Karburasi pada Logam dan Pendinginan

Karburasi adalah sebuah proses penambahan unsur Karbon pada permukaan logam dengan cara difusi untuk meningkatkan sifat fisis dan mekanisnya. Proses  karburasi  ini  biasanya  dilakukan  pada  baja  karbon  rendah  yang  mempunyai  sifat  lunak  dan  keuletan  tinggi. Mengeraskan  permukaan  dengan  menggunakan  cara  karburasi  adalah  cara  pengerasan  yang  paling  tua  dan  ekonomisKarena  pada  proses  pengerasan  ini  hanya  merubah  komposisi  kimia  dari  baja  karbon  tersebut.

Tujuan Karburasi

• Menghasilkan permukaan material yang tahan aus terhadap gesekan.
• Namun tetap ulet pada bagian tegahnya untuk menanggulangi hentakan pada mesin.

Ada 3 cara penambahan karbon atau karburasi :

1. Menggunakan medium padat atau Pack carburizing.
2. Menggunakan medium cair atau Liquid carburizing.
3. Menggunakan medium gas atau Gas carburizing.

Medium padat atau Pack carburizing 

PACK CARBURIZING adalah proses di mana karbon monoksida yang berasal dari senyawa padat terurai pada permukaan logam menjadi karbon baru lahir dan karbon dioksida. Karbon baru lahir diserap ke dalam logam, dan karbon dioksida segera bereaksi dengan bahan karbon hadir di kompleks karburasi solid untuk menghasilkan karbon monoksida segar. Pembentukan karbon monoksida ditingkatkan oleh energizer atau katalis, seperti barium karbonat (BaCO3), kalsium karbonat (CaCO3), kalium karbonat (K2CO3), dan natrium karbonat (Na2CO3), yang hadir di kompleks karburasi. 

Ini energizer memfasilitasi pengurangan karbon dioksida dengan karbon untuk membentuk karbon monoksida. Dengan demikian, dalam sistem tertutup, jumlah energizer tidak berubah. Karburasi terus asalkan cukup karbon hadir untuk bereaksi dengan karbon dioksida berlebih. 

Pack karburasi tidak lagi menjadi proses komersial utama. Ini telah terutama karena digantikan dengan gas lebih terkendali dan kurang padat karya dan proses karburasi cair. Namun, setiap biaya gas keunggulan tenaga kerja karburasi atau karburasi cair mungkin memiliki lebih karburasi paket dapat dinegasikan harus benda kerja memerlukan langkah-langkah tambahan seperti pembersihan dan penerapan lapisan pelindung di karburasi operasi stopoff. Masalah lingkungan juga menyebabkan pengurangan penggunaan karburasi pak.

 
Komponen yang akan dikarburisasi ditempatkan dalam kotak yang berisi media penambah unsur karbon atau mediaKarburasi.

Proses Pack carburizing

Dipanaskan pada suhu austenisasi (842–953 0C). Akibat pemanasan ini, media karburasi akan teroksidasi menghasilkan gas CO2 dan CO.
Gas CO akan bereaksi dengan permukaan baja membentuk atom Karbon yang kemudian berdifusi ke dalam baja.. 

Medium cair atau Liquid carburizing
Pada karburasi yang menggunakan medium cair atau Liquid Carburizing biasanya pemanasan benda kerja menggunakan garam cair (salt bath) .

Garam cair terdiri dari campuran sodium cyanide (NaCN) atau potasium cyanide (KCN) yang berfungsi sebagai karburasi agent yang aktif.
Dengan natrium carbonat (NaCO3) yang berfungsi sebagai energizer dan penurun titik cair garam. Dalam praktek, NaCN lebih banyak digunakan karena relaitif lebih murah, lebih banyak menagndung karbon dan titik cair relatif lebih rendah (500°C).

Medium gas atau Gas carburizing

1. VACUUM CARBURIZING adalah non-ekuilibrium, meningkatkan difusi-jenis proses karburasi di mana baja sedang diproses adalah austenitized dalam vakum kasar, carburized dalam tekanan parsial gas hidrokarbon, menyebar dalam vakum kasar, dan kemudian didinginkan baik minyak atau gas. Dibandingkan dengan suasana konvensional karburasi (lihat artikel "Gas karburasi" dan "Pack karburasi" dalam Volume ini), vakum karburasi menawarkan keseragaman yang sangat baik dan pengulangan karena tingkat kontrol yang tinggi proses mungkin dengan tungku vakum, peningkatan sifat mekanik karena kurangnya oksidasi intergranular, dan berpotensi mengurangi waktu siklus terutama ketika tinggi suhu proses mungkin dengan tungku vakum digunakan.

2. Plasma Carburizing
                 adalah salah satu cara modifikasi permukaan dengan membentuk karbida pada permukaan logam dalam vakum memanfaatkan energi termal dan reaksi elektrokimia DC plasma.
Sebuah metode karburasi plasma baru yang dikembangkan oleh NDK menyediakan produk-produk berkualitas tinggi presisi yang baik dalam lingkungan yang bersih dan dengan efisiensi tinggi. 


Setelah permukaan material sudah mengandung cukup karbon, proses dilanjutkan dengan pengerasan yaitu dengan pendinginan (Quenching) untuk mendapatkan kekerasan yang tinggi.

Pendinginan (Quenching)

• Setelah permukaan material sudah mengandung cukup karbon, proses dilanjutkan dengan pengerasan yaitu dengan pendinginan (Quenching) untuk mendapatkan kekerasan yang tinggi.
• Proses pengerasan (quenching) dapat dilakukan dengan 3 cara, yaitu :
• Pendinginan langsung (Direct Quenching)
• Pendinginan  tunggal (Single Quenching)
• Double Quenching

1. Pendinginan langsung (Direct Quenching)

Pendinginan secara langsung dari media karburasi
Efek yang timbul adalah kemungkinan adanya pengelupasan pada benda kerja
Pada pendinginan langsung ini diperoleh permukaan benda kerja yang getas.
2. Pendinginan Tunggal (Single Quenching)

Single Quenching merupakan pendinginan dari benda kerja setelah benda kerja tersebut di karburasi dan telah didinginkan pada suhu kamar.
Tujuan dari metode ini adalah untuk memperbaiki difusisitas dari atom ± atom karbon, dan agar gradien komposisi lebih halus.
3. Double Quenching

Double Quenching adalah proses pendinginan atau pengerasan pada benda kerja yang telah di karburasi dan didinginkan pada temperatur kamar kemudian dipanaskan lagi diluar kotak karbon pada temperatur kamar lalu dipanaskan kembali pada temperatur austenit dan baru didinginkan cepat. Tujuan dari metode ini untuk mendapatkan butir struktur yang lebih halus.