Cont'd : Surface Hardening - Thermochemical Treatment

Okay, post ini merupakan postingan lanjutan. dari sebelumnya kan dibahas tentang pengerasan permukaan yang selektif, post ini akan membahas pengerasan permukaan dengan thermochemical. Pengertian perlakuan panas dengan termokimia adalah mendifusikan elemen kimia pada temperatur yang meningkat untuk meningkatkan sifat mekanis permukaan komponen.

Pertama, akan dibahas dahulu keuntungan dari pengerasan termokimia ini :

• Mudah mengontrol kedalaman pengerasan
• Baik untuk bentuk kompleks
• Biaya rendah terutama untuk produksi massal
• Bahan baku low carbon steel, alasan : Mudah dibentuk dan di machining, bagian tengahnya ulet, kekerasan permukaannya meningkat, dan struktur lebih tangguh daripada baja medium atau high carbon steel.

Nah, pengerasan permukaan secara termokimia ini dibagi menjadi empat bagian, yaitu kurang lebih dapat dilihat pada skema sebagai berikut :

Proses Pemanasan Permukaan  Termokimia :

1. Carburizing

Merupakan difusi karbon pada temperatur baja diatas transformasi ferrite / austenite. Pada pendingan selanjutnya terbentuk kulit martensit. Kekerasan permukaan pada proses ini mencapai 700 – 900 HV (Vickers). Karbon ini didapat dari gas metana, karbon monoksida (CO) dan gas metana (CH₄)

                C-C_o= (C₁-C_o) [1-erf (x/2*sqrtDt)]

 C            = kadar karbon pada kedalaman x

C_o            = kadar karbon dasar dalam baja

C₁            = Kadar karbon dipermukaan

x              = Kedalaman dari permukaan (cm)

D             = Koef diff (cm²/s)

t              = waktu (s)

erf = error function

Reaksi carburizing :

Berikut gambar Pack Carburizing :

Mikrostruktur hasil karburisasi baja, dietsa dengan 5% nital

2. Nitriding

Proses nitriding ini hampir sama dengan proses karburisasi. Perbedaannya terdapat pada unsur yang didifusikan pada proses ini adalah nitrida. Nitridanya didapat dari gas NH3. Kekerasannya mencapai 800 – 1050 HV (paling tinggi diantara proses lainnya). Reaksi dari proses ini adalah 2NH₃ –> 2N + 3H₂

Keuntungan dari proses nitriding yaitu :

• permukaan lebih keras dan tahan aus
• ketahanan tempering dan kekerasan pada temperatur tinggi
• kekuatan fatiguenya tinggi
• meningkatkan ketahanan korosi untuk baja yang bukan stainless steel
• kestabilan dimensinya tinggi

berikut mikrostruktur baja hasil pengerasan permukaan dengan nitrida

(a)    single stage nitriding, (b) double stage nitriding

3. Carbonitriding

Hampir sama seperti karburisasi, tetapi difusi unsur nitrida dan karbon (dominasi nitrida, ditambah sedikit karbon). Proses ini meningkatkan sifat mekanis baja, yaitu tahan aus, tahan fatik, dan ketahanan terhadap softening (pelunakan) temperatur tinggi meningkat.

4. Nitrocarburizing

Difusi nitrida dan karbon dibawah temperatur transformasi ferrite / austenite, selanjutnya terbentuk lapisan senyawa karbonitrida serta zona difusi hidrogen dibawahnya.

Reaksinya : 2NH₃ –> 2N + 3H₂ dan CO –> CO₂ + C

Proses ini meningkatkan ketahanan aus adhesive, dan zona difusi nitrogen meningkatkan ketahanan fatigue baja akibat adanya nitrida.

Berikut mikrostrukturnya :

Sekian postingan saya tentang proses pengerasan permukaan. jadi dapat disimpulkan kalau :

1. Ada 2 tipe pengerasan permukaan, yaitu Selective dan termokimia
2. pengerasan permukaan selective adalah pengerasan permukaan secara selektif, atau tidak meliputi seluruh permukaan dan tertentu, yang meliputi : induksi, laser beam, dan flame hardening
3. pengerasan permukaan termokimia adalah pengerasan permukaan dengan cara mendifusikan unsur pengeras permukaan, yang meliputi : carburizing, nitriding, carbonitriding dan nitrocarburizing

Referensi :

Dr. Ir. Myrna Ariati, Bahan Kuliah Heat Surface Treatment, Universitas Indonesia 2010

About these ads