atau bainite “acicular”, atau disebut “low bainite”. Struktur bainite ini pada umumnya campuran ferit dan carbida yang mengelompok bersama yang terbentuk melalui pengintian perit.

Diagram TTT dari baja paduan biasa mempunyai 2 buah nose yaitu nose untuk pembentukan perlit dan nose untuk pembentukan bainit. Dalam hal ini bias terjadi bainit pada waktu quenching, sedang untuk baja carbon struktur bainite baru terjadi dengan proses isothermis.

Reaksi Martensit

Martensit terbentuk tanpa adanya carbon (carbida cement), seluruh karbon yang tadinya berada larut dalam $-iron masih terlarut interstisi dalam , –iron. Adanya atom-atom carbon interstisi ini, lattice martensit merupakan body-centeredtetragonal. Reaksi martensit yang terjadi pada pendinginan cepat adalah transformasi tanpa pengintian (nukleisasi), pertumbuhan dan difusi carbon, dan komposisi kimia terlarut dari martensit adalah sama dengan komposisi pada keadaan larutan padatnya.


Video

Diagram TTT

Sumber :

http://antonsatriab.wordpress.com/2011/03/22/diagram-ttt-dan-cct/

http://file.upi.edu/Direktori/FPTK/JUR._PEND._TEKNIK_MESIN/196607281992021-YUSEP_SUKRAWAN/DIAGRAM_TTT.pdf

http://tech-mesin.blogspot.com/2010/03/transformasion-diagramscct-ttt.html

Diagram Fasa Fe dan Fe3C

March 7, 2012 in Uncategorized by Aldianto Firmanda

Penjelasan Umum

Diagram Fe-Fe3C adalah diagram yang menampilkan hubungan antara temperatur dan kandungan karbon (%C) selama pemanasan lambat. Dari diagram fasa tersebut dapat diperoleh informasi-informasi penting yaitu antara lain :
1. Fasa yang terjadi pada komposisi dan temperatur yang berbeda dengan pendinginan lambat.
2. Temperatur pembekuan dan daerah-daerah pembekuan paduan Fe -C bila dilakukan pendinginan lambat.
3.Temperatur cair dari masing-masing paduan.
4.Batas-batas kelarutan atau batas kesetimbangan dari unsur karbon fasa tertentu.
5.Reaksi-reaksi metalurgis yang terjadi. 

***

Besi merupakan salah satu logam yang memiliki sifat allotropi. Sifat allotropi yang dimiliki besi sendiri ada 3, yaitu :
• Delta iron (δ) mampu melarutkan karbon max 0,1% pada 1500° C
• Gamma iron (γ) mampu melarutkan karbon max 2 % pada 1130° C
• Alpha iron (α) mampu melarutkan karbon max 0,025% pada 723° C
Gambar 1. Kurva pendinginan besi murni

Transformasi allotropik yang pada besi, Fe(δ) Æ Fe(γ) Æ Fe(α) terjadi secara difusi
sehingga membutuhkan waktu tertentu pada temperatur konstan Æ karena reaksi
mengeluarkan panas laten.

Diagram Fase Besi – Karbon

Dalam kondisi cair karbon dapat larut dalam besi. Dalam kondisi padat besi dan
karbon dapat membentuk :
• Larutan padat (solid solution)
• Senyawa interstitial (interstitial compound)
• Eutectic mixture : campuran antara austenite (γ) dan cementite (Fe3C)
• Eutectoid mixture : campuran antara ferrite (α) dan cementite (Fe3C)
• Grafit : karbon bebas, tidak membentuk larutan padat ataupun tidak berikatan
membentuk senyawa dengan Fe.

Struktur-struktur yang ada pada diagram fase besi – karbida besi :

• Cementite :
– Interstitial compound
– Karbida besi (Fe3C)
– Keras dang etas
– Kekuatan tarik rendah
– Kekuatan tekan tinggi
– Struktur kristal orthorhombic
– Struktur paling keras pada diagram Fe-Fe3C

• Austenite (γ)
– Interstitial solid solution; larutan padat karbon dalam besi γ
– Struktur kristal FCC (face centered cubic, kubus pemusatan bidang)
– Kelarutan karbon max 2 % pada temperatur 1130 C
– Tensile strength 1050 kg/cm2
– Tangguh
– Biasanya tidak stabil pada temperatur kamar

• Ledeburite
– eutectic mixture (γ+Fe3C)
– Campuran terdiri dari austenite dan cementite
– Mengandung 4,3 % berat karbon
– Terbentuk pada temperatur 1130 C (2065 F)

• Ferrite (α)
– Interstitial solid solution
– Larutan padat karbon dalam besi α
– Pada temperatur 723 C, batas kelarutan karbon 0,025 %
– Pada temperatur kamar, batas kelarutan karbon 0,008 %
– Pada temperatur 1492 C, batas kelarutan karbon 0,1 %
– Tensile strength rendah
– Keuletan tinggi
– Kekerasan < 90 HRB
– Struktur paling lunak pada diagram Fe-Fe3C

• Pearlite
– Eeutectoid mixture dari ferrite dan cementite (α+Fe3C)
– Terjadi pada temperatur 723 C
– Mengandung 0,8 % karbon

Garis-garis penting dalam diagram Fe-Fe3C
1. Upper critical temperature (temperatur kritis atas), A3 : temperatur perubahan
allotropi
2. Lower critical temperature (temperatur kritis bawah), A1 : temperatur reaksi
eutectoid
3. Solvus line Acm : menunjukkan bats kelarutan karbon dalam austenite

Gambar 2. Diagram kesetimbangan Fe-Fe3C

Diagram fasa Fe – Fe3C

Reaksi-reaksi yang terjadi pada diagram Fe – Fe3C
• Reaksi Peritectic pada temperatur :
S + L ↔ S1
δ + L ↔ γ

• Reaksi Eutectic pada temperatur 1130 C :
L ↔ S1 + S2
L ↔ γ + Fe3C (ledeburite)

• Reaksi Eutectoid pada temperatur 723 C :
S ↔ S1 + S2
γ ↔ α + Fe3C (pearlite)

 

Video

Fe-C Phase Diagram

 

Perlakuan Panas pada Fe dan Fe3C

A. EFEK PADA STRUKTUR MIKRO DAN UKURAN BUTIRAN

Pada proses pembuatannya, komposisi kimia yang dibutuhkan diperoleh ketika baja dalam bentuk fasa cair pada suhu yang tinggi.

Pada saat proses pendinginan dari suhu lelehnya, baja mulai berubah menjadi fasa padat pada suhu 13500, pada fasa ini lah berlangsung perubahan struktur mikro. Perubahan struktur mikro dapat juga dilakukan dengan jalan heat treatment.

Bila proses pendinginan dilakukan secara perlahan, maka akan dapat dicapai tiap jenis struktur mikro yang seimbang sesuai dengan komposisi kimia dan suhu baja.

B. HEAT TREATMENT DENGAN PENDINGINAN TAK MENERUS

Jika suatu baja didinginkan dari suhu yang lebih tinggi dan kemudian ditahan pada suhu yang lebih rendah selama waktu tertentu, maka akan menghasilkan struktur mikro yang berbeda. Hal ini dapat dilihat pada diagram: Isothermal Tranformation Diagram.

C. HEAT TREATMENT DENGAN PENDINGINAN MENERUS

Dalam prakteknya proses pendinginan pada pembuatan material baja dilakukan secara menerus mulai dari suhu yang lebih tinggi sampai dengan suhu rendah.

Pengaruh kecepatan pendinginan manerus terhadap struktur mikro yang terbentuk dapat dilihat dari diagram Continuos Cooling Transformation Diagram.

Dalam praktiknya ada 3 heat treatment dalam pembuatan baja:

  • Pelunakan (Annealing) : pemanasan produk setengah jadi pada suhu 850 – 9500 C dalam waktu yang tertentu, lalu didinginkan secara perlahan (seperti garis-a diagram diatas). Proses ini berlangsung didapur (furnace). Butiran yang dihasilkan umumnya besar/kasar.
  • Normalizing : pemanasan produk setengah jadi pada suhu 875 – 9800C disusul dengan pendinginan udara terbuka (seperti garis-b diagram diatas). Butiran yang dihasilkan umumnya berlangsung bersamaan dengan pelaksanaan penggilingan kondisi panas (rolling).
  • Quenching : system pendinginan produk baja secara cepat dengan cara penyemprotan air pada pencelupan serta perendaman produk yang masih panas kedalam media air atau oli. Sistem pendinginan ini seperti garis-c diagram diatas.

Selain dari ketiga system heat treatment diatas ada juga heat treatment tahap kedua pada rentang suhu dibawah austenit yang dinamakan Tempering. Pemanasan ulang produk baja ini biasa dilakukan untuk produk yang sebelumnya di quenching. Setelah di temper, maka diharapkan produk tersebut akan lebih ulet dan liat.

Struktur mikro dan sifat karakteristik baja dapat disesuaikan dengan pemilihan heat treatment yang tepat.

Keterangan tambahan:

  • Ferit biasa dinamakan juga Besi - α
  • Austenit dinamakan juga Besi – g
  • Struktur mikro diatas suhu 13500C dinamakan Besi – d

sumber :

http://www.steelindonesia.com/article/02-heat_treatment.htm

http://fajrisaputra.blogspot.com/2011/04/diagram-fasa-fe-fe3c_16.html

Ilmu Logam I oleh Wahid Suherman

mantantukanginsinyur.blogspot.com

 

Diagram Fasa

February 28, 2012 in Uncategorized by Aldianto Firmanda

Sejarah 

Diagram fasa dibuat oleh dua orang, yang bernama Elliot J.F. dan Benz M.G. pada tahun 1949 . Diagram ini, tidak dibuat dalam semalam, tapi selama bertahun – tahun, dan mengalami penyempurnaan hingga tahun 1992 oleh springerlink. Komponen dari diagram fasa ada dua : komposisi karbon (sumbu X) dan temperatur (sumbu Y). Di tengah diagram tersebut ada “peta” dari jenis fasa yang terbentuk.

Definisi

Diagram fasa adalah diagram yang menampilkan hubungan antara temperatur dimana terjadi perubahan fasa selama proses pendinginan dan pemanasan yang lambat dengan kadar karbon. Diagram ini merupakan dasar pemahaman untuk semu operasi – operasi perlakuan panas. Dalam wikipedia disebutkan bahwa diagram fasa adalah grafik yang digunakan untuk menunjukkan kondisi kesetimbangan antara fase – fase yang berbeda dari zat yang sama.

 

Fungsi Diagram Fasa

Adalah memudahkan memilih temperatur pemanasan yang sesuai untuk setiap proses perlakuan panas baik proses anil, normalizing maupun proses pengerasan. Baja adalah paduan besi dengan karbon maksimal sampai sekitar 1,7%.paduan besi diatas 1,7% disebut cast iron. Perlakuan panas bertujuan untuk memperoleh struktur mikro dan sifat yang diinginkan. Struktur mikro dan sifat yang diinginkan dapat diperoleh melalui proses pemanasan dan proses pendinginan pada temperatur tertentu.

Komponen Diagram Fasa

Komponen diagram fase terdiri dari garis kesetimbangan, garis yang menandakan terjadinya transisi fase. Komponen lainnya adalah titik triple,  titik potong dari garis-garis kesetimbangan antara tiga fase benda, biasanya padat, cair, dan gas.

Tipe – Tipe Diagram Fase

    A. Diagram Fase 2D

Diagram fase yang paling sederhana adalah diagram tekanan-temperatur dari zat tunggal, seperti air. Sumbu-sumbu diagram berkoresponden dengan tekanan dan temperatur. Diagram fase pada ruang tekanan-temperatur menunjukkan garis kesetimbangan atau sempadan fase antara tiga fase padat, cair, dan gas.

    B. Diagram Fase 3D

Adalah mungkin untuk membuat grafik tiga dimensi (3D) yang menunjukkan tiga kuantitas termodinamika. Sebagai contoh, untuk sebuah komponen tunggal, koordinat 3D Cartesius dapat menunjukkan temperatur (T), tekanan (P), dan volume jenis (v). Grafik 3D tersebut kadang-kadang disebut diagram P-v-T. Kondisi kesetimbangan akan ditungjukkan sebagai permukaan tiga dimensi dengan luas permukaan untuk fase padat, cair, dan gas. Garis pada permukaan tersebut disebut garis tripel, di mana zat padat, cair, dan gas dapat berada dalam kesetimbangan. Titik kritis masih berupa sebuah titik pada permukaan bahkan pada diagram fase 3D. Proyeksi ortografi grafik P-v-T 3D yang menunjukkan tekanan dan temperatur sebagai sumbu vertikal dan horizontal akan menurunkan plot 3D tersebut menjadi diagram tekanan-temperatur 2D. Ketika hal ini terjadi, permukaan padat-uap, padat-cair, dan cair-uap akan menjadi tiga kurva garis yang akan bertemu pada titik tripel, yang merupakan proyeksi ortografik garis tripel.

 

Sumber : 

http://file.upi.edu/Direktori/FPTK/JUR._PEND._TEKNIK_MESIN/196607281992021-YUSEP_SUKRAWAN/DIAGRAM_FASA-YS.pdf

http://id.wikipedia.org/wiki/Diagram_fase

http://www.infometrik.com/2011/08/perlakuan-panas-logam-1-diagram-fasa/

http://ai3.itb.ac.id/~basuki/usdi/TPB-kuliah/materi/materikimiadasar/kidas2b/WujudZat.pdf

Hello world!

February 23, 2012 in Uncategorized by Aldianto Firmanda

Selamat datang di Student Blogs. Ini adalah posting pertamaku!