M.Ekaditya Albar / 0806331683 Paper Praktikum Metalografi

1

Pengaruh Perlakuan Panas T6 dan T4 terhadap Kekerasan Aluminium

Aluminium merupakan logam non ferrous dan merupakan logam kedua terbesar yang dipergunakan

oleh industri komponen setalah baja. Kelebihan dari logam aluminium antara lain: memiliki berat ⅓ dari

berat baja (ρ: 2.7 Kg / dm3), memiliki konduktifitas panas dan listrik yang baik, ratio kekuatan dan berat

yang tinggi, tahan terhadap korosi, memiliki sifat formability yang baik serta mudah dicetak.

Adapun menurut kemampuannya terhadap perlakuan panas, logam ini dapat dibagi menjadi dua

bagian, yaitu paduan Al yang tidak dapat dilaku panas dan paduan Al yang dapat dilaku panas. Paduan Al

yang tidak dapat dilaku panas (non heat-treatable) tidak dapat ditingkatkan kekerasannya melalui proses

perlakuan panas. Kekuatannya hanya dapat ditingkatkan dengan pengerjaan dingin (cold work). Sedangkan

paduan Al yang hot-treatable dapat ditingkatkan kekerasannnya dengan proses perlakuan panas.

Perlakuan panas yang umum dilakukan pada paduan aluminium adalah annealing dan pengerasan

pengendapan (Precipitation Hardening). Proses annealing sendiri pada logam Al dapat dibagi menjadi tiga

jenis, yaitu: anneal proses, anneal homogenisasi dan anneal stress relief.

Anneal Proses

Prosedur dan fungsi anneal sama seperti yang dilakukan pada baja, hanya rentang temperatur

prosesnya lebih rendah, yaitu sekitar 150-250oC, dan laju pendinginannya adalah 28oC/jam.

Anneal Homogenisasi

Proses anneal ini akan menghomogenisasi struktur yang tidak seragam akibat proses pengecoran,

sehingga sifat mekanik paduan akan seragam pada setiap bagian. Temperatur anneal yang

digunakan bervariasi tergantung pada paduannya, biasanya lebih tinggi dibandingkan temperatur

pada anneal proses.

Anneal Stress Relief

Proses anneal ini penting untuk mendapatkan kontrol dimensi yang teliti pada part aluminium.

Temperatur perlakuan rendah dan waktu tahan pendek sekitar 15 menit, dilakukan setelah

machining untuk menghilangkan tegangan sisa. Yang harus diwaspadai adalah anneal stress relief

akan menurunkan sifat mekanis paduan Al yang di-age hardening, sehingga harus dilakukan hanya

sebatas tercapai nilai optimalnya. Contoh aplikasinya adalah part panjang, part datar dan luas,

melingkar, serta bentuk kompleks.

Proses perlakuan panas Al yang paling umum dilakukan adalah proses pengerasan pengendapan

(Precipitation Hardening). Prinsip pengerasan ini adalah terbentuknya inklusi dari fasa kedua yang

menguatkan logam. Proses ini disebut juga Age Hardening, yaitu proses dimana endapan dari unsur

paduan non ferrous yang berasal dari larutan padat lewat jenuh (Super Saturated Solid Solution / SSSS),

menghalangi pergerakan butir pada paduan, sehingga akan meningkatkan kekuatan dan kekerasan paduan

non ferrous, termasuk di dalamnya logam aluminium.

M.Ekaditya Albar / 0806331683 Paper Praktikum Metalografi

2

Syarat terbentuknya penguatan dengan Precipitation Hardening adalah unsur pemadu dalam logam

dasar memiliki perbedaan kelarutan dengan naiknya temperatur. Pada logam Aluminium, salah satu

contohnya adalah paduan Al–Cu, dimana kelarutan Cu rendah pada temperatur rendah dan meninggi

seiring dengan meningkatnya temperatur.

Gambar 1. Proses Precipitation Hardening

Proses-proses yang terdapat pada Precipitation Hardening beserta penjelasannya adalah sebagai

berikut:

Solution Treatment

Pemanasan sampai temperatur T0 dimana semua atom paduan dalam Aluminium akan larut.

Contoh pada paduan Al-Cu. Cu larut dalam Al membentuk fasa tunggal (α).

Quenching

Proses quenching / pendinginan cepat tidak memungkinkan adanya difusi. Proses ini

menghasilkan larutan padat lewat jenuh (SSSS) pada temperatur T1. Pada T1 , fasa yang setimbang

adalah α+β, namun fasa β sendiri tak sempat terbentuk.

Ageing

Benda kerja dipanaskan sampai T2 , dimana larutan padat lewat jenuh mulai membentuk fasa β.

Fasa ini muncul dalam bentuk endapan halus yang terdispersi dan meningkatkan kekuatan logam.

Lamanya pemanasan tergantung pada tahapan terbentuknya endapan yang menguatkan secara

optimum.

Proses heat treatment pada paduan aluminium dengan metode precipitation hardening beserta

hubungannya dengan struktur kristal atom-atom penyusunnya dapat dilihat pada gambar berikut ini:

M.Ekaditya Albar / 0806331683 Paper Praktikum Metalografi

3

Gambar 2. Kurva Ageing pada Precipitation Hardening

Gambar 3. Mekanisme Terbentuknya Presipitat pada Proses Ageing

Pada awal proses ageing, endapan memiliki susunan yang masih mengikuti bentuk kisi logam

induk (koheren), sehingga menimbulkan tegangan di sekitar kisi logam induk.

Endapan semakin besar dan sebagian masih mengikuti bentuk kisi logam dasar (semi koheren).

Tegangan di daerah sekitar endapan semakin besar dan kekerasan paduan semakin besar hingga

mencapai maksimum.

Endapan kemudian membentuk struktur sendiri yang berbeda dari struktur susunan logam induk

(inkoheren), sehingga tegangan di sekitar endapan berkurang dan menurunkan kekerasan. Jika

pada kondisi ini ageing tetap dilanjutkan, maka kekerasan akan terus menurun dan disebut

kondisi over-ageing.

Paduan Aluminium yang dilaku panas Precipitation Hardening, diberikan beberapa notasi untuk

menyatakan kondisi perlakuan panas dari paduan tersebut, contohnya T6 dan T4. Proses yang dilakukan

pada Al T6 yaitu solution treatment, quench dan ageing pada temperatur antara 160-250oC. Sedangkan

proses pada Al T4 yaitu solution treatment, quench dan ageing temperatur ruang (natural ageing).

M.Ekaditya Albar / 0806331683 Paper Praktikum Metalografi

4

Jika dilihat dari suhu ageing-nya, Al T6 dilakukan pada suhu cukup tinggi, yaitu 160-250oC, sedangkan

Al T4 dilakukan ageing pada suhu ruang (Natural Ageing). Sesuai dengan teori precipitation hardening pada

mata kuliah Metalurgi Fisik 1, perlakuan ageing yang dilakukan pada suhu tinggi akan menghasilkan

kekerasan dengan waktu yang lebih cepat dibandingkan dengan ageing yang dilakukan pada suhu ruang.

Hal ini dikarenakan ageing suhu tinggi memiliki driving force tinggi yang berasal dari temperatur proses

sehingga proses berlangsung lebih cepat. Heat input ini digunakan untuk membentuk presipitat atau fasa

kedua. Hal ini berbeda dengan natural ageing yang tidak mendapat suplai energi panas sehingga waktu

untuk mencapai kekerasan maksimumnya lebih lama.

Jika dilihat dari nilai kekerasan

yang dihasilkan, proses natural ageing

pada paduan Al T4 akan menghasilkan

kekerasan yang lebih tinggi

dibandingkan dengan paduan Al T6

pada proses artificial ageing (160-

250oC). Hal ini dikarenakan pada proses

ageing suhu tinggi, presipitat yang

terbentuk tidak koheren (membentuk

struktur sendiri yang berbeda dengan

susunan logam matriksnya) sehingga

tidak efektif dalam menghambat

dislokasi. Selain itu, ageing suhu tinggi juga akan menyebabkan pembesaran ukuran presipitat sehingga

kurang optimal dan kekerasannya menurun (over-ageing). Sedangkan pada natural ageing, presipitat yang

terbentuk akan meliputi fasa koheren, semi koheren dan inkoheren dimana pada fasa semi koheren

endapan semakin besar dan sebagian masih mengikuti bentuk kisi logam dasar (semi koheren). Tegangan di

daerah sekitar endapan semakin besar dan kekerasan paduan semakin besar hingga mencapai nilai

maksimum.

Referensi:

Slide Kuliah Heat and Surface Treatment (HST), Dr. Ir. Myrna Ariati Mochtar M.S. Depok, 2010

Slide Kuliah Metalurgi Fisik 1, Prof. Dr. Ir. Bondan Tiara Sofyan, M.Si. Depok, 2009

Gambar 4. Hubungan Temperatur Ageing dengan Nilai

Yield Strength