Quench and Tempered Steel

Quench and Tempered Steel Rhidiyan Waroko0806331935

Departemen Teknik Metalurgi dan MaterialUniversitas Indonesia

PembahasanPendahuluanPerlakuan PanasQuenchingTemperingMikrostrukturPropertis MaterialAplikasi

2PendahuluanSteel merupakan material yang paling luas penggunaannya. Material ini banyak dipakai pada aplikasi tahan panas, tahan korosi dan tahan aus. Pada setiap aplikasi tersebut, steel memiliki karakteristik yang berbeda.Pada steel untuk aplikasi tahan aus, sifat penting yang dibutuhkan adalah:Kekerasan permukaan yang tinggiKekuatan impak yang tinggi (ketangguhan tinggi)Departemen Teknik Metalurgi dan MaterialPendahuluanAda beberapa cara untuk menghasilkan steel dengan propertis tersebut, yaitu dengan cara:Menambahkan paduanMemberikan perlakuan panasQuench and Tempered Steel adalah salah satu jenis material steel tahan aus yang dihasilkan dengan memberikan perilaku panas terhadap steel tersebut. Departemen Teknik Metalurgi dan MaterialPerlakuan PanasPerlakuan panas terhadap baja sangat mempengaruhi propertis mekaniknya. Baja dapat ditingkatkan kekerasannya sampai 500% hanya dengan merubah kecepatan pendinginannya dari fasa austenite, dari kecepatan pendinginan yang rendah hingga yang cepat.Perlakuan panas yang diberikan terhadap baja adalah: Quenching untuk meningkatkan kekerasan Tempering untuk meningkatkan ketangguhanDepartemen Teknik Metalurgi dan MaterialQuenchingQuenching adalah proses pendinginan setelah baja dipanaskan hingga suhu austenisasi (T>723oC). Departemen Teknik Metalurgi dan Material

Gambar 1. efek dari quenching terhadap perubahan fasa, stress dan sifat akhir dari material tersebut.Quenching Laju PendinginanLaju pendinginan sangat mempengaruhi fasa yang akan terbentuk. Fasa yang terbentuk tersebut akan mempengaruhi propertis akhir dari baja. Untuk memperkirakan fasa yang terbentuk dapat menggunakan diagram CCT dan TTT. Selain laju pendinginan, ada beberapa variabel yang mempengaruhi proses quenching, yaitu: komposisi karbon, komposisi paduan dan tegangan.Departemen Teknik Metalurgi dan Material

Quenching - Diagram CTT Gambar 2. Diagram CTT dari suatu paduan baja tipe 4340. Dari diagram tersebut ditunjukkan bahwa hubungan antara laju pendinginan dapat memberikan hasil akhir mikrostruktur yang berbedaDepartemen Teknik Metalurgi dan MaterialQuenching Komposisi KarbonGambar 3. Dari grafik disamping, dapat dilihat bahwa pengerasan akan efektif bila baja mengandung 0.7% C. Apabila %C > 0.7, maka akan cenderung terjadi austenit sisa (retain austenite).

Departemen Teknik Metalurgi dan Material

Departemen Teknik Metalurgi dan Material

TemperingBaja hasil quench sangat getas dan banyak tegangan sisa (karena efek distorsi).Ada fasa autenit, dari austenit sisa, yang tidak stabil dan dapat mengubah dimensi.Maka baja perlu dipanaskan kembali untuk menghilangkan tegangan sisa (stress relief) dan mengubah austenit sisa serta martensit menjadi martensit temper (ferit + cementit), yang disebut dengan tempering.TemperingJika martensit dipanaskan pada temperatur 250-4500C selama satu jam, akan terbentuk tempered martensite (ferrite + cementite).

Martensit ferrite () + Fe3C (cementite)

Struktur dari martensit temper memberikan gabungan antara kekuatan dan keuletan.TemperingGambar disamping menunjukan pengaruh temeperatur temper terhadap kekuatan dan keuletan.Semakin tinggi temperatur, kekuatan semakin rendah, tetapi keuletan bertambah.

Foto Mikro Quenched and Tempered Steel

Departemen Teknik Metalurgi dan MaterialQuenched and tempered bainitic structure of the shear bolt steel

Quenched and tempered microstructure consisting of spheroidized carbides in a ferrite matrix.Note centerline segregation in the lower half of the picture. 2% Nital, 400 X.

Foto Mikro Quenched and Tempered SteelDepartemen Teknik Metalurgi dan MaterialFe, C 0.3 (wt%) steel, quenched and tempered

Standard Quenched and Tempered SteelDepartemen Teknik Metalurgi dan Material

Komposisi Kimia Departemen Teknik Metalurgi dan Material

Properties MekanikDepartemen Teknik Metalurgi dan MaterialAplikasiQuenched and tempered steel digunakan untuk manufaktur dan perbaikan mesin dan struktur dimana dibutuhkan ketahanan terhadap keausan dan kekuatan luluh yang tinggi.

Contoh: excavator bucket, concrete mixer, light-weight tipper body, ship hull.

Aplikasi

Excavator bucketLight-weight tipper bodyAplikasi

Concrete mixerShip hullReferensihttp://64.224.111.143/reports/Archives/r60_pg2.htmhttp://www.tech.plym.ac.uk/sme/interactive_resources/tutorials/failureanalysis/Aircraft_Towbar/Towbar1.htmhttp://core.materials.ac.uk/search/detail.php?id=1341Totten, George. Steel Heat Treatment Handbook. 2006. CRC Press: London.ASM Handbook Vol. 4ASM Handbook Vol. 9

Departemen Teknik Metalurgi dan Material