Media pendingin Pengaruh Konsentrasi NaOH Sebagai Media Pendingin Terhadap Sifat Mekanik Baja Karbon Menengah Dengan Adanya Perlakuan Panas

Tembaga 200 1083 Perak 200 960 Aluminium 150 660 Magnesium 150 651 Seng 70 419 Timbal 20 327 Timah 20 232

2.3. Media pendingin

Media pendingin adalah merupakan suatu sarana akan suatu zat, baik berupa larutan, padatan maupun gas yang sifatnya sebagai pendingin terhadap bahan logam setelah melalui proses perlakuan panas yang juga sangat mempengaruhi perubahan fisis atau sifat-sifat mekanik dari bahan logam. Pada umumnya media pendinngin yang dipakai pada proses perlakuan panas tergantung pada pemanasan apa yang dilakukan serta pembentukan sifat baru yang ingin didapatkan sehingga diperlukan adanya variasi pada media pendingin yang juga merupakan faktor pengendali jenis serta sifat bahan logam yang akan dihasilkan. Proses perlakuan panas yang biasanya dilakukan untuk media pendingin dilakukan dengan temperatur yang berbeda serta dengan adanya variasi dari konsentrasi media pendingin. Dimana dengan meningkatnya konsentrasi larutan akan mengurangi kecepatan pendinginan. Sebagai media pendingin yang umum dipakai tergantung dari pembentukan sifat serta sesuai dengan proses pemanasan yang dilakukan, adalah sebagai berikut : a. Udara Pendinginan di udara adalah merupakan suatu pendinginan secara perlahan-lahan di ruangan terbuka yang bertujuan untuk menormalkan kembali struktur logam karena adanya efek pengerjaan terhadap bahan baja, pada pendinginan di udara terjadi pada fasa austenisasi, 50 C – 60 C di dalam daerah austenit murni. Pendinginan di udara mencegah terjadinya segresi proetekrad yang berlebihan dan terbentuknya struktur mikro perlit yang halus, dan proses ini disebut dengan Normalising. Pendinginan secara perlahan-lahan Universitas Sumatera Utara dengan media pendinginan adalah udara terjadi pada proses Annealing dimana pada proses ini terjadi pada pendinginan secara perlahan- lahan daripada proses Normalising, pada proses pendinginan secara Annealing pendinginan dilakukan pada tungku furnance atau di ruang yang agak tertutup sehingga jumlah udara yang masuk agak terbatas yang akan mempengaruhi kecepatan pendinginan. b. Oli, NaCl, NaOH, dan Air Pendinginan di oli, NaCl, NaOH, dan air merupakan suatu pendinginan dengan kecepatan setelah dilakukan pemanasan sampai temperatur 50 C di atas temperatur titik kritis selama beberapa waktu, proses pendinginan biasanya juga disebut dengan celup langsung. Pendinginan dengan kecepatan akan menghasilkan martensit yang keras dan agak rapuh. Pada proses pendinginan ini akan terbentuk austensit yang lebih padat daripada martensit dan juga lebih padat dari ferit ditambah dengan karbida, hal ini yang merupakan masalah pada pendinginan secara celup langsung dari autensit ke martensit Karena bagian tengah yang lebih lambat pendinginannya bertransformasi dan muai, setelah permukaannya lebih cepat pendinginannya menjadi martensit yang rapuh jadi retak dapat terjadi pada baja dengan ukuran lembaran atau kawat khususnya bila kadar karbon lebih besar dari 0,5. c. Larutan NaOH Logam natrium sangat reaktif dengan air, sehingga reaksinya dapat menimbulkan ledakan. Jika natrium direndam dalam air, natrium bereaksi dengan cepat menghasilkan gelembung gas hidrogen yang dapat terbakar dan suatu zat yang disebut Natrium Hidroksida NaOH atau disebut sebagai Lindi. Larutan NaOH merupakan penghantar listrik yang baik dan juga larutan NaOH merupakan basa kuat dari natrium. 2 Na + 2H 2 O 2 NaOH + H 2 Universitas Sumatera Utara Kegunaan Logam Alkali dan Senyawanya Kegunaan natrium Na • Sebagai pendingin pada reaktor nuklir • Natrium digunakan pada pengolahan logam-logam tertentu • Natrium digunakan pada industri pembuatan bahan anti ketukan pada bensin yaitu TEL tetraetillead • Uap natrium digunakan untuk lampu natrium yang dapat menembus kabut • Untuk membuat senyawa natrium seperti Na 2 O 2 natrium peroksida dan NaCN natrium sianida • Natrium juga digunakan untuk foto sel dalam alat-alat elektronik. Kegunaan Senyawa Natrium Natrium Klorida Senyawa natrium yang paling banyak diproduksi adalah natrium klorida NaCl. Natrium klorida dibuat dari air laut dari garam batu. Kegunaan senyawa natrium klorida antara lain : • Bahan baku untuk membuat natrium Na, klorin Cl 2 , hydrogen H 2 , hydrogen klorida HCl serta senyawa- senyawa natrium seperti NaOH dan Na 2 CO 3 . • Pada industri susu serta pengawetan ikan dan daging. • Di negara yang bermusim dingin, natrium klorida digunakan untuk mencairkan salju di jalan raya. • Regenerasi alat pelunak air. • Pada pengolahan kulit. • Pengolahan bahan makanan yaitu sebagai bumbu masak atau garam dapur. Natrium Hidroksida NaOH Natrium hidroksida dihasilkan melalui elektrolisis larutan NaCl. Natrium hidroksida disebut dengan nama kaustik soda atau soda api yang banyak digunakan dalam industri berikut : Universitas Sumatera Utara • Industri sabun dan deterjen. Sabun dibuat dengan mereaksikan lemak atau minyak dengan NaOH. • Industri pulp dan kertas. Bahan dasar pembuatan kertas adalah selulosa pulp dengan cara memasak kayu, bambu dan jerami dengan kaustik soda NaOH. • Pada pengolahan aluminium Kaustik soda digunakan untuk mengolah bauksit menjadi Al 2 O 3 alumina murni. • NaOH juga digunakan dalam industri tekstil, plastik, pemurnian minyak bumi, serta pembuatan senyawa natrium lainnya seperti NaClO. 2.4.1.PengerasanHardening Pengerasan adalah proses pemanasan baja samapai suhu di atas daerah kritis, disusul dengan pendinginan yang cepat. Bila kadar karbon diketahui, suhu pemanasannya dapat dibaca dan diagram keseimbangan seperti gambar 2.1. Akan tetapi, bila komposisi baja tidak diketahui perlu dilakukan percobaan untuk mengetahui daerah pemanasannya. 600 700 800 900 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 TITIK TITIK KRITIS ATAS AUSTANITE FERRITE DAN AUSTANITE AUSTANITE DAN CAMENTITE FERRITE DAN PEARLITE CAMENTITE DAN PEARLITE TITIK TITIK KRITIS BAWAH DERAJAT CELCIUS KARBON DALAM BESI PEARLITE SEPENUHNYA Sumber : Love, 1982 Gambar 2.1. Diagram Keseimbangan. Kekerasan yang dapat dicapai tergantung pada persentase kadar karbon dalam baja. Kekerasan juga tergantung pada temperatur pemanasan autenintising Universitas Sumatera Utara temperature, holding time dan laju pendinginan yang dilakukan serta seberapa tebal bagian penampang yang menjadi keras bergantung pada herdenability. Untuk memperoleh kekerasan yang baik martensit yang keras maka pada saat pemanasan harus dapat dicapai struktur austenit, karena hanya austenit yang dapat bertransformasi menjadi martensit. Bila pada saat pemanasan masih terdapat struktur lain maka pada saat didinginkan akan diperoleh struktur yang tidak seluruhnya terdiri dari martensit. Bila struktur lain itu bersifat lunak, misalnya ferit maka tentunya kekerasan yang tercapai juga tidak akan maksimum. Untuk menentukan temperatur pemanasan yang baik untuk proses pengerasan yang dilakukan terhadap suatu baja perlu dilakukan suatu percobaan pemanasan dan quenching pada beberapa temperatur dan dianalisis struktur yang terjadi. Pada beberapa literatur dan juga pada brosur dari pabrik pembuatan baja dapat diperoleh daerah temperatur pemanasan untuk hardening yang juga akan saling tergantung pada beberapa faktor lain, antara lain holding time Dalil dkk, 1999. 2.4.2.Pengerasan Baja Pengerasan yang dilakukan secara langsung adalah baja dipanaskan untuk menghasilkan struktur austenit dan selanjutnya didinginkan. Pembentukan sifat-sifat dalam baja bergantung pada kandungan karbon, temperatur pamanasan, sistem pendinginan serta bentuk dan ketebalan bahan. 1. Pengaruh unsur karbon Supaya dihasilkan suatu perubahan sifat-sifat baja, maka unsur karbon yang larut dalam padat harus secukupnya setelah dilakukan pendinginan untuk menghasilkan perubahan lapisannya. Jika kandungan karbon kurang dari 0,15, maka tidak terjadi perubahan sifat-sifat baja setelah didinginkan. Kenaikan kandungan karbon berhubungan dengan kenaikan kekuatan dan kekerasan sebagai hasil dari pendinginan. Tetapi kenaikan tersebut akan mengurangi kekenyalan pada baja seperti gambar 2.2. 2. Pengaruh suhu pemanasan Universitas Sumatera Utara Supaya terjadi palarutan yang lengkap sebagai hasil dari pendinginan, maka penting adanya pelarutan unsur karbon dalam jumlah yang cukup laruatan padat sebgai hasil dari pemanasan. Baja yang mengandung karbon kurang dari 0,83 dipanaskan di atas titik kritis atas tertinggi. Seluruh unsur karbon masuk ke dalam larutan padat dan selanjutnya didinginkan. Baja dengan kandungan karbon lebih dari 0,83 biasanya dipanaskan hanya sedikit di atas titik kritis terndah bawah. Dalam hal ini tidak terjadi perubahan perlit menjadi austenit. Pendinginan yang dilakukan pada suhu itu akan membentuk martensit, seperti gambar 2.3. Sewaktu kandungan karbon di atas 0,83 tidak terjadi perubahan sementit bebas menjadi austenit karena larutannya telah menjadi keras. Sehingga perlu dilakukan pemanasan pada suhu tinggi untuk mengubahnya dalam bentuk austenit. Austenit akan menghasilkan struktur berbentuk kasar tanpa mengalami penambahan yang cukup besar pada kekerasan dan kekuatannya. Akan tetapi menyebabkan baja menjadi lebih rapuh setelah didinginkan. Lamanya pemanasan tergantung pada ketebalan bahan, tetapi bahan tidak berukurn panjang karena akan menghasilkan struktur yang kasar. 200 400 600 800 2 4 6 8 10 NILAI KEKERASAN HV KARBON SETELAH DIKERASKAN 12 1.000 SEBELUM DIKERASKAN Sumber : Amanto, 1999 Gambar 2.2. Hubungan antara kandungan karbon dengan kekerasan baja Universitas Sumatera Utara 200 400 600 800 2 4 6 8 10 SUHU C KARBON 12 1.000 300 500 700 900 o 30 C o 20 C o TITIK KRITIS ATAS TITIK KRITIS BAWAH Sumber : Amanto, 1999 Gambar 2.3 Suhu pemanasan 3. Pengaruh pendinginan Jika baja didinginkan dengan kecepatan minimum yang disebut dengan kecepatan pendingin kritis, maka seluruh austenit akan berubah ke dalam bentuk martensit, sehingga dihasilkan kekerasan baja yang maksimum.Metode pencelupan secara cepat yang di sebut quenching pada proses ini diperoleh struktur martensit akibat penurunan temperature dan suhu austenite kesuhu kamar yang menyebabkan logam menjadi keras.

2.5. Sifat Mekanik Logam