KEMAMPUKERASAN (HARDENABILITY)

1. KEMAMPUKERASAN (HARDENABILITY) Myrna Ariati Wahyuaji NP Departemen Metalurgi & Material Fakultas Teknik Universitas Indonesia

2. 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

3. Metode Jominy

4. JOMINY TEST Panjang 100 mm Diameter 25,4 mm

5. 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.

6. CCT dari Jominy

7. 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

10. Hardenability of 6 steels

11. JOMINY HARDENABILITY • Jo = 60 x C + 20 HRC (C<0,6) • J6-80 = 95C - 0,0028s2C + 20Cr + 38Mo +14 Mn + 6Ni + 6Si + 39V + 96P - 0,8K - 12s + 0,9s - 13 HRC • Jo-40(CHS) = 74C + 14Cr + 5,4Ni + 29Mo + 16Mn - 16,8s + 1,386s + 7 HRC • Jo-40(HS) = 102C + 22Cr + 7 Ni + 21Mn - 15,47s + 33 Mo + 1.102s - 16 HRC • J = Jominy Hardness, HRC • s= Jominy distance • K = Ukuran butir ASTM

12. Plot Jominy Test

18. Metode Grossman

20. 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 padaH 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)

21. 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

22. 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

23. 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

24. Gambar 4-4 Pengaruh besar butir dan % C pada Di

25. 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.

26. 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 A255 H = 0.4 Do = 0.9 in.

27. Tabel 4-4. Faktor “H” untuk berbagai media quench.

28. Pengaruh Di dan H terhadap Do

29. 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.

30. 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.

31. Gambar 4-4.

32. Gambar 4-5. Faktor Pengali Tiap Unsur Paduan

33. Perhitungan

34. 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

35. Perhitungan