Pengaruh Proses Toyota Diffusion (TD) Berulang Terhadap Kekerasan, Struktur Mikro, Dan Penurunan Kadar Karbon Baja (JIS) SKD11

Transkripsi

1 Pengaruh Proses Toyota Diffusion (TD) Berulang Terhadap Kekerasan, Struktur Mikro, Dan Penurunan Kadar Karbon Baja (JIS) SKD11 Oktavian Budiansyah, Myrna Ariati Mochtar Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Kampus Baru UI Depok, Depok, 16436, Indonesia Abstrak Lapisan karbida vanadium terbentuk di permukaan baja perkakas SKD11 melalui proses Toyota Diffusion dalam larutan garam selama 7 jam pada suhu 1000 o C. Proses TD dilakukan 3 tahap diselingi dengan simulasi keausan dalam aplikasi menggunakan shot blast. Lapisan yang terbentuk pada setiap tahap dilakukan karakterisasi berupa kekerasan mikro, ketebalan lapisan, scanning electron microscope (SEM), dan Energy dispersive spectrometry (EDS). Kekerasan lapisan yang didapat pada TD I, II, dan III adalah 3481 HV, 3105 HV, dan 2943 HV. Sedangkan kekerasan substrat yang didapat 1110 HV, 774 HV, 766 HV. Ketebalan yang didapat pada TD I, II, dan III ialah 8.8 µm, 6.1 µm, dan 4.6 µm. Kekerasan dan ketebalan serta persentase karbon yang dihasilkan semakin berkurang seiring dengan banyaknya pengulangan proses. Effect of repeated Toyota Diffusion Process on hardness, microstructure, and decreasing carbon content in (JIS) SKD 11 steel Abstract Vanadium carbide coating on SKD 11 tool steel were prepared by Toyota Diffusion process in molten salt bath for 7 h at 1000 o C. TD process was performed 3 times with shot blast in each stage to simulated wear in applications. The obtained coatings were characterized through micro hardness, coating thickness, scanning electron microscope (SEM), and energy dispersive spectrometry (EDS). Coating hardness values in TD I, II and III were 3481 HV, 3105 HV, and 2943 HV. Respectively, whereas the substrate hardness values were 1110 HV, 774 HV, 766 HV. The obtained thickness in TD I, II and III were 8.8 µm, 6.1 µm, and 4.6 µm. Respectively, the hardness, thickness value and carbon content decreased with repeated process. Keywords: Tool steel, Toyota Diffusion Process, Salt bath, Vanadium Carbide, Carbon Effect

2 1. Pendahuluan Tool Steel merupakan salah satu tipe baja yang memiliki kekuatan dan ketangguhan yang tinggi. Tool Steel memiliki perbedaan dalam hal kekuatan dan ketangguhan dibanding dengan baja karbon biasa. Hal ini dikarenakan didalam tool steel terdapat unsur-unsur yang dapat mengikat karbon sehingga terbentuk karbida. Karbida bersifat keras sehingga dapat meningkatkan kekerasan dari tool steel itu sendiri. Apabila dies terus menerus menerima beban maka suatu saat permukaan dies akan retak dan mengalami kegagalan seperti patah. Oleh karena itu dibutuhkan suatu cara untuk dapat meningkatkan kekuatan dan ketangguhan dari dies itu sendiri. Cara yang paling umum digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan ketangguhan dari dies adalah surface hardening (pengerasan permukaan). Surface hardening merupakan salah satu proses untuk meningkatkan ketahanan terhadap keausan dari sebuah part tetapi tidak memperngaruhi terhadap keuletan maupun ketangguhan dari part tersebut. Kombinasi dari kekerasan permukaan yang tinggi dan ketangguhan dari part sangat berguna untuk aplikasi dari part itu sendiri. Contohnya ring gear yang harus memiliki permukaan yang tahan terhadap aus dan impak pada saat beroperasi. Dengan memnggunakan surface hardening, baja memiliki umur pakai yang lebih lama dan proses produksinya menjadi lebih murah. [1] Jenis perlakuan panas pada permukaan yang bertujuan untuk meningkatkan kekerasan dan ketangguhan baja perkakas ialah substrate treatment. Substrate treatment diantaranya ialah karburisasi, nitridasi, nitrocarburizing. TD Process merupakan proses modifikasi permukaan dimana unsur pembentuk karbida berikatan dengan karbon pada temperatur tinggi sehingga membentuk lapisan karbida dengan ketebalan 2 20 µm [2]. TD Process dilakukan pada temperatur O C selama satu hingga delapan jam [2]. Lapisan karbida ini sangat keras dengan kekerasaan hingga HV (setara dengan 200 HRC) [3]. Setelah digunakan umumnya dies akan mengalami keausan dan perlu dilakukan proses TD kembali. Penelitian ini dilakukan sebagai acuan mengenai kemungkinan untuk melakukan TD Process berulang kali dan memperkirakan % karbon yang hilang selama proses TD. Material akan dilakukan proses TD kemudian dilakukan shot blasting dan dilakukan proses TD lagi.

3 2. Dasar Teori 2.1. Baja Perkakas Tool Steel atau Baja Perkakas adalah jenis baja paduan dengan paduan utama Cr, Mo, V, (> 0.5%) [1]. Unsur-unsur paduan tersebut membuat baja tersebut mempunyai sifat mekanik (kekerasan, ketahanan abrasi, kemampuan potong, kekerasan pada temperatur tinggi) yang sangat baik sehingga baja tersebut dapat digunakan sebagai tool (perkakas), misalkan sebagai mold, dies atau pisau. Umumnya Tool Steel digunakan setelah di heat treatment (perlakuan panas), hal ini bertujuan untuk mendapatkan sifat mekanik yang benar-benar sesuai dengan kebutuhan. Baja yang digunakan dalam penelitian kali ini adalah baja SKD11. Baja perkakas SKD 11 adalah jenis baja berkualitas tinggi yang dibuat untuk diaplikasikan sebagai alat pemotong, alat pembentuk, dan sebagai cetakan. Baja perkakas SKD 11 merupakan baja perkakas yang banyak dipergunakan dalam industri karena kandungan khromium yang tinggi, serta elemen pembentuk karbida seperti molybdenum dan vanadium sehingga baja SKD 11 memiliki karkateristik ketahanan aus yang tinggi, tahan terhadap tekanan kompresi, stabilitas yang baik saat dilakukan pengerasan, dll [4] Pengerasan Permukaan Surface hardening merupakan salah satu proses untuk meningkatkan ketahanan terhadap keausan dari sebuah part tetapi tidak mempengaruhi terhadap keuletan maupun ketangguhan dari part tersebut. Kombinasi dari kekerasan permukaan dan ketahanan dari part sangat berguna untuk aplikasi dari part itu sendiri. Contohnya ring gear yang harus memiliki permukaan yang tahan terhadap aus dan impak pada saat beroperasi. Proses surface hardening memiliki kelebihan karena murah dan dapat meningkatkan umur pakai dari part tersebut. [1] Surface Hardening umumnya dibagi menjadi dua kelompok besar yaitu layer additions (fisik) dan substrate treatment (kimiawi). Layer additions merupakan salah satu metode pengerasan permukaan menggunakan thin layers, coatings, dan lapisan pengelasan. Kelompok kedua dari jenis surface hardening ialah substrate treatment yang meliputi metode difusi dan selective hardening. Metode difusi memodifikasi komposisi kimia dari permukaan material seperti karburisasi, nitridasi, boronisasi. Metode difusi ini memungkinkan pengerasan yang efektif ke seluruh permukaan dari material.

4 2.3. Thermo Reactive Deposition / Diffusion (TRD) / Toyota Diffusion (TD) Process Thermo Reactive Deposition / Diffusion berbeda dengan proses pengerasan permuakan secara umum. Thermo Reactive Deposition / Diffusion merupakan salah satu metode pengerasan secara difusi dimana part dicelupkan didalam salt bath yang mengandung borax + carbide forming element pada temperatur o C selama 0.5 hingga 10 jam [11]. Elemen pembentuk karbida yang berada dalam larutan garam akan berdifusi dan berikatan dengan karbon yang ada didalam baja dan membrntuk lapisan keras yang umumnya disebut karbida. Lapisan yang terbentuk memiliki kekerasan yang tinggi, ketahanan aus yang baik, ketahanan korosi yang baik [5]. Elemen pembentuk karbida yang dapat ditambahkan antara lain vanadium, chromium, niobium dan juga titanium. Untuk dapat membedakan antara lapisan yang teebentuk akibat proses coating dan difusi elemen karbida dapat dilihat pada Gambar 1. Gambar 1. Skema Perbedaan Mendasar Antara Coating Dan Difusi Karbida [6] Pada proses Thermo Reactive Deposition / Diffusion, karbon dalam baja berdifusi ke lapisan yang mengandung carbide forming element seperti vanadium, niobium, tungsten, etc. karbon yang berdifusi bereaksi dengan carbide forming element membentuk karbida yang terlihat seperti coating di permukaan [7]. Proses TD dimulai dengan pemanasan awal pada suhu o C untuk mengurangi distorsi dan mengurangi waktu proses pemanasan saat TD berlangsung. Proses TD sendiri dilakukan pada suhu o C selama 4-10 jam. Setelah dilakukan proses TD baja akan dilakukan pendinginan dengan media udara, larutan garam, oli, atau nitrogen untuk mendapatkan substrat yang keras. Setelah pendinginan baja dilakukan tempering atau pemanasan kembali pada suhu o C. Proses pemanasan kembali dapat dilakukan 1-3 kali. Proses pemanasan kembali bertujuan untuk menghilangkan tegangan sisa yang terdapat dalam baja

5 akibat proses pendinginan cepat. Berdasarkan kebutuhan akan kekerasan dan ketahanan terhadap aus, vanadium carbide umumnya digunakan dalam thermal diffusion process. Ketebalan yang dihasilkan dalam proses TRD umumnya 2-20 µm. Gambar 2. Skema Proses perlakuan panas TD [1] Untuk proses TD secara keseluruhan dimulai dari persiapan sampel dapat dituliskan sebagai berikut : 1. Baja yang ingin dilakukan proses TD dilakukan preparasi yaitu amplas dan poles yang betujuan untuk menghilangkan oksida-oksida dipermukaan yang dapat menghalangi vanadium untuk berdifusi kedalam baja. 2. Setelah dilakukan preparasi sampel dilakukan proses TD diiringi dengan pemanasan kembali sesuai dengan Gambar 2.4. Proses pemanasan kembali ini bertujuan untuk menghilangkan tegangan sisa dalam baja akibat proses pendinginan cepat menggunakan gas nitrogen. Proses pemanasan kembali ini dilakukan sebanyak 3 kali pada suhu 180 o C selama 3-5 jam. 3. Setelah pemanasan kembali sampel dicuci dengan menggunakan air pada suhu 80 o C. Proses ini bertujuan untuk menghilangan endapan garam akibat proses TD di permukaan baja, proses ini dilakukan sekitar jam tergantung dengan besar atau kecilnya baja dan juga bentuk dari baja itu sendiri. 4. Setelah dilakukan pencucian menggunakan air, sampel dilakukan poles sebelum digunakan dalam aplikasi. Proses ini bertujuan untuk memperhalus permukaan dan estetika

6 Dalam proses TD, elemen pembentuk karbida yang terdapat dalam larutan garam berdifusi masuk kedalam baja dan berikatan dengan karbon yang ada didalam untuke kemudian membetuk karbida yang memeliki kekerasan yang tinggi. Pembentukan karbida dalam proses TD berlangsung seperti ini : Elemen pembentuk karbida yang ditambahkan dalam bentuk serbuk larut dalam boraks Karbon dalam baja berikatan dengan elemen pembentuk karbida yang ada dalam larutan garam dan kemudian membentuk lapisan karbida di permukaan Lapisan karbida di permukaan menebal akibat reaksi terus menerus antara elemen pembentuk karbida dengan karbon dalam baja seiring dengan lamanya proses TD. 3. Metodologi Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan baja perkakas (JIS) SKD 11 dengan ukuran 50x15x10 mm. Komposisi kimia dari baja (JIS) SKD 11 ialah sebagai berikut : Tabel 1. Komposisi Kimia Baja (JIS) SKD11 [4] Elemen C Mn Si Cr Mo V Berat % Dalam penelitian kali ini digunakan material SKD 11 atau AISI D2 sebagai sampel yang akan dilakukan proses perlakuan panas. Proses perlakuan panas yang dilakukan adalah Toyota Diffusion Process. Langkah pertama yang harus dilakukan adalah sampel yang sudah dipersiapkan dilakukan preheat pada suhu o C selama 4-6 jam. Preheat ini bertujuan untuk mengurangi thermal shock pada saat pendinginan nanti dimana dari suhu sekitar 1030 o C kemudian dilakukan pendinginan menggunakan media nitrogen. Setelah dilakukan preheat kemudian dilakukan pemanasan dalam lartuan garam hingga suhu austenisasi sekitar 1030 o C selama 8 jam. Larutan garam yang digunakan berupa campuran boraks (Na 2 B 4 O 7 ) dengan ferrovanadium dengan komposisi 2:5. Setelah dilakukan pemanasan sampel dilakukan pendinginan menggunakan media nitrogen yang dilanjutkan dengan kipas hingga suhu o C. Setelah dingin sampel dilakukan tempering selama 3-5 jam pada suhu 180 o C. Kemudian setelah dilakukan tempering sampel dicuci menggunakan air dengan suhu 80 o C selama menit. Setelah pencucian, sampel dipoles hingga mengkilap.

7 Untuk set 2 dan 3 setelah dipoles material akan dilakukan shot blast untuk menghilangkan lapisan karbida di permukaan menggunakan partikel SiC dengan ukuran #200 selama 1 jam untuk kemudian dilakukan proses TD berulang, proses ini bertujuan agar permukaan sampel menjadi bersih sehingga proses difusi akan berlangsung maksimal. Sampel yang telah dilakukan Proses TD kemudian dipotong dengan menggunakan micro cutting dimana dimensi sampel berukuran 10x10x5 mm untuk semua karakterisasi yang akan dilakukan. Untuk lebih memudahkan dalam penanganan sampel, maka setiap sampel diberikan kode sebagai berikut: Tabel 2. Penamaan Sampel Baja (JIS) SKD 11 Kode Sampel A1 B1 C1 A2 B2 C2 Kondisi Sampel Sampel Toyota diffusion process 1 bagian permukaan Sampel Toyota diffusion process 2 bagian permukaan Sampel Toyota diffusion process 3 bagian permukaan Sampel Toyota diffusion process 1 bagian dalam Sampel Toyota diffusion process 2 bagian dalam Sampel Toyota diffusion process 3 bagian dalam Karakterisasi yang dilakukan dalam penelitian kali ini ialah pengujian kekerasan, pengamatan struktur mikro, scanning electron microscope (SEM), dan pengujian kadar karbon. Pengujian kekerasan digunakan metode Vickers, dimana pengujian dengan metode ini merupakan salah satu jenis microhardness mengingat ketebalan lapisan TD hanya berkisar 2-20 µm. Pengamatan struktur mikro menggunakan mikroskop optik dengan tujuan melihat struktur yang terbentuk dibawah lapisan karbida vanadium. Sebelum dilakukan pengamatan struktur mikro, sampel dilakukan preparasi dan dietsa menggunakan nital 3% dengan waktu 5-10 detik. Scanning electron microscope (SEM) bertujuan untuk menghitung ketebalan lapisan karbida yang tebentuk selama proses TD. Untuk pengujian kadar karbon tetap menggunakan mesin SEM namun dalam mode yang berbeda yaitu mode Energy Dispersive Spectrometer (EDS), Pengujian kadar karbon dilakukan pada 2 titik utama, yaitu titik dimana lapisan karbida yang terbentuk dan titik dengan kedalaman µm dari permukaan.

8 4. Hasil Penelitian 4.1. Uji Kekerasan Tabel 3. Hasil Uji Kekerasan Kode Sampel Uji Kekerasan (HV) A B C A B2 774 C Pengamatan Struktur mikro Berikut ini merupakan mikrostruktur baja (JIS) SKD 11 setelah proses TD : A B C Gambar 3. Mikrostruktur Baja (JIS) SKD 11Dengan Perbesaran 500x, Etsa 3% Nital (A) Proses TD 1 (B) Proses TD 2 (C) Proses TD 3

9 4.3. Scanning Electron Microscope (SEM) A Berikut ini merupakan hasil SEM baja (JIS) SKD 11 setelah proses TD : B

10 C Gambar 4. Hasil SEM Baja (JIS) SKD 11Dengan Perbesaran 500x, Etsa 3% Nital (A) TD 1 (B) TD 2 (C) TD 3 Tabel 4. Ketebalan Lapisan TD Proses TD Ketebalan 1 (µm) Ketebalan 2 (µm) Ketebalan 3 (µm) Ketebalan rata-rata (µm) Energy Dispersive Spectrometer (EDS) Berikut ini merupakan hasil EDS baja (JIS) SKD 11 setelah proses TD : Tabel 5. Hasil Uji Kadar Karbon Proses Kadar karbon (lapisan) %wt Kadar karbon (substrat) %wt TD TD TD

11 5. Pembahasan 5.1. Uji Kekerasan VHN Permukaan Substrat Gambar 5. Grafik perbandingan kekerasan sampel Dari data tersebut dapat terlihat bahwa sampel dengan hanya 1 kali menggunakan proses TD memiliki kekerasan tertinggi, baik pada bagian permukaan maupun pada bagian dalam dari sampel. Hal ini dikarenakan pada proses TD yang pertama jumlah karbon yang ada masih lebih banyak dibandingkan dengan proses TD yang selanjutnya. Karbon merupakan unsur yang memperngaruhi kekerasan dari baja. Pada proses TD 1, vanadium yang berdifusi kedalam baja berikatan dengan karbon yang ada dalam baja kemudian membentuk karbida vanadium yang sangat keras. Proses difusi yang terjadi dalam proses TD ialah vakansi dimana atom vanadium yang larut dalam larutan garam berdifusi dalam vakansi atom karbon dan membentuk senyawa karbida vanadium. Pada proses TD 2 dan 3 hal yang sama terjadi pada baja dimana vanadium yang ada dalam larutan garam berikatan dengan karbon yang ada dalam baja namun pada proses TD 2 dan 3 kadar karbon yang ada dalam baja sudah berkurang seiring dengan proses TD yang berlangsung sebelumnya, sehingga secara teori kekerasan yang didapat pada proses TD 2 dan 3 akan berkurang Pengamatan Struktur mikro Dapat dilihat pada Gambar 3a bahwa yg berwarna putih merupakan chrome carbide dan garis-garis yang terlihat seperti rambut merupakan martensite temper, jika dibandingkan dengan Gambar 3b dan 3c, chrome carbide yang terbentuk pada Gambar 3b dan 3c lebih tersebar merata ke bagian dalam, hal ini terjadi karena vanadium merupakan grain refinement atau unsur penghalus butir, jadi selama proses TD vanadium terus berdifusi masuk kedalam

12 baja namun tidak semua berikatan dengan karbon membentuk karbida vanadium, sebagian vanadium yang masuk memperkecil ukuran butir chrome carbide sehingga tersebar merata seperti yang terilhat pada Gambar 3c. Kemudian bagian yang seperti rambut yang merupakan martensite temper Scanning Electron Microscope (SEM) µm Proses TD Ketebalan Lapisan Gambar 6. Grafik Ketebalan Lapisan TD Dapat dilihat pada Gambar 4 bahwa terdapat 3 lapisan yang terdiri dari 3 warna yang berbeda, yaitu lapisan yang berwarna hitam dimana lapisan tersebut merupakan resin yang digunakan sebagai mounting, lapisan yang berwarna abu-abu dimana lapisan tersebut merupakan lapisan karbida yang terbentuk sebagai hasil dari proses TD dan lapisan terakhir berwarna putih dimana lapisan tersebut merupakan logam dasar yang digunakan dalam penelitian kali ini yaitu baja SKD 11. Dari hasil uji SEM juga dapat terlihat bahwa ketebalan lapisan yang terlihat tidak sama meskipun lapisan terbentuk dalam sisi yang sama. Hal ini mungkin dikarenakan pada sisi tersebut terdapat oksida di permukaan sampelnya sehingga proses difusi tidak berlangsung optimal dan menyebabkan ketebalan yang tidak merata.

13 5.4. Energy Dispersive Spectrometer (EDS) %wt TD 1 TD 2 TD titik 1 titik 2 Gambar 7. Grafik Hasil Uji Kadar Karbon Kadar karbon pada titik 1 dimana titik tersebut merupakan titik yang ada pada lapisan karbida mengalami penurunun dari 11.9% pada TD 1 menjadi 9.67% pada TD 2 dan menjadi 7.15% pada TD 3. Titik 2 juga mengalami pemurunan dari 3.3% pada TD 1 menjadi 2.38% pada TD 2 dan menjadi 2.2% pada TD 3. Hal ini sesuai dengan teori dimana elemen pembentuk karbida yang ditambahkan berikatan dengan karbon yang ada dalam baja dan membentuk lapisan karbida pada permukaan baja sehingga apabila dilakukan proses yang sama berulang kali, maka kadar karbon yang ada didalam baja juga akan mengalami penurunan seiring dengan banyaknya pengulangan proses yang dilakukan. Berdasarkan hasil EDS yang didapat, dapat kita lihat korelasi antara kekerasan dengan kadar karbon yang terdapat dalam baja. Pada EDS dapat kita lihat bahwa kandungan karbon tertinggi terdapat pada proses TD 1 baik pada bagian lapisan karbida yang terbentuk, maupun pada bagian substrat. Jika dihubungkan dengan hasil uji kekerasan pada subbab 4.1 dapat dilihat bahwa kekerasan yang tertinggi pada bagian lapisan dan substrat juga dimiliki oleh baja yang merupakan hasil proses TD yang pertama. Hal ini membuktikan bahwa karbon memiliki peranan yang cukup penting dalam hal kekerasan, baik karbon yang ada dalam bentuk unsur saja, maupun karbon yang berikatan dengan elemen pembentuk karbida yang membentuk lapisan karbida pada permukaan sampel.

14 6. Kesimpulan Berdasarkan hasil pengujian dan analisa yang telah dilakukan maka dapat ditarik beberapa kesimpulan dari penelitian ini, yaitu : 1. Proses TD yang berulang mengakibatkan kekerasan, ketebalan dan kadar karbon yang didapat berkurang seiring dengan banyaknya pengulangan proses. 2. Kekerasan permukaan yang dihasilkan pada TD I, II dan III dalam penelitian ini ialah 3481 HV, 3105 HV, dan 2943 HV. Sedangkan untuk kekerasan substratnya ialah 1110 HV, 774 HV, dan 766 HV. 3. Persentase penurunan kekerasan sebesar 10.8 % dari TD I ke TD II dan 5.2% dari TD II ke TD III. 4. Ketebalan lapisan TD yang didapat pada TD I, II dan III dalam penelitian ini 8.8 µm, 6.1 µm dan 4.6 µm 5. Persentase penurunan ketebalan sebesar 30.7 % dari TD I ke TD II dan 24.5 % dari TD II ke TD III 6. Kadar karbon pada substrat yang didapat pada TD I, II dan III dalam penelitian ini 3.3%, 2.38% dan 2.2%. 7. Persentase penurunan kadar karbon sebesar 27% dari TD I ke TD II dan 7.5 % dari TD II ke TD III 7. Saran 1. Perlu adanya penelitian lebih lanjut untuk proses yang berulang hingga 5 kali 2. Perlu adanya penelitian lanjutan dengan variable material lain, waktu proses, dan suhu proses. 3. Perlu adanya pengujian keausan untuk dapat memperkirakan umur pakai dari material yang dikenai proses TD 8. Referensi [1] Heat Treating. ASM Handbook. Vol. 4. ASM International Handbook Committee, (1990). pp [2] D.B.Dobbins. Thermal Diffusion Process can extend tooling life. Metal Forming Magazine. (1995). Diakses dari : < pada tanggal 20 Juni 2014

15 [3] Proses TD, Astra Daido Steel Indonesia. Diakses dari < mid=224&lang=id> pada tanggal 20 Juni 2014 [4] AISI D2, Cold work tool steel. Diakses dari < > pada tanggal 20 Juni 2014 [5] X.S.Fan, Z.G.Yang, C. Z.Zhang, C.D.Hang, H.Q.Che. Evaluation of vanadium carbide coating on AISI H13 obtained by thermo-reactive deposition technique. Journal of surface & coatings technology. (2010). pp [6] B. Matijevic, M. Stupnišek. Application of vanadizing process for tools and dies. Zagreb. pp 1-6 [7] Oliveira. Bennasi. Casteletti. Evaluation of hard coating on AISI D2 Steel by thermo-reactive deposition treatment. Journal of surface & coatings technology. (2005). pp