PENGERASAN PERMUKAAN : Carburizing, Flame hardening ,Pengerasan dengan Induksi dan Nitriding

PENGERASAN PERMUKAAN

Seringkali komponen-komponen baja diinginkan hanya keras pada permukaannya saja sedangkan inti atau porosnya tetap lunak, hal ini memberikan kombinasi yang serasi antara permukaan yang tahan pakai dan poros yang ulet.

a.    Tujuan Proses Pengerasan Permukaan: Menghasilkan lapisan permukaan yang keras pada baja yang dianggap lunak dan ulet.

b.    Umumnya pengerasan permukaan dibagi menjadi tiga proses:

1)    Carburizing/penambahan karbon.

Proses karburizing didasarkan atas kemampuan baja untuk menyerap karbon pada temperatur antara 900—950°C. Carburizing adalah salah satu metoda yang digunakan untuk menghasilkan permukaan keras pada baja yang berkadar karbon rendah (<0,3%).

Dengan proses ini didapat lapisan baja dengan kadar karbon 0,3-1%, dengan tebal antara 0,1-2,5mm tergantung lamanya pemanasan.

Gambar 6. Grafik hubungan lama pemanasan dengan tebal pengerasan

 

Gambar 7. Proses Carburizing

Proses Carburizing: Baja yang akan diproses dimasukkan kedalam peti yang berisi arang kayu atau batu bara dan barium karbonat. Setelah suhu dan waktu pemanasan tercapai (tergantung ketebalan dan kekerasan yang diinginkan), dapur kemudian dimatikan, setelah mencapai suhu kira-kira 350°C, kotak kemudian dikeluarkan dan selanjutnya didinginkan di udara.

  

2)    Flame hardening.

Flame hardening atau pengerasan dengan nyala api adalah pengerasan yang dilakukan dengan memanaskan benda kerja pada nyala api. Nyala api tersebut dapat menggunakan Elpiji + Udara atau Acetylin + O2. Prinsip kerja dari flame hardening adalah permukaan benda kerja dipanaskan hingga suhu austenit, dengan cara menyalakan api oxy-acetylene dan diquenching dengan air. Cara ini sangat efektif untuk baja dengan kandungan karbon cukup tinggi (0,3% - 0,6 % C).

Gambar 8. Proses Flame Hardening

Pada proses ini hal-hal yang harus diperhatikan adalah:

a)    Zona yang dipanaskan harus bersih dan bebas dari kerak.

b)    Keseimbangan campuran gas oksigen dengan asetilen untuk mendapatkan nyala netral dan stabil.

c)    Laju atau kecepatan pemanasan diusahakan tetap atau stabil

d)    Sebaiknya dilanjutkan dengan proses temper, untuk mengurangi kegetasan

3)    Pengerasan dengan Induksi

Pada pengerasan induksi tidak mengalami perubahan komposisi kimia di permukaannya, zona yang dikeraskan permukaannya dipanaskan hingga temperatur austenisasi lalu didinginkan dengan cepat sehingga membentuk struktur martensit. Baja yang dikeraskan harus mempunyai sifat mampukeras (hardenability) yang baik seperti baja dengan kandungan karbon sekitar 0,3 sampai 0,6 %.

Pemanasan pada proses pengerasan induksi diperoleh dari arus bolak-balik berfrekuensi tinggi berasal dari konverter oscilator yang selanjutnya didinginkan dengan cepat (seperti terlihat pada gambar 9.1). Arus bolak-balik dengan frekuensi tinggi (10.000 sampai 50.000 Hz) ini mengakibatkan timbulnya arus Eddy dalam lapisan permukaan logam yang kemudian berubah menjadi panas. Sedangkan kedalaman pemanasan tergantung kepada daya dan frekuensi arus listrik.

Macam penggunaan frekuensi:

- 3000 Hz untuk kedalaman 3 – 6 mm.

- 9600 Hz untuk kedalaman 2 – 3 mm.

Segera setelah permukaan komponen mencapai suhu yang diperlukan untuk pendinginan, arus dimatikan dan selanjutnya permukaan serentak disemprot air melalui lubang pada blok induksi. 

Gambar 9. Proses Pengerasan dengan Induksi

4)    Nitriding/penambataan nitrogen.

Baja yang dinitriding adalah baja paduan rendah yang mengandung chromium dan molibdenium dan kadang-kadang disertai kandungan nikel dan vanadium. Beberapa baja nitriding mengandung kira-kira 1% aluminium. Baja tersebut dipanaskan pada 500°C. selama 40 hingga 90 jam dalam kotak gas yang diisi sirkulasi gas amonia. Permukaan baja akan menjadi sangat keras karena terbentuknya nitrida, sedangkan inti bahan tetap tidak terpengaruh.

 

Gambar 10. Proses Nitriding

Sumber : Link