laporan metfis kelompok a4
TRANSCRIPT
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
1/266
KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN
UNIVERSITAS BRAWIJAYAFAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK MESINMALANG
LAPORAN PRAKTIKUM UJI MATERIAL
LABORATORIUM PENGUJIAN BAHAN FT UB
Disusun oleh:
Kelompok A4Ardy Haryanto 0910620035Djoni Setioadji 1010620043
Dharu Feby S. 1010623007Faishal Kamal 1110620064
Ony Ika Prahesti 1110623052
Semester Ganjil 2012/2013
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
2/266
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
3/266
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
4/266
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
5/266
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
6/266
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
7/266
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
8/266
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
9/266
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT karena atas limpahan rahmat dan
hidayah-Nya sehingga laporan praktikum Uji Material ini dapat terselesaikan
dengan baik
Pembuatan laporan ini bertujuan untuk memenuhi persyaratan dari
praktikum Uji Material. Penulis berharap laporan ini dapat memberikan manfaat
bagi kelancaran bidang akademik mahasiswa khususnya dan pembaca pada
umumnya.
Dalam pembuatan laporan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada
semua pihak yang telah membantu menyelesaikan laporan ini. Secara khusus
penulis mengucapkan terima kasih kepada.
1. Ibu Putu Hadi Setyarini, ST., MT. selaku Kepala Laboratorium
Pengujian Bahan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya sekaligus sebagai dosen pembimbing.
2.
Bapak Suhastomo selaku Laboran Laboratorium Pengujian Bahan
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya.
3.
Para asisten Laboratorium Pengujian Bahan Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Brawijaya.
4. Teman-teman mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Brawijaya yang telah membantu baik secara moril maupun
materiil.
Pembuatan laporan ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu penulis
mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak demi
perbaikan laporan ini.
Malang, November 2012
Penulis
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
10/266
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN
KATA PENGANTAR.................................................................................... i
DAFTAR ISI.................................................................................................. ii
DAFTAR GAMBAR...................................................................................... vii
DAFTAR TABEL.......................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang ........................................................................................ 1
1.2. Teori Dasar Pengujian Bahan ................................................................
1.2.1. PengujianDestructivedanNon-Destructive ...............................
1.2.2.
Sifat Mekanik Logam .................................................................
1.2.3. Perlakuan Panas ..........................................................................
1.2.4. Diagram Fase Fe-Fe3C ................................................................
1.2.5.
Diagram Pendinginan Besi Murni ..............................................
1.2.6. Diagram TTT ..............................................................................
1.2.7.
Diagram CCT..............................................................................
1.2.8.
Pergeseran TitikEutectoid..........................................................
BAB II PENGUJIAN KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR
2.1.
Tujuan Pengujian ....................................................................................
2.2. Teori Dasar Pengujian ............................................................................
2.2.1.
Definisi Kekerasan ......................................................................
2.2.2.
Macam - macam Metode Pengujian Kekerasan .........................
2.2.3. Pembentukan Butir .....................................................................
2.2.4. Struktur Kristal Logam ...............................................................
2.2.5. Mekanisme Deformasi dan Slip..................................................
2.2.6. Cacat Pada Logam dan Dislokasi ...............................................
2.2.7. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kekerasan ..........................
2.3. Pelaksanaan Pengujian ...........................................................................
2.3.1.
Alat yang Digunakan Dalam Pengujian .....................................
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
11/266
a) Spesifikasi Alat yang Digunakan Dalam Pengujian
Kekerasan ............................................................................
b)
Spesifikasi Alat yang Digunakan Dalam Pengujian
Mikrostruktur ......................................................................
2.3.2. Bahan yang Digunakan Dalam Pengujian ..................................
2.3.3. Pergeseran TitikEutectoid..........................................................
2.3.4. Bentuk dan Dimensi Spesimen ...................................................
2.3.5. Prosedur Pungujian .....................................................................
a)
Pengujian Kekerasan ...........................................................
b)
Pengujian Mikrostruktur .....................................................
2.4.
Hipotesa ..................................................................................................
2.4.1. Pengujian Kekerasan ..................................................................
2.4.2. Pengujian Mikrostruktur .............................................................
2.5. Pengolahan Data .....................................................................................
2.5.1.
Data Kelompok ...........................................................................
2.5.2.
Data Antar Kelompok .................................................................
2.6. Pembahasan ............................................................................................
2.7.
Kesimpulan dan Saran ............................................................................
2.7.1. Kesimpulan ................................................................................
2.7.2. Saran ...........................................................................................
BAB III PENGUJIANIMPACT
3.1. Tujuan Pengujian ....................................................................................
3.2. Teori Dasar Pengujian ............................................................................
3.2.1.
Definisi KekuatanImpact...........................................................3.2.2. Macam - macam Metode PengujianImpact...............................
3.2.3.
Tipe dan MacamNotchPada SpesimenImpactPukul Takik .....
3.2.4. Macam - macam Patahan dan Sifatnya .......................................
3.2.5. Faktor-faktor yang Mempengaruhi KekuatanImpact................
3.3.
Pelaksanaan Pengujian ...........................................................................
3.3.1. Alat yang Digunakan Dalam Pengujian .....................................
3.3.2. Prosedur Pengujian .....................................................................
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
12/266
3.4. Hipotesa ..................................................................................................
3.5. Pengolahan Data .....................................................................................
3.5.1.
Data Kelompok ...........................................................................
3.5.2.
Data Antar Kelompok .................................................................
3.6. Pembahasan ............................................................................................
3.7. Kesimpulan dan Saran ............................................................................
3.7.1. Kesimpulan .................................................................................
3.7.2. Saran ...........................................................................................
BAB IV PENGUJIAN TARIK
4.1.
Tujuan Pengujian ....................................................................................
4.2. Teori Dasar Pengujian ............................................................................
4.2.1. Definisi Kekuatan tarik ...............................................................
4.2.2. Hubungan Tegangan dan Regangan ...........................................
4.2.3.
Elastisitas dan Plastisitas ............................................................
4.2.4.
Kurva Tegangan Regangan Rekayasa dan Sejati .......................
4.2.5. Faktor - faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Tarik .................
4.3.
Pelaksanaan Pengujian ...........................................................................
4.3.1. Alat yang Digunakan Dalam Pengujian .....................................
4.3.2. Bahan yang Digunakan Dalam Pengujian ..................................
4.3.3.
Pergeseran TitikEutectoid..........................................................
4.3.4.
Bentuk dan Dimensi Spesimen ...................................................
4.3.5. Prosedur Pengujian .....................................................................
4.4. Hipotesa ..................................................................................................
4.5.
Pengolahan Data .....................................................................................4.5.1. Data Kelompok ...........................................................................
4.5.2.
Data Antar Kelompok .................................................................
4.6. Pembahasan ............................................................................................
4.6.1. Pembahasan Grafik Tegangan (Rekayasa-Sejati) Regangan
Rekayasa .....................................................................................
4.6.2. Pembahasan Grafik Regangan (Rekayasa-Sejati) - Kontraksi ...
4.6.3. Pembahasan Grafik Tegangan (Rekayasa-Sejati) - Kontraksi ....
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
13/266
4.6.4. Pembahasan dengan Pengecilan Diameter Pada Tiap Spesimen
4.6.5. Pembahasan Grafik Tegangan (Rekayas-Sejati) Regangan
Rekayasa Berbagai Perlakuan Panas ..........................................
4.7.
Kesimpulan dan Saran ............................................................................
4.7.1. Kesimpulan .................................................................................
4.7.2. Saran ...........................................................................................
BAB V PENGUJIANJOMINY
5.1.
Tujuan Pengujian ....................................................................................
5.2.
Teori Dasar Pengujian ............................................................................
5.2.1.
Sifat Kemampukerasan Baja .......................................................
5.2.2. Perubahan Mikrostruktur Pada Pergeseran Baja ........................
5.2.3. Macam - macam Pengujian Kemampukerasan...........................
5.2.4. Faktor - faktor yang Mempengaruhi Kemampukerasan Baja .....
5.3.
Pelaksanaan Pengujian ...........................................................................
5.3.1.
Alat yang Digunakan Dalam Pengujian .....................................
5.3.2. Prosedur Pengujian .....................................................................
5.4.
Hipotesa ..................................................................................................
5.5. Pengolahan Data .....................................................................................
5.5.1. Data Kelompok ...........................................................................
5.5.2.
Data Antar Kelompok .................................................................
Suhu Sama Holding Beda ....................................................
Suhu Beda Holding Sama ....................................................
5.6. Pembahasan ............................................................................................
5.6.1 Data Kelompok ............................................................................5.6.2 Data Antar Kelompok ..................................................................
5.7.
Kesimpulan dan Saran ............................................................................
5.7.1. Kesimpulan ................................................................................
5.7.2.
Saran ...........................................................................................
BAB VI CASE HARDENING
6.1.
Tujuan Pengujian ....................................................................................
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
14/266
6.2. Teori Dasar Pengujian ............................................................................
6.2.1. Macam-MacamCase Hardening................................................
6.2.2.
Carburizing.................................................................................
6.2.3.
PackCarburizing........................................................................
6.2.4. Faktor-Faktor yang MempengaruhiPackCarburizing..............
6.3. Pelaksanaan Pengujian ...........................................................................
6.3.1. Alat Yang Digunakan Dalam Pengujian .....................................
6.3.2. Prosedur Pengujian .....................................................................
6.3.3.
Pergeseran TitikEutectoid..........................................................
6.3.4.
Bentuk Dimensi Spesimen ..........................................................
6.3.5.
Prosedur Pengujian .....................................................................
6.4. Hipotesa ..................................................................................................
6.5. Pengolahan Data .....................................................................................
6.5.1. Data Kelompok ...........................................................................
6.5.2.
Data Antar Kelompok .................................................................
Suhu Sama Media Pendingin Beda .....................................
Suhu Beda Media Pendingin Sama .....................................
6.6.
Pembahasan ............................................................................................
6.6.1. Data Kelompok ...........................................................................
6.6.2. Data Antar Kelompok .................................................................
6.7. Kesimpulan dan Saran ............................................................................
6.7.1. Kesimpulan .................................................................................
6.7.2.
Saran ...........................................................................................
DAFTAR PUSTAKA..................................................................................... xiv
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
15/266
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Indentation Test............................................................................ .3
Gambar 1.2 Seratch Test................................................................................... .4
Gambar 1.3 Testile Strenth Test........................................................................ .4
Gambar 1.4 Bending Test.................................................................................. .5
Gambar 1.5 Impact Test.................................................................................... .5
Gambar 1.6 Microstruktur Test........................................................................ .6
Gambar 1.7 Microstruktur Test........................................................................ .6
Gambar 1.8 Hypereutectoid Magnet Inspection............................................... .7
Gambar 1.9Penetran Test
................................................................................ .8
Gambar 1.10 Edy Current Test........................................................................... .9
Gambar 1.11 Ultra Sonic Inspection.................................................................. .9
Gambar 1.12 Radiographic Inspection............................................................... 10
Gambar 1.13 Perlakuan Panas ............................................................................ 14
Gambar 1.14 Hardening..................................................................................... 15
Gambar 1.15 Annealing...................................................................................... 15
Gambar 1.16 Normalizing................................................................................... 18
Gambar 1.17 Hubungan Antara Tempering dengan Kekerasan ......................... 19
Gambar 1.18 ProsesMartempering.................................................................... 19
Gambar 1.19 Austempering................................................................................ 20
Gambar 1.20 Flame hardening........................................................................... 23
Gambar 1.21 Pergeseran Stationer ...................................................................... 23
Gambar 1.22 Pergeseran Progess ........................................................................ 23
Gambar 1.23 Pengerasan Spinning ..................................................................... 24
Gambar 1.24 Pergeseran Prosif Spinning ........................................................... 24
Gambar 1.25 Pergeseran dengan Electrolite ....................................................... 25
Gambar 1.26 PergeseranInduction..................................................................... 25
Gambar 1.27 Perbedaan Diagram Fasa ............................................................... 26
Gambar 1.28 Diagram Fase Fe-Fe3c ................................................................... 27
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
16/266
viii
Gambar 1.29 Diagram Fase Fe-Fe3C .................................................................. 32
Gambar 1.30 Diagram Fase Fe-Fe3C ................................................................ 35
Gambar 1.31 Subtitusi ........................................................................................ 36
Gambar 1.32 Padat Tertata ................................................................................. 37
Gambar 1.33 Interstisi ......................................................................................... 37
Gambar 1.34 Diagram Pendinginan Besi Murni ................................................ 38
Gambar 1.35 Kurva Pendinginan Diagram TTT ................................................ 40
Gambar 1.36 Diagram TTT ................................................................................ 41
Gambar 1.37 Potongan Diagram TTT Atas ........................................................ 42
Gambar 1.38 Potongan Diagram TTT Bawah .................................................... 43
Gambar 1.39 Laju PendinginanQuenching
........................................................ 43
Gambar 1.40 QuenchingInterupsi ...................................................................... 44
Gambar 1.41 Laju PendinginanAnnealing......................................................... 45
Gambar 1.42 Diagram CCT ................................................................................ 46
Gambar 1.43 Diagram Pergeseran Titik Eutectoid ............................................. 47
Gambar 1.44 Grafik Pergeseran TititkEutectoid............................................... 49
Gambar 2.1 Uji Brinell ..................................................................................... 52
Gambar 2.2 Vickers Method............................................................................. 54
Gambar 2.3 Rockwell Method........................................................................... 56
Gambar 2.4 MekanismeElastic Hardness....................................................... 58
Gambar 2.5 Scheroscope.................................................................................. 58
Gambar 2.6 Pembentukan Butir ........................................................................ 58
Gambar 2.7 Pembentukan Butir ........................................................................ 59
Gambar 2.8 Pembentukan Butir ........................................................................ 59
Gambar 2.9 Simple Cubic................................................................................. 60
Gambar 2.10 Body-Centerd Cubic (BCC).......................................................... 60
Gambar 2.11 Face Centred Cubic (FCC)........................................................... 61
Gambar 2.12 Hexagonal Close Packed (HCP)................................................... 61
Gambar 2.13 Struktur Kristal Kisi Bravais ......................................................... 62
Gambar 2.14 Deformasi ...................................................................................... 63
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
17/266
ix
Gambar 2.15 Slip ................................................................................................ 64
Gambar 2.16 Twinning....................................................................................... 64
Gambar 2.17 Creep Corve to Time ..................................................................... 65
Gambar 2.18 Vacancy......................................................................................... 66
Gambar 2.19 Interstisi ......................................................................................... 67
Gambar 2.20 Cacat Garis .................................................................................... 67
Gambar 2.21 Planner Defect.............................................................................. 68
Gambar 2.22 Dislokasi Sisi ................................................................................ 69
Gambar 2.23 Dislokasi Ulir ................................................................................ 69
Gambar 2.24 Dislokasi Campuran ...................................................................... 70
Gambar 2.25Slip System
.................................................................................... 70
Gambar 2.26 Electric Brinell Hardness Tester.................................................. 74
Gambar 2.27 Centrifugal Sand Paper Machine................................................. 75
Gambar 2.28 MicroscopeLogam ....................................................................... 75
Gambar 2.29 Kamera .......................................................................................... 76
Gambar 2.30 Etsa ................................................................................................ 76
Gambar 2.31 Kertas Gosok ................................................................................. 77
Gambar 2.32 Batu Hijau ..................................................................................... 77
Gambar 2.33 Kain Flanel .................................................................................... 78
Gambar 2.34 Pergeseran TitikEutectoid............................................................ 79
Gambar 2.35 Bentukdan Dimensi Spesimen ...................................................... 79
Gambar 2.36 Foto Mikro Tanpa PerlakuanPanas ............................................... 83
Gambar 2.37 Foto Mikro dengan Perlakuan PanasHardening450oC
Holding15 menit .......................................................................... 85
Gambar 2.38 Diagram Hubungan Perlakuan Panas dengan Tingkat
KekerasanPadaSpesimenNormalizing(800o
C , 15) dan
Tanpa Perlakuan ............................................................................ 95
Gambar 2.39 Diagram Hubungan Perlakuan Panas dengan
Tingkat Kekerasan ........................................................................ 98
Gambar 3.1 Cara PengujianCharpy.................................................................. 103
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
18/266
x
Gambar 3.2 Cara Pembebanan Charpy............................................................. 104
Gambar 3.3 Prinsip PengujianImpact Izod...................................................... 105
Gambar 3.4 Mesin Pengujian Tarik Kejut ........................................................ 105
Gambar 3.5 Mesin Pengujian Puntir Kejut ....................................................... 106
Gambar 3.6 V Notch.......................................................................................... 106
Gambar 3.7 U Notch......................................................................................... 107
Gambar 3.8 Keyhole Notch............................................................................... 107
Gambar 3.9 Patah getas .................................................................................... 107
Gambar 3.10 Patah ulet ....................................................................................... 108
Gambar 3.11 Patah Campuran ............................................................................ 108
Gambar 3.12 Pengaruh ukuranNotch
................................................................. 109
Gambar 3.13 Pengaruh Temperatur TerhadapImpactStrength......................... 110
Gambar 3.14 Pengaruh kekerasan TerhadapImpact Strenght............................ 111
Gambar 3.15 Pengaruh ketebalan Bahan TerhadapImpact Strenght................. 112
Gambar 3.16 PengaruhUkuran Butir TerhadapImpact Strenght........................ 112
Gambar 3.17 Charpy Impact Testing Machine................................................... 113
Gambar 3.18 Kertas Gosok ................................................................................. 114
Gambar 3.19 Pergeseran TitikEutectoid............................................................ 115
Gambar 3.20 Bentuk dan Dimensi Spesimen ..................................................... 115
Gambar 3.21 Diagram Hubungan Energi Patah dengan
Berbagai Macam Perlakuan .......................................................... 124
Gambar 4.1 Grafik Tegangan-Regangan Baja KarbonRendah......................... 128
Gambar 4.2 Grafik Tegangan-Regangan Baja Karbon ..................................... 129
Gambar 4.3 Metode Offset ................................................................................ 130
Gambar 4.4 Necking ......................................................................................... 131
Gambar 4.5 Daerah Kelentingan....................................................................... 132
Gambar 4.6 Modulus Ketangguhan .................................................................. 133
Gambar 4.7 kurva tegangan-regangan (rekayasa dan sejati) ............................ 133
Gambar 4.8 Efek penambahan Karbon ............................................................. 136
Gambar 4.9 Bidang slip .................................................................................... 137
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
19/266
xi
Gambar 4.10 Mesin Uji Tarik ............................................................................. 138
Gambar 4.11 Jangka Sorong Digital ................................................................... 138
Gambar 4.12 Spidol ............................................................................................ 139
Gambar 4.13 Grafik Pergeseran TitikEutectoid................................................. 140
Gambar 4.14 Bentuk dan Dimensi Spesimen ..................................................... 140
Gambar 4.15 Grafik Hubungan Tegangan (Rekayasa + Sejati)
Regangan (Rekayasa) Pada Spesimen Tanpa Perlakuan .............. 147
Gambar 4.16 Grafik HubunganTegangan (Rekayasa + Sejati)
Regangan (Rekayasa) Pada Spesimen dengan
PerlakuanHardening750oCHolding10 menit ............................ 149
Gambar 4.17 Grafik Hubungan Regangan (Rekayasa + Sejati)
Kontraksi Pada Spesimen Tanpa Perlakuan.................................. 151
Gambar 4.18 Grafik Hubungan Regangan (Rekayasa + Sejati)
Kontraksi Pada Spesimen dengan
PerlakuanHardening750oCHolding10 menit ............................ 153
Gambar 4.19 Grafik Hubungan Tegangan (Rekayasa + Sejati)
Kontraksi Pada Spesimen Tanpa Perlakuan.................................. 155
Gambar 4.20 Grafik Hubungan Regangan (Rekayasa + Sejati)
Kontraksi Pada Spesimen dengan
PerlakuanHardening750oCHolding10 menit ............................ 157
Gambar 4.21 Diagram Pertambahan Panjang Tiap Segmen ............................... 159
Gambar 4.22 Grafik Pengecilan Diameter Tiap Segmen
Hardening 7500C, 10' .................................................................... 161
Gambar 4.23 Grafik Tegangan (Rekayasa) - tegangan (rekayasa)
berbagai perlakuan ........................................................................ 163
Gambar 5.1 GrafikHardness Penetration........................................................ 168
Gambar 5.2 Hubungan Antara Jarak Pendinginan dan Kekerasan................... 171
Gambar 5.3 Kertas Gosok ................................................................................. 173
Gambar 5.4 Penjepit ......................................................................................... 174
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
20/266
xii
Gambar 5.5 Dapur Listrik ................................................................................. 174
Gambar 5.6 Bejana Pendingin .......................................................................... 175
Gambar 5.7 Elektrical Brinell Hardness Test.................................................. 175
Gambar 5.8 Stopwatch...................................................................................... 176
Gambar 5.9 Centrifugal Sand Paper Machine................................................. 176
Gambar 5.10 Penggaris ....................................................................................... 177
Gambar 5.11 Spidol ............................................................................................ 177
Gambar 5.12 Pergeseran TitikEutectoid............................................................ 178
Gambar 5.13 Bentuk dan Dimensi Spesimen ..................................................... 179
Gambar 5.14 Grafik Hubungan Antara Jarak Penyemprotan dengan
Kekerasan Pada Suhu 800 oCHolding
10 Menit dan
Tanpa Perlakuan ............................................................................ 188
Gambar 5.15 Grafik Hubungan Antara Jarak Penyemprotan dengan
Kekerasan Pada Suhu Sama (800 oC) danHoldingBeda ............. 190
Gambar 5.16 Grafik Hubungan Antara Jarak Penyemprotan dengan
Kekerasan Pada Suhu beda danHolding Sama (10)................... 192
Gambar 6.1 Grafik Untuk Menentukan Karbonasi Bahan Cair ........................ 198
Gambar 6.2 Pack Carburizing.......................................................................... 199
Gambar 6.3 Vacancy(Kekosongan) ................................................................. 200
Gambar 6.4 Substitusi(Pergantian) .................................................................. 200
Gambar 6.5 Interstisi(Penyisipan) ................................................................... 201
Gambar 6.6 Kotak Baja .................................................................................... 206
Gambar 6.7 Dapur listrik .................................................................................. 207
Gambar 6.8 Micro hardness Vickers Tester..................................................... 208
Gambar 6.9 Alat Penimbang ............................................................................. 208
Gambar 6.10 Kertas Gosok ................................................................................. 209
Gambar 6.11 Pergeseran TitikEutectoid............................................................ 210
Gambar 6.12 Bentuk dan Dimensi Spesimen ..................................................... 210
Gambar 6.13 Grafik Perbandingan Suhu 800 oCHolding30 Menit dengan
Tanpa Perlakuan ............................................................................ 217
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
21/266
xiii
Gambar 6.14 Grafik Perbandingan Suhu Sama dengan
Media Pendingin Beda .................................................................. 219
Gambar 6.15 Grafik Perbandingan Suhu Berbeda dengan
Media Pendinginan Sama ............................................................. 222
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
22/266
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Macam-macam Annealing............................................................ 15
Tabel 1.2 Unsur Paduan................................................................................ 48
Tabel 2.1 Skala Mohs.................................................................................. 51
Tabel 2.2 Pembebanan Vickers .................................................................... 53
Tabel 2.3 Pembebanan Knoop ...................................................................... 54
Tabel 2.4 Skala Pembebanan Rockwell ....................................................... 56
Tabel 2.5 Perbandingan Antara Kristal Logam ............................................ 62
Tabel 2.6 Unsur Paduan................................................................................ 78
Tabel 2.7 Analisa Varian .............................................................................. 90
Tabel 2.8 Rata-rata Berbagai Perlakuan Panas ............................................. 94
Tabel 3.1 Unsur Paduan Spesimen ............................................................... 109
Tabel 3.2 Hubungan Antara Perlakuan Panas dengan Energi Patah ............ 123
Tabel 4.1 Unsur Paduan Spesimen ............................................................... 139
Tabel 4.2 Tanpa Perlakuan ........................................................................... 144
Tabel 4.3 Hardening 7500C, 10.................................................................. 144
Tabel 4.4 Normalizing 7500
C, 10............................................................... 145
Table 4.5 Martempering 7500C, 10............................................................ 145
Tabel 4.6 Annealing 7500C, 10.................................................................. 146
Tabel 5.1 Perbedaan Metode Jominy dengan Metode Grossman ................ 171
Tabel 5.2 Unsur Paduan Spesimen ............................................................... 177
Tabel 5.3 Data Tanpa Perlakuan................................................................... 181
Tabel 5.4 Pengujian Jominy 800oC : 10...................................................... 184
Tabel 5.5 Perlakuan 800
o
C : 15................................................................... 186Tabel 5.6 Perlakuan 900oC : 10................................................................... 187
Tabel 6.1 Unsur Paduan Spesimen ............................................................... 209
Tabel 6.2 Suhu Pemanasan 9500Media Pendingin Udara ........................... 212
Tabel 6.3 Tanpa Perlakuan ........................................................................... 213
Tabel 6.4 Suhu Pemanasan 9500Media Pendingin Air ................................ 214
Tabel 6.5 Suhu Pemanasan 9500Media Pendingin Air Garam .................... 214
Tabel 6.6 Suhu Pemanasan 9500Media Pendingin Oli ................................ 215
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
23/266
Tabel 6.7 Suhu Pemanasan 9000C Media Pendinginan Udara .................... 215
Tabel 6.8 Suhu Pemanasan 8500C Media Pendingin Udara ........................ 216
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
24/266
1
Laboratorium Pengujian Bahan
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Perkembangan teknologi di zaman modern ini terjadi dengan
sedemikian cepatnya perkembangan ini sejalan dengan semakin
meningkatnya kebutuhan hidup manusia yang dari waktu ke waktu menuntut
peningkatan baik dalam kebutuhan kualitas manusia yang tidak terbatas
terus memacu para ilmuwan untuk melakukan teknologi baru yang semakin
canggih yang dapat menjawab tantangan tersebut salah satu aspek
peningkatan dalam bidang rekayasa mekanik adalah menekankan material.
Suatu material mempunyai sifat-sifat tertentu yang dibedakan atas sifat
fisik, mekanik dan thermal salah satu yang penting dari sifat tersebut adalah
sifat mekanik, sifat mekanik adalah salah satu acuan untuk melakukan
proses selanjutnya terhadap suatu material tersebut. Contohnya untuk
dibentuk dan dilakukan proses permesinan untuk mengetahui sifat mekanik
pada suatu logam atau material harus dilakukan pengujian terhadap material
tersebut.
Pengujian yang sangat erat hubungannya dengan pemilihan bahan
yang akan digunakan dalam kontruksi, suatu alat, selain itu juga bisa untuk
membuktikan suatu teori yang sudah atau penemuan baru di bidang
metalurgi. Dalam proses perencanaan dapat juga ditentukan jenis bahan
maupun dimensinya, sehingga apabila tidak sesuai dapat dicari penggantinya
yang lebih cepat.
Pada kenyataannya suatu bahan memiliki sifat tertentu yang sesuai
dengan keinginan dan sekaligus memiliki sifat lain yang tidak sesuai dengan
keinginan dan kebutuhan, misalnya besi yang kuat tetapi mudah berkarat
atau baja yang ulet atau mudah aus, untuk mempertahankan sifat baik suatu
bahan diperlukan rekayasa bahan, suatu bahan dapat diberi perlakuan
tertentu atau dapat dipacu dengan bahan lain. Salah satu perlakuan yang
dapat dilakukan pada material dalam perlakuan panas.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
25/266
2
Laboratorium Pengujian Bahan
1.2.Teori Dasar Pengujian Bahan
1.2.1.Pengujian Destructivedan Non-Destructive
A.
Pengujian destructive merupakan pengujian yang dilakukan
terhadap suatu material atau spesimen sampai performa
material tersebut mengalami kerusakan. Pengujian ini
dilakukan untuk mengetahui performa material yang
bersangkutan. Salah satunya bila material dikenai kerja dari
luar dengan besar gaya yang berbeda-beda. Pengujian ini
umumnya jauh lebih mudah untuk dilaksanakan. Selain itu
memberikan informasi yang lebih baik dari pada pengujian
secara non-destructive.
Macam-macam pengujian destructiveantara lain :
1. Uji Kekerasan
Secara umum semua sifat mekanik dapat terwakili
oleh sifat kekerasan bahan. Kebanyakan orang berasumsi
bahwa yang keras itu kuat, tetapi hal ini merupakan
pernyataan yang salah. Bahwa ada suatu bahan yang
memiliki kesebandingan antara kekerasan dan kekuatan
itu benar, tetapi ada juga sifat yang perbandingannya
justru terbalik bahwa bahan yang keras itu rapuh. Oleh
karena itu, definisi yang spesifik antara kekerasan dan
kekuatan kendati masing-masing memiliki korelasi.
Berdasarkan pernyataan di atas, maka pengujian
kekerasan yang dibakukan pemakaiannya yakni :
a.
Pengujian kekerasan dengan cara penekanan
(indentation test)
b.
Pengujian kekerasan dengan cara goresan
(scratch test)
c. Pengujian kekerasan dengan cara dinamik
(dynamic test)
Proses pengujian kekerasan harus dilakukan sesuai
dengan metode serta prosedur pengujian yang telah
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
26/266
3
Laboratorium Pengujian Bahan
dilakukan sehingga hasil pengujian dapat diterima dan
dapat digunakan sebagai acuan dalam pemilihan bahan
teknik sebagai bahan baku, hyper-eutectoid, ataupun
menjadi petunjuk perubahan sifat bahan (kekerasan)
sebelum atau sesudah proses perlakuan panas dilakukan.
a. Pengujian kekerasan dengan cara penekanan
(indentation test)
Pengujian ini merupakan pengujian
kekerasan terhadap bahan (logam) dimana
dalam menentukan kekerasannya dilakukan
dengan menganalisis indentasi atau bekas
penekanan pada benda uji sebagai reaksi dari
pembebanan tekan.
Gambar 1.1 :Indentation Test
Sumber:Anonymous1, 2010
b.
Pengujian kekerasan dengan cara goresan
(scratch test)
Merupakan pengujian kekerasan
terhadap benda (logam) dimana dalam
menentukan kekerasannya dilakukan dengan
mencari kesebandingan dari bahan yang
dijadikan standart.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
27/266
4
Laboratorium Pengujian Bahan
Gambar 1.2 : Seratch Test
Sumber :Anonymous2, 2010
c. Pengujian kekerasan dengan cara dinamik
(dynamic test)
Merupakan pengujian kekerasan
dengan mengukur tinggi pantulan dari bola
baja atau intan (hammer) yang dijatuhkan
dari ketinggian tertentu.
2.
Pengujian Tarik
Pengujian ini merupakan proses pengujian yang
biasa dilakukan karena pengujian tarik dapat
menunjukkan perilaku bahan selama proses pembebanan.
Gambar 1.3 : Testile Strenth Test
Sumber :Anonymous3, 2010
3. Pengujian Lengkung
Pengujian ini merupakan salah satu pengujian sifat
mekanik bahan yang dilakukan terhadap spesimen dari
bahan, baik bahan yang akan digunakan pada kontraksi
atau komponen yang akan menerima pembebanan
lengkung maupun proses pelengkungan dalam
pembentukan. Pelengkungan (bending) merupakan
proses pembebanan terhadap suatu bahan pada suatu titik
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
28/266
5
Laboratorium Pengujian Bahan
di tengah-tengah dari bahan yang ditahan di atas dua
tumpuan.
Gambar 1.4 :Bending Test
Sumber :Anonymous4, 2010
4. UjiImpact
Uji impact dilakukan untuk menentukan kekuatan
material. Sebagai sebuah metode uji impact yang
digunakan dalam dunia industri JIS menetapkan secara
khusus uji impact charpydan uji impact izod.
Gambar 1.5 :Impact Test
Sumber :Anonymous5, 2010
5. Uji Struktur
Uji struktur mempelajari struktur material logam.
Untuk keperluan pengujian, material logam dipotong-
potong, kemudian 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 dengan mata telanjang atau melalui lup untuk
mengetahui status penetrasi, jangkauan yang terkena
panas dari keausannya. Dalam pemeriksaan mikroskopik,
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
29/266
6
Laboratorium Pengujian Bahan
permukaan spesimen diperiksa melalui mikroskopik
metalurgi untuk mengetahui jenis struktur dan rasio
komponennya untuk menentukan sifat materialnya.
Gambar 1.6 :Microstruktur Test
Sumber :Anonymous6, 2010
Gambar 1.7 :Microstruktur Test
Sumber :Anonymous7,2010
B.
Pengujian non-destructive (NDT) adalah aktivitas tes atau
inspeksi terhadap suatu benda untuk mengetahui adanya cacat,
retak, atau discontinuitylain tanpa merusak benda yang kita tes
atau inspeksi. Pada dasarnya, tes ini dilakukan untuk menjamin
bahwa material yang kita gunakan masih aman dan belum
melewati damage tolerance. NDT dilakukan paling tidak
sebanyak dua kali. Pertama, selama dan diakhihr proses
fabrikasi, untuk menentukan suatu komponen dapat diterima
setelah melalui tahap fabrikasi. Kedua, NDT dilakukan setelah
komponen digunakan dalam jangka waktu tertentu. Tujuannya
adalah menemukan kegagalan parsial sebelum melampui
damage tolerance.
Pengujian non-destructive dibagi menjadi beberapa macam,
yaitu :
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
30/266
7
Laboratorium Pengujian Bahan
1. Uji visual
Biasanya metode ini menjadi langkah yang pertama
kali diambil dalam NDT. Metode ini bertujuan untuk
menemukan cacat atau retak permukaan dan korosi. Dengan
bantuan visual optical, sehingga crack yang berada di
permukaan material diketahui.
2. Uji hyper-eutectoidmagnet
Metode magnetic Hyper-eutectoidInspection (MPI)
merupakan pengujian untuk mengetahui cacat permukaan
(surface) dan permukaan bawah (sub-surface) suatu
komponen dari bahan ferromagnetik seperti besi, nikel, dan
cobalt. Dengan menggunakan prinsip magnetisasi, bahan
yang akan diuji akan dialiri arus listrik. Adanya cacat yang
tegak lurus dengan medan magnet akan menyebabkan
kebocoran medan magnet. Kebocoran ini mengindikasikan
adanya cacat pada material. Cara yang digunakan adalah
dengan menaburkan hyper-eutectoid magnetik di
permukaan. Hyper-eutectoid tersebut akan berkumpul pada
daerah yang mengalami kebocoran medan magnet sehingga
arah medan magnet akan berbelok dan terjadi kebocoran
fluks magnetik. Bocoran fluks magnetik ini akan menarik
butir-butir ferromagnetik di permukaan sehingga cacat
dapat diperlihatkan.
Gambar 1.8 :Hypereutectoid Magnet Inspection
Sumber :Anonymous8, 2009
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
31/266
8
Laboratorium Pengujian Bahan
3. Uji cairan penetran (liquid penetran test)
Metode ini sangat sederhana, dimana saat melakukan
pengujian dilakukan penyemprotan dengan cairan warna
terang. Tujuannya untuk mengetahui keretakan atau
kerusakan pada material solid baik logam maupun non-
logam. Cairan ini harus memiliki daya penetrasi yang baik
dan viskositasnya yang rendah. Prosedur liquid penetrant
adalah sebagai berikut.
Sebelum diaplikasikan cairan penetrant dilakukan
precleanning dimana spesimen dibersihkan, setelah itu
diaplikasikan penyemprotan cairan penetrant, selama dwell
time (waktu penetrasi cairan), spesimen dibiarkan, setelah
dwell time selesai, cairan sisa dapat dibersihkan secara
berkala. Setelah itu spesimen di dinginkan pada suhu 225oF
, selanjutnya diaplikasikan cairan developer tujuannya
memunculkan cairan yang disemprotkan sebelumnya.
Penampakan cairan penetrant dapat diidentifikasi setelah
cacat muncul.
Gambar 1.9 :Penetran Test
Sumber :Anonymous9, 2009
4.
Edy current test
Inspeksi ini memanfaatkan prinsip elektromagnetik.
Prinsipnya arus listrik dialirkan pada komponen untuk
membangkitkan medan magnet di dalamnya. Jika medan
magnet ini dikenakan pada logam yang akan di inspeksi
maka akan terbangkit arus eddy. Arus eddy kemudian akan
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
32/266
9
Laboratorium Pengujian Bahan
membangkitkan medan magnet pada komponen yang
mengindikasinya bila ada cacat.
Gambar 1.10 :Edy Current Test
Sumber :Anonymous10, 2009
5.
Ultrasonic inspection
Prinsip yang digunakan adalah gelombang suara yang
dirambatkan pada spesimen uji pada sinyal yang dihasilkan
diamati atau dilaminasi pada material.
Gambar 1.11 : Ultra Sonic Inspection
Sumber :Anonymous11, 2009
6.Radiographic inspection
Radiographic test adalah suatu pengujian dengan
menggunakan emisi spektografik dari radiasi sinar-x yang
memanfaatkan sifat sinar-x yang dapat menembus logam
dan merefleksikannya dengan menghasilkan emisi radiasi
dalam bentuk spektografik yang dapat menunjukkan cacat
pada logam. Prosesnya dengan meradiasikan sinar-x ke
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
33/266
10
Laboratorium Pengujian Bahan
sebuah spesimen dan melihat hasilnya dalam gambaran
emisi spektografik di balik spesimen.
Gambar 1.12 :Radiographic Inspection
Sumber :Anonymous12, 2009
1.2.2.Sifat Mekanik Logam
Sifat mekanik logam adalah sifat suatu material atau
kemampuan material untuk menerima beban atau gaya tanpa
mengalami kerusakan . Sifat-sifat logam antara lain:
1. Kekuatan
Merupakan kemampuan bahan untuk menerima
gaya berupa ketegangan tanpa mengalami kerusakan
(patah). Menurut beban yang bekerja, diantaranya
kekuatan tekan, kekuatan tarik, kekuatan torsi, kekuatan
kelengkungan, dan kekuatan geser.
2. Kekerasan
Merupakan kemampuan material logam menerima
gaya berupa penetrasi, indentasi, dan pernggoresan.
3. Kekakuan
Merupakan kemampuan bahan menerima beban
atau ketegangan tanpa mengalami deformasi.
4. Ketangguhan
Merupakan kemampuan suatu material untuk
menyerap sejumlah energi tanpa mengalami kerusakan.
5. Kelelahan
Merupakan kemampuan suatu material untuk
menyerap sejumlah energi tanpa mengalami kerusakan
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
34/266
11
Laboratorium Pengujian Bahan
6. Kekenyalan
Merupakan kemampuan suatu material untuk
menerima beban sampai terdeformasi dan mampu kembali
ke bentuk semula apabila beban dihilangkan.
7. Plastisitas
Merupakan kemampuan bahan untuk terdeformasi
secara plastis, dan tidak kembali kebentuk semula apabila
beban dihilangkan.
8.
Mulur
Merupakan waktu dimana terjadi deformasi secara
permanen saat fase sekunder.
9. Keuletan
Merupakan kemampuan suatu material untuk
terdeformasi.
Dalam pengujian bahan ada yang disebut dengan
pembebanan yang sangat berpengaruh, macam pembebanan ada
dua yaitu:
a.
Pembebanan statis
Pembebanan statis adalah pembebanan pada
material logam dengan titik tangkap garis arah gaya
maupun besarnya tetap (statis).
b.
Pembebanan dinamis
Pembebanan dinamis adalah kebalikan dari
pembebanan statis, yaitu pembebanan yang titik tangkap,
arah dan besarnya gaya berubah.
Selain itu ada hal lain yang mempengaruhi pengujian bahan.
Hal-hal tersebut dapat mempengaruhi sifat mekanik seperti yang
disebabkan oleh:
1. Unsur kimia
Perubahan unsur kimia pada logam dapat
mempengaruhi sifat mekaniknya antara lain:
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
35/266
12
Laboratorium Pengujian Bahan
a.Nikel
i. Untuk meningkatkan keuletan.
ii.
Untuk meningkatkan ketahanan korosi.
iii.
Keuletan dan tahan gesek.
b. Chromium
i. Menambah kekerasan baja.
ii. Membentuk karbida.
iii. Menambah elastisitas.
c.
Mangan
i. Meningkatkan kekerasan.
ii. Meningkatkan ketahanan terhadap suhu tinggi.
iii. Membuat bahan mengkilap.
2. Ukuran butir
Ukuran butir pada baja sangat berpengaruh, ukuran
butir yang besar dan homogen membuat baja mempunyai
sifat yang ulet, sedangkan untuk ukuran butir yang kecil dan
tidak homogen maka baja tersebut akan bersifat kaku dan
keras. Pengaruh aliran butir dan keuletan logam dapat
dihitung dengan rumus Hall :
2
1
.
DKfy , dimanan
g
mD
1
y : ketegangan yield
f : ketegangan fracture
K : Kostanta
D : diameter butir
m: pembesaran
y : luas bagian
3. Fase Struktur
Fasa dapat mempengaruhi sifat mekanik baja, karena
pada tiap-tiap fasa pada baja memiliki struktur mikro sendiri
dengan sifat mekanik, fisik dan kimia yang berbeda-beda.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
36/266
13
Laboratorium Pengujian Bahan
Misalnya fasa martensite memiliki sifat-sifat keras, rapuh,
magnetic dengan nilai kekerasan 650-700 BHN.
Baja yang memiliki struktur teratur memiliki sifat
mekanik lebih baik dari pada baja yang strukturnya tidak
teratur.
4. Cacat
Cacat terjadi saat proses pertambahan Kristal atau
proses heat treatment.
5.
Endapan
Reaksi pengendapan terjadi saat baja berada pada
suhu dua fase, yang dipengaruhi laju pendinginan biasanya
terjadi endapan saat pendinginan lambat.
1.2.3.Perlakuan Panas
Perlakuan panas adalah proses pemanasan dan pendinginan
yang terkontrol untuk merubah sifat fisik dan mekanik material,
macam-macam perlakuan panas.
1.
Heating
Heatingadalah proses perlakuan panas dengan suhu
dan waktu tertentu untuk mencapai sifat tertentu.
2.
Holding
Holdingadalah proses perlakuan panas dengan suhu
telah ditetapkan dan waktu tertentu untuk mendapatkan
struktur atom yang seragam
3.
Cooling
Proses pendinginan yang dilakukan agar struktur
atom tetap terdapat 3 macam pendinginan yaitu
pendinginan udara pendinginan dapur dan quenching.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
37/266
14
Laboratorium Pengujian Bahan
Gambar 1.13 : Perlakuan Panas
Sumber:Anonymous13, 2012
4.
Perlakuan Panas Fisik
Metode untuk merubah sifat mekanik materi,
metode perlakuan panas hardening, annealing,
normalizing,tempering.
1. Hardening
Merupakan perlakuan panas yang bertujuan
untuk memperoleh kekerasan maksimum pada logam
baja. Baja tersebut dipanaskan dan selanjutnya
ditahan. Untuk baja eutectoiddipanaskan sampai (20-
30)oc di atas AC3 dan untuk baja eutectoiddan hyper-
eutectoid dipanaskan sampai (20-30)oC di atas AC1,
kemudian didinginkan cepat di dalam air atau
tergantung pada komposit kimia, bentuk dan
dimensinya. Kecepatan pendingan harus sesuai
supaya terjadi transformasi yang sempurna dari
austenite menjadi austenite. Kekerasan maksimum
yang dicapai tergantung kadar karbon. Semakin tinggi
kadar karbon semakin tinggi kekerasan maksmimum
yang didapat.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
38/266
15
Laboratorium Pengujian Bahan
Gambar 1.14 :Hardening
Sumber :Anonymous14, 2012
2. Annealing
Merupakan perlakuan panas yang digunakan
untuk meningkatkan keuletan, menghilangkan
tegangan dalam, menghaluskan ukuran butiran dan
menigkatkan sifat mampu mesin. Prosesnya adalah
dengan memanaskan material sampai temperatur
tertentu, holdingbeberapa saat, kemudian didinginkan
secara perlahan dalam dapur pemanas atau media
terisolasi.
Gambar 1.15 :Annealing
Sumber :Anonymous15, 2012
Table 1.16 : Macam-MacamAnnealing
Type of
Annealing
Steels subject
to the process
Heating
tempature
oC
Cooling rate Purpose
FullAnnealing Hypoculectoid
eutectoid,
small and
medium size
AC3+20-30
AC1+20-30
Down to 500-
600oC at a rate
of:
1) 50-100oC
1. Softening
2. Stress
Relieving
3. Structer
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
39/266
16
Laboratorium Pengujian Bahan
steel casting per hour for
carbon steel
2)
20-60oC per
hour for
alloy steels
Processing
Annealing
Hypocutectoid Between
AC1 and
Ac3
Ditto 1. Softening
2.
Stress reliving
Spheroidising
(globular parlite
Annealing)
Hyper-
eutectoid
AC1+20-30 Down to 500-
600oC at a rate
of 20-30oC per
hour
1. Softening
2. Improvement
of
machinability
(cutting)
3. Improvement
of cold
broaching.
4. Preparation of
structure for
subsequent
Hardening.
Isothermal
Annealing
Chielly for
alloy steels
AC3+20-30
AC1-20-30
Rapid cooling
down to AC1 -
20-30, holding
at the said
temperatur
followed by air
cooling.
The same as for
fullAnnealing
Interdiflusion
Annealing
(homogentnation)
Large steel
casting and
ingots
AC3+150-
250
With the funace To eliminate
coarse cast
structure and
segregation.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
40/266
17
Laboratorium Pengujian Bahan
High Tempering
flow temperatur
Annealing
Hypereulectoid
and high-alloy
structure steels
AC1-15-30 With the
furnace or in
the air
1. Softening
2.
Stress reliving
3.
Improvement
of
machinability
Recryslallisation
Annealing
All grades of
steels
following cold
working
Ref. to Tabel 5.3 Regeneration of
structure after
cold working
Sumber :Anonymous16, 2012
3. Normalizing
Perlakuan panas yang digunakan untuk mengharuskan
struktur butiran yang mengalami pemanasan berlebihan
(overheated), menghilangkan tegangan dalam meningkatkan
permesinan dan memperbaiki sifat mekanik material,
prosesnya dengan pemanasan sampai (30-50)oC di atas AC3
dan didinginkan pada udara sampai temperatur ruang.
Pendinginan di sini lebih cepat dari pada full annealing
sehingga paerlite yang terjadi menjadi lebih halus sehingga
menjadi lebih keras dan kuat dibanding yang diperoleh
annealing. Normalizing juga menghasilkan struktur kimia
yang lebih homogen sehingga akan memberi respon yang
baik terhadap proses pengerasan (hardening). Karena itu baja
yang akan dikeraskan perlu di-normalizing terlebih dahulu.
Pada normalizing hendaknya tidak dilakukan pemanasan
terlalu tinggi karena butir kristal austenit yang terjadi akan
terlalu besar sehingga pada pendinginan lambat dan diperoleh
butir pearlite atau ferrite yang kasar dan mengakibatkan
berkurangnya keuletan atau ketangguhan.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
41/266
18
Laboratorium Pengujian Bahan
Gambar 1.16 :Normalizing
Sumber :Anonymous17, 2011
4.
Tempering
Digunakan untuk mengurangi tegangan dalam
melunakan bahan setelah di hardening dan meningkatkan
keuletan. Hal ini karena baja yang dikeraskan dengan
pembentukan austenitebiasanya sangat getas, sehingga tidak
cukup baik untuk berbagai pamakaian. Pembentukan
austenitejuga meninggalkan tegangan sisa yang sangat tinggi
dan kurang menguntungkan. Karena itu biasanya setelah
pengerasan diikuti tempering. Prosesnya adalah dengan
memanaskan baja berstruktur austenitesampai dibawah suhu
kritis, ditahan kemudian didinginkan dengan kecepatan tinggi
untuk menghasilkan austenite, kemudian dipanaskan kembali
pada temperatur di bawah temperatur eutectoid untuk
melunakan austenitedengan mengubah strukturnya menjadi
hyper-eutectoidbesi karbid dalamferrite.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
42/266
19
Laboratorium Pengujian Bahan
Gambar 1.17 : Hubungan Antara Temperingdengan Kekerasan
Sumber :Anonymous18, 2012
Temperingdibagi menjadi dua, yaitu:
a.
Martempering
Merupakan perbaikan dari prosedur
quenchingdan digunakan untuk mengurangi distorsi
dan chocking.
Gambar 1.18 : ProsesMartempering
Sumber :Anonymous19, 2012
b. Austempering
Tujuannya adalah meningkatkan ductility,
ketahanan impactdan mengurangi distorsi. Struktur
yang dihasilkan adalah bainite. Austempering
adalah proses perlakuan panas yang dikembangkan
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
43/266
20
Laboratorium Pengujian Bahan
langsung dari diagram transformasi isothermal
untuk memperoleh struktur yang seluruhnya bainite.
Pendinginan dilakukan dengan quenching sampai
temperatur di atas Ms dan dibiarkan demikian
sampai transformasi menjadi bainite selesai.
Gambar 1.19 :Austempering
Sumber :Anonymous20, 2012
b. Perlakuan Panas Fisik
Metode untuk mengubah sifat material dengan cara
menggunakan zat kuning, macam-macam metode perlakuan
panas kimiawi : carburizing, nitriding, cyaniding, carbonitriding,
sulfating.
1.
Carburizing
Suatu proses penjenuhan lapisan permukaan baja
dengan karbon. Baja yang diikuti dengan hardening akan
mendapatkan kekerasan permukaan yang sangat tinggi,
sedang bagian tengahnya tetap lunak. Macam-macam
carburizing:
a) Pack Carburizing
Prosesnya material dimasukkan dalam kotak yang
berisi medium kimia aktif padat. Kotak tersebut
dipanaskan sampai 900o-950oC, waktu total ditentukan
kedalaman kekerasan yang rendah dicapai.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
44/266
21
Laboratorium Pengujian Bahan
b) PasteCarburizing
Medium kimia yang digunakan berbentuk pasta,
prosesnya yaitu bagian yang dikeraskan ditutup dengan
pasta dengan ketebalan 3-4 mm kemudian dikeringkan
dan dimasukkan dalam kotak, prosesnya dilakukan pada
920-930oC.
c) GasCarburizing
Di sini logam dilepaskan dalam atmosfir yang
mengandung karbon yaitu gas alam maupun gas buatan
bainitekerja dipanaskan 850-900oC.
d) LiquidCarburizing
Proses Carburizing dilakukan pada medium kimia
akfif cair komposisi medium kimianya adalah soda abu,
NaCl, SiC, dan kadang-kadang dilengkapi NH4Cl. Suhu
proses antara 850-900oC.
2. Nitriding
Proses ini merupakan proses penjenuhan permukaan
baja dengan nitrogen yaitu dengan cara melakukan holding
dalam waktu yang agak lama pada temperatur 480-650oC
dalam lingkungan amoniak (NH3). Macam-macamnya:
a.
Strength Nitriding
Digunakan untuk meningkatkan kekerasan,
ketahanan gesek danfatigue.
b. Anti Corosion Nitriding
Bahan yang digunakan biasanya besi tuang dan baja
paduan. Derajat kelarutan nitrogen yang dapat dicapai
adalah 30-70oC.
3.
Cyaniding
Proses ini merupakan proses penjenuhan permukaan
baja dengan unsur karbon dan nitrogen, bertujuan untuk
meningkatkan kekerasan, ketahanan gesek dan kelelahan.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
45/266
22
Laboratorium Pengujian Bahan
Bila proses ini dilakukan di udara disebut karbon nitriding,
macam-macam yaitu:
a.
High Temperatur Liquid Cyaniding
b.
High Temperatur Gas Cyaniding
c. Low Temperatur Liquid Cyaniding
d. Low Temperatur Gas Cyaniding
e. Low Temperatur Solid Cyaniding
4. Carbonitriding
Carbonitriding adalah kombinasi antara gas
carbonitriding dan nitriding, carbonitriding adalah
pengerasan pada permukaan dimana baja dipanaskan diatas
suhu kritisnya didalam lingkungan gas terjadi penyerapan
karbon dan nitrogen.
5. Sulphating
Perlakuan panas yang digunakan untuk meningkatkan
ketahanan gesek dari bagian-bagian mesin maupun alat-alat
dari bahan tertentu penjenuhan permukaan sulfur.
c. Perlakuan Panas Permukaan
1. FlameHardening
Proses ini disebut juga pengerasan dalam waktu yang
singkat, baja dengan kandungan karbon sampai suhu
pengerasan dengan busur nya dan gas asitelan. Kemudian
didinginkan cepat untuk memperoleh permukaan yang keras,
dalam proses ini tidak ada penambahan unsur-unsur kimia
apapun. Pemanasan dilakukan dengan nyala gas asitelan yang
dibiarkan memanasi logam sampai suhu kritis. Dan
permukaan yang telah dipanaskan langsung disemprotkan
dengan air, agar kekerasan pada permukaan baja keras seperti
yang diinginkan, tebal lapisan pengerasan tergantung pada
eaktu pemanasan dan suhu nyala.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
46/266
23
Laboratorium Pengujian Bahan
Gambar 1.20 :Flame hardening
Sumber :Anonymous21, 2012
Macam-macamflame hardening:
1. Pengerasan Stationer
Baik nyala maupun benda yang dikeraskan berada
dalam keadaaan diam, pergeseran bersifat setempat.
Gambar 1.21 : Pergeseran Stationer
Sumber :Anonymous22, 2012
2. Pengerasan Progesif
Nyala bergerak menuju ke benda yang diam metode
ini berguna untuk mengeraskan bagian yang las
Gambar 1.22: Pengerasan Progresif
Sumber :Anonymous23, 2012
3. Pengerasan Spinning
Nyala tetap diam sedangkan benda berotasi. Metode
ini digunakan untuk pengerasan bagian melingkar.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
47/266
24
Laboratorium Pengujian Bahan
Gambar 1.23 : Pengerasan Spinning
Sumber :Anonymous24, 2012
4. Pengerasan Progresif Spinning
Nyala bergerak pada benda yang berputar . metode
ini digunakan untuk mengeraskan permukaan benda
melingkar contoh rolling.
Gambar 1.24 : Pengerasan Progresif Spinning
Sumber :Anonymous25, 2012
2.
Electrolite BathHardeningPemanasan yang dilakukan dalam suatu larutan
elektrolit yang biasanya digunakan adalah 5% - 10% sodium
karbonat dan digunakan arus DC. Pada tegangan tinggi 200-
220 V. Prosesnya yaitu pada baja dipakai sebagai katoda,
sehingga terbentuk gelembung-gelembung hidrogen tipis.
Karena konduktivitas dari gelembung hidrogen rendah
sehingga arus meningkat cepat pada katoda. Akibatnya
katoda mengalami pemanasan pada temperatur yang sangat
tinggi (2000oC). Logam yang akan dikeraskan tersebut
dicelupkan dalam elektrolit sedalam bagian yang akan
dikeraskan. Setelah dipanaskan aliran listrik diputus dan
elektrolit digunakan sebagai media quenching.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
48/266
25
Laboratorium Pengujian Bahan
Gambar 1.25 :Electrolite BathHardening
Sumber : Anonymous 26, 2012
3. Induction SurfaceHardening
Pemanasan yang dilakukan dengan menggunakan arus
listrik frekuensi tinggi. Logam yang berbentuk silindris
diletakkan pada indicator ini. Jadi pemanasan permukaan
dipengaruhi oleh frekuensi dan waktu pemanasan.
Pendinginan dilakukan dengan penyemprotan air setelah
proses pemanasan selesai.
Gambar 1.26 : PengerasanInduction
Sumber :Anonymous27, 2012
1.2.4. Diagram Fase Fe-Fe3c
Diagram fase adalah diagram yang menggambarkan
kandungan unsur-unsur dalam suatu logam. Suhu dan fase yang
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
49/266
26
Laboratorium Pengujian Bahan
terbenruk dalam logam tersebut. Diagram itu sangat penting sekali.
Karena logam dapat memiliki beberapa fase dan tiap-tiap fase
memiliki struktur mikro sendiri dan kimia yang berbeda-beda.
Kemunculan bermacam-macam fase umumnya terjadi pada
padatan logam (solid metal). Fase-fase terjadi antara lain karena
pada suatu kondisi logam akan terbentuk larutan, sedangkan pada
kondisi lain logam tidak dapat membentuk larutan.
Gambar 1.27 : Perbedaan Diagram Fasa
Sumber : Avner, 1974 : 207
a.
Dua logam sama sekali tidak dapat larut dalam padat.
b. Dua logam yang larut sebagian dalam padat.
c. Dua logam yang larut sempurna dalam padat.
Dari gambar diatas terlihat bahwa ketiganya memiliki
perbedaan pada mendatar. Pada diagram fase (a) garis melintangdi
sekitar bagian, (b) garis melintang di satu bagian saja, dan (c) tidak
ada garis melintang. Garis ini dikenal sebagai garis ekuatik, yaiu :
Cair padat 1 + padat 2Garis fase yang penting adalah diagram fase yaitu garis
solidasi dan garis liquidis. Garis solidis adalah garis yang
membatasi fase padat sempurna pada diagram Fe-Fe3c. Terlihat
beberapa garis transformasi seperti yang dijelaskan sebelumnya,
yaitu garis eutektik (f), garis solidus (ACF) , dan garis liquidus
(ACD). Di samping ini ada beberapa garis transformasi, yaitu :
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
50/266
27
Laboratorium Pengujian Bahan
a.Garis A1-1 (k) adalah garis yang menandai reaksi eutectoid,
yaitu :
padat padat 2 + padat 3
b.
Garis l-m (G3) adalah garis yang membatasi fase austenitepada
baja hypo-euectoid.
c. Garis Al-m (le) adalah garis yang membatasi faseaustenitepada
baja hyper-eutectoid.
Dengan diagram fase Fe-Fe3c dapat ditentukan fase titik
tertentu beserta proporsinya dengan bantuan hokum pengungkit
(level rule). Selain garis-garis di atas terdapat garis AC yang
merupakan titik transformasi magnetic untuk besi atauferrite.
Gambar 1.28 : Diagram Fase Fe-Fe3cSumber :Anonymous28, 2011
Penjelasan diagram Fe-Fe3C :
A : Titik cair besi
B : Titik pada cairan yang ada hubungannya dengan reaksi
hyper-eutectoid.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
51/266
28
Laboratorium Pengujian Bahan
H : Larutan pada S yang ada hubungannya dengan reaksi
hyper-eutectoid, kelarutan karbon maksimum adalah
0,1%.
J : Titik hyper-eutectoid, selama pendinginan austenitepada
kompisi J, fase terbentuk dari larutan pada pada
kompisi H dan cairan pada kompisi B.
N : Titik transformasi besi besi , titik transformasi A4
dari besi murni.
C : Titik eutektik, selama pendinginan fase ada hubungan
dengan reaksi eutektik. Kelarutan maksimum dari karbon
2,14%. Paduan besi karbon sampai pada komposisi ini
disebut juga baja.
E : Titik yang menyatakan pada fase ada hubungan dengan
reaksi eutektik. Kelarutan maksimum dari karobon 2,14%.
Paduan besi karbon sampai komposisi ini disebut baja.
G : Titik transformasi besibesi . Titik A3untuk besi.
P : Titik yang menyatakan ferrite, fase , ada hubungan
dengan reaksi.
S : Titik eutectoid, selama pendinginan ferrite pada
komposisi P dan semenit pada komposisi K (sama dengan
F) terbentuk simultan dari austenite pada komposisi S.
reaksi eutectoid ini dinamakan transformasi A1 dan fase
eutectoidini dinamakan pearlit.
GS : Garis yang menyatakan hubungan antara temperatur dan
komposisi, dimana mulai terbentuk ferritedari austenite.
Garis ini disebut garis A3.
ES : Garis menyatakan hubungan antara temperatur dan
komposisi, dimana mulai terbentuk cementite dari
austenite, dinamakan garis ACm.
Ao : Ttitik tranformasi magnetic untuk semenit.
A2 : Titik tranformasi magnetic untuk semenit.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
52/266
29
Laboratorium Pengujian Bahan
a. Transformasi pada Diagram Fase Fe-Fe3C
Paduan besi karbon sangat luas penggunaannya.
Karena itu perlu pengetahuan lebih terperinci lagi. Berikut
ini akan dibahas mengenai transformasi paduan besi
karbon , yaitu baja Eutectoid (0,83%C), baja Hypo-
eutectoid(0%C < 0,83%C), dan bajaHyper-eutectoid(%C
< 2%C).
1. Transformasi BajaEutectoid(0,83%C)
Transformasi yang dibahas adalah transformasi
yang terjadi pada kondisi equilibrium. Untuk
pembahasan ini digunakan diagram fase Fe-Fe3C. Baja
eutectoid, paduan besi - karbon dengan kadar karbon, C
= 0,83% adalah paduan dengan komposisi eutectoid.
Pada temperatur diatas garis liquidus berupa larutan
cair (liquid). Bila temperatur diturunkan secara
perlahan, pada saat mencapai garis liquidus (di titik 1)
akan mulai terbentuk inti austenite yang selanjutnya
akan tumbuh menjadi dendrite austenite. Pembekuan
selesai di titik 2 (pada garis solidus). Seluruhnya sudah
menjadi austenite. Pada pendinginan selanjutnya tidak
terjadi perubahan hingga temperatur mencapai titik 3,
di garis A1, temperatur kritis bawah. Di sini austenite
yang mempunyai komposisi eutectoid ini akan
mengalami reaksi eutectoid:
Austeniteferrite+ cementite(pearlit)
Terbentuknya pearlite ini dimulai dengan
terbentuknya inti cementite (biasanya pada batas butir
austenite). Inti ini akan bertumbuh dengan mengambil
sejumlah karbon dari austenitedisekitarnya (cementite,
Fe3C, mengandung 6,67% C sedang austenite
mengandung 0,8% C). karenanya austenite di sekitar
inti cementite itu akan kehabisan karbon dan austenite
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
53/266
30
Laboratorium Pengujian Bahan
dengan kadar karbon yang sangat rendah ini pada
temperatur ini akan menjadi ferrite (transformasi
allotropik). Ferrite ini juga akan bertumbuh, yaitu
dengan mengambil besi dari austenite disekitarnya,
sehingga austenite disekitar ferrite itu akan kelebihan
karbon dan mulai membentuk cementite di sebelah
ferriteyang ada. Demikian selanjutnya sampai seluruh
austenite habis, dan yang terjadi adalah suatu struktur
yang berlapis-lapis (lamellar) yang terdiri dari lamel-
lamel cementite-ferrite-cementite. Struktur ini
dinamakanpearlite.
2. Transformasi BajaHypo-eutectoid(0%C < 0,83%C)
Sebagai contoh untuk pembahasan pada baja
hypo-eutectoid ini diambil baja dengan 0,25% C.
Paduan ini akan mulai membeku pada titik 1 dengan
membentuk inti ferrite delta, yang nanti akan tumbuh
menjadi dendrit ferrite delta. Hingga temperatur
mencapai titik 2 (temperatur Hyper-eutectoid) paduan
terdiri dari ferrite delta dan liquid. Pada titik 2 akan
terjadi reaksi hyper-eutectoid:
Ferritedelta + liquidaustenite
Pada paduan ini tidak semua liquid habis dalam
reaksi itu, sehingga pada temperatur sedikit dibawah
titik 2 struktur terdiri dari liquiddan austenite. Makin
rendah temperatur makin banyak liquid yang menjadi
austenite sehingga pada titik 3 seluruhnya sudah
menjadi austenite.
Perubahan berikutnya baru akan terjadi pada titik
4 (pada A3), akan mulai terjadi transformasi allotropik
menjadi . Transformasi ini dimulai dengan
terbentuknya initi inti ferrite pada batas butir
austenite. Austenite pada paduan ini mengandung
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
54/266
31
Laboratorium Pengujian Bahan
0,25% C sedangferritedi temperatur ini hanya mampu
melarutkan sedikit sekali karbon, karena itu austenite
yang akan menjadi ferrite harus mengeluarkan
kabonnya ssehingga sisa austenite akan menjadi lebih
kaya karbon. Makin rendah temperaturnya makin
banyak ferriteyang terjadi, makin tinggi kadar karbon
pada sisa austenite (komposisi austenite akan
mengikuti garis A3). Pada saat mencapai titik 5 masih
ada 0,25/0,80% austenite, kadar karbonnya 0,80%
(komposisi eutectoid). Sisa austenite ini selanjutnya
akan mengalami reaksi eutectoidmenjadipearlite.
3. Transformasi BajaHyper-eutectoid(0,83%C < 2%C)
Perhatikan suatu paduan dengan 1,3% C. Paduan
mulai membeku pada titik 1 dengan membentuk
austenitedan pembekuan selesai di titik 2, seluruhnya
sudah berupa austenite. Selanjutnya tidak terjadi
perubahan sampai temperatur mencapai garis solvus
Acm. Garis ini merupakan batas kelarutan karbon dalam
austenite, dan batas kelarutan ini makin rendah dengan
makin rendahnya temperatur. Pada titk 3 paduan telah
mencapai batas kemampuannya melarutkan karbon
untuk temperatur itu. Pada temperatur dibawah titik 3
kemampuan melarutkan karbon juga turun, berarti
harus ada karbon yang keluar dari larutan (austenite).
Dan memang dengan pendinginan lebih lanjut akan
terjadi pengeluaran karbon, hanya saja karbon yang
keluar ini akan berupa cementite, dan cementite ini
akan mengendap pada batas butir austenite. Makin
rendah temperatur paduan makin banyak cementite
yang mengendap pada batas butir austenite, dan
austenite sendiri akan makin kaya Fe, dan pada
temperatur titik 4, komposisi austenite tepat mencapai
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
55/266
32
Laboratorium Pengujian Bahan
komposisi eutectoid. Pada temperatur eutectoid ini
austenite akan mengalami reaksi eutectoid menjadi
pearlite.Cementite yang mengendap pada batas butir
austenite tidak membentuk butiran seperti halnya
ferrite (yang terbentuk setelah melewati garis A1),
tetapi hanya mengumpul pada batas butir austenite,
menyelubungi butir asutenit.
b.
Fase-Fase yang Terdapat pada Diagram Fase Fe-Fe3C
Gambar 1.29 : Diagram Fase Fe-Fe3C
Sumber :Anonymous29, 2012
1. Ferrite
Adalah larutan padat karbon yang mempunyai struktur
kristal BBC (Body Centered Cubic). SifatFerrite:
- Stabil di bawah suhu 810oC
- Tidak dapat dikeraskan karena kandungan karbon sedikit,
kandungan maksimum 0,025% C yaitu pada suhu 723oC.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
56/266
33
Laboratorium Pengujian Bahan
- Lunak, liat, tahan karat.
- BHN = 60-100 BHN
2. Austenite
Adalah larutan padat karbon yang mempunyai struktur
FCC (Face Centered Cubic). Sifat austenite:
- Stabil pada suhu sekitar 1350oC
-
Dapat dikeraskan dengan 2% C
- Dapat ditempa dimana tegangan tarik sekitar 5000 Psi.
- Specific volume rendah dibanding mikrostruktur lain.
- Lunak, non-magnetic,malleable, tidak ductile.
- BHN: 170-200 BHN
3. Martensite
Adalah larutan pada dari karbon dan besi. Terbentuk
dari pendinginan cepat (quenching) dari austenite. Sistem
kritasl BCT (Body Centered Tetragonal), sifat mertensite:
-
Stabil di bawah suhu 1500oC
- Keras, rapuh, magnetic
- Kandungan karbon > 92%
-
Konduktor panas dan listrik rendah
-
BHN: 650-700 BHN
4. Cementite
Adalah senyawa besi dan karbon dengan kandungan
karbon 6,67% disebut juga besi carbide, sifat cementite:
- Stabil di bawah 1500oC
-
BHN : 820 BHN
-
Rapuh, magnetic.
- Campuran cementitedan austenitedisebutLedeburite.
- Campuran cementitedanferritedisebutpearlite.
5. Ledeburite
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
57/266
34
Laboratorium Pengujian Bahan
Disebut besi eutectoid dengan kandungan karbon 4,3%
terjadi di bawah suhu 723oC. Sifat:
- Rapuh, keras, getas
- BHN: 700 BHN
6. Pearlite
Adalah baja eutectoid yang tersusun atas 2 fase yaitu
ferritedan cementitedengan kandungan karbon 0,83%. Sifat
pearlite:
- Keras, tak tahan karat
- BHN: 160-200 BHN
7. Besi delta
Terjadi pada temperatur 1400oC 1500oC, kandungan
karbon 0,1%. Sifat :
- Lunak.
- Dapat ditempa.
8. Troslite
Adalah campuran ferrite dan carbide. Dibentuk pada
pemanasan martensite pada suhu 250oC 400oC atau
pendinginan lambat dari austenite. Stabil di atas suhu 400oC.
Sifat:
- Magnetic, tidak kuat, ulet
- Konduktivitas tinggi (lebih tinggi dariAustenitee)
- Kekerasan 330-400 BHN.
9.
Sarbite
Campuran ferrite dan cementite dengan proses
pembentukan martensite pada suhu 250oC 400oC dengan
pendinginan austenite yang sangat lambat. Kekerasannya 270-
320 BHN.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
58/266
35
Laboratorium Pengujian Bahan
c. Jenis-Jenis Reaksi Pada Diagram Fe-Fe3C
Gambar 1.30 : Diagram Fe-Fe3C
Sumber :Anonymous30, 2012
Pada diagram fasa Fe-Fe3C terdapat tiga macam reaksi, yaitu :
1. ReaksiEutectoid
Reaksi yang terjadi pada daerah dengan kadar karbon
0,8% C dan temperatur 723C. Pada diagram Fe-Fe3C di
atas, reaksi ini terdapat 2 padatan yaitu dan bereaksi
menjadi padatan baru , begitu juga sebaliknya.
+
2. Reaksi eutectid
Reaksi yang terjadi pada karbon 4,3% dan temperatur
1148C pada diagram Fe-Fe3C di atas, reaksi ini terdapat 2
fase yaitu A dan B yang kemudian bereaksi menjadi fase cair,
begitu juga sebaliknya.
+ l
3. ReaksiPeritectic
Reaksi yang terjadi pada temperatur 1495 C. Daerah
eutectoid pada diagram Fe-Fe3C di atas, terdapat 2 padatan
yaitu dan yangbereaksi menjadi fase cair (l), begitu juga
sebaliknya.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
59/266
36
Laboratorium Pengujian Bahan
+ l
d. Solid Solution
Pada dasarnya suatu larutan terdiri dari zat terlarut (solite)
dan pelarut (soluent). Sedangkan solid solution atau larutan padat
keadaan ini terjadi karena terdiri dari dua atau lebih dari jenis
atom yang berkombinasi. Solid solution terjadi pada fase
austenite, sebagian dari karbon akan terlarut dan jika dipanaskan
melebihi suhu austenite akan menjadi logam liquid. Solid
solution dibagi menjadi 3, yaitu :
1. Larutan Padat Substitusi
Pada larutan ini atom solite padat mengisi tempat atom
soluent. Sehingga mudah terbentuk jika memiliki ukuran
yang sama dan struktur atom yang serupa. Jika jari-jari atom
lebih dari 15% maka kedua komponennya mempunyai
struktur kristal yang berbeda.
Gambar 1.31 : Subtitusi
Sumber :Anonymous31, 2012
2.
Larutan Padat Tertata
Pada larutan padat substitusi persebaran atom solite
cenderung kacau. Namun pada larutan padat ini cenderung
tersusun secara tertata meskipun tidak rapi. Penataan ini
jarang terjadi pada suhu tinggi karena pengaruh panas yang
lebih besar cenderung mengacaukan susunan yang tertata.
Bila penataan telah selesai maka akan terbentuk senyawa.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
60/266
37
Laboratorium Pengujian Bahan
Gambar 1.32 : Padat Tertata
Sumber :Anonymous32, 2012
3. Larutan Padat Interstisi
Untuk atom terlarut ukurannya lebih kecil daripadapelarutnya. Pada suhu di bawah 912C besi murni mempunya
struktur BCC dan di atas 912C mempunyai struktur FCC.
Pada FCC terdapat ruang sisipan yang lebih besar dari pusat
sel. Sehingga atom yang lebih kecil bisa masuk pada ruang
sisipan tersebut. Pada BCC ruang sisipan antar atom besi jauh
lebih kecil, jadi daya larut karbon dalam BCC sangat terbatas.
Gambar 1.33 : Interstisi
Sumber :Anonymous33, 2012z
1.2.5. Diagram Pendinginan Besi Murni
Diagram pendinginan besi murni adalah diagram yang
menampilkan hubungan antara temperatur, struktur mikro, dan fase
yang terjadi pada besi saat pendinginan berlangsung.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
61/266
38
Laboratorium Pengujian Bahan
a.Transformasi pada Diagram Pendinginan Besi Murni
Gambar 1.34 : Diagram Pendinginan Besi Murni
Sumber :Anonymous34, 2012
Keterangan diagram pendinginan besi murni :
Garis 1538C :Garis transformasi dimana logam cair yang
mendingin membentuk fasa besi delta
dengan struktur BCC.
Garis 1394C :Garis transformasi dimana terjadi
perubahan fasa besi delta dengan struktur
BCC menjadi fasa besi gamma (austenite)
dengan struktur FCC.
Garis 912C :Garis transformasi dimana terjadi
perubahan fasa besi gamma dengan
struktur FCC menjadi besi alpha denganstruktur BCC.
Garis 770C : Garis dimana terjadi transformasi magnetic
padaferrite.
b. Fasa-Fasa yang Terdapat pada Diagram Pendinginan Besi Murni
1. Austenite : Larutan padat karbon yang memiliki
struktur Kristal FCC.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
62/266
39
Laboratorium Pengujian Bahan
Sifatnya yaitu :
- Stabil pada suhu sekitar 1350oC
-
Dapat dikeraskan dengan 2% C
-
Lunak, non-magnetic, malleable, tidak
ductile
2. Ferrite : Larutan padat karbon yang memiliki
struktur kristal BCC.
Sifatnya yaitu :
-
Stabil di bawah suhu 810oC
- Lunak, tahan karat
3. Besi delta : Fasa yang memiliki struktur kristal BCC.
Berada di antara
temperatur 1400C-1500C. Atom karbon
dapat larut sampai 0,1%.
Sifatnya yaitu :
-
Lunak
- Dapat ditempa
1.2.6. Diagram TTT
Pendinginan non equilibrium dari baja yang telah
dipanaskan hingga mencapai siklus austenite dapat digambarkan
dalam satu diagram hubungan antara waktu, temperatur dan hasil
akhir austenite atau dikenal dengan diagram TTT. Secara umum
diagram ini memberikan informasi mengenai permukaan dan akhir
dari proses transformasi akibat pendinginan waktu dan kecepatanpendinginan. Diagram TTT juga menunjukkan besar presentase
transformasi yang dicapai dari austenitepada temperatur tertentu.
-
7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4
63/266
40
Laboratorium Pengujian Bahan
Gambar 1.35 : Kurva Pendinginan Diagram TTT
Sumber :Anonymous35, 2012
Dari gambar diatas terlihat bahwa disebelah kiri kurva tidak
terjadi deformasi, austenitehanya berubah kestabilan. Selanjutnya
austeniteyang sudah tidak stabil tersebut mengalami dekomposisi
secara isothermal. Pendinginan yang sangat cepat berpotensi
terhadap hyper-eutectoid ukuran butiran anti kritis yang berubah
disamping meningkatkan austenite yang dapa