Diagram CCT

Sabtu, Maret 26, 2011

1 comment

 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. 

 

Diagram Fasa Fe3C

Sabtu, Maret 26, 2011

1 comment

 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. Perubahan struktur mikro pada berbagai suhu dan kadar karbon dapat dilihat pada Diagram Fase Keseimbangan

(Equilibrium Phase Diagram)

  Penjelasan 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.

Fase Yang Terbentuk :

1.      Ferit ( besi )

Merupakan larutan padat karbon dalam besi dan kandungan karbon dalam besi maksimum 0,025% pada temperatur 723 C. Pada temperatur kamar, kandungan karbonnya 0,008%. Sifat ferit adalah lunak, ulet dan tahan korosi.

2.      sementit

merupakan senyawa logam yang mempunyai kekerasan tinggi atau berkeras diantara fasa-fasanya yang mungkin terjadi pada baja mengandung 6,67% kadar karbon, walaupun sangat keras tapi bersifat getas.

3.      austenit

merupakan larutan padat intertisi antara karbon dan besi yang mempunyai sel satuan BCC yang stabil pada temperatur 912°C dengan sifat yang lunak tapi ulet.

4.      perlit (α+Fe₃C)

merupakan elektroid yang terdiri dari 2 fasa yaitu terit dan sementit. Kedua fasa ini tersusun dari bentuk yang halus. Perlit hanya dapat terjadi di bawah 723 C. Sifatnya kuat dan tahan terhadap korosi serta kandungan karbonnya 0,83%.

5.      Ladeburit

Merupakan susunan elektrolit sengan kandungan karbonnya 4,3% yaitu campuran perlit dan sementit. Sifatnya halus dan getas karena sementit yang banyak.

6.      besi delta (γ)

merupakan fasa yang berada antara temperatur 1400 °C – 1535°C dan mempunyai sel satuan BCC ( sel satuan kubus ) karbon yang larut sampai 0,1%

           Perbandingan yang dilakukan dengan menggunakan media pendingin berbagai jenis seperti oli, air garam, air, solar dan udara tergantung pada kecepatan pendinginan yang diinginkan. Kecepatan pendinginan adalah turunnya pendinginan pada waktu dimasukkan dalam derajat/detik. Kecepatan pendinginan  mempengaruhi akan kekerasan bahan.          

Jenis-Jenis Media Pendingin

Sabtu, Maret 26, 2011

No comments

1)            Air Garam ( r = 1025 kg/m³)

Laju pendinginan lebih sepat dari media pendinginan yang lain. Hal ini disebabkan karena massa jenisnya yang lebih besar dari media pendingin lain. Butiran kristal mampu menyerap menghasilkan martensit bersifat keras dan getas

2)            Air Biasa ( r = 998 kg/m³)

Massa jenis air lebih rendah dari pada air garam sehingga laju pendinginannya lebih lambat dibandingkan dengan air garam. Hal ini disebabkan karena jarak antara atom-atom di dalam air lebih rapat dan menghasilkan struktur martensit yang buirannya lebih besar.

3)            Oli ( r = 981 kg/m³)

Pendinginan lebih lambat karena karena massa jenisnya lebih kecil dibandingkan dengan air dan air garam sehigga laju pendinginannya lebih lambat dibanding keduanya. Menghasilan struktur ferit dan pearlit bahkan lebih cepat dibandingkan solar.

4)            Udara

Struktur yang dihasilkan lunak dan kuat di mana laju pendinginan sangat lambat, karena udara memiliki massa jenis paling kecil.

Jenis-Jenis Proses Heat Treatment

Sabtu, Maret 26, 2011

2 comments

1.      Anneling (Melunakkan)

Proses Anneling atau melunakkan baja adalah proses di mana pemanasan dilakukan sampai di atas temperature kritis hingga merata kemudian dilakukan pendinginan di dalam tungku, selanjutnya dijaga agar temperatur bagian dalam dan luar logam kira-kira sama sehingga diperoleh struktur yang diinginkan . Tujuan dari Anneling antara lain untuk melunakkan material, menghilangkan tegangan sisa dan memperbaiki struktur butir.

2.      Queenching (Pencelupan)

Queenching adalah pemanasan sampai kira-kira beberapa derajat di atas temperature kritis. Apabila suhu merata kemudian didinginkan dengan menggunakan media pendingin air atau air garam dengan tujuan pendinginan dilakukan dengan cepat agar diperoleh austenit yang homogen atau martensit yang halus. Tujuan dari Queenching adalah meningkatkan sifat kekerasan material serta kegetasannya.

3.      Normalizing

Yaitu suatu proses panas logam sampai mencapai fasa austenit yang kemudian didinginkan secara perlahan-lahan dengan media pendingin udara. Prinsip dari Normalizing adalah untuk menormalkan kembali kondisi logam setelah mengalami perubahan struktur akibat fatik atau sejenisnya.

4.      Tempering

Merupakan proses pemanasan logam di bawah temperature kritisnya kemudian didinginkan. Bertujuan untuk mengurangi kekerasan baja yaitu dengan mengurangi struktur martensit yang sangat kuat. Jika kekerasan turun maka kekuatan tarik akan turun pula. Sedang keuletan dan ketangguhan akan meningkat meskipun proses ini menghasilkan baja yang lebih lunak.

5.      Case Hardening

Merupakan proses pemanasan logam sampai atau lebih diatas  temperatur kritisnya (723°C) kemudian didinginkan dengan cepat dengan media pendingin yang telah disiapkan.

Hal-hal yang mempengaruhi kecepatan pendinginan media pendingin

Selasa, Maret 22, 2011

No comments

1.      Viskositas

Viskositas merupakan kekentalan atau tingkat kekentalan yang dimiliki suatu fluida atau zat cair. Semakin tinggi angka viskositasnya, maka semakin lambat laju pendinginannya. Misalnya pada oli atau air garam, dimana air garam memiliki tingkat viskositas yang rendah, namun massa jenisnya tinggi sehingga laju pendinginan cepat dibandingkan oli yang memiliki tinggi sehingga laju pendinginan cepat dibandingkan dengan oli yang memiliki tingkat viskositas tinggisehingga panas sulit menguap dengan cepat sehingga laju pendinginan lambat.

2.      Densitas atau kerapatan (massa jenis)

Densitas merupakan massa jenis yang dimiliki media pendingin (fluida). Semakin tinggi densitas yang dimiliki suatu media pendingin maka semakin cepat laju pendinginannya.

3.      Temperatur

Semakin tinggi temperature suatu bahan maka luju pendinginan juga semakin lambat, tetapi ini tergantung dari media pendingin yang digunakan, semakin rendah temperature yang dibutuhkan suatu bahan maka semakin cepat laju pendinginannya.

4.      Waktu

Semakin cepat laju pendinginan maka waktu yang diperlukan semakin sedikit/singkat, begitu juga sebaliknya semakin lama laju pendinginan maka waktu yang dibutuhkan semakin banyak.

Standarisasi Baja

Minggu, Maret 20, 2011

No comments

1)            Amerika Serikat

a)      ASTM ( American Society for Testing Materials )

o   Strogen Steel (H₃ 9M-94)

o   High Strength Low alloy Structure Steel (H₂ 42M-93a)

o   Low and Intermediate tensile Strength carbon silicon, steel plate for machine pane and general construction (A 284M-38)

o   High Steel Strength. Quenhead and Temporal alloy steel plate euatable for andirum (A 514-94m)

o   Structural Steel mide 290 MPa minimum Yield point (BMM) maximum

o   High Strongth Low alloy alambium vanadium steel of structural quality (43,72m-94a)

o   Structural carbon steel plate of improved longers (AS 37M-93a)

o   High Strength Low alloy Structural Steel 345 MPa minimum yield point 100 mm thickness (AS 88M-94a)

o   Normalized high Strength Low alloy Structural Steel (A633-94a)

o   Low carbonate hardening, nikel copped evanium monodin, corombium and nikel copper columbion allow steel (A710M-94)

o   Hot road stuktural steel high Strength Low alloy plate with improved in ability (A 610 M-93a)

o   Quenhead and tempered carbon steel plates for structural aniration (A 678-94a)

b)      AISI (Americal Iron and Steel Institute) and SAE (Society of Automotive Engineers)

Baja menurut standarisasi AISI dan SAE merupakan spesifikasi dengan loxx digunakan untuk paduan yang sangat minimal. Contoh baja AISI, SAE 1445, ini berarti kandungan karbonnya adalah 0,4% dengan paduan uranium (0,4%-1,4%)

c)      Menurut UNS (United Numbering System)

Baja menurut standar UNS hampir sama dengan standar AISI dan SAE, hanya saja menggunakan huruf di depan ditambah lima digit untuk jenis tambahan lainnya misalnya baja AISI,SAE A 0,70% UNS menjadi G41070 di mana awalnya G untuk baja karbon paduan rendah.

2)            Jepang (JIS = Japan Industrial Standar)

o   Rolled Steel for general structural (G 3101-87)

o   Rolled Steel for walled structural (G 3106-92)

o   Hot Rolled Atmosphetle corrosion resisting steel (G 3128-87)

o   Hot Yield Strength Steel plate for walled structural (G 3128-87)

o   Superior atmosphere corrosion resistant steel (G 3215-87)

3)            Standarisasi Jerman (DIN = Deutsche Industrie Norm.)

o   Steel for general structural purposes (17100-80)

o   Waldable tine astin steel (17102-83)

4)            Standarisasi Perancis (NF)

o   Structural Steel (A 35-501-87)

o   Structural Steel Imprived atmosphere votection vistance (H 35-502-DA)

Pengelompokan Baja

Minggu, Maret 20, 2011

1 comment

1)            Baja Karbon

Baja karbon adalah paduan besi karbon di mana unsure karbon sangat menentukan sifat-sifatnya, sedang unsur-unsur paduan lainnya yang biasa terkandung di dalamnya terjadi karena proses pembuatannya. Sifat baja karbon biasa ditentukan oleh persentase karbon dan mikrostruktur.

2)            Baja Paduan

Baja paduan adalah baja yang mengandung sebuah unsur lain atau lebih dengan kadar yang berlebih daripada karbon biasanya dalam baja karbon.

Menurut kadar unsur paduan, baja paduan dapat dibagi ke dalam dua golongan yaitu baja paduan rendah dan baja paduan tinggi. Baja rendah unsur paduannya di bawah 10% sedangkan baja paduan tinggi di atas 10%.

3)            Baja Khusus

Baja khusus mempunyai unsur-unsur paduan yang tinggi karena pemakaian-pemakaian yang khusus. Baja khusus yaitu baja than karat, baja tahan panas, baja perkakas, baja listrik.

Unsur utama dari baja tahan karat adalah Khrom sebagai unsure terpenting untuk memperoleh sifat tahan terhadap korosi. Baja tahan karat ada tiga macam menurut strukturnya yaitu baja tahan karat feritis, baja tahan karat martensitas dan austenitis.

Baja tahan panas, tahan terhadap korosi. Baja ini harus tahan korosi pada suhu lingkungan lebih tinggi atau oksidasi.

Baja perkakas adalah baja yang dibuat tidak berukuran besar tetapi memegang peranan dalam industri-industri. Unsure-unsur paduan dalam karbitnya diperlukan untuk memperoleh sifat-sifat tersebut dan kuat pada temperature tinggi. Baja listrik banyak dipakai dalam bidang elektronika.

Jenis-Jenis Pengerasan ( Hardening )

Minggu, Maret 20, 2011

No comments

1.      Pengerasan Permukaan

      Adanya beberapa cara untuk melakukan penerasan permukaan yaitu:

a). Karburasi

      Cara ini sudah lama dikenal oleh orang sejak dahulu. Dalam cara ini, besi dipanaskan diatas suhu dalam lingkukngan yang mengandung karbon, baik dalam bentuk padat, cair, ataupun gas. Beberapa bagian dari karburasi yaitu: karburasi padat, karburasi cair, dan karburasi gas.

b). Karbonitriding

         Adalah suatu proses pengerasan [permukaan dimana baja dipanaskan diatas suhu kritis didalam lingkungan gas yang terjadi penyerapan karbon dan nitrogen.

c). Cyaniding

      Adalah proses dimana terjadi absorbsi karbon dalam nitrogen untuk memperoleh permukaan yang keras pada baja karbon rendah yang sulit dipanaskan.

d). Nitriding

      Adalah proses pengerasan permukaan yang dipanaskan sampai + 510^OC didalam lingkungan gas amonia selama beberapa waktu.

2.      Pengerasan Induksi

               Penggunaan aru listrik untuk pencairan logam, penerasan dan perlakuan panas lainnya. Arus bolak-balik berfrekuensi tinggi berasal dari pembangkit, konventer merkuri, osilator spark atau asilator tabung. Frekueni pada umumnya tidak melebihi 500.000 Hz untuk benda yang tipis digunakan frekuensi tingg, sedangkan untuk benda-benda berukuran sedang atau tebal digunakan frekuensi rendah.

3.      Pengerasan Nyala

               Dasar pengerasan nyala adalah sama dengan pengerasan induksi yaitu pemanasan yang cepat disusul dengan pencelupan permukaan, tebal lapisan yang mengeras tergantung pada kemampuan pengerasan bahan. Karena selama proses penerasan tidak ada penambahan unsur-unsur lainnya. Pemanasan dilakukan dengan nyala oksiasilaen yang dibiarkan memanasi permukaan logam sampai mencapai suhu kritis. Pada alat dipanaskan aliran air pendingin sehingga seera setelah suhu yang diinginkan tercapai , permukan langsung disemprot dengan ai. Bila dikendalikan dengan baik, bagian dalam tidak berpengaruh. Tebal lapisan yang keras tergantung pada waktu pemanasan pada suhu nyala.

4.      Pengerasan Endapan

         Pengerasan endapan hanya dapat diterapkan pada paduan dimana daya larut suatu komponen berkurang dengan menurunnya suhu. Paduan dipanaskan beberapa lama sehingga terbentuk paduan yang homogen kemudian didinginkan dengan cepat sampai suhu ruang.

               Paduan masih berupa larutan padat yang lewat jenuh, suatu keadaan tidak stabil, Al2Cu akanmulai mengendap bila dibiarkan pada suhu ruang. Proses ini disebut proses pengerasan sepuh alamiah. Partikel yang mengendap dari larutan padat terbentuk pada batas butir dan bidang geser, menghasilkan hambatan sehingga pergeseran atau slip antar partikel/kristal berkurang. Kekerasan akan berkurang dan bertambah dengan semakin berkurangnya atau bertambahnya besar partikel diiringi meningkatnya kerapuhan dan berkurangnya kekuatan.

Teori dasar Heat Treatment (Perlakuan Panas)

Minggu, Maret 20, 2011

No comments

   Perlakuan panas merupakan suatu proses untuk merubah sifat-sifat dari logam sampai suhu tertentu kemudian didinginkan dengan media pendingin tertentu pula. Baja merupakan jenis logam yang banyak mendapatkan perlakuan panas untuk megubah sifat mekanik  sesuai dengan keinginan namun terlebih dahulu diketahui instalasi dari baja tersebut.

   Untuk mengetahui suhu yang digunakan dapat dilihatpada gambar Fe-C dan aturan kerja perlakuan panas pada baja:

1.           Setiap jenis baja mempunyai daerah suhu yang optimal untuk pencelupanyang terbentang dari suhu awal yang tinggi ke suhu akhir yang rendah

2.           Bahan campuran baja dengan keadaan kadar karbon yang tinggi 0,3 %, beroksidasi dengan intensif oleh karenanya harus dipanaskan sampai suhu awal.

3.           Baja karbon yang tinggi dan campuran merupakan penghantar panas yang buruk sehingga haru dipanaskan secara prlahan-lahan dan menyeluruh hingga di atas suhu klritis.

4.           Jika pemanasan dilakukan melampaui batas suhu yang diperbolehkan akan terjadi gosong pada baja dan setelah dingin akan mengalami kerapuhan.

       Pada perlakuan panas terdapat beberapa proses yang dikenal atau dilakukan pada pemanasan logam seperti:

a. Quenching (pengerasan baja)

Proses Quenching atau pengerasan baja adalah pemanasan di atas temperatur kritis (723°C) kemudian temperatur dipertahankan dalam waktu sampai suhu merata, selamjutnya dengan cepat baja tersebut didinginkan dalam suatu media pendingin sehingga diperoleh martensit yang halus.

b. Annealing

Proses annealing atau proses pelunakan baja merupakan proses dimana proses pemanasan samapi di atas suhu temperatur kristalnya. Selanjutnya dibiarkan sampai beberapa lama, samapai temperatur merata, disusul dengan pendinginan secara perlahan-lahan dalam tungku dan dijaga agar temperatur bagian dalma tungku dan kira-kira sama sehingga diperoleh struktur yang diinginkan.

c. Normalizing

Merupakan proses pemanasan logam sampai mencapai fasa austenik  yang kemudian didinginkan dengan media  pendingin udara. Hasil pendinginannya berupa penit atau ferit. Namun lebih halus dibandingkan annealing.

d. Tempering

Merupakan proses pemanasan  logam (baja) yang telah dikeraskan  sampai temperatur tertentu untuk mengurangi kekerasan baja, struktur martensit yang sangat keras, sehingga terlalu getas. Pada proses  ini mengunakan  temperatur di bawah temperatur kritis kemudian suhunya

e. Hardening

Merupakan proses pemanasan logam sampai atau lebih diatas  temperatur kritisnya (723°C) kemudian didinginkan dengan cepat dengan media pendingin yang telah disiapkan.
 

Proses Transformasi

a. Anil

    Bertujuan untuk menghasilkan tegangan sisa dan  dan menghindari terjadinya retakan panas. Pada proses anil perubahan struktur mikro tidak ada

b. Celup

    Laju pendinginan lebih cepat menghasilkan martensit yang keras (agak rapuh) karena transformasi (α+c)

c. Celup Terpotong

    Kadang-kadang disebut martemper atau celup. Dari segi produksi baik karena laju pendinginan  harus diubah agar menjadi lebih cepat, kemudian dilanjutkan dengan pendinginan lanjut agar memilik ketangguhan.

d. Temper

     Merupakan proses pemanasan kembali suhu baja yang telah dikeraskan pada suhu kritis, disusul dengan pendinginan sehingga menghasilkan baja yang lebih lunak dengan martemper martensit.

e. Austemper

            Merupakan proses pencelupan, dimana austenit mengalami transformasi isotermal menjadi ferit dan kabida. Untuk itu diperlukan celup untuk mencegah terbentuknya perlit pada suhu yang lebih tinggi. Keuntungan proses  ini transformasi terjadi oleh pengerasan dan difusi sehingga menghasilkan defresi karbida halus dalam ferit sehingga terjadi produk

Pengantar Material Teknik

Minggu, Maret 13, 2011

No comments

Bahan / material merupakan kebutuhan bagi manusia mulai zaman dahulu sampai sekarang. Kehidupan manusia selalu berhubungan dengan kebutuhan bahan seperti pada transportasi, rumah, pakaian, komunikasi, rekreasi, produk makanan dll.

Perkembangan peradaban manusia juga bisa diukur dari kemampuannya memproduksi dan mengolah bahan untuk memenuhi kebutuhan hidupnya.(jaman batu, perunggu dsb). Pada tahap awal manusia hanya mampu mengolah bahan apa adanya seperti yang tersedia dialam misalnya : batu, kayu, kulit, tanah dsb. Dengan perkembangan peradaban manusia bahan - bahan alam tsb bisa diolah sehingga bisa menghasilkan kualitas bahan yang lebih tinggi.

Pada 50 tahun terakhir para saintis menemukan hubungan sifat – sifat bahan dengan elemen struktur bahan. Sehingga bisa diciptakan puluhan ribu jenis bahan yang mempunyai sifat - sifat yang berbeda.

·        Material science (Ilmu Material): disiplin ilmu yang mempelajari hubungan antara struktur material dengan sifat – sifat material.

·        Material engineering (Rekayasa Material) : dengan dasar hubungan struktur dan sifat bahan, mendisain struktur bahan untuk mendapatkan sifat – sifat yang diinginkan.

·        Struktur bahan : pengaturan / susunan elemen – elemen di dalam bahan. Tinjauan struktur bahan dibedakan atas :

- Struktur subatonik : ditinjau dari susunan elektron dengan inti

- Level atom : ditinjau dari pengaturan atom atau molekul satu sama lain

- Mikroskopik : ditinjau dari kumpulan group – group atom

- Makroskopik : ditinjau dari struktur yang bisa dilihat dengan mata telanjang.

·        Sifat bahan : dilihat dari kemampuan bahan menerima perlakuan dari luar. Sifat – sifat bahan padat bisa di kelompokkan atas 6 kategori :

- sifat mekanik

- sifat listrik

- sifat termal / panas

- sifat magnet

- sifat optik

- sifat deterioratif (penurunan kualitas).

Klasifikasi bahan :

•  Logam : konduktor yang baik, tidak transparan.
• Keramik : campuran / senyawa logam + non logam.
•  Polimer : adalah senyawa karbon dengan rantai molekul panjang, termasuk bahan plastik dan karet.
• Komposit : adalah campuran lebih dari satu bahan. (misal: keramik dengan polimer)
• Semi konduktor : adalah bahan-bahan yang mempunyai sifat setengah menghantar. à elektronik : IC, transistor
• Biomaterial : bahan yang digunakan pada komponen-komponen yang dimasukkan ketubuh manusia untuk menggantikan bagian tubuh yang sakit atau rusak.