18tttdiagram_i.doc

Diagram TTT (Time-Temperature-Transformation)

Diagram T (Time – Waktu) T (Temperature – Temperatur) T (Transformation – Transformasi) merupakan sebuah gambaran grafik Temperatur vs Waktu (dalam skala logaritma) untuk sebuah paduan baja dengan komposisi kimia tertentu. Diagram ini dipakai untuk menentukan kapan suatu transformasi dimulai dan berakhir pada temperatur konstan (iso-thermal). Transformasi ini berlangsung selama baja mengalami perlakuan panas dan pendinginan dari temperatur austenisasi. Ketika fasa Austenit yang hadir dalam baja mengalami pendinginan lambat hingga suatu temperatur dibawah LCT (temperatur kritik terbawah), struktur yang terbentuk adalah Perlit. Sedangkan jika laju pendinginan meningkat, temperatur transformasi ke Perlit menjadi lebih rendah. Dengan pemanasan dan pendinginan terhadap serangkaian sampel, sejarah transformasi Austenit mungkin terrekam. Diagram TTT menyatakan bahwa ketika sebuah transformasi dimulai dan berakhir maka hal itu juga memperlihatkan berapa persen transformasi Austenit telah dicapai pada temperatur tertentu.

Secara berturut-turut, laju pendinginan dari temperatur tinggi semakin cepat sebagai berikut :

1. Pendinginan didalam tungku2. Pendinginan di udara

3. Pendinginan didalam media oli.

4. Pendinginan didalam media air.

5. Pendinginan didalam ”brine”

Jika kurva pendinginan digabungkan dengan diagram TTT, maka struktur akhir logam dan waktu yang diperlukan untuk transformasi penuh mungkin akan diperoleh.

Dalam gambar 1, daerah disebelah kiri kurva transformasi mewakili daerah Austenit. Austenit stabil pada temperatur diatas LCT tetapi menjadi tidak stabil dibawah LCT. Kurva kiri menyatakan mulainya transformasi dan kurva kanan menyatakan akhir transformasi. Daerah antara dua kurva menyatakan transformasi dari fasa Austenit menjadi fasa-fasa/struktur lain yang berbeda yaitu :

1. Transformasi Austenit menjadi Perlit2. Transformasi Austenit menjadi Martensit

3. Transformasi Austenit menjadi Bainit

Heat Treatment of Steel, HSO 030904 18

Gambar 1. Diagram TTT

Gambar 2 menyatakan setengah kurva bagian atas dari diagram TTT. Seperti diperlihatkan dalam gambar 2, ketika Austenit didinginkan hingga temperatur dibawah LCT, maka fasa itu bertransformasi menjadi struktur kristal lain akibat tidak stabilnya fasa itu. Besar laju pendinginan tertentu mungkin dipilih sehingga transformasi Austenit mencapai 50% atau 100% dan lain-lain. Jika laju pendinginan sangat lambat seperti proses anil, kurva pendinginan akan melewati seluruh daerah transformasi dan struktur akhir yang diperoleh berupa 100% Perlit. Dengan kata lain, ketika pendinginan lambat diterapkan, seluruh fasa Austenit itu akan bertransformasi menjadi Perlit. Jika kurva pendinginan melewati daerah tengah transformasi, struktur akhir yang diperoleh adalah 50% Austenit dan 50% Perlit, yang berarti pada laju pendinginan tertentu akan dapat menyisakan sebagian Austenit tanpa menyebabkan transformasi ke Perlit.


Gambar 2. Setengah bagian atas Diagram TTT (daerah Transformasi Austenit ke Perlit)

Gambar 3 menyatakan jenis transformasi yang dapat dijumpai pada kasus laju pendinginan yang cepat. Jika sebuah laju pendinginan sangat cepat, maka kurva pendinginan akan berada disisi kiri kurva mulai transformasi. Dalam kasus ini, semua Austenit akan bertransformasi menjadi Martensit. Jika tidak terjadi penahanan laju pendinginan maka struktur akhir yang diperoleh berupa Martensit.

Gambar 3. Setengah bagian bawah Diagram TTT (Daerah Transformasi Austenit ke Martensit dan Austenit ke Bainit)

Dalam gambar 4, laju pendinginan A dan B menyatakan dua proses pendinginan sangat cepat. Dalam kasus ini, kurva A akan menyebabkan distorsi lebih besar dan tegangan dalam yang juga lebih besar dibandingkan kurva B. Produk akhir dari kedua kurva pendinginan itu adalah Martensit. Kurva B juga dikenal sebagai Laju Pendinginan Kritik, dimana ditandai dengan kurva pendinginan yang menyinggung “hidung” diagram TTT. Laju pendinginan kritik didefinisikan sebagai laju pendinginan yang paling lambat yang menghasilkan 100% Martensit. Dengan laju pendinginan kritik ini, tegangan dalam dan distorsi menjadi minim.


Gambar 4. Pendinginan sangat cepat

Dalam gambar 5, proses pendinginan sangat cepat (rapid quenching) ditahan dengan cara mencelupkan logam kedalam larutan garam dan didiamkan pada temperatur itu kemudian diikuti dengan proses pendinginan lain sehingga melewati daerah fasa Bainit. Struktur akhir berupa Bainit yang bersifat tidak sekeras Martensit. Hasil dari laju pendinginan D antara lain stabilitas dimensi lebih bagus, distorsi dan tegangan dalam lebih kecil.

Gambar 5. Celup cepat terputus

Dalam gambar 6, kurva pendinginan C menyatakan sebuah proses pendinginan lambat seperti pendinginan didalam tungku. Sebagai contoh yaitu pendinginan yang terjadi dalam proses anil dimana seluruh fasa Austenit dibiarkan bertransformasi menjadi Perlit sebagai akibat dari pendinginan yang lambat.


Gambar 6. Proses pendinginan lambat (Annealing)

Terkadang kurva pendinginan juga melewati/memotong daerah transformasi Austenit-Perlit. Dalam gambar 7, kurva pendinginan E menyatakan sebuah laju pendinginan dimana pendinginan itu tidak cukup cepat untuk menghasilkan 100% Martensit. Hal ini dengan mudah dapat dilihat pada diagram TTT. Karena kurva pendinginan E tidak bersinggungan dengan kurva “transformasi akhir Perlit” maka Austenit hanya bertransformasi menjadi 50% Perlit (kurva E bersinggungan dengan kurva Perlit 50%). Selanjutnya kurva E terus berjalan hingga memotong garis transformasi Martensit (Ms) sehingga Austenit yang tersisa 50% akan bertransformasi menjadi 50% Martensit. Dengan demikian struktur akhir yang dihasilkan adalah kombinasi Perlit dan Martensit yang masing-masing berjumlah 50%.

Gambar 7. Laju pendinginan yang menghasilkan struktur Perlit dan Martensit.Heat Treatment of Steel, HSO 030904 22

Gambar 8. Diagram TTT and Struktur mikro yang diperoleh dari laju pendingian yang berbeda-beda.

Gambar 9. Austenit Gambar 10. Perlit


Gambar 11. Martensit Gambar 12. Bainit


Documents

18tttdiagram_i.doc