laporan modul 7 heat treatment aidil luthfansyah putra
TRANSCRIPT
-
7/21/2019 Laporan Modul 7 Heat Treatment Aidil Luthfansyah Putra
1/13
Program Studi Teknik Metalurgi dan Material Institut Teknologi dan Sains Bandung
Modul Praktikum MM3141 Lab Metalurgi I 1
MODUL 7
Perlakuan Panas dan Uji Kekerasan
Praktikan :
Aidil Luthfansyah Putra
123.12.014
Asisten :
Cintiya Ayu Putri Darmawan dan Rizky Hidayat
Sabtu, 1 November 2014
PROGRAM STUDI TEKNIK METALURGI DAN MATERIAL
FAKULTAS TEKNIK DAN DESAIN
INSTITUT TEKNOLOGI DAN SAINS BANDUNG
-
7/21/2019 Laporan Modul 7 Heat Treatment Aidil Luthfansyah Putra
2/13
Program Studi Teknik Metalurgi dan Material Institut Teknologi dan Sains Bandung
Modul Praktikum MM3141 Lab Metalurgi I 2
1. Mempelajari prinsip proses perlakuan panas pada paduan aluminium
2. Menganalisis hubungan antara perlakuan panas terhadap struktur mikro dan sifat
mekanis pada aluminium
- Aluminium dengan berat jenis 2,7 g/cm 3 adalah logam yang lunak, ringan, dan
mudah ditempa. Berat jenis yang relative kecil ( sekitar 1/3 berat jenis baja; berat
jenis baja ~7,8 g/cm 3) menyebabkan aluminium digunakan sebagai material dasar
pesawat terbang. Selain itu aluminium memilki resistansi terhadap korosi akibat
adanya fenomena pasivasi, yaitu terbentuknya lapisan aluminium oksida dalam
keadaan terbuka di udara bebas. Lapisan ini mencegah terjadinya oksidasi lebih
lanjut. Sementara konduktivitas panas dan listrik yang baik juga turut memperkaya
sifat aluminium
- Pada aplikasinya aluminium sering dipadukan dengan unsur lain untuk
mendapatkan kekuatan yang lebih baik, karena pada dasarnya aluminium merpakanlogam yang sangat lunak. Jenis unsur pemadu juga mempunyai pengaruh yang
berbeda-beda terhadap sifat mekanis paduan aluminium.
- Perlakuan panas pada aluminium terdepat beberapa jenis yang dapat dilakukan,
antara lain:
a. Solution Heat-Treatment (SHT)
Tujuan dari proses ini adalah melarutkan unsur pemadu seperti Mg, Si, Cu,
dan Zn menjadi larutan padat (solid solution) dengan cara memanaskan paduan pada temperature dan waktu tertentu. Selain itu dapat juga terjadi
pembentukan suatu fasa larutan padat dari paduan tersebut.
b. Quenching
Proses pendinginan cepat (quenching) sering dilakukan untuk
mempertahankan sifat yang terdapat pada paduan setelah dilakukan proses
solution heat-treatmen. Media quench dapat berupa minyak, air, udara, dan
lainnya.
Tinjauan Pustaka
Tujuan Percobaan
-
7/21/2019 Laporan Modul 7 Heat Treatment Aidil Luthfansyah Putra
3/13
Program Studi Teknik Metalurgi dan Material Institut Teknologi dan Sains Bandung
Modul Praktikum MM3141 Lab Metalurgi I 3
c. Aging
Pada proses aging material aluminium dipanaskan kembali pada
temperature tertentu dan selama waktu tertentu. Terdapat dua jenis proses
aging, yaitu:
Artificial aging, Material dipanaskan kembali pada temperature
tertentu di dalam furcance selama selang waktu tertentu.
Natural aging, Material dibiarkan pada temperature kamar.
d. Annealing
Proses perlakuan panas yang umum diterapkan pada paduan logam yang
telah mengalami pengerjaan dingin (cold working) disebut annealing.
Tujuannya adalah melunakkan kembali paduan logam dari keadaan
pengerasan regangan (strain-hardening).
- Uji kekerasan dengan metode Vickers menggunakan intan sebagai indentor. Cara
kerja uji ini adalah indentor digesekan ke spesimen dengan menggunakan mesin
khusus. Indentasi yang dilakukan akan menghasilkan lubang dengan bentuk belah
Gambar 1. Skematik proses perlakuan panas pada
aduan aluminium
-
7/21/2019 Laporan Modul 7 Heat Treatment Aidil Luthfansyah Putra
4/13
-
7/21/2019 Laporan Modul 7 Heat Treatment Aidil Luthfansyah Putra
5/13
Program Studi Teknik Metalurgi dan Material Institut Teknologi dan Sains Bandung
Modul Praktikum MM3141 Lab Metalurgi I 5
Dalam pengujian Nilai kekerasan, menggunakan Metode Vickers dengan alat Vickers Micro
Hardness dengan tiga kali percobaan. Adapun hasil uji kekerasan yang didapat :
1. Spesimen (Alumunium Alloy) tanpa H eat Treatment
Percobaan I Percobaan II Percobaan III Rata-rata
Diagonal 1 34,16 37,22 32,12 -
Diagonal 2 34,75 30,31 36,32 -
H ardness 156,2 162,7 158,7 159,2
2. Diberi perlakuan Aging
Percobaan I Percobaan II Percobaan III Rata-rata
Diagonal 1 33,45 31,19 32,38 -
Diagonal 2 32,41 30,45 32,89 -
H ardness 171,0 195,2 174,2 180,1333
3. Spesimen dengan perlakuan Natural Aging
Percobaan I Percobaan II Percobaan III Rata-rata
Diagonal 1 37,1 37,38 37,61 -
Diagonal 2 35,14 35,13 34,78 -
H ardness 142,1 141,1 141,6 141,6
4. Spesimen dengan perlakuan Quench
Pengolahan Data
-
7/21/2019 Laporan Modul 7 Heat Treatment Aidil Luthfansyah Putra
6/13
Program Studi Teknik Metalurgi dan Material Institut Teknologi dan Sains Bandung
Modul Praktikum MM3141 Lab Metalurgi I 6
Percobaan I Percobaan II Percobaan III Rata-rata
Diagonal 1 38,82 39,30 38,84 -
Diagonal 2 40,84 39,95 39,07 -
H ardness 116,9 118,1 122,2 119,0667
1. Perbandingan urutan kekerasan pada perlakuan panas
Berdasarkan percobaan kekerasan menggunakan uji Vickers, didapat perlakuan artificial
aging yang paling keras sesuai dengan kekerasan berdasarkan teori.
2. Tujuan SHT ( Solution Heat Treatment ) , Aging, Quenching
- SHT ( Solution Heat Treatment)
SHT bertujuan untuk melarutkan unsur pemadu seperti Mg, Si, Cu, dan Zn menjadi larutan
padat (solid solution) dengan cara memanaskan paduan pada temperature dan waktu tertentu.
Selain itu dapat juga terjadi pembentukan satu fasa larutan pada dari paduan tersebut
Pembahasan
No. Perlakuan Panas Perlakuan Panas Nilai Kekerasan (VHN)1 Artificial Aging Artificial Aging 180,133
2Tanpa Perlakuan
panasTanpa Perlakuan
panas159,2
3 Natural Aging Natural Aging 141,64 Quench Quench 119,066
Teori Percobaan
-
7/21/2019 Laporan Modul 7 Heat Treatment Aidil Luthfansyah Putra
7/13
Program Studi Teknik Metalurgi dan Material Institut Teknologi dan Sains Bandung
Modul Praktikum MM3141 Lab Metalurgi I 7
- Quenching
Proses ini dilakukan bertujuan untuk mempertahankan sifat yang terdapat pada paduan
setelah dilakukan proses solution heat-treatment.
- Artificial Aging
Agar paduan yang telah jenuh menyebar lagi dengan membentuk lartutan padat dengan
merata yang dipanaskan menggunakan furnance agar cepat penyebarannya, sehingga
kekerasan logam meningkat sangat tinggi
- Natural Aging
Agar paduan yang telah jenuh menyebar lagi dengan membentuk larutan padat dengan merata
namun di simpan di ruangan terbuka sehingga penyebaran menjadi lebih lama dan
kekerasanya hanya meningkat sedikit dari proses quenching sebelumnya
3. Pristiwa SHT ( Solution Heat Treatment ) , Aging, Quenching
- Solution Heat Treatment
Pada proses ini endapan paduan aluminium di heat treatment akan mengumpul sehingga
penyebaran paduanya tidak terdistribusi merata, Kekerasan logam pada proses ini akan
menurun dari logam saat awal
- Queching
Proses pendinginan cepat ( quenching ) dimaksudkan untuk mempertahankan
larutan pada Cu yang terbentuk pada proses SHT. Larutan padat Cu akan menjadi
larutan pada Cu lewat jenuh ( ). Pada proses ini juga memperbaiki ketahanan
terhadap korosi. Sampel yang memperoleh perlakuan akhir quenching. Memiliki
kekerasan yang kecil (lunak) karena larutan padat lewat jenuh (supersaturated
solid solution) yang memiliki sifat sangat lunak dan ulet serta pergerakan
dislokasi tidak dapat tertahan oleh larutan padat lewat jenuh tersebut.
-
7/21/2019 Laporan Modul 7 Heat Treatment Aidil Luthfansyah Putra
8/13
Program Studi Teknik Metalurgi dan Material Institut Teknologi dan Sains Bandung
Modul Praktikum MM3141 Lab Metalurgi I 8
Setelah diberikan perlakuan SHT maka terjadinya fasa tunggal, sehingga diberikan perlakuan
quenching agar fasa tunggal yang tadi tidak dapat berubah lagi (super saturated alfa)
- Aging
atom-atom yang dipaksa diam mulai kembali bergerak karena proses pemanasan yang
dilakukan dan berdifusi membentuk presipitat fasa kedua, kehadiran presipitat inilah
yang akan memberikan efek penguatan. Presipitat yang tersebar secara halus dan
merata akan menghambat gerakan dislokasi. Precipitation sendiri ada beberapa macam :
o Artificial Aging
presipitat tersebar merata dan membentuk kelompok-kelompok, pada tahap ini
bias dihasilkan efek penguatan yang optimum.
o Natural Aging
Gambar 2. Skematik proses perlakuan panas quenching pada aduanaluminium dan terbentuknya fasa
-
7/21/2019 Laporan Modul 7 Heat Treatment Aidil Luthfansyah Putra
9/13
Program Studi Teknik Metalurgi dan Material Institut Teknologi dan Sains Bandung
Modul Praktikum MM3141 Lab Metalurgi I 9
Dalam proses natural aging ini paduan tidak mengalami pemanasan, hanya
dibiarkan dalam temperature kamar, pada proses ini memerlukan waktu yang
cukup lama, dan presipitat dalam matrix masih dalam keadaan acak sehingga efek
penguatan yang diberikan tidak begitu besar.
4. Vickers Hardness
Kekerasan ini diukur dengan menggunakan alat uji Hardness Tester. Dalam
pengujian kekerasan Vickers digunakan pyramid intan dengan sudut bidang 136 o sebagai
penekan. Kekerasan Vickers ditentukan dengan membagi beban dengan luas permukaan
bekas penekanan (VHN). Besarnya beban yang digunakan pada pengujian Vickers berkisar
antara 1-120 Kg. Pengujian ini banyak dilakukan pada proses penelitian, karena metode
ini dapat memberikan hasil berupa skala kekerasan yang kontinyu untuk suatu suatu
beban tertentu, dan dapat dapat digunakan pada logam yang sangat lunak sampai dengan
bahan yang sangat keras. Jejak injakan dari pendetrator yang ditimbulkan relative sangat
kecil sehingga tidak menimbulkan kerusakan yang berarti dan dapat digunakan untuk
pengukuran kekerasan bahan-bahan yang tipis. Sedangkan kerugian dari penggunaan
metode ini adalah kurang sesuai un tuk bahan bahan yang kurang homogen, memerlukan
waktu persiapan relative cukup lama dan diperlukan permukaan benda uji yang benar-
benar halus, rata serta permukaan bagian atas dan bawah harus benar-benar sejajar karena
jejak injakannya kecil. Pengukuran panjang diagonal jejak injakan telah dilakukan maka
nilai kekerasan Vickers dapat ditentukan dengan persamaan
-
7/21/2019 Laporan Modul 7 Heat Treatment Aidil Luthfansyah Putra
10/13
Program Studi Teknik Metalurgi dan Material Institut Teknologi dan Sains Bandung
Modul Praktikum MM3141 Lab Metalurgi I 10
sebagai berikut :
Dengan VHN = Harga kekerasan vickers (kg/mm 2)
P = beban penekanan (Kg)
L = Diagonal injakan penetrator (mm)
= sudut permukaan piramida yang berhadapan (136o)
Gambar 3. Skematik proses
perlakuan panas quenchingpada aduan aluminium dan
terbentuknya fasa
-
7/21/2019 Laporan Modul 7 Heat Treatment Aidil Luthfansyah Putra
11/13
Program Studi Teknik Metalurgi dan Material Institut Teknologi dan Sains Bandung
Modul Praktikum MM3141 Lab Metalurgi I 11
5. Coring Effect
Coring adalah istilah yang digunakan untuk menggambarkan gradient komposisi kimia pada
paduan karena oleh pendinginan cepat dari keadaan lelehan. Coring adalah kondisi darivariable komposisi antara pusat dan permukaan dari unit microstructure (seperti dendrit,
butiran, atau inclusion). Coring akibat dari non equilibrium growth, yang mana terjadi
perbedaan yang tinggi dari temperature dan komposisi. Coring dapat dihilangkan dengan
homogenesis perlakuan panas pada temperature dibawah titik solidur untuk komposisi
paduan khusus. Selama prosess ini, difusi atom terjadi, yang mana memproduksi komposisi
butiran homogen
Kesimpulan
1. Dari urutan kekerasanya, dari paling keras sampai ke lunak
Percobaan : Artificial Aging, Tanpa perlakuan panas, Natural Aging, Quenching
Teori : Artificial Aging, Tanpa perlakuan panas, Natural Aging, Quenching
2. Kekerasan paduan Aluminium sangat bergantung pada pendistribusian larutan padat
jenuh pada paduan. Semakin tersebar merata. Paduan menjadi lebih keras karena
Kesimpulan dan Saran
-
7/21/2019 Laporan Modul 7 Heat Treatment Aidil Luthfansyah Putra
12/13
Program Studi Teknik Metalurgi dan Material Institut Teknologi dan Sains Bandung
Modul Praktikum MM3141 Lab Metalurgi I 12
larutan pada tersebut menahan pergerakan dislokasi sehingga paduan menjadi lebih
keras
Saran
1. Sebaiknya teliti pada saat menentukan diagonal diagonal pada mikroskop Vickers
2. Waktu untuk natural aging sebaiknya membutuhkan lebih dari 4 hari karena waktu
tersebut sangat optimal untuk suatu larutan pada jenuh terdistribusi secara merata dan
berangsur angsur menjadi keras
1. Davis, J.R. Metals Handbook Desk Edition, Second Edition . ASM International
Handbook Committee. 1998.
2. Basuki, Eddy agus. Diktat Transformasi Fasa dan Perlakuan Panas Logam. Bandung.
Departement Teknik Pertambangan. 2005
3. Reed-Hill, R.E, Abbaschian,Reza. Physical Metallurgy Principles fourth edition .2009
4. Callister, William D. Materials Science and Engineering An Introduction , Fifth Edition
New York: John wiley & Sons.2001.
5. Marcel Dekker, Inc, New York: Handbook of Aluminium Vol 1 Physical and Metallurgy
Processes
6. Marsalin, Suminar Pratpa . Pengaruh Perlakuan panas aging terhadap perilaku Korosi
Paduan Aluminium seri 6061 dala Larutan 0,0 M HCL
7. Moniz, B. J., Metallurgy. American Technical Publisher. 1994
Daftar Pustaka
-
7/21/2019 Laporan Modul 7 Heat Treatment Aidil Luthfansyah Putra
13/13
Program Studi Teknik Metalurgi dan Material Institut Teknologi dan Sains Bandung
Modul Praktikum MM3141 Lab Metalurgi I 13
Lampiran