Diagram TTT/CCT

 Diagram TTT/CCT

Diagram TTT (Time, Temperature, dan Transformation) adalah sebuah gambaran dari temperatur terhadap waktu logaritma untuk baja paduan dengan komposisi tertentu. Diagram ini biasanya digunakan untuk menentukan kapan transformasi mulai dan berakhir pada perlakuan panas yang isothermal (temperatur konstan) sebelum menjadi campuran Austenit. Ketika Austenit didinginkan secara perlahan-lahan sampai pada temperature dibawah temperatur kritis, struktur yang terbentuk ialah Perlit. Semakin meningkat laju pendinginan, suhu transformasi Perlit akan semakin menurun. Struktur mikro dari materialnya berubah dengan pasti bersamaan dengan meningkatnya laju pendinginan. Dengan memanaskan dan mendinginkan sebuah contoh rangkaian,transformasi austenit mungkin dapat dicatat. Diagram TTT menunjukkan kapan transformasi mulai dan berakhir secara spesifik dan diagram ini juga menunjukkan berapa persen austenit yang bertransformasi pada saat suhu yang dibutuhkan tercapai. Peningkatan kekerasan dapat tercapai melalui kecepatan pendinginan dengan melakukan pendinginan dari suhu yang dinaikkan seperti pendinginan furnace, pendinginan udara, pendinginan oli, cairan garam, air biasa, dan air asin.

Semua elemen paduan, kecuali Co, menggeser hidung kurva TTT/CCT ke arah kanan. Semua elemen paduan, kecuali Co, menurunkan temperature pembentukan martensite. Sehingga Komposisi elemen paduan mempengaruhi media kuens (air, oli, udara) yang dipilih untuk mengeraskan baja. Elemen paduan meningkatkan mampu-keras (hardenability) baja, atau, baja dengan komposisi berbeda akan memiliki mampu keras berlainan.

Maksud utama dari proses perlakuan panas terhadap baja adalah agar diperoleh struktur yang diinginkan supaya cocok dengan penggunaan yang direncanakan.  Struktur  tersebut dapat  diperkirakan  dengan menerapkan proses perlakuan panas yang spesifik. Struktur yang diperoleh merupakan hasil dari proses transformasi dari kondisi sebelumnya (awal). Beberapa proses transformasi dapat dibaca melalui diagram fasa. Diagram fasa Fe-C dapat  digunakan  untuk  memperkirakan  beberapa  kondisi transformasi tetapi untuk kondisi tidak setimbang tidak dapat menggunakan diagram fasa. Dengan demikian, untuk setiap kondisi transformasi lebih baik menggunakan diagram TTT (Time Temperature Transformation). Diagram ini menghubungkan transformasi austenit terhadap waktu dan temperatur. Nama lain dari diagram ini adalah diagram S atau diagram C. Melalui diagram ini dapat dipelajari kelakuan baja pada setiap tahap perlakuan panas. Diagram ini dapat juga digunakan untuk memperkirakan struktur  dan  sifat  mekanik  dari baja  yang  diquench (disepuh)  dari temperatur austenitisasinya ke suatu temperatur dibawah A1.

Pengaruh laju  pendinginan  pada transformasi austenit  dapat  diuraikan melalui penggunaan diagram TTT untuk jenis baja tertentu. Pada diagram ini  sumbu  tegak  menyatakan  temperatur  sedangkan  sumbu  datar menyatakan  waktu  yang  diplot  dalam  skala  logaritmik.  Diagram ini merupakan ringkasan dari beberapa jenis struktur mikro yang diperoleh dari rangkaian  percobaan  yang  dilakukan  pada  spesimen yang  kecil yang dipanaskan pada  temperature austenitisasinya,  kemudian diquench pada temperatur tertentu dibawah titik eutektoid A1, untuk jangka waktu yang tertentu pula sampai seluruh austenit bertransformasi. Proses transformasi dari austenit pada baja yang bersangkutan diamati dan dipelajari dengan menggunakan mikroskop.

Produk yang diperoleh dari transformasi austenit dapat dikelompokkan kedalam  tiga  kelompok.  Pada  rentang  temperatur  antara  A1 sampai kira-kira akan  terbentuk  perlit.  Tetapi  perlit  yang  terbentuk  pada temperatur sekitar 7000C akan lebih kasar; sedangkan perlit yang terbentuk pada temperatur sekitar 5500C akan lebih halus. Dibawah temperatur ini, yaitu 4500C akan terbentuk upper bainite dan pada temperatur sekitar 2500C yaitu sedikit di atas Ms akan terbentuk Iower banite. Harga kekerasan dari struktur tersebut di atas dapat dibaca pada skala yang terdapat disebelah kanan kurva.

Pada diagram TTT; kurva B menyatakan awal dari transformasi austenit, sedangkan kurva E menyatakan waktu yang diperlukan   untuk
mentransformasikan seluruh austenit. Daerah disebelah kiri kurva B menyatakan perioda Inkubasi dimana transformasi dari austenit  belum dimulai. Terlihat bahwa proses transformasi yang paling cepat terjadi pada temperatur sekitar 5500C, dimana awal transformasi dapat berlangsung kurang dari satu detik. Dan dalam waktu 5 detik seluruh fasa austenit sudah bertransformasi. Hal ini menunjukkan bahwa laju pendinginan untuk memperoleh Martensit atau Bainit harus cepat, dan ini hanya terjadi dengan Jalan dicelup ke dalam air (diquench). Perlit yang terbentuk pada temperatur yang lebih tinggi memiliki kekerasan yang lebih rendah dibanding Perlit yang halus. Hal ini erat kaitannya dengan kelakuan presipitasi sementit dari austenit, Bainit yang terbentuk pada temperatur yang lebih tinggi memiliki kekerasan yang lebih rendah dibanding dengan Bainit yang terbentuk pada temperatur yang lebih rendah. Struktur Bainit yang terbentuk pada temperatur yang lebih tinggi relatif berbeda dengan struktur bainit yang terbentuk pada temperatur yang lebih rendah.

Pembentukan Martensit sangat berbeda dibandingkan dengan Pembentukan perlit atau bainit. Pembentukan martensit hampir tidak tergantung pada waktu. Sebagai contoh: Martensit mula terbentuk sekitar 2000C (Ms) dan terus berlanjut sampai temperatur mencapai 290C yaitu pada saat Martensit mencapai 100% (Mf).

Pembentukan martensit dikaitkan dengan waktu pada diagram dinyatakan dengan garis horizontal. Pada 990C hampir 90 % martensit telah terbentuk. Perbandingan ini tidak berubah terhadap waktu sepanjang temperaturnya dijaga konstan.Pengaruh laju  pendinginan  pada transformasi austenit  dapat  diuraikan melalui penggunaan diagram TTT untuk jenis baja tertentu dipanaskan  pada  temperatur  austenisasinya,  kemudian  diquench  pada temperatur tertentu di abawah titik eutektoid A1 untuk jangka waktu yang tertentu pula sampai seluruh transformasi austenit. Produk yang diperoleh dari transformasi austenit dapat dikelompokkan ke dalam tiga kelompok. Pada rentang temperatur antara A1 sampai kira – kira 5500C akan terbentuk perlit. Tetapi perlit yang terbentuk sekitar 7000C akan lebih kasar, sedangkan perlit yang terbentuk pada temperatur 5500C akan lebih halus. Pada temperatur sekitar 4500C akan terbentuk upper bainit dan pada temperatur 2500C yaitu sekitar sedikit di atas Ms akan terbentuk lower bainit. Harga kekerasan dari struktur - struktur tersebut dapat dibaca pada skala yang terdapat disebelah kanan kurva. Perlit yang terbentuk pada temperatur yang lebih tinggi memiliki kekerasan yang lebih rendah dibanding perlit yang halus. Hal ini erat kaitannya dengan kelakuan persipitasi sementit dari austenit. Bainit yang terbentuk pada temperatur  yang  lebih  tinggi  memiliki  kekerasan  yang  lebih  rendah
dibanding dengan bainit yang terbentuk pada temperatur yang lebih rendah. Struktur bainit terbentuk pada temperatur yang lebih tinggi relatif berbeda dengan struktur bainit yang terbentuk pada temperatur yang lebih rendah.