Tag: Gambar Cara Membuat Diagram Time-Transformation-Temperature

Pengertian Diagram Isothermal-Transformation. Diagram Time-Transfomation-Temperatur, diagram TTT, merupakan diagram yang menggambarkan hubungan antara fasa atau struktur yang terbentuk setelah terjadinya transformasi fasa akibat perubahan temperature dan waktu.

Diagram TTT ini biasa disebut juga dengan isothermal transformation diagram atau IT diagram. Isothermal menunjukkan temperature yang tetap. Jadi perubahan fasa terjadi pada temperature yang konstan.

Kekurangan Time-Transformation-Temperature, TTT Diagram

Dalam kenyataannya proses-proses perlakuan panas logam dilakukan dengan laju pendinginan yang kontinyu. Oleh karenanya, diagram TTT sering menjadi tidak relevan untuk mengetahui kecepatan transformasi awal dan akhir. Selain itu temperature pembentukan struktur baru tidak sesuai dengan keadaan yang sebenarnya. Kekurangan tersebut dapat dieliminasi dengan diagram yang disebut continuous cooling transformation, diagram CCT.

Cara Membuat Diagram Time-Transfomation-Temperatur, TTT

Diagrram TTT dapat dibuat dengan melakukan berbagai percobaan perlakuan panas terhadap beberapa sampel baja yang sama dengan cara seperti berikut:

• Menyiapkan beberapa sampel yang terbuat dari baja yang sama, komposisi sama.
• Memanaskan sampel sampel tersebut di dalam tungku atau dapur atau bak garam lebur sampai temperature austenite sedikit di atas temperature Ae1.
• Sampel dikeluarkan dari tungku setelah baja bertransformasi secara sempurna ke austenite
• Memasukkan sampel tersebut ke dalam bak garam lebur dengan temperature dijaga tetap pada temperature subkritis sedikit di bawah Ae1
• Memvariasikan waktu pemanasan (holding time) di dalam bak garam lebur.
• Setelah selang waktu pemanasan (holding time) yang ditentukan tercapai, dinginkan atau celupkan sampel tersebut dalam bak air atau larutan garam dapur, (sampel di quenching)
• Setelah dingin, setiap sampel uji dilakukan pemeriksaaan metalografi untuk struktur mikro dan uji kekerasan.
• Langkah Langkah tersebut di atas diulang Kembali untuk tiap tiap sampel dengan dipanaskan pada temperature subkritis yag berbeda, sehingga diperoleh jumlah titik yang cukup untuk menggambarkan kurva transformasi, temperature dan waktu.

Pada Gambar di bawah ditunjukkan metoda percobaan untuk membuat diagram TTT untuk baja karbon secara skematika. Kurva transformasi dapat memperlihatkan permulaan dan akhir dekomposisi austenite pada temperature tertentu dengan waktu sebagai variable.

Sebagai ilustrasi, sampel baja karbon no 1yang telah diaustenisasi pada temperatur 800 Celcius, Sampel selanjutnya didinginkan dan ditahan konstan pada temperature Ae1 = 600 Celcius beberapa saat. Kemudian didinginkan dengan celup cepat dalam air atau campuran air garam. Pada sampel ini belum terjadi transformasi austenit ke perlit.

Sampel no 2 yang juga telah bertemperatur 800 Celcius didinginkan pada temperature sama dengan sampel no 1 yaitu 600 Celcius dan ditahan lebih lama dari waktu tahan sampel no 1. Kemudian didinginkan dengan celup cepat (quenching). Pada sampel no 2 Fasa austenite sudah mulai terdekomposisi.

Sampel no 3 dilakukan seperti no 1 dan no 2 dengan waktu tahan pada temperature 600 Celcius lebih lama dari sampel no 2. Kemudian sampel didinginkan dengan celup cepat (quenching). Pada sampel no 3, fasa perlit sudah lebih banyak dibanding sampel no 2.

Sampel no 4, ditahan pada temperature 600 Celcius lebih lama dari sampel no 3. Pada sampel tiga, bertransformasi austenite selesai atau berakhir. Seluruh sampel berstrukut perlit

Sedangkan transformasi austenite menjadi perlit akan mengikuti reaksi seperti berikut:

Austenit (γ) → Perlit (α + Fe₃C)

Percobaan dilanjutkan dengan menggunakan sampel 5 dan seterusnya untuk termperatur lebih rendah dan waktu tahan (holding time) yang bervariasi.

Jika temperature diturunkan dengan cepat dari 800 Celcius hingga menjadi 400 Celcius, kemudian ditahan beberapa waktum austenite akan mulai terdekomposisi ketika mencapai waktu tahan sampel di titik 5 dan berakhir setelah waktu tahan sampel mencapai titik 6. Pada temperature ini austenite akan terdekomposisi menjadi struktur bainit.

Ketika baja pada temperature austenite didinginkan dengan cepat tanpa menyentuh hidung kurva, maka austenite akan mulai tertransformasi ketika melewati garis Ms. Garis yang menunjukkan temperature terjadinya awal perubahan austenite menjadi martensit. Pembentukan martensit terus terjadi sampai melewati temperatue kira-kira 79 Celcius.

Manfaat Fungsi Diagram Time-Transfomation-Temperatur, TTT

Diagram TTT atau IT digunakan untuk membantu dalam perencanaan siklus perlakuan panas baja. Memprediksi kekerasan dan struktur mikro baja, dan Dapat digunakan untuk memperoleh spesifikasi atau sifat sifat yang diinginkan.

Contoh Cara Pengggunaan Aplikasi Diagram Time-Transfomation-Temperatur TTT

Dari Diagram Isothermal Transformation IT berikut diketahui bahwa pada temperature di atas garis Ae1 (723 Celcius) fasa Austenit dalam keadaan stabil, seperti ditunjukkan pada gambar berikut:

Daerah sebelah kiri kurva mulai transformasi (A), terdiri dari fasa Austenit yang tidak stabil. Daerah sebelah kanan akhir transformasi (B) adalah daerah hasil transformasi Austenit pada temperature tetap (isothermal).

Daerah antara kurva mulai sampai kurva akhir transformasi (daerah C) terdiri dari tiga fasa, yaitu Austenite, Ferite dan Carbide atau Austenit + Fasa (struktur) Produk yang sedang bertransformasi.

Titik terjauh dari kurva mulai transformasi disebut “hidung’ diagram. Garis Ms menunjukkan temperature awal terjadinya transformasi Austenit menjasi Martensit. Garis Mf merupakan temperature akhir transformasi Austenit menjadi Martensite.

Hasil transformasi di atas hidung diagram adalah perlit. Struktur perlit merupakan struktur lamellar yaitu lapisan ferit dan cementite saling bergantian atau selang seling.

Sedikit di bawah temperature Ae1 terbentuk perlit kasar dan di bawah temperature perlit kasar, austenite bertransformasi menjadi perlit halus.

Strukturmikro Perlit Kasar Dan Perlit Halus Pada Diagram TTT

Contoh struktur mikro perlit kasar dan perlit halus yang merupakan hasil transformasi dari fasa austenite ditunjukkan pada gambar berikut:

Pada daerah di bawah hidung diagram terbentuk struktur baru berupa agregat ferrite dan cementit. Struktur agregat ini disebut dengan bainit.

Struktur bainit akan terjadi jika austenite bertransformasi pada temperature lebih rendah dari temperature pembentukan perlit halus.

Pengintian perlit terbentuk oleh kristal kristal karbida, sedangkan bainit oleh kristal kristal ferrite. Sehingga menghasilkan pola pertumbuhan yang berbeda. Pada pertumbuhan bainit, karbida tumbuh terputus putus.

Struktur bainit dibagi menjadi dua yaitu upper bainite atau feathery bainit atau bainit atas dengan struktur mirip bulu ayam, dan lower bainite atau bainit bawah atau acucular bainit dengan struktur seperti jarum.

Struktur Mikro  Bainit Atas Dan Bainit Bawah Pada Diagram IT

Bainite atas terdiri dari plat plat carbide yang sangat kecil dengan orientasi sejajar dengan arah Panjang jarum jarum ferit. Contoh struktur mikro bainit bawah dan bainit atas ditunjukkan pada gambar berikut:

Pada temperature yang lebih rendah, jarum jarum ferit menjadi lebih lebih tipis dan carbide menjadi semakin kecil dan rapat. Orientasi carbide menjadi 60 derajat terhadap arah sumbu Panjang jaramu jarum ferit.

Kekerasan Struktur Perlit Bainit dan Martensit Pada Diagram TTT

Nilai kekerasan baja dengan struktur perlite, bainit dan martensit untuk berbagai kandungan karbon berbeda dapat dilihat pada gambar berikut:

Dapat dilihat bahwa struktur martensit merupakan struktur yang memiliki kekerasan yang paling tinggi untuk baja karbon. Sedangkan struktur perlit memiliki kekerasan yang paling rendah.

Dari grafik ini dapat diketahui bahwa baja dengan kadar karbon 8 persen dapat mencapai kekerasan sekitar 65 HRC dengan struktur Martensit. Namun, jika baja dengan karbon 8 persen ini berstruktur bainit, maka kekerasannya sekitar 59 HRC.

Kekerasan HRC 59 dapat pula diperoleh pada baja karbon sekitar 0,4 persen dengan struktur martensit.

Daftar Pustaka:

1. Anrinal, 2013, “Metalugri Fisik”, Penerbit CV. Andi Offset, Yogyakarta.
2. Callister, Jr. William D. ,2010, “Materials Science And Engineering An Introduction”, 8th edition, Utah, John Wiley & Sons,inc.
3. George E. Dieter, 1988, “Mechanical Metallurgy”, SI Metric Edition, Maryland USA, McGraw-Hill Book Company UK Limited.
4. Betzalel Avitzur, 1983, “Handbook of Metal-Forming Process”, John Wiley & Sons Inc., New York.
5. Lange, K. 1985, “Handbook of Metal Forming”, MC Graw-Hill, New Jersey
6. Hosford, W. F., 1993, “Metal Forming, Mechanics & Metallurgy”, Second edition, Printice-Hill, Inc., New Jersey.
7. Backofen, W. A., 1972, “Deformation Processing”, Addison-Willey Publishing Company, Massachusett.
8. Dieter, G.E., 1988,”Workability Testing Techniques”, ASM, Metal Park, Ohio.

Artikel Awal

Diagram Time-Transfomation-Temperatur, diagram TTT, merupakan diagram yang menggambarkan hubungan antara fasa atau struktur yang terbentuk setelah terjadinya transformasi fasa akibat perubahan temperature dan waktu. Diagram TTT ini biasa disebut juga dengan isothermal transformation diagram. Isothermal menunjukkan temperature yang tetap. Jadi perubahan fasa terjadi pada temperature yang konstan.

Gambar 1 ditunjukkan diagram TTT untuk baja karbon secara skematika. Kurva transformasi  dapat memperlihatkan permulaan dan akhir dekomposisi austenite pada temperature tertentu dengan waktu sebagai variable.

Sebagai ilustrasi, baja karbon yang telah diaustenisasi pada temperatur 800 celcius, kemudian didinginkan dan ditahan konstan pada temperature 600 celcius, austenite akan mulai terdekomposisi setelah mencapai waktu di titik 2 dan akan berakhir setelah mencapai titik 3. Produk dekomposisi pada temperature ini adalah perlit.

Jika temperature diturunkan dengan cepat dari 800 celcius hingga menjadi 450 celcius, austenite akan mulai terdekomposisi ketika mencapai waktu di titik 4 dan berakhir setelah mencapai titik 5. Pada temperature ini austenite akan terdekomposisi menjadi struktur bainit.

Ketika baja pada temperature austenite didinginkan dengan cepat tanpa menyentuh hidung kurva, maka austenite akan mulai tertransformasi ketika melewati garis Ms. Garis yang menunjukkan temperature terjadinya awal perubahan austenite menjadi martensit. Pembentukan martensit terus terjadi sampai melewati temperatue kira-kira 79 celcius.

Dalam kenyataannya proses-proses perlakuan panas logam dilakukan dengan laju pendinginan yang kontinyu. Oleh karenanya, diagram TTT sering menjadi tidak relevan untuk mengetahui kecepatan transformasi awal dan akhir. Selain itu temperature pembentukan struktur baru tidak sesuai dengan keadaan yang sebenarnya. Kekurangan tersebut dapat dieliminasi dengan diagram yang disebut continuous cooling transformation, diagram CCT.

Pustaka:

1. Thelning, K. E., 1984, “Steel And Its Heat treatment”, Second Edition, Butterworth.

Gambar:

1. http://ardra.biz

Kata dalam artikel Pengertian Diagram Isothermal-Transformation dengan Diagram Time Transfomation Temperatur TTT. Perubahan fasa pada temperature yang konstan dan Gambar Diagram TTT Baja karbon.

Perubahan dekomposisi fasa austenite pada diagram TTT dan  Kurva transfomasi fasa diagram TTT. Perubahan dekomposisi fasa austenite menjadi ferit dan perlit, atau Hidung Kurva diagram TTT. Perlakuan panas dengan diagram TTT serta Contoh Perlakuan panas dengan diagram TTT.