2.3. Perlakuan Panas Heat Treatment
Perlakuan panas atau heat treatment mempunyai tujuan untuk meningkatkan keuletan, menghilangkan tegangan internal internal stress, menghaluskan
ukuran butir kristal dan meningkatkan kekerasan atau tegangan tarik logam. Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi perlakuan panas, yaitu suhu
pemanasan, waktu yang diperlukan pada suhu pemanasan, laju pendinginan dan lingkungan atmosfir. Cara yang dipakai ialah memanaskan logam sehingga
terbentuk suatu fasa, kemudian diikuti dengan pendinginan cepat. Dengan cara ini pada temperature kamar akan terbentuk satu fasa yang kelewat jenuh. Bila logam
dalam keadaan tersebut dipanaskan maka fasa-fasa yang larut akan mengendap. Perlakuan panas adalah kombinasi anatara proses pemanasan atau
pendinginan dari suatu logam atau paduannyadalam keadaan padat untuk mendapatkan sifat-sifat tertentu. Untuk mendapatkan hal ini maka kecepatan
pendinginan dan batas temperatur sangat menentukan Daryanto,2010. Perlakuan panas dibedakan: a proses laku panas dengan kondisi
equilibrium, seperti annealing, normalising b proses laku panas non-equilibrium, seperti pengerasan hardening.
Jenis-jenis perlakuan panas antara lain:
2.3.1 Annealing
Proses annealing atau melunakkan baja adalah proses pemanasan baja diatas temperatur kritis 723
o
C selanjutnya dibiarkan berapa lama sampai temperatur merata disusul dengan pendinginan secara perlahan-lahan sambil
Universitas Sumatera Utara
dijaga agar temperatur bagian luar dan dalam kira-kira sama hingga diperoleh struktur yang diinginkan dengan menggunakan media pendingin udara.
Tujuan proses annealing yaitu : • Melunakkan material logam
• Menghilangkan tegangan dalamsisa • Memperbaiki butir-butir logam
2.3.2 Normalizing
Normalizing adalah proses pemanasan logam hingga mencapai fase austenite yang kemudian didinginkan secara perlahan-lahan dengan media
pendingin udara. Hasil pendinginan ini berupa perlit dan ferit namun hasilnya jauh lebih mulus dari annealing. Prinsip proses normalizing adalah
melunakkan logam. Namun pada baja karbon tinggi atau paduan tertentu dengan proses ini belum tentu memperoleh baja lunak. Mungkin berupa
pengerasan dan ini tergantung dari kadar karbon. Normalizing dilakukan untuk mendapatkan struktur mikro dengan butir
halus dan seragam. Proses ini dapat diartikan sebagai pemanasan dan mempertahankan pemanasan pada suhu yang sesuai diatas batas perubahan
diikuti dengan pendinginan secara bebas di dalam udara luarsupaya menjadi seragam dan juga untuk memperbaiki sifat-sifat mekanik dari baja tersebut
2.3.3 Quenching
Pengertian pengerasan ialah perlakuan panas terhadap baja dengan sasaran meningkatkan kekerasan alami baja.Perlakuan panas menuntut
Universitas Sumatera Utara
pemanasan benda kerja menuju suhu pengerasan dan pendinginan secara cepat dengan kecepatan pendinginan kritis Schonmetz,1985.
Faktor penting yang dapat mempengaruhi proses hardening terhadap kekerasan baja yaitu oksidasi oksigen udara. Selain berpengaruh terhadap
besi, oksigen udara berpengaruh terhadap karbon yang terikat sebagai sementit atau yang larut dalam austenit. Oleh karena itu pada benda kerja
dapat berbentuk lapisan oksidasi selama proses hardening. Pencegahan kontak dengan udara selama pemanasan atau hardening dapat dilakukan
dengan jalan menambah temperatur yang tinggi karena bahan yang terdapat dalam baja akan bertambah kuat terhadap oksigen. Jadi, semakin tinggi
temperatur, semakin mudah untuk melindungi besi terhadap oksidasi Sconmetz,1985.
Proses quenching atau pengerasan baja adalah suatu proses pemanasan logam sehingga mencapai batas austenit yang homogen. Untuk mendapatkan
ke-homogenan ini maka austenite perlu pemanasan yang cukup.Selanjutnya secara cepat baja tersebut dicelupkan ke media pendingin, tergantung pada
kecepatan pendinginan yang kita inginkan untuk mencapai kekerasan baja Daryanto,2010.
Pada waktu pendinginan yang cepat pada fase austenit tidak sempat berubah menjadi ferit atau pearlit karena tidak ada kesempatan bagi atom-
atom karbon yang telah larut dalam austenite untuk mengadakan pergerakan difusi dan berbentuk sementit oleh karena iti terjadi fase yang martensit, ini
berupa fase yang sangat keras dan tergantung pada keadaan karbon.
Universitas Sumatera Utara
Menurut Edih Supardi 1999 dasar pengujian pengerasan pada bahan baja yaitu suatu proses pemanasan dan pendinginan untuk mendapatkan
struktur kerasyang disebut martensit. Martensit yaitu fasa larutan padat lewat jenuh dari karbondalam sel satuan tetragonal pusat badan atau mempunyai
bentuk Kristal Body Centered Tetragonal BCT seperti pada gambar 2.6.
Sumber : ASM International, Material Park
Gambar 2.6 Struktur Kristal Martensit-Body Centered Tetragonal BCT
Makin tinggi derajat kelewatan jenuh karbon, maka makin besar perbandingan satuan sumbu sel satuannya, martensit makin keras tetapi getas.
Martensit adalah fasa metastabil terbentuk dengan laju pendinginan cepat, semua unsur paduan masih larut dalam keadaan padat.Pemanasan harus
dilakukan secara bertahap preheating dan perlahan-lahan untuk memperkecil deformasi ataupun resiko retak.Setelah temperatur pengerasan
austenitizing tercapai, ditahan dalam selang waktu tertentu holding time kemudian didinginkan cepat.
Tahap pendinginan lambat pada baja mengakibatkan suatu keadaan yang relatif lunak atau plastis.Untuk menambah kekerasan baja, dapat
Universitas Sumatera Utara
dilakukan dengan pengerjaan yang dimana baja dipanaskan sampai suhu 830
o
C kemudian didinginkan secara cepat quenching.Tujuan pengerjaan ini dengan maksud pengerasan baja adalah mendinginkan atau melindungi suatu
perubahan austenitic dari pada pendinginan.
2.3.4 Tempering
Tempering didefinisikan sebagai proses pemanasan logam setelah dikeraskan quenching pada temperatur tempering di bawah suhu kritis
sehingga diperoleh ductility tertentu, yang dilanjutkan dengan proses pendinginan Koswara, 1999. Prosesnya adalah memanaskan kembali
berkisar antara suhu 150
o
C – 650
o
C dan didinginkan secara perlahan-lahan tergantung sifat akhir baja tersebut. Menurut Schonmetz 1985 tujuan proses
tempering dibedakan sebagai berikut: a. Tempering pada suhu rendah 150
o
C - 300
o
C Perlakuan ini hanya untuk mengurangi tegangan-tegangan kerut dan
kerapuhan dari baja, biasanya untuk alat-alat kerja yang tidak mengalami beban berat seperti alat-alat potong, mata bor dan sebagainya.
b. Tempering suhu menengah 300
o
C - 550
o
C Bertujuan untuk menambah keuletan, dan kekerasannya sedikit berkurang.
Proses ini digunakan pada alat-alat kerja yang mengalami beban berat, misalnya palu, pahat, pegas.
Universitas Sumatera Utara
c. Tempering pada suhu tinggi 550
o
C -650
o
C Tempering pada suhu tinggi bertujuan untuk memberikan daya keuletan
yang besar dan sekaligus kekerasannya menjadi agak rendah, misalnya pada roda gigi, poros, batang penggerak dan sebagainya.
Pada dasarnya baja yang telah dikeraskan bersifat rapuh dan tidak cocok untuk digunakan. Melalui temper, kekerasan, dan kerapuhan dapat
diturunkan sampai memenuhi persyaratan. Kekerasan turun, kekuatan tarik akan turun, sedang keuletan dan ketangguhan akan meningkat Djafrie,
1985. Meskipun proses ini menghasilkan baja yang lebih lemah, proses ini
berbeda dengan annealing karena dengan proses ini belum tentu memperoleh baja yang lunak, mungkin berupa pengerasan dan ini tergantung oleh kadar
karbon. Pada saat tempering proses difusi dapat terjadi yaitu karbon dapat
melepaskan diri dari martensit berarti keuletan ductility dari baja naik, akan tetapi kekuatan tarik, dan kekerasan menurun. Senada dengan itu Djafrie
1986 menyatakan sifat-sifat mekanik baja yang telah dicelup, dan di-temper dapat diubah dengan cara mengubah temperatur tempering.
2.4. Media Pendingin