PERLAKUAN PANAS LOGAM(TTT & CCT DIAGRAM, ANNEALING, HARDENING) Dosen: Rakhmat Himawan

Pengaruh Unsur Paduan pada Diagram Fe3C

EHW 98

Temperature Co 1600 1500()

DIAGRAM KESEIMBANGAN Fe-C + Melt

Melt+ + Melt1147 C

1400 1300 12001100 1000 900 + () 700

Melt + cementite

Eutectic PointAustenite + cementite

Austenite ()

A3

Acm

A1723 C

600500 0

Ferrite () + Cementite (Fe3C)

Eutectoid Point0.8 1.0

2.0

3.0

4.0 4.3 Carbon content %

EHW 98

ELEMEN PADUAN VS DIAGRAM Fe-CElemen penstabil fasa austenite :-- Ni, Mn, Co, dan Ru, Pd, Os, Ir, Pt. -- C, N, Cu, Zn, Au. A1

Elemen penstabil fasa ferrite:-- Si, Al, Be, P, dan Ti, V, Mo, Cr. -- B, dan Ta, Nb, Zr.

Eutectoid 0.8 %C

Elemen perubah titik eutectoid:

-- penstabil fasa (austenite) merendahkan A1. -- penstabil fasa (ferrite) menaikkan A1. -- semual elemen paduan menggeser titik eutectoid ke kandungan karbon yang lebih rendah.

Elemen pembentuk karbida/nitrida:-- karbida; Cr, W, Mo, V, Ti, Nb, Zr. -- nitrida; Al dan semua elemen pembentuk karbida membentuk nitrida

EHW 98

Elemen paduan perubah ttk eutectoidElemen paduan vs. temperatur eutectoid

Elemen paduan vs. kandungan karbon eutectoid

EHW 98

Penstabil ferrite

Penstabil austenite

Carbon content

Penambahan Cr menaikkan temperatur eutectoid dan menggesernya kekiri.

Penambahan Mn menurunkan temperatur eutectoid dan menggesernya kekiri.

EHW 98

Nitrida keras

Al, Ti, V, Cr, Mo, memebentuk nitrida keras

Concentration of alloying element (%)

DIAGRAM TTT/CCT

EHW 98

DIAGRAM TTT/CCT--Digunakan untuk mengetahui mikrostuktur yang terbentuk pada pendinginan non-ekuilibriumA3 A1 A+F Temperatur C

AusteniteStart

Finish Ferrite +Pearlite

Ms

Nose Bainite

Martensite + Mf

Log waktu

EHW 98

DIAGRAM TTT UNTUK BAJA 0.8% CAustenite Ae1 Ps Pf Pearlite coarse fine upper Bs Ms Bf Bainite lower

Martensite + AuateniteMf 1 sec. Martensite 1min. 1 hour 1 day

PENGARUH ELEMEN PADUAN TERHADAP DIAGRAM TTT/CCTSemua elemen paduan, kecuali Co, menggeser hidung kurva TTT/CCT ke arah kanan.

Semua elemen paduan, kecuali Co, menurunkan temperatur pembentukan martensite.Sehingga: Komposisi elemen paduan mempengaruhi media kuens (air, oli, udara) yang dipilih untuk mengeraskan baja. Elemen paduan meningkatkan mampu-keras (hardenability) baja, atau, baja dengan komposisi berbeda akan memiliki mampu keras berlainan.

Perlakuan Panas Termal

EHW 98

FUNGSI PERLAKUAN PANAS TERMAL SEBAGAI BAGIAN PROSES MANUFAKTUR PELUNAKAN :MEMPERSIAPKAN BAHAN LOGAM SEBAGAI PRODUK 1/2 JADI AGAR LAYAK DIPROSES BERIKUTNYA.

PENGERASAN :MEMPERSIAPKAN BAHAN LOGAM SEBAGAI PRODUK JADI AGAR MEMILIKI SIFAT MEKANIS YANG OPTIMUM.

PELUNAKAN / ANNEALING

EHW 98

PERLAKUAN PELUNAKAN --Homogenising

--Normalizing--Full annealing --Spherodising

--Stress relieving--Process and recrystallisation annealing

EHW 98

HOMOGENIZING Pemanasan pada temperatur tinggi didaerah fasa austenit (), jauh diatas titik kritis (A3 dan Acm)

--Bertujuan untuk menghilangkan efek segregasi kimia akibatproses pembekuan lambat ingot/billet. --Memperbaiki mampu pengerjaan panas (hot workability).Penuangan logam cair

Ingot

Segregasi kimia

HOMOGENISING sebelum pengerjaan panas

EHW 98

NORMALIZINGPemanasan lambat sampai dengan temperatur diatas transformasi dan diikuti oleh pendinginan udara

--Menghilangkan ketidak ragaman mikrostruktur. --Mengeleminasi tegangan sisa. --Meningkatkan keseragaman dan penghalusan ukuran butir.CASTING HOT WORKING:Forging, Extrusion, Rolling

NORMALIZING

Ketidak ragaman reduksi/temperaturPengecualian: HSS, Shock Resisting Steel, Hot Work Tool Steel Cold Work Tool Steel D & A (tdk termasuk A10), Mold Steel P4.

EHW 98

FULL ANNEALING Pemanasan sampai temperatur sedikit diatas transformasi (A3: hypoeutectoid steels dan A1: hypereutectoid steels), yang diikuti oleh pendinginan lambat didalam dapur--Membulatkan sementit proeutectoid atau karbida lainnya sehingga memperbaiki keuletan baja.

--Menghasilkan kekerasan/kekuatan yang minimum sehingga mudah dilakukan deformasi pada pengerjaan dingin.-- Menghilangkan struktur martensit pada baja paduan yang mungkin terbentuk akibat pendinginan relatif cepat melewati transformasi .

--Biasanya dilakukan pada baja yang akan dipasok kepasaranPembulatan sementit proeutectoid dalam bentuk networks pada batas butir.

1

2

3

EHW 98

PERLAKUAN PELUNAKAN - DIAGRAM Fe-CHomogenising (H) Normalising (N) Full-Annealing (A) Recrystallisation annealing Stress-relief annealingKarakteristik (H) Temp.Metoda pendingin Wkt. ProsesEutectoid

911C A3 723 C

Austenite ()

AcmA1 + Fe3C

+ Fe3C

(N)**udara *

Full (A)*dapur *

Temperature

***

-***

Ferrite ()

Rendah * Tinggi***

Hypo eutectoid0 0.8

Hyper eutectoid1.4 2.0

Carbon %

EHW 98

NORMALIZING VS FULL ANNEALINGNormalizing membentuk mikrostruktur lebih halus dibandingkan full annealing meskipun pemanasan dilakukan pada temperatur yang lebih tinggi akibat laju pendinginan lebih cepat Heating Cycle Ac3 Ac1Normalizing Anneal

Cooling Cycle

Temperature

F +APendinginan di dapur

P +A Ms Time

Pendinginan udara

Time

EHW 98

ANNEALING LAINNYASpherodising: dilakukan untuk meningkatkan mampu-mesin (machinability) pada baja yang akan dimachining. Caranya dengan membulatkan sementit/karbida. Pemanasan dilakukan dibawah temperatur kritis A1 ( ~723C), atau sedikit diatas A1 tetapi kemudian ditahan dibawah A1. Stress-relief annealing: pemenasan s/d dibawah temperatur kritis 550-650 C baja karbon dan paduan rendah, 600-750 C baja perkakas. Bertujuan untuk menghilangkan tegangan sisa akibat deformasi pengerjaan dingin. Recrystallisation annealing: pemanasan s/d temperatur 600 C dibawah temperatur kritis. Bertujuan untuk membentuk butir poligon yang bebas tegangan dan mempunyai keuletan serta sifat konduktivitas baik. Dilakukan pada baja setelah deformasi pengerjaan dingin. Quench annealing: dilakukan pada baja jenis austenitk yang di homogenising atau recrystallisation annealing dimana diikuti oleh pendinginan cepat untuk menghindari terbentukya endapan karbida terutama pada batas butir. Isothermal Annealing: pendinginan cepat sampai temperatur tepat dibawah daerah transformasi, ditahan 1-2 jam, diikuti pendinginan udara.

EHW 98

PENGERASAN TERMAL Membentuk struktur martensit/bainit yang memiliki kekerasan tinggi.

PENGERASAN TERMAL(THERMAL HARDENING)

Terdiri dari tiga tahap operasi :PEMANASAN (HEATING) Preheating (550-650 C) Final heating (900-1050 C) Soaking KUENS (QUENCHING) Pendinginan cepat oleh media pendingin (oli, air, lelehan garam, semprot gas / udara) TEMPER (TEMPERING) Pemanasan kembali pada temperatur lebih rendah (150 - 600 C), sekali atau berulang

HEATING FURNACE

QUENCHING BATH

TEMPERING BATH

SIKLUS PENGERASAN TERMALBaja sangat lunak - u