Minggu, 14 Maret 2010

Proses Pengerasan Permukaan (surface hardening) dengan Metoda Liquid Nitriding

  Proses pengerasan permukaan (surface hardening) adalah suatu perlakuan (treatment) yang diterapkan pada suatu logam agar diperoleh sifat-sifat tertentu. Dan agar dicapai hasil yang memadai, maka pelaksanaan dari suatu perlakuan harus memperhitungkan aspek metalurgi dan peralatan yang tersedia, supaya supaya dapat dipilih proses-proses perlakuan yang sesuai pada suatu logam untuk maksud tertentu dengan ekonomis, juga agar dapat ditentukan tingkat kualitas yang akan dihasilkan.
Bahwa proses pengerasan permukaan ini terbagi dua (2) macam; proses pengerasan permukaan dengan cara merubah struktur mikro tanpa merubah komposisi kimia bahan, seperti flame hardening. Kedua; proses pengerasan permukaan dengan merubah struktur mikro dan komposisi kimia bahan, seperti karburasi, nitridasi dan nitrokarburasi.
  Pengerasan permukaan (Case hardening) merupakan proses pengerasan permukaan baja dan besi cor dengan cara memasukkan unsur-unsur karbon atau nitrogen atau karbon dan nitrogen ke permukaan baja dan besi cor tersebut dalam bentuk larutan padat fasa austenit, sehingga komposisi austenit dipermukaan baja dan besi cor berubah dan dengan melalui proses hardening dan quenching diperoleh sifat dan kualitas yang baik, antara lain:
- Kekerasan yang tinggi
- Ketahanan terhadap pemakaian
- Ketahanan terhadap kelelahan dan lain-lain.

Proses case hardening terdiri dari:
- Carborizing
- Carbonitriding
- Nitriding

  Pada proses carborizing dan carbonitriding masuknya unsur karbon atau karbon dan nitrogen dilakukan pada temperatur austenisasi sedangkan proses nitriding masuknya unsur nitrogen berlangsung pada temperatur transformasi bawah.
  Setelah proses carborizing atau carbonitriding, inti masih tetap mempunyai kandungan karbon rendah (0,1 – 0,3%C) dan kulitnya mempunyai kandungan karbon maksimum 0,83%C (komposisi eutectoid). Karena pemanasan yang cukup lama pada struktur austenit menyebabkan terbentuknya butiran kasar, sehingga untuk mendapatkan sifat mekanik yang terbaik dilakukan proses hardening. Karena ada perbedaan kandungan karbon pada inti dan kulit, sehingga mempunyai suhu kritis atas yang berberda, maka proses hardening yang terbaik dilakukan adalah: 
- Memperhalus inti, komponen dipanaskan hingga sedikit diatas suhu kritis dari intim kemudian didinginkan dalam air, sehingga didapatkan campuran butiran halus ferit dan sedikit martensit. Karena suhu ini sangat diatas suhu kritis atas dari kulit, sehingga didapatkan butiran kasar martensit pada kulit. Oleh karena itu masih diperlukan proses perlakuan panas untuk memperhalus butiran kulit.
- Memperhalus kulit, komponen dipanaskan hingga diatas suhu kritis atas, kemudian dilakukan quenching dan didapatkan kulit keras dari butiran halus martensit.
  Pada saat yang sama sejumlah martensit rapuh yang terdapat pada inti hasil dari proses quenching, akan tertemper dalam proses pemanasan kedua.Akhirnya komponen tertemper pada temperatur tertentu untuk menghilangkan tegangan yang terdapat pada kulit.
  Proses ini adalah merupakan anjuran untuk kesempurnaan tapi dipandang dari segi industri, dimana nilai ekonomis merupakan faktor yang harus dipertimbangkan maka sering kali pemanasan dilakukan satu kali saja. Selain itu, setelah proses carborizing atau carbonitriding benda kerja didinginkan perlahan-lahan untuk mendapatkan keuletan yang tinggi dari inti, kemudian dipanaskan lagi pada suhu austenisasi dari kulit lalu quenching, sehingga diperoleh hasil yang keras pada kulit dan ulet pada inti. Akan tetapi di industri biasanya dilakukan setelah carborizing atau carbonitriding temperatur diturunkan sampai temperatur hardening, ditahan selama periode waktu tertentu lalu quenching.

  Nitriding adalah proses pengerasan permukaan dengan jalan mendifusikan unsur nitrogen ke permukaan larutan pada logam/baja dan besi cor feritik, yaitu dengan cara memanaskan dan menahan logam/baja dan besi cor tersebut pada temperatur dibawah temperatur kritis bawah (antara 500-590oC) selama periode waktu tertentu dalam kontak dengan gas atau cairan yang mengandung unsur nitrogen.
Seluruh baja dan besi cor yang dapat dikeras haruslah dikeraskan dan di”temper” dahulu sebelum dilakukan proses nitriding, dimana temperatur tempering harus cukup tinggi untuk menjaga kestabilan struktur pada proses nitriding (minimal 10oC diatas temperatur nitriding).

Proses nitriding dilakukan dengan tujuan:
- mendapatkan kekerasan permukaan yang tinggi
- meningkatkan ketahanan pakai dan sifat “antigalling”
- meningkatkan ketahanan terhadap umur kelelahan
- meningkatkan ketahanan terhadap korosi
- meningkatkan ketahanan kekerasan permukaan terhadap kenaikkan tem
peratur sampai temperatur nitriding.

Keuntungan lain yang diperoleh dengan proses nitriding ialah: distorsi dan deformasi minimum, karena temperatur pemanasan rendah. Di industri penggunaan proses nitriding terutama dilakukan terhadap:
- Komponen komponen mesin untuk kendaraan bermotor, antara lain:
- steering gears
- cylinder heads
- cylinder liners
- crankshafts
- camshafts
- ball steering joint
- valves dan valves quiders
- rocker arm
- rocker shaft
- connecting rod
- oil pump gears
- water pump gears
- dan lain-lain.
-komponen-komponen mesin perkakas
-perkakas termasuk dies, antara lain:
- cutting tools (high speed steel)
- rolling tools
- drawing tools
- dies casting moulds
- forging dies, dan lain-lain.
  Di industri dikenal dua jenis proses nitriding, yaitu: liquid nitriding dan gas nitriding. Pada umumnya kedua jenis proses ini adalah sama dan lama proses dibutuhkan juga sama, tetapi proses gas nitriding biasanya lebih disukai bila diinginkan kedalam penetrasi nitrogen yang lebih besar.
  Pada proses liquid nitrididng media yang digunakan adalah campuran garam-garam, yaitu: NaCN, Na2CO3, KCl dan beberapa bahan pengaktif lainnya. Pada proses nitriding media yang digunakan adalah: gas amonia.
Berdasarkan diagram fasa biner Fe-N (gambar 2.6)8) dapat diperkirakan bahwa beberapa lapisan dapat terbentuk pada temperatur 500-6000C, yaitu berturut-turut pada bagian dalam (dekat substrat) kebagian terluar: α-Fe, γ-Fe4N dan ε-Fe2N.

1 komentar:

  1. coba juga uraian yang sederhana buat keperluan yang praktis tentang pengerasan logam. mudah-mudahan jadi manfaat buat semua.terutama buat bengkel rumahan

    BalasHapus