FULL HARDENING

Untuk memenuhi tuntutan fungsi seperti harus keras, tahan gesekan atau beban kerja yang berat, maka baja harus dikeraskan melalui proses pengerasan.
Prinsip dari full hardening adalah memanaskan baja sampai titik temperatur austenit kemudian didinginkan secara memdadak / quenching dengan kecepatan pindinginan diatas kecepatan pendinginan kritis agar terjadi pembentukan martensit dan diperoleh kekerasan yang tinggi.
Besarnya Temperatur pemanasan austenit tergantung dari jenis baja, dan biasanya tiap-tiap produsen sudah mengeluarkan diagram suhunya masing-masing.
Untuk mencapai suhu austenit ± 900 ºC harus dilakukan pemanasan bertahap,

Misalnya untuk Special K (Bohler)
Suhu hardening 950-980 ºC untuk mencapai kekerasan 63-65 RC
Media quenching oli atau udara
Untuk mencapai suhu 950 ºC harus dipanaskan bertahap yaitu
• Suhu 450 ditahan selama 10 menit / 10 mm tebal material
• Lalu dipanaskan lagi ke 750 ºC selama 10 menit / 10 mm tebal material
• Lalu dipanaskan kembali sampai suhu 950-980 ºC
• Di tahan sebentar lalu di keluarkan dan di celupkan kedalam oli quenching sambil digoyang goyang supaya gelembung asap cepat terlepas dari permukaan baja sehingga pendinginannya dapat merata .
• Jika bentuk dari material yang dikeraskan berpenampang komplex atau benda tersebut berpenampang tipis, temperatur pengerasan harus memakai atas bawah, sedangkan juka material besar dan tebal atau berbentuk sederhana memakai temperatur pengerasan batas atas.

CARBURIZING

Carburizing atau dapat disebut karburisasi adalah cara pengerasan permukaan dengan memanaskan logam (baja) di atas suhu kritis dalam lingkungan yang mengandung karbon. Baja pada suhu sekitar suhu kritis mempunyai afinitas terhadap karbon. Karbon diabsorpsi ke dalam logam membentuk larutan padat karbon-besi dan pada lapisan luar memiliki kadar karbon yang tinggi. Bila cukup waktu, atom karbon akan mempunyai kesempatan untuk berdifusi ke bagian-bagian sebelah dalam. Tebal lapisan tergantung dari waktu dan suhu yang digunakan. Berdasarkan media yang memberikan karbon, secara umum ada tiga macam metode dalam proses karburisasi yaitu karburisasi padat (solid carburizing) adalah adalah suatu cara karburisasi yang menggunakan bahan karbon berbentuk padat, karburisasi cair (liquid carburizing), adalah suatu cara karburisasi dengan menggunakan bahan karbon berbentuk cair, dan karburisasi gas (gas carburizing) adalah suatu cara karburisasi dengan menggunakan bahan karbon berbentuk gas. Proses pengerasan permukaan baja dengan metode carburizing cair dilakukan dengan teknik plasma lucutan pijar. Seperti halnya pada proses carburizing padat, ataupun gas, maka pada carburizing plasma lucutan pijar ini, atom-atom karbon dimasukkan ke dalam permukaan baja dan berdifusi menghasilkan lapisan baja-karbon yang keras. Dengan kata lain Carburizing plasma lucutan pijar merupakan suatu proses Pengerasan permukaan material (baja) dengan cara pendifusian atom-atom karbon ke dalam permukaan material. Proses pendifusian ini memanfaatkan energi listrik dan energi termal (panas). Energi listrik digunakan untuk mengubah atom-atom karbon yang berasal dari gas benzene (C6H6) menjadi plasma, dan sekaligus digunakan untuk mendifusikan atomatom karbon tersebut ke dalam permukaan material. Energi termal yang juga dapat berasal dari energi listrik akan mempercepat proses difusi atom karbon. Dengan masuknya atom-atom karbon ke permukaan material (baja St 40) maka akan terbentuk larutan padat. Karena atom-atom karbon yang larut mempunyai ukuran (jari-jari) atom yang jauh lebih kecil dari pada ukuran atom besi, maka atom-atom karbon akan masuk ke permukaan baja dan mengisi ruang-ruang kosong di antara atom-atom besi secara interstisi, sehingga akan terbentuk larutan padat interstisi karbon dalam besi/baja. Terbentuknya larutan padat interstisi ini akan menyebabkan peningkatan kekerasan dari baja. Selain terbentuknya larutan padat interstisi, atom-atom karbon yang masuk ke permukaan akan berikatan kuat dengan atom-atom permukaan (atom-atom Fe) membentuk fase baru yang disebut fasa karbida besi yangi mempunyai sifat yang keras.

HEAT TREATMENT

Apakah heat treatment ??

Heat treatment dalam bahasa Indonesia berarti Perlakuan Panas.

Maksudnya adalah perlakuan panas kepada material untuk memperoleh sifat-sifat yang diinginkan, dengan jalan memanaskan sampai temperatur tertentu, untuk kemudian dilakukan pendinginan ataupun penambahan unsur tertentu, sehingga diperoleh bentuk struktur mikro, kekerasan / sifat yang diinginkan.

Proses Heat Treatment terdiri atas dua jenis, yaitu Thermal dan Thermo kimia.
Proses termal jika hanya melibatkan temperatur, sedangkan disebut proses termokimia jika menggunakan zat kimia sebagai additif.
Yang termasuk proses Thermal :

1. Normalizing
2. Quenching
3. Tempering
4. Annealing

Yang termasuk proses Thermokimia :

1. Nitriding
2. Carburizing
3. Carbunitriding

Hal - hal yang terjadi pada saat fasa austenite :

Pada saat fasa berupa austenite material menjadi sangat lunak, sehingga dengan beban yang sedikit saja, dapat menyebabkan material mengalami deformasi (perubahan dimensi/bengkok).

Media pendingin pada proses heat treatment.

1. udara
2. udara dengan kecepatan tinggi
3. oli
4. air

pada saat proses pendinginan, apabila pendinginan berlangsung sangat cepat,

dapat menyebabkan material mengalami crack, karena perubahan fasa yang sangat cepat (pergerakan struktur yang sangat cepat dapat menyebabkan material menjadi crack, terutama pada sudut kritis).

Proses - Proses Heat treatment

1. Annealing
• logam dipanaskan hingga batas temperatur austenite kemudian didinginkan perlahan (di dalam oven).
• untuk melunakkan (menurunkan kekerasan)

2. Normalizing
• Logam dipanaskan hingga batas temperatur austenite kemudian didinginkan perlahan, namun lebih cepat dibanding proses annealing (didinginkan di luar oven).
• Untuk menormalkan / menyeragamkan struktur butir.

3. Quenching Tempering

·        Logam dipanaskan hingga batas temperatur austenite kemudian didinginkan cepat dengan air, ataupun oli. Setelah itu dilakukan proses tempering untuk menghilangkan tegangan sisa dan meningkatkan ductility (tingkat kelunakan) dan ketangguhan.

·        Untuk meningkatkan kekerasan.

4. Carburizing 
• logam dipanaskan hingga temperatur austenite dalam oven yang mengandung karbon tinggi, dimana kadar karbon di dalam oven lebih tinggi dibanding dengan kadar karbon dalam material,
• sehingga karbon akan berdifusi ke dalam material.
• Untuk meningkatkan kekerasan material pada bagian permukaan.
• JIka kadar karbon dalam oven lebih rendah daripada di permukaan material, dapat terjadi DECARBURISASI (karbon dipermukaan material akan berdifusi ke lingkungan, sehingga kekerasan akan berkurang)

5. Induction Hardening
• sama saja dengan Q/T namun menggunakan induksi listrik sebagai sumber panas

6. Nitriding

·        logam dipanaskan hingga temperatur tertentu, dalam lingkungan oven yang kaya dengan Nitrogen, sehingga nitrogen akan masuk ke dalam logam, membentuk endapan pada permukaan logam.