BAB I

Pengujian Heat Treatment

MODUL PRAKTIKUM

LABORATORIUM METALURGI FISIKPERCOBAAN

HEAT TREATMENT

DISUSUN OLEH :

N A M A

:STAMBUK

:KEL/HARI

:TGL. PERC.

:TGL.ACC/KUMPUL:

JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

MAKASSAR2014LEMBAR ASISTENSI

Nama

:

Stambuk:

Kelompok:

No.TanggalUraianParaf Asistensi

Makassar,

2014

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Dalam pengggunaan bahan, untuk keperluan Industri ataupun konstruksi haruslah sesuai sifat-sifat yang dimiliki bahan tersebut, utamanya pada sifat-sifat mekanik, fisik dan teknologinya, namun kenyataannya para pengguna seringkali mengalami kesulitan dalam pemenuhan kebutuhannya akan bahan, tidak sesuai dengan persyaratan yang dibutuhkan. Berbagai perlakuan untuk mengubah sifat-sifat bahan baik sifat mekanik, struktur ataupun sifat-sifat lain, telah banyak diketahui seperti penghalusan butir, pengerasan larutan padat, struktur yang diperkuat, penguatan presipitasi dan dispersi, ataupun perlakuan panas dan lain-lainnya.

Dengan melakukan perlakuan tertentu, diharapkan dapat mengubah sifat bahan menjadi lebih baik dan sesuai kebutuhan yang kita harapkan. Untuk mengubah dan meningkatkan sifat-sifat bahan haruslah dilakukan perlakuan-perlakuan tertentu salah satu perlakuan yang dapat mengubah dan meningkatkan sifat bahan yaitu perlakuan panas.

Perlakuan panas didefinisikan sebagai kombinasi operasi pemanasan dan pendinginan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat dengan waktu tertentu, yang dimaksud memperoleh sifat - sifat tertentu. Langkah pertama pada setiap proses laku panas adalah memanaskan logam bersama campurannya sampai temperatur tertentu, lalu menahan beberapa saat pada temperatur itu kemudian didinginkan langsung. Selama proses ini akan terjadi beberapa perubahan struktur mikro, dimana perubahan ini akan menyebabkan terjadinya perubahan sifat dari logam tersebut.1.2. Tujuan dan Manfaat Pengujian

A. Tujuan pengujian

Setelah melakukan pengujian heat treatment (perlakuan panas) praktikan dapat:

1. Menjelaskan tujuan dari proses perlakuan panas.

2. Menjelaskan prosedur pengujian perlakuan panas.

3. Mengetahui bahan dan alat yang digunakan.

4. Mengetahui jenis-jenis proses perlakuan panas.

5. Menjelaskan hubungan antara diagram fasa Fe-Fe3C dengan proses perlakuan panas.6. Menjelaskan hubungan antara media pendingin, laju pendinginan, diagram TTT dengan proses perlakuan panas.7. Mampu melakukan proses perlakuan panas dengan baik.

B. Manfaat Pengujian

1. Bagi praktikan

2. Bagi industri

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1. Teori Dasar

Heat treatment merupakan suatu proses pemanasan dan pendinginan yang terkontrol, dengan tujuan mengubah sifat fisik dan sifat mekanis dari suatu bahan atau logam sesuai dengan yang dinginkan. Proses dalam heat treatment meliputi :

a) Heating : proses pemanasan sampai temperatur tertentu dan dalam periode waktu. Tujuannya untuk memberikan kesempatan agar terjadinya perubahan struktur dari atom-atom, satu atau lebih unsur-unsur paduan masuk ke dalam larutan padat.b) Holding : proses penahanan pemanasan pada temperatur tertentu, bertujuan untuk memberikan kesempatan agar terbentuk struktur yang teratur dan seragam sebelum proses pendinginanc) Cooling : proses pendinginan dengan kecepatan tertentu, bertujuan untuk mendapatkan struktur dan sifat fisik maupun sifat mekanis yang diinginkan atau untuk menahan unsur-unsur agar tetap dalam larutan sehingga terbentuk larutan padat lewat jenuh.Perlakuan panas merupakan suatu proses pemanasan dan pendinginan logam dalam keadaan padat untuk mengubah sifat-sifat fisis logam. Baja dapat dikeraskan sehingga tahan aus dan kemampuan memotong meningkat, atau baja dapat dilunakkan untuk memudahkan pemesinan lebih lanjut. Melalui perlakuan panas yang tepat, tegangan dalam dapat dihasilkan, 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, khususnya karbon dapat mengakibatkan sifat-sifat fisis. Perlakuan yang diterapkan pada logam dengan cara memanaskan logam pada temperatur tertentu dilanjutkan dengan mengatur laju pendinginan. Dengan tujuan untuk mendapatkan sifat logam yang sesuai dengan yang kita inginkan, contoh :

a. Mengeraskan/menguatkan logam

b. Melunakkan/menguletkan logam

c. Meningkatkan ketahanan aus logamLangkah pertama dalam setiap proses laku panas memanaskan sampai suhu tertentu, lalu menahan beberapa saat pada temperatur itu, kemudian didinginkan dengan laju pendinginan terntentu. Selama proses pemanasan dan pendinginan ini akan terjadi bebrapa perubahan struktur mikro, fasa, bentuk atau ukuran butir kristalnya, dan perubahan tadi akan menyebabkan terjadinya perubahan sifat dari logam tersebut. 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 Fasa Keseimbangan (Equilibrium Phase Diagram).Perlakuan panas yang paling umum digunakan adalah :

a. Quenching ( pengerasan )

Proses quenching atau pengerasan baja adalah suatu proses pemanasan logam sehingga mencapai batas austenit yang homogen. Untuk mendapatkan kehomogenan ini maka austenit perlu waktu pemanasan yang cukup. Selanjutnya secara cepat baja tersebut dicelupkan ke dalam media pendingin, tergantung pada kecepatan pendingin yang kita inginkan untuk mencapai kekerasan baja.

Pada waktu pendinginan yang cepat pada fasa austenit tidak sempat berubah menjadi ferrit atau pearlit karena tidak ada kesempatan bagi atom-atom karbon yang telah larut dalam austenit untuk mengadakan pergerakan difusi dan bentuk sementit oleh karena itu terjadi fasa lalu yaitu martensit, ini berupa fasa yang sangat keras dan bergantung pada keadaan karbon.

b. Anneling

Proses anneling atau melunakkan baja adalah proses pemanasan baja di atas temperatur kritis (723C) selanjutnya dibiarkan beberapa lama sampai temperatur merata disusul dengan pendinginan secara perlahan-lahan sambil dijaga agar temperatur bagian luar dan dalam kira-kira sama hingga diperoleh struktur yang diinginkan dengan menggunakan media pendingin udara.

Tujuan proses anneling :

1. Melunakkan material logam

2. Menghilangkan tegangan dalam / sisa

3. Memperbaiki butir-butir logam.

c. Normalizing

Normalizing adalah suatu proses pemanasan logam hingga mencapai fasa austenit yang kemudian diinginkan secara perlahan-lahan dalam media pendingin udara. Hasil pendingin ini berupa perlit dan ferrit namun hasilnya jauh lebih mulus dari anneling. Prinsip dari proses normalizing adalah untuk melunakkan logam. Namun pada baja karbon tinggi atau baja paduan tertentu dengan proses ini belum tentu memperoleh baja yang lunak. Mungkin berupa pengerasan dan ini tergantung dari kadar karbon.

d. Tempering

Proses tempering adalah pemanasan baja sampai temperatur sedikit di bawah temperatur kritis, kemudian didiamkan dalam tungku dan suhunya dipertahankan sampai merata selama 15 menit. Selanjutnya didinginkan dalam media pendingin. Jika kekerasan turun, maka kekuatan tarik turun pula. Dalam hal ini keuletan dan ketangguhan baja akan meningkat. Meskipun proses ini akan menghasilkan baja yang lebih lemah. Proses ini berbeda dengan anneling karena dengan proses ini belum tentu memperoleh baja yang lunak, mungkin berupa pengerasan dan ini tergantung oleh kadar karbon.e. Hardening

Hardening adalah proses pemanasan baja sampai suhu di daerah atau di atas daerah kritis diikuti dengan pendinginan yang cepat untuk memperoleh struktur martensit.Diagram fasa dan Diagram Time Temperatur Transformation (TTT)

Perlakuan panas membutuhkan diagram fasa yang menjadi panduan perubahan fasa yang dapat terjadi serta temperatur pemanasan yang diinginkan. Diagram fasa memperlihatkan fasa-fasa yang berada pada kesetimbangan pada komposisi dan pada temperatur tertentu. Dibawah ini adalah gambar diagram fasa besi karbon dan ilustrasi perubahan fasa yang terjadi pada komposisi baja dibawah 0.8% selama proses pendinginan dari suhu austenisasi.

BAB III

PENGUJIAN

3.1. Alat dan Bahan Yang Digunakan

A. BahanBahan yang digunakan adalah baja karbon rendah.Gambar spesimen

B. Alat1. Tungku (Furnace)Data teknis

Suhu kerja maksimum

: 1100C

Dimensi

: 340 x 340 x 380 mm

Dimensi permukaan kerja: 150 x 100 x 170 mm

Berat

: 25 kg

Voltase AC

: 220/240 V (110/120 V on special request)

Connecting load

: 1200 V2. Gergaji digunakan untuk memotong spesimen sesuai dengan ukuran.

3. Kikir untuk meratakan sisi permukaan spesimen.

4. Catok untuk mencekam spesimen ketika dipotong.

5. Media pendingin untuk digunakan untuk mendinginkan spesimen yang telah dipanaskan di dalam tungku.

6. Penjepit digunakan untuk mengangkat spesimen dari dalam tungku.

LABORATORIUM

METALURGI FISIK UNIV. HASANUDDININSTRUKSI

KERJAPRAKTIKUM USED ONLY

Terbitan/Revisi : I / 0

Tanggal Revisi : -

PERLAKUAN PANASHalaman : 13 dari 14

Disetujui : MM

1. TUJUAN

Agar pekerjaan perlakuan panas dilaksanakan dengan menggunakan peralatan yang tepat dan dioperasikan dengan benar

2. ACUAN / REFERENSI

Prosedur Peralatan

3. BAHAN DAN ALAT

3.1 Tungku (furnace)

3.2 Termokopel

3.3 Jam

3.4 Penjepit Spesimen

3.5 Media quench ( air, solar, oli, air garam)

4. TATA CARA / PELAKSANAAN

4.1 Persiapan Spesimen

4.1.1 Buatlah spesimen sedemikian sehingga ukurannya dapat dimasukkan ke dalam furnace

4.1.2 Berilah kode/nama pada spesimen agar mudah di identifikasi dan tidak hilang pada saat pemanasan dalam tungku

4.2 Persiapan Alat

Hubungkan kabel sensor suhu pada termometer ke dalam furnace dan tempatkan termometer tidak kurang dari 30 cm dari dinding furnace

Pastikan furnace dapat tertutup dengan rapat

Jauhkan dari bahan-bahan mudah terbakar

Pastikan kabel listrik dalam keadaan baik

Pastikan termometer berfungsi dengan baik, bila perlu ganti baterai dengan yang baru

Siapkan grafik kecepatan pemanasan yaitu hubungan antara temperatur dengan waktu yang terbaru (up to date)

4.3 Pemanasan

4.3.1 Masukkan spesimen uji. Bila jumlah spesimen lebih dari satu, aturlah jaraknya agar tidak bertumpuk

4.3.2 Hidupkan termometer, perhatikan angka pada display (monitor)

4.3.3 Hubungkan kabel listrik pada furnace ke listrik utama, sedapat mungkin hindarilah penggunaan sambungan kabel

4.3.4 Amatilah lampu indikator listrik. Bila listrik telah terhubung lampu indikator akan menyala (merah)

4.3.5 Putarlah pengatur kecepatan pemanasan ( 0 100 ) sesuai dengan kecepatan yang diinginkan

4.3.6 Perhatikan kenaikan temperatur furnace pada display (monitor) termometer digital

4.3.7 Jika pelaksanaan tidak menggunakan termometer, gunakan grafik kecepatan pemanasan dan jam (penunjuk waktu) untuk menentukan temperatur furnace

4.3.8 Amatilah lampu indikator selama proses pemanasan berlangsung

4.4 Pengeluaran spesimen dari furnace

4.4.1 Sebelum mengeluarkan spesimen dari dalam furnace, dekatkan media pendingin/celupan (air, solar, oli, air garam, dll) sampai pada jarak minimum yaitu 50 cm

4.4.2 Setelah temperatur pemanasan tercapai bukalah penutup furnace dengan menjaga jarak minimum yaitu 50 cm

4.4.3 Keluarkan spesimen dengan menggunakan penjepit, pastikan spesimen terjepit dengan kuat sebelum diangkat keluar dari furnace

4.4.4 Jatuhkan spesimen ke dalam media pendingin/celupan tanpa menimbulkan percikan

4.4.5 Setelah waktu lama pencelupan tercapai, angkatlah spesimen kemudian bersihkan dan keringkan

4.4.6 Jika specimen didinginkan di dalam tungku, dan membutuhkan waktu yang lama, berilah keterangan tertulis yang diletakkan pada pintu furnace.

4.5 Perlakuan Panas Selesai

4.5.1 Tutup kembali furnace, matikan thermometer dan lepaskan kabel sensor temperaturnya dari dalam furnace

4.5.2 Turunkan kecepatan pemanasan furnace dengan memutar pengatur kecepatan pemanasan ke posisi 0 (nol)

4.5.3 Lepaskan kabel listrik furnace dari listrik utama

4.5.4 Diamkan furnace selama lebih kurang 5 jam agar mencapai temperatur ruang. Selama proses ini jangan mendekatkan bahan yang mudah terbakar

5. PELAPORANLaporan hasil pengujian memuat :

5.1 Rekaman data hasil pengujian yang ditandatangani personel yang melaksanakan pengujian

5.2 Laporan ditandatangani oleh MM

6. DOKUMEN TERKAIT

Nomen Klatur Alat Furnace

Data hasil pengujian

NoPemanasan Pendinginan

Waktu (Menit)Suhu Tungku Saat Pemanasan Waktu(Menit)Suhu pendinginan

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

Suhu oli :

C

Suhu air :

C

Suhu udara :

C

Suhu solar :

C

Asisten ,

11