MODUL 9 PROSES PERLAKUAN PANAS (HEAT TREATMENT) Materi ini membahas tentang proses perlakuan panas pada baja. Tujuan instruksional khusus yang ingin dicapai adalah (1) Menjelaskan defenisi dari proses perlakuan panas, (2) Menyebutkan perubahan struktur baja yang mengalami pemanasan dan pendingin, (3) Menjelaskan diagram fasa / diagram paduan besi dan baja, (4) Menjelaskan diagram waktu-suhu dan alih wujud, (5) Menjelaskan jenis-jenis perlakuan panas dan tujuannya. 9.1. Pendahuluan Perlakuan panas adalah suatu proses pemanasan dan pendinginan logam dalam keadaan padat untuk mengubah sifat-sifat fisis logam tersebut. Baja dapat dikeraskan sehingga tahan aus dan kemampuan memotong meningkat, atau baja dapat dilunakkan untuk memudahkan permesinan lebih lanjut. Melalui perlakuan panas yang tepat, tegangan dalam dapat dihilangkan, besar butir diperbesar atau diperkecil, ketangguhan ditingkatkan atau dapat dihasilkan suatu permukaan yang keras di sekeliling inti yang ulet. Untuk memungkinkan perlakuan panas yang tepat, susunan kimia baja harus diketahui karena perubahan komposisi kimia, khusunya karbon dapat mengakibatkan perubahan sifat-sifat fisis. Di samping karbon, baja paduan umumnya mengandung nikel, chromium, mangan, molibden, tungsten, silicon, vanadium dan tembaga. Karena sifat-sifatnya lebih unggul, baja paduan memiliki kegunaan yang lebih luas dibandingkan dengan baja karbon biasa. Dalam bab ini akan dibahas dasar-dasar perlakuan panas baja karbon. Laju pendinginan merupakan faktor pengendali; pendinginan yang cepat, lebih cepat dari pada pendinginan kritis akan menghasilkan struktur yang keras, pendinginan yang lambat akan mengghasilkan struktur yang lebih lunak.
9-1
9.2. Struktur Besi Murni Struktur semua logam terdiri atas kristal-kristal butiran yang bergandengan kuat satu sama lain dalam wujud dan ukuran yang berlainan. Kristal-kristal itu terdiri atas bagian-bagian terkecil suatu unsur atom-atom. Atom besi tersusun di dalam sebuah “kisi ruang” yaitu sebuah wujud garis ruang yang titik-titik potongnya diduduki atom-atom besi ( gambar 1a). Kisi ruang ini terdiri atas mata jaringan berbentuk dadu. Dalam hubungan ini ditemukan perletakan atom menurut tiga jenis ; 1. Besi alfa (besi ). Delapan atom berada pada pojok dadu dan sebuah atom ke-9 di tengah-tengah dadu (pusat ruang). Susunan atom ini disebut juga kisi terpusat ruang (gambar 1b). Sampai suhu ruangan 708O C, besi bersifat magnetis. Dari 768O C sampai 911O C, besi terpusat ruang menjadi tidak magnetis dan biasa disebut besi .
Gambar 9.1. Struktur halus kristal besi. a) Kisi kristal kubus sederhana (bagan), b) kisi atom terpusat ruang…besi alfa dan besi beta. C) kisi atom terpusat bidang …besi gamma, d) kisi atom terpusat ruang…besi delta (1A = 1 Angstrom = 10-8 cm). 2. Besi gamma (besi ). Pada 911OC, ikatan kisi terpusat ruang menjelma menjadi besi terpusat bidang; Pada setiap pojok dadu berada sebuah atom dan 6 atom lainnya berada di pertengahan ke-6 bidang bujur sangkar permukaan dadu. Karena sebuah dadu menampung 14 atom, sedangkan jumlah keseluruhan atom besi 9-2
tentunya tidak akan bertambah akibat pemanasan, maka dadu lebih besar dari dadu (gambar 1c). 3. Besi delta (besi ). Pada 1392OC, besi yang terpusat bidang berubah wujud kembali menjadi besi terpusat ruang yang disebut besi (gambar 1d). Besi berbeda dari besi dalam jarak atomnya yang lebih besar. 9.3. Pemanasan Besi Murni. Jika besi diberi panas, maka suhu akan naik. Pada penyaluran panas yang sama per satuan waktu, tinggi suhu akan bergantung pada lama penyaluran panas. Kebergantungan ini dapat ditampilkan secara lukisan dalam bentuk diagram (gambar 2). Titik penghentian Ac2 pada 768 O
C;
Titik
magnet,
besi
menjadi tidak megnetis (besi ). Titik penghentian Ac3 pada 911 O
C; Besi menjadi besi .
Gambar 9.2 Titik perhentian pada pemanasan dan pendinginan besi murni.
Titik penghentian Ac4 pada 1392 OC; Besi menjadi besi . Titik penghentian 1536
O
C ;
Besi padat menjadi cair (panas peleburan). Di dalam garis liku suhu dapat diamati jenjang pada suhu tertentu yang dinamakan titik hentian, yaitu tempat berdaulatnya suhu yang tetap sama walaupun berlangsung penyaluran panas. Pada pendinginan besi, garis liku temperatur membentuk lintasan yang hampir sama; walaupun berlangsung pengeluaran panas pada titik penghentian, tetapi suhu tetap sama sesaat, karena pada peralihan wujud dibebaskan panas. Karena besi yang kimiawi murni baru meleleh pada 1536 OC, peralihan wujud berlangsung di bawah suhu ini dalam keadaan padat. 9-3
9.4. Struktur Baja yang tidak dipadu. Baja yang memperoleh sifatnya seperti kekerasan, kekuatan, dan kesudian regang terutama berkat zat arang, disebut tidak dipadu (bukan paduan). Tidak hanya intensitas zat arang, melainkan juga cara mengadakan ikatan dengan besi mempengaruhi sifat baja. Di dalam baja yang didinginkan sangat lambat menuju suhu ruangan (keadaan baja pada waktu pengiriman dari pabrik baja) dibedakan 3 bentuk utama kristal ; a) Ferrit, kristal besi murni (ferrum = Fe). Mereka terletak rapat saling mendekap. Tidak teratur, baik bentuk maupun besarnya. Ferrit merupakan bagian baja yang paling lunak. Ferrit murni tidak akan cocok andaikata digunakan sebagai bahan untuk benda kerja yang menampung beban karena kekuatannya kecil (gambar 3a). b) Karbida besi (Fe3C). suatu senyawa kimia antara besi (fe) dengan zat arang (C). Sebagai unsur struktur tersendiri, ia dinamakan sementit dan mengandung 7,6% zat arang (C). Rumus kimia Fe3C menyatakan bahwa senantiasa ada 3 atom besi yang menyelenggarakan ikatan dengan sebuah atom zat arang (C) menjadi sebuah melekul karbida besi. Dengan meningkatnya kandungan C, maka memperbesar pula kandungan sementit (gambar 3). Sementit dalam baja, merupakan unsure yang paling keras (Fe3C 270 kali lebih keras dari besi murni). Zat arang bebas hanya terdapat dalam besi tuang (grafit).
Gambar 9.3 Tampak struktur baja zat arang.
9-4
a).ferrit …0,0%C; b).ferrit + perlit …0,10%C; c).ferrit + perlit …0,06%C; d).ferrit + perlit …0,45%C; e).ferrit + perlit …0,60%C; f).perlit lamillar …0,85%C; g).perlit + sementit …1,1%C; h).perlit + sementit …1,5%C. c) Perlit, kelompok campuran erat antara ferrit dan sementit dengan kandungan zat arang seluruhnya sebesar 0,8%. Dalam struktur perlitis, semua kristal ferrit dirasuki serpih sementit halus yang memperoleh penempatan saling berdampingan dalam lapisan tipis mirip lamel. Tampak pengasahan perlit menunjukkan jalur hitam (Fe) dan terang (Fe3C) dengan kilapan mirip mutiara, dari asal penyebutan perlit (gambar 3f). Menurut kadar kandungan zat arang dibedakan tiga kelompok utama baja bukan paduan (gambar 9.4) ; a) Baja dengan kandungan karbon 0,8% (baja bawah eutektoid), himpunan ferrit dan perlit (bawah perlitis). b) Baja dengan 0,8%C (baja eutektoid atau perlitis), terdiri atas perlit murni. c) Baja dengan kandungan karbon 0,8% (baja atas eutektoid), himpunan perlit dan sementit (atas perlitis).
Gambar 9.4. Kandungan zat arang baja dan penggunaannya. Zat arang yang kadarnya melampaui 0,8% mengendap sebagai karbid besi terang membentuk kulit pada batas butiran kulit perlitis yang lebih gelap dan menyelebunginya menyerupai jaringan (sementit sekunder). Baja demikian mempunyai sifat keras dan berbutir kasar. Jika kandungan C melampaui 2,06%, maka kulit karbid tidak menjadi lebih tebal, melainkan karbid besi yang berlebih membentuk butir karbid keras berbentuk bola (ledeburit) yang tersebar tidak beraturan dalam struktur dasar (ikatan besi zat arang ledeburit). Ikatan besi-zat arang ini kehilangan kesudian 9-5
tempanya karena butir karbid yang keras itu tidak larut hingga titik lebur. Mulai 2,06% C terbentuk besi tuang. 9.5. Peralihan wujud struktur baja bukan paduan akibat panas. Melalui perlakuan panas, struktur baja-baja berubah. Tinjauan mengenai berbagai keadaan struktur yang tergantung kepada zat arang dan suhu ditampilkan oleh diagram besi zat arang (gambar 9.5).
Gambar 9.5. Diagram besi zat arang dengan kandungan C 2,06%. a. Peralihan wujud struktur baja bukan paduan akibat panas. Jika baja mengandung C 0,8% dipanaskan lambat laun, maka pada 723O C karbid besi terurai menjadi besi dan zat arang. Zat arang yang kini menjadi bebas melarut di dalam besi. Oleh karena kemampuan untuk melarutkan zat arang hanya dimiliki besi maka akibat adanya zat arang, suhu peralihan wujud untuk keadaan diturunkan dari 906O C menjadi 723O C. Pusat dadu kisi besi kini kosong. Dalam pada itu sebuah atom zat arang menduduki pusat dadu yang terpusat bidang. Karena larutan ini terjadi pada suhu ketika baja masih padat, struktur ini disebut juga larutan padat atau austenit. Baja eutektoid (0,8%C) beralih kelarutan padat (austenit) pada saat melampaui suhu 723O C. Pada suatu baja bawah eutektoid (kandungan C lebih kecil dari 0,8%), austenit dan kristal ferrit berada di atas garis P-S. Jika suhu terus ditingkatkan, 9-6
maka kristal ferrit melarut di dalam austenit. Pada saat melampaui garis suhu G-S, semua kristal ferrit telah larut sehingga timbul struktur austenit murni. Suhu yang diperlukan untuk ini akan semakin tinggi, sehingga semakin rendah kandungan zat arang di dalam baja. Pada suatu baja atas eutektoid (kandungan C di atas 0,8%), austenit dan kristal karbid berada di atas garis S-K. Jika suhu naik, maka kristal karbid besi (sementit) melarut di dalam larutan padat (austenit). Pada saat melewati garis suhu S-E, semua kristal karbid telah larut, sehingga terbentuklah struktur austenit murni. Suhu yang diperlukan untuk ini akan semakin tinggi, sehingga semakin rendah kandungan zat arang di dalam baja. b. Peralihan wujud struktur pada pendinginan lambat laun. Di sini dapat diamati proses yang berlawanan arah dengan pemanasan. Jika pada saat suhu menurun mencapai garis G-S-E, maka kristal ferrit kristal besi mulai terurai. Pada saat suhu mencapai garis P-K, larutan padat beralih kembali keperlit. Di pandang dari segi kisi ruang, ini berarti bahwa kisi gamma () yang terpusat bidang menjelma kembali menjadi kisi alfa () terpusat ruang. c. Peralihan wujud struktur pada pendinginan cepat. Pada pendinginan cepat, larutan padat dihalangi untuk menguraikan kristal ferrit atau sementit dan untuk beralih wujud menjadi perlit. Kisi gamma terpusat bidang memang menjelma menjadi kisi alfa terpusat ruang, namun bagi atom zat arang tidak cukup tersedia waktu untuk meninggalkan pusat dadu. Akan tetapi pada saat yang sama, atom besi menempati pusat dadu alfa. Oleh karena tidak cukup tempat untuk dua atom, maka kisi alfa mengalami suatu keadaan paksaan yang menimbulkan tegangan-tegangan. Tegangan ini mengakibatkan suatu struktur keras dan getas yang pada suhu 180…220O C tetap berdaulat. Keadaan struktur ini dinamakan martensit. Kecepatan pendinginan yang menghasilkan suatu struktur martensit murni dinamakan kecepatan pendinginan kritis. Di sini dapat diamati proses yang berlawanan arah dengan pemanasan. Jika pada saat suhu menurun mencapai garis G-S-E, maka kristal ferrit kristal besi 9-7
mulai terurai. Pada saat suhu mencapai garis P-K, larutan padat beralih kembali keperlit. Di pandang dari segi kisi ruang, ini berarti bahwa kisi gamma () yang terpusat bidang menjelma kembali menjadi kisi alfa () terpusat ruang. 9.6. Titik Perhentian pada Pemanasan dan Pendinginan Baja Sebagaimana halnya pada pemanasan dan pendinginan besi murni, muncul juga pada baja titik perhentian yaitu tempat tetap samanya suhu sesaat walaupun ada pemasukan atau pengeluaran panas. (gambar 9.6).
Gambar 9.6. Diagram besi zat arang seluruhnya dengan titik perhentian pada pemanasan dan pendinginan lambat laun. Titik-titik perhentian dan pemanasan ialah : Ac1…Titik perlit, berada pada 723O C dan tidak tergantung pada kadar kandungan C (garis PSK mendatar). Besi gamma, besi ini menampung zat arang dan membentuk kristal campuran gamma. Pada besi murni, titik Ac1 tidak ada. Ac2…Titik magnet, terletak antara 0…0,5% kandungan C pada 768O C (menurut garis OSK). Di sini baja menjadi tidak magnetis. Ac3…Titik austenit, terletak sepanjang garis GSE dan bergantung pada kadar kandungan C. Penjelmaan menjadi kristal gamma berlangsung di sini tanpa sisa dan struktur terdiri seluruhnya atas austenit.
9-8
Titik perhentian pada pendinginan lambat laun ditandai dengan Ar1, Ar2, Ar3. Titik perhentian pada Ac1 dan Ac3 memegang peranan dalam pengerasan karena titik-titik ini menunjukan saat peralihan wujud struktur (bentuk kisi) dan dengan demikian merupakan suhu pengejutan yang paling optimal. Titik perhentian selanjutnya pada suhu yang lebih tinggi namun untuk pengerasan tidak memainkan peranan, muncul pada pembentukan
besi delta
(Ac4) dan selama proses peleburan. Titik lebur menurun dengan naiknya kandungan C dari 1536O C (besi murni hingga 1147O C (baja dengan 2,06% kandungan C). 9.7. Diagram Waktu-Suhu-Peralihan Wujud. Untuk perlakuan panas yang praktis terhadap baja diperlukan suatu kecepatan penyejukan tertentu demi terbentuknya struktur yang dikehendaki. Kaitan seperti ini dapat dilukiskan oleh diagram waktu-suhu-alih wujud (gambar 9.7). Diagram ini memiliki skala suhu tegak dan waktu mendatar.
Gambar 9.7. Diagram alih wujud (garis liku S) suatu baja zat arang dengan kadar kandungan C sebesar 0,9%. 1…penyejukan cepat membangkitkan martensit. 2…penyejukan lambat laun membangkitkan struktur tahap antara. Contoh pembacaan gambar 9.7: Jika baja yang diwakili oleh diagram ini disejukkan secara cepat dari suhu pengerasan (sekitar 780O C) menuju sekitar 600O C (misalnya dalam kubangan 9-9
garam), maka setelah sekitar 1 detik mulai berlangsung peralihan wujud menjadi perlit di titik A pada garis liku S kiri yang berakhir setelah kira-kira 10 detik di titik B. Jika dilakukan pengejutan menuju 320O C, maka setelah sekitar 1 menit mulai berlangsunglah pembentukan suatu struktur tahap antara di titik C yang berakhir pada titik D setelah sekitar 9 menit. Jika dilakukan pengejutan menuju suhu yang lebih rendah pada kecepatan yang sama, maka pada sekitar 180O C mulai berlangsung peralihan wujud menjadi martensit. Jika peralihan wujud berlangsung lebih perlahan-lahan, misalnya sebelah dalam benda-benda yang besar, maka di sana baja akan lebih lambat mencapai suhu pengejutan dan garis penyejukan 2 dalam gambar 9.7 yang kecuramannya berkurang, dapat memotong garis liku S pertama di dua titik. Dalam kasus ini berlangsung juga secara sebagian peralihan wujud tahap perlit atau tahap antara yang termasuk kedalam daerah suhu yang terpotong. 9.8. Klasifikasi Proses Perlakuan Panas. Secara umum proses perlakuan panas dapat diklasifikasikan sebagai berikut; a) Annealing b) Normalizing. c) Hardening. d) Tempering. A. Annealing Annealing adalah salah satu proses heat treatment yang dapat digunakan untuk; a. Mengurangi kekerasan, b. Menghilangkan tegangan sisa, c. Memperbaiki ductility, d. Menghaluskan ukuran butiran. Macam-macam proses annealing. a. Full annealing, b. Recrystallisation annealiang, 9-10
c. Strees relief annealing, d. Spheroidization. Full annealing, Untuk mengubah bentuk lapisan sementit di dalam pearlit dan sementit pada batasan-batasan butiran dari baja karbon tinggi menjadi bentuk spheroidical (bentuk bola). Proses; Untuk baja hypoeutectoid (< 0,83%C). Baja dipanaskan 30 – 60OC (50 -1000F) diatas temperatur A3 kemudian ditahan beberapa saat, baru didinginkan di dalam dapur dengan kecepatan pendinginan 10—30OC/jam sampai temperatur 30OC di bawah A1, kemudian didinginkan di udara. Untuk baja hyper eutectoid ( > 0, 831C). Pada dasarnya sama dengan baja hypo eutectoid, kecuali pada permulaan pemanasan hanya sampai daerah austenit + sementit, yaitu pada temperatur sekitar 30 - 60 OC di atas A1. Recrystallisation annealing. Tujuan: Melunakan baja hasil. pengerjaan, karena adanya rekristalisasi dan pengembangan bentuk strukturnya. Untuk baja hasil pengerjaan dingin yang berat. Proses: Baja dipanaskan pada suhu kira-kira 700 OC (sedikit di bawah temperatur A1), tahan pada temperatur tersebut untuk mencapai kelunakan, kemudian didinginkan dengan kecepatan tertentu (biasanya di udara). Hasil; Menghasilkan baja/benda kerja dengan permukaan yang halus (tidak bersisik). Mempermudah pangerjaan cold working tanpa mengalami keretakan.
9-11
Stres relief annealing. Tujuan; Untuk menghilangkan tegangan sisa (tegangan dalam) dalam baja tuang yang tebal, juga pada logam yang sudah mengalami pengelasan, Proses; Benda kerja dipanaskan sampai suhu di bawah A1 (550 - 650) OC dipertahankan beberapa saat kemudian didinginkan pelahan-lahan. Hasil; Memperbaiki sifat mampu dimesin. Spheroidization Tujuan; Membentuk/menghaluskan struktur sementit dengan menghancur-kan bentuk spheroids (bulatan kecil) dalam kandungan ferrit, Proses; 1. Memperpanjang waktu pemanasan pada suhu tepat di bawah A1, diikuti dengan pendinginan yang lambat. 2. Memperpanjang periode disekitar suhu A1 yaitu sedikit di atas dan di bawahnya. 3. Untuk tool steel dan high alloy steel, pemanasan antara 750-800OC atau lebih tinggi dan dipertahankan pada suhu tersebut untuk beberapa jam, diikuti oleh pendinginan yang perlahan-lahan. Hasil; Benda kerja mudah dimesin. B. Normalizing Tujuan: Untuk mendapatkan struktur butiran yang halus dan seragam, juga untuk menghilangkan tegangan dalam. Pemakaian: Untuk baja-baja konstruksi, baja rol, material yang mengalami penempaan, tidak mempunyai struktur yang sama karena jumlah beban tidak sebanding dan karena
9-12
perubahan bentuk pada tahap-tahap pendinginan yang tidak merata untuk benda yang ketebalannya tidak sama. Proses; Memanaskan sampai sedikit di atas suhu kritis (60OC di atas suhu kritis atas), kemudian setelah suhu merata didinginkan di udara.
Gambar 5-8. Diagram suhu-waktu untuk proses normalizing C. Hardening Tujuan: Merubah struktur baja sedemikian rupa sehingga diperoleh struktur martensit yang keras. Proses: Baja dipanaskan sampai suhu tertentu antara 770—830OC (tergantung dari kadar karbon) kemudian ditahan pada suhu tersebut, beberapa saat, kemudian didi nginkan secara mendadak dengan mencelupkan dalam air, oli atau media pendingin yang lain. Dengan pendinginan yang mendadak, tak ada waktu yang cukup bagi austenit untuk berubah menjadi perlit dan ferit atau perlit dan sementit. Pendinginan yang cepat menyebabkan austenit berubah menjadi martensit. Hasil; Kekerasan tinggi, kakenyalan (ductility) rendah.
9-13
Gambar 9. Diagram suhu-waktu untuk proses hardening D. Pengerasan permukaan. Seringkali komponen-komponen baja diinginkan hanya keras pada permukaannya saja sedangkan inti atau porosnya tetap lunak, hal ini memberikan kombinasi yang serasi antara permukaan yang tahan pakai dan poros yang ulet. Tujuan : Menghasilkan lapisan permukaan yang keras pada baja yang dianggap lunak dan ulet. Umumnya pengerasan permukaan dibagi menjadi tiga proses: a) Carburizing/penambahan karbon. b) Flame hardening. c) Nitriding/penambataan nitrogen. a) Carburizing Proses karburizing didasarkan atas kemampuan baja untuk menyerap karbon pada temperatur antara 900—950°C. Carburizing adalah salah satu metoda yang digunakan untuk menghasilkan permukaan keras pada baja yang berkadar karbon rendah (<0,3%). Dengan proses ini didapat lapisan baja dengan kadar karbon 0,3 - 1 %, dengan tebal antara 0,1 - 2,5 m tergantung lamanya pemanasan.
9-14
Lama perlakuan (jam)
50 40 30
950OC 900OC
20 10 0 0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
Tebal kulit (mm)
Gambar 10 Grafik Hubungan antara lama pemanasan dan tebal lapisan karbon.
Gambar 9.11 Sistem pengepakan pada proses karburizing. Proses Carburizing: Baja yang akan diproses dimasukkan kedalam peti yang berisi arang kayu atau batu bara dan barium karbonat. Setelah suhu dan waktu pemanasan tercapai (tergantung ketebalan dan kekerasan yang diinginkan), dapur kemudian dimatikan, setelah mencapai suhu kira-kira 350OC, kotak kemudian dikeluarkan dan selanjutnya didinginkan di udara.
9-15
b). Flame Hardening Proses ini sangat cepat untuk menghasilkan permukaan yang keras dari baja yang kandungan carbonnya lebih dari 0,4%. Permukan baja dipanaskan dengan cepat hingga suhu kritisnya dengan perantaraan semburan api. Flame atau dengan induction coil frekuensi tinggi, kemudian segera diquenching untuk mendapatkan struktur martensit. Setelah quenching, perambatan panas dari inti kepermukaan baja sudah cukup untuk tempering lapisan permukaannya . Proses ini banyak digunakan terutama untuk memperkeras poros-poros pendukung.
Gambar 12. Prinsip flame hardening. c). Nitriding Baja yang dinitriding adalah baja paduan rendah yang mengandung chromium dan molibdenium dan kadang-kadang disertai kandungan nikel dan vanadium. Beberapa baja nitriding mengandung kira-kira 1% aluminium. Baja tersebut dipanaskan pada 500°C. selama 40 hingga 90 jam dalam kotak gas yang diisi sirkulasi gas amonia. Permukaan baja akan menjadi sangat keras karena terbentuknya nitrida, sedangkan inti bahan tetap tidak terpengaruh.
9-16
Gambar 13. Dapur Nitriding. e. Tempering Tempering adalah memanaskan kembali baja yang telah dikeraskan untuk menghilangkan tegangan dalam dan mengurangi kakerasan. Proses: Memanaskan kembali berkisar pada suhu 150—650OC dan didinginkan secara perlahan-lahan tergantung sifat akhir baja tersebut. Tempering dibagi dalam: a). Tempering pada sahu rendah (150—300OC). Tujuannya untuk mengurangi tegangan-tegangan kerut dan kurapuhan dari baja. Proses ini digunakan untuk alat-alat kerja yang tak mengalami beban yang berat, seperti misalnya; alat-alat potong, mata bor yang dipakai untuk kaca dan lain-lain. b). Tempering pada suhu menengah (300—500OC). Tujuannya untuk menambah keuletan dan kekerasannya menjadi sadikit berkurang. Proses ini digunakan pada alat-alat kerja yang mengalami beban berat, seperti palu, pahat, pegas-pegas. c). Tempering pada suhu tinggi (500—650OC). Tujuannya untuk memberikan daya keuletan yang besar dan sekaligus kekerasan menjadi agak rendah. Proses ini digunakan pada; roda gigi, poros, batang penggerak dan lain-lain.
9-17
Gambar 14. Diagram suhu-waktu untuk proses tempering 9.9. Rangkuman Perlakuan panas merupakan suatu proses pemanasan dan pendinginan logam dalam keadaan padat untuk mengubah sifat-sifat fisis logam tersebut. Dimana baja dapat dikeraskan sehingga tahan aus dan kemampuan memotong meningkat, atau baja dapat dilunakkan untuk memudahkan permesinan lebih lanjut. Melalui perlakuan panas yang tepat, tegangan dalam dapat dihilangkan, besar butir diperbesar atau diperkecil, ketangguhan ditingkatkan atau dapat dihasilkan suatu permukaan yang keras di sekeliling inti yang ulet. Jenis-jenis perlakuan
panas
adalah
annealing,
normalizing,
hardening,
pengerasan
permukaan, dan tempering.
9-18
9.10. Soal-soal Latihan 1. Jelaskan definisi dari proses perlakuan panas?. 2. Jelaskan mengapa proses perlakuan panas diperlukan?. 3. Sebutkan 3 jenis perletakan atom besi?. 4. Di dalam baja yang didinginkan sangat lambat menuju suhu ruang, dibedakan 3 bentuk utama kristal. Sebutkan dan jelaskan?. 5. Menurut kadar kandungan zat arang dibedakan tiga kelompok utama baja bukan paduan. Sebutkan?. 6. Sebutakan secara umum klasifikasi proses perlakuan panas?. 7. Apa itu proses annealing?. 8. Sebutkan beberapa macam proses annealing?. 9.
Jelaskan proses full-annealing pada baja hypoeutectoid dan hypereutectoid?.
10. Jelaskan tujuan, proses, dan hasil dari Recrystallisation annealing?. 11. Jelaskan tujuan, proses, dan hasil dari Stres relief annealing?. 12. Jelaskan tujuan, proses, dan hasil dari Spheoidization annealing?. 13. Jelaskan tujuan, pemakaian, dan proses dari Normalizing pada perlakuan panas?. 14. Gambarkan diagram suhu dan waktu pemanasan pada proses normalizing?. 15. Jelaskan tujuan, proses, dan hasil dari proses hardening?. 16. Gambarkan diagram suhu dan waktu pemanasan pada proses hardening?. 17. Jelaskan tujuan pengerasan permukaan dan sebutkan macam-macam metode pengerasan permukaan?. 18. Apa perbedaan bahan pada pengerasan carburizing dan flame hardening? 19. Jelaskan secara singkat cara pengerasan permukaan dengan metode carburizing?. 20. Jelaskan secara singkat cara pengerasan permukaan dengan metode flame hardening?.
9-19
