HEAT TREATMENT

2.1. Pengertian heat treatment

Heat treatment (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 dilihat pada gambar Fe-C dan aturan kerja perlakuan panas pada baja:

·           Setiap jenis baja mempunyai daerah suhu yang optimal untuk pencelupan yang terbentang dari suhu awal yang tinggi ke suhu akhir yang rendah

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

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

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

2.1.1    Tujuan Heat Treatment

Tujuan dari perlakuan panas tersebut meliputi :

1.    Meningkatnya kekuatan dan kekerasannya;

2.    Mengurangi tegangan;

3.    Melunakkan;

4.    Mengembalikan pada kondisi normal akibat pengaruh pengerjaan sebelumnya; dan

5.    Menghaluskan butir kristal yang akan berpengaruh terhadap keuletan bahan, serta beberapa maksud yang lain.

2.1.2    Sifat-sifat Bahan

                 Untuk bisa menemukan bahan yang tepat untuk suatu bagian mesin, pemahaman akan sifat-sifat bahan sangat diperlukan. Sifat-sifat bahan yang penting adalah sifat fisik, sifat teknik, dan sifat kimia. Selain itu, masih diperlukan pula pertimbangan-pertimbangan ekonomis dan dampak lingkungan.

            Sifat fisik bahan meliputi :

·         Kekuatan

Kekuatan suatu bahan pada umumnya berpedoman pada kekuatan tariknya.

·         Kekerasan

Kekersan suatu bahan bias diartikan sebagai ketahanan suatu bahan terhadap penetrasi benda padat lainnya.

·         Elastisitas

·         Pemuluran

·         Berat jenis

·         Titik lebur

·         Kemampuan menghantarkan panas dan listrik

Sifat fisik suatu bahan bisa dengan baik diukur besarnya dan dinyatakan dengan satuan.

Sifat teknik bahan adalah kelakuan bahan paada saat pengerjaan.

Contoh:

·         Mampu tempa

Logam yang mempunyai sifat mampu tempa yang baik adalah dapat dibentuk dengan sejumlah tekananmvxxtanmvxpa menunjukkan keretakan.

·         Mampu tarik

·         Ulet

·         Mampu mesin

·         Mampu las

2. 1.3   Macam-macam Heat Treatment

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

a)      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.

b)       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.

c)      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.

d)     Hardening                                                                                                                    

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

2.1.4    Jenis-jenis pengerasan permukaan

a)      Karburasi

Cara ini sudah lama dikenal oleh orang sejak dulu. Dalam cara ini, besi dipanaskan di atas suhu dalam lingkungan yang mengandung karbon, baik dalan bentuk padat,cair ataupun gas. Beberapa bagian dari cara kaburasi yaitu kaburasi padat, kaburasi cair dan karburasi gas.

b)      Karbonitiding

Adalah suatu proses pengerasan permukaan dimana baja dipanaskan di atas suhu kritis di dalam lingkungan  gas dan terjadi penyerapan karbon dan nitrogen. Keuntungan karbonitiding adalah kemampuan pengerasan lapisan luar meningkat bila ditambahkan nitrogen sehingga dapat diamfaatkan baja yang relative murah ketebalan lapisan yang tahan antara 0,80 sampai 0,75 mm.

c)      Cyaniding

Adalah proses dimana terjadi absobsi karbon dan nitrogen untuk memperoleh specimen yang keras pada baja karbon rendah yang sulit dikeraskan. Proses ini tidak sembarang dilakukan dengan sembarang .Penggunaan  closedpot  dan  hood  ventilasi  diperlukan  untuk  cyaniding  karena  uap  sianida  yang  terbentuk  sangat  beracun.

d)     Nitriding

Adalah proses pengerasan permukaan yang dipanaskan sampai ± 510°c dalam lingkungan gas ammonia selama beberapa waktu. Metode pengerasan kasus ini menguntungkan karena fakta bahwa kasus sulit diperoleh dari pada karburasi. Banyak bagian-bagian mesin seperti silinder barrel and gear dapat dikerjakan  dengan  cara ini.

Proses ini melibatkan theexposing dari bagian untuk gas amonia atau bahan nitrogen lainnya selama 20 sampai 100 jam pada 950 ° F. The inwhich kontainer pekerjaan dan gas Amoniak dibawa dalam kontak harus kedap udara dan mampu mempertahankan suhu sirkulasi andeven.

2.2 JENIS MATERIAL YANG DAPAT DI HEAT TREATMNET

Dalam ilmu logam, jenis-jenis logam dikelompokkan menjadi 4 kelompok, yaitu:

1.      Logam berat (besi, nikel, chrom, tembaga, timah hitam, timah putih, timah, dan seng).

2.      Logam ringan (alumunium, magnesium, titanium, kalsium, kalium, natrium, dan barium).

3.      Logam mulia (emas, perak, dan platina).

4.      Logantahan api (wolfram, titanium, sirkonium, dan molibden).

Sedangkan jenis logam berdasarkan bahan dasar yang membentuknya dibagi menjadi 2 kelompok, yaitu :

1.      Logam besi (ferrous) yaitu suatu logam paduan yang terdiri dari campuran unsur karbon dengan besi. Jenis-jenis logam ini antara lain yaitu besi tuang, besi tempa, baja lunak, baja karbon sedang, baja karbon tinggi, serta baja karbon tinggi dan campuran.

2.      Logam bukan besi (non ferrous) yaitu logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Jenis-jenis logam ini antara lain yaitu tembaga (Cu), alumunium (Al), timbel (Pb), dan timah (Sn).

1.3             Pengujian Kekerasan

1.3.1       Jenis – Jenis Pengujian

Pengujian kekerasan dapat dilakukan dengan berbagai metode, diantaranya :

1.   Tempa

     Untuk metode ini, benda kerja dipukul dengaan menggunakan palu, jika benda kerja mengalami keretakan yang banyak  berarti benda tersebut keras, sedangkan jika benda mengalami sedikit retakan berarti benda tersebut ulet.

2.   Tarik

     Pengujian ini merupakan proses pengujian yang biasa dilakukan karena pengujian tarik dapat menunjukkan perilaku bahan selama proses pembebanan. Pada uji tarik , benda uji diberi beban gaya tarik , yang bertambah secara kontinyu, bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan terhadap perpanjangan yang dialami benda uji.

3.   Bending

     Pengujian lengkung merupakan salah satu pengujian sifat mekanik bahan yang dilakukan terhadap speciment dari bahan baik bahan yang akan digunakan sebagai konstruksi atau komponen yang akan menerima pembebanan lengkung maupun proses pelengkungan dalam pembentukan. Pelengkuan (bending) merupakan proses pembebanan terhadap suatu bahan pada suatu titik ditengah-tengah dari bahan yang ditahan diatas dua tumpuan.

4.   Mekanik

     Yaitu dengan menggunkan alat berupa gerinda atau punch dengan cara merusak permukaan alat.

5.   Kimia ( pengujian dengan larutan ETSA )

     Tujuan dari pengujian ini adalah untuk memeperjelas batas butir yang ada pada suatu material karena larutan etsa akan memeberi warna tambahan pada batas butir. Namun larutan ini dapat merusak batas butir tersebut.

6.   Goresan

     Merupakan pengujian kekerasan terhadap benda (logam) dimana dalam menentukan kekerasannya dilakukan dengan mencari perban-dingan dari bahan yang menjadi standart. Contohnya adalah pengujian metode MOH’S

7.   Tekan

     Pengujian ini dilakukan merupakan pengujian kekerasan terha-dap bahan logam dimana dalam menentukan kekerasaannya deilakukan dengan cara menganalisis indentasi atau bekas penekanan pada benda uji sebagai reaksi dari pembebanan tekan.

8.   Penetrant testing

     Yaitu pengujian yang digunakan untuk melihat keretakan dan perositas dari suatu bahan. Pengujian dengan penetrant terdiri dari 4 tahap yaitu pembersihan awal, pemberian penetrant,  pembersihan penetrant, dan pemberian developer. Pengujian ini memiliki keuntungan yaitu murah dan cepat dilaksanakan.

9.   Uji Struktur

     Uji struktur mempelajari struktur material logam. Untuk keperluan pengujian, material logam dipotong-potong, kemudian potongan – potongan diletakkan di bawah dan dikikis dengan material alat penggores yang sesuai. Uji struktur ini dilaksanakan secara makroskopik atau mikroskopik. Dalam uji makroskopik, permukaan spesimen diperiksa dengan mata telanjang atau melalui loupe untuk mengetahui status penetrasi, jangkauan yang terkena panas, dan kerusakannya. Dalam pemeriksaan mikroskopik, permukaan spesimen diperiksa melalui mikroskop metalurgi untuk mengetahui jenis struktur dan rasio komponen-komponennya, untuk menentukan sifat-sifat materialnya.

10.  DLL

2.3.2 Alat-Alat Pengujian Kekerasan

Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami pergesekan (frictional force) dan deformasi plastis. Deformasi plastis sendiri suatu keadaan dari suatu material ketika material tersebut diberikan gaya maka struktur mikro dari material tersebut sudah tidak bisa kembali ke bentuk asal artinya material tersebut  tidak dapat kembali ke bentuknya semula. Lebih ringkasnya kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan).

Untuk pengujian kekerasan dengan cara ditekan terdiri atas berbagai macam alat uji yaitu :

a.      Brinnel (HB / BHN)

                                Pengujian kekerasan dengan metode Brinnel bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja (identor) yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut (spesimen).Idealnya, pengujian Brinnel diperuntukan untuk material yang memiliki permukaan yang kasar dengan uji kekuatan berkisar 500-3000 kgf.Identor (Bolabaja) biasanya telah dikeraskan dan diplating ataupun terbuat dari bahan Karbida Tungsten.

Uji kekerasan brinnel dirumuskan dengan :

Dimana :

D =Diameter bola (mm)

d = impression diameter (mm)

F =Load (beban) (kgf)

HB= Brinell result (HB)

b.      Rockwell (HR / RHN)

Gambar 2. Pengujian Rockwell

Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap indentor berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji

tersebut.

Untuk mencari besarnya nilai kekerasan dengan menggunakan metode Rockwell dijelaskan pada gambar 3, yaitu pada langkah 1 benda uji ditekan oleh indentor dengan beban minor (Minor Load F0) setelah itu ditekan dengan beban mayor (major Load F1) pada langkah  2, dan pada langkah 3 beban mayor diambil sehingga yang tersisa adalah minor load dimana pada kondisi 3 ini indentor ditahan seperti kondisi pada saat total load F yang terlihat pada Gambar 3. Besarnya minor load maupun major load tergantung dari jenis material yang akan di uji, jenis-jenisnya bisa dilihat pada Tabel 1.

	Gambar 3 Prinsip kerja metode pengukuran kekerasan Rockwell

 

Dibawah ini merupakan rumus yang digunakan untuk mencari besarnya kekerasan dengan metode Rockwell.

 

Dimana :

F0   = Beban Minor(Minor Load) (kgf)

F1   = Beban Mayor(Major Load) (kgf)

F     = Total beban (kgf)

e     = Jarak antara kondisi 1 dan kondisi 3 yang dibagi dengan

0.002mm

E    = Jarak antara indentor saat diberi minor load dan zero reference

line yang untuk tiap jenis indentor berbeda-beda yang bisa

dilihat pada table 1

HR  = Besarnya nilai kekerasan dengan metode hardness

Tabel dibawah ini merupakan skala yang dipakai dalam pengujian Rockwell skala dan range uji dalam skala Rockwell.

Tabel 1 Rockwell Hardness Scales

Scale	Indentor	F0 (kgf)	F1 (kgf)	F (kgf)	E	Jenis Material Uji
A	Diamond cone	10	50	60	100	Exremely hard materials, tugsen carbides, dll
B	1/16" steel ball	10	90	100	130	Medium hard materials, low dan medium carbon steels, kuningan, perunggu, dll
C	Diamond cone	10	140	150	100	Hardened steels, hardened and tempered alloys
D	Diamond cone	10	90	100	100	Annealed kuningan dan tembaga
E	1/8" steel ball	10	90	100	130	Berrylium copper,phosphor bronze, dll
F	1/16" steel ball	10	50	60	130	Alumunium sheet
G	1/16" steel ball	10	140	150	130	Cast iron, alumunium alloys
H	1/8" steel ball	10	50	60	130	Plastik dan soft metals seperti timah
K	1/8" steel ball	10	140	150	130	Sama dengan H scale
L	1/4" steel ball	10	50	60	130	Sama dengan H scale
M	1/4" steel ball	10	90	100	130	Sama dengan H scale
P	1/4" steel ball	10	140	150	130	Sama dengan H scale
R	1/2" steel ball	10	50	60	130	Sama dengan H scale
S	1/2" steel ball	10	90	100	130	Sama dengan H scale
V	1/2" steel ball	10	140	150	130	Sama dengan H scale

c.       Vikers (HV / VHN)

Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam yaitu daya tahan material terhadap indentor intan yang cukup kecil dan mempunyai bentuk geometri berbentuk piramid seperti ditunjukkan pada gambar 3. Beban yang dikenakan juga jauh lebih kecil dibanding dengan pengujian rockwell dan brinel yaitu  antara 1 sampai 1000 gram.

Angka kekerasan Vickers (HV) didefinisikan sebagai hasil bagi (koefisien) dari beban uji (F) dengan luas permukaan bekas luka tekan (injakan) dari indentor(diagonalnya) (A) yang dikalikan dengan sin (136°/2). Rumus untuk menentukan besarnya nilai kekerasan dengan metode vikers yaitu :

	Gambar 5. Bentuk indentor Vickers (Callister, 2001)
Gambar 4. Pengujian Vikers

                          

Dimana :

HV      = Angka kekerasan Vickers

F          = Beban (kgf)

d          = diagonal (mm)

d.      Micro Hardness (knoop hardness)

Mikrohardness test tahu sering disebut dengan knoop hardness testing merupakan pengujian yang cocok untuk pengujian material yang nilai kekerasannya rendah. Knoop biasanya digunakan untuk mengukur material yang getas seperti keramik.

 

Nah, setelah kita mengetahui macam-macam pengujian untuk uji kekerasan maka kita harus memikirkan apa yang harus kita ketahui untuk menentukan metode uji kekerasan yang digunakan, untuk itu kita harus memperhatikan hal-hal dibawah ini :

Ø  Permukaan material

Ø  Jenis dan dimensi material

Ø   Jenis data yang diinginkan

Ø  Ketersedian alat uji

 

 

2.4 Carburizing

Karburasi adalah sebuah proses penambahan unsur Karbon pada permukaan logam dengan cara difusi untuk meningkatkan sifat fisis dan mekanisnya. Proses  karburasi  ini  biasanya  dilakukan  pada  baja  karbon  rendah  yang  mempunyai  sifat  lunak  dan  keuletan  tinggi. Tujuan dilakukannya karburasi :

·         Menghasilkan permukaan material yang tahan aus terhadap gesekan.

·         Namun tetap ulet pada bagian tegahnya untuk menanggulangi hentakan pada mesin.

Ada 3 cara penambahan karbon atau karburasi :

·         Menggunakan medium padat atau Pack carburizing.

·         Menggunakan medium cair atau Liquid carburizing.

·         Menggunakan medium gas atau Gas carburizing.

1.      Medium padat atau Pack carburizing

Komponen yang akan dikarburisasi ditempatkan dalam kotak yang berisi media penambah unsur karbon atau mediaKarburasi.

2.      Proses Pack carburizing

Dipanaskan pada suhu austenisasi (842–953 0C). Akibat pemanasan ini, media karburasi akan teroksidasi menghasilkan gas CO2 dan CO.Gas CO akan bereaksi dengan permukaan baja membentuk atom Karbon yang kemudian berdifusi ke dalam baja.

3.      Medium cair atau Liquid carburizing

Pada karburasi yang menggunakan medium cair atau Liquid Carburizing biasanya pemanasan benda kerja menggunakan garam cair (salt bath) .

Garam cair terdiri dari campuran sodium cyanide (NaCN) atau potasium cyanide (KCN) yang berfungsi sebagai karburasi agent yang aktif. Dengan natrium carbonat (NaCO3) yang berfungsi sebagai energizer dan penurun titik cair garam. Dalam praktek, NaCN lebih banyak digunakan karena relaitif lebih murah, lebih banyak menagndung karbon dan titik cair relatif lebih rendah (500°C)

4.      Medium gas atau Gas carburizing

Setelah permukaan material sudah mengandung cukup karbon, proses dilanjutkan dengan pengerasan yaitu dengan pendinginan (Quenching) untuk mendapatkan kekerasan yang tinggi.

2.4.1 Jenis Material Carburizing

Jenis material yang dapat di carburizing adalah logam besi dan baja.

2.4.2 Karakteristik Material Carburizing

Adapun karateristik material yang dapat dicarburizing :

Baja carbon yang memiliki kadar carbon < 0,3 %, agar dapat dilakukan proses heat treatment

Besi karbon mengandungi antara 0.5% dan 1.5% karbon, dengan sejumlah kecil mangan, belerang, fosforus, dan silikon.

Besi tempa (Wrought iron) mengandungi kurang daripada 0.5% karbon. Ia keras, mudah lentur, dan tidak mudah dilakurkan berbanding dengan besi mentah. Ia mempunyai sejumlah kecil karbon, beberapa persepuluh peratus. Jika ditajamkan menjadi tirus, ia cepat kehilangan ketajamannya.

Besi aloi (Alloy steel) mengandungi kandungan karbon yang berubah-ubah dan juga logam-logam lain, seperti kromium, vanadium, molibdenum, nikel, tungsten dsb.

2.5            Media Pendingin

2.5.1 Jenis – Jenis Media Quenching

Adapun jenis – jenis media quenching yaitu :

a)   Air garam

Air memiliki viskositas yang rendah sehingga nilai kekentalan cairan kurang, sehingga laju pendinginan cepat dan massa jenisnya lebih besar dibandingkan dengan media pendingin lainnya seperti air,solar,oli,udara, sehingga kecepatan media pndingin besar dan makin cepat laju pendinginannya.

b)    Air

Air memiliki massa jenis yang besar tapi lebih kecil dari air garam, kekentalannya rendah sama dengan air garam. Laju pendinginannya lebih lambat dari air garam.

c)    Solar

       Solar memiliki viskositas yang tinggi dibandingkan dengan air dan massa jenisnya lebih rendah dibandingkan air sehingga laju pendinginannya lebih lambat.

d)     Oli

Oli memiliki nilai viskositas atau kekentalan yang tertinggi dibandingkan dengan media pendingin lainnya dan massa jenis yang rendah sehingga laju pendinginannya lambat.

e)         Udara

Udara tidak memilki viskositas tetapi hanya memiliki massa jenis sehingga laju pendinginannya sangat lambat.Besi cor yang berada pada suhu outektoid yaitu pada suhu 1148 °C rata-rata mengandung 2,5% - 4% kadar karbon yang kaya besi mengandung 2,1% berat atau 9% atom. Atom-atom karbon ini larut secara intertisi dalam besi KPS.

Baja yang mengandung 1,2% karbon dapat mempunyai fasa tunggal pada proses penempaan atau proses pengerjaan panas lainnya yaitu sekitar 1100°C – 1250°C pada daerah yang kaya besi 99% Fe dan 1% C diagram Fe-Fe3C berada dengan diagram lainnya.

Perbedaan ini karena besi adalah paimorf pada daerah 700°C – 900°C. Daerah karbon 0% - 1%. Pada diagram ini struktur mikro baja dapat diatur.

2.5.2       Kelebihan dan Kekurangan dari Media Quenching

1.       MEDIA OLI

·         Mendinginkan lebih lambat dari air garam karena memanfaatkan nilai visikositasi

·         Transformasi ke daerah martensit cepat dengan menghasilkan martensit 100%

·         Nilai kekerasan tinggi tidak sebesar air garam

·         Cocok untuk benda-benda yang konstruksi rumit dan berpotensi keretakan besar

2.       MEDIA UDARA

·         Proses pendinginan lambat

·         Transformasi ke daerah ferrite dan pearlite

·         Tidak terjadi perubahan kekerasan karena kembali ke struktur awal

·         Nilai kekerasan rendah

3.       MEDIA AIR GARAM

·         Dapat mendinginkan cepat

·         Transformasi ke daerah martensite sangat extreme

·         Nilai kekerasan yang dihasilkan sangat tinggi

·         Memiliki struktur martensite kasar,keras, dan rapuh

2.5.3       Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Laju Pendinginan Media Pendingin

a)    Densitas

Semakin tinggi densitas suatu media pendingin, maka semakin cepat proses pendinginan oleh media pendingin tersebut.

b)   Viskositas

 Semakin tinggi viskositas suatu media pendingin, maka laju pendinginan semakin lambat, Viskositas adalah sebuah ukuran penolakan sebuah fluid terhadap perubahan bentuk di bawah tekanan shear. Biasanya diterima sebagai "kekentalan", atau penolakan terhadap penuangan. Viskositas menggambarkan penolakan dalam fluid kepada aliran dan dapat dipikir sebagai sebuah cara untuk mengukur gesekan fluid. Air memiliki viskositas rendah, sedangkan minyak sayur memiliki viskositas tinggi.

2.5.4 Heat Treatment dengan pendinginan

A. Heat Treatment dengan pendinginan tak menerus

Jika suatu baja didinginkan dari suhu yang lebih tinggi dan kemudian ditahan pada suhu yang lebih rendah selama waktu tertentu, maka akan menghasilkan struktur mikro yang berbeda. Hal ini dapat dilihat pada diagram: Isothermal Tranformation Diagram.

Gambar 6.4 Isothermal transformation diagram for 0.2 C. 0.9% Mn steel

Penjelasan diagram:

Bentuk diagram tergantung dengan komposisi kimia terutama kadar karbon dalam baja.

Untuk baja dengan kadar karbon kurang dari 0.83% yang ditahan suhunya dititik tertentu yang letaknya dibagian atas dari kurva C, akan menghasilkan struktur perlit dan ferit.

Bila ditahan suhunya pada titik tertentu bagian bawah kurva C tapi masih disisi sebelah atas garis horizontal, maka akan mendapatkan struktur mikro Bainit (lebih keras dari perlit).

Bila ditahan suhunya pada titik tertentu dibawah garis horizontal, maka akan mendapat struktur Martensit (sangat keras dan getas).

Semakin tinggi kadar karbon, maka kedua buah kurva C tersebut akan bergeser kekanan.

Ukuran butir sangat dipengaruhi oleh tingginya suhu pemanasan, lamanya pemanasan dan semakin lama pemanasannya akan timbul butiran yang lebih besar. Semakin cepat pendinginan akan menghasilkan ukuran butir yang lebih kecil.

B. HEAT TREATMENT DENGAN PENDINGINAN MENERUS

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.

2.6      Pengelompokan dan Standarisasi Baja

2.6.1    Pengelompokan Baja

a.       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.

b.       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%.

c.       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.

 

2.6.2    Standarisasi Baja

a)      ASTM ( American Society for Testing Materials )

·         Strogen Steel (H₃ 9M-94)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

·         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.

d)      Jepang (JIS = Japan Industrial Standar)

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

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

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

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

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

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

·         Steel for general structural purposes (17100-80)

·         Waldable tine astin steel (17102-83)

f)       Standarisasi Perancis (NF)

·         Structural Steel (A 35-501-87)

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

Keterangan tambahan:

• Ferit biasa dinamakan juga Besi - α
• Austenit dinamakan juga Besi - g
• Struktur mikro diatas suhu 1350⁰C dinamakan Besi - d

2.7 Keselamatan kerja

1.      Praktik Heat Treatment

A.   Alat Pelindung Diri

-      Pakaian kerja standar (seragam ATS)

Digunakan untuk melindungi badan dari kemungkinan tergores/tersayat oleh benda tajam ataupun benda-benda yang panas.

-      Sepatu safety

Digunakan untuk melindungi kaki dari kemungkinan benda yang dapat terjatuh dari atas meja atau tempat lain dan juga melindungi telapak kaki dari potensi benda tajam yang dapat menusuk dari arah bawah sepatu. Sepatu safety ini dilengkapi plat/ besi yang terletak pada ujung sepatu dan bagian alas sepatu.

-      Kacamata safety

Digunakan untuk melindungi mata dari debu-debu yang beterbangan dan berpotensi masuk kemata. Kacamata safety diwajibkan untuk digunakan ketika diarea perbengkelan. Standar kacamata yang digunakan Z87+.

-      Cotton glove

Digunakan untuk melindungi tangan dari benda-benda panas.

-      Jaket dan sarung tangan

Digunakan untuk melindungi tubuh dari benda-benda panas dan sinar ultraviolet.

-      Face shield

Digunakan untuk melindungi wajah dari percikan api dan serpihan benda yang panas.

-      Masker

Digunakan untuk melindungi saluran pernapasan dari debu yang mengandung zat besi, kimia,dll.

B.   Hal –hal yang perlu diperhatikan

-      Gunakan alat pelindung diri yang diwajibkan pada setiap proses

-      Bersihkan benda-benda/tumpahan oli yang berserakan di lokasi heat treatment.

-      Pastikan bahwa thermocouple tidak terkena benda panas/ box yang dimasukkan kedalam furnace.

-      Gunakan semua peralatan sesuai fungsinya.

-      Pengopersian furnace harus dengan persetujuan dan didampingi oleh instruktur.

-      Pasang tanda peringatan “AWAS!!! BENDA PANAS“ disekitar benda panas pada setelah proses pemanasan (Heat Treatment).

-      Saat melaksanakan quenching, pastikan bahwa sarung tangan tidak terkena/ tercelup ke oli quenching, karena berpotensi menyebabkan terbakarnya sarung tangan tahan api.

C.   Potensi Bahaya

-      Tangan tergores kawat saat mengikat benda.

-      Terpeleset akibat benda-benda/ oli yang berserakan /berceceran di lokasi praktik.

-      Tangan melepuh/terbakar akibat menyentuh atau memegang benda panas.

-      Pakaian ,jaket dan sarung tangan terbakar akibat menyentuh atau memegang benda/box panas.

-      Wajah atau badan terkena oli panas akibat membuang atau melempar benda kedalam oli quenching.

-      Tangan terbakar akibat nyala api pada oli quenching yang disebabkan oleh benda kerja yang tidak dicelupkan seluruhnya ke dalam media pendinginan “Quenching”.

-      Sarung tangan tahan api terbakar karena terkena/tercelup ke oli saat proses quenching.

2.      Praktik Uji Kekerasan

A.     Alat Pelindung Diri

-          Pakaian kerja

-          Cotton glove

-          Safety glasses

-          Safety shoes

B.     Hal-hal yang perlu diperhatikan

-          Gunakan peralatan safety yang diwajibkan.

-          Bersihkan benda-benda/ tumpahan oli yang berserakan di lantai.

-          Pastikan indentor tidak terbentur pada benda kerja saat setting.

-          Pastikan bahwa indentor tidak jatuh.

-          Gunakan semua peralatan sesuai fungsinya.

-          Tanyakan pada instruktur jika pengoperasian alat belum dimengerti.

-          Gunakan anvil yang sesuai untuk bentuk benda kerja.

-          Master kalibrasi mesin tidak boleh digunakan oleh mahasiswa, kalibrasi dengan mengunakan master kalibrasi dilakukan oleh instruktur/ penanggung jawab alat uji kekerasan.

C.     Potensi Bahaya

-          Tangan tergores bagian yang tajam pada benda kerja.

-          Terpeleset akibat menginjak benda-benda/ oli yang berserakan/berceceran di lantai.

-          Alat uji pecah, akibat pemilihan type penguji yang tidak sesuai.