Pendinginan Proses Perlakuan Panas

2.5.3 Pemanasan kembali Re-heat treatment

Pemanasan kembali atau re-heattreatment adalah proses pemberian panas kembali pada baja yang telah dianelisasi dengan temperatur yang lebih rendah dari temperatur anelisasi. Bertujuan untuk menghasilkan fasa baru yang mempengaruhi mikro struktur dari baja. Selama proses re-heattreatment berlangsung dengan waktu tahan yang diberikan bervariasi akan menghasilkan mikro struktur yang bervariasi seiring dengan terbentuknya fasa baru.

2.5.4 Pendinginan

Untuk proses pengerasan hardening kita melakukan pendinginan secara cepat. Pada umumnya pendinginan dengan menggunakan media air bertujuan untuk mendapatkan struktur martensite. Semakin banyak unsur karbon, maka struktur martensite yang terbentuk juga akan semakin banyak. Karena martensite terbentuk dari fasa austenite yang didinginkan dengan cepat. Hal ini disebabkan karena atom karbon tidak sempat berdifusi keluar dan terjebak dalam struktur kristal dan membentuk struktur tetragonal yang ruang kosong antar atomnya kecil, sehingga kekerasannya meningkat. Pada umumnya mikro struktur baja tergantung dari kecepatan pendinginannya dari temperatur daerah austenit sampai ke temperatur kamar. Karena perubahan struktur ini, maka dengan sendirinya sifat-sifat mekanik yang dimiliki juga berubah. Proses pendinginan dilakukan setelah perlakuan panas diberikan pada logam atau paduan baja. Pendinginan cepat dan pendinginan lambat dengan berbagai media pendinginan yang digunakan antara lain : Tri Chandra Surapati : Analisis Simulasi Fraksi Baja Mangan Fe Mn Pada Kondisi Pendinginan Udara Air Cooling, 2007. USU e-Repository © 2008 1. Pencelupan quenching dengan media ; air, minyak, dan es 2. Pendinginan di udara atau dikenal dengan air cooling 3. Pendinginan di dalam tungku atau dapur dikenal dengan furnace cooling Pendinginan cepat bertujuan agar terbentuk mikro struktur yang berubah dari keadaan panas yang tinggi, sehingga dihasilkan baja dengan kekerasan yang mudah getas, sedangkan pendingian lambat bertujuan agar didapat mikro struktur yang lebih stabil dikarenakan perubahan bentuk butir terjadi secara perlahan, sehingga menghasilkan baja yang lunak dan ulet. Hubungan antar kecepatan pendinginan dan mikro struktur yang terbentuk biasanya di Gambarkan dalam diagram yang menghubungkan waktu, temperatur dan transformasi Continous Cooling Transformation atau CCT. Gambar 2.3. merupakan diagram CTT dari baja AISI 4340. Gambar. 2.3 Diagram Continous Cooling Transformation CCT variasi media pendinginan terhadap mikro struktur yang dihasilkan Shackelford 1996 Tri Chandra Surapati : Analisis Simulasi Fraksi Baja Mangan Fe Mn Pada Kondisi Pendinginan Udara Air Cooling, 2007. USU e-Repository © 2008 Dari Gambar 2.3 menunjukkan bila kecepatan pendinginan menurun berarti waktu pendinginan dari temperatur austenit juga menurun, sehingga mikro struktur yang terbentuk adalah dari gabungan ferit-pearlit ke ferit-pearlit-bainit- martensit, kemudian ke bainit-martensit dan akhirnya pada kecepatan yang tinggi sekali mikrostruktur akhirnya martensit. Pembentukan martensit, terjadi dekomposisi austenit dalam ferit + karbida + C. Hal ini berarti bahwa ada waktu untuk karbon untuk berdifusi dan berkonsentrasi dalam fasa karbida sehingga ferit kekurangan karbon. Bila austenit didinginkan dengan sangat cepat . Cara lain membentuk + C juga menyangkut pembentukan fasa transisi martensit M. Fasa polimorf baja tidak stabil karena bila ada kesempatan martensit akan berubah menjadi + C. Oleh karena itu tidak terdapat martensit. Meskipun begitu martensit adalah suatu fasa yang sangat penting. Gambar 2.4 Diagram Time Transformation Temperature TTT Pada Baja Mangan FeMn Shackelford, 1996 Tri Chandra Surapati : Analisis Simulasi Fraksi Baja Mangan Fe Mn Pada Kondisi Pendinginan Udara Air Cooling, 2007. USU e-Repository © 2008 Martensit terjadi pada temperatur dibawah temperatur eutektoid namun masih diatas temperatur ruang karena struktur austenit tidak stabil sehingga berubah menjadi struktur pemusatan ruang secara serentak. Pada reaksi ini tidak terjadi difusi akan tetapi suatu pergeseran. Semua atom bergeser serentak tanpa ada atom yang bergerak melebihi fraksi manometer. Karena berlangsung tanpa difusi, perubahan ini sangat cepat. Semua karbon yang tertinggal tetap dalam larutan padat. Struktur pemusatan ruang yang terjadi berbentuk tetragonal dan berbeda sekali dengan ferit. Karena martensit mempunyai struktur bukan publik, karbon terperangkap dalam kisi dan slip sulit terjadi, oleh karena itu martensit keras, kuat dan rapuh. Kekerasan yang meningkat ini sangat penting karena dapat diciptakan baja yang keras yang tahan gesekan dan deformasi. Martensit sebagai fasa yang meta stabil yang mengandung karbon sebagai larutan padat dalam struktur pemusatan ruang tidak merubah diagram fasa besi-karbida. Pada temperatur dibawah temperatur eutekhoid dalam waktu cukup lama, larutan karbon yang lewat jenuh ini terus berubah menjadi bentuk ferit dan karbida yang lebih stabil. Proses ini dikenal dengan nama temper tempering M → + karbida martensit martensit temper Mikro struktur + C yang terjadi tidak berbentuk lamel seperti pearlit, yang telah kita lihat. Struktur ini mengandung banyak sekali partikel karbida tersebar, karena dalam baja martensitik terdapat banyak sekali letak pengintian Tri Chandra Surapati : Analisis Simulasi Fraksi Baja Mangan Fe Mn Pada Kondisi Pendinginan Udara Air Cooling, 2007. USU e-Repository © 2008 nukliasi. Martensit temper ini lebih tangguh dari pada martensit metastabil sehingga merupakan bahan yang banyak digunakan meskipun agak lunak.

2.5.5 Pertumbuhan Butir Grain Growth