Document

PENGARUH TEMPER DENGAN QUENCHINGMEDIA PENDINGIN OLI MESRAN SAE 40TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANISBAJA ST 60SKRIPSIDiajukan sebagai salah satu syaratuntuk memperoleh gelar Sarjana PendidikanOleh :Nama:Bambang Tri WibowoNIM:5201401045Program Studi:Pendidikan Teknik Mesin S1FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS NEGERI SEMARANG2006

iiABSTRAKBambang Tri wibowo, 2006, Pend. Teknik Mesin FT UNNES, 5201401045,Pengaruh Temper dengan Quenching Media Pendingin Oli Mesran SAE 40Terhadap Sifat Fisis dan Mekanis Baja ST 60Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temper denganquenching media Oli Mesran SAE 40 terhadap sifat fisis dan mekanis Baja ST 60.Proses temper dilakukan dengan suhu 600 C dengan quenching pada suhu 830 C.00Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah deskriptif yangmenggunakan bahan baku material untuk spesimen adalah Baja ST 60 produksiPT. BHINEKA BAJANAS. Spesimen uji tarik menggunakan standard ASTM E8A48, spesimen impact mengacu pada ASTM E23-56T, dan spesimen muai panasberdasarkan ASTM E80.Hasil uji komposisi menunjukkan material dasar termasuk dalam golonganmedium carbon steel atau baja karbon menengah dengan kandungan karbon0,452%. Kekuatan tarik Baja ST 60 sebesar 67,74 kg/mm2dan mengalamikenaikan sebesar 28,26% saat dilakukan proses quenching dengan teganganmaksimum sebesar 86,88 kg/mm2dengan kenaikan sebesar 20,09% padaspesimen temper dengan kekuatan tarik sebesar 81,35%. Hasil pengujian tarikyang berakhir dengan perpatahan spesimen menunjukkan adanya perpanjangansebesar 12,38% pada raw material, 9,80% pada quenching, dan 14,06% padatemper. Kontraksi terbesar terjadi pada spesimentemper sebesar 49,15%mengalami penurunan sebesar 44,16% pada spesimen quenching, dan 46,88%pada raw materials. Kekerasan rockwell rata-rata pada raw materials sebesar100,0HRC dan mengalami kenaikan pada quenching dengan kekerasan sebesar118,3HRC. Kekerasan spesimentemper sebesar 112,13HRC menunjukkanpenurunan sebesar 5,19% dibanding dengan quenching. Ketangguhan terbesarterjadi pada spesimen temper sebesar 0,902 J/mm2atau mengalami kenaikansebesar 93,98%terhadap raw materials. Hasilpengujian muai panasmenunjukkan muai panas Baja ST 60 sebesar 1721 x 10-6mm dan mengalamikenaikan menjadi 2828 x 10-6mm pada spesimen quenching dan 1814 x 10-6mmpada spesimen temper. Pengujian struktur mikro menunjukkan struktur mikro rawmaterials terdiri dari ferit dan perlit dengan bentuk dan besar kristal yangberimbang sesuai dengan kandungan karbon yang sebesar 0,452%.Saran yang diajukan dalam penelitian ini adalah variasi suhu pada prosestempering dan variasi media pendingin saat proses quenching pada Baja ST 60serta variasi pada jenis bahan Baja ST 60.Pengambilan foto mikro spesimendilakukan dengan memperhatikan daerah terjadinya perbedaan tingkat kekerasandalam spesimen.

iiiHALAMAN PENGESAHANSkripsi ini telah dipertahankan di hadapan sidang panitia ujian skripsiFakultas Teknik Universitas Negeri Semarang pada :Hari:Tanggal:Panitia UjianKetuaSekretarisDrs PramonoDrs Supraptono, MPdNIP. 131474226NIP. 131125645PembimbingAnggota PengujiPembimbing IPenguji IDrs. Sunyoto, M.SiDrs. Sunyoto, M.SiNIP. 131931835NIP. 131931835Pembimbing IIPenguji IIDrs. Budiharso Eko, M.PdDrs. Budiharso Eko, M.PdNIP. 131285577NIP. 131285577Penguji IIIDrs Supraptono, MPdNIP. . 131125645 Mengetahui,Dekan Fakultas TeknikProf, Dr. SoesantoNIP. 130875753

ivMOTTO DAN PERSEMBAHANMotoJadilah engkau pemaaf dan suruhlah orang mengerjakan yang maruf sertaberpalinglah dari orang-orang yang bodoh.Janganlah hanya belajar melalui kesalahan yang kita lakukan, tapi ambilahhikmah dari kebenaran yang kita kerjakan.Sesungguhnya Allah SWT tidak akan mengubah nasib suatu kaum, kecualimereka mau berusaha sendiri.PersembahanBapak dan Ibu tercintaSaudara-saudarakutersayang, Mbak SriPurwanti dan Mas Broto Sisiwoko

vKATA PENGANTARSegala puji syukur peneliti panjatkan kehadirat Allah SWT yang telahmemberikansegalarahmat danhidayahnya, sehingga peneliti dapatmenyelesaikan skripsi ini dengan baik. Sholawat serta salam peneliti curahkankepada Nabi Agung Muhammad SAW Nabi yang terakhir.Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bimbingan dan bantuan dariberbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini peneliti menyampaikanbanyak terima kasih kepada :1.Prof. Dr. Soesanto, dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.2.Drs.Pramono, ketua jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.3.Drs. Sunyoto, M.Si, dosen pembimbing I yang telah memberikan bimbingandan dorongan kepada peneliti untuk menyelesaikan skripsi ini.4.Drs. Budiarso Eko, MPd, dosen pembimbing II skripsi ini yang dengan penuhkesabaran telah memberikan petunjuk, bimbingan, arahan dan motivasi5.Drs. Hadromi, MT yang telah memberikan kesempatan dan ide kepadapeneliti untuk penulisan skripsi ini.6.Teman-teman seperjuanganku Udin, Nur, Wisnu, teman-teman PTM01,senior-senior, Laborat dan Teknisi serta semua pihak yang turut membantupenelitian ini yang tidak mungkin kami sebutkan satu persatu.Semoga Allah SWT memberikan balasan atas jasa-jasa beliau yang telahmembantu dan membimbing peneliti dalam menyelesaikan skripsi ini. Penelitimenyadari bahwa skripsi ini masih sangat jauh dari sempurna, maka kritik dan

visaran yang konstruktif dan membangun sangat peneliti harapkan. Akhir katapeneliti berharap semoga skripsi ini memberikan manfaat dan tambahan ilmu bagipara pembaca.Semarang,Mei 2006Peneliti

viiDAFTAR ISIHalamanHALAMAN JUDUL ....................................................................................... iABSTRAK....................................................................................................... iiHALAMAN PENGESAHAN.......................................................................... iiiMOTTO DAN PERSEMBAHAN................................................................... ivKATA PENGANTAR ..................................................................................... vDAFTAR ISI.................................................................................................... viiDAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xDAFTAR TABEL............................................................................................ xiiDAFTAR LAMPIRAN.................................................................................... xiiiBAB I PENDAHULUAN........................................................................... 1A.Latar Belakang ........................................................................ 1B.Perumusan Masalah ................................................................ 3C.Penegasan Istilah ..................................................................... 3D.Tujuan Penelitian .................................................................... 5E.Manfaat Penelitian .................................................................. 5BAB II LANDASAN TEORI...................................................................... 7A.Baja Karbon ............................................................................ 7B.Quenching ............................................................................... 9C.Tempering ............................................................................... 11D.Media Pendingin ..................................................................... 12

viiiE.Pengujian Tarik ....................................................................... 16F.Pengujian Ketangguhan (impact) ............................................ 21G.Pengujian Kekerasan ............................................................... 24H.Muai Panas .............................................................................. 25I.Pengujian Struktur Mikro ....................................................... 30BAB III METODELOGI PENELITIAN...................................................... 32A.Material dan Dimensi Spesimen ............................................. 32B.Alur Penelitian ........................................................................ 35C.Peralatan Penelitian ................................................................. 37D.Desain Penelitian ..................................................................... 38E.Variabel Penelitian .................................................................. 39F.Teknik Pengumpulan Data ...................................................... 39G.Analisis Data ........................................................................... 42H.Tempat Penelitian ................................................................... 42BAB IVHASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN.............................. 44A.Hasil Penelitian ........................................................................ 441.Hasil uji komposisi ............................................................ 442.Hasil Uji Tarik .................................................................. 453.Hasil pengujian kekerasan.................................................. 474.Hasil pengujian Ketangguhan ........................................... 495.Hasil pengujian Muai panas .............................................. 506.Penampang patah uji tarik ................................................. 517.Penampang patah uji ketangguhan .................................... 53

ix8.Foto mikro ......................................................................... 55B.Pembahasan.............................................................................. 56BAB VPENUTUP....................................................................................... 60A.Simpulan .................................................................................. 60B.Saran......................................................................................... 61DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 63LAMPIRAN LAMPIRAN ........................................................................... 64

xDAFTAR GAMBARHalamanGambar 1. Diagram besi karbon ...................................................................... 9Gambar 2. Struktur body center cubic ............................................................. 9Gambar 3. Diagram tegangan regangan .......................................................... 18Gambar 4. Bentuk penampang patahan ........................................................... 20Gambar 5. Prinsip pengukuran pengujian ketangguhan ................................. 22Gambar 6. Kurva energi ikat antar atom-jarak antar atom............................... 26Gambar 7. Benda kerja uji tarik ....................................................................... 32Gambar 8. Spesimen uji kekerasan ................................................................. 33Gambar 9. Benda uji ketangguhan dan takik ................................................... 34Gambar 10. Benda kerja uji muai panas .......................................................... 34Gambar 11. Siklus temperatur hardening ........................................................ 36Gambar 12. Proses jalannya penelitian ........................................................... 37Gambar 13. Hasil kekuatan tarik baja karbon sedang...................................... 46Gambar 14. Prosentase perpanjangan hasil pengujian tarik............................. 46Gambar 15. Prosentase dari konstraksi uji tarik .............................................. 47Gambar 16. Grafik hasil pengujian kekerasan ................................................. 48Gambar 17. Grafik hasil pengujian impact ...................................................... 50Gambar 18. Hasil uji muai panas linier............................................................ 51Gambar 19. Penampang patah raw material.................................................... 52Gambar 20. Penampang patah quenching........................................................ 52

xiGambar 21. Penampang patah temper ............................................................. 53Gambar 22. Penampang patah impact raw material........................................ 53Gambar 23. Penampang patah impact quenching............................................ 54Gambar 24. Penampang patah impact temper.................................................. 54Gambar 25. Foto mikro spesimen raw material .............................................. 55Gambar 26. Foto mikro spesimen quenching .................................................. 56Gambar 27. Foto mikro spesimen temper........................................................ 56

xiiDAFTAR TABELHalamanTabel 1. Lembar pengamatan pengujian kekerasan ....................................... 40Tabel 2. Lembar pengujian tarik ..................................................................... 40Tabel 3. Lembar pengamatan uji muai panas.................................................. 41Tabel 4. Lembar pengamatan impack (ketangguhan)..................................... 41Tabel 5. Komposisi kimia bahan Baja ST 60.................................................. 44Tabel 6. Hasil pengujian tarik ........................................................................ 45Tabel 7. Hasil pengujian kekerasan ................................................................ 48Tabel 8. Hasil pengujian impact...................................................................... 49

xiiiDAFTAR LAMPIRANLampiran 1. Hasil uji komposisi Baja ST 60 ............................................................... 63Lampiran 2. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen raw materials 1...... 64Lampiran 3. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen raw materials 2...... 65Lampiran 4. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen `raw materials 3..... 66Lampiran 5. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen quench 1 ................ 67Lampiran 6. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen quench 2................. 68Lampiran 7. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen quench 3 ................ 69Lampiran 8. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen temper 1 ................ 70Lampiran 9. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen temper 2 ................ 71Lampiran 10. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen temper 3 .............. 72Lampiran 11. Lembar Pengamatan Uji Tarik ................................................................ 73Lampiran 12. Lembar Pengamatan Pengujian Kekerasan ............................................. 74Lampiran 13. Lembar Pengamatan Pengujian Ketangguhan ......................................... 75Lampiran 14. Lembar Pengamatan Uji Muai Panas ...................................................... 76Lampiran 15. Surat Penetapan Dosen Pembimbing Skripsi Mahasiswa ....................... 77Lampiran 16. Surat Tugas Panitia Ujian ........................................................................ 78 Halaman

1BAB IPENDAHULUANA.Latar Belakang MasalahSeiring dengan perkembangan jaman dan teknologi,banyak kalangan duniaindustri yang menggunakan logam sebagai sebagai bahan utama operasional atausebagai bahan baku produksinya. Baja karbon banyak digunakan terutama untukmembuat alat-alat perkakas, alat-alat pertanian, komponen-komponen otomotif,kebutuhan rumah tangga. Aplikasi pemakaiannya, semua struktur logam akan terkenapengaruh gaya luar berupa tegangan-tegangan gesek sehingga menimbulkandeformasi atau perubahan bentuk. Usaha menjaga agar logam lebih tahan gesekanatau tekanan adalah dengan cara perlakuan panas pada baja, hal ini memegangperanan penting dalam upaya meningkatkan kekerasan baja sesuai kebutuhan. Prosesini meliputi pemanasan baja pada suhu tertentu, dipertahankan pada waktu tertentudan didinginkan pada media tertentu pula. perlakuan panas mempunyai tujuan untukmeningkatkan keuletan, menghilangkan tegangan internal, menghaluskan butirkristal, meningkatkan kekerasan, meningkatkan tegangan tarik logam dan sebagainya,tujuan ini akan tercapai seperti apa yang diinginkan jika memperhatikan faktor yangmempemgaruhinya, seperti suhu pemanasan dan media pendingin yang digunakan.Salah satu proses perlakuan panas pada baja adalah pengerasan (hardening),yaitu proses pemanasan baja sampai suhu di daerah atau diatas daerah kritis disusuldengan pendinginan yang cepat dinamakan quench, (Djafrie, 1995).

2Akibat proses hardening pada baja, maka timbulnya tegangan dalam(internal stresses), dan rapuh (britles), sehingga baja tersebut belum cocok untuksegera digunakan. Oleh karena itu pada baja tersebut perlu dilakukan proses lanjutyaitu temper. Dengan proses temper kegetasan dan kekerasan dapat diturunkansampai memenuhi syarat penggunaan, kekuatan tarik turun sedangkan keuletan danketangguhan meningkat. Namun yang menjadi permasalahan sejauh mana sifat - sifatyang memenuhi syarat yang diinginkan ini dapat dicapai melalui proses temper.Pengkajian lebih lanjut dampak dari faktor perbedaan media quenching-temper, dapat dilakukan melalui beberapa uji bahan. Pengujian bahan yang digunakanuntuk proses quenching-temper adalah uji kekuatan tarik, uji ketangguhan, ujikekerasan, uji muai panas dan uji struktur mikro.Oli Mesran SAE 40 merupakan pelumas produksi PT Pertamina denganviskositas 40 pada temperatur 100 C. Penggunaan pelumas sebagai media pendingin0akan menyebabkan timbulnya selaput karbon pada spesimaen tergantung daribesarnya viskositas pelumas. Atas dasar tujuan untuk memperbaiki sifat baja tersebut,maka peneliti memilih perlakuan panas temper dengan quenching media Oli MesranSAE 40. Perubahan sifat pada baja dapat diketahui dengan cara melakukan pengujiantarik, kekerasan, ketangguhan dan muai panas. Mengingat banyaknya jenis bajakarbon dan pelumas maka dalam penelitian ini akan dibatasi pada baja karbonmenengah, yaitu baja dengan kadar karbon antara 0,25 0,65%C dan pelumasMesran SAE 40, alasan dipilihnya media pendingin Oli Mesran SAE 40 adalah

3karena Oli Mesran SAE 40 yang diproduksi oleh PT Pertamina yang memiliki kadarviskositas 40 pada temperatur 100 C. Penggunaan pelumas ini sebagai media0pendingin akan menyebabkan timbulnya selaput karbon pada spesimen tergantungpada besarnya viskositas pelumas. Atas dasar tujuan untuk memperbaiki sifat bajatersebut.B.Perumusan MasalahBerdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, permasalahan utama yangakan diungkap dalam penelitian ini adalah :1.Bagaimana pengaruh temper dengan quenching media pendingin Oli MesranSAE 40 terhadap sifat mekanis baja ST 60 yang meliputi kekuatan tarik,kekerasan, ketangguhan dan muai panas.2.Bagaimana pengaruh temper dengan quenching media pendingin Oli MesranSAE 40 terhadap sifat fisis baja ST 60 yang meliputi foto mikro dan penampangpatah.C.Penegasan IstilahPenegasan istilah digunakan untuk menghindari kemungkinan salahpengertian atau salah penafsiran terhadap arti kata - kata yang menjadi judul skripsiini.

41.Pengaruh adalah data yang ada atau timbul dari sesuatu (orang, benda dansebagainya) yang berkuasa atau berkekuatan. (Poerwadarminta, 1976 : 664).Pengaruh dalam penelitian ini adalah hubungan yang mempengaruhi mediaquenching pada proses temper terhadap kekuatan tarik, kekerasan, ketangguhandan muai panas dan struktur mikro baja ST 60.2.Quenching adalah proses pengerasan (hardening) dengan menggunakan mediapendingin yaitu Oli Mesran SAE 40 (mendinginkan secara cepat denganmemasukkan kedalam bak Oli Mesran SAE 40, merendam).3.Temper adalah suatu proses pemanasan setelah proses pengerasan dilakukan,yang bertujuan untuk meningkatkan ketangguhan atau keuletan baja, denganmenggunakan suhu pemanasan 600 C.04.Sifat mekanis adalah keadaan yang tampak pada suatu benda dilihat darikemampuan mesin (sifat mampu mesin). Sifat mekanis diketahui denganpengujian kekuatan tarik, ketangguhan, kekerasan, dan muai panas.5.Sifat fisis baja ST 60 adalah kedaan yang tampak pada suatu benda dilihat dariperubahan fisik (benda) dengan menggunakan mikroskop logamsertapengamatan foto mikro dan penampang patah logam.6.Baja ST 60Baja ST 60 adalah baja produksi dari PT. Bhineka Bajanas yang mempunyaikekuatan tarik 60 kg/mm2. Baja ini mempunyai kandungan karbon 0,452%C

5yang tarmasuk baja karbon menengah. Menurut TJ Rajan (1997), baja ST 60adalah baja yang memiliki kadar karbon 0,3%C sampai 0,6%C7.Media pendinginMenurut kamus Bahasa Indonesia pendingin adalah alat untuk mendinginkan,sedangkan Media adalah alat yang digunakan untuk mendinginkan.Pada penelitian ini digunakan Oli Mesran SAE 40 produksi PT Pertamina sebagaimedia pendingin yang digunakan untuk menurunkan temperatur baja ST 60 padaproses quenching.D.Tujuan PenelitianPenelitian ini mempunyai tujuan yang akan dicapai, yaitu :1.Mengetahui pengaruh temper dengan quenching media pendingin Oli MesranSAE 40 terhadap sifat mekanis baja ST 60 meliputi kekuatan tarik, ketangguhan,kekerasan dan muai panas.2.Mengetahui pengaruh quench-temper dengan media pendingin Oli MesranSAE 40 terhadap sifat fisis meliputi struktur mikro dan penampang patahbaja ST 60E.Manfaat PenelitianDari penelitian ini diharapkan akan memberi manfaat dalam kontribusinyaterhadap pembangunan nasional serta ilmu pengetahuan dan teknologi yaitu:

61.Memberikan kontribusi terhadap pengetahuan tentang karakteristik sifat fisisyaitu struktur mikro dan mekanis yaitu kekuatan tarik, ketangguhan, kekerasandan muai panas pada bahan baja ST 60 yang dihasilkan dari proses temper denganquench media Oli Mesran SAE 40.2.Dapat membantu mengatasi masalah-masalah yang ada pada industri nasional,khususnya yang berhubungan dengan elemen - elemen mesin dan industri logam.3.Memberikan kontribusi terhadap pengembangan ilmu bahan dan konstruksi.4.Memberikan wawasan baru bagi perancangan suatu produk yang membutuhkankekuatan suatu bahan yang tinggi.

7BAB IILANDASAN TEORIA.Baja KarbonBaja merupakan salah satu jenis logam ferro dengan unsur carbon (C)1,7%. Di samping itu baja juga mengandung unsur-unsur lain seperti sulfur(S), fosfor (P), silikon (Si), mangan (Mn), dan sebagainya yang jumlahnyadibatasi.Sifat baja pada umumnya sangat dipengaruhi oleh prosentase karbon danstruktur mikro. Struktur mikro pada baja karbon dipengaruhi oleh perlakuan panasdan komposisi baja.Karbon dengan unsur campuran lain dalam baja membentuk karbid yangdapat menambah kekerasan, tahan gores dan tahan suhu baja. Perbedaanprosentase karbon dalam campuran logam baja karbon menjadi salah satu caramengklasifikasikan baja. Berdasarkan kandungan karbon, baja dibagi menjadi tigamacam, yaitu :1.Baja karbon rendahBaja kabon rendah (low carbon steel) mengandung karbon dalamcampuran baja karbon kurang dari 0,3%. Baja ini bukan baja yang keras karenakandungan karbonnya yang rendah kurang dari 0,3%C. Baja karbon rendah tidakdapat dikeraskan karena kandungan karbonnya tidak cukup untuk membentukstruktur martensit(Amanto, 1999).

82.Baja karbon menengahBaja karbon sedang mengandung karbon 0,3%C 0,6%C (mediumcarbon steel) dandengan kandungan karbonnya memungkinkan baja untukdikeraskan sebagian dengan perlakuan panas (heat treatment) yang sesuai. Bajakarbon sedang lebih keras serta lebih lebih kuat dibandingkan dengan baja karbonrendah (Amanto, 1999).3.Baja karbon tinggiBaja karbon tinggi mengandung 0,6%C 1,5%C dan memiliki kekerasantinggi namun keuletannya lebih rendah, hampir tidak dapat diketahui jarakteganganlumernya terhadap teganganproporsionalpada grafik teganganregangan. Berkebalikan dengan baja karbon rendah,pengerasan denganperlakuan panas pada baja karbon tinggi tidak memberikan hasil yang optimaldikarenakan terlalu banyaknya martensit sehingga membuat bajamenjadi getas.Sifatmekanis baja juga dipengaruhi olehcara mengadakan ikatan karbondengan besi. Menurut Schonmetz (1985) terdapat 2 bentuk utama kristal saatkarbon mengadakan ikatan dengan besi, yaitu :1.Ferit, yaitu besi murni (Fe) terletak rapat saling berdekatan tidak teratur, baikbentuk maupun besarnya. Ferit merupakan bagian baja yang paling lunak,ferrit murni tidak akan cocok digunakan sebagai bahan untuk benda kerja yangmenahan beban karena kekuatannya kecil.2.Perlit, merupakan campuran antara ferrit dan sementit dengan kandungankarbon sebesar 0,8%. Struktur perlitis mempunyai kristal ferrit tersendiri dariserpihan sementit halus yang saling berdampingan dalam lapisan tipis miriplamel.

9B.QuenchingMenurut Edih Supardi (1999) dasar pengujian pengerasan pada bahan bajayaitusuatu proses pemanasan dan pendinginan untuk mendapatkan struktur kerasyang disebut martensit. Martensityaitu fasa larutan padat lewat jenuh dari karbondalam sel satuan tetragonal pusat badan atau mempunyai bentuk kristal BodyCentered Tetragonal (BCT).Gambar 1. Diagrambesi karbonGambar 2.StrukturBody Center Cubic 0,8 0,5 0,45810083000

10Makin tinggi derajat kelewatan jenuh karbon, makamakin besarperbandingan satuan sumbu sel satuannya, martensit makin keras tetapi getas.Martensit adalah fasa metastabil terbentuk dengan laju pendinginan cepat, semuaunsur paduan masih larut dalam keadaan padat. Pemanasan harus dilakukan secarabertahap (preheating) dan perlahan-lahan untuk memperkecil deformasi ataupunresiko retak. Setelah temperatur pengerasan (austenitizing) tercapai, ditahan dalamselang waktu tertentu (holding time) kemudian didinginkan cepat.Baja canai panas dengan cara pendinginan lambat mempunyai strukturperlit dengan ferit bebas atau sementit bebas, hal ini tergantung pada kandungankarbon (Doan, G.E., 1952). Tahap pendinginan lambat pada baja mengakibatkansuatu keadaan yang relatif lunak atau plastis. Untuk menambah kekerasan baja,dapat dilakukan dengan pengerjaan yang dimana baja dipanaskan sampai suhu8300C kemudian didinginkan secara cepat (quenching). Tujuan pengerjaan inidengan maksud pengerasan baja adalah mendinginkan atau melindungi suatuperubahan austenitic dari pada pendinginan lain sampai temperatur mendekati790C. Jika berhasil mendinginkan austenitic sampai 79 C akan berubah dengan0cepatke suatu struktur yang keras dan relatif rapuh yang dikenal martensit untukitu pengerjaan kedua dalam pengerasan baja yaitu pendinginan cepat (quenching)dari austenitic yang menghasilkan strukturmartensit.Pada dasarnya baja yang telah dikeraskan bersifat rapuh dan tidak cocokuntuk digunakan. Melalui temper, kekerasan, dan kerapuhan dapat diturunkansampai memenuhi persyaratan. Kekerasan turun, kekuatan tarik akan turun,sedang keuletan dan ketangguhan akan meningkat (Djafrie, 1985). Pada saat

11tempering proses difusi dapat terjadi yaitu karbon dapat melepaskan diri darimartensit berarti keuletan (ductility) dari baja naik, akan tetapi kekuatan tarik, dankekerasan menurun. Senada dengan itu Djafrie (1986) menyatakan sifat-sifatmekanik baja yang telah dicelup, dan di-temper dapat diubah dengan caramengubah temperatur temperingC.TemperingPerlakuan untuk menghilangkan tegangan dalam dan menguatkan baja darikerapuhan disebut dengan memudakan (tempering). Tempering didefinisikansebagai proses pemanasan logam setelah dikeraskan pada temperatur tempering(di bawahsuhu kritis), yang dilanjutkan denganproses pendinginan(Koswara,1999:134).Baja yang telahdikeraskan bersifat rapuh dan tidak cocokuntuk digunakan,melalui proses tempering kekerasan dan kerapuhan dapat diturunkan sampaimemenuhi persyaratan penggunaan. Kekerasan turun, kekuatan tarik akan turunpula sedang keuletan dan ketangguhan baja akan meningkat. Meskipun proses inimenghasilkan baja yang lebih lunak, proses ini berbeda dengan proses anil(annealing) karena di sini sifat-sifat fisis dapat dikendalikan dengan cermat(Amstead, 1997 : 148).Pada suhu 200C sampai 300C laju difusi lambat hanya sebagian kecilkarbon dibebaskan, hasilnya sebagian struktur tetap keras tetapi mulai kehilangankerapuhannya. Di antara suhu 500C dan 600C difusi berlangsung lebih cepat,dan atom karbon yang berdifusi di antara atom besi dapat membentuk sementit.

12Perubahan sifat mekanis akibat temper martensit baja karbon 0,452 %C.Prosesnya adalah memanaskan kembali berkisar antara suhu 150C 650C dandidinginkan secara perlahan-lahan terganutng sifat akhir baja tersebut, menuruttujuannya proses tempering dibedakan sebagai berikut :1.Tempering pada suhu rendah ( 150 300C )Tempering inihanya untuk mengurangi tegangan-tegangan kerut dankerapuhan daribaja, biasanyauntuk alat-alatpotong,mata bordansebagainya.2.Tempering pada suhu menengah ( 300 - 550C )Tempering pada suhusedang bertujuan untuk menambah keuletan dankekerasannya sedikit berkurang. Prosesini digunakan pada alat-alat kerja yangmengalami beban berat,misalnya palu, pahat, pegas.3.Tempering pada suhu tinggi ( 550 - 650C )Tempering suhu tinggi bertujuan memberikan daya keuletan yang besar dansekaligus kekerasannya menjadi agak rendah misalnya pada roda gigi, porosbatang pengggerakdan sebagainya. Suhuyang digunakan dalampenelitian iniadalah 600 C pada proses tempering dengan tujuan untuk mendapatkan0keuletanspesimen yang maksimal.D.Media PendinginMedia pendingin yang lazimdigunakan untuk mendinginkan spesimen padaproses pengerasan baja yang akan digunakan yaitu Oli Mesran SAE 40, denganalasan media pendingin tersebut digunakan sesuai dengan kemampuannya untuk

13memperolehhasil yang diharapkan. Penggunaanpelumas sebagai mediapendingin akan menyebabkan tibulnya selaput karbon pada spesimen tergantungdari besarnya viskositas pelumas. Atas dasar tujuan untuk memperbaiki sifat bajatersebut, maka peneliti memilih perlakuan panas temper dengan quenching mediaOli Mesran SAE 40.Media pendingin yang digunakan untuk mendinginkan baja bermacam-macam. Berbagai bahan pendinginyang digunakan dalamproses perlakuan panasantara lain :1.AirPendinginandengan menggunakan air akan memberikan daya pendinginanyang cepat. Biasanya ke dalamair tersebut dilarutkangaramdapur sebagaiusaha mempercepat turunnya temperatur benda kerja dan mengakibatkanbahan menjadikeras.2. MinyakMinyak yang digunakan sebagai fluida pendingin dalam perlakuan panasadalah yang dapat memberikan lapisan karbon pada kulit (permukaan)benda kerja yang diolah. Selain minyak yang khusus digunakan sebagaibahan pendingin pada proses perlakuan panas, dapat juga digunakanminyak bakar atau solar.3. UdaraPendinginan udara dilakukan untuk perlakuan panas yang membutuhkanpendinginan lambat. Untuk keperluan tersebut udara yang disirkulasikanke dalam ruangan pendingindibuatdengan kecepatan yang rendah. Udara

14sebagai pendingin akan memberikan kesempatan kepada logam untukmembentuk kristal kristal dan kemungkinan mengikat unsur unsur laindari udara.4. GaramGaram dipakai sebagai bahan pendingin disebabkan memiliki sifatmendinginkan yang teratur dan cepat. Bahan yang didiginkan di dalamcairan garam yang akan mengakibatkan ikatannya menjadi lebih keraskarenapada permukaan benda kerja tersebut akan meningkat zat arang.Kemampuan suatu jenis media dalammendinginkan spesimen bisa berbeda-beda, perbedaan kemapuan media pendingin di sebabkan oleh temperatur,kekentalan, kadar larutan dan bahan dasar media pendingin. Pelumas adalahminyak yang mempunyai sifat untuk selalu melekat dan menyebar padapermukaan-permukaanyang bergeser, sehingga membuat pengausan dankenaikan suhu kecil sekali (Soedjono, 1978).viskositas Oli, dan bahan dasar Olimembawa pengaruh dalam mendinginkan sepesimen. Bahan dasar minyak dapatdibedakan menjadi tiga jenis yaitu minyak yang berasal dari hewan diperolehdengan cara merebus atau memasak tulang belulang atau lemak babi, minyakpelumas dari tumbuhan dan minyak pelumas mineral diperoleh dengan carapenyulingan (destilasi) minyak bumi secara bertahap. Minyak pelumas mineralmerupakan campuran beberapa organik, terutama hidro karbon. Dalam minyakbumi mengandung parafin (CnH2n- ), siklik parafin naftena (CnH n) dan22aromatik (CnHn), jumlah susunan tergantung jumlah minyaknya.

15Aromatikmempunyai sifat pelumasan yang baik tetapi tidak tahan oksidasi.Parafin dan naftena lebih stabil tetapi tidak dapat menggantikan aromatik secarakeseluruhan. Karena tipe aromatiktertentu bertindak sebagai penghalang oksidasidan parafin murni tidak mempunyai sifat pelumasan yang baik. Perbedaan yanglain yaitu aromatik mempunyai viskositas rendah, naftena mempunyai viskositassedang dan parafin mempunyai viskositas tinggi.Ada tiga faktor yang mempengaruhi viskositas, yaitu komposisi, suhu dantekanan. Angka viskositas biasanya ditijau dengan SAE (Society of AutomotiveEngine) dan disertai angka. Angka menunjukkan pada kelompok mana viskositasitu termasuk.Dalam perdagangan ada duamacam viskositas, misalnya SAE 10W dan 40.SAE 10W tidak begitu peka terhadap temperatur, sedangkan Oli SAE 40 pekaterhadap temperatur. Indek kekentalan diikuti huruf W yang menunjukkankekentalan pada suhu 20 C, sedangkan kekentalan yang tidak diikuti huruf W0menyatakan kekentalan pada suhu 100 C, dengan adanya perkembangan teknologi0lebih dari satu tingkat klasifikasi viskositasnya yang dikenal dengan minyakpelumasmultigrande. Penulisan angka viskositas misalnyaSAE 10W 40 denganmaksud standar OlinyaSAE 10 pada suhu 10 C dan standar sampai SAE 40 pada0suhu 100 C, sehingga minyak pelumas ini bila digunakan dilingkungan suhu0dingin akan bersikap sebagai pelumas SAE 10W sedangkan bila digunakandilingkungan suhu panas akan bersikap sebagai minyak pelumas SAE 50W.Dalam penelitian ini menggunakan pelumas mesran SAE 40.

16E.Pengujian TarikPengujian tarik dilakukan terhadap batang uji yang standar. Pada bagiantengah batang uji merupakan bagian yang menerima tegangan yang uniform, danpada bagian ini diukurkan panjang uji (gauge length), yaitu bagian yang dianggapmenerima pengaruh dari pembebanan. Pada bagian inilah yang selalu diukurpanjangnya dalam proses pengujian.Dasar yang digunakan untuk mengetahui kekuatan tarik dari suatu materialadalahkurva tegangan dan regangan. Donan (1952) menyatakan, Theparameterswhich are used to describe the stress - strain curve of metals are the tensilestrength,yieldstrength, percent elongation and reduction of area.Daripernyataan tersebut dapat diketahui bahwa komponen-komponen utama darikekuatan tarik adalah kekuatan maksimum (tensile strength), tegangan luluh darimaterial, regangan yang terjadi saat penarikan dan pengurangan luas penampang.Proses memudahkan dalam mengetahui kekuatan tarik dari suatu bahan,diadakan pengujian tarik pada bahan tersebut. Pengujian tarik dilakukan denganmemberikan suatu gaya tarik pada suatu spesimen yang bentuk dan ukurannyastandar. Pembuatan spesimendisesuaikan dengan bentuk awal bahannya. Apabilabahan awal bebentuk silindris maka spesimen tariknyapun dikerjakan denganproses permesinan sehingga berbentuk silindris pula, demikian juga untuk bahanyang berbentuk plat, maka spesimen tariknya akan berbentuk plat pula dengandimensi-dimensi yang telah ditetapkan. Hasil pengukuran dari pengujian tarikadalah suatu kurva yang memberikan hubungan antara gaya yang dipergunakandan perpanjangan yang dialami oleh spesimen.

17Sifat mekanik pertama yang dapat diketahui berdasarkan kurva pengujiantarik yang dihasilkan adalah kekuatan tarik maksimum yang diberi simbolu.simbol u didapat dari kata ultimate yang berarti puncak. Jadi besarnya kekuatantarik ditentukan oleh tegangan maksimum yang diperoleh dari kurva tarik.Tegangan maksimumini diperoleh dari :u ouAP.... (1)dimana P = beban maksimumuA = luas penampang awaloSifat mekanik yang kedua adalah kekuatan luluh yang diberi simbolydimanay diambil dari katayield atau luluh. Kekuatan luluh dinyatakan oleh suatutegangan yang merupakan pembatas dari tegangan yang memberikan reganganelastis saja dengan tegangan yang memberikan tegangan elastis bersama plastis.Titik luluh adalah suatu titik perubahan pada kurva pada bagian yang berbentuklinier dan tidak linier.Pada kurva tarik baja karbon rendah atau baja lunak batas ini mudahterlihat, tetapi pada bahan lain batas ini sukar sekali untuk diamati oleh karenadaerah linier dan tidak linier bersambung secara berlanjut. Oleh karena itu untukmenentukan titik luluh diambil dengan metoda offset yaitu suatu metoda yangmenyatakan bahwa titik luluh adalah suatu titik pada kurva yang menyatakandicapainya regangan plastis sebesar 0,2 %.

18Gambar 3. Diagram Tegangan Regangana.Bahan tidak ulet, tidak ada deformasi plastis misalnya besi corb.Bahan ulet dengan titik luluh misalnya pada baja karbon rendahc.Bahan ulet tanpa titik luluh yang jelas misalnya alumunium.Diperlukan metode off set untuk mengetahui titik luluhnyad.Kurva tegangan regangan sesungguhnyaregangan-tegangannominalp= kekuatan patah,u= kekuatan tarik maksimum,y= kekuatanluluh, e = regangan sebelum patah, x = titik patah, YP= titik luluhfSifat yang ketiga adalah modulus elastisitas. Modulus elastisitas biasadisebut sebagai modulus Young dan dinyatakan dengan simbol E. Sifat inimenyatakan kekakuan dari suatu bahan yang didalam kurva tarik menyatakanhubungan yang linier dari tegangan dan regangan. Daerah linier pada daerahtersebut mempunyai persamaan :eE...(2)dimana E adalah modulus elastisitas atau modulus Young dan e adalah reganganyang terjadi. a b c d

19Sifat yang keempat yang bisa didapatkan dari pengujian tarik adalahkeuletan saat patah. Keuletan ini dinyatakan dengan regangan maksimum yangbisa dicapai oleh bahan, yaitu pada saat patah. Semakin besar regangan yang bisadicapai oleh bahan, semakin ulet bahan tersebut. Regangan (e) merupakanperbandingan antara perpanjangan yang terjadi dengan panjang awal darispesimen dan dirumuskan dengan oofoLLLLLe (3)dimana L = panjang saat patahfL = panjang awal sebelum pembebananoSifat kelima adalah reduksi penampang atau reduction of area pada saatpatah. Sebenarnya sifat ini erat kaitannya dengan regangan yang dialami olehbahan.Sifat ini dinyatakan dengan persamaan : ofoAAAq)(..(4)dimana A = luas penampang awaloA = luas penampang patahfq = reduksi penampangSaat spesimen mengalami patah, maka akan terbentuk suatu penampangpatah yang bentuknya dapat diklasifikasikan menurut bentuk teksturnya. Jenis-jenis perpatahan menurut bentuknya adalah simetri, kerucut mangkok (cup cone),ratadan tak teratur bermacam-macambentuk tekstur adalah silky (seperti sutera),

20butir halus, butir kasar atau granular, berserat (fibrous), kristalin, glassy (sepertikaca) dan pudar.Tujuan pengujian tarik untukmengetahui sifat-sifat mekanikdanperubahan-perubahan dari suatu logamterhadap pembebanan tarik. Kekuatan tarikmaksimum (Ultimate tensile strength) adalah beban maksimum dibagi luaspenampang lintang awal benda uji (spesimen) AoPmaksu.......................................................................................(5)Sedangkan regangan tarik pada saat patah : llleoff.....................................................................................(6)Penggentingan(reduction of area): ofoAAAq)(.................................................................................(7)dimana :u= Kekuatan tarik {kg/mm }2Pmaks= beban maksimum waktu pengujian (kg) (a)Flatgranular (b)Cup-coneSilky (c)Partialcup-coneSilky (d)Starfracture (c)Irregularfibrous Gambar 4. Bentuk penampang patahan

21Ao= luas penampangmula-mula (mm )2ef= regangan patah (%)lo= panjang ukur mula-mula (mm )2lf= panjang ukur setelah patah (mm )2q= penggentingan (%)Af= luas penampang di tempat patah (mm )2F.Pengujian Ketanguhan (Impact)Baja karbon yang biasanya bersifat ulet dapat diubah menjadi getas bilaberada kondisi tertentu. Menurut Donan (1952), terdapat tiga faktor dasar yangmendukung terjadinya patah getas, keadaan tegangan tiga sumbu, suhu rendah danlajuregangan tinggi atau laju pembebanan yang cepat. Ketiga faktor tersebut tidakharus ada secara bersamaan pada waktu terjadi patah getas. Maka disini untukmenentukan kepekaanbahan terhadap patahgetas, sering kali digunakanpengujian impak.Pengujian ketangguhan dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanissuatu logam dan paduannya. Benda uji disiapkan secara khusus, ukuran danbentuknya ditentukan sesuai standart. Pengujian ketangguhan menggunakanbeban sentakan (tiba-tiba). Metode ini sering di gunakan adalah metode charphy.Pengujian ketangguhanberdasarkan prinsif hukum kekekalan energi yangmenyatakanjumlah energi mekanik konstan. palu godam dilepas denganketinggian H 1 dari pusat benda uji yang bersudutDdan setelah menabrak bendauji palu mengayun sampai ketinggian H 2 dari pusat benda uji yang bersudutE.

22Pada kondisi ini besar tenaga kinetik Ek1 dan Ek2 sama dengan nol karenakecepatan V1dan V2 sama dengan nol yaitu berada pada kondisi berhenti.Besarnya tenaga potensial Ep1 = mgH1 dan tenaga potensial Ep2 = mgH2. Jaditenaga yang diserap benda uji atau tenaga untuk mematahkan benda uji yaitu,W = Ep1 Ep2WW = GR (cosE- cosD)kg.mKetangguhan bahan (Vp) merupakan hasil bagi tenaga untuk mematahkanbenda uji (Joule) dengan luas penampang patah benda uji (m) 0AWK..........................................................................................(8)Gambar 5. Prinsip pengukuran pengujian ketangguhan.dimana W = Kerja Pukulan dalam (kg.m)G= Massa berat palu godam (kg),R = Jarak titik pusat ke titik berat palu godam (m), D= Sudut jatuh dalam, dan E= Merupakan ayun dalam.K = Nilai Pukulan Takik (kg.m/mm )2A = Penampang Batangsemula dibawah takikan (mm)0

23Maksud utama pengujian ketangguhan ialah untuk mengukur kegetasanbahan atau juga keuletan bahan terhadap beban tiba-tiba dengan cara mengukurperubahan energi potensial sebuah palu godam yang dijatuhkan pada ketinggiantertentu. Perbedaan tinggi ayunan palu godam merupakan ukuran energi yang diserap oleh benda uji. Besar energi yang di serap tergantung pada keuletan bahanuji. Bahan yang ulet menunjukkan nilai ketangguhan ( impact ) yang besar.Suatu bahan yang diperkirakan ulet ternyata dapat mengalami patah getas.Patah getas ini dapat disebabkan oleh beberapa hal, antara lain : adanya takikan( nocth ), kecepatan pembebanan yang tinggi yang menyebabkan kecepatanregangan yang tinggi pula dengan temperatur yang sangat rendah.Dengan demikian suatu bahan yang akan beroperasi pada temperatur yangsangat rendah, misalnya pada suatu instalasi cryogenic perlu diuji impact.Khususnya untuk mengetahui temperatur transisi antara ulet dan getas, sifatperetakan dapat terjadi dalam tiga bentuk :1.Keretakan getas atau keretakan bersuara, adalah rata dan mempunyaipermukaan yang kilap. Kalau potongan potongannya kita sambungkan lagiternyata keretakan atau kepatahan itu tidak diikuti dengan deformasi bahan,tipe inimempunyai pukulan takik yang rendah.2.Patahan liat atau patahan perubahan bentuk, patah ini mempunyai permukaanyang tidak rata dan tampak seperti bludru, buram dan berserat, tipe inimempunyai pukulan yang tinggi.3.Patahan campuran ialah patahan yangsebagian getas sebagian liat, patahan initerjadi paling banyak.

24G.Pengujian KekerasanProses pengujian kekerasan dapat diartikan sebagai kemampuan suatubahan terhadap pembebanan dalam perubahan yang tetap, artinya ketika gayatertentu diberikan pada suatu benda uji dan karena pengaruh pembebanan bendauji akan mengalami deformasi. Harga kekerasan bahan tersebut dapat dianalisisdari besarnya beban yang diberikan terhadap luasan bidang yang menerimapembebanan.Pengujian kekerasan logam ini secara garis besar ada tiga metode yaitupenekanan, goresan, dan dinamik ( Koswara, 1991 : 15 ). Proses pengujian yangmudah dan cepat dalam memperoleh angka kekerasan yaitu dengan metodepenekanan. Dikenal ada tiga jenis metode penekanan, yaitu : Rockwell, Brinnel,Vickers, yang masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan. Pengujiankekerasan dengan goresan dibakukan pada skala Mohs , ada sepuluh skala yangdisusun berurutan dari bahan lunak sampai bahan yang keras. Pengujian kekerasandengan dinamik adalah pengukuran terhadap ketinggian pantulan sebuah palu daripermukaan benda uji pada mesin uji Shore Scleroscope.Pengujian kekerasan yang digunakan dalam penelitian ini adalah denganmetode rockwell yang paling banyak dipergunakan di Amerika Serikat. Hal inidisebabkan oleh sifat - sifatnya, yaitu cepat, bebas dari kesalahan manusia,mampu membedakan kekerasan pada baja yang diperkeras, ukuran bekaspenekanannya relatif kecil, sehingga bagian yang mendapatkan perlakuan panas,dapat diuji kekerasannya tanpa menimbulkan kerusakan. Uji ini mengukurkedalaman bekas penekanan pada beban yang konstan sebagai ukuran kekerasan.

25Pertama diberikan beban awal sebesar 10 kgf. Hal ini untuk memperkecilkecenderungan terjadinya penumbukan ke atas atau penurunan yang disebabkanoleh penekanan. Kemudian diberikan beban yang besar sebagai beban utama,secara otomatis kedalaman bekas penekanan akan terekam pada gauge penunjukyang menyatakan angka kekersan. Penunjuk tersebut terdiri dari 100 bagian dan130 bagian, mempunyai kedalaman penekanan sebesar 0,002032 mm atau0,00008 inchi. Bila kedalaman masuknya penekanan pada benda uji satu stripberarti kekerasan bahan tersebut sangat tinggi.Pengujian kekerasan Rockwell didasarkan pada kedalaman masuknyapenekanan pada bahan uji. Makin keras bahan yang akan diuji, makin dangkalmasuknya penekanan tersebut. Sebaliknya, makin dalam masuknya penekananpada bahan uji maka bahan uji tersebut makin lunak. Cara Rockwell sangatdisukai karena dengan cepat dapat diketahui kekerasan tanpa mengukur danmenghitung seperti pada cara Brinell dan cara Vickers. Nilai kekerasan dapatlangsung dibaca setelah beban utama dihilangkan, dimana beban awal masihmenekan bahan tersebut.H.Muai PanasPada suhu 0 K atom-atomsuatu bahan tidak bergerak dan jarak antar atom0tetap. Apabila suhu dinaikkan, peningkatan energi memungkinkan atom-atombergetar pada jarak antar atom rata-rata yang lebih besar. Hal ini menghasilkanpemuaian pada bahan tersebut. Hubungan perubahan jarak antara atom terhadap

26perubahan energi atom bahan padat dapat dilihat pada kurva kondon morse(gambar 8).Energi ikatan antar atom suatu bahan kristalin seperti logam dipengaruhioleh bentuk struktur kristalnya. Struktur kristal tertentu mempunyai ikatan yangkuat daripada struktur kristal yang lain atau sebaliknya. Perubahan keadaan padatpada struktur logam dapat terjadi dengan adanya perlakuan panas. Hal inimemungkinkan untuk mengubahsifat muai logamdengan adanya perlakuan panastersebut. Gambar 6. Kurva energi ikat antar atom-jarak antar atom (Donan, G.E., 1952)Susunan kristal ini bisa mempengaruhi sifat fisis dan mekanis dari suatulogam. Misalnya karena pencampuran dengan logam lain akan menyebabkanperubahan jarak atom, bidang kristal, batas butir, dan jumlah atom yangmenentukan ikatannya, maka sifat fisis dan mekanis pun akan berubah.Ukuranbesarnya butir kristal tergantung dari kecepatan logamcair itumembentuk inti dan

27pertumbuhan inti-inti baru. Jika pertumbuhan inti lebih cepat dari pembentukaninti, maka akan terbentuk kelompok butir-butir kristal yang besar dan apabilapembentukan inti lebih cepat lajunya dari pertumbuhan inti, maka akan terbentukkelompok butir - butir kristal halus.Logam yang terdiri atas dua unsur atau lebih didinginkan dalam keadaancair, kristalnya akan berbeda dengan butir-butir kristal logam tanpa campuran(murni). Misalnya dari paduan yang terdiri atas komponen A dan komponen B.Kemungkinan pertama, komponen A larut dalam B atau komponen B larut dalamA, (disebut larutan padat) dan kemungkinan kedua, komponen A dan komponen Bterikat satu sama lain dengan perbandingan tertentu disebut persenyawaanlogam.Larutan padat adalah keadaan pada saat beberapa atom dari susunanhimpunan atom A didistribusi oleh atom-atom B, atau atom-atom B menembusmasuk kedalam ruang bebas antar atom dari susunan himpunan atom-atom A.Keduanya tidak merupakan campuran mekanis, tetapi keadaan larut secara atom.Senyawa antar logam yang terdiri atas ikatan A dan B mempunyai kisi kristalberbeda dari A dan B.Koefisien muai panas linear didefinisikan sebagai pertambahan panjangbenda uji dibagi panjang mula-mula tiap pertambahan suhu 1 C benda uji.0 TLoLLD.(10)dimana :D=koefisienmuai panas linear (1/ C)0L=pertambahan panjang bendamLo=panjang benda uji pada suhu kamarm

28Lo/L=pertambahan panjang relatif terhadap panjang awal bendaujiT=interval suhu pengukuran untuk pertambahan panjangrelatif=0Koefisien muai panas linear dapat dinyatakan sebagai koefisien muai panasrata-rata atau sering disebut koefisien muai panas teknik. Koefisien muai panaslinear teknik diukur antara suhu T dan suhu yang lebih besar T12dirumuskansebagai berikut : TLoLLD== 121221TT.LoTLTLT,TD===1212TTLo/LoTLLo/LoTL= 1212TTTLoLTLoL...................................................(11)dimana :21T,TD=Koefisien muai panas liniear teknik antara T s.d. T12T1=suhu pengukuran 1 ( )0T2=suhu pengukuran 2 ( ), dengan suhu T < T012Lo=panjang spesimen pada suhu kamar (27 C)0L(T )1=panjang ukuran spesimen pada suhu T1mL(T )2=panjang pengukuran spesimen pada suhu T2m 1TLoL=pertambahan panjang relatif benda uji pada suhu T1

29 2TLoL=pertambahan panjang relatif benda uji pada suhu T2Koefisien muai panas dapat juga dinyatakan sebagai koefisien muai panaspada suhu tertentu yang disebut sebagai koefisien muai panas linear fisik yangmerupakan turunanpertama tambahan panjang relatif. 211221TTTLoLTLoLT,TD= TLoL, untukTyang sangat kecil mendekati nolmaka : dTLoLdTD.....(12)Prinsip pengukuran dilatometer adalah perubahan panjang benda ujikarena kenaikkan suhu benda uji diteruskan secara mekanik ke inductivedisplacement tranducer . Transmisi dilakukan oleh batang penekan yang berbahansama dengan bahan untuk menumpu benda uji. Perubahan yang ditampilkan padadisplay bukanlah harga perubahan panjang yang sebenarnya, hal ini disebabkanoleh batang penekan dan penumpu benda uji yang juga ikut memuai. Selain itujuga dipengaruhi oleh kecepatan pemanasan dan atmosfer di sekitar. Untukmendapatkan perubahan benda uji yang sebenarnya (absolut) diperlukan kalibrasipengukuran. Kalibrasi dilakukan pada kondisi pengukuran yang sama dengankeadaan pengukuran benda uji dan dilakukan dengan menggunakan benda ujistandar yang sudah diketahui koefisien muai panasnya. Dengan adanya kalibrasiini maka dapat dibuat kurva pengamatan yang terkoreksi.

30 LoLkoreksi = LoLmaterial standar - LoLpengukauran material standar.(13) LoLterkoreksi = LoLpengukuran - LoLkoreks....(14)I.Pengujian Struktur MikroStruktur bahan dalam orde kecil sering disebut sturktur mikro. Struktur initidak dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi harus menggunakan alatpengamat struktur mikro diantaranya : mikroskop cahaya, mikroskop electron ,mikroskop field on, mikroskop field emission dan mikroskop sinar-X. Penelitianini menggunakan mikroskop cahaya, adapun manfaat dari pengamatan strukturmikro ini dalah :1.Mempelajari hubungan antara sifat-sifat bahan dengan struktur dan cacatpadabahan.2.Memperkirakan sifat bahan jika hubungan tersebut sudah diketahui.Persiapan yang harus dilakukan sebelum mengamati struktur mikro adalahpenginderaan spesimen, pengampelasan dan pemolesan dilanjutkan pengetsaan.Setelah dipilih bahan uji dan diratakan kedua permukaannya dengan mesin bubutatau lainnya, tetapi pendinginan harus selalu terjaga agar tidak timbul panasberlebihan yang dapat merusak struktur mikro. Setelah rata kemudian digosokmenggunakan kertas ampelas dengankekasaran berurutan, mulai dari yang palingkasar (nomor kecil) sampai yang halis (nomor besar). Arah pengampelasan tiaptahap harus diubah, pengampelasan yang lama dan penuh kecermatan akanmenghasilkan permukaan yang halus dan rata. Pemolesan dilakukan dengan

31bubuk penggosok atau pasta diamon dengan ukuran 1m 0,1 m, tujuannyaagar didapat permukaan yang rata dan halus tanpa goresan sehingga terlihatmengkilap seperti cermin. Langkah terakhir sebelum dilihat struktur mikronyaadalah dengan mencelupkan spesimen ke dalam larutan etsa dengan penjepittahan karat dan permukaan yang dietsa menghadap ke atas. Selama pencelupanakan terjadireaksi terhadap permukaan spesimensehingga larutan yangmenyentuh spesimen harus segar/baru, oleh karena itu banyaknya bagian strukturyang berbeda.perlu digerak-gerakkan. Kemudian spesimen dicuci, dikeringkandan dilihat atau difoto dengan mikroskop logam. Pemeriksaan struktur mikromemberikan informasi tentang bentuk struktur, ukuran butir dan banyaknyabagian struktur yang berbeda.

32BAB IIIMETODE PENELITIANA.Material dan Dimensi SpesimenBahan yang dipilih dalam penelitian ini adalah baja karbon menengahbaja ST 60 dengan kadar karbon 0,452%C. Baja karbon ini dibentuk menjadispesimen kekuatan tarik, kekerasan, ketangguhan, muai panas dan struktur mikro.1.Spesimen Uji Kekuatan TarikSpesimen pengujian tarik (gambar 8) mengacu pada spesimenberpenampang bulat menggunakan standard pengujian ASTM E8 A48 denganjumlah 9 buah yang terdiri dari 3 buah pembanding utama (raw material),3 buahsebagai kontrol quenching dan 3 buah sebagai kontrol tempering. Gambar 7. Benda kerja uji tarikr= 30 mmp= 10 mmd= 12 mmm= 10 mmD= 18 mmLo= 60 mmh= 50 mmLt= 200 mm

332.Spesimen Uji KekerasanGambar 8.. Spesimen Uji KekerasanSpesimen uji kekerasan (gambar 11) berjumlah 9 buah yang terdiri dari3 buah pembanding utama (raw material), 3 buah kontrol quenching dan 3 buahkontrol temperng. Struktur mikro, dan uji komposisi unsur dipersiapkansecukupnya guna melengkapi data dan informasi hasil penelitian.3.Spesimen Uji KetangguhanBaja karbon sedang dibentuk dengan cara dipotong-potong denganmenggunakan alat pembuat spesimen dibentuk dengan merujuk ke standar ASTME23-56T (gambar 9 ) dengan jumlah spesimen 9 buah yang terdiri dari 3 buahsebagai pembanding utama (raw material), 3 buah sebagai kontrol quenching dan3 buah sebagai kontrol tempering.

34Gambar. 9 Benda uji ketangguhan dan takik4.Spesimen Uji Muai panasBaja karbon sedang dibentuk dengan cara dipotong-potong denganmenggunakan alat pembuat spesimen dibentuk dengan merujuk kestandar UjiMuai Panas (ASTM E80). (gambar 10) dengan jumlah 9 buah diantaranya 3 buahsebagai pembanding utama (raw material), 3 buah sebagai kontrol quenching dan3 buah sebagai kontrol temperng.Gambar 10. Benda kerja uji muai panas

35B.Alur PenelitianUrutan dalam penelitian ini dimulai dari uji komposisi kimia bahan, untukmengetahui kandungan unsur di dalamnya yang digunakan untuk menentukan suhupemanasan. Bahan dibentuk spesimen sesuai standar yang ditentukan dan memenuhipersyaratan specimen sejumlah 9 buah pada tiap-tiap jenis specimen dari 4 jenispengujian yaitu uji tarik, uji ketangguhan, uji kekerasan, uji muai panas.masing-masing terdiri dari dari 3 buah sebagai pembanding utama (raw material), sebagaikontrol quenching, dan juga sebagai tempering.Perlakuan panas dilakukan dalam dapur pemanas, yang pertama yaitu prosesquenching pada suhu 830 C (0,452%C sesuai bahan). Spesimen selain raw materialodikenai proses ini, suhu pemanasan dilakukan bertahap mulai suhu kamar, suhu400oC /jam selama 98 menit kemudian ditahan sekitar 30 menit (holding time),diharapkan suhu telah mencapai 650 C pemanasan awal (pree heating) dilanjutkanosampai suhu yang dituju yaitu 830 C. Pada suhu terakhir ini dipertahankan selamao30 menit (holding time) dengan maksud agar pemanasan benar-benar merata padaseluruh lapisan spesimen, kemudian dicelup dalam Oli Mesran SAE 40 yangmengalir agar spesimen benar-benar mengalami pendinginan kejut dan spesimensampai benar-benar dingin.

36Gambar 11. Siklus temperatur proses hardeningProses selanjutnya adalah proses tempering, karena tempering merupakanpengulangan dari quenching akan tetapi didinginkan dengan perlahan. Spesimen yangdikenai tempering dimasukkan dalam dapur pemanas, lalu distel dari suhu kamar kesuhu 600 C untuk perlakuan tempering kemudian di tahan selama 75 menit denganotujuan agar pemanasan benar-benar merata pada seluruh lapisan spesimen,pendinginan dilakukan dalam udara bebas. Langkah berikutnya adalah menyiapkanspesimen sifat fisis (foto struktur mikro) dengan cara memotong salah satu ujungspesimen untuk sample sepanjang 2 cmlalu meratakan dan menghaluskanpermukaanya sampai memenuhi syarat spesimen, di etsa (dibersihkan) dengan larutanalkohol dan asam nitrat 2,5% kemudian dilihat dengan mikroskop logam.Pengujian tarik, uji kekerasan, uji ketangguhan, uji muai panas masing-masingbanyaknya pengujian untuk spesimen Raw Material adalah 3x, untuk quenching 3xquenching-temper sebanyak 3x. Melalui pengujian ini dapat diketahui karakteristik Quenching Olimesran SAE 408300C6000C

37bahan dari masing-masing perlakuan. Secara jelas, urutan pelaksanan penelitian initerlihat dalam skema berikut ini.Gambar 12. Prosedur jalannya penelitianC.Peralatan penelitianAlat penelitian merupakan piranti bantu dalam proses penelitian, yaitui :a.Alat uji tarik: Mesin uji tarik Serpopulzer Medium Carbon Steel Machining Spesimen Uji Quenching Raw Material Quench & Temper Uji KekerasanUji TarikUji Muai panasUji KetangguhanFoto Mikro Kesimpulan Uji Komposisi Kimia

38b.Alat uji ketangguhan: Mesin uji impak merk Frankc.Alat uji kekerasan: Mesin uji kekerasan Karl Frank GMBLd.Alat uji muai panas: Dilatometere.Alat uji struktur mikro: Mikroskop optik merk Olympusf.Quenching-Temper: Oven Hofman, tang penjepit,bak berisi air,sarung tangan, masker.g.Alat spesimen: Mesin sekrap, kikir, ragum, amplas, gergaji.D.Desain PenelitianDesain penelitian ini menggunakan metode deskriptif, yaitu suatu metode dalammeneliti status kelompok, manusia, suatu obyek, suatu set kondisi, suatu sistempemikiran, suatu peristiwa maupun suatu kelas peristiwa pada masa sekarang. Tujuanpenelitian deskriptif ini adalah untuk membuat suatu deskripsi, gambaran atau lukisansecara sistematis faktual dan akurat mengenai faktor-faktor serta hubungan antarfenomena yang diselidiki atau diteliti.Pola eksperimen dilakukan dengan 3 buah spesimen untuk masing-masingkelompok perlakuan (treatment) yaitu untuk sekali kelompok eksperimen temper dansekali untuk kelompok kontrol yaitu quenching serta sekali untuk kelompok kontrolutama atau Raw Material. Penelitian dilakukan untuk mengetahui besar kekuatantarik, keliatan, harga kekerasan, bentuk penampang patahan dan struktur mikro.

39E.Variabel Penelitian1.Variabel BebasVariabel bebas dalam penelitian ini adalah proses quenching dan prosestempering.2.Variabel TerikatVariabel terikat dalam penelitian ini adalah sifat fisis (Foto Mikro danpenampng patahan) dan sifat mekanis ( Uji Tarik, Uji Ketangguhan, Ujikekerasan dan muai panas) pada carbon ST 603.Variabel kontrolVariabel kontrol adalah faktor lain diluar variabel penelitian yang di teliti,tetapi dapat mempengaruhi hasil penelitian. Variabel kontrol dalampenelitian ini adalah alat pengujian dan operator .F.Teknik Pengumpulan DataLembar pengamatan sangat diperlukan dalam suatu penelitian. Langkah ini akanmempermudah dalam proses pengolahan data selanjutnya. Dengan menggunakanlembar pengamatan tersebut diharapkan penelitian yang dilakukan dapat berjalandengan tertib dan data yang didapat tercatat dengan baik. Wawancara dengan ahlimetalurgi akan memberikan gambaran umum mengenai penelitian yang akan sedangdilakukan, untuk itu perlu konsultasi dengan pakar/ahli metalurgi sebelum melakukanpenelitian dan persiapan bahan serta instrumen lainnya. Adapun lembar pengamatandalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

40Tabel 1. Lembar Pengamatan Pengujian KekerasanNilai Kekerasan ( HRC ) Spesimen1 2 3 Rata-rata Keteranagn : x= Jarak bekas indentasi arah memanjang (mm)y= Jarak bekas indentasi arah melintang (mm)D = Diagonal indentasi rata-rataHRC = Harga kekerasan skala RockwellTabel 2. Lembar Pengamatan Uji TarikKekuatan (Kg/mm)Perpanjangan (%)Kontraksi (%) SpesimenyuLo Le Ao AqBebanMaxPmax Keterangan :y = Kekuatan muluru = Kekuatan tarikLo = Panjang sebelum ditarikL= Panjang setelah ditarike = Prosen perpanjangan

41Ao = Luas penampang sebelum putusA= Luas penampang setelah putusq = Prosen kontraksi (reduksi penampang)Tabel 3. Lembar Pengamatan Uji Muai PanasLL SpesimenLoLnToTnDL Keterangan : L = Panjang spesimen awal (suhu kamar 27 C)0 Ln= Panjang spesimen pada pengujian ke n (1, 2, 3, )L= Pertambahan panjang bendaTo= Suhu pengukuran awalTn= Suhu pengukuran pada pengujian ke n (1, 2, 3, )Tabel 4 Tabel Pengamatan Impack (ketangguhan)Spesimen G RDEK A0W Keterangan : W = Kerja Pukulan dalam (kg.m)G = Massa berat palu godam (kg),

42R = jarak titik pusat ke titik berat palu godam (m), D= sudut jatuh dalam, dan E= merupakan ayun dalam.K = Nilai Pukulan Takik (kg.m/mm )2A = Penampang Batang semula dibawah takikan (mm)0 G.Analisis DataTeknik analisis data yang dipakai dalam penelitian ini menggunakan datadeskriptif yang dilakukan dengan cara melukiskan dan merangkum pengamatan daripenelitian yang dilakukan. Data yang dihasilkan digambarkan secara grafis dalamhistogram atau poligon frekuensi sehingga lebih mudah dibaca.Pengujian struktur mikro dilakukan dengan cara pengamatan, yaitumembandingkan hasil foto struktur mikro sehingga dapat dianalisis mengenaistruktur, ukuran dan bentuk butiran dari masing-masing kelompok perlakuan. Fotomakro bentuk penampang patahan juga dapat dianalisis bentuk dan perambatan retakmasing-masing perlakuan.H.Tempat PenelitianProses pembuatan specimen dilakukan di Laboratorium produksi JurusanTeknik Mesin UNNES Semarang. Pengambilan data Uji Komposisi Kimia dilakukandi PT. ITOKOH CEPERINDO Klaten. Perlakuan proses treatment Quenching -Temperdilaksanakan di Laboratorium pengecoran SMK Negeri 7 Semarang.

43Pengujian Sifat Mekanis yang terdiri dari uij tarik, uji ketangguhan dan Sifat Fisisyaitu foto struktur mikro di Laboratorium Bahan Teknik Mesin UGM Yogyakarta.Sedangkan untuk Muai Panas dan uji kekerasan dilakukan di Laboratorium BahanUNNES Semarang.

44BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIANA.Hasil PenelitianPenelitian ini menghasilkan data-data yang berupa angka dalam tabel,gambar grafik dan foto yang meliputi komposisi unsur kimia padamaterial yangdigunakan dalam penelitian dengan pengamatan struktur mikro, hasil pengujiantarik, pengujian ketangguhan, pengujian kekerasan, pengujian muai panas danbentuk patahan.1.Uji KomposisiUji komposisi dilakukan untuk mengetahui prosentase unsur kimia yangterkandung dalam spesimen. Berdasarkan hasil uji komposisi diketahui bahwaspesimen mempunyai kandungan karbon sebesar 0,452% sehingga materialtersebut tergolong dalam medium carbon steel atau baja karbon sedang.Prosentase kandungan karbon tersebut dijadikan sebagai dasar pengambilansuhu quenching. Berikut adalah tabel koposisi kimia yang diperoleh daripengujian unsur kimia di PT. ITOKOH CEPERINDO klaten.Tabel 5. Komposisi kimia bahan Baja ST 60No Nama Unsur SimbolPengujian1Pengujian2Pengujian Rata-rata3 (%) 1. Iron/FerroFe98,4198,4298,4098,41 2. ManganeseMn0,6900,6890,6980,692 3. CarbonC0,4520,4470,4580,452 4. SiliconSi0,2180,2180,2250,220 5. ChromiumCr0,1150,1140,1100,113 6. TungstenW0,040,040,040,04

457. NikelNi0,0480,0480,0460,047 8. PhosporusP0,0110,0110,0100,011 9 SulfurS0,0100,0090,0090,009 10. NiobiumNb0,010,010,010,01 11. CopperCu0,0040,0040,0040,004 12. MolybdenumMo0,0040,0040,0040,004 13. AlumuniumAl0,0000,0000,0000,000 14. VanadiumV0,000,000,000,00 15. TitaniumTi0,000,000,000,00 2.Uji TarikPengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis darimaterial baja karbon sedang sebagai material uji dalam penelitian ini. Hasilpengujian tarik pada umumnya adalah parameter kekuatan tarik (ultimatestrength) maupun luluh (yield strength), parameter kaliatan/keuletan yangditunjukan dengan adanya prosen perpanjangan (elongation) dan prosenkontraksi atau reduksi penampang (reduction of area) maupun bentukpenamang patahannya.Data ini diperoleh dalam tiga kelomok pengujian yaitu spesimen rawmaterials, hasil proses quenching Oli Mesran SAE 40 dan hasil dari prosestempering 600 C. Hasil pengujian tarik ditunjukan dalam tabel di bawah ini :0Tabel 6. Hasil pengujian tarikPerlakuan( Spesimen )Tegangan Tarik( kg / mm )2Perpanjangan(%)Kontraksi(%) Raw Materials67,74 12,38 46,74 Quenching Oli SAE 4086,889,8045,75 Tempering81,35 14,06 49,79

46Pembacaan informasi dari data tersebut di atas akan lebih mudah jikadilihat dalam bentuk grafik diagram batang seperti di bawah ini :Gambar 13. Hasil kekuatan tarik baja karbon sedang.Berdasarkan hasil pengujian tarik menunjukkan bahwa kekuatanspesimen raw materials sebesar 67,74 kg/mm2setelah proses quenchingOli Mesran SAE 40 menjadi 86,88 kg/mm2atau mangalami peningkatan28,26% dan setelah proses tempering 600 C menjadi sebesar 81,35 kg/mmo2atau mengalami kenaikan 20,09 %.Kekuatan tarik spesimen quenching Oli Mesran SAE 40 turun 6,37%terhadap tempering 600 C.o Grafik Perpanjangan12.38%9.80%14.06%0.00%2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%12.00%14.00%16.00%Raw MaterialsQuenchTemperPerpanjangan

Gambar 14. Prosentase perpanjangan hasil pengujian tarik. 67.7486.8881.350102030405060708090100raw materialquenchtemperTegangan (N/mm)

47Berdasarkan gambar diatas dapat dilihat bahwa :Perpanjangan spesimen raw materials sebesar 12,38% menjadi 9,80%setelah proses quenching Oli Mesran SAE 40 atau menurun 20,84%, setelahproses tempering 600 C menjadi sebesar 14,06% atau naik 13,53 %.oKenaikan perpanjangan sebesar 43,42% terjadi dari spesimen qunchingOli Mesran SAE 40 terhadap spesimen proses tempering 600 C.o 46.88%44.16%49.15%42.00%44.00%46.00%48.00%50.00%raw materialquenchtemperKontraksi (%)

Gambar 15. Prosentase dari kontraksi uji tarikGambar prosentasi kontraksi di atas menunjukkan bahwa kntraksispesimen raw materials sebesar 46,88% menjadi sebesar 44,16% setelahproses quenching atau menurun 5,80% dan setelah perlakuan proses temper600oC, kontraksi menjadi 49,15% atau meningkat 4,86%.3.KekerasanPengujian kekerasan yang dilakukan menggunakan mesin UniversalHardness Tester yang bekas injakannya dapat dilihat dengan mikroskoplogam. Setiap spesimen dikenai tiga titik injakan yang menghasilkan dataharga kekerasan dari spesimenkelompokraw materials, quenchingOli Mesran SAE 40, temper suhu 600 C seperti pada tabel.o

48Tabel 7. Hasil pengujian kekerasanPerlakuan( Sepecimen )Suhu Pemanasan(C )Harga Kekerasan( HRC ) Raw Materials- 100,0 Quenching SAE 40830 118,3 Tempering 600 C0600 112,13 Pembacaan data hasil pengujian kekerasan tersebut di atas dapat mudahdibaca dengan ditabulasikan dalam bentuk grafik diagram batang seperti dibawah ini : 100.0118.3112.1390.095.0100.0105.0110.0115.0120.0Raw MaterialsquenchtemperHRC

Gambar 16. Grafik hasil pengujian kekerasanBerdasarkan grafik diatas menunjukkan bahwa kekerasan spesimen rawmaterialsebesar 100,0 HRC setelah di quenching Oli mesran SAE 40menjadi 118,3 HRC atau naik 18,27 %, menjadi sebesar 112,13 HRC setelahdi temper 600 C, atau naik 12,13 % terhadap spesimen raw materials.oKekerasan spesimen quenching SAE 40 sebesar 118,3 HRC mengalamipenurunan sebesar 5,19 % terhadpa spesimen temper 600 C yaitu 112,13oHRC.

494.Hasil Pengujian Ketangguhan (impact)Pengujian impact dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis darimaterial baja karbon sedang sebagai material uji dalam penelitian ini. Hasilpengujian impact pada umumnya adalah parameter ketangguhan (nilaipukulan takik), parameter keliatan/keuletan yang ditunjukan dengan reduksipenampang (reduction of area) maupun bentuk penampang patahannya.Data pengujian ini diperoleh dalam tiga kelompok pengujian yaituspesimen raw materials, hasil proses quenching Oli Mesran SAE 40, temper600oC. Hasil pengujian impact ini dapat ditunjukkan dalam tabel di bawahini:Tabel 8. Hasil pengujian impactPerlakuan( Sepecimen )Suhu Pemanasan(C )Harga Ketangguhan Raw Materials- 0,465 Quenching SAE 40830 0,617 Tempering 600 C0600 0,902 Pembacaan informasi data hasil pengujian kekerasan tersebut diatas dapatmudah dibaca dengan ditabulasikan dalam bentuk grafik diagram batangseperti di bawah ini :

50 0.4650.6170.9020.0000.1000.2000.3000.4000.5000.6000.7000.8000.9001.000Raw MaterialsQuenchTemperHARGAIMPACT(J/MM2)

Gambar 17. Grafik hasil pengujian ImpactBerdasarkan grafik di atas hasil pengujian impact menunjukkan bahwaketanguhan spesimen raw material sebesar 0,465 J/mm mengalami kenaikan2terhadap spesimen quenching Oli SAE 40 yang mempunyai nilai ketangguhansebesar 0,617 J/mm2atau mengalami kenaikan sebesar 32,69%, setelahmengalami proses temper 600 C dari quenching Oli Mesaran SAE 40oketanguhan spesimen uji meningkat sebesar 0,902 J/mm2atau meningkatsebesar 93,98% dari spesimen raw materialsKetangguhan spesimen quenching Oli Mesaran SAE 40 sebesar 0,617J/mm2mengalamikenaikan terhadapspesimentemper600 C yangomempunyai ketangguhan sebesar 0, 902 J/mm2atau mengalami kenaikanketangguhan sebesar 46,19%.5.Muai PanasPengujian muai panas yang dilakukan dengan alat dilatometer,data akan keluar secara digital memudahkan untuk melakukan pengamatan.Pembacaan data hasil pengujian kekerasan tersebut di atas dapat mudah

51dibaca dengan ditabulasikan dalam bentuk grafik diagram batang sepertidibawah ini : 172128281814050010001500200025003000Raw QuenchTemperPerpajangan (10-6mm)

Gambar 18. Hasil uji muai panas linierBerdasarkan grafik di atas menunjukkan bahwa perpanjangan spesimenraw materials sebesar 1721x10 mm setelah mengalami proses quenching-6Oli Mesran SAE 40 meningkat menjadi 2828x10 mm atau naik 64,37%,-6menjadi 1814x10-3mm setelah mengalami proses temper 600 C atau naiko5,44%.Spesimen muai panas temper Oli Mesran SAE 40 naik setelah dilakuakanproses quenching sebesar 35,85%.6.Penampang patah uji tarikSpesimen setelah mengalami penarikan maka akan putus, penampangbentuk patahan inilah yang akan dikaji. Dari hasil pengujian yang telahdilakukan terdapat perbedaan pada bentuk penampang patah pada rawmaterials, quench dan temper. Hasil pengujian tarik meghasilkan bentuk danpatahan yang berbeda. Raw Material dengan perbesaran 500 kali penampangpatahannya berbentukpartialcup-conedengantekstur berbutirkasar

52menandakan tidak adanya perpanjangan keuletan (getas) dengan kekerasanyang tinggi.Gambar 19. Penampang patah raw materialsSpesimen dengan quenching yang menggunakan Oli Mesran SAE 40dengan pembesaran 500 kali memberikan gambaran bentuk patahan jeniscup cone. Perbedaan diantara raw material dengan quench terletak padatekstur spesimen quench yang cenderung lebih kasar dan rata menanadakanadanya perpanjangan atau sedikit liat dan menurunya kekerasan.Gambar 20. Penamang patah quenchingPerlakuan panas dengan prosestemperingpada suhu 600 C0memperoleh penampang patahan yang berbentuk cup-cone dengan butiranlebih kasar dan berserat dibandingkan dengan raw material dan quenching

53menandakan bahan ini bersifat liat. Hasil penampang patahan ini dapat dilihatdalam gambar di bawah ini : Gambar 21. Penamang patah temper7.Penampang patah uji ketangguhanSpesimen setelah dikenai pengujian pukul takikakan patah padapenampang kritis yang telah di tentukan, penampang hasil patahan inilah yangakan di amati. Penampang hasil patahan pengujian takik secara teliti dapatdilihat perbedaanya, masing-masing bentuk patahan mempunyai karakteristikyang bebeda. secara umum bentuk patahan pada pengujian pukul takik adatiga bentuk yaitu : patah getas/rapuh, patah liat dan patah campuran.Penampang patah raw material tampak terjadi pengecilan penampang denganbentuk kristal yang kasar dan tidak rata, sehingga menunjukkan bahan inimempunyai sifat lunak.Gambar 22. Penampang patah raw materials

54Spesimen dengan quenching yang menggunakan Oli Mesran SAE 40terlihat rata tanpa terjadi pengecilan penampang, tekstur dengan butiransangat halus dan berserat menandakan bahan ini mempunyai kekerasan tinggidan ketangguhan rendah.Spesimen yang di temper pada suhu 600 C terlihat0penampang patahan butiran kasar dan berserat tetapi pada ujungnya patahancenderung rata menunjukkan bahan mempunyai kekerasan yang tidak terlalutinggi. Hasil penampang patahan ini dapat dilihat dalam gambar di bawah iniGambar 23. Bentuk Penampamng Patah Hasil Quenchingdengan proses tempering pada suhu 600 C memperoleh penampang0patahan yang berbentuk partial cup-cone dengan butiran agak kasar.Gambar 24. Bentuk penampang patah hasil temper

558.Foto MikroEksperimen yang telah dilakukan adalah pengujian kekerasan, pengujianketangguhan ,pengujian tarik dan pengujian muai panas, untuk memperkuathasil dilakukan foto struktur mikro. Berikut hasilnya dari foto mikro :a.Raw MaterialsStruktur mikro raw materials dapat dilihat dengan mikroskop logamuntuk diambil datanya.struktur yang tampak adalah perlit dan ferit,dimana perlit berwarna gelap dan ferit berwarna putih.susunan kristalsesuai dengan kadar karbon yang dikandung bahan yaitu 0,473 % C. Padastruktur mikro raw materials jumlah butir kristalnya dalam satu satuanluas adalah . butir seperti terlihat pada gambar. Gambar 25. Foto mikro spesimen raw materialsb. Hardening dengan Quenching Oli Mesran SAE 40 830 CoStruktur mikro quenching terlihat struktur perlit dan ferit, dimana perlitberwarna gelap dan ferit berwarna putih. PerlitFerrit

56 Gambar 26. Foto mikro spesimen quenching.c.Tempering 600 CoProses tempering 600 C sering disebut high temperature tempering yangomenghasilkan bentuk campuran ferit dan sementit.Gambar 27. Foto mikro spesimen temper 600 CoBPembahasanData hasil penelitian yang ditabulasikan dalam bentuk diagram batang dangambar struktur mikro serta penampang patahan diketahui ada perbedaankarakteristik kekuatan tarik statis dan ketangguhan dari spesimen penelitianantara raw materials, proses quenching Oli Mesran SAE 40 dengan suhu 830 Codan yang mengalami proses temperingdengan suhu pemanasan 600 C yangomenggunakan waktu penahan 30 menit. Dari hasil penelitian tersebut diatasmenunjukkan bahwa raw materials mempunyai struktur mikro yang tampakadalah perlit dan ferit, dimana perlit berwarna gelap dan ferit berwarna putih. PerlitFerritPerlitFerrit

57Struktur yang tampak ini sesuai dengan kadar karbon yang terkandung bahanyaitu 0,452 %C. bentuk kristal yang besar dan hampir berimbang, hasil patahanraw materials tampak terjadi pengecilan penampang dengan bentuk kristal yangkasar dan tidak rata, sehingga menunjukkan bahan ini mempunyai sifat liat danlunakHasil kekerasanyang dimilikisebesar 100,0 HRC dengan hasilketangguhan 0,465 J/mm , hasil muai panas 1721x10 / C dan hasil kekuatan2-6otarik sebesar 67,74 kg/mm .2Proses perlakuan panas quenching Oli Mesran SAE 40 dilakukan untukmengetahui seberapa perbedaan perubahan kondisi bahan sebagai treatment awalpada penelitian ini. dengan media quenching Oli Mesran SAE 40 struktur mikroyang dihasilkan menunjukkan kekerasan tinggi dengan adanya struktur baru ini(martensit) yang seperti jarum, tetapi ketangguhannya menurun terhadap rawmaterials. Ferrit dengan bongkahan besar dan tersebar tidak teratur, diantaraperlit dan martensit yang baru terbentuk pada proses ini, perlakuan quenchingOli Mesran SAE 40 terlihat bentuk patahan yang rata tanpa terjadi pengecilanpenampang, tekstur dengan butiran sangat halus dan berserat menandakan bahanini mempunyai kekerasan tinggi dan ketangguhannya rendah, karena strukturyang telah terbentuk setelah di celup adalah martensit. Struktur martensitmempunyai kelemahan yaitu getas, sehingga harus di temper agar dapat dipakaidalamperalatan maupun konstruksi mesin yang mensyaratkan keuletan(Amstead,1997). Hasil kekerasan yang dimiliki sebesar 118,3 HRC dengan hasilketangguhan 0,617 J/mm , hasil muai panas 3314x10 / C dan hasil kekuatan2-6otarik sebesar 86,88 kg/mm .2

58Proses tempering dengan suhu 600 C (high temperature tempering) akanomengubah martensit menjadi ferrit dan sementit, dengan lepasnya karbon darimartensit dan akan membentuk sementit lagi. perpanjangan betambah berartikeuletan bahan naik dan kekuatan tariknya naik, sehingga penampang patahanakan membentuk partial cup-cone dengan butiran lebih kasar lagi. hasilkekerasanyangdimiliki sebesar 118,3 HRC denganhasil ketangguhan0,902 J/mm , hasil muai panas 3911x10 / C dan hasil kekuatan tarik sebesar2-6o81,35 Kg/mm .2Melihat hasil penelitian di atas telah memberikan gambaran yang jelasbahwa kelompok penelitian dari perlakuan panas carbon ST 60 (medium carbonST 60) yang terdiri dari kelompok perbedaan dari raw materails, quenchingOli Mesran SAE 40 dan temper 600 C, memberikan hasil yang baik padaoquenching Oli Mesran SAE 40 di bandingkan dengan raw materials dengantegangan luluh dan kekerasan mengalami peningkatan ketika di keraskan(hardening), tetapi mulai menaik setelah dilanjutkan dengan proses tempering.Kekerasan setelah di hardening meningkat tajam dan akan perlahan menurun jikasuhu temper dinaikkan, dapat dilihat juga dari reduksi penampang patahan ujitarik, uji ketangguhan.Fenomena semacam ini menunjukkan bahwa dengan proses hardeningbahan akan sangat keras dan cenderung getas sehingga perpanjangan dan reduksipenampang hampir tidak ada dan bentuk penampang patahnya flat sehinggakekuatan tariknya tinggi di bandingkan raw materials. Spesimen mengalamikenaikan kekuatan tarik dan kekerasan jika dilanjutkan pada proses tempering,

59sehingga perpanjangan dan reduksi penampangnya mulai ada walaupun sedikitserta bentuk penampang patahannya tidak lagi flat.Pola hubungan suhu tempering dengan kekuatan tarik jelas tampak sekali,semakin tinggi suhu pemanasan, nilai kekuatan tariknya semakin meningkat.demikian juga terhadap nilai kekerasannya, semakin tenggi. Dengan kata lainkekerasan sebanding dengan kakuatan tariknya.

60BAB VPENUTUPA.SimpulanBerdasarkan hasil penelitian dari pengujian dan evaluasi data sertapembahasan pada proses quenching Oli Mesran SAE 40 dan temper maka dapatdiambil kesimpulan sebagai berikut :1.Sifat mekanis (uji tarik, uji kekerasan, uji ketangguhan, dan muai panas)pada carbon ST 60 :a.Besarnya harga kekuatan tarik raw materials adalah 67,74 kg/mm ,2setelah proses quenching menjadi 86,88 kg/mm . Pada proses temper2 600oC menghasilkan 81,35 kg/mm .2b.Besar kekerasan Raw materials 100,0 HRC setelah proses quenchingOli Mesran SAE 40 menjadi 118,3 HRC, sedangkan pada prosestemper 600 C menjadi 112,1 HRC.oc.Hasil pengujian ketangguhan raw materials 0,465 J/mm , pada2perlakuan quenching Oli Mesran SAE 40 naik menjadi 0,617J/mm2dan pada perlakuan tempering juga meningkat menjadi 0,902 J/mm2d.Besarnya nilaimuai panas linier dari rawmaterials sebesar1721x10 / C setelah mengalami proses quenching menjadi sebesar-6o3314x10 / C. Proses tempering-6o600oC naik menjadisebesar39,11x10 / C.-6o

612.Sifat fisis (foto mikro dan penmpang patah) pada carbon ST 60a. Perubahan struktur mikro pada proses raw materials, quenching,tempering 600 C mempunyai struktur perlit dan ferit, proses0quenching dengan media Oli Meseran SAE 40 yang menyebabkanstruktur kristal meningkat lebih banyak.b.Penampang patahan raw materials berbentuk partial cup-cone,bentuk flat didapatkan pada proses quenching, dengan prosestempering akan menghasilkan bentuk patahan star fracture danpartial cup-cone..B.SaranSaran yang dapat diberikan sehubungan dengan penelitian tentangquenching - tempering ini adalah :1.Tujuan perlakuan panas (heat treament) akan dapat dicapai sesuaikarakteristik bahan dan jenis-jenis perlakuan. Jenis pelakuan sangatdipengaruhi oleh suhu panas yang ditentukan dari kadar karbon danunsur lainya.2.Dimensi spesimen disesuiakan dengan kemampuan alat uji. Pemanasanspesimen dalam dapur harus memperhatikan jarak antar spesimen danwaktu penahanannya, saat mendinginkan dalam bak Oli dicelupkantegak lurus dan dibiarkan menggantung dalam media. .3.Perlu adanya penelitian lanjut yang variabel kontrolnya lebih lengkapdenganmelihat tegangandalamnya(internal stress), pengamatanpemukaan patahan dengan fraktografi (scanning electron microscope).

62DAFTAR PUSTAKAAmstead, BH, 1997, Jakarta, Erlangga : Teknologi Mekanik jilid 1Bradbury.EJ, 1990, Jakarta, Gramedia Pustaka Utama : Dasar Metalurgi untukRekayasawanDjafri, Sriati, 1983, Terjemahan dari Manufacturing Processes,Jakarta,Erlangga : Teknologi Mekanik Jilid IDjafri, Sriati. 1987..Terjemahan dari MechanicalMetallurgy. Jakarta,Erlangga : Metalurgi MekanikDoan, G.E. 1952. The Principles of Physical Metallurgy New York: Mc GrawBoo Company.Amanto, Hari, I999, Jakarta, Bumi Aksara : Ilmu BahanKoswara, Engkos, 1999, Bandung, Humaniora Utama Press : Pengujian BahanLogamPoerwadarminta, 1994, Jakarta, Balai Pustaka : Kamus Besar BahasaIndonesiaRajan, TJ, Sharma, 1997, New Delhi, Prentice Hall of India Private Limited :Heat Treatment Principlea and TechniquesSchonmentz, Gruber, 1985, Bandung, Aksara : Pengetahuan Bahan DalamPengerjaan LogamSoejdono. 1978, Departemen Pendidikan dan Kebudayaan : PengetahuanLogam 1Supardi, Edih, 1999, Bandung , Angkasa : Pengujian Logam,