LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK PELAPISAN DAN PERLAKUAN PANAS

LAPORAN PRAKTIKUMUNTUK MEMENUHI TUGAS MATAKULIAH

Teknik Pelapisan dan Perlakuan Panasyang dibina oleh Bapak Wahono

Oleh :

Faqih Fadillah

130511616241

UNIVERSITAS NEGERI MALANG

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK MESIN

2015

LEMBAR KERJA MATAKULIAH PERLAKUAN PANAS DAN PERMUKAAN

Jenis Material : Baja Assab

Komposisi Kimia : 0,03%C; 0,30%Mn; 0,30%Si; 12,00%Cr; 1,6 %Al; 9,2 Ni ; 1,40%Mo

Ukuran : 1,5 Cm

I. MENGIDENTIFIKASI SIFAT MIKROSKOPIK DAN MEKANIK MATERIAL SEBELUM DI TREATMENT

A. Langkah Pemerisaan Mikroskopik dan Pengujian Kekerasan

Lakukan kegiatan seperti ditulis dalam table berikut:

Tabel 1. Tahap Pemeriksaan Mikroskopik dan Kekerasan Spesimen sebelum di-treatment

LANGKAH KE

DESKRIPSI KEGIATAN TUJUAN ALAT DAN BAHAN

1. Potong specimen dengan gergaji dan beri pendingin air selama proses pemotongan

Baja … Gergaji Air

2. Haluskan salah satu permukaan dengan kertas gosok mulai dari grade 200, 500, 600, 800, 1000, 1200 dan beri pendingin air terusmenerus selama penghalusan

Kertas gosok grade 200, 500, 600, 800, 1000, 1200

Mesin polesh

3. Teruskan penghalusan permukaan pada tahap 2 dengan menggunakan kain katoon yang diolesi pasta AI2 O3 dan beri pendingin air terus menerus selama penghalusan

Kain katoon AI2 O3 Mesin polesh

4. Keringkan permukaan hasil Kain katoon

penghalusan dengan kain katoon dan usap dengan kain katoon kering

5. Periksa permukaan yang telah dikeringkan di bawah mikroskop dengan pembesaran 400 sampai dengan 800 kali

Mikroskop

6. Lakukan ulang penghalusan permukaan specimen jika masih tampak garis-garis bekas goresan

Kain katoon AI2 O3 Mesin polesh

7. Periksa kembali dan sterusnya…. Hingga diperoleh permukaan yang halus tanpa bekas goresan, expose pada aliran air bersih yang mengalir, usap dengan kain katoon kering , dan jangan tersentuh tangan

Mikroskop Air kran

8. Ekspose permukaan yang dihasilkan pada tahap 9 ke dalam larutan H NO3 dengan permukaan menghadap ke bawah selama antara 30 s.d 60 detik.

HNO3 Timer

9. Ekspose permukaan hasil tahap 8 ke dalam alcohol secukupnya

Alkohol

10. Keringkan permukaan yang telah diekspose alcohol dengan hair dryer

Hair dryer

11. Periksa permukaan yang telah dikeringkan di bawah mikrosko dengan pembesaran 1000 kali

Mikroskop

12. Foto dengan kamera, simpan di memory card, copy di word, cetak dan dokumentasikan

Kamera Kertas Cardreader Flashdisk Printer

13. Uji tingkat kekerasan yang halus dengan metode kekerasan yang sesuai pada 5 titik yang berbeda

Universal hardeness tester

14. Catat, tabelkan, dan hitung rata-rata hasil pengujian kekerasan

Kertas Bolpoint

B. Fotomikro Spesiesmen Tanpa Treatment

C. Data hasil Pengujian KekerasanIsikan data hasil pengujian ke dalam table berikut :

Tabel 2. Data Hasil Uji kekerasan

TINGKAT KEKERASAN (HRB) PADA TITIK KE1 2 3 4 5 Rata-rata

77,5 90 91,5 90 89,5 87,7HRB HRB HRB HRB HRB

II. HEAT TREATMENT MATERIAL

Heatreatment yang dipilih : Pemanasan menggunakan dapur

Temperature Pemanasan : 900 0 C

Lama Holding : 30 menit

Jenis Media Pendinginan : Udara

Tabel 3. Langkah Proses Heat Treatment

LANGKAH KE

DESKRIPSI KEGIATAN TUJUAN ALAT DAN BAHAN

1 Potong specimen dengan gergaji sepanjang 1,5 cm dan beri pendingin air selama proses pemotongan

Baja assab Gergaji Air

2 Beri gantungan dengan menggunakan kawat

Kawat Tang Baja assab

3 Hancurkan arang kayu dan masukkan ke dalam box

Arang kayu Box Palu

4. Letakkan spesimen ke dalam box serta berikan jarak antar specimen

Baja assab Box Arang

5. Siapkan dapur dan Panaskan hingga suhu mencapai 9000 C

Dapur pemanasan

6. Masukkan box ke dalam tungku

Penjepit Box Arang Baja assab Dapur

pemanas7. Tunggu hingga 30 menit Timer

8. Siapkan media pendinginan (air, air garam, air sabun, oli)

Kaleng Air Sabun

Garam Oli Pengaduk

9. Angkat benda dengan hati-hati dan satu persatu yang kemudian di celupkan pada media pendingin

Baja assab Penjepit

10. Biarkan spesimen hingga memiliki temperatur seragam dengan suhu lingkungan

Baja assab

III. MENGIDENTIFIKASI SIFAT MIKROSKOPIK DAN MEKANIK MATERIAL SETELAH DI TREATMENT

A. Langkah Pemeriksaan Mikroskopik dan Pengujian Kekerasan Lakukan langkah seperti pada tabel 1 dan tuliskan di tabel 3 berikut:

Tabel 3. Tahap pemeriksaan mikroskopik dan kekerasan specimen setelah di treatment

LANGKAH KE

DESKRIPSI KEGIATAN TUJUAN ALAT DAN BAHAN

1. Siapkan spesimen yang telah di treatment, lepas kawat pengikatnya

Tang

2. Haluskan salah satu permukaan dengan kertas gosok mulai dari grade 200, 500, 600, 800, 1000, 1200 dan beri pendingin air terusmenerus selama penghalusan

Kertas gosok grade 200, 500, 600, 800, 1000, 1200

Mesin polesh

3. Teruskan penghalusan permukaan pada tahap 2 dengan menggunakan kain katoon yang diolesi pasta Al2O3 dan beri pendingin air terus menerus selama penghalusan

Kain katoon AI2O3

Mesin polesh

4. Keringkan permukaan hasil penghalusan dengan kain katoon dan usap dengan kain katoon kering

Kain katoon

5. Periksa permukaan yang telah dikeringkan di bawah mikroskop dengan pembesaran 400 sampai dengan 800 kali

Mikroskop

6. Lakukan ulang penghalusan permukaan specimen jika masih tampak garis-garis bekas goresan

Kain katoon AI2 O3 Mesin polesh

7. Periksa kembali dan sterusnya… Hingga diperoleh permukaan yang halus tanpa bekas goresan, expose pada aliran air bersih yang mengalir, usap dengan kain katoon kering , dan jangan tersentuh tangan

Mikroskop Air kran

8. Ekspose permukaan yang dihasilkan pada tahap 9 ke dalam larutan H NO3 dengan permukaan menghadap ke bawah selama anatara 30 s.d 60 detik.

H NO3 Timer

9. Ekspose permukaan hasil tahap 8 ke dalam alcohol secukupnya

Alkohol

10. Keringkan permukaan yang telah diekspose alcohol dengan hair dryer

Hair dryer

11. Periksa permukaan yang telah dikeringkan di bawah mikrosko[ dengan pembesaran 1000 kali

Mikroskop

12. Foto dengan kamera, simpan di memory card, copy di word, cetak dan dokumentasikan

Kamera Kertas Cardreader Flashdisk

Printer13. Uji tingkat kekerasan yang

halus dengan metode kekerasan yang sesuai pada 5 titik yang berbeda

Universal hardeness tester

14. Catat, tabelkan, dan hitung rata-rata hasil pengujian kekerasan

Kertas Bolpoint

B. Fotomikro Spesien Setelah Treatment

(Media Pendingin Air)

(Media Pendingin Oli)

(Media Pendingin Udara)

(Media pendingin Air Garam)

(Media Pendingin Air Sabun)

C. Hasil Pengujian Kekerasan Spesimen Setelah di treatmentTabel 5. Data Hasil Uji Kekerasan

TINGKAT KEKERASAN (BAJA ASSAB PENDINGINAN OLI) PADA TITIK KE

1 2 3 4 5 Rata-rata

HRC HRC HRC HRC HRC

TINGKAT KEKERASAN (BAJA ASS PENDINGINAN AIR GARAM) PADA TITIK KE

1 2 3 4 5 Rata-rata

HRC HRC HRC HRC HRC

D. Grafik Kekerasan Spesimen Sebelum dan Setelah di Treatment1. Sebelum di treartment

IV. PEMBAHASAN PERLAKUAN PANAS ATAU HEAT TREATMENT

Proses perlakuan panas atau heat treathment adalah suatu proses mengubah sifat logam dengan cara mengubah struktur mikro melalui proses pemanasan dan pengaturan kecepatan pendinginan dengan atau tanpa merubah komposisi kimia logam yang bersangkutan. Tujuan proses perlakuan panas untuk menghasilkan sifat-sifat logam yang diinginkan. Perubahan sifat logam akibat proses perlakuan panas dapat mencakup keseluruhan bagian dari logam atau sebagian dari logam. Dalam hubungan ini ditemukan perletakan atom menurut tiga jenis :

¤ BESI ALFA Delapan atom terletak pada pojok dadu dan sebuah atom ke 9 ditengah-

tengah dadu (di pusat ruang). Susunan atom ini disebut juga kisi terpusat ruang sampai suhu ruangan 7080 C, besi alfa bersifat magnetis. Dari 7680 C sampai 9110 C, besi terpusat ruang menjadi tidak magnetis dan dahulu disebut juga besi.¤ BESI GAMMA

Pada 9110 C, ikatan kisi terpusat ruang menjelma menjadi besi gamma terpusat bidang : pada setiap pojok dadu berada sebuah atom dan 6 atom lainnya beradadipetengahan ke 6 bidang bujur sangkar permukaan dadu. Karena sebuah dadu gamma menampung 14 atom, sedangkan jumlah keseluruhan atom besi tentunya tidak akan bertambah akibat pemanasan, maka dadu gamma lebih besar dari dadu alfa.

¤ BESI DELTA Pada 13920 C, besi gamma yang terpusat bidang berubah wujud

kambalimenjadi besi terpusat ruang yang disebut besi delta (gambar 2c). Besi delta berbeda dari besi alfa dalam jarak atomnya yang lebih besar.Proses perlakuan panas ada dua kategori, yaitu:

1. Softening (Pelunakan): Adalah usaha untuk menurunkan sifat mekanik agar menjadi lunak dengan cara mendinginkan material yang sudah dipanaskan didalam tungku (annealing) atau mendinginkan dalam udara terbuka (normalizing).

2. Hardening (Pengerasan): Adalah usaha untuk meningkatkan sifat material terutama kekerasan dengan cara selup cepat (quenching) material yang sudah dipanaskan ke dalam suatu media quenching berupa air, air garam, maupun oli.

Austenisasi Pada Perlakuan PanasTujuan proses austenisasi adalah untuk mendapatkan struktur austenit yang

homogen. Kesetimbangan kadar karbon austenit akan bertambah dengan naiknya

suhu austenisasi, ini mempengaruhi karakteristik isothermal. Bila kandungan karbon meningkat maka temperatur Ms menjadi rendah, selain itu kandungan karbon akan meningkat pula jumlah grafit akan membentuk senyawa karbida yang semakin banyak. Proses perlakuan panas selalu diawali dengan transformasi dekomposisi austenit menjadi struktur mikro yang lain. Struktur mikro yang dihasilkan lewat transformasi tergantung pada parameter proses perlakuan panas yang diterapkan dan jenis proses proses perlakuan panas. Struktur mikro yang berubah melalui transformasi dekomposisi austenit menjadi struktur mikro yang lain, dimaksudkan untuk memperoleh sifat mekanik dan fisik yang diperlukan untuk suatu aplikasi proses pengerjaan logam. Proses selanjutnya setelah fasa tunggal austenit terbentuk adalah pendinginan, dimana mekanismenya dipengaruhi oleh temperatur, waktu, serta media yang digunakan. Pada pendinginan secara perlahan-lahan perubahan fasa berdasarkan mekanisme difusi, dimana kehalusan dan kekasaran struktur yang dihasilkan tergantung pada kecepatan difusi.

Bila pendinginan dilakukan secara cepat, maka perubahan fasanya berdasarkan mekanisme geser menghasilkan struktur mikro dengan sifat mekanik yang keras dan getas. Perubahan struktur mikro selama proses pendinginan dapat merupakan paduan dari mekanisme difusi dan mekanisme geser.

Variasi dari pembentukan struktur mikro yang merupakan fungsi dari kecepatan pendinginan pada baja dari temperatur eutektoid, dapat dilihat pada Gbr. dibawah.

Gbr. Pengaruh Kecepatan pendinginan pada baja terhadap struktur mikroAnnealing

Annealing adalah proses pemanasan baja yang diikuti dengan pendinginan lambat didalam tungku yang dimatikan. Temperatur pemanasan annealing, untuk

baja hypoeutektoid adalah sekitar sedikit diatas garis A3 (Gbr. 5.) dan untuk baja hypereutektoid adalah sedikit diatas garis Acm (Gbr.5.). Tujuan dari annealing:

Mendapatkan baja yang mempunyai kadar karbon tinggi, tetapi dapat dikerjakan mesin atau pengerjaan dingin.

Memperbaiki keuletan. Menurunkan atau menghilangkan ketidak homogenan stuktur. Memperhalus ukuran butir. Menghilangkan tegangan dalam. Menyiapkan struktur baja untuk proses perlakuan panas.

Langkah Kerja Proses Annealing :

Proses annealing adalah sebagai berikut: Benda kerja kita masukan kedalam kotak baja yang kita isi dengan terak

atau pasir. Panaskan pada temperatur 9800C selama 1 sampai 3 jam. Setelah cukup waktunya kotak kita angkat dari dapur. Benda kerja didinginkan dengan perlahan-lahan

Cara-Cara Pendinginan Pada Proses Annealing: Benda kerja dikeluarkan dari kotak dan dibiarkan dingin perlahan-lahan

dengan pendinginan dari udara. Benda kerja bersama-sama dengan kotaknya dibiarkan dingin perlahan-

lahan dengan pendinginan udara. Kotak yang berisi benda kerja dibiarkan didalam dapur dan dapur kita

matikan. Sehingga dapur, benda kerja dan kotakmengalami pendinginan yang perlahan-lahan dari udara

TIPE-TIPE PROSES ANNEALING: Ø Full Annealing.

Full annealing (FA) terdiri dari austenisasi dari baja yang diikuti dengan pendinginan yang lambat didalam tungku, kemudian temperatur yang dipilih untuk austenisasi tergantung pada kandungan karbon dari baja tersebut.

Full annealing untuk baja hipeutektoid dilakukan pada temperatur austenisasi sekitar 500C diatas garis A3 danmendiamkannya pada tempertur tersebut untuk jangkauan waktu tertentu, kemudian diikuti dengan pendinginan yang lambat diatas tungku. Pada temperatur austenisasi, pembentukan austenit akan merubah struktur yang ada sebelum dilakukanpemanasan, dan austenit yang terbentuk relatif halus. Pendinginan yang lambat didalam tungku akan menyebabkan austenit mengurai menjadi perlit dan ferit. Pemanasan yang terlalu tinggi diatas A3 akan menyebabkan austenit tumbuh sehingga dapatmerugikan sifat baja yang diproses.

Menganil/annealing baja hipereutektik dilakukan dengan cara memanaskan baja tersebut diatas A1 untuk membulatkansementit proeutektoid. Jika baja hipereutektik dipanaskan pada temperatur Acm dan didinginkan perlahan-lahan,

Maka pada batas butir akan terbentuk sementit preutektoid sehingga akan terjadi rangkaian sementit pada batas butir austenit.

Pendinginan yang diperlambat akan menyebabkan presipitasi ferit sebagai kelompok yang terpisah. Pembentukan daerah pemisah ferit pada baja yang tidak dikehendaki karena akan menimbulkan daerah yang lunak (soft spot) selama proses pengerasan berlangsung. Full annealingjuga diterapkan pada baja karbon dan baja paduan hasil proses pengecoran serta baja hot worked hipereutektoid. Untuk produk coryang besar, terutama yang terbuat dari baja paduan,Full annealing akan memperbaiki mampu mesin dan juga menaikan kekuatanakibat butir-butirnya menjadi halus.Full annealing juga diterapkan pada baja-baja dengan kadar karbon lebih dari 0,5% agarmampu mesinnya menjadi lebihBaik.Ø S p h e roidiz e d A n n e ali n g.

Spheroidized annealing (SA) dilakukan dengan cara memanaskan baja sedikit diatas atau dibawah titik A1, kemudiandidiamkan pada temperatur tersebut untuk jangka waktu tertentu kemudian diikuti dengan pendinginan yang lambat.

Proses ini ditujukan agar karbida-karbida yang berbentuk lamelar pada perlit dan sementit sekunder menjadi bulat. Disampingitu, perlakuan ini ditunjukan mendeformasikan struktur seperti martensit, trostit, dan sorbit dlsb yang merupakan hasil akhirdari proses quench.Normalizing

Normalizing adalah proses pemanasan baja yang diikuti dengan pendinginannya diudara terbuka. Temperatur pemanasan normalizing, untuk baja hypoeutektoid dipanaskan pada temperatur 30 oC sampai dengan 40 C diatas garis A3 agar diperoleh Austenit yang homogeny.Tujuan Normalizing :

• Untuk memperhalus butir• Memperbaiki mampu mesin• Menghilangkan tegangan sisa• Memeperbaiki sifat mekanik baja karbon struktural dan baja-baja

paduan rendah.Daerah temperatur pemanasan untuk proses Annealing dan Normalizing dari diagram fasa Fe-C, dapat dilihat pada Gambar

Temperatur pemanasan untuk Annealing, Normalizing, Hot Working dan Homogenizing pada diagram Fe-Fe3C setelah waktu penahanan pada temperatur austenisasi selesai, kemudian baja didinginkan di udara sampai mencapai temperatur kamar (27 oC). Struktur Metalurgi baja HypoEutektoid yang dihasilkan terdiri dari ferit danperlit.Sifat mekanik baja yang dihasilkan setelah proses annealing dan normalizing, tergantung pada laju pendinginan diudara. Laju pendinginan yang agak cepat akan menghasilkan kekuatan dan kekerasan yang lebih tinggi.Siklus dari temperatur pemanasan dan kecepatan pendinginan dari proses annealing dan normalizing, dapat dilihat pada GambarSkematik siklus temperatur – waktu dari annealing dan normalizing

Struktur yang dihasilkan dari proses pemanasan dan pendinginan yang lambat adalah fasa ferit dan fasa perlit.

Gbr.Struktur mikro baja karbon medium (AISI 1045) yang dinormalisasi hasil austenisasi pada temperatur 1095oC pendinginan diudaraDari Gbr.terlihat fasa ferit dan perlit. Fasa ferit adalah fasa yang terlihat berwarna terang, fasa ini mempunyai mempunyai sifat lunak. Sedangkanfasa perlit yang terlihat berwarna gelap adalah lapisan ferit dan sementit, fasa ini mempunyai sifat mampu mesin yang baik.Temperatur pemanasan austenisasi yang semakin tinggi (super heating) diatas garis A3 akan menghasilkan pertumbuhan butir austenit yang semakin besar, sehingga pada saat pendinginan yang lambat akan menghasilkan butir ferit dan perlit yang semakin kasar.Pada Gbr.dapat dilihat skema pengaruh temperatur austenisasi pada struktur mikro baja hasil proses annealing dan normalizing.

Skema pengaruh temperatur austenisasi yang menunjukan perubahan struktur baja dalam proses annealing dan normalizing.Temperatur pemanasan yang sangat tinggi (overheating) pada proses annealing dannormalizing ini sedikit berpengaruh pada kekuatan luluh, kekuatan tarik dan kekerasan suatu baja. Persentase perpanjangan, reduksi dan kekuatan impak akan meningkat dengan semakin meningkatnya besar butir. Proses Hardening Proses ini berguna untuk memperbaiki kekerasan dari baja tanpa dengan mengubah komposisi kimia secara

keseluruhan. Proses ini mencakup proses pemanasan sampai pada austenisasi dan diikuti oleh pendinginan dengan kecepatan tertentu untuk mendapatkan sifat-sifat yang diinginkan. Temperatur yang dipilih tergantung pada jenis baja yang diproses, dimana temperatur pemanasan 50 ˚C – 100 ˚C di atas garis A3 untuk baja hypoeutektoid. Sedangkan proses pendinginannya bermacam-macam tergantung pada kecepatan pendinginan dan media quenching yang dikehendaki. Untuk pendinginan yang cepat akan didapatkan sifat logam yang keras dan getas sedangkan untuk pendinginan yang lambat akan didapatkan sifat yang lunak dan ulet.Pada baja hypoeutektoid temperatur diatas garis Ac3, struktur baja akan seluruhnya berkomposisikan butir austenit, dan pada saat pendinginan cepat akan menghasilkan martensit. Quenching baja hypoeutektoid dari temperatur diatas temperatur optimum akan menyebabkan terjadinya overheating.Overheating dalam hardening akan menghasilkan butir martensit kasar yang mempunyai kerapuhan yang tinggi (Ref.4)Proses ini sangat dipengaruhi oleh parameter tertentu seperti :

Temperatur pemanasan, yaitu temperatur austenisasi yang dikehendaki agar dicapai transformasi yang seragam pada material.

Waktu pemanasan, yaitu lamanya waktu yang diperlukan untuk mencapai temperatur pemanasan tertentu (temperatur austenisasi).

Waktu penahanan, yaitu lamanya waktu yang diperlukan agar didapatkan distribusi temperatur yang seragam pada benda kerja.

Waktu pemanasan ini merupakan fungsi dari dimensi dan daya hantar panas benda kerja. Lamanya waktu penahanan akan menimbulkan pertumbuhan butir yang dapat menurunkan kekuatan material.Pada Gbr. berikut dapat dilihat pengaruh parameter tersebut di atas, dengan kekerasan yang dihasilkan.

Grafik pengaruh parameter pengerasan.Berdasarkan faktor-faktor tadi maka selanjutnya pembentukan austenit dan pengontrolan butiran austenit merupakan aspek penting dalam proses hardening, karena transformasi austenit dan sifat

mekanis dari struktur mikro yang terbentuk ditentukan oleh ukuran butir austenit. Quenching Untuk memperoleh kekerasan yang diinginkan, maka dilakukan proses quenching. Media quech yang biasa dipergunakan diantaranya Larutan Garam Air OliPemilihan media quech untuk mengeraskan baja tergantung pada laju pendinginan yang diinginkan agar dicapai kekerasan tertentu. Untuk lebih memahami laju pendinginan dari setiap media queching, perlu memeriksa kurva pendinginan seperti terlihat pada Gbr.17. Kurva ini menyatakan perubahan temperatur benda kerja pada saat didinginkan atau di quench dari temperatur pengerasannya. Pada pendinginan tersebut terjadi dalam 3 tahap berbeda yang ditandai A, B, C, dimana masing-masing tahap memiliki karakteristik pendinginan yang berbeda-beda.

Tahapan dari pendinginan selama quenching. Jika suatu benda kerja diquench ke dalam medium queching, lapisan cairan disekeliling benda kerja akan segera terpanasi sehingga mencapai titik didihnya dan berubah menjadi uap. Pada tahap ini (tahap A) benda kerja akan segera dikelilingi oleh lapisan uap yang terbentuk dari cairan pendingin yang menyentuh permukaan benda kerja. Uap yang terbentuk menghalangi cairan pendingin menyentuh permukaan benda kerja. Sebelum terbentuk lapisan uap, permukaan benda kerja mengalami pendinginan yang sangat intensif. Dengan adanya lapisan uap, akan menurunkan laju pendinginan, karena lapisan terbentuk dan akan berfungsi sebagai isolator.Pendinginan dalam hal ini terjadi efek radiasi melalui lapisan uap ini lama-kelamaan akan hilang oleh cairan pendingin yang mengelilinginya. Kecepatan menghilangkan lapisan uap makin besar jika viskositas cairan makin rendah.Jika benda kerja didinginkan lebih lanjut, panas yang dikeluarkan oleh benda kerja tidak cukup untuk tetap menghasilkan lapisan uap, dengan demikian tahap B dimulai. Pada tahap ini cairan pendingin dapat menyentuh permukaan benda kerja sehingga terbentuk gelembung-gelembung udara dan menyingkirkan lapisan uap sehingga laju pendinginan menjadi bertambah

besar.Tahap C dimulai jika pendidihan cairan pendingin sudah berlalu sehingga cairan pendingin tersebut pada tahap ini sudah mulai bersentuhan dengan seluruh permukaan benda kerja. Pada tahap ini pula pendinginan berlangsung secara konveksi karena itu laju pendinginan menjadi rendah pada saat temperatur benda kerja turun. Untuk mencapai struktur martensit yang keras dari baja karbon dan baja paduan, harus diciptakan kondisi sedemikian sehingga kecepatan pendinginan yang terjadi melampaui kecepatan pendinginan kritik dari benda kerja yang diquench, sehingga transformasi ke perlit atau bainit dapat dicegah.Fluida yang ideal untuk media quench agar diperoleh struktur martensit, harus bersifat :

Mengambil panas dengan cepat didaerah temperatur yang tinggi. Mendinginkan benda kerja relatif lambat di daerah temperatur yang

rendah, misalnya di bawah temperatur 350˚C agar distorsi atau retak dapat dicegah.

Selanjutnya, pembentukan struktur baru pada baja dapat diperoleh dengan memanipulasi pengontrol perubahan struktur logam yang meliputi jenis pemanasan, tingkat pemanasan, lama holding, dan jenis pendinginan. Oleh karena pada praktikum ini setiap specimen mendapatkan jenis dan tingkat pemanasan yang sama dan lama holding yang sama pula, sehingga variabel ini dapat diabaikan pengaruhnya terhadap perubahan struktur dan sifat logam sebelum dan setelah dilakukan treatment. Jenis pendinginan adalah variabel yang mempengaruhi perbedaan struktur dan sifat mekanis dari specimen yang diuji.

Pendinginan yang diterapkan pada specimen terdapat dua jenis yakni laju pendinginan lambat yang dilakukan dalam dapur dan dibiarkan di udara bebas, serta laju pendinginan cepat yang dilakukan dengan menggunakan fluida oli, air, air garam, dan air sabun. Secara umum, logam dengan proses pendinginan lambat, butir akan terus tumbuh, sehingga menyebabkan ukuran butir (grain  size) berubah menjadi lebih besar, pada jenis baja yang sama, ukuran butir besar memiliki kekerasan lebih kecil dibanding ukuran butir kecil, demikian pula sebaliknya. Sementara logam dengan pendinginan cepat, susunan atom kps tidak memiliki cukup waktu untuk bertransformasi menjadi kpr. Akibatnya akan terbentuk sel satuan baru, yakni tetragonal pusat ruang (tpr) dengan atom C di tengahnya. Atom C tersebut terjebak di dalam sel satuan karena tidak cukup waktu untuk keluar dari kisi – kisi sel satuan secara normal. Tetragonal pusat ruang (tpr) dengan atom C di tengahnya ini disebut martensite yang lazim disimbulkan M. Martensite memiliki sifat sangat keras, namun rapuh. Fasa ini juga disebut metastabil, karena pada kondisi temperatur tertentu akan kembali ke fasa normalnya, yakni α + С. Fase inilah yang mengakibatkan perubahan sifat mekanik logam menjadi berubah.

Selain pengaruh dari laju pendinginan, kemampuan spesimen untuk mengikat unsur karbon juga berimbas pada kekerasan spesimen setelah mengalami treatment. Proses carbonizing atau karburasi yang diterapkan pada praktikum ini menggunakan bantuan arang kayu sebagai donor carbon. Perbedaan kekerasan akibat pengikatan ini bias terjadi pada jenis spesimen yang berbeda, karena masing – masing spesimen memiliki unsur pembentuk yang berbeda pula.

Baja ASSAB yang memiliki kekerasan awal 87.7 HRB serta struktur mikro yang memiliki ukuran butir – butir kecil ferrite dan martensite diterapkan perlakuan panas hingga mencapai temperature austenite (9000 C) selama 30 menit kemudian didinginkan dengan lambat (media udara dan dapur) dan didinginkan cepat (media oli, air, air garam, dan air sabun). Dari kedua proses pendinginan ini menghasilkan struktur mikro yang berbeda – beda serta tingkat kekerasan yang berbeda pula.

Baja ASSAB dengan menggunakan pendinginan air garam memiliki kekerasan rata – rata 49.8 HRC, sedangkan baja ASSAB yang didinginkan dengan oli memiliki kekerasan rata – rata 45.4 HRC. Kedua baja ini pun memiliki struktur mikro yang tidak jauh berbeda.

ASSAB dengan pendinginan air ASSAB dengan pendinginan air garam

KESIMPULAN

Dengan mendapatkan perlakuan panas yang seragam baik itu temperatur pemanasan yang sama, lama holding yang sama, serta pendinginan cepat menghasilkan struktur mikro yang tidak jauh berbeda karakteristiknya yakni paduan ferrite dan martensite dengan ukuran butir yang lebih besar, namun karena sudah mengikat karbon donor dari arang kayu maka kekerasan kedua spesimen sejenis ini meningkat dari kekerasan semula, sebelum mendapatkan treatment.