Het treatment.Sebagai upaya mencari sifat logam yang sesuai dengan yang di butuh kan, di antaranya adalah dengan cara perlakuan panas. Perlu tidaknya perlakuan panas dan bagaimana perlakuan panas yang dilakukan tergantung pada sifat material dan penggunaanya. proses untukmemperbaiki sifat-sifat dari logam dengan jalan memanaskan material sampai temperatur yang cocok dibiarkan beberapa waktu pada temperatur itu,kemudian di dinginkan ke temperature yang lebih rendah dengan kecepatan yang sesuai itu disebut dengan perlakuan panas (heat treatment). Proses heat treatment dapat di klasifikasikan menjadi 2 bagian, yaitu: Heat treatment untuk memperbaiki sifat kekerasan material (Hardening). Heat treatment untuk memperbaiki sifat keuletan material (Softening).

Dengan proses ini biaya produksi suatu material dapat ditekan seminimal mungkin, karena dengan proses ini kita dapat menaikkan atau menurunkan tingkat kekerasan material tanpa mengganti jenis materialnya. Tujuan lain dari proses ini diantaranya adalah: 1.Untuk mendapatkan kekerasan material yang diinginkan dengan melakukan hardening, tempering dan quenching.2. Untuk mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap sifat fisik dan sifat mekanik khususnya pada baja.Heat treatment adalah proses perlakuan panas yang terkontrol terhadap logam, dengan tujuan pemakaiannya. Adapun tujuan dari heat treatment antara lain :1. Mengeraskan logam sehingga tahan aus dan kemampuan memotong meningkat. 2. Mempermudah proses machining.3. Untuk mengurangi kebutuhan daya pembentukan dan kebutuhan energi.4. Memperbaiki sifat keuletan material dan kekuatan material, dimana dalam hal ini merupakan fungsi dari kandungan karbon yang terkandung dalam material.5. Meningkatkan kekerasan dan tegangan tarik.Secara umum heat treatment biasa dilakukan dengan cara:1. Pemanasan sampai suhu dan dengan kecepatan tertentu.2. Mempertahankan suhu untuk waktu tertentu3. Pendinginaan dengan media pendingin (air, minyak, udara )

Penjelasan diagram: Pada kandungan karbon mencapai 6.67% terbentuk struktur mikrodinamakan Sementit Fe3C (dapat dilihat pada garisvertical paling kanan).- Sifatsifat 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%, strukturmikro yang terbentuk adalahPerlit, 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 feritdan perlit.-Pada baja dengan kandungan titik eutectoid sampai dengan 6.67%, strukturmikro yang terbentuk adalah campuran antara perlit dansementit.-Pada saat pendinginan dari suhu leleh baja dengan kadar karbon rendah,akan terbentuk struktur mikro Ferit Delta lalu menjadi struktur mikroAustenit.-Pada baja dengan kadar karbon yang lebih tinggi, suhu leleh turun dengannaiknya kadar karbon, peralihan bentuk langsung dari leleh menjadiAustenit.Daridiagramdiatasdapatkita lihat bahwapadaprosespendinginanperubahanperubahan pada struktur kristal danstruktur mikro sangat bergantungpada komposisi kimia.

Memperbaiki sifat kekerasan (Hardening) Merupakan prosespemanasan logam sampaisuhu di daerah ataudi atas daerah kritis disusul dengan pendinginan yang cepat untuk menghasilkan struktur martensit, martensit adalah struktur logam yang keras.Pengerasan permukaan (surface hardening)a. Sifat-sifat dalam logam dapat digabungkan dengan pengerasan permukaan dengan cara pemanasan seluruh komponen atau sebagian pada bagian permukaan komponen. Pengerasan permukaan memiliki dua cara dalam proses hardening, yaitu dengan penambahan zat (Karburasi, Nitriding, Karbonitriding, Cyaniding) dan tanpa penambahan zat (FlameH ardening , Induction Hardening , Laser and Electron BeamHardening).

A. Dengan penambahan zat.

a. KarburasiMerupakan cara pengerasan agar baja yang memiliki kadar karbon rendah menjadi keras pada lapisan luar atau memiliki kadar karbon tinggi pada lapisan luarnya. Karburisasi dilakukan berdasarkan pertimbangan :

Kedalaman lapisan luar Ukuran komponen Jumlah produk.

Dipakai untuk baja karbon rendah dari 0,1% - 0,25%. Besi dipanaskan pada suhu 900-930oC,kemudian dibiarkan beberapa waktu pada suhu tersebut dan kemudian didinginkan.Proses karburisasi dapat dilakukan dengan cara : Karburasi Padat ( pack karburizing )Adalah suatu cara karburasi yang sudah dikenal cukup lama. Bahan dimasukkan dalam kotak tertutup dan ruangan diisi dengan80 % kokas dan 20 % BaCo3.. Prosesnya memakan waktu cukup lama dan banyak diterapkan untuk memperoleh lapisan yang tebal antara 0.75 hingga 4 mm.Rumus Karburasi padat :BaCO3 BaO + CO2CO2 +C 2CO2CO + Fe Fe(c)+ CO2CO2 + C 2CO Kelebihannya hanya memerlukan biaya yang kecil dan sangat mudah dari pada teknik surface hardening yang lain. Kekurangan memakan waktu yang cukup lama dan merupakan proses hardening yang kotor.

Gambar 2.3 Proses Karburasi Padat3 Karburasi Gas ( gas karburizing )Untuk memperoleh lapisan yang lebih tipis antara 0.1 sampai 0.75 mm digunakan karburasi gas (gas carburizing), antara lain dapat digunakan gas alam atau hidrokarbon atau propan (gas karbit). Cara ini diterapkan dalam karburasi dalam bagian-bagian yang kecil yang dapat diterapkan langsung setelah pemanasan dalam dapur.Kelebihan dan kekurangan gas carburizing : Kelebihan dari gas carburizing yaitu lebih cepat dibandingkan pack carburizing. Proses ini hanya membutuhkan sedikit tenaga kerja dan penanganan. Juga lebih praktis daripada pack carburizing untuk jumlah yang banyak. Kekurangan, alat dan bahan yang digunakan dalam proses ini lebih mahal.

Gambar 2.4 Proses Gas Carburizing3

Karburasi Cair (liquid carburizing)Pada proses ini, baja dipanaskan pada suhu Ac1 dalam dapur garam sianida sehingga karbon dan sedikit nitrogen dapat berdifusi ke dalam lapisan luar. Proses ini mirip dengan proses sianida hanya disini kulit luar mempunyai kadar karbon yang tinggi dan kadar karbon nitrogen yang lebih rendah. Karburasi cair dapat digunakan untuk membentuk lapisan setebal 6.35 mm, meskipun umumnya tidak melebihi 0.64 mm. Cara ini baik untuk pengerasan permukaan benda yang berukuran kecil dan sedang. Baja karbon rendah dengan kadar karbon 15 % umumnya dikeraskan melalui proses pencelupan. Selama proses karburisasi kadar lapisan luar dapat ditingkatkan sampai 0.9 % 1.2 % C.Reaksi yang terjadi:BaCl2 + 2 NaCN Ba(CN)2 + 2NaClBa(CN)2 +Fe Fe(c) + BaCN2

Kelebihan, karena cairan mentransfer panas dengan cepat maka karbon yang ditambahkan juga lebih cepat. Juga pengerasan yang dihasilkan lebih merata. Kekurangan, beberapa nitrogen terserap bersama-sama dengan karbon dan menyebabkan pengerasan mendadak. Juga material harus dikeringka setelah proses ini untuk menghindari korosi, hal tersebut memakan waktu dan biaya.

b. CarbonitridingKarbonitiding Adalah suatu proses pengerasan permukaan dimana baja dipanaskan diatas suhu kritis di dalam lingkungangas dan terjadi penyerapan karbon dannitrogen. Keuntungan karbonitiding adalah kemampuan pengerasan lapisan luar meningkat bila ditambahkan nitrogen sehingga dapat diamfaatkan baja yangrelative murah ketebalan lapisan yang tahan antara 0,80 sampai 0,75 mm. Kelebihan,karena dengan adanya nitrogen maka struktur austenite berubah. Perubahan ini menyebabkan penurunan temperatur dan pendinginan yang lambat. Kekurangannya, prosesnya memakan waktu yang lama dibandingkan carburizing.c. SianindingSianiding Adalah proses dimana terjadi absobsi karbon dan nitrogen untukmemperoleh specimen yang keras pada baja karbon rendah yang sulit dikeraskan. Benda yang dikeraskan dimasukkan ke dalam dapur yang mengandung garam sianida natrium, suhunya sedikit diatas daerah Ac1. Lama pemanasan tergantung pada permukaan yang akan dikeraskan. Benda kemudian dicelupkan dalam air untuk mendapatkan permukaan yang keras.Tebal lapisan berkisar 0.1 sampai 0.4 mm. Cyaniding terutama diterapkan untuk perlakuan panas bagian-bagian kecil.

Reaksi yang terjadi : 2NaCN + O2 2NaCNO 2NaCNO + O2 Na2CO3 + CO +2N 2CO + Fe Fe(c) + CO2

Kelebihannya yaitu biaya yang dihabiskan tidak mahal karena baja karbon biasa dapat digunakan. Kekurangannya adalah proses ini sangat berbahaya karena garam sianida sangat beracun dan berbahaya jika terhirup.

d. NitridingNitriding adalah proses pengerasan permukaan yang dipanaskan sampai 510c dalam lingkungan gas ammonia selama beberapa waktu.Nitrogen yang diserap oleh logam membentuk nitrida yang keras yang tersebar merata pada permukaan logam. Telah dibuat logam paduan khusus untuk proses ini. Suhu pemanasan berkisar antara 4950 5650C. Pada nitriding cair (liquid nitriding) digunakan garam sianida cair sedang suhunya dipertahankan di daerah transformasi. Penyerapan nitrogen lebih mudah sedang karbon yang menyerap lebih sedikit dibandingkan dengan proses cyaniding atau karburasi. Dapat mencapai ketebalan 0.03 0.3 mm.

Gambar 2.5 Proses Nitriding9

Gambar 2.6 Dapur Nitriding4B. Tanpa penambahan zata. Flame hardening (Pengerasan nyala) :Dasar pengerasan nyala adalah sama dengan pengerasan konduksi, yaitu pemanasan yang cepat disusul dengan pencelupan permukaan. Tebal lapisan yang mengeras tergantung pada kemampuan pengerasan bahan, karena selama proses pengerasan tidak ada penambahan unsur-unsur lainnya. Pemanasan dilakukan dengan nyala oksi asetilen yang dibiarkan memanasi pemanasan logam sampai mencapai suhu kritis.Pada alat dipasangkan pula aliran air pendingin sehingga setelah suhu yang diinginkan tercapai langsung disemprot dengan air..Tebal lapisan yang keras tergantung pada waktu pemanasan nyala.

Gambar 2.7 Flame Hardening4Pada proses ini diterapkan beberapa cara, yaitu: Pengerasan stasioner,baik nyala maupun benda yang akan dikeraskan keduanya berada dalam keadaan diam. Pengerasan bersifat setempat. Pengerasan progresif, nyala dan benda yang akan dikeraskan bergerak satsama lainnya. Ketika nyala bergerak, benda segera didinginkan. Benda dapat juga berputar sambil dipanaskan. Bila benda telah mencapai suhu yang diinginkan, benda dicelup ketika berputar. Pengerasan progresif ini biasanya diterapkan pada benda kerja yang kecil dengan waktu pemanasan yang singkat. Sambil berputar nyala dapat digerakkan dalam poros perputaran.proses ini menghasilkan pemanasan permukaan yang keras dengan int yang ulet. Benda-benda yang besar dapat dikeraskan tanpa memanaskan seluruh benda, tebal lapisan yang dikeraskan dikendalikan dengan baik, permukaan bebas kerak dan peralatan mudah dipindahkan.b. Pengerasan induksiPemanasan induksi memberikan hasil yang cukup baik pada pengerasan permukaan krukas dan sejenis yang harus tahan aus. Berbeda dengan pengerasan permukaan biasa, disini susunan kimia baja tidak berubah karena pemanasan berlangsung sangat cepat dan pencelupan permukaan tidak berpengaruh atas bagian dalamnya.Pengerasan yang diperoleh melalui pengerasan induksi sama dengan pemanasan biasa dan tergantung pada kadar karbon. Bolk induksi yang berfungsi sebagai kumparan primer transformator ditempatkan di sekeliling benda yang akan dipanaskan.Arus berfrekuensi tinggi yang melalui blok ini akan menimbulkan arus induksi pada permukaan benda. Panas ditimbulkan oleh arus eddy induksi dan kehilangan histerisis pada permukaan logam. Bila baja dipanaskan sampai pada daerah krisis atas, efek pemanasan akibat kehilangan tersebut akan berkurang sehingga kemungkinan terjadinya pemanasan lebih dapat dihindarkan.Blok inductor yang mengelilingi permukaan yang dipanaskan dengan saluran air yang berlubang-lubang halus. Setelah baja dipanaskan sampai suhu yang tepat, disemprotkan air sehingga terjadi proses pencelupan.

Gambar 2.8 Pengerasan Induksi4

Kelebihan dari kekerasan induksi : kecepatan untuk memanaskan baja sampai kedalaman 3,2 mm dan hanya diperlukan beberapa detik saja. Bisa digunakan pada material yang tipis. Kekurangan dari kekerasan induksi : hanya digunakan pada baja yang mempunyai kadar nitrogen dan karbon rendah yang harganya mahal.Selain itu kekerasan yang diinginkan tergantung pada kandungan karbon material tersebut.Quenching Quenching adalah proses pendinginan secara cepat setelah mengalami pemanasan. Tujuan utama Quenching adalah menghasilkan baja dengan sifatkekerasan tinggi. Sekaligus terakumulasi dengan kekuatan tarik dan kekuatan luluh, melalui transformasi austenit ke martensit. Proses quenching akan optimal jika selama proses transformasi, struktur austenit dapat dikonversi secara keseluruhan membentuk struktur martensit. Hal-hal penting untuk menjamin keberhasilan quenching dan menunjang terbentuknya martensit khususnya, adalah: temperatur pengerasan, waktu tahan, laju pemanasan, metode pendinginan,media pendingin dan hardenabilityAda tiga tingkatan pendinginan pada quenching yaitu :A. Vapor-blanket Cooling stageTahap pertama, suhu logam sangat tinggi sehingga medium quenching menguap pada permukaan logam.B. Vapor-transport Cooling StageProses ini dimulai ketika logam didinginkan pada suhu uap air dan film tidakstabil.Permukaan logam basah olehmedium quenching dan titikdidih yang tinggi.Tahapan ini merupakan proses pendinginan yang paling cepat.C. Liquid Cooling StageProses ini dimulai ketika suhu permukaan logam mencapai titik didih. Tahapan inimerupakan proses yang paling lambat. Menurut media pendinginnya, quenching dapat dibagi menjadi beberapa bagian, yaitu: Quenching airAir adalah media yangpaling banyak digunakan untukquenching,karena biayanya yang murah, dan mudah digunakan serta pendinginannya yang cepat. Airkhususnya digunakan padabajakarbon rendahyang memerlukan penurunan temperatur dengan cepat dengan tujuan untuk memperoleh kekerasandankekuatan yangbaik.Airmemberikanpendinginanyangsangat cepat, yang menyebabkan tegangan dalam, distorsi, danretakan.Gambar : Quenching dengan media oliOli sebagai media pendingin lebih lunak jika dibandingkan dengan air. Digunakan pada material yang kritis, Antara lain material yang mempunyai bagian tipis atau ujung yang tajam. Karena oli lebih lunak, maka kemungkinan adanya tegangan dalam, distorsi, dan retakan kecil. Oleh karena itu medium oli tidak menghasilkan baja sekeras yang dihasilkan pada medium air. Quenching dengan media air akan efektif jikadipanaskan pada suhu 30 - 60 derajat Celcius.Gambar : Quenching dengan media udaraQuenching dengan media udara lebih lambat jika dibandingkan dengan media oli maupun air. Material yang panas ditempatkan pada screen. Kemudian udara didinginkan dengan kecepatan tinggi dialirkan dari bawah melalui screen dan material panas. Udara mendinginkan material panas lebih lambat dari dari pada medium air danoli. Pendinginan yang lambat kemungkinan adanya tegangan dalam dan distorsi. Pendinginan udara pada umumnya digunakan pada baja yang mempunyai kandungan paduan yang tinggi.Gambar : Quenching dengan media air garamAir garam adalah media yang sering digunakan pada proses quenching terutama untuk alat-alat yang terbuat dari baja. Beberapa keuntungan menggunakan air garam sebagai media adalah. Suhunya merata pada air garam, proses pendinginan merata pada semua bagian logam, tidak ada bahaya oksidasi, karburisasi, atau dekarburisasi selamaproses pendinginan.Gambar : Quenching dengan BrinePada umumnya media yang digunakan mengandung 5-10 % sodium klorida dalam brine. Efek yang dihasilkan oleh quenching dengan media brine mirip dengan pendinginan melalui media air. Brine akan mendinginkan material sedikit lebih cepat daripada air, dan proses quenching akan berjalan sedikit lebih cepat, sehingga menghasilkan baja lebih keras daripada melalui media air. Bahkan quenching dengan media brine ini adalah yang menghasilkan baja terkeras diantara yang lainnya. Hal tersebut disebabkan karena titik didihnya lebih tinggi daripada air sehingga brine tidak mudah panas dan mendinginkan baja lebih cepat dan lebih keras.Gambar : Quenching dengan medium minyak terlarut.Medium ini menghasilkan material yang lebih lunak dari yang dihasilkan oleh quenching dengan larutan garam dan air tersirkulasi.Gambar :

Polymer QuenchPolymer Quench pendinginannya berada diantara air dan oli, kecepatan pendinginan dapat terpengaruh oleh variasi komponen dalam campuran yang mana tersusun atas air dan glycol polimer. Polymer Quench berkemampuan untuk menghasilkan benda kerja dengan tingkat korosi yang rendah dari pada air dan resiko kebakaran yang rendah dari pada oli, tapi hasil yang demikian hanya akan diperoleh bila komposisi kimia material quench selalu konstan.Gambar :Memperbaiki Sifat Keuletan Material (Softening)Softening adalah proses heat treatment untuk menghasilkan/memperbaiki tingkat keuletan material.A. Annealing Annealing ialah suatu proses laku panas (heat treatment) yang sering dilakukan terhadap logam atau paduan dalam proses pembuatan suatu produk. Tahapan dari proses Anneling ini dimulai dengan memanaskan logam (paduan) sampai temperature tertentu, menahan pada temperature tertentu tadi selama beberapa waktu tertentu agar tercapai perubahan yang diinginkan lalu mendinginkan logam atau paduan tadi dengan laju pendinginan yang cukup lambat. Jenis Anneling itu beraneka ragam, tergantung pada jenis atau kondisi benda kerja, temperature pemanasan, lamanya waktu penahanan, laju pendinginan (cooling rate), dll. Proses anneling atau melunakkan baja adalah proses pemanasan baja diatas temperature kritis ( 723 C ) selanjutnya dibiarkan beberapa lama sampai temperature merata disusul dengan pendinginan secara perlahan-lahan sambil dijaga agar temperature bagian luar dan dalam kira-kira sama hingga diperoleh struktur yang diinginkan dengan menggunakan media pendingin udara. Sedangkan tujuan dari proses anneling :1. Melunakkan material logam2. Menghilangkan tegangan dalam/ sisa3. Memperbaiki butir-butir logam.B. Full annealing (annealing)Merupakan proses perlakuan panas untuk menghasilkan perlite yang kasar (coarse pearlite) tetapi lunak dengan pemanasan sampai austenitisasi dan didinginkan dengan dapur, memperbaiki ukuran butir serta dalam beberapa haljuga memperbaiki machinibility. Pada proses full annealing ini biasanya dilakukan dengan memanaskan logam sampai keatas temperature kritis (untukbaja hypoeutectoid , 25 Derajat hingga 50 Derajat Celcius diatas garis A3 sedang untuk baja hypereutectoid 25 Derajat hingga 50 Derajat Celcius diatas garis A1). Kemudian dilanjutkan dengan pendinginan yang cukup lambat (biasanya dengan dapur atau dalam bahan yang mempunyai sifat penyekat panas yang baik). Perlu diketahui bahwa selama pemanasan dibawah temperature kritis garis A1 maka belum terjadi perubahan struktur mikro. Perubahan baru mulaiterjadi bila temperature pemanasan mencapai garis atau temperature A1 (butir-butir Kristal pearlite bertransformasi menjadi austenite yang halus). Pada baja hypoeutectoid bila pemanasan dilanjutkan ke temperature yang lebih tinggi makabutir kristalnya mulai bertransformasi menjadi sejumlah Kristal austenite yang halus, sedang butir Kristal austenite yang sudah ada (yang berasal dari pearlite) hampir tidak tumbuh. Perubahan ini selesai setelah menyentuh garis A3 (temperature kritis A3). Pada temperature ini butir kristal austenite masih halus sekali dan tidakhomogen. Dengan menaikan temperature sedikit diatas temperature kritis A3 (garis A3) dan memberI waktu penahanan (holding time) seperlunya maka akan diperoleh austenite yang lebih homogen dengan butiran kristal yang juga masih halus sehingga bila nantinya didinginkan dengan lambat akan menghasilkan butir-butir Kristal ferrite dan pearlite yang halus. Baja yang dalam proses pengerjaannya mengalami pemanasan sampai temperature yang terlalu tinggi ataupun waktu tahan (holding time) terlalu lama biasanya butiran Kristal austenitenya akan terlalu kasar dan bila didinginkan dengan lambat akan menghasilkan ferrit atau pearlite yang kasar sehingga sifat mekaniknya juga kurang baik (akan lebih getas). Untuk baja hypereutectoid, annealing merupakan persiapan untuk proses selanjutnya dan tidak merupakan prosesakhir.C. Stress relief Annealing Merupakan process perlakuan panas untuk menghilangkan tegangan sisa akibat proses sebelumnya. Perlu diingat bahwa baja dengan kandungan karbon dibawah 0,3% C itu tidak bisa dikeraskan dengan membuat struktur mikronya berupa martensite. Nah, bagaimana caranya agar kekerasannya meningkat tetapi struktur mikronya tidak martensite? Ya, dapat dilakukan dengan pengerjaan dingin (cold working) tetapi perlu diingat bahwa efek dari cold working ini akan timbul yang namanya tegangan dalam atau tegangan sisa dan untukmenghilangkan tegangan sisaini perludilakukan proses Stress relief Annealing. Process Annealing merupakan proses perlakuan panas yang ditujukan untuk melunakkan dan menaikkan kembali keuletan benda kerja agar dapat dideformasi lebihlanjut. Pada dasarnya proses Annealing dan Stress relief Annealing itu mempunyai kesamaanyakni bahwa kedua proses tersebut dilakukan masih dibawah garis A1 (temperature kritis A1) sehingga pada dasarnya yang terjadi hanyalah rekristalisasi saja.D. SpheroidizingMerupakan proses annealing yang digunakan untuk baja karbon tinggi. Tujuannya adalah meningkatkan ketangguhan baja yang rapuh. Struktur ini meningkatkan ketangguhan baja yang rapuh. Langkah Spherodizing adalah memanaskan bahan hingga temperatur tepat di bawah garis ferrite austenite (garis dibawah garis austenite sementite) dibawah 7270C. Struktur ini meningkatkan kemampuan mekanis dalam proses pemotongan, meningkatkan ketahanan terhadap goresan. Struktur mikro yang terbentuk adalah Spheroidite.

Gambar 2.15 Grafik Temperatur Spheroidizing4

E. Soft AnnealingMerupakan proses pelunakan dengan menggunakan proses pengerasan regangan yang dilakukan dengan prosedur pemanasan yang wajar. Ditinjau dari segi produksi, proses ini lebih cepat dibandingkan dengan paduan dan makin besar deformasi maka makin cepat proses ini berlangsung. Pemanasan dilakukan pada suhu 15 F dibawah Ac1. Tujuan dari soft annealing adalah untuk menghilangkan tegangan akibat regangan akibat proses penarikan.

F. Partial AnnealingBaja dipanaskan diantara temperatur kritis bawah dan temperature kritis atas. Kemudian didinginkan secara perlahan dan didapat struktur perlit dan sementit. Proses ini lebih mahal daripada full annealing sehingga hanya digunakan untuk baja hypoeutectoid.

G. RekristalisasiProses ini meliputi pertumbuhan kristal baru dari kristal yang telah mengalami deformasi. Kristal yang mengalami deformasi plastik mempunyai lebih banyak energi karena mengandung dislokasi dan cacat titik.Pada proses ini atom atom bergerak dan menata diri kembali dan hal tersebut lebih mudah pada suhu tinggi (suhu rekristalisasi).Suhu rekristalisasi tergantung pada beberapa faktor : waktu jumlah pengerasan tegangan komposisi bahanH. AnilAnil adalah proses laku panas dimana bahan mengalami pemanasan yang agak lama. Di susul dengan pendinginan perlahan-lahan. Anil dilakukan dengan tujuian menghilangkan tegangan sisa dan menghindarkan terjadinya keretakan panas. Pada saat anil kuningan mengalami rekristalisasi sedangkan pada baja mengakibatkan meningkatnya keuletan dan kadang-kadang pelunakan (berkurnagnya kekerasan). Proses anil terdiri dari 3 tahap: Memanasi sampai temperatur yang diinginkan Mempertahankan pada suhu tersebut (holding time) Mendinginkan sampai suhu ruanganNormalizingSalah satu proses perlakuan panas yang bertujuan untuk menghaluskan butiran kristal (mengurangi ukuran butiran kristal). Temperatur normalizing, 55-85oC di atas temperatur kritis (fasa austenite), proses di akhiri dengan pendinginan udara. Hasilnya struktur pearlite yang bagus dengan kelebihan ferrite dan cementite. Tingkat kelunakan tergantung pada kondisi ambient dari pendinginan.Tujuan proses ini adalah untukmenghasilkan baja yang lebih kuat dan keras diibandingkan dengan baja hasil proses full anneling, jadi aplikasi penerapan dari proses normalizing digunakan sebagaifinal treatment. Pengerjaan ini dilakukan dengan memanaskan baja hingga menjadi fasa austenit penuh dan didinginkan di udara (pendinginan tungku) hingga mencapai suhu kamar. Fasa yang dihasilkan berstruktur ferrite dan pearlite tergantung komposisi unsure karbon. Normalizing pada umumnya menghasilkan struktur yang halus, sehinga baja dengan komposisi kimia yang sama akan memiliki yiel strength, UTS,kekerasan, dan impact strength akan lebih tinggi dari pada hasilfull annealling.Normalizing dapat juga dilakukan pada benda hasil tempa untuk menghilangkan tegangan dalam dan menghaluskan butiran kristalnya. Sehingga sifat mekanisnya menjadi lebih baik.Normalizing dapat juga menghomogenkan struktur mikro sehingga dapat memberi hasil yang bagus dalam proses hardening, sehingga umumnya sebelum di hardening baja harus di normalizing terlebih dahulu. Pada normalizing pemanasan sebaiknya tidak terlalu tinggi karena butir kristal austenit yang terjadi akan terlalu besar, sehingga pada pendinginan cepatferit proeutektoid akan membentuk struktur Widmanstaten yang berupa pelat-pelat ferrit yang sejajar, yang tumbuh didalam butir kristal austenit kasar yang akan menurunkan keuletan/ketangguhan suatu baja. Pada pendinginan yang agak cepat inti ferrit proeutektoid tidak tumbuh secara normal menjadi butir-butir kristal,tetapi akan tumbuh dengan cepat membentuk ferrit berupa pelat kearah bidang Kristal ografik tertentu didalam butir austenit.Normalizing menyebabkan letak titik eutektoid juga akan berubah menjadi lebih kekiriuntuk bajahypereutektoid, jadititikeutektoid tidaklagi 0,8%C. Pendinginan yang lebih cepat akan menyebabkan lamel sementit pada perlit menjadi lebih tipis juga sementit network pada baja hipereutektoid menjadi lebihtipis atau terputus-putus.

Tempering

Gambar : Austempering.

Baja yang telah dikeraskan bersifat rapuh dan tidak cocok untukdigunakan. Melaui temper, kekerasan dan kerapuhan dapat diturunkan sampai memenuhi persyaratan penggunaan. Kekerasan turun, kekuatan tarik akan turrun pula sedangkan ketangguhan dan keuletan baja akan meningkat. Proses temper terdiri daripemanasan kembali daribaja yang telah dikeraskan pada suhu dibawah suhu kritis, disusul dengan pendinginan. Meskipun proses ini menghasilakn baja yang lebih lunak, proses ini berbeda dengan proses anil karena di sini sifat-sifat fisis dapat dikendalikan dengan cermat. Struktur akhir anil temper baja yang dikersakan dissebut martensit temper. Temper dimungkinkan oleh karena struktur martensit tidak stabil. Temper pada suhu rendah antara 150-230 oC tidak akan menghasilkan penurunan kekerasan yang berarti, karena pemanasan akan menghilangkan tegangan dalam terlebih dahulu. Bila menjadi martensit terurai lebih cepat dan sekitar 305 oC perubahan fasa menjadi martensit temperberlangsung dengan cepat.Proses temper terdiri dari prespitasi dan penggumpalan atau pertumbuhan sementit. Pengendapan sementit terjadi pada 315 oC diiringi dengan penurunan kekerasan. Peningkatan suhu akan mempercepat penggumpalan karbida,sementara kekerasan turun terus. Unsur paduan mempunyai pengaruh yang berartiatas temper, pengaruhnya menghambat laju pelunakan sehingga baja paduan akan memerlukan suhu temper yang lebih tinggi untuk mencapai kekerasan tertentu. Pada proses temper perlu diperhatikan suhu maupun waktu. Meskipun pelunakan terjadi pada saat-saat pertama setelah suhu temper dicapai, selama pemanasan (yang cukup lama) terjadi penurunan kekerasan. Biasanya baja dipanskan sampai suhu tertentu kemudian dibiarkan cukup lama sampai duhumerata.Ada dua proses khusus di mana diterapkan pencelupan tertunda. Baja yang dikeraskan dicelup dalam dapur garam pada suhu yang lebih rendah sebelum didinginkan lebih lanjut. Proses yang dikenal dengan nama austemper dan martemper memungkinkan diperolehnya sifat fisik khusus. Austemper Proses pencelupan tertunda seperti tampak pada diagram 3.5 disebut austemper. Austenit mengalami transformasi isotermal dan berubah menjadi bainit (bainete) yang keras. Benda atau bagian harus dicelup dengan cepat sampai mencapai suhu yang tepat, tanpa memotong ujung kurva diagram transformasi.Baja dibiarkan diatas garis Ms akan tetapi dibawah 430 oC. Bila dibiarkan cukup lama, akan diperoleh struktur bainit. Di bawah mikroskop struktur bainit mirip dengan martensit, akan tetapii bainit lebih ulet dibandingkan dengan martensit temper. Proses ini diterapkan unutk benda yang kecil dengan kemampuan pengerasan yang baik.Martensi. Baja didinginkan dengan cepat dari daerah austenit sampai suhu diatas garis Ms. Baja dibiarkan cukup lama sehingga suhu merata, artinya bagian luar dan dalam telah mencapai suhu yang sama. Setelah itu baja biasanya didinginkan di udara sampai mencapai suhu ruang dan terbentuklah martensit. Baja dipanskan kembali, suhu tergantung pada kadar karbon dan pada unsur paduan, untuk baja karbon dengan dengan C = 0,40%, suhu adalah 370 oC. Tujuan utama martemper adalah untuk menekan distorsi, terjadinya retak atau timbulnya tegangan dalam akibat pencelupan dalam minyak atau air. Struktur yang terjadi sama dengan martensit temper, dan biasanya disusul temper lagi.

Proses Transformasi untuk BajaProses

TujuanProsedurFasa

AnilPelunakan

Pendinginan lambat daridaerah stabil + karbida

CelupPengerasanCelup yang lebih cepatdaripada CRmMartensit

Celup Terputus

Pengerasan tanpa retak

Celup disusul denganpendinginan lambat dariMs ke MfMartensit

Austemper

Pengerasan tanpapembentukan martensit rapuh

Celup disusul denganTransformasi isotermaldiatas Ms + karbida

Temper

Peningkatanketangguhan(biasanya denganpelunakan minimal)

Pemanasan ulang dariMartensit + karbida

0. HARDEN TESTHarden Test (uji kekerasan) bertujuan untuk mengetahui kekerasan logam (bahan) sebagai ukuran ketahanan logam tersebut terhadap deformasi plastis. Kekerasan ini dinyatakan dengan metode Brinnel, Vickers atau Rockwell.

2.2.1Metode BrinnelPengujian 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 (speciment). Idealnya, pengujian Brinnel diperuntukan bagi material yang memiliki kekerasan Brinnel sampai 400 HB, jika lebih dati nilai tersebut maka disarankan menggunakan metode pengujian Rockwell ataupun Vickers.Pengujian kekerasan pada metode brinnel ini biasa disebut BHN (Brinnel Hardness Number). Pada pengujian brinnel akan dipengaruhi oleh beberapa factor berikut:1. Kehalusan permukaan.1. Letak benda uji pada identor.1. Adanya pengotor pada permukaan.

0. Metode VickersVickers adalah hampir sama dengan uji kekerasan Brinell hanya saja dapat mengukur sekitar 400 VHN (Vickers Hardness Number). Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap intan berbentuk piramida dengan sudut puncak 1360 yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut.

Gambar 2.18 Alat Uji Vickers52.2.3Metode RockwellRockwell merupakan metode yang paling umum digunakan karena simple dan tidak menghendaki keahlian khusus. Digunakan kombinasi variasi indenter dan beban untuk bahan metal dan campuran mulai dari bahan lunak sampai keras.Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap benda uji (speciment) yang berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut. Hardness number (nomor kekerasan) ditentukan oleh perbedaan kedalaman penetrsi indenter, dengan cara memberi beban minor diikuti beban major yang lebih besar.Berdasarkan besar beban minor dan major, uji kekerasan rockwell dibedakan atas 2 :1. rockwell1. rockwell superficial untuk bahan tipis

Uji kekerasan rockwell :- beban minor : 10 kg- beban major : 60, 100, 150 kgUji kekerasan rockwell superficial :- beban minor : 3 kg- beban major : 15, 30, 45, kg

Gambar 2.19 Alat Uji Rockwell5

Tabel 2.2 Skala KekerasanSIMBOLINDENTERBEBAN MAJOR (KG)

AIntan60

BBola 1/16 inch100

CIntan150

DIntan100

EBola 1/8 inch100

FBola 1/16 inch60

GBola 1/16 inch150

HBola 1/8inch60

KBola 1/8 inch150

Skala yang umum dipakai dalam pengujian Rockwell adalah :1. HRa (Untuk material yang sangat keras)1. HRb (Untuk material yang lunak). Identor berupa bola baja dengan diameter 1/16 inchi dan beban uji 100 Kgf.HRc (Untuk material dengan kekerasan sedang). Identor berupa Kerucut intan dengan sudut puncak 1200 dan beban uji sebesar 150 kgf.

0. ANTI RUSTKaratmerupakan hasil korosi, yaitu oksidasi suatu logam. Besi yang mengalami korosi membentuk karat. Korosi atau proses pengaratan merupakan proses elektro kimia. Pada proses pengaratan, besi (Fe) bertindak sebagai pereduksi dan oksigen (O2) yang terlarut dalam air bertindak sebagai pengoksidasi. Karat yang terbentuk pada logam akan mempercepat proses pengaratan berikutnya. Oleh sebab itu, karat disebut juga denganautokatalis. Kerugian yang cukup besar akibat proses pengaratan mengharuskan adanya upaya-upaya pencegahan terjadinya karat. Prinsip pencegahan nya dengan cara melindungi besi dan penyebab terjadinya karat. dilihat dari faktor-faktor yang memengaruhi proses pengaratan besi, banyak cara pencegahan yang dapat dilakukan, seperti modifikasi lingkungan, modifikasi besi, proteksi katodik, dan pelapisan. 0. Cara modifikasi lingkungan.Oksigen (O2) dan kelembaban udara merupakan faktor penting dalam proses pengaratan, mengurangi kadar oksigen atau menurunkan kelembaban udara dapat memperlambat proses pengantaraan. Sebagai contoh, kelembaban di dalam gudang dapat dikurangi dengan mendinginkan gudang menggunakan pengondisi udara (Air Conditioner/ AC).

Gambar 2.20 Air Conditioner5

0. Cara modifikasi besi.Ketika besi membentukalloy(logam campuran) dengan unsur-unsur tertentu, besi akan lebih tahan terhadap pengaratan. Baja (alloy dari besi) mengandung sebelas persen hingga dua belas persen kromium dan sedikit mengandung karbon, disebut stainless steel. Baja ini ini tahan karat dan sering digunakan dalam industri, untuk bahan kimia, dan di rumah tangga.

Gambar 2.21 Proses pengerjaan besi paduan (Alloy steel)7

2.3.3 Cara proteksi katodik.Jika logam besi dihubungkan dengan seng, besi tersebut akan sukar mengalami korosi. Hal ini disebabkan seng lebih mudah teroksidasi dibandingkan dengan besi. Potensi reduksi besi adalah EZn2+|Zn= -0.76V, lebih negatif dari pada potensi reduksi besi, yaitu sebesar EFe2+|Fe = -0.44V. Seng akan beraksi dengan oksigen dan air dalam lingkungan yang mengandung karbon dioksida. Seng karbonat yang terbentuk berfungsi melindungi seng itu sendiri dari korosi. Cara perlindungan logam seperti ini disebut cara proteksi katodik (Katode Pelindung). Selain seng (Zn), logam magnesium (Mg) yang termasuk alkali tanah, banyak digunakan untuk keperluan ini.

Gambar 2.22 Proteksi katodik0. Cara pelapisan. Jika logam besi dilapisi tembaga atau timah, besi akan terlindung dari korosi. Sebab logam Cu (ECu2+|Cu= +0.34V) dan Sn( ESn2+|Sn=-0.14V) memiliki potensi reduksi yang lebih positif dari pada besi (EFe2+|Fe = -0.44V). Namun, bila lapisan ini bocor, sehingga lapisan tembaga atau timah terbuka, besi akan mengalami korosi yang lebih cepat. Selain dengan tembaga dan timah, besi juga dapat dilapisi dengan logam lain yang sulit teroksidasi. Logam yang dapat digunakan adalah yang memiliki potensial reduksi lebih positif dibandingkan besi, seperti perak, emas, nikel, timah, tembaga, dan platina. Selain senyawa logam, pelapisan dapat pula menggunakan senyawa nonlogam. Proses pelapisan logam besi ini dapat dengan cara membersihkan besi terlebih dahulu, kemudian melapis dengan suatu zat yang sukar ditembus oleh oksigen, misalnya cat, gelas, plastik, vaselin(gemuk), atau dengan mencelupkan kedalam cairan kimia anti karat. Perlu diperhatikan, seluruh permukaan besi harus terlapis sempurna untuk menghindarkan kontak dengan oksigen. Proses pelapisan yang tidak sempurna dapat lebih berbahaya dibandingkan besi tanpa pelapis. Pengaratan dapat terjadi pada bagian yang tertutup sehingga tidak terdeteksi.Cara pencelupan lebih banyak disukai karena cairan anti karat dapat merata dan sudut sudut yg kecil pun dapat menembus.

Gambar 2.23 Drum dan basket anti karat.52.4APLIKASI DALAM BIDANG INDUSTRI Pengembangan proses heat treatment terus dilakukan PT. Nandya Karya Perkasa untuk memenuhi kebutuhan manufaktur. Pada saat ini PT. Nandya Karya Perkasa dapat melakukan proses heat treatment untuk perusahaan manufaktur lainnya.Untuk itu perlu dilakukan pengembangan material baru maupun modifikasi produk yang sudah ada. Percobaan perlakuan panas normalisasi di laboratorium digunakan untuk mendapatkan parameter proses yang optimal guna mencapai sifat m