Heat Treatment

Sejak zaman dahulu kala pandai besi mengetahui bahwa sifat bahan dapat dirubah melalui pemanasan yang disusul dengan pendinginan, mereka mengenal berbagai proses perlakuan panas meski tidak mengetahui dengan pasti apa yang terjadi dalam logam itu sendiri.

Ilmu dan Teknologi Bahan telah tumbuh dan berkembang menjadi satu bidang tersendiri selama 50 tahun terakhir ini.
Pengembangan ini berintikan temuan tertentu yaitu konsep bahwa sifat dan kelakuan bahan berhubungan erat dengan struktur internal dari bahan tersebut.
Hasilnya agar sifat dapat diubah-ubah harus diadakan perubahan yang sesuai pada struktur internal bahan.
Demikian pula bila pemerosesan atau keadaan pemakaian merubah struktur, karakteristik bahan akan berubah pula.


APA ITU HEAT TREATMENT???

sebelum membahas heat treatment, Sebaiknya kita memahami dahulu sedikit tentang TEORI KERUSAKAN Berikut


TEORI KERUSAKAN


Suatu kerusakan dapat terjadi dalam 2 tingkatan, yaitu Kerusakan System dan Kerusakan Komponen.

Kerusakan dapat didefinisikan sebagai suatu perubahan komponen, peralatan atau konstruksi sehingga tidak mampu melaksanakan fungsinya secara memuaskan.

Suatu komponen, peralatan atau konstruksi dikatakan rusak apabila memenuhi salah satu dari tiga kondisi berikut :

1. Secara keseluruhan (total) tidak mampu lagi dioperasikan.
2. Masih mampu dioperasikan, tetapi tdk memuaskan atau tidak optimal.
3. Kondisi mencemaskan, tidak aman atau tidak dapat diandalkan lagi.

Sumber utama penyebab kerusakan, khususnya kerusakan komponen dapat diklasifikasikan menjadi 4 kelompok besar, yaitu :

1. Kesalahan Rancangan atau Perencanaan (Design Faults).

a. Bentuk dan ukuran komponen, kondisi ini biasanya ditentukan dengan analisa tegangan atau batasan geometris.
b. Sifat yang berkaitan terhadap analisa tegangan tetapi sifat lain seperti ketahanan korosi harus juga dipertimbangkan.


2. Kesalahan Material (Material Faults).

a. Patah Ulet (Ductile Fracture), deformasi berlebih, elastis atau plastis, terkoyak atau patah geser (tearing or shear fracture).
b. Patah Rapuh (Brittle Fracture), dari cacat atau konsentrasi tegangan yang berukuran kritis.
c. Patah Lelah (Fatique Fracture, siklus pembebanan, siklus regangan, siklus thermal, korosi lelah, rolling contact fatique, fretting fatique.
d. Kerusakan Temperature Tinggi (creep, oksidasi, gravitasi, pelelehan lokal, melengkung).
e. Peningkatan tegangan yang sangat berlebihan didalam desain.
f. Statik Delayed Fracture, pertumbuhan suatu cacat di estimasi oleh kondisi lingkungan.


3. Kesalahan Proses Fabrikasi (Fabrication Faults).

a. Cacat karena komposisi yang tidak sesuai (inklusi, impuritas yang bersifat rapuh, salah material).
b. Cacat yang berasal dari pembuatan ingot dan coran (casting), seperti segregasi, porositas, inklusi bukan logam, dan lain-lain.
c. Cacat karena proses pengerjaan (deformasi plastis lokal yang berlebihan, Delaminasi, Laps, Seams, Shatter Cracks, Hot Short Split).
d. Iregulitas dan kesalahan karena kesalahan permesinan, penggerindaan atau Stapping.
e. Kerusakan karena pengelasan (porositas, retak, tegangan sisa, undercut, lack of penetratio).
f. Abnormalitas karena perlakuan panas (dekaburisasi, pertumbuhan butiran austenit sisa berlebih, Over Heating, burning, quench-cracking).
g. Cacat karena pengerasan permukaan.
h. Perakitan kurang hati-hati (Komponen saling tidak cocok, material pengotor, tegangan sisa, komponen cacat atau karena terkelupas).


4. Kesalahan Operasional (Service Faults).

a. Beban berlebih atau kondisi pembebanan tidak terduga.
b. Aus.
c. Korosi (korosi tegangan, serangan kimiawi, korosi lelah, gravitasi, kontaminasi karena atsmosfir.
d. Pemeliharaan atau perbaikan yang tidak atau kurang memadai.
e. Kondisi yang tiba-tiba berubah (temperatur operasi tidak normal, vibrasi berlebihan, benturan tiba-tiba atau tidak terduga, thermal shock).

JADI APA MAKSUD DARI PENGENALAN TENTANG
TEORI KERUSAKAN TADI

Untuk meminimalkan potensi kerusakan yang bakal terjadi dari suatu bahan diperlukan suatu proses perlakuan panas guna menambah / meningkatkan daya teknik dari bahan tersebut,
Proses itu disebut dengan : HEAT TREATMENT

Heat treatment adalah Proses memanaskan dan mendinginkan suatu bahan untuk mendapatkan perubahan fasa (struktur) guna meningkatkan kemampuan bahan tersebut sehingga bertambah daya guna teknik dari bahan tersebut.


Tujuan dari HEAT TREATMENT adalah :

Untuk mencapai struktur dan sifat mekanis yang dikehendaki dari bahan tersebut, seperti :

1. Mengeraskan
2. Melunakan
3. Menghilangkan tegangan sisa
4. Menaikan ketangguhan
dll

Read More

Pengenalan Metalurgi Fisik

Metalurgi adalah ilmu dan teknologi yang mengkaji proses pengolahan dan perekayasaan mineral dan logam. Ruang lingkup metalurgi meliputi:

* pengolahan mineral (mineral dressing)
* ekstraksi logam dari konsentrat mineral (extractive metallurgy)
* proses produksi logam (mechanical metallurgy)
* perekayasaan sifat fisik logam (physical metallurgy)


Sejarah

Sejarah ilmu metalurgi diawali dengan teknologi pengolahan hasil pertambangan. Logam yang paling dini digunakan oleh manusia tampaknya adalah emas, yang bisa ditemukan secara bebas. Sejumlah kecil emas telah ditemukan telah digunakan di gua-gua di Spanyol pada masa Paleolitikum, sekitar 40.000 SM [1]

Perak, tembaga, timah dan besi meteor juga dapat ditemukan bebas, dan memungkinkan pengerjaan logam dalam jumlah terbatas. Senjata Mesir yang dibuat dari besi meteor pada sekitar 3000 SM sangat dihargai sebagai "belati dari langit"[2]. Dengan pengetahuan untuk mendapatkan tembaga dan timah dengan memanaskan bebatuan, serta mengkombinasikan tembaga dan timah untuk mendapatkan logam paduan yang dinamakan sebagai perunggu, teknologi metalurgi dimulai sekitar tahun 3500 SM pada masa Zaman Perunggu.

Ekstraksi besi dari bijihnya ke dalam logam yang dapat diolah jauh lebih sulit. Proses ini tampaknya telah diciptakan oleh orang-orang Hittit pada sekitar 1200 SM, pada awal Zaman Besi. Rahasia ekstraksi dan pengolahan besi adalah faktor kunci dalam keberhasilan orang-orang Filistin.[3][4]

Perkembangan historis metalurgi besi dapat ditemukan dalam berbagai budaya dan peradaban lampau. Ini mencakup kerajaan dan imperium kuno dan abad pertengahan di Timur Tengah dan Timur Dekat, Mesir kuno, dan Anatolia (Turki sekarang), Kartago, Yunani, Romawi kuno, Eropa abad pertengahan, Cina kuno dan pertengahan, India kuno dan pertengahan, Jepang kuno dan pertengahan, dan sebagainya.

Banyak penerapan, praktek dan perkakas metalurgi mungkin sudah digunakan di Cina kuno sebelum orang-orang Eropa menguasainya (seperti tanur, besi cor, baja, dan lain-lain)[5].

Berdasar kedekatan antara metalurgi dengan pertambangan inilah maka pada awalnya pendidikan metalurgi lahir dari sekolah-sekolah pertambangan seperti pendidikan metalurgi di Colorado School of Mines.

Ekstraksi

Ekstraktif metalurgi adalah praktek menghapus logam berharga dari sebuah biji dan pemurnian logam mentah yang diekstrak ke dalam bentuk murni. Dalam rangka untuk mengubah logam oksida, atau sulfida untuk sebuah logam murni, bijih besi harus dikurangi secara fisik, kimiawi atau elektrolisasi.

Ahli ekstraktif metallurgi akan tertarik dalam tiga aliran utama yakni pemakanan, berkonsentrasi (oksida logam berharga/sulfida) dan punca (limbah). Setelah pertambangan dari potongan besar akan diperoleh bijih melalui pelumatkan dengan melalui penghancuran dan penggilingan untuk mendapatkan partikel-partikel yang cukup kecil di mana masing-masing partikel terdiri dari bahan berharga atau limbah. Berkonsentrasi partikel nilai dalam bentuk yang mendukung memungkinkan pemisahan logam yang dikehendaki untuk dihapus dari produk-produk limbah.

Pertambangan mungkin tidak diperlukan bila tubuh bijih dan lingkungan fisik yang kondusif untuk pencucian. Larut pencucian bijih mineral dalam tubuh dan menghasilkan solusi yang kaya. Solusi dikumpulkan dan diproses untuk mengekstrak logam berharga.

Badan bijih sering mengandung lebih dari satu logam berharga. Punca dari proses sebelumnya dapat digunakan kembali sebagai bahan dalam proses lain untuk mengambil produk sekunder dari bijih asli. Selain itu, seorang berkonsentrasi mungkin berisi lebih dari satu logam berharga. Yang berkonsentrasi kemudian akan diproses untuk memisahkan logam berharga dalam konstituen individu.

Pendidikan metalurgi

Pada saat ini pendidikan metalurgi sudah sedemkian luas sehingga beberapa perguruan tinggi mengkhususkan penekanan pada cabang-cabang ilmu metalurgi.

* Cabang pengolahan mineral dan metalurgi ekstraksi biasanya sangat ditekankan pada pendidikan metalurgi di jurusan Teknik Pertambangan.
* Cabang metalurgi mekanik biasanya sangat ditekankan pada pendidikan metalurgi di jurusan Teknik Mesin dan Teknik Industri.
* Cabang metalurgi fisik biasanya diajarkan secara merata di berbagai perguruan tinggi sebagai fundamen dari ilmu logam.

Perkembangan persoalan ilmiah dan teknis saat ini yang memerlukan pemecahan multidisiplin mengharuskan adanya pertemuan antara berbagai disiplin ilmu yang berbeda. Dalam hal ini seorang metalurgis (ilmuwan dan pekerja metalurgi) berada di tengah-tengah pertemuan ilmu-ilmu tersebut. Metalurgi beririsan dengan beberapa aspek ilmu kimia, teknik kimia, fisika, teknik fisika, teknik mesin, pertambangan, lingkungan, dll.

Mineral dressing

Mineral dressing adalah pengolahan mineral secara fisik. Tujuan dari mineral dressing adalah meningkatkan kadar logam berharga dengan cara membuang bagian-bagian dari bijih yang tidak diinginkan. Secara umum, setelah proses mineral dressing akan dihasilkan tiga kategori produk.

1. Konsentrat, dimana logam-logam berharga terkumpul dan dengan demikian kadarnya menjadi tinggi.
2. Tailing, dimana bahan-bahan tidak berharga (bahan ikutan, gangue mineral) terkumpul.
3. Middling, yang merupakan bahan pertengahan antara konsentrat dan tailing.

Teknik mineral dressing bermacam-macam. Pengaplikasiannya sangat tergantung pada jenis bijih atau mineral yang akan ditingkatkan konsentrasinya. Pemilihan teknik didasarkan pada perbedaan sifat-sifat fisik dari mineral-mineral yang ada dalam bijih tersebut. Teknik-teknik yang digunakan dalam proses mineral dressing di antaranya adalah:

Konsentrasi gravitasi

Teknik ini memanfaatkan perbedaan berat jenis antara mineral-mineral. Mineral-mineral dipisahkan dengan peralatan yang berprinsip pada pemisahan berat jenis seperti jigging, rake classifier, spiral classifier, vibrating table, dll.

Flotasi

Teknik ini memanfaatkan perbedaan sifat permukaan mineral-mineral. Dengan menambahkan reagen kimia yang bisa membuat permukaan salah satu mineral menjadi hidrofil sementara bagian reagen itu sendiri memiliki sifat hidrofob, maka mineral bersangkutan dapat diangkat oleh gelembung yang ditiupkan ke permukaan untuk dipisahkan. Biasnya mineral-mineral sulfida dipisahkan dengan cara ini.

Magnetic Separation

Cara ini memanfaatkan sifat magnet dari mineral-mineral. Mineral yang bersifat feromagnetik dipisahkan dari mineral yang bersifat diamagnetik. Dan teknik-teknik lainnya, seperti electric separator, dll.

Metalurgi ekstraktif

Pada bagian mineral dressing, konsentrat yang mengandung logam berharga dipisahkan dari pengotor (gangue mineral) yang menyertainya. Sedangkan ilmu extractive metallurgy adalah untuk memisahkan logam berharga dalam konsentrat dari material lain.

Metalugi Fisik adalah pengetahuan-pengetahuan mengenai fisika dari logam-logam dan paduan-paduan umpamanya tentang sifat-sifat mekanik, sifat-sifat teknologi serta pengubahan-pengubahan sifat-sifat tersebut yang umumnya menyangkut segi-segi pengembangan atau development, pada penggunaan dan pengolahan atau teknologi logam-logam dan paduan-paduan.

Read More