Aneling

BAB I PENDAHULUAN 

A. Latar Belakang Pembahasan

Pembahasan ilmu bahan (logam) merupakan pembahasan yang cukup kompleks, berbagai pertimbangan teknik ada di dalamnya. Mulai dari jenis bahan, peralatan yang digunakan untuk mengolah, proses dalam pengolahan, dan masih banyak lagi pertimbangan-pertimbangan lain yang perlu banyak dipelajari. Diantara pembahasan dalam ilmu bahan, dan sekaligus sebagai Mata Kuliah adalah Perlakuan Panas yaitu mempelajari cara untuk merubah sifat mekanis suatu bahan dengan adanya pemanasan. Salah satu dari cara perlakuan panas adalah pelunakan logam atau dikenal dengan istilah Annealing. Banyak jenis dari cara/ proses Annealing ini, ada full Annealing, dan Spheroidized Annealing. Karena masih minimnya penjelasan mengenai materi proses Annealing ini, dan sekaligus sebagai tugas dari Mata Kuliah Perlakuan Panas agar mahasiswa lebih bisa memahami materi, makalah dengan judul “Proses Pelunakan (Annealing) pada Baja Karbon Tinggi” kami susun.

 B. Pembatasan Masalah 

Dalam proses perlakuan panas seperti yang sudah dipaparkan pada bagian Latar Belakang Pembahasan, memiliki berbagai cara, dan khusus dalam makalah ini kami hanya membatasi pembahasan pada “Proses Pelunakan (Annealing) pada Baja Karbon Tinggi”.

C. Rumusan Masalah 

Dalam penyusunan makalah ini dibuat rumusan masalah :
1. Apakah yang dimaksud Proses Annealing pada baja karbon tinggi ?
2. Apakah tujuan Proses Annealing pada baja karbon tinggi ?
3. Bagaimanakah Proses Annealing pada baja karbon tinggi ?

D. Tujuan Pembahasan 

Dalam penyusunan makalah ini memiliki tujuan agar :
1. Mengetahui maksud Proses Annealing pada baja karbon tinggi.
2. Mengetahui tujuan Proses Annealing pada baja karbon tinggi.
3. Mengetahui bagaimana Proses Annealing pada baja karbon tinggi.

 E. Metode Pengumpulan Data 

Pengumpulan data dilakukan dengan Metode Kepustakaan, yaitu penyusun mengkaji dan menyusun materi dari buku-buku atau literatur-literatur yang sesuai dan mendukung pembahasan makalah.

BAB II. KAJIAN TEORI 

A. Pengertian Proses Annealing

Yang dimaksud dengan annealing ialah menurunkan kekerasan suatu baja dengan jalan memanaskan baja tersebut pada temperatur diatas temperatur krisis maksimum 9800C, dan kemudian dinginkan secara perlahan-lahan di udara (sampai dingin). Sebagai misal baja dengan kadar karbon 1,2%C, susunan strukturnya adalah sementit dan pearlit, setelah kita annealing maka akan didapat susunan pearlit agak kasar sehingga mengurangi kekerasan dari baja tersebut.

B. Langkah Kerja Proses Annealing 

1. Proses Annealing Proses annealing adalah sebagai berikut : 

a. Benda kerja kita masukkan ke dalam kotak baja yang kita isi dengan terak atau pasir.
b. Panaskan pada temperatur 980o C selama 1 sampai 3 jam.
c. Setelah cukup waktunya kotak kita angkat dari dapur.
d. Benda kerja didinginkan dengan perlahan-lahan.

2. Pendinginan Proses Annealing Proses pendinginan dapat dilakukan dengan cara : 

a. Benda kerja dikeluarkan dai kotak dan dibiarkan dingin perlahan-lahan dengan pendinginan dari udara.
b. Benda kerja bersamaan kotaknya dibiarkan dingin perlahan-lahan dengan pendinginan udara.
c. Kotak yang berisi benda kerja dibiarkan dalam dapur dan dapur kita matikan. Sehingga dapur, benda kerja dan kotak mengalami pendinginan perlahan-lahan dari udara.

C. Tipe Proses Annealing

1. 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 dan mendiamkannya 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 dilakukan pemanasan, dan austenit yang terbentuk relatif halus. Pendinginan yang lambat didalam tungku akan menyebabkan austenit mengurai menjadi perlit dan ferit. Pemanasan yang terlalu tinggi diatas A3akan menyebabkan austenit tumbuh sehingga dapat merugikan sifat baja yang diproses. Menganil/annealing baja hipereutektik dilakukan dengan cara memanaskan baja tersebut diatas A1 untuk membulatkan sementit 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 annealing juga diterapkan pada baja karbon dan baja paduan hasil proses pengecoran serta baja hot worked hipereutektoid. Untuk produk cor yang besar, terutama yang terbuat dari baja paduan, Full annealing akan memperbaiki mampu mesin dan juga menaikan kekuatan akibat butir-butirnya menjadi halus. Full annealing juga diterapkan pada baja-baja dengan kadar karbon lebih dari 0,5% agar mampu mesinnya menjadi lebih baik.

2. Spheroidized Annealing Baja karbon medium dan tinggi memiliki kekerasan yang tinggi dan sulit untuk dikerjakan dengan mesin dan dideformasi. Untuk melunakkan baja ini dilakukan proses spheroidizing. Proses spheroidizing dilakukan dengan cara memanaskan baja pada temperatur sedikit dibawah temperatur eutectoid, yaitu sekitar 700 0C. Pada temperatur tersebut ditahan selama 15 hingga 25 jam. Kemudian didinginkan secara perlahan-lahan di dalam tungku pemanas hingga mencapai temperatur kamar.

BAB III PEMBAHASAN 

 A. Pengertian dan Tujuan 

Autectoid Spheroidized Annealing adalah salah satu dari jenis proses Annealing yang lebih tepat untuk baja karbon tinggi. Spheroidized annealing (SA) dilakukan dengan cara memanaskan baja sedikit diatas atau dibawah titik A1 (lihat Gambar 1), kemudian didiamkan 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. Disamping itu, perlakuan ini ditujukan mendeformasikan struktur seperti martensit, trostit, dan sorbit serta lain sebagainya yang merupakan hasil akhir dari proses quench. Gambar 2 memperlihatkan struktur hasil proses sperodisasi baja perkakas. Gambar 2. Daerah Kesetimbangan Besi Karbon Menunjukkan Daerah Temperatur untuk Spheroidized Annealing Tujuan dari spheroidized annealing adalah untuk memperbaiki mampu mesin dan mempebaiki mampu bentuk. Sebagai contoh mampu mesin baja perkakas karbon tinggi sangat baik jika strukturnya sperodisasi. Semua jenis baja perkakas paduan, termasuk kelas karbida maupun baja untuk bantalan harus memiliki kondisi sperodisasi agar hasil pemesinannya baik. B. Metode Spheroidized Annealing Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya proses Spheroidized Annealing merupakan salah satu dari jenis annealing yang paling tepat untuk memproses (melunakkan) baja karbon tinggi. Hal ini dilakukan agar dalam pemrosesan bahan menjadi lebih mudah diproses dan rapi (hasil pemesinan yang baik). Hal ini karena struktur logam (karbida berbentuk lamelar pada perlit dan sementit sekunder) dengan proses ini menjadi bulat. Dalam melakukan Spheroidized Annealing terdapat 4 metode yaitu :
1. Metode Pertama Baja dipanaskan dekat temperatur A1 dan harus dijaga agar tidak melampaui tempelatur tersebut untuk mencegah pembentukan austenit. Baja tersebut kemudian ditahan pada temperatur tersebut untuk suatu jangka waktu tertentu agar diperoleh karbida yang bulat dan agak kasar. Tinggi temperatur dan lama pemanasan yang dipilih sangat tergantung pada kondisi struktur baja sebelumnya dan komposisi kimia baja tersebut. Baja yang memiliki karbon kurang dari 0,3% tidak cocok untuk disperodisasi karena struktur baja-baja karbon rendah terdiri dari ferit dan sejumlah kecil perlit. Perlit yang kasar akan mudah terbentuk pada proses pendinginan yang lambat, sebagai contoh baja karbon paduan di spheroidized annealing yang temperatur sekitar 700o C untuk selama 4-6 jam. Makin lama pemanasan, akan makin kasar perlit yang terbentuk. Temperatur spheroidized annealing dipengaruhi oleh unsur-unsur paduan, keberadaan Ni atau Mn akan menurunkan temperatur A1 dan akibatnya akan menurunkan temperatur spheroidized annealing. Jadi untuk baja yang mengandung Ni 4%, maka tempelatur spheroidized annealingnya serendah-rendahnya adalah 670o C. Temperatur yang lebih rendah akan mempengaruhi waktu prosesing menjadi lebih lama (8-10 jam).
Dilain pihak, HSS yang mengandung W, V, dan Mo dan juga Cr, harus di spheroidized annealing pada temperatur diatas 800o C. Keberadaan unsur-unsur pembentuk karbida yang kuat akan meningkatkan stabilitas karbida didalam baja. Karena itu, dapat menurunkan penggumpalan dan menaikan waktu anil (proses Annealing) pada setiap temperatur spheroidized annealing yang dipilih.

2. Metode Kedua Baja dipanaskan diatas temperatur kritik A1 (lihat gambar 1), dan diam pada temperatur waktu tertentu, kemudian diikuti dengan pendinginan yang lambat pada laju sekitar 10-20o C setiap jam sampai dengan temperatur 550- 600o C. Pendinginan sampai ke temperatur kamar dapat dilakukan asal pendinginan dilakukan diudara. Selama proses pendinginan lambat, C yang larut kedalam austenit akan memisahkan diri dan membentuk karbida yang bulat. Pada kondisi seperti ini kekerasan baja akan relatif lebih rendah. Jika temperatur anil lebih tinggi, sejumlah besar karbida akan larut dan sementit akan terbentuk dalam bentuk lamelar. Metoda ini terutama diterapkan untuk baja-baja eutektoid dan hipertektoid. Sebagai contoh prosedur anil (Gambar 1.25 pada buku Panduan proses perlakuan panas, Rochim Suratman, hal 99) untuk membulatkan keseluruhan karbida didalam matrik ferit baja DIN 100 CrMo memerlukan austenisasi pada 825o/ 830o C diikuti dengan penahanan pada temperatur 775o/ 780 oC. Proses seperti ini akan menghasilkan prestisipasi karbida. Setelah itu, kemudian didinginkan perlahan-lahan melalui rentang temperatur 740-680o C dan selanjutnya didinginkan diudara sampai temperatur kamar.

3. Metode Ketiga Dalam metoda ini baja dipanaskan diatas temperatur kritik A1 (tidak boleh lebih tinggi dari 50o C), dan dibiarkan pada temperatur ini untuk jangka waktu tertentu, kemudian didinginkan sampai temperatur sedikit dibawah A1 (tidak boleh lebih tinggi dari 50o C), dan dibiarkan pada temperatur tersebut untuk suatu jangka waktu tertentu dan kemudian didinginkan pada temperatur kamar. Temperatur yang mendekati A1, struktur sperodisasi yang akan diperoleh lebih kasar dan lebih lunak, namun jika proses temperatur menjauhi A1, misalnya 680o C, struktur yang dihasilkannya akan berbentuk lamelar dan bersifat lebih keras. Dengan cara ini proses sperodisasinya memerlukan waktu yang lebih singkat dibanding dengan cara-cara sebelumnya dan mulai diterapkan untuk baja karbon dan baja paduan. 4. Metode Keempat Sperodisasi dapat juga dilakukan dengan cara memanaskan dan mendinginkan yang berulang-ulang pada temperatur diatas dan dibawah A1. Selama pemanasan diatas A1, hanya butir-butir sementit yang kecil yang akan larut kedalam austenit, tetapi untuk butir-butir sementit yang besar waktu tersedia untuk larut tidak mencukupi. Pada siklus pendinginan berikutnya, molekul-molekul sementit akan mengendap pada butir-butir sementit yang tidak larut. Berdasarkan hal ini timbullah proses koagulasi. Atas dasar hal ini, metode sperodisasi memerlukan waktu yang lebih singkat tetapi sulit untuk dilaksanakannya. Laju sperodisasi tergantung pada struktur yang dimiliki sebelumnya. Makin halus karbida pada struktur asalnya, makin mudah proses sperodisasinya. Jadi struktur perlit yang halus lebih mudah dibandingkan struktur perlit yang kasar. Struktur bainit lebih baik lagi untuk di sperodisasi dan yang terbaik adalah struktur sorbit (struktur yang diperoleh dari hasil penempern martensit). Proses pengerjaan dingin yang dapat memecahkan sementit dan mendistribusikannya secara lebih homogen dapat membantu mempercepat proses sperodisasi. Unsur-unsur pembentuk karbida yang kuat, terutama Cr, W, Mo, dan V meningkatkan stabilitas karbida dalam baja. Karena itu unsur-unsur tersebut menurunkan laju koagulasi dan meningkatkan waktu yang diperlukan untuk soft anneal pada temperatur annealnya. Kekerasan yang dicapai setelah proses sperodisasi tergantung pada komposisi kimia baja. Baja-baja yang mengandung karbon yang rendah menghasilkan kekerasan sekitar 160-190 HB, sedangkan pada baja paduan dan karbon tinggi, menghasilkan kekerasan sekitar 200-230 HB. Untuk meningkatkan mampu mesin baja-baja perkakas karbon tinggi, paduan tinggi, baja pegas, baja bantalan, baja tahan aus, baja perkakas, dan sebagainya sperodisasi dilakukan setelah proses tempa. Sperodisasinya dilakukan dengan cara memanaskan baja diatas tempelatur A1 kemudian didinginkan perlahan-lahan dan ditahan pada tempelatur sedikit dibawah A1 Untuk jangka waktu tertentu kemudian diikuti dengan pendinginan diudara sampai temperatur kamar. Perlu diperhatikan bahwa, agar memperoleh struktur yang globular (bulat), baja harus dipanaskan secara homogen dan distribusi temperatur di dalam tungku juga harus homogen. Baja-baja yang mengandung sementit dibatas butirnya relatif sulit untuk dimesin. Untuk itu, proses sperodisasinya dilakukan dengan cara mengeliminasi sementit dengan proses homogenisasi atau normalizing diatas temperatur Acm kemudian diquench dan dilanjutkan dengan proses sperodisasi. 

BAB IV PENUTUP 

A. Kesimpulan Berdasarkan uraian penyusunan materi makalah maka dapat diambil kesimpulan bahwa :
1. Proses Annealing pada baja karbon tinggi adalah suatu proses pelunakan dengan melakukan pemanasan sedikit diatas atau di bawah titik A1 sekitar 700o C, dikenal pula dengan istilah Spheroidized Annealing.
2. Proses Annealing pada baja karbon tinggi bertujuan memperbaiki mampu mesin dan mempebaiki mampu bentuk (hasil pemesinan yang baik).
3. Spheroidized Annealing merupakan proses annealing yang paling cocok untuk baja karbon tinggi, yang memilki 4 pilihan metode dalam pelaksanaan prosesnya.

 DAFTAR PUSTAKA

Sukrawan Yusep. --. --. http://file.upi.edu/Direktori/FPTK/JUR._PEND ._TEKNIK_MESIN/196607281992021-YUSEP_SUKRAWAN/annelling.pdf diakses 16 Desember 2015
 Supratman Rochim.”Panduan Peoses Perlakuan Panas”. Lembaga Penelitian ITB: Bandung 1994.