Upload
reza-irawan
View
329
Download
22
Embed Size (px)
Citation preview
292
BAB VIII PERLAKUAN PERMUKAAN
8.1. Pendahuluan
Suatu perlakuan (treatment) yang diterapkan pada suatu logam agar diperoleh sifat-sifat
yang tertentu: senantiasa tidak dapat dilepaskan dari tujuan yang ingin dicapai dari penerapan
perlakuan tersebut.
Atas dasar hal tersebut, agar dapat dicapai hasil yang memadai, pelaksanaan dari suatu perlakuan,
harus memperhitungkan aspek metalurgi dan peralatan yang tersedia.
Penelaahan terhadap aspek metalurgi, memungkinkan untuk memilih proses-proses perlakuan
yang sesuai untuk suatu logam untuk suatu maksud tertentu dengan ekonomis; sedangkan
penelaahan terhadap peralatan yang tersedia memungkinkan antara lain untuk dapat menentukan
tingkat kualitas yang akan dihasilkan.
Dalam metode proses produksi yang modern, perlakuan (treatment) yang diterapkan pada suattu
logam melibatkan perlakuan logam dalam keadaan cair (liquid treatment) dan p[erlakuan logam
dalam keadaan padat (solid treatment) dan perlakuan logam dalam keadaan padat (solid
treatment).
Liquid treatment dijumpai dalam proses pengecoran; umpamanya dalam penambahan unsure-
unsur paduan, inoculant, no du lant, dan sebagainya. Sedangkan solid treatment ruang
lingkupnya sangat luas. Meskipun tujuan dari solid treatment pada hakekatnya adalah mengubah
sifat/karakteristik fisik dan mekanik logam; tetapi penerapannya dapat mencakup pengubahan
seluruh bagian dari logam atau sebagian dari permukaan logam (bahkan dapat mencakup
pengubahan permukaannya saja).
Proses perlakuan yang diterapkan untuk pengubahan sifat pada seluruh bagian logam dikenal
dengan nama proses perlakuan (laku panas/heat treatrment). Sedangkan proses perlakuan yang
diterapkan untuk mengubah sifat/karakteristik logam pada permukaannya (bagian permukaan
logam) disebut proses perlakuan permukaan (laku permukaa/surface treatment).
Pada prakteknya, pelaksanaan laku permukaan sangat bervariasi tergantung pada tujuan yang
ingin dicapai. Laku permukaan umumnya ditujukan antara lain untuk:
- Meningkatkan ketahanan aus dengan jalan memperkeras (atau memberikan lapisan yang
keras) pada permukaan logam.
293
- Meningkatkan ketahanan korosi tanpa merubah karakteristik sifat-sifat logam yang
permukaannya diberi laku permukaan.
- Meningkatkan “performance” (unjuk rupa) logam dari suatu komponen untuk maksud-
maksud fabrikasi.
Atas dasar hal tersebut diatas, jenis proses laku permukaan sangat banyak. Tabel berikut
berupaya menggambarkan jenis-jenis proses laku permukaan yang umum dikenal dalam proses
produksi.
I. Proses-proses untuk memperkeras permukaan logam : 1. Proses perlakuan thermokimia (Thermochemical treartment):
- Carburizing (cementation,Sementasi, Karburasi) dengan media padat, cair atau gas.
- Nitriding dengan media cair atau gas
- Iontriding
- Cyaniding (Carbonitriding, Chapmanizing)
- Nitrocarburizing (Nitroc)
2. Proses pengerasan permukaan (Surface hardening):
- Induction hardening
- Flame hardening
3. Metal spraying
4. Pelapisan logam (metal plating) melalui pengendapan elektrolitik unsur-unsur yang keras.
5. Proses Fusi (Fusion process) antara lain: Overlay process atau substitusi.
II. Proses-proses untuk meningkatkan ketahanan korosi : 1. Pengendapan listrik (electrodeposition)
2. Lapisan celup (hot dip coating)
3. Lapis difusi (diffusion coating); yang mencakup:
- Cemewntasi
- Cladding
- Deposisi vakum
- Pirolisa (Vapour deposition)
- Sprayed Metal Coating
294
- “Case hardening” (pengerasan kulit)
4. Lapis non-metalik (Non-metalic coating); mencakup:
- Pengecatan dan lapis lak (lacquers coating).
- Lapis plastik
- Lapis karet dan elastomer
- Lapis Enamel
- Temporary protective coatings
5. Lapis konversi dasn oksida (Conversion and Oxide Coating)
- Anodisasi
- Chromatasi
- Phosphatasi (Parkerizing)
III. Proses-proses untuk meningkatkan ”unjuk rupa (performance)” permukaan logam:
1. Polishing
2. Abrasive belt grinding
3. Barrel tumbing
4. Honing
5. Lapping
6. Superfinishing
Disamping proses-proses tersebut diatas, ke dalam jenis proses ini termasuk pula:
1. Electro plating
2. Metal spraying
3. Pelapisan inorganic
4. Parkerizing
5. Anodizing
6. Shradizing
Catatan;
Proses I.1.. dikenal juga dengan nama: Proses pengerasan kulit (case hardening).
295
Jenis proses laku permukaan sangat banyak, sehingga tidak mungkin untuk dijelaskan
keseluruhan proses dalam makalah ini. Pembahasan dalam bab ini hanya mencakup proses
perlakuan thermokimia dan proses pengerasan permukaan (Surface hardening).
8.2. Carburizing (Cementation/Sementasi/karburisasi) 1. Tujuan
Proses karburasi bertujuan untuk:
- meningkatkan ketahanan aus dengan jalan mempertinggi kekerasan permuka-an logam
(dalam hal ini: baja).
- Meningkatkan ketahanan terhadap pembebanan yang tiba-tiba.
Ini berarti, logam yang diperkeras permukaannya harus memiliki harga impak yang tinggi
(harga impak yang tinggi dapat dicapai karena bagian dalam dari logam tetap lunak).
- Meningkatkan karakteristik fatik dari logam.
Manfaat yang patut dipertimbangkan dalam penerapan proses ini adalah bahwa proses
karburasi menghasilkan kemungkinan deformasi yang relatif lebih kecil dibandingkan dengan
proses pengerasan yang diperoleh melalui penyepuhan (Quenching).
2. Prinsip
Karburasi adalah proses perlakuan thermokimia. Umumnya diterapkan pada jenis baja
yang tidak mudah dikeraskan. Dengan demikian agar baja tersebut dapat dikeraskan
permukaannya, perlu dilakukan pengubahan komposisi dari baja yang bersangkutan.
Perubahan komposis baja terjadi dengan jalan melarutkan karbon pada permukaan baja.
Dengan cara seperti itu, komposisi pada permukaan baja akan berkisar antara 0,3 sampai
0,9% C.
Di atas 0,9% C harus dihindari karena dapat menimbulkan penggentasan dan bahkan
pengelupasan.
Proses karburasi dilaksanakan pada suhu sekitar 825 o C dan 925 o C. Sedangkan
pelaksanaan pengerasannya dilakukan dengan cara:
- Meng-quench (menyepuh) langsung dari suhu karburasi.
296
- Pertama-tama mendinginkan benda kerja dari suhu karburasi, kemudian diikuti dengan
austenisasi dan penyepuhan (Single Quenching).
- Double quenching: yaitu menyepuh langsung dari suhu karburasi diikuti dengan
austenisasi kembali dan di-quench. Atau mendinginkan benda kerja dari suhu karburasi
kemudia diterapkan proses normalizing atau austenisasi-quenchin g kemudian
diikuti dengan proses single quenching.
Keseluruhan proses karburasi ditentukan oleh dua faktor utama yaitu: kesetimbangan kimia
dan difusi.
a. Kesetimbangan kimia
Karbon yang dibutuhkan untuk proses ini dipasok dari medium yang dapat berbentuk padat,
cair atau gas. Bagaimanapun bentuk pemasok, transport karbon ke permukaan logam
senantiasa dalam bentuk gas yaitu dalam bentuk gas CO. Gas CO ini akan bereaksi dengan
permukaan logam sebagai berikut:
3 Fe + 2 CO Fe3C + CO2
297
Dari gambar berikut terlihat bahwa laju reaksi menurun dengan menaiknya kadar karbon dari
baja. Disamping itu terlihat pula bahwa proses ini tergantung dari komposisi gas. Ini berarti
bahwa perbandingan antara CO2 dengan CO.
Gambar 8.1. Perbandingan % CO/CO2 terhadap Temperatur
yang tertentu padasuhu tertentu dapat memberikan kadar karbon yang tertentu pula. Sebagai
contoh, jika CO2/CO sama dengan 5/95 (pada suhu 900 o C maka akan diperoleh kadar karbon =
0,8%. Jadi jika proses Karburasi dilakukan pada suhu yang relatif tinggi, maka perbandingan
CO2/CO harus kecil; dan ini berarti membutuhkan gas CO yang banyak.
b. Difusi
Faktor yang sangat penting dalam proses karburasi adalah difusi. Faktor yang berpengaruh
dalam proses difusi adalah suhu dan waktu. Makin tinggi suhu karburasi, makin tebal lapisan
karburasi karena kecepatan difusi makin besar. Proses karburasi yang baik adalah yang
menghasilkan adanya gradien komposisi dari luar ke dalam. Dengan adanya gradien
komposisi, maka pengelupasan dapat dicegah. Agar gradien komposisi dari karbon dapat
diperoleh, perlu dipertimbangkan suatu periode difusi dimana pada saat tersebut pemasokan
298
karbon sudah dihentikan, tetapi benda kerja untuk beberapa saat masih tetap pada temperatur
karburasi untuk “menyempurnakan” difusi dari karbon.
Dari uraian diatas terlihat bahwa tebal lapisan karburasi (dept of carburization) yang berarti
jarak dari permukaan logam ke suatu konsentrasi karbon tertentu sangat tergantung pada suhu
proses, lama proses, konsentrasi karbon medium yang digunakan dan kadar karbon yang
dimiliki oleh baja yang diproses. Dalam praktek, konsentrasi karbon medium dikenal dengan
sebutan potensial karbon (Carbon potensial).
Cara-cara pelaksanaan proses karburasi
a. Menggunakan medium padat
Proses karburasi dengan menggunakan medium karburasi yang padat disebut juga sebgai
“Pack Carburazing”.
Pada waktu pemanasan, oksigen dari udara bereaksi denga karbon dari medium membentuk
CO2. CO2 ini kemudian bereaksi dengan karbon dari medium menurut reaksi sebagai berikut:
CO2 + C 2 CO
Pada saat suhu proses bertambah tinggi, kesetimbangan reaksi bergeser ke sebelah kanan,
sehingga kadar gas CO bertambah banyak. Pada permukaan baja, CO mengurai sebagai
berikut:
2 CO CO2 + C
Atom karbon yang dihasilkan reaksi diatas kemudian larut kedalam fase austenit dan
berdifusi. Sedangkan CO2 yang dihasilkan dari reaksi diatas bereaksi kembali dengan karbon
yang terdapat pada medium diikuti kembali dengan penguraian CO pada permukaan logam
dan seterusnya.
Tetapi proses pembentukan gas CO2 dan CO seperti diuraikan diatas berlangsung sangat
lambat. Untuk mengatasi hal tersebut diatas, kedalam medium ditambahkan suatu
“energizer”. (aktivator/katalisator atau regenerator). Energizer yang dapat digunakan untuk
proses ini adalah: Ba CO3, BaCl, BaO, CaO, K2CO3, Na2CO3, K2SO4 dan K4Fe(CN)6.
299
Dalam praktek, energizer yang umum digunakan adalah Ba CO3 dan K4Fe(CN)6, sedangkan
bahan medium adalah arang kayu (Charcoal/houtskool).
Komposisi arang kayu dengan enegizer yang umum adalah sebagai berikut:
a. Komposisi 1:
60% arang kayu
40% barium karbonat
b. Komposisi 2:
45% arang kayu
50% barium karbonat
5% kaliumferosianid
Pada suhu proses yang tinggi: energizer berfungsi untuk membentuk/ mempercepat
pembentukan gas CO seperti ditunjukkan oleh contoh berikut:
BaCO3 BaO + CO2
CO2 + C 2 CO
Gas CO yang terjadi kemudian larut kedalam fase austenit atau bereaksi dengan BaO dan
membentuk Ba CO3. Dengan demikian Ba CO3 senantiasa ada selama proses sehingga
reaksi-reaksi dapat berjalan terus. Penambahan K4Fe(CN)6 dapat memperbaiki hasil
karburasi seperti ditunjukkan pada gambar 8.2.
Jika medium untuk karburasi akan dibuat sendiri, perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut:
- medium harus memiliki daya hantar panas yang baik agar distrubusi temperatur yang baik
mudah diperoleh dalam tempo yang relatif singkat.
- Perubahan volume (jika terjadi) harus sekecil mungkin sehingga benda kerja senantiasa
diselaputi oleh medium selama proses berlangsung.
- Memiliki mampu regenerasi yang baik.
- Relatif kering.
300
- Diameter medium (arang kayu) harus sesuai dengan bentuk dan ukuran benda kerja. Pada
umumnya ukuran butir medium harus mampu “menutupi” permukaan benda kerja dengan
sempurna. Umumnya ukuran butir medium berkisar antara 1,5 sampai 6 mm.
Setiap jenis medium dan energizer yang digunakan akan memberikan hasil yang berbeda-
beda. Gambar 3 memperlihatkan hubungan antara jenis medium yang digunakan dengan
dalamnya penetrasi karbon untuk suatu waktu dan suhu proses yang sama
Gambar 2. Tebal lapisan sebagai fungsi dari waktu dan suhu proses.
Gambar 8.3. Hubungan antara jenis medium yang digunakan dengan dalamnya penetrasi
karbon.
301
Dari gambar 3 terlihat bahwa hasil yang baik ditunjukkan oleh kurva nomor 4 dan 5, karena
kadar karbon yang dicapai pada permukaan tidak melampaui 0,9%.
Di pasaran, medium yang dijual (misalnya: Eternite buatan ICI) memiliki potensial karbon
sekitar 0,8 – 0,.9% .
Kotak Sementasi
Benda kerja yang akan diproses dengan medium padat, diletakkan/disusun dalam kotak
sementasi. Kotak sementasi harus memiliki karakteristik sebagai berikut:
- Harus rapat sehingga tidak memungkinkan adanya kebocoran dari gas terbentuk.
- Tahan suhu tinggi untuk waktu yang relatif lama.
- Sesuai untuk bentuk dan ukuran benda kerja yang akan diproses.
- Memiliki sifat mekanik yang memadai sehingga tidak terjadi perubahan bentuk pada saat
mengalami pemanasan pada waktu yang cukup lama.
- Relatif ringan.
Untuk itu, biasanya kotak sementasi dibuat dari:
- Baja Cr – Ni
- Bahan ini harganya realtif mahal, tetapi bahan ini sangat stabil pada suhu yang tinggi
serta relatif ringan.
- Baja lunak, murah tetapi masa pakainya singkat,
- Besi cor, relatif tebal (rata-rata diatas 10 mm) agar masa pakainya menjadi panjang.
b. Menggunakan medium cair
Medium cair yang digunakan adalah berbentuk garam yang mengandung karbon.
Penggunaan medium cair dalam proses karburasi memberikan banyak keuntungan baik
dari aspek kualitatif maupun ekonomi. Cara ini sangat cocok diterapkan pada benda kerja
yang relatif kecil. Pemanasannya berlangsung homogen dan selama proses karburasi,
oksidasi dan dekarburasi dapat dicegah.
Jenis garam yang digunakan umunya adalah yang banyak mengandung Na CN atau KCN. Garam
ini kemudian dicampur dengan bahan aktivator seperti: NaCl, BaCl, KCl atau Na2Co3.
Penambahan aktivator ini, selain sebagai pemercepat reaksi, juga untuk menurunkan titik cair
garam.
302
Dalam praktek, garam NaCN lebih umum digunakan dibandingkan dengan garam KCN.
Alasannya adalah:
- Na CN lebih murah
- Mengandung banyak karbon, lihat perhitungan berikut:
Na C N K
23 12 14 39
Dengan demikian kadar karbon dalam NaCN:
%5,24141223
100.12=
++ dalam KCN = 18,5%
Hal ini mengakibatkan: untuk suhu dan waktu proses yang sama NaCN dapat memberikan
lapisan yang lebih tebal.
- Titik cair NaCN dapat relatif rendah, (NaCN mulai mencair mulai suhu 500 o C).
Jika garam NaCN dipanaskan pada suhu proses, garam ini akan mengurai menjadi:
NaCN Na + C + N
Sedangkan unsure C yang terbentuk akan larut kedalam fase austenit atau bereaksi dengan Fe
menjadi:
C + 3 Fe Fe3 C
Untuk waktu dan suhu proses yang sama, penetrasi karbon pada proses karburasi dengan
menggunakan medium cair lebih besar dibandingkan dengan menggunakan medium padat.
Komposisi garam NaCN yang digunakan umumnya terdiri dari: 45% NaCN, 18% NaCl dan
37% NaCO3. Kadar NaCN yang diijinkan untuk proses ini berkisar antara 25% - 50%.
Gambar 4 menunjukkan hubungan antara tebal lapisan dengan waktu pada suhu proses yang
berbeda-beda.
Komposisi campuran garam sangat berpengaruh terhadap sifat permukaan yang akan
diperoleh. Oleh sebab itu perlu penelaahan yang dalam sebelum memilih garam yang akan
digunakan untuk proses karburasi tersebut.
Perlu pula diperhatikan bahwa selama proses berlangsung, kontak antara oksigen dari udara
dengan cairan garam halus dicegah dan disamping itu agar asap yang timbul selama proses
303
berlangsung dapat diperkecil serta efisiensi panas dapat ditingkatkan; maka sebaiknya
permukaan garam cair perlu ditutupi dengan serbuk grafit.
Benda kerja yang akan diproses harus mengalami pemanasan awal pada suhu sekitar 100
sampai 400 o C. Gunanya adalah untuk menghilangkan kemungkinan adanya uap air serta
untuk meningkatkan efisiensi proses.
Tebal lapisan yang diterapkan ummnya tidak lebih dari 0,5 mm. Makin tipis tebal lapisan,
karakteristik proses menjadi lebih ekonomis karena laju pemanasan sangat tinggi. Jika tebal
lapisan direncanakan lebih awal dari 0,5 mm maka suhu proses yang ekonomis berkisar
antara 900 – 925 o C. Jika dari suhu ini hasil penyepuhan membuahkan kekerasa yang relatif
rendah, maka perlu dilakukan proses single quenching.
Suhu proses yang lebih tinggi dari 950 o C menghasilkan kekerasan permukaan menjadi
rendah karena banyaknya austenit sisa.
c. Menggunakan medium gas
Dalam hal ini, benda kerja diletakkan pada suatu jenis tungku tertentu (biasanya tungku
retort) dimana proses karburasi berlangsung dengan jalan mengalirkan gas medium. Gas yang
digunakan adalah gas CO dan gas hidrokarbon. Reaksi yang timbul adalah sebagai berikut:
2 CO C + CO2
CH4 2 H2
Co + H2 C + H2O
Dari reaksi-reaksi diatas, komposisi dari gas untuk proses karburasi dapat dianalisa sehingga
potensial karbonnya dapat diperkirakan. Disamping itu, kadar kelembaban sangat
mempengaruhi harga potensial karbon. Berdasarkan hal tersebut, pengukuran potensial
karbon dapat ditentukan dengan jalan menentukan titik embun (dew point) dari gas tersebut.
Gas untuk proses karburasi dapat diperoleh dengan cara:
- Mengalirkan cairan karburasi ke dalam tungku. Cairan ini kemudian ditetskan pada suatu
pelat dalam tungku sehingga cairan tersebut berubah menjadi uap. Potensial karbon dalam
hal ini sangat tergantung pada besar/kecilnya cairan yang dialirkan kedalam tungku.
304
- Mengalirkan gas yang dibuat dalam suatu generator
- Mengalirkan gas hidrokarbon dan udara secara langsung kedalam tungku.
- Melaksanakan proses karburasi dalam tungku vakum dengan cara mengalirkan gas
hidrokarbon kedalam tungku. Dengan cara ini, pelaksanaan proses dapat dilakukan pada
suhu yang lebih tinggi sehingga waktu proses menjadi lebih singkat.
Siklus thermal proses karburasi
a. Pemanasan:
- Suhu untuk proses berkisar antara 850 – 950 o C: tergantung pada jenis baja yang
diproses (masuk ke daerah austenit).
Pemanasan diatas suhu tersebut dapat mempercepat proses karburasi, tetapi kemungkinan
untuk timbulnmya butir austenit yang kasar menjadi besar.
- Lamanya proses tergantung pada: tebal lapisan yang diinginkan, suhu proses dan jenis
medium yang digunakan.
b. Pendinginan
Pendinginan dilakukan jika tidak diterapkan proses penyepuhan langsung (direct quench).
5. Proses-proses yang diterapkan setelah pelaksanaan karburasi
a. Normalizing
- Latar belakang:
Pemanasan pada temperatur tinggi untuk jangka waktu yang relatif lama menyebabakan
ukuran butir membesar. Ini berarti butir-butir ferit dibagian dalam dan butir-butir perlit
pada permukaan menjadi kasar. Keadaan ini menyebabkan harga impak dari benda kerja
menjadi rendah.
- Solusi
Untuk mengatasi hal tersebut diatas biasanya diterapkan double normalizing yang
pelaksanaannya adalah sebagai berikut:
Normalizing untuk bagian tengah dari logam (suhu proses relatif tinggi), setelah itu
diikuti dengan penormalan untuk bagian permukaan logam (suhu proses lebih rendah0.
b. Pengerasan:
305
Metode yang diterapkan dapat berupa: Direct quench, Single quench atau Double quench.
c. Penemperan
Meskipun sudah diterapkan proses double quench, kadang-kadang pada beberapa jenis
baja masih dapat terjadi pengelupasan. Hal ini sebagai akibat timbulnya tegangan sisa
yang cukup besar pada bagian permukaan setelan mengalami proses penyepuhan. Untuk
mengatasi hal tersebut dapat dilakukan proses penemperan pada suhu yang relatif rendah
sehingga tidak terjadi penurunan kekerasan dipermukaan yang besar. Dengan demikian
tujuan dari penemperan adalah untuk menghilangkan tegangan sisa.
Gambar 8.4. Hubungan antara tebal lapisan dengan waktu pada suhu yang berbeda-beda.
6. Baja untuk maksud karburasi
Proses karburasi dapat diterapkan pada:
a. baja karbon lunak yaitu baja dengan kandungan karbon maksimum 0,2%.
Jika baja ini diproses, hal-hal berikut kemungkinan besar terjadi yaitu:
- Adanya kecenderungan butir tumbuh membesar, sehingga dapat menurunkan harga
impak.
306
- Kecepatan difusi sangat lambat sehingga biaya proses menjadi mahal.
- Gradien komposisi sulit terbentuk sehingga kemungkinan timbulnya pengelupasan
menjadi besar.
b. Baja karburasi (Carburazing steel)
Adalah baja dengan komposisi tertentu sehingga kemungkinan-kemungkinan seperti
terdapat pada baja karbon lunak dapat dihindari.
Beberapa jenis baja karburasi antara lain adalah;
- Baja karburasi nikel (Ni-carburizing steel)
Karakteristik baja ini adalah:
• kemungkinan tumbuhnya butir sangat kecil sehingga harga impak setelah proses
tetap tinggi.
• Kecepatan difusi relatif besar, sehingga proses karburasi dapat lebih ekonomis.
• Mudah menghasilkan gradien komposisi sehingga kemungkinan timbulnya
pengelupasan menjadi kecil (relatif tidak ada).
• Jenis baja ini tidak memerlukan penemperan.
- Baja karburasi krom-nikel (Cr – Ni carburizing steel).
Dengan adalanya karbida krom, ketahanan aus baja ini menjadi lebih besar
- Baja karburasi krom-nikel dan mangan.
Baja ini memiliki kekuatan, ketangguhan dan ketahanan terhadap fatik yang relatif
tinggi. Adanya kadar mangan yang cukup, kemungkinan proses penyepuhan dalam oli.
- Baja karburasi krom-nikel dan molibden
Karbida yang terbentuk memungkinkan pertumbuhan butir dapat dicegah. Kadang-
kadang baja ini mengandung sejumlah kecil vanadium untuk menaikkan
ketangguhannya
7. Pemeriksaan dan pengukuran tebal lapisan pengerasan (carburazing depth).
a. Pemeriksaan makroskopik
Pemeriksaan makroskopik dilakukan terhadap test coupon yang diproses bersama-sama
benda kerja.
307
Tebal lapisan diperiksa dengan jalan melakukan test makro atau memeriksa permukaan
patah seperti terlihat pada gambar 5.
b. Pemeriksaaan mikroskopik
Pemeriksaan mikroskopik dapat dilakukan terhadap benda kerja sebelum dan sesudah
benda kerja tersebut diproses. Pemeriksaan ini, dapat pula dilakukan dengan alat coupon.
c. Pengukuran kekerasan
Pengukuran tebal lapisan dapat dilakukan dengan jalan mengukur kekerasan lapisan.
Karena tebal lapisan relatif kecil, maka pengukuran kekerasan dilakukan dengan alat
pengukur kekerasan mikro.
Pengukuran dilakukan dari sisi luar bagian dalam dari benda kerja.
Menurut standar ISO no. 2639 – 1973; tebal lapisan diidentifikasikan sebagai jarak dari
permukaan benda kerja ke suatu bidang yang memiliki kekerasan sebesar 550 HV.
Jadi menurut ISO, pengukuran kekerasan dilakukan dengan metoda Vicker dengan pembebanan
sebesar ikp. (lihat gambar 8.6).
Gambar 5. Pemeriksaan Makroskopik terhadap
permukaan patah Gambar 6. Hasil Pengukuran Kekerasan
dan penunjukan tebal lapisan
8. Pemeriksaan distribusi/deformasi
Setelah proses karburasi dan pengerasan, benda kerja akan mengalami distorsi/deformasi.
Besarnya distorsi yang terjadi merupakan fungsi dari perbandingan D/d ; dimana D adalah
308
diameter bagian yang tidak mengalami pengerasan sedangkan d adalah tebal lapisan
pengerasan yang diukur menurut standar.
Distorsi terjadi sebagai akibat adanya variasi struktur mikro mulai dari bagian permukaan
sampai ke bagian tengah benda kerja, sehingga pada saat proses pengerasan timbul variasi
tegangan.
Jika harga D/d kecil, ini berati pengaruh bagian permukaan besar; dan ini berakibat kepada
penambahan ukuran benda kerja. Tetapi jika harga D/d besar, maka pengaruh bagian tengah
besar dan ini berakibat kepada penurunan ukuran benda kerja.
Untuk harga D/d yang tertentu pencegahan distorsi dapat dilakukan dengan cara :
- penerapan suhu proses yang relatif rendah
- mengupayakan pemenasan benda kerja sehomogen mungkin
- memilih jenis baja dan jenis medium sedemikian sehingga proses pengerasannya dapat
dilakukan ke dalam oli.
9. Pencegahan pembentukan karat setelah proses karburasi
Pembentukan karat senantiasa menjadi masalah dalam proses karburasi yang menggunakan
medium cair. Setelah penyepuhan dalam air biasanya sebagian besar dari garam medium
dapat dihilangkan. Tetapi sisa garam yang masih menempel (sifat garam sangat hidroskopik)
dapat merupkan tempat terjadinya oksidasi.
Untuk mengatasi hal ini ada beberapa cara yang sederhana yaitu :
- Melakukan proses pencucian dalam air yang mendidih segera setelah proses pengerasan
(penyepuhan) dilakukan.
- Untuk meningkatkan ketahanan korosi ada baiknya pada air yang mendidih ditambahkan
sekitar 10-20 % oli yang mudah larut dalam air.
10. Proses karburasi selektif
Dalam praktek ada kalanya beberapa bagian dari benda kerja tidak memerlukan pelapisan.
Untuk itu perlu direncanakan suatu lapisan yang dapat mencegah berlangsungnya proses
karburasi.
Cara ini sangat cocok diterapkan pada proses karburasi dengan media padat dan gas. Dengan
media cair biasanya lapisan pencegah mudah rusak.
309
Media yang umum digunakan sebagai bahan lapis lindung adalah :
- tanah liat. Efektif jika ketebalannya lebih dari 20 mm.
- Campuran Natrium silikat dengan talk. Daya rekatnya relatif baik dan mudah dibersihkan
setelah proses pengerasan berlangsung
- Pasta pelindung (Protective paste) Pasta pelindung ini biasanya berupa campuran serbuk
tembaga dengan jenis versis. Daya rekatnya baik: tetapi tidak cocok untuk digunakan
pada medium gas dan cair.
- Pelapisan tembaga dengan proses elektrolisa (Electrolytic copper plating). Cara ini sangat
baik tetapi memerlukan penyiapan pelapisan yang cermat dan hasil pelapisan tembaga
harus bebas pori. Tebal lapisan tembaga tergantung pada lama proses karburasi. Sebagai
contoh :
• Untuk lama proses karburasi = 6 jam. maka tebal lapisan minimal = 0,005 mm.
• Untuk lama proses = 48 jam. maka tebal lapisan minimum = 0,02 mm
11. Penetapan tebal lapisan karburasi (lapisan yang diperkeras) tergantung pada :
- Fungsi benda kerja yaitu dengan memperhitungkan besarnya tekanan yang akan dialami :
besarnya harga keausan yang diijinkan dan bentuk bendakerja.
- jenis baja yang diproses. Untuk tekanan permukaan yang sama. Ukuran ketebalan lapisan
yang diperkeras dapat menjadi lebih kecil jika digunakan jenis baja yang memiliki
ketahanan yang lebih besar.
- Besarnya lapisan yang akan dihilangkan melalui proses pemesinan.
8.3. Nitriding (Nitrureren/Nitridasi) 1. Prinsip Dasar
Proses karburasi pada hakekatnya adalh proses perlakuan thermikimia austenitik karena
melibatkan proses pelarutan karbon pada fasa austenit dan proses transformasi dari austenit ke
martensit agar dihasilkan kekerasan yang tinggi. Pada proses nitridasi benda kerja dipanaskan
sekitar 500-5900C pada lingkungan yang mengandung nitrogen. dengan demikian pada rentang
suhu tersebut benda kerja (baja) masih berfasa ferit. Atas dasar hal tersebut proses nitridasi
kadang-kadang disebut sebagai proses perlakuan thermokimia feritik. Ini berarti bahwa
310
pengerasan yang terjadi setelah proses berlangsung adalah melalui akibat terbentuknya senyawa
kimia yang sangat keras. Kekerasan yang dicapai dapat melampaui hasil prose karburasi.
Supaya nitrida dapat terbentuk. Karakteristik nitrogen harus monatomik. Umunya nitrogen yang
diperoleh dalam bentuk gas berbentuk N2 yang terdiri dari dua atom N. Jadi untuk proses nitridasi
dengan menggunakan gas N2 harus dapat diubah menjadi gas N yang monatomik dapat dilakukan
dengan jalan memanaskan gas amoniak (NH3): dimana gas amoniak tersebut akan mengurai pada
suhu nitridasi sebagai berikut :
NH3 N + 3 H
N yang terbentuk pada permukaan baja akan bereaksi dengan Fe membentuk besi nitrida yang
keras. karena sifat nitrida yang keras maka lapisan nitrida yang terbentuk tidak boleh terlalu tebal
(sangat getas)
Gambar 8.7, 8.8 dan 8.9 memperlihatkan benda kerja yang dinitridasi : dengan perbesaran yang
berbeda. dari gambar tersebut terlihat bahwa lapisan nitridasi terdiri dari komposisi yang
bervariasi.
Dari diagram fasa pada gambar 10 terlihat bahwa N larut pada Fe sampai keposisi N mencapai
0,1 %. Diatas harga tersebut N akan membentuk Fe4N.
Fe4N stabil sampai keposisi N mencapai 6 %. Diatas 6% Fe4N (ϒ) berubah menjadi ι. Dibawah
500 OC nitrida (Fe2N) mulai terbentuk : dimana kadar N berjumlah 11%. Disamping itu diatas
650 OC Fe4N akan terurai .
Dari data diatas maka proses nitridasi biasa dilakukan pada rentang suhu antara 500 sampai 590
OC
311
Gambar 8.7. Pengukuran Kekerasan dengan
metode Vickers Gambar 8.8. Benda Kerja yang dinitridasi
memperlihatkan kekerasan yang berbeda
Konsentrasi N yang terbesar terdapat pada bagian permukaan dan berangsur-angsur menurun ke
bagian dalam benda kerja. Dengan menganalisa data dari diagram fasa dan gradien komposisi N
dari permukaan ke bagian dalam benda kerja. Maka komposisi benda kerja yang dinitridasi dapat
digambarakan seperti terlihat pada gambar 8.11. Disamping itu, kkerasan hasil proses nitridasi
akan lebih meningkat lagi jika benda kerja yang diproses mengandung unsur-unsur paduan
seperti A1,
Cr, V dan Mo. Karena unsur-unsur tersebut dengan N dapat membentuk nitrida yang juga
memiliki kekerasan yang tinggi.
312
Gambar 8.8. Benda Kerja yang dinitridasi perbesaran 500X
Kelebihan dan Kekurangan Proses Nitridasi
Proses nitridasi memberikan kelebihan-kelebihan sebagaiberikut :
- Menghasilkan kekerasan permukaan yang tinggi : lebih tinggi dari lapisan karburasi. Ini
berarti memberi ketahanan aus yang lebih tinggi tanpa ada resiko timbulnya pengelupasan
(galling).
- Menaikan karakteristik fatik
- Memperbaiki ketahanan korosi dan relatif tahan terhadap larutan alkali
- Suhu operasi proses nitridasi relatif rendah sehingga kecenderungan untuk timbulnya distorsi
makin kecil (dapat diabaikan). Ini berarti proses nitridasi menjamin stabilitas dimensi benda
kerja yang diproses.
- Kekerasan yang diperoleh melalui proses nitridasi relatif sampai suhu sekitar 600 OC;
sedangkan benda kerja yang dikarburasi; kestabilan kekerasannya hanya sampai sekitar 200
OC (lihat gambar 8.12).
313
Gambar 8.10. Diagram Fase Fe – N
Gambar 8.11. Gambaran struktur mikro benda kerja yang dinitridasi
314
Gambar 8.12 Harga Kekerasan sebagai fungsi dari suhu penemperan
Baja Cr Al setelah dinitridasi. Baja Cr-Ni setelah dikarburasi.
Kekurangan dari proses nitridasi adalah bahwa proses tersebut berlangsung lama sehingga biaya
produksi menjadi mahal. Disamping itu, jika digunakan jenis baja yang khusus untuk proses
nitridasi umumnya jenis baja tersebut mahal.
1. Baja Untuk Keperluan Nitridasi
Komposisi kimia untuk baja nitridasi ditentukan oleh 4 hal yaitu :
- Tebal lapisan nitridasi harus terbatas, karena bila terlalu tebal benda kerja menjadi getas
- Mampu memelihara ketangguhannya meskipun mengalami pemanasan yang relatif lama.
- Memiliki kemampuan untuk dinitridasi
- Memiliki kekuatan yang memadai di bagian tengah benda kerja.
Berikut ini adalah salah satu contoh baja nitridasi yang memiliki komposisi kimia sebagai
berikut :
C A1 Cr Mo V
(%) 0.2 – 0.6 0.3 – 1.25 1 – 2 0.2 – 1.2 0.1 – 0.3
315
Pengaruh dari unsur-unsur paduan adalah sebagai berikut :
- Karbon berfungsi untuk “mengatur kekuatan” logam (besarnya tergantung pada besar
kandungannya)
- Aluminium merupakan unsur yang penting sebagai pembentuk nitrida. 1% A1 dapat
menaikan kekerasan sampai 1200 HV. Disamping itu, nitrida A1 sangat stabil sampai
temperatur sekitar 900 OC. Nitrida A1 mulai terbentuk pada suhu 500 OC.
- Krom juga merupakan nitrida yang keras. Berfungsi pula sebagai unsur pengeras yang
bermanfaat dalam proses pengerasan benda kerja. Unsur ini dalam proses pengerasan
berpengaruh terhadap kecepatan pendinginan kritis (berarti berpengaruh terhadap dalamnya
pengerasan) dan juga merupakan unsur pembentuk karbida.
- Vandium juga merupakan unsur pembentuk nitrida. Berfungsi untuk memperbaiki
ketahanan terhadap pembebanan yang tiba-tiba.
- Molibden merupakan unsur yang penting untuk mencegah penurunan sifat bahan yang
mengalami pemanasan yang cukup lama pada suhu sekitar 500 OC. Disamping itu; berfungsi
pula sebagai pembentuk nitrida.
- Unsur-unsur lain seperti nikel, tembaga, silikon, dan mangan pengaruhnya kecil sekali
terhadap proses nitridasi.
2. Penurunan Harga Impak
Beberapa jenis baja setelah mengalami pemanasan sekitar sepuluh jam-an. Pada suhu 500 OC
akan mengalami penurunan harga impak yang cukup besar. Fenomena ini dikenal dengan
nama “Krupp Sickness”. Fenomena ini kerap dijumpai pada jenis baja yang mengandung Cr
dan A1. Bahkan jika pada baja tersebut terdapat Ni; maka baja tersebut semakin rentan
(sensitif) terhadap penurunan harga impak. Untuk mengatasi hal tersebut diperlukan
penambahan unsur Mo.
3. Beberapa pertimbangan
Tujuan dari proses nitridasi adalah agar dipermukaan benda kerja diperoleh lapisan yang
sangat keras, karena itu sebaiknya baja yang diproses kadar karbonya tidak terlalu banyak.
Tetapi dengan kadar karbon yang relatif sedikit, maka struktur baja sebagian besar akan terdiri
dari ferit. Hal ini mengundang bahaya yaitu karena nitrida akan mudah mencapai bagian
316
tengah benda kerja melalui batas butir ferit. Jika hal tersebut terjadi, maka benda kerja akan
menjadi getas.
Kemungkinan diatas akan diperkecil dengan adanya Alumunium atau unsur-unsur pembentuk
nitrida yang lain. Cara lain untuk memperkecil hal tersebut diatas adalah dengan jalan
memperhalus dan menghomogenkan struktur. Struktur yang halus dan homogen akan
membatasi “gerakan” nitrida hanya pada bagian permukaan saja.
Dari beberapa penelitian, struktur yang halus dan homogen dapt diperoleh dengan jalan
mengupayakan pembentukan sorbit.
4. Cara-cra pelaksanaan proses nitridasi
Nitridasi dapat dilakukan dengan menggunakan medium gas, cair atau padat.
a. Dengan Medium Gas :
Suatu instalasi proyes nitridasi dengan medium gas terdiri dari : tabung gas yang berisi gas
amoniak, peralatan kontrol untuk mengatur debit dan derajat disosiasi (penguraian) dari gas
amoniak dan tungku retort (tungku konveksi)
Selama proses nitridasi, faktor-faktor berikut harus senantiasa dikontrol yaitu : suhu, debit
dan derajat disosiasi. Derajat disosiasi adalah jumlah gas yang mengurai dan dinyatakan
dalam %; dihitung terhadap penggunaan total gas amoniak.
Debit gas diatur dengan suatu pengatur debit : Jumlah debit yang mengalir harus sesuai
dengan derajat disosiasi yang diinginkan. Derajat disosiasi dikontrol oleh buret atau tabung
ukuran dari Bunte. Pada suhu nitridasi yang konstant maka derajat disosiasi hanya
tergantung pada jumlah debit gas. Disosisi terjadi pada kecepatan tertentu : ini berarti
membutuhkan waktu yang tertentu pula. Dengan memvariasikan debit maka derajat
disosiasi dapat diatur. Misalnya dari 15% sampai 90 %. Debit yang makin kecil
memungkinkan gas berdisosiasi makin banyak. Dari pengalaman praktek, terlihat bahwa
jika disosiasi rendah kekerasan permukaan tinggi, tetapi jika derajat disosiasi tinggi
kekerasan turun tetapi lapisan bertambah.
Perlu pula diperhatikan bahwa pada saat gas amoniak mengurai, diperoleh gas hidrogen.
Disamping itu reaksi pembentukan nitrida adalah reaksi bolak-balik. Ini berarti bahwa reaksi
tersebut tidak bias dilepaskan dari kesetimbangan kimia.
317
Jika dari reaksi penguraian gas amoniak diperoleh banyak H, Maka akan terjadi proses
denitridasi. Seandainya jumlah H etrlalu sedikit, berarti N yang ada juga sedikit sehingga
tidak cukup untuk pembentukan nitrida.
Jika kondisi-kondisi yang lain dibuat tetap (suhu dan debit) maka derajat disosiasi makin
banyak dengan makin lamanya waktu proses, sebagai akibat makin banyakna N yang
diambil oleh baja.
Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa debit yang sesuai untuk proses nitridasi berkisar
antara 0,60 m3/jam/10m2 sampai dengan 0,90m3/jam/10m2.
Pada saat proses dimulai biasana debit dibuat besar dan untuk selama kira-kira 10 jam,
derajat disosiasi diatur sekitar 30%. Setelah itu debit diturunkan sehingga derajat
disosiasinya menjadi 70%. Penurunan debit dilakukan untuk menghemat pemakaian gas
amoniak.
Nitridasi dengan medium gas digunakan untuk komponen-komponen yang membutuhkan
tebal lapisan (case depth) antara 0,2 sampai 0,7 mm.
Peralatan yang digunakan untuk proses nitridasi harus terbuat dari bahan yang tidak bereaksi
dengan gas. Umumnya terbuat dari bahan seperti Nikel, Inconel dan baja krom nikel (25-
20%).
Penggunaan pelat baja untuk proses nitridasi menyebabkan gas berekasi dengan Fe sehingga
menyulitkan mengontrol apakah proses nitridasi sudah berlangsung atau tidak.
Gas yang digunakan biasanya mengandung sejumlah uap air. Uap ini harus dihilangkan agar
tidak mengoksidasi komponen yang dinitridasi. Caranya adalah mengoksidasi komponen
yang dinitridasi. Caranya adalah dengan melakukan gas pada filter yang berisi kapur.
Jika proses nitridasi sudah selesai, benda kerja (kotak yang berisi benda kerja) diambil dari
tungku tanpa menghentika aliran gas.
b. Menggunakan medium cair (salt bath nitriding)
Medium cair yang digunakan biasanya terdiri dari 60-70 % NaCN dan 30-40 % KCN.
Disamping itu tambahkan dalam jumlah kecil Na2CO3 dan Sianat (NaCNO).
Suhu nitridasi sekitar 550-5700C dan waktu proses jarang melampaui dua jam. Bahkan pada
saat awal proses ini mulai dikenal, waktu proses hanya berkisar sekitar 10-30 menit. Waktu
318
proses yang terlalu lama menyebabkan timbulnya pitting pada permukaan benda kerja yang
diproses. Hal ini disebabkan adanya perubahan kandungan sianat dan adanya Fe yang larut
dari crusible. Kedua hal ini menyebabkan timbulnya oksidasi pada permukaan benda kerja
yang diproses. Untuk mengtasi hal tersebut dilakukan cara-cara sebagai berikut :
- Meniupkan/menginjeksikan udara ke dalam garam dapat dikontrol.
- Mengunakan crusible titanium sehingga dapat mencegah penguraian garam.
Metoda ini dikembangkan oleh DEGUSSA dan dikenal dengan sebutan
“TUFFTRIDE PROSES “ (dalam bahasa Jerman dikenal dengan nama :
(TENIFER BEHANDLING).
Variasi dari proses ini dikenal dengan nama proses Sulfinasi (SULFINUZ
TREATMENT). Komposisi garam yang digunakan terdiri dari NaCN, KCN, NaCO,
Na2CO3, dan Na2S dimaksudkan untuk mengubah komposisi kimia pada permukaan
bahan yang diproses sehingga menghasilkan sifat anti friksi. Suhu proses adalah sekitar
5700C, sedangkan waktu proses berkisar antara 2 sampai 3 jam.
c. Menggunakan medium padat (Powder nitriding)
Pelaksanaan mirip seperti pada Packed Carburizing. Benda kerja diletakkan pada kotak
proses, kemudian ke dalam kotak tersebut dimasukkan serbuk nitridasi. Jika menggunakan
energizer, energizer harus dimasukkan terlebih dahulu. Suhu proses berkisar antara 520-
5700C sedangkan waktu proses direkomendasikan sekitar 12 jam.
5. Perbandingan antara proses nitridasi gas dan nitridasi cair.
Untuk memperoleh gambaran tentang kedua proses tersebut, berikut ini adalah beberapa data
sebagai berikut :
- Nitridasi gas memerlukan waktu proses sekitar 12-120 jam sedangkan nitridasi
cair hanya membutuhkan waktu sekitar 1-4 jam saja.
- Nitridasi gas menghasilkan permukaan yang sangat getas sedangkan hal tersebut
tidak terjadi pda nitridasi cair.
- Nitridasi gas menghasilkan lapisan nitrida yang bersifat getas, sedangkan pada
nitridasi cair nitrida tersebut tidak terjadi.
319
6. Nitridasi selektif
Dalam praktek, kadang-kadang pelapisan nitridasi tidak diinginkan terjadi di seluruh benda
kerja. Untuk maksud tersebut perlu dilakukan pemasangan lapisan protektif pada bagian-
bagian yang tidak memerlukan nitridasi.
Cara-cara untuk memasang lapisan protektif adalah :
- Dilapisi dengan campuran 80% timah hitam dan 20% timah.
- Dilapisi dengan sejenis pasta yang mengandung timah hitam dan timah.
Pasta tersebut dilapisi pada bagian-bagian yang tidal akan dinitridasi. Pada saat dipnaskan,
pasta ini mencair dan paduan timah dan putih akan melapisi bagian tersebut.
Di pasaran kadang-kadang terdapat juga campuran oksida timah dan gliserin. Pemakaiannya
adalah jika larutan tersebut dioleskan pada bagian yang perlu diproteksi, pada saat
pemanasan, gliserin menguap sedangkan oksida timah direduksi oleh hidrogen hasil
disosiasi sehingga pada bagian yang diproteksi diperoleh lapisan timah.
- Pelapisan timah diproteksi dengan jalan elektrolisa. Metoda ini sangat baik tetapi biaya
proses tinggi.
- Pelapisan dengan tembaga.
7. Pemerikasaan Distorsi
Dibandingkan dengn hasil proses karburasi, distorsir pada benda kerja yang dinitridasi relatif
sangat kecil (dapat diabaikan). Distorsi yang relatif kecil tersebut terjadi sebagai akibat adanya
perbedaan masa jenis spesifik antara permukaan yang dinitridasi (kulit) dan bagian tengah
benda kerja. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa masa jenis spesifik di bagian tengah
berharga 7,74 sedangkan pada bagian kulit berharga 7. dengan demikian kulit akan mengalami
sedikit penarikan.
Dengan demikian karakteristik seperti ini harus diperhitungkan jika bentuk benda kerja relatif
komplek.
8. Pemerikasan hasil proses nitridasi
a. Memeriksa lapisan nitridasi
320
Lapisan nitridasi pada benda kerja dapat diperiksa dengan cara mencelupkan benda kerja
ke dalam larutan tembaga sulfat (CuSO4). Benda kerja yang memiliki lapisan nitridasi
tidak akan tersentuh oleh larutan ini.
b. Memeriksa kedalaman lapisan nitridasi (tebal lapisan nitridasi).
Tebal lapisan nitridasi (dalam beberapa literatur dinyatakan sebagai DN) dapat diperiksa
dengan cara metalografi atau mengukur kekerasan.
Pengukuran kekerasan dilakukan dengan menggunakan metoda Vickers dengan beban 5
kg. Pengukuran dilakukan mulai dari permukaan ke bagian tengah. Beberapa standart
mendefinisikan bahwa tebal lapisan nitridasi adalah jarak dari permukaan sampai pada
suatu bidang yang memiliki kekerasan 400 HV. (ISO belum merekomensasi definisi ini)
8.4. Carbonitriding ( Cyaniding/karbonitridasi)
1. Prinsip dasar
Proses karbonitridasi adalah proses pengerasan permukaan dengan memanfaatkan penyerapan
unsur C dan N. Unsur N dalam hal ini menaikkan kekerasan lapisan karburasi. Proses
karbonitridasi dilakukan pada suhu sekitar 800-9000C. Pada rentang suhu tersebut, baja berada
dalam fasa austenit. Dengan demikian, proses karbonitridasi termasuk ke dalam perlakuan
thermokimia austenitik.
Proses karbonitridasi yang menggunakan medium cair pada hakekatnya sama dengan proses
karburasi yang menggunakan medium cair; karena proses-proses ini menggunakan garam yang
sama. Karena itu dalam beberapa literatur penerapan nama proses nama proses karbonitridasi
hanya diberikan pada proses yang menggunakan medium gas. Dengan perkataan lain proses
karbonitirdasi adalah proses karburasi gas dimana pada saat yang sama terjadi juga proses
nitridasi. Proses pengerasannya sama seperti diuraikan pada halaman 5.
Pelaksanaan proses karbonitridasi dapat juga berlangsung sebagai berikut : Pertama-tama
dilakukan karburasi gas setelah itu (biasanya 30-60 menit yang terakhir) baru dialirkan gas
amoniak.
Dalam hal pengaliran gas amoniak dilakukan bersama-sama dengan gas hidrokarbon, maka
atom N akan menghalangi difusi dari atom karbon. Dengan demikian, proses karbonitridasi
321
berlangsung lebih singkat. Akibatnya lapisan yang dihasilkan relatif tipis. Perlu diperhatikan
bahwa nitrogen adalah termasuk unsur penyetabilan austenit. Ini berati sejumlah austenit sisa
akan diperoleh setelah proses penyepuhan yang dapat mengakibatkan kekerasan permukaan
yang diinginkan tidak tercapai. Untuk mengatasinya perlu dilakukan pengontrolan terhadap
jumlah debit gas amoniak yang dialirkan (biasanya sekitar 3-8%).
2. Manfaat proses karbonitridasi
Proses karbonitridasi memberi beberapa manfaat sebagai berikut :
- Menaikkan mampu keras bahan dan menambah ketahanan aus dibandingkan dengan yang
dihasilkan dari proses karburasi.
- Memberikan kemungkinan pada baja karbon dan baja paduan rendah untuk disepuh dalam
oli.
3. Variasi proses
Proses yang mirip dengan proses karbonitridasi (hanya suhu operasinya yang berbeda) adalah
nitrokarburasi (Nitrocarburizing atau NITROC).
Proses nitroc dilaksanakan pada suhu yang relatif rendah dibandingkan dengan proses
karbonitridasi : yaitu pada rentang suhu 450-5900C.
Pada suhu tersebut fasa baja adalah sebagian besar ferit. Karena itu proses nitroc disebut
sebagai proses perlakuan thermokimia feritik. Pelaksanaannya dapat dilakukan dengan
menggunakan medium cair atau gas.
Hasil dari proses nitroc adalah adanya lapisan berfasa tunggal yang sangat tipis. Lapisan ini
merupakan senyawa terner heksagonal antara Fe, N dan C yang terbentuk pada rentang suhu
450-5900C.
Sifat dari lapisan ini adalah ketahanan aus yang tinggi tanpa ada risiko mengelupas dan
kemungkinan timbulnya distorsi sangat kecil.
L
apisan ini dapat diterapkan pada baja lunak yang relatif murah., sehingga baja tersebut dapat
hditingkatkan karakteristik ketahan aus dan fatiknya.
322