Bahan‐bahan pada saat sekarang khususnya logam semakin baik dan rumit, digunakan pada peralatan modern yang memerlukan bahan dengan kekuatan impak dan ketahanan fatigue yang tinggi disebabkan meningkatnya kecepatan putar dan pergerakan linear serta peningkatan frekwensi pembebanan pada komponen. Untuk mendapatkan kekuatan dari bahan tersebut dapat dilakukan dengan proses perlakuan panas.
Perlakuan panas adalah suatu proses pemanasan dan pendinginan logam dalam keadaan padat untuk mengubah sifat‐sifat fisis logam tersebut. Melalui perlakuan panas yang tepat, tegangan dalam dapat dihilangkan, besar butiran dapat diperbesar atau diperkecil, ketangguhan dapat ditingkatkan atau dapat dihasilkan suatu permukaan yang keras disekeliling inti yang ulet.
Besi dan baja mempunyai kandungan unsur utama
yang sama yaitu Fe, hanya kadar karbon lah yang membedakan besi dan baja,
penggunaan besi dan baja dewasa ini sangat luas mulai dari perlatan yang sepele
seperti jarum, peniti sampai dengan alat – alat dan mesin berat. Kekerasan
didefinisikan sebagai ketahanan sebuah benda (benda kerja) terhadap penetrasi/daya
tembus dari bahan lain yang kebih keras penetrator).
Kekerasan meru‐pakan suatu sifat dari bahan yang sebagian besar dipengaruhi oleh un‐sur‐unsur paduannya dan kekerasan suatu bahan tersebut
dapat berubah bila dikerjakan dengan cold worked seperti pengerolan, penarikan,
pemakanan dan lain‐lain serta kekerasan dapat dicapai sesuai
kebutuhan dengan perlakuan panas.
Faktor‐faktor yang mempengaruhi hasil kekerasan dalam
perlakuan panas antara lain adalah Komposisi kimia, Langkah Perlakuan Panas, Cairan
Pendinginan, Temperatur Pemanasan, dan lain‐lain.
Proses hardening cukup banyak dipakai di Industri
logam atau bengkel‐bengkel logam lainnya. Alat‐alat permesinan atau komponen mesin banyak yang harus dikeraskan
supaya tahan terhadap tusukan atau tekanan dan gesekan dari logam lain,
misalnya roda gigi, poros‐poros dan lain‐lain yang banyak dipakai pada benda bergerak.
Dalam kegiatan produksi, waktu yang dibutuhkan
untuk menyelesaikan suatu produksi adalah merupakan masalah yang sangat sering
dipertimbangkan dalam Industri dan selalu dicari upaya‐upaya untuk mengoptimalkannya. Pengoptimalan ini dilakukan mengingat
bahwa waktu (lamanya) menyelesaikan suatu produk adalah berpengaruh besar
terhadap biaya produksi.
Hardening dilakukan untuk memperoleh sifat tahan aus
yang tinggi, kekuatan dan fatigue limit/ strength yang lebih baik. Kekerasan
yang dapat dicapai tergantung pada kadar karbon dalam baja dan kekerasan yang
terjadi akan tergantung pada temperatur pemanasan (temperatur autenitising),
holding time dan laju pendinginan yang dilakukan serta seberapa tebal bagian
penampang yang menjadi keras banyak tergantung pada hardenability.
Langkah‐langkah Proses Hardening
Langkah‐langkah proses hardening adalah sebagai berikut :
1. Melakukan Pemanasan (heating)
Langkah pertama adalah dengan melakukan pemanasan. Untuk
baja karbon tinggi 200‐300 diatas Ac‐1 pada diagram Fe‐Fe3C,
misalnya pemanasan sampai suhu 8500, tujuanya adalah untuk mendapatkan struktur Austenite, yang salah sifat Austenite adalah tidak stabil pada suhu di
bawah Ac‐1,sehingga dapat ditentukan struktur yang diinginkan. Dibawah ini diagram Fe‐Fe3C dibawah ini :
Gambar : diagram keseimbangan Fe‐Fe3C
2. Penahanan Suhu (holding)
Holding time dilakukan untuk mendapatkan
kekerasan maksimum dari suatu bahan pada proses hardening dengan menahan pada
temperatur pengerasan untuk memperoleh pemanasan yang homogen sehingga struktur
austenitnya homogen atau terjadi kelarutan karbida ke dalam austenit dan
diffusi karbon dan unsur paduannya.
Dibawah ini adalah Pedoman untuk menentukan holding time dari
berbagai jenis baja
Baja Konstruksi dari Baja Karbon dan Baja Paduan Rendah
Baja Konstruksi dari Baja Karbon dan Baja Paduan
Rendah Yang mengandung karbida yang mudah larut diperlukan holding time yang
singkat 5 sampai 15 menit setelah mencapai temperatur pemanasannya
dianggap sudah memadai.
Baja Konstruksi dari Baja Paduan Menengah Dianjurkan menggunakan
holding time 15 sampai 25 menit tidak tergantung ukuran benda kerja.
Low Alloy Tool Steel
Low Alloy Tool Steel Memerlukan holding time yang tepat, agar
kekerasan yang diinginkan dapat tercapai. Dianjurkan menggunakan 0,5 menit per
milimeter tebal benda, atau 10 sampai 30 menit.
High Alloy Chrome Steel
High
Alloy Chrome Steel Membutuhkan holding time yang paling panjang di antara semua
baja perkakas, juga tergantung pada temperatur pemanasannya. Juga diperlukan kombinasi temperatur dan holding time yang tepat.
Biasanya dianjurkan menggunakan 0,5 menit permilimeter tebal benda dengan
minimum 10 menit, maksimum 1 jam.
Hot Work Tool Steel
Hot Work Tool Steel Mengandung karbida yang sulit larut, baru akan larut
pada 10000 C. Pada temperatur ini kemungkinan terjadinya pertumbuhan butir sangat besar,
karena itu holding time harus dibatasi, 15 sampai 30 menit. High Speed Steel Memerlukan temperatur
pemanasan yang sangat tinggi, 1200 sampai dengan 13000C. Untuk mencegah terjadinya pertumbuhan
butir holding time diambil hanya beberapa menit saja. Misalkan kita ambil waktu
holding adalah selama 15 menit pada suhu 8500.
3. Pendinginan
Untuk proses Hardening kita melakukan pendinginan secara cepat dengan menggunakan
media air. Tujuanya adalah untuk mendapatkan struktur martensite, semakin
banyak unsur karbon,maka struktur martensite yang
terbentuk juga akan semakin banyak. Karena martensite terbentuk dari fase Austenite yang
didinginkan secara cepat. Hal ini disebabkan karena atom karbon tidak sempat berdifusi keluar dan
terjebak dalam struktur kristal dan membentuk struktur tetragonal yang ruang kosong antar
atomnya kecil,sehingga kekerasanya meningkat.
kurva pendinginan pada diagram time temperature transformation
Dari diagaram pendinginan diatas dapat dilihat
bahwa dengan pendinginan cepat (kurva 6) akan menghasilkan struktur martensite
karena garis pendinginan lebih cepat daripada kurva 7 yang merupakan laju
pendinginan kritis (critical cooling rate) yang nantinya akan tetap terbentuk
fase austenite (unstable). Sedangkan pada kurva 6 lebih cepat daripada kurva
7,sehingga terbentuk struktur martensite yang kekerasanya berkisar antara 600
BHN‐750 BHN, tetapi bersifat rapuh karena tegangan dalam yang besar.
Jadi
dapat disimpulkan bahwa dengan proses hardening pada baja karbon tinggi akan meningkatkan
kekerasanya.
Dengan meningkatnya kekerasan, maka efeknya terhadap kekuatan
adalah sebagai berikut :
Impact Strength
Kekuatan impact (impact strength) akan turun karena dengan
meningkatnya kekerasan, maka tegangan dalamnya akan meningkat. Karena pada
pengujian impact beban yang bekerja adalah beban geser dalam satu arah , maka tegangan dalam
akan mengurangi kekuatan impact.
Tensile Strength
Kekuatan tarik (tensile sterngth) akan meningkat. Hal ini disebabkan
karena pada pengujian tarik beban yang bekerja adalah secara aksial yang
berlawanan dengan arah dari tegangan dalam, sehingga dengan naiknya kekerasan akan
meningkatkan kekuatan tarik dari suatu material.
Nah itulah proses hardening pada baja teman teman, Share ke teman kamu ya :)
Nah itulah proses hardening pada baja teman teman, Share ke teman kamu ya :)
0 komentar