Pengaruh Proses Quenching Terhadap Kekerasan dan Laju Keausan Baja Karbon Sedang

Transkripsi

1 Pengaruh Proses Quenching Terhadap Kekerasan dan Laju Keausan Baja Karbon Sedang Iwan Sunandar B1A Dosen Pembimbing H. Deny Poniman Kosasih, ST., MT

2 Latar Belakang PENDAHULUAN Baja karbon sedang ( contoh: AISI 4140) dikembangkan dengan tujuan untuk memiliki sifat mekanik terutama kekerasan, kekuatan dan keausan yang baik. Salah satu aplikasi baja karbon sedang ini digunakan sebagai sebuah produk pin piston. Peningkatan kekerasan, kekuatan dan ketahanan aus dapat diperoleh melalui proses heat treatment Proses quenching adalah salah satu proses heat treatment dengan cara memanasankan material sampai temperatur tertentu kemudian didinginkan secara cepat dengan air.

3 Tujuan Penelitian Mengetahui pengaruh perlakuan panas quenching pada material tersebut dengan menggunakan variasi holding time terhadap harga kekerasan dan laju keausan material. Batasan Masalah Material uji yang digunakan adalah baja karbon sedang dengan sampel uji material pin piston. Proses quenching yang dilakukan adalah dengan pemanasan pada range temperatur C dan variasi holding time 1545 menit menggunakan media pendingin air. Pengujian kekerasan menggunakan metoda Vickers Pengujian laju keausan dilakukan dengan metoda penggesekan spesimen terhadap kertas abrasif.

4 DASAR TEORI Berdasarkan komposisi kimia baja dapat di bagi : Baja karbon Baja karbon rendah = %C < Baja Karbon sedang = 0.2 > %C < Baja karbon tinggi = %C > 0.5% Proses Perlakuan Panas Perlakuan panas pada baja untuk meningkatkan kekuatan dilakukan dengan cara memanaskan baja sampai temperatur austenitisasi dan fasanya berubah menjadi fasa gamma ( γ ) atau fasa austenit, kemudian di quench atau didinginkan secara mendadak pada media pendingin. Pendinginan mendadak ( quenching) akan menyebabkan pertumbuhan butir tidak sempat berkembang karena pendinginan yang cepat dan akhirnya butir menjadi halus. Makin halus butir suatu material, maka kekuatan akan meningkat.

5 Diagram Fasa FeC

6 Diagram CCT

7 Metodologi Penelitian START Study Literatur Spektrometer Spesimen Perlakuan Panas 850 0, 900 0, C Holding Time 15, 30, 45 (menit) Quenching Pengujian Kekerasan Pengujian Keausan DATA DAN ANALISA KESIMPULAN & SARAN SELESAI

8 Optical Emission Spectrometry Entrance Slit Vacuum Chamber Exit Slit

9 Skema Proses Perlakukan Panas T TP 0 C Holding Time Quenching t

10 Pengujian Kekerasan Vickers

11 Pengujian Laju Keausan Secara umum laju keausan dapat dihitung dengan menggunakan rumus : W = W 0 At. W 1 Dimana : W = berat hilang ( gr/ mm 2 detik) W 0 = berat awal spesimen ( gr) W 1 = berat akhir spesimen ( gr) A = luas bidang kontak (mm 2 ) t = waktu (detik)

12 Skema Uji Keausan Beban (gr) Spesimen Putaran (rpm)

13 Data Struktur Makro Spesimen Pin Piston Toyota Kijang Panjang mm Do mm Di mm

14 Data Hasil Spektrometri Tabel Komposisi Unsur Dari Spesimen Uji No Unsur Fraksi Berat (%) 1 Fe C Si Mn 0.75 Baja karbon sedang ( 0, 2 0, 5 % C) 5 P S Cr 0,08 8 Mo Ni 0 10 Cu 0 11 V 0 12 Co 0

15 Data Hasil Pengujian Kekerasan Harga Kekerasan Awal Spesimen No VHN VHN Ratarata NO TEMPERATUR WAKTU KEKERASAN ( oc ) PENAHANAN (VHN) kg/mm² menit menit menit menit menit menit menit menit menit

16

17 Data Hasil Pengujian Keausan Spesimen Wo ( gr ) W1 ( gr ) A ( mm2 ) t ( detik ) W ( gr/ mm2 detik ) W ( mg/ mm2 menit) T Menit T Menit T Menit T Menit T Menit T Menit T Menit T Menit T Menit

18

19 Analisa Data H asilpen g u jian Kekerasan Dari Grafik Hasil Pengujian Kekerasan dapat dilihat bahwa angka kekerasan spesimen meningkat akibat proses perlakuan panas seiring dengan semakin lamanya waktu penahanan. Hal ini terjadi karena proses perlakuan panas dengan waktu penahanan yang lebih lama mengakibatkan perambatan panas lebih merata, sehingga butir logam yang menjadi halus dan seragam lebih merata sehingga kekerasannya meningkat.

20 Hasil Pengujian Keausan Dari Grafik Hasil Pengujian keausan dapat dilihat bahwa angka keausan spesimen semakin menurun akibat proses perlakuan panas seiring dengan semakin lamanya waktu penahanan. Secara umum dapat dikatakan bahwa semakin keras suatu material akan semakin meningkat ketahanan ausnya

21 Kesimpulan Proses perlakuan panas quenching dengan media pendingin air dapat meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus suatu material Waktu penahanan (holding time) berpengaruh terhadap sifat material Kekerasan teringgi sebesar 387,16 VHN terjadi pada spesimen dengan proses pemanasan 950oC dan holding time 45 menit Keausan terendah sebesar 1,29 mgr/mm2 menitterjadi pada spesimen dengan proses pemanasan 950oC dan holding time 45 menit Semakin meningkat kekerasan maka laju keausan akan semakin menurun

22 Saran 1. Perlu diperhatikan kondisi tungku. Apakah temperatur di dalam tungku sesuai dengan yang tertera pada display temperatur tungku Hal ini perlu dilakukan untuk memberi kepastian apakah proses karburisasi tersebut sudah melewati temperatur austenit, dan memberi kepastian akan temperatur penahanan yang dilakukan. 3. Pada saat pengangkatan spesimen pintu tungku dibuka, pada saat itu temperatur tungku akan turun dengan cepat antara oC, sehingga pada proses pencelupan ( quenching) spesimen tidak dalam temperatur penahanannya Untuk mengatasi hal tersebut sebaiknya temperatur tungku dinaikan oC sesaat sebelum pintu tungku dibuka, dan proses pencelupan dilakukan secepat mungkin.