kuliah 6 -mampu keras 2011
DESCRIPTION
tesTRANSCRIPT
KEMAMPUKERASAN
(HARDENABILITY)
Myrna Ariati
Departemen Metalurgi & MaterialFakultas Teknik Universitas Indonesia
Hardenability
Sifat yang menentukan kedalaman dan distribusi kekerasan yang ditimbulkan pada proses quenching dari austenit.
• Ditentukan oleh berbagai faktor:– Komposisi kimia– Ukuran butir austenit- Struktur baja sebelum quenching
• Menentukan hardenability dengan :– Pengujian Jominy– Pengujian Grossman
Metode Jominy
• Batang diameter 1 in• Letakkan pada standar sampel Jominy dengan bagian
ujungnya didinginkan dengan air• Setelah pendinginan, sampel di amplas rata pada satu
sisi, dan diukur kekerasan sepanjang batang sampel.• Sampel dipotong untuk dianalisa struktur mikronya• Hubungkan struktur mikro dengan kekerasan.
– Didapat bahwa laju pendinginan mempengaruhi sifat mekanisnya.
– Dapat dibuat diagram CCT dengan mengetahui jumlah struktur mikro dan kekerasannya.
Faktor-faktor yang mempengaruhi hardenability
• %C : %C naik, hardenability naik dan kekerasan naik• Jumlah paduan: Jumlah paduan naik, hardenability
naik;– Prosentase martensit tinggi pada laju pendinginan
rendah– Jika martensit tidak terbentuk, dapat membentuk
struktur Bainit.– misal 4140 & 4340 memiliki martensit dan
bainit,sedalam 1-2 in.– 1040 memiliki struktur ferrite + bainite
• Ukuran butir austenit: makin besar ukuran butir hardenability akan meningkat
• “H” Steels (i.e., 4140H)– H steels - guaranteed restricted hardenability band
JOMINY HARDENABILITY Jo = 60 x C + 20 HRC (C<0,6) J6-80 = 95C - 0,0028s2C + 20Cr + 38Mo +14 Mn + 6Ni +
6Si + 39V + 96P - 0,8K - 12s + 0,9s - 13 HRC Jo-40(CHS) = 74C + 14Cr + 5,4Ni + 29Mo + 16Mn - 16,8s
+ 1,386s + 7 HRC Jo-40(HS) = 102C + 22Cr + 7 Ni + 21Mn - 15,47s + 33
Mo + 1.102s - 16 HRC
J = Jominy Hardness, HRC s= Jominy distance K = Ukuran butir ASTM
Istilah
• H = quench severity factor (oli 0.2 – air garam 5.0)
• Do (D, Dc) = Diameter batang kritis dimana menghasilkan 50% martensite pada bagian tengah pada H yang diketahui
• Di = Diameter ideal dimana terdapat 50% martensite pada bagian tengah dengan H = ~ (ideal quench)
• Hubungan antara Do, Di, dan severity of quench (H)
Metode Grossman
• Melakukan suatu seri pengerasan baja silinder dengan diameter 0.5-2.5 in.
• Setiap batang dengan diameter berbeda diquench dalam media quench (diketahui nilai H)
• Tentukan batang dengan 50% martensite di bagian tengah.
• Tentukan diameter kritis Do (in inches) yaitu batang dengan 50% martensite di bagian tengah
• Dimana batang tak dapat terkeraskan hingga bagian tengah untuk batang dengan diameter > Do
Ideal critical diameter (Di)
• Diameter kritis ideal (Di)– Tidak tergantung keragaman laju pendinginan – Diameter batang dengan 50% martensit pada
bagian tengah dengan quench ideal.• Ideal quench: Panas hilang sesegera mungkin begitu
batang kontak dengan media quench.• Sebagai contoh; mengasumsikan permukaan langsung
mempunyai temperatur T sama dengan media quench dan didiamkan disana.
• H = Koefisien heat transfer / Konduktifitas thermal
Faktor yang mempengaruhi Di
• Untuk besar butir konstan– Di bertambah dengan bertambahnya %C– (contoh, hardenability tinggi dengan pertambahan %C)
• Untuk Carbon konstan- Di bertambah dengan bertambahnya besar butir (no butir
ASTM semakin kecil). Lihat Gambar 4-4
Pengaruh ukuran butir austenit terhadap hardenability
• Semakin banyak batas butir austenit semakin mudah untuk pearlit untuk terbentuk dibandingkan martensit
• Lebih kecil ukuran butir austenit, semakin rendah hardenability bahan
• Semakin besar ukuran butir austenit, semakin besar hardenability.
Contoh
Diketahui Di = 2.2 in. Berapakah diameter aktual Do jika baja dilaku panas celup oli dengan agitasi moderat..?
Langkah – langkah :• Tentukan H: Table 4-4 • Tentukan Do : Figure 4-3
Jawab :Calculation of Di ASTM standard A255H = 0.4Do = 0.9 in.
Pengaruh komposisi paduan terhadap hardenability
• Dengan bertambahnya %C hardenability meningkat• Secara umum penambahan paduan akan menambah
hardenability• Kecuali
– S (Karena membentuk MnS)– Co (karena menambah laju pengintian dan
pertumbuhan pearlite)– Ti (Karena bereaksi dengan C membentuk TiC)
• Gambar 4-5. menunjukkan pengaruh dari setiap penambahan paduan.
Contoh
Hitung hardenability dari baja 8630(0.3%C, 0.3%Si, 0.7%Mn, 0.5%Cr, 0.6%Ni,0.2%Mo) dengan besar butir ASTM 7
• Hitung diameter dasar Di (Figure 4-4)• Hitung faktor pengali dari setiap unsur (Figure 4-5)• Diameter kritis didapat dengan mengalikan diameter dasar Do dengan faktor pengali.
Contoh 2
Paduan 8740 (C 0.40, Ni 0.55, Cr 0.5, Mo 0.25) ukuran butir 7.
• Tentukan Di Gambar 4-4• Cari faktor pengali, gambar 4-5• Asumsikan Si = 1.2, Mn = 0.7