pengaruh media pendingin quenching ... - digilib.unila.ac.iddigilib.unila.ac.id/56892/3/skripsi...
TRANSCRIPT
PENGARUH MEDIA PENDINGIN QUENCHINGTEMPERATUR RENDAH TERHADAP NILAI KEKERASAN
DAN STRUKTUR MIKRO PADA BAJA S45C
( Skipsi )
Oleh :
ANUGRA ARIAWAN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2019
i
ABSTRAK
PENGARUH MEDIA PENDINGIN QUENCHING TEMPERATURRENDAH TERHADAP NILAI KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO
PADA BAJA S45C
OLEH
ANUGRA ARIAWAN
Penelitian pengaruh media pendingin quenching temperatur rendah terhadap nilai
kekerasan dan struktur mikro pada baja S45C bertujuan untuk mengetahui sifat
mekanis yakni nilai kekerasan dan struktur mikro dari baja. Baja S45C dipanaskan
pada temperatur 850oC selama 30 menit lalu diquenching dengan menggunakan
tiga media berbeda bertemperatur rendah. Media yang digunakan adalah air biasa,
air garam, dan oli dengan SAE 15-40 yang bertemperatur 10oC. Proses uji
kekerasan pada raw material mendapatkan nilai kekerasan sebesar 80 HRB. Untuk
material yang diquenching dengan oli mendapatkan nilai 85 HRB. Untuk media
quenching air biasa menghasilkan nilai kekerasan 91,73 HRB, sedangkan media
air garam menghasilkan nilai kekerasan 93,6 HRB. Proses quenching dengan 3
media bertemperatur rendah tersebut menghasilkan struktur martensit pada
pengamatan struktur mikro
Kata kunci : Baja S45C, Quenching, Kekerasan, Struktur mikro.
ii
ABSTRACT
EFFECT OF LOW QUENCHING TEMPERATURE COOLING MEDIAON VIOLENCE VALUE AND MICRO STRUCTURE ON S45C STEEL
BY
ANUGRA ARIAWAN
The study of the effect of cooling media quenching low temperature on the value
of hardness and microstructure in S45C steel aims to determine the mechanical
properties of the hardness and microstructure of steel. S45C steel was heated at
850oC for 30 minutes then quenched using three different medium low
temperature. The media used are ordinary water, salt water, and oil with SAE 15-
40 which has a temperature of 10oC. The hardness test process on raw material
gets a hardness value of 80 HRB. For materials quenched with oil get a value of
85 HRB. For ordinary water quenching media it produces a hardness value of
91.73 HRB, while brine media produces a hardness value of 93.6 HRB. The
quenching process with 3 low temperature media produces a martensitic structure
on the microstructure observation
Keywords: S45C Steel, Quenching, Hardness, Microstructure.
PENGARUH MEDIA PENDINGIN QUENCHING
TEMPERATUR RENDAH TERHADAP NILAI KEKERASAN
DAN STRUKTUR MIKRO PADA BAJA S45C
Oleh :
ANUGRA ARIAWAN
( Skipsi )
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2019
vii
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Gedong Tataan, KabupatenPesawaran pada tanggal 4 Mei 1996. Yang merupkananak dari pasangan Bpk. Sofyan Abdul Syukur dan IbuPariyah yang merupakan anak pertama dari tigabersaudara. Penulis menyelesaikan pendidikan TamanKanak-kanak di TK Handayani pada tahun 2002,menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di SDN 1Langkapura pada tahun 2008, menyelesaikan pendidikanSekolah Menengah Pertama di SMPN 10 BandarLampung pada tahun 2011, menyelesaikan pendidikan
Sekolah Menengah Atas di SMAN 16 Bandar Lampung pada tahun 2014,kemudian menjutkan pendidikan sebagai Mahasiswa Teknik Mesin UniversitasLampung pada tahun 2014 melalui jalur SBMPTN.
Selama menjadi mahasiswa penulus aktif dalam Himpunan Mahasiswa TeknikMesin Universitas Lampung (HIMATEM UNILA). Pada bidang akademik,penulis melakuan Kerja Praktik (KP) di PT. Bukit Asam Unit Pelabuhan Tarahan,salah satu perusahaan BUMN pengolah batubara. Penulis juga menjadi asisten diLaboratorium Material Teknik Mesin Universitas Lampung. Selanjutnya padatahun 2018 penulis menulis skripsi dengan judul “Pengaruh Media PendinginQuenching Temperatur Rendah Terhadap Nilai Kekerasan dan Struktur MikroPada Baja S45C” dengan bimbingan Bpk. Dr. Sugiyanto, M.T. dan Bpk. Nafrizal,S.T., M.T.
Bandar Lampung, 4 Mei 2019
Anugra Ariawan
viii
MOTTO
“Sebaik-baiknya manusia adalah yang berguna bagi orang lain”
“Belajar dari kemarin, hidup untuk hari ini, berharap untuk hari besok.
Dan yang terpenting adalah jangan sampai berhenti bertanya”
“Mulailah dari mana anda berada. Gunakan apa yang anda miliki.
Lakukan apa yang anda bisa”
ix
Bismillahirrohmanirrohim
Kuniatkan karyaku ini karena :
Allah SWT
Aku persembahkan karyaku ini untuk :
Ayah Sofyan Abdul Syukur, Ibu Aria Sp, Wak ajo Rochela Suma’mur,
Kanjeng Yulita Fitriana Rosyanti,S.E , Saudaraku Ramadan Adi Ariawan dan
Bimas Alshihab Ariawan yang telah mendoakanku serta menyemangatiku
sepanjang waktu.
Dosenku Dr. Sugiyanto, M.T. , Nafrizal, S.T., M.T , Zulhanif, S.T., M.T
Ibuku Rusminah, S.Pd dan Sumini, yang telah membimbing, memberi semangat
dan mendoakanku.
Sahabat dan teman-teman seperjuanganku.
Almamater tercinta :
Universitas Lampung
x
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat ALLAH SWT karena berkat rahmat, hidayah dan
pertolongan-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengaruh
Media Pendingin Quenching Temperatur Rendah Terhadap Nilai Kekerasan Dan
Struktur Mikro Pada Baja S45C”. Tujuan penulisan skripsi adalah untuk
persyaratan menyelesaikan pendidikan strata 1 dan melatih mahasiswa berfikir
secara kreativ, inovativ serta ilmiah dalam menulis sebuah karya ilmiah.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masi terdapat kekurangan.
Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Akhir
kata semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua.
Bandar Lampung, 4 Mei 2019
Penulis,
Anugra Ariawan
xi
SANWACANA
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Puji syukur kehadirat ALLAH SWT karena berkat rahmat, hidayah dan
pertolongan-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengaruh
Media Pendingin Quenching Temperatur Rendah Terhadap Nilai Kekerasan Dan
Struktur Mikro Pada Baja S45C”. Tujuan penulisan skripsi adalah untuk
persyaratan menyelesaikan pendidikan strata 1 dan melatih mahasiswa berfikir
secara kreativ, inovativ serta ilmiah dalam menulis sebuah karya ilmiah.
Penulis sangat berterima kasih dan memberikan penghargaan yang sedalam-
dalamnya kepada seluruh pihak yang membantu penulis menyelesaikan penelitian
dan skripsi ini. Penulis terutama ingin mengucapkan terima kasih dengan setulus
hati kepada:
1. Kedua orang tuaku (Ayah dan Ibu) yang senantiasa memberikan doa,
semangat dan motivasi kepada penulis agar dapat menyelesaikan
pendidikan S1 di Teknik Mesin Universitas Lampung.
2. Bapak Ahmad Su’udi S.T., M.T. sebagai ketua jurusan Teknik Mesin
Universitas Lampung.
xi
3. Bapak Dr. Sugiyanto, M.T. dan Bapak Nafrizal S.T., M.T. sebagai dosen
pembimbing yang telah memberikan segala bantuan, pengetahuan, saran
dan motivasi kepada penulis.
4. Bapak Zulhanif, S.T., M.T. sebagai dosen pembahas skripsi penulis, yang
telah memberikan saran dan komentar agar penulis dapat menyelesaikan
laporan dengan sebaik mungkin.
5. Teman-teman seperjuangan Abbid Primartin, Izqho Dhi Marta, Rizky
Agus Maulana, Rofika Libiru, M. Daud Aria F., Eko Agus S yang telah
berbagi cerita dan pengalaman selama di masa perkuliahan.
6. Teman-temanku KITA, Aditian Afriansyah, Rafiqi Asykuri, dan Trima
Ana Lestari yang selalu membantu dan memberi semangat.
7. Kepada Megalensi Kholbuniah yang menjadi pendamping utama dalam
menyelesaikan pendidikan S1 ini.
Akhir kata, penulis menyadari bahwa laporan ini masih memiliki kekurangan
dalam penulisan dan penyusunannya, sehingga penulis sangat mengharapkan
saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca. Penulis sangat
berharap agar laporan kerja praktik ini dapat memberi inspirasi dan bermanfaat
bagi penulis, kalangan civitas akademik Unila, dan masyarakat yang membacanya
Bandar Lampung, Mei 2019
Penulis,
Anugra Ariawan
xiii
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ………….............................................................................................. i
ABSTRACT …..……............................................................................................. ii
HALAMAN JUDUL ............................................................................................ iii
LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................. iv
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... v
PERNYATAAN PENULIS................................................................................... vi
RIWAYAT HIDUP ............................................................................................. vii
MOTTO .............................................................................................................. viii
PERSEMBAHAN.................................................................................................. ix
KATA PENGANTAR ........................................................................................... x
SANWACANA ..................................................................................................... xi
DAFTAR ISI ....................................................................................................... xiii
DAFTAR GAMBAR............................................................................................ xv
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xvii
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ............................................................................................... 1
B. Tujuan .............................................................................................................. 3
C. Batasan Masalah............................................................................................. 3
D. Sistematika Penulisan .................................................................................... 4
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Baja Karbon.............................................................................................5
B. Baja JIS S45C..........................................................................................6
xiv
C. Perlakuan Panas (Heat Treatment) ..........................................................8
D. Diagram TTT dan CTT ........................................................................11
E. Hardening ..............................................................................................14
F. Nilai Kekerasan .....................................................................................20
G. Metode Rockwell ...................................................................................22
H. Struktur Mikro.......................................................................................24
I. Unsur Tambahan Baja.............................................................................25
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat ................................................................................27
B. Alat dan Bahan ......................................................................................28
C. Prosedur Penelitian ................................................................................34
D. Alur Penelitian .......................................................................................39
IV. HASIL DAN PENGUJIAN
A. Hasil ......................................................................................................40
B. Pembahasan............................................................................................45
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan ...........................................................................................50
B. Saran.......................................................................................................51
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xv
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Diagram Fe-Fe3C ...........................................................................10
Gambar 2. Diagram Fasa Pada Baja Eutectoid ................................................10
Gambar 3. Diagram TTT .................................................................................12
Gambar 4. Diagram CTT .................................................................................13
Gambar 5. Diagram Mekanisme Pendinginan.................................................15
Gambar 6. Grafik Lama Pemanasan Berdasarkan Ketebalan Benda Uji ........17
Gambar 7. Grafik Pembentukan Austenit Sisa ................................................20
Gambar 8. Contoh Identor Rockwell................................................................22
Gambar 9. Baja S45C ......................................................................................28
Gambar 10. Gerinda Potong ..............................................................................29
Gambar 11. Tungku Pemanas ............................................................................29
Gambar 12. Air ..................................................................................................30
Gambar 13. Minyak Pelumas (Oli) ....................................................................30
Gambar 14. Air Garam.......................................................................................31
Gambar 15. Es Batu ...........................................................................................31
Gambar 16. Universal Hardness Tester.............................................................32
Gambar 17. Polisher Grinder Machine .............................................................32
Gambar 18. Mikroskop Optik ............................................................................33
Gambar 19. Metal Polish ...................................................................................33
Gambar 20. Larutan Etsa ...................................................................................34
Gambar 21. Diagram alir penelitian...................................................................39
Gambar 22. Grafik Pengaruh Media Pendingin Terhadap Nilai Kekerasan......42
xvi
Gambar 23. Hasil Pengamatan Struktur Mikro RAW Material S45C ..............43
Gambar 24. Hasil Pengamatan Struktur Mikro Material S45C MenggunakanMedia Quenching Oli Bertemperatur Rendah ...............................43
Gambar 25. Hasil Pengamatan Struktur Mikro Material S45C MenggunakanMedia Quenching Air Bertemperatur Rendah ............................. 44
Gambar 26. Hasil Pengamatan Struktur Mikro Material S45C MenggunakanMedia Quenching Air Garam Bertemperatur Rendah ...................44
Gambar 27. Struktur Mikro Raw Material Pembesaran 500x ...........................46
Gambar 28. Struktur Mikro Quenching Media Oli Pembesaran 500x .............47
Gambar 29. Struktur Mikro Quenching Media Air Pembesaran 500x .............48
Gambar 30. Struktur Mikro Quenching Media Air Garam Pembesaran 500x .49
xvii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Komposisi Unsur Kimia Baja S45C ................................................7
Tabel 2. Data Mekanik Baja S45C ................................................................7
Tabel 3. Simbol Skala Pengujian Rockwell..................................................23
Tabel 4. Rincian Jadwal Penelitian ..............................................................28
Tabel 5. Data Pengujian Kekerasan .............................................................38
Tabel 6. Komposisi Baja S45C ....................................................................40
Tabel 7. Hasil Uji Kekerasan .......................................................................41
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Dalam masa sekarang ini material logam masih menjadi material yang banyak
digunakan dalam produksi peralatan dan bahan baku kendaraan karena
sifatnya yang kuat. Material baja karbon adalah salah satu dari jenis logam
yang banyak digunakan dalam pembuatan berbagai peralatan, seperti roda gigi
dan poros. Agar karakter material yang kita gunakan sesuai dengan karakter
yang dibutuhkan maka sebaiknya perlakuan panas (heat treatment) dilakukan
pada material tersebut. Tujuan dilakukannya perlakuan panas adalah agar
salah satu karakter yang dibutuhkan dari material tersebut meningkat, seperti
nilai kekerasannya.
Proses yang dilakukan untuk meningkatkan kekerasan material logam disebut
dengan hardening. Proses ini diawali dengan memanaskan material tersebut
hingga temperatur austenit lalu dilakukan peroses pendinginan (quench)
dengan cepat. Baja karbon sedang adalah material yang cocok untuk
dilakukan proses hardening karena harganya yang lebih terjangkau. Dari
banyaknya unsur karbon dalam material tersebut, baja karbon dibagi
2
kedalam tiga klasifikasi yaitu baja karbon rendah (kandungan karbonnya 0,10-
0,30%) biasanya berbentuk plat, strip, batang dan prifil. Baja karbon sedang
(kandungan karbonnya 0,30-0,60%) biasanya diperuntukan untuk bahan baku
membuat alat-alat, suku cadang kendaraan, roda gigi dan poros. Dan baja
karbon tinggi (kandungan karbonnya 0,60-1,7%) biasanya digunakan sebagai
pembuat palu, gergaji, dan mata pahat (Murtiono, 2012).
Baja yang dipakai pada penelitian ini adalah baja karbon S45C, Baja karbon
S45C termasuk ke dalam baja karbon sedang. Baja karbon S45C mengandung
±0,45% karbon. Dengan jumlah karbon sebesar itu maka material tersebut
termasuk kedalam jenis baja karbon sedang. Baja tersebut sering digunakan
sebagai bahan pembuatan roda gigi dan poros kendaraan.
Pada proses pengerasan (hardening) terdapat proses pendinginan dengan cepat
(quench) menggunakan media cair sebagai media pendinginnya. Fluida yang
digunakan sebagai media untuk mendinginkan memiliki pengaruh terhadap
nilai kekerasan yang dihasilkan dari proses quenching yang dilakukan. Pada
penelitian kali ini penulis tertarik untuk melakukan variasi pada media
pendinginannya yaitu menggunakan media air garam, air biasa dan oli. Oli,
air, dan air garam yang digunakan pada penelitian ini ialah oli, air, dan air
garam yang bertemperatur di bawah suhu normal yaitu 10oC.
Media pendingin memiliki peranan yang sangat penting dalam menentukan
nilai kekerasan material yang dihasilkan, nilai kekerasan tersebut dipengaruhi
3
oleh perubahan struktur mikro didalam material tersebut. Oleh karena itu
penulis tertarik melakukan penelitian tentang pengaruh media pendingin
(quench) terhadap nilai kekerasan dan struktur mikro dari material baja S45C
sebagai material yang diteliti.
B. Tujuan
Mengetahui pengaruh media pendingin quenching (air, air garam, oli)
temperatur rendah terhadap nilai kekerasan dan struktur mikro pada baja
S45C.
C. Batasan Masalah
Batasan masalah pada penelitian kali ini adalah sebagai berikut :
1. Metode perlakuan panas yang digunakan pada penelitian kali ini ialah
metode pendinginan cepat (Quenching) dengan media pendingin oli, air,
dan air garam yang memiliki temperatur 10oC.
2. Material yang digunakan dalam proses pengujian kali ini ialah material
baja karbon S45C yang menggunakan standar JIS (Japan Industries
Standard )
3. Oli yang digunakan dalam media pendingin ialah oli dengan kekentalan
SAE 15W-40, air biasa, serta air garam. Ketiga media tersubut
bertemperatur 10oC.
4. Pengujian kekerasan yang dilakukan menggunakan metode Rockwell.
4
D. Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan pada laporan ini adalah sebagai berikut :
I. PENDAHULUAN
Berisikan latar belakang dari masalah yang dibahas, tujuan, batasan
masalah dan sistematika penulisan dari penelitian yang dilakukan.
II. TINJAUAN PUSTAKA
Berisikan tentang teori-teori yang berhubungan dan mendukung
pembahasan tentang masalah yang dipilih.
III. METODOLOGI PENELITIAN
Berisikan tentang metode-metode dalam melakukan pengumpulan
informasi, tempat dan waktu penelitian dan menerangkan tentang alur
penelitian serta bagaimana proses dari pengambilan data yang dilakukan.
IV. DATA DAN PEMBAHASAN
Berisikan tentang data pengamatan yang diperoleh, dan pembahasan data
dari proses pengujian.
V. PENUTUP
Berisikan kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian dan pembahasan
serta saran yang dapat diberikan oleh penulis.
DAFTAR PUSTAKA
Berisikan sumber sumber dari literatur yang dimuat dalam laporan
penelitian.
LAMPIRAN
Berisikan data seperti foto-foto dan data yang mendukung laporan ini.
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Baja Karbon
Baja merupakan logam paduan dengan unsur besi sebagai unsur utama dan
unsur karbon sebagai unsur paduannya. Dalam baja kandungan karbon yang
terdapat didalamnya berkisar antara 0,2% sampai 2,1%. Kandungan karbon
dalam baja diatur berdasarkan tingkatannya dari baja karbon rendah, baja
karbon sedang dan baja karbon tinggi.
Fungsi unsur karbon itu sendiri ialah sebagai pengeras dan sebagai pencegah
dislokasi terhadap kisi kristal dari atom besi yang terkandung dalam baja.
Selain unsur karbon ada beberapa unsur lain yang ditambahkan pada baja,
yaitu antara lain manganene, chromium, vanadium dan tungsten (Arifin,
2017).
Baja karbon ialah paduan besi karbon dengan unsur karbon yang menentukan
sifat dari material tersebut, sedangkan unsur unsur lain yang terkandung
dalam baja tersebut terjadi karena proses pembuatannya. Sifat-sifat dari baja
karbon itu sendiri dipengaruhi oleh jumlah persentase kandungan karbon dan
mikrostruktur dari baja tersebut. Baja karbon rendah memiliki kandungan
6
karbon dibawah 0,1-0,3%, baja karbon sedang memiliki kandungan sebesar
0,3%-0,6% dan memungkinkan bahwa baja karbon sedang dapat dilakukan
pengerasan dengan melakukan perlakauan panas pada logam tersebut dengan
suhu yang sesuai. Baja karbon tinggi memiliki kandungan karbon diatas 0,6%
(Murtiono, 2012).
B. Baja JIS S45C
Baja yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja JIS S45C. JIS S45C
adalah baja karbon yang menggunakan setandar JIS. JIS atau Japan
Industrial Standart merupakan standar kegiatan industri di Jepang. Baja JIS
S45C merupakan baja karbon yang termasuk kedalam baja karbon sedang.
S45C berarti baja tersebut berkode S yang diikuti oleh angka unsur kimianya,
45C menunjukan bahwa baja tersebut memiliki kandungan ±0,45% unsur
karbon didalamnya. Dengan kandungan karbon sebesar 0,3-0,6%
memungkinkan baja S45C untuk dilakukan proses pengerasan dengan
perlakuan panas (Heat treatment) yang sesuai (Firmansyah, 2014).
Baja S45C banyak digunakan sebagai bahan baku pembuatan poros dan
komponen-komponen mesin lainnya. Material ini banyak digunakan karena
harganya yang rendah dibanding dengan material lainnya. Baja S45C adalah
baja yang diproduksi oleh Bohler. Baja ini memiliki kemiripan dengan
beberapa baja lain seperti AISI 1045, DIN C45W, HITACI NS1045, ASSAB
7
760, dan THYSSEN 1730. Baja karbon tersebut memiliki jumlah unsur
karbon, silizium, dan mangan yang sama, namun diproduksi oleh pabrik dan
menggunakan standar yang berbeda-beda satu dengan yang lainnya
(Satyarini, 2013). Unsur-unsur dan data mekanik yang terdapat dalam baja
karbon S45C terdapat pada tabel berikut :
Tabel 1. Komposisi Unsur Kimia Baja S45C
No Unsur Kimia Jumlah Kandungan
1 Carbon (C) 0,42 % - 0,50 %
2 Iron (Fe) 97,74 %
3 Mangan (Mn) 0,50 % - 0,80 %
4 Fosfor (P) 0,035 %
5 Sulfur (S) 0,035 %
Tabel 2. Data Mekanik Baja S45C
No Data Nilai
1 Hardness Brinnel (HB) 137-170
2 Temperatur Kritis Ac 720-780oC
3 Temperatur Kritis Ar 689-750oC
Dari data dapat diketahui bahwa dengan kandungan karbon 0,42% hingga
0,50% maka baja S45C digolongkan dalam baja karbon sedang. Karena
8
tergolong dalam baja karbon sedang maka dari itu proses pemanasan dapat
dilakukan pada baja karbon S45C untuk menyesuaikan sifat mekanis bahan
dengan kebutuhan dari elemen permesinan. Perbaikan sifat tersebut
dilakukan sehingga dapat memudahkan dalam proses pemesinan, perakitan,
ketahanan serta kerusakan yang fatal dari material tersebut. Baja S45C
banyak digunakan dalam dunia industri terutama dalam bidang otomotif
sebagai bahan baku pembuatan komponen seperti roda gigi, poros, conecting
rod, piston pin, crankshaft dll (Widodo, 2016).
C. Perlakuan Panas (Heat Treatment)
Perlakuan panas atau Heat Treatment adalah perlakuan yang diberikan pada
material logam dengan cara meningkatkan temperatur logam pada suhu
tertentu lalu dilakukan pendinginan dengan laju yang berbeda bertujuan
untuk memperoleh sifat sifat tertentu pada material. Proses perlakuan panas
dilakukan dengan beberapa tahap yaitu dengan memanaskan material dalam
tungku pemanas hingga suhu tertentu lalu ditahan beberapa saat setelah itu
dilakukan pendinginan dengan media udara, air, air garam, oli, solar dan lain-
lain yang memiliki kecepatan pendinginan yang berbeda. Perlakuan panas
merupakan proses pemanasan dan pendinginan yang terkontrol untuk
menentukan sifat dari material yang diinginkan. Logam-logam yang
dilakukan proses perlakuan panas bertujuan untuk melunakan, mengeraskan,
atau mengubah karakteristik dari material yang dilakukan perlakuan panas.
9
Secara umum proses perlakuan panas diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu
mendekati kesetimbangan (Near Equilibrium) dan tidak seimbang (Non
Equilibrium).
1. Mendekati kesetimbangan (Near Equilibrium) adalah proses perlakuan
panas yang secara umum bertujuan untuk melunakan material, mengubah
kristal material, memperhalus butir, menghilangkan tegangan dalam, serta
meningkatkan mampu mesin (Machineability). Perlakuan panas yang
termasuk kedalam klasifikasi Near Equilibrium antara lain Full
Anealing, Stress Relief Anealing, Procces Anealing, Spreodizing, dan
Homogenizing.
2. Tidak seimbang (Non Equilibrium) adalah proses perlakuan panas yang
memiliki tujuan secara umum untuk meningkatkan nilai kekerasan dan
kekuatan material. Perlakuan panas yang termasuk dalam klasifikasi Non
Equilibrium antara lain Hardening, Martempering, Austempering,
Surface Hardening.
Pada proses perlakuan panas penentuan temperatur sangat penting karena
pada proses pemanasan tersebut terjadi perubahan fasa dari material yang
dipanaskan. Maka dari itu pentingnya menentukan temperatur pemanasan
yang dilakukan. Untuk menentukan temperatur pemanasan yang tepat ialah
dengan menggunakan diagram Ferrite-Cementid atau diagram Fe-Fe3C. Pada
diagram tersebut menunjukan hubungan antara kandungan karbon dalam
material logam dengan temperatur pemanasan dan perubahan struktur mikro
yang dialami material logam pada proses pemanasan.
10
Gambar 1. Diagram Fe-Fe3C(Callister, 2007)
Gambar 2. Diagram Fasa Pada Baja Eutectoid (Hassen, 1996)
Diagram tersebut dapat menunjukan temperatur ideal yang diberikan
berdasarkan kandungan karbon dari material logam. Pada diagram diatas
dapat terlihat pada sumbu horizontal terdapat banyaknya kandungan karbon
11
dalam suatu material, dalam sumbu vertikal terdapat temperatur pemanasan
dan perubahan struktur mikro yang terjadi (Callister, 2007).
Dalam suatu baja karbon kandungan karbon di dalam material tersebut ialah
sebagai penyetabil austenit. Besar karbon yang larut pada fasa austenit ialah
sebesar 1,5% pada suhu austenit sebesar 1140oC sedangkan pada fasa
feritnya mengalami kenaikan dari 0% pada temperatur 910oC dan berubah
menuju 0,025% pada temperatur 523oC hingga 0,83% kandungan karbon
pada temperatur material 523oC, titik tersebut biasa disebut dengan titik
eutectoid. Titik eutectoid inilah yang digunakan sebagai batasan baja karbon
berdasarkan kelas-kelasnya. Jika kandungan karbon dalam baja dibawah
0,83% maka baja karbon tersebut termasuk dalam golongan baja Hypo-
Eutectoid, dan jika kandungan karbon dalam baja tersebut diatas 0,83% maka
baja tersebut termasuk kedalam baja Hyper-Eutectoid (Ferdiansyah, 2014).
D. Diagram Time-Temperatur-Transformation (TTT) dan Continuous-
Cooling-Transformation (CCT)
Maksud utama dari dilakukannya pemanasan pada material adalah untuk
memperoleh struktur material yang sesuai dengan penggunaan material
tersebut. Struktur yang didapat adalah transformasi dari struktur awal
material yang dipanaskan. Sebagian transformasi dapat dilihat pada diagram
fasa. Diagram Fe3C dapat digunakan untuk memperkirakan transformasi
12
untuk kondisi yang seimbang. Untuk kondisi yang tidak seimbang diagram
tersebut tidak dapat digunakan.
1. Diagram Time Temperature Transformation
Pada setiap kondisi transformasi fasa sebaiknya menggunakan diagram
TTT (Time Temperature Transformation), pada diagram ini dapat terlihat
transformasi austenit setiap satuan waktu pada temperatur tertentu. Dan
juga dapat melihat sifat dan struktur dari material yang telah di quench
pada diagram ini. Laju pendinginan yang memberi pengaruh pada
transformasi austenit dapat diuraikan pada diagram ini pada baja tertentu.
Diagram TTT adalah terlihat gabungan dari beberapa jenis struktur mikro
yang didapatkan dari perlakuan panas yang dilakukan pada spesimen
yang dipanaskan pada temperatur austenitnya kemudian di dinginkan
secara cepat.
Gambar 3. Diagram Time Temperature Transformation (Vander, 1991).
13
Struktur yang terbentuk ditemperatur yang lebih tinggi maka akan
menghasilkan struktur yang lebih besar atau lebih kasar. Struktur yang
cenderung lebih kasar akan menghasilkan nilai kekuatan yang lebih
rendah dibandingkan dengan struktur yang lebih halus (Murtiono, 2012).
2. Continuous Cooling Transformation
Perlakuan panas bukanlah sesuatu yang praktis dilakukan namun harus
dilakukan pendinginan menuju suhu ruangan. Biasanya pendinginan
tersebut bersifat continueu sehingga diagram harus dimodifikasi sesuai
dengan transformasi karena suhu terus berubah. Dengan demikian kurva
isotermal bergeser menuju waktu yang lebih lama dengan suhu yang lebih
rendah modifikasi kurva yang menunjukan kondisi awal dan kondisi
akhir tersebut disebut diagram Continiuous Cooling Transformation yang
dapat dilihat seperti gambar dibawah ini.
Gambar 4. Diagram Continuous Cooling Transformation (Callister, 2007).
14
Pendinginan material dengan kecepatan yang tinggi ke suhu kamar akan
menyebabkan terjadinya transformasi austenit menjadi martensit yang benar-
benar terstruktur (Callister, 2007).
E. Hardening
Hardening adalah suatu proses yang dilakukan pada material agar
menghasilkan material yang lebih keras. Proses ini diawali dengan
memanaskan material hingga mencapai suhu austenitnya lalu menahannya
hingga beberapa waktu hingga terjadi proses homogenisasi. Setelah itu
dilakukan proses pendinginan material dengan kecepatan yang tinggi atau
dengan kata lain dilakukan quenching agar didapat kekerasan yang
diinginkan (Thelning, 1984).
Quenching atau proses pendinginan cepat adalah proses dimana material
dipanasakan hingga sampai pada fasa austenit dan menahan di suhu tersebut
hingga beberapa saat dengan waktu yang cukup hingga menjadi struktur
menjadi homogen, setelah itu dilakukan pendinginan cepat terhadap material
dengan cara mencelupkan material pada media pendingin. Kecepatan
pendingin inilah yang dapat menyebabkan kekuatan material meningkat
sesuai dengan karakteristik yang diinginkan untuk mencapai kekerasan yang
diinginkan. Laju pendinginan material dapat diketahui dari diagram
pendinginan material. Pada diagram pendinginan material memperlihatkan
15
besar panas yang dilepaskan dan waktu yang dibutuhkan. Pada tahap awal
pendinginan, material awalnya tertutupi oleh selubung uap yang akan pecah
ketika material mendingin. Perpindahan panas saat masih ada selubung uap
ini sangat buruk yang mengakibat pendinginan material menjadi lambat.
Setelah itu tahap pendinginan selanjutnya dinamakan titik didih nukleat, pada
tahap ini material mengalami pendinginan yang sangat cepat karena material
bersentuhan langsung dengan media pendingin. Pada tahap ini temperatur
material masih sangat tinggi dan menyebabkan media pendingin mendidih
dengan cepat. Tahap selanjutnya adalah pendinginan konveksi dan konduksi,
dimana temperatur material sudah dibawah titik didih media pendingin dan
terjadi perpindahan panas secara konveksi dan konduksi. Terlihat pada
diagram mekanisme pendingin di bawah ini.
Gambar 5. Diagram Mekanisme Pendinginan (Totten, 1995).
16
Dengan kata lain quenching merupakan proses yang dilakukan setelah proses
austenitizing atau pembentukan austenit. Proses quenching ialah
pendinginan pada suhu tinggi agar fasa austenit yang memiliki struktur FCC
(Face-Centered Cubic) bertransformasi menjadi struktur martensit yang
memiliki struktur BCT (Body-Centered Tetragonal). Atom karbon yang
seharusnya dilepaskan keluar dari austenit terperangkap dan membentuk
struktur baru yang bertegangan. Struktur bertegangan tersebut adalah
martensit dan struktur martensit ini memiliki karakter yang sangat keras dan
getas.
Tujuan dari dilakukan proses hardening adalah untuk meningkatkan nilai
kekerasan serta meningkatkan ketahanan aus material. Proses pengerasan
dipengaruhi oleh beberapa faktor, faktor-faktor tersebut antara lain :
1. Temperatur Pemanasan
Temperatur pemanasan yang digunakan pada baja karbon biasanya
dipengaruhi oleh besarnya karbon yang terkandung dalam material
tersebut. Temperatur yang digunakan untuk baja hypo-eutectoid ialah
sebesar 20oC-50oC diatas garis A3 dalam diagram Fe3C nya. Quenching
pada temperatur ini dapat menghasilkan nilai kekerasan material yang
maksimal. Jika memanaskan diatas temperatur tersebut maka akan
menyebabkan terjadinya pembesaran dari ukuran butir austenit yang akan
menyebabkan nilai impaknya berkurang walau sudah dilakukan proses
penghilangan tegangan sisa didalam material.
17
2. Tahapan Pengerjaan Sebelum Proses Quenching
Sebelum dilakukan proses pengerasan material sebelumnya dibersihkan
terlebih dahulu agar nilai kekerasan yang didapat maksimal. Untuk baja
karbon dan baja paduan rendah dapat dilakukan langsung pemanasan,
namun untuk spesimen yang memiliki ukuran yang besar dan memiliki
kerumitan yang tinggi maka harus dilakukan pemanasan awal agar proses
homogenisasi berjalan sempurna. Pemanasan awal yang diberikan
bertujuan untuk menghindari distorsi dan retak pada material.
3. Lama Pemanasan
Untuk lama pemanasan material dapat digunakan tabel di bawah ini untuk
baja perkakas yang telah mencapai titik austenisasi nya.
Gambar 6. Grafik Lama Pemanasan Berdasarkan Ketebalan Benda Uji
(Suratman, 1994)
18
Waktu pemanasan yang diperlukan oleh material dipengaruhi oleh jenis
tungku yang digunakan dan elemen pemanasnya. biasanya dipilih waktu
pemanasan yang rendah setelah proses homogenisasi berjalan sempurna
untuk mencegah pertumbuhan butir. Untuk menentukan waktu penahanan
yang sesuai dapat menggunakan bantuan grafik pada Gambar 2.3
(Suratman, 1994).
4. Media Quenching
Tujuan proses hardening adalah mendapatkan material yang memiliki
struktur martensit yang keras, paling tidak dipermukaan baja tersebut.
Tujuan tersebut dapat dicapai dengan menggunakan media quenching
yang tepat sehingga dalam material tersebut tidak terbentuk unsur lain
seperti perlit dan bainit. Media pendingin yang digunakan dalam proses
pendinginan cepat (quenching) bervariasi dan akan menghasilkan
karakter material yang bervariasi. Semakin rendah temperatur media
pendingin yang digunakan maka akan menghasilkan nilai kekerasan yang
lebih baik pula(Fikri, 2013). Faktor yang mempengaruhi media pendingin
adalah panas spesifik, konduktivitas termal, panas laten penguapan, dan
viskositas media. Media yang digunakan dalam proses pendinginan
antara lain:
a. Air
Pendinginan menggunakan media air akan memberikan efek
pendinginan yang cepat. Untuk menambah kecepatan pendinginan
19
biasanya dilarutkan garam dapur pada air tersebut yang akan
mengakibatkan hasil yang didapat material akan semakin keras.
b. Minyak
Penggunaan minyak sebagai media pendingin akan membentuk
lapisan karbon pada lapisan paling luar dari material yang diproses.
Selain minyak khusus biasanya juga digunakan minyak bakar atau
solar.
c. Udara
Menggunakan udara bersirkulasi bertujuan untuk mendapatkan
pendinginan yang tidak terlalu cepat. Udara disirkulasikan kedalam
ruang pendingin dengan kecepatan yang rendah. Udara sebagai media
pendingin memberikan kesempatan material untuk membentuk kristal
dan mengikat unsur-unsur lain dalam udara (Adhawiyah, 2014).
5. Pengaruh Unsur Paduan
Pada dasarnya baja terdiri dari unsur Fe dan C, namun ada beberapa
unsur pendukung lainnya yang terdapat dalam baja yang berasal dari
proses pembentukan material walaupun hanya sedikit. Unsur pendukung
seperti mangan, fosfor, belerang, dan silikon yang senantiasa ada
bukanlah pembentuk unsur kabrida. Tetapi penambahan unsur paduan
seperti croom, molibden, wolfram, vanadium dapat membantu untuk
20
mencapat sifat-sifat yang diinginkan. Unsur-unsur tersebut merupakan
pembentuk unsur kabrida yang kuat.
6. Pembentukan Austenit Sisa
Pada dasarnya austenit akan bertransformasi menjadi martensit jika
didinginkan dengan kecepatan yang tinggi. Namun masih ada austenit
yang tidak bertransformasi yang disebut dengan austenit sisa. Austenit
sisa yang terbentuk dipengaruhi oleh kandungan karbon yang terdapat
pada material itu sendiri seperti terlihat pada grafik dibawah (Suratman,
1994).
Gambar 7. Grafik Pembentukan Austenit Sisa (Suratman, 1994).
F. Nilai Kekerasan
Nilai kekerasan adalah nilai yang didapatkan setelah dilakukan pengujian
kekerasan material. Pengujian kekerasan merupakan pengujian yang
21
dilakukan bertujuan untuk mengetahui seberapa keras material tersebut.
Pengujian kekerasan terbagi-bagi berdasarkan cara pengujiannya dibedakan
menjadi metode gores, metode elastik atau pantul (rebound), dan metode
identasi.
1. Metode Gores
Motode gores sudah tidak lagi banyak digunakan dalam metalurgi dan
material lanjut, namun masih sering digunakan dalam mineralogi.
Pengujian yang diperkenalkan oleh Fredic Mohs yang membagi
kekerasan berdasarkan skala yang dikenal sebagai skala mohs. Skala
mohs terdiri dari angka 1 hingga 10 dan diwakilkan dengan Talc,
Orthoclase, Gipsum, Quartz, Calcite, Topaz, Flourite, Corundum,
Apatite, dan Intan. Material tersebut mewakili skala mohs dari 1 hingga
10. Jika suatu material mampu digoreskan dengan calcite dan tidak
mampu digoreskan dengan topaz berarti kekerasan material tersebut
antara calcite dan topaz. Kelemahan metode ini ialah kita tidak dapat
mengetahui seberapa besar nilai kekerasan material tersebut.
2. Metode Elastik atau Pantul
Metode kekerasan material uji ini ditentukan dengan alat yang bernama
scleroscope yang mengukur tinggi pantulan dari pemukul dengan berat
tertentu dan dijatuhkan dari ketinggian. Tinggi pantulan pemukul tersebut
mewakili nilai kekerasan dari material uji tersebut. Semakin besar nilai
kekerasan suatu material maka akan meyebabkan pantulan yang tinggi.
22
3. Metode Identasi
Metode ini adalah dengan cara mengukur tahanan plastis lapisan
permukaan dengan cara menekan menggunakan identor. Bentuk identor
yang digunakan berbeda-beda, ada yang seperti bola (brinel), seperti
piramida (vickers), seperti cone (rorckwell), dan uji kekerasan mikro
(Nugraheni, 2015).
G. Metode Rockwell
Metode rockwell adalah metode pengujian kekerasan material dengan
menggunakan identor yang berbentuk bola baja dan kerucut intan yang
ditekan pada permukaan benda uji. Nilai kekerasan rockwell ini didapat dari
seberapa kedalam akibat penetrasi yang disebabkan pembebanan yang
diberikan (Kumayasari, 2017).
Gambar 8. Contoh Identor Rockwell (Wilson, 1935)
23
Metode pengujian ini diperkenalkan pertamakali oleh Stanley P Rockwell
pada tahun 1919. Pengujian dengan metode ini adalah metode yang paling
biasa digunakan untuk mengetahui nilai kekerasan material. Karena dengan
metode ini kita bisa lebih spesifik mengetahui berapa jumlah kekerasan dari
material yang dilakukan pengujian berdasarkan besarnya gaya tekan terhadap
material tersebut (Chandler, 1999).
Untuk pengujian Rockwell menggunakan skala simbol yang digunakan untuk
menentukan nilai yang dibaca tergantung dengan jenis identor dan skala yang
digunakan. Simbol-simbol skala tersebut antara lain sebagai berikut.
Tabel 3. Simbol Skala Pengujian Rockwell
Tabel diatas berisi simbol skala, jenis penetrator yang digunakan, beban
maksimal dan warna angka yang kita lihat pada alat uji rockwell (Wilson,
1935).
24
H. Struktur Mikro
Struktur yang terdapat dalam suatu material dalam susunan yang sangat kecil
adalah struktur mikro. Struktur mikro hanya dapat diketahui menggunakan
bantuan mikroskop yang mampu melakukan pembesaran yang baik seperti
mikroskop elektron, mikroskop ion, dan mikroskop sinar x.
Pengamatan struktur mikro diawali dengan cara memotong material uji yang
akan kita amati. Selanjutnya material yang sudah dipotong diamplas hingga
halus. Pengamplasan dilakukan berulang dari amplas yang kasar hingga halus.
Arah pengamplasan harus berubah ubah setiap stepnya. Setelah halus
permukaan material dipoles menggunakan metal polish hingga mengkilap,
tidak ada goresan dan seperti kaca. Setelah itu dilakukan pengetsaan dengan
cara mencelupkan material kedalam larutan etsa dengan posisi permukaan
yang akan di etsa menghadap keatas.
Saat pencelupan akan terjadi reaksi pada permukaan benda uji oleh sebab itu
larutan yang mengenai permukaan benda uji harus tersirkulasi, oleh sebab itu
maka benda uji harus digerak-gerakkan. Kemudian benda uji dicuci hingga
bersih lalu dikeringkan dan dilihat atau difoto menggunakan mikroskop. Pada
pemeriksaan struktur mikro akan menghasilkan bentuk struktur, ukuran dan
bagian struktur mikro yang berbeda (Zainuri, 2011). Struktur mikro yang
terdapat dalam baja karbon bermacam macam antara lain besi delta, austenit,
ferrit, pearlit, ledeburit, sementit dan lain lain.
25
1. Besi Delta
Besi delta adalah fasa material yang terdapat pada temperatur 1400oC
sampai dengan temperatur 1539oC. Besi delta memiliki struktur dengan sel
satuan kubus pusat badan atau Body Center Cubic (BCC).
2. Austenit
Austenit atau disebut besi gamma memiliki sel satuan kubus permukaan
atau Face Center Cubic (FCC). Pada FCC semua sumbu memiliki panjang
yang sama dengan sudut antara sumbu 90 derajat. Austenit cenderung
memiliki sifat yang lunak, oleh sebab itu austenit memiliki sifat yang ulet.
3. Ferit
Ferit memiliki sel satuan kubus pusat badan atau Body Center Cubic
(BCC). Fasa ini terdapat jika material berada pada temperatur 910oC. Jika
dibandingkan dengan sementit, ferit memiliki sifat yang lebih lunak. Ferit
memiliki sifat yang lunak dan ulet.
4. Perlit
Perlit adalah paduan dari ferit dan sementit yang memiliki lapisan yang
halus. Struktur ini terbentuk pada temperatur 723oC. Struktur ini memiliki
karakteristik yang lebih kuat dan keras dibanding ferit, namun struktur ini
kurang ulet. Jika pendinginan yang terjadi dari temperatur austenit sangat
tinggi maka akan terjadi transformasi dari austenit menjadi martensit yang
memiliki struktur Body Center Tetragonal (BCT).
26
5. Ledeburit
Struktur ini memiliki kandungan karbon yang cukup tinggi yaitu 4,43%
yaitu berupa campuran eutektoid dan sementit. Struktur ini memiliki nilai
kekerasan yang tinggi namun struktur ini getas.
6. Sementit
Struktur ini adalah struktur yang memiliki kandungan karbon paling
tinggi. Kandungan karbon pada sementit melebihi kandungan karbon pada
ledeburit, kandungan karbon pada sementit sebesar 6,67%. Dengan jumlah
karbon sebesar itu maka membuat sifat sementit sangat keras namun getas
(Darmawi, 2009).
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat
Adapun waktu dan tempat dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Waktu
Waktu dilaksanakannya penelitian ini adalah bulan November 2019
hingga Maret 2019. Dengan rincian jadwal penelitian seperti pada tabel
dibawah ini.
Tabel 4. Rincian Jadwal Penelitian.
No KegiatanBulan
November Desember Januari Febuari Maret
1Studi
literatur
2Persiapan
penelitian
3Pelaksanaan
penelitian
4Analisa data
penelitian
5Pembuatan
laporan
28
2. Tempat
Tempat dilaksanakannya penelitian ini adalah di Laboratorium Terpadu
Teknik Mesin Universitas Lampung.
B. Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah seperti
dibawah ini :
1. Baja S45C
Gambar 9. Baja S45C
Baja S45C adalah baja yang digunakan untuk bahan penelitian yang
dilakukan, baja S45C termasuk kedalam baja karbon sedang. Adapun
dimensi dari spesimen yang digunakan penelitian adalah sebagai berikut :
a. Pengujian Rockwell
Untuk pengujian rockwell menggunakan spesimen dengan dimensi 40
mm x 30 mm x 10 mm.
29
b. Pengamatan Struktur Mikro
Adapun dimensi spesimen untuk pengamatan struktur mikro adalah 10
mm x 10 mm x 10 mm.
2. Gerinda Potong
Gambar 10. Gerinda Potong
Gerinda potong digunakan sebagai alat pemotong spesimen agar
dimensinya sesuai dengan dimensi yang telah ditentukan pada saat
pengujian.
3. Tungku Pemanas (Furnace)
Gambar 11. Tungku Pemanas (Furnace)
30
Tungku pemanas (furnace) adalah alat yang digunakan untuk memanaskan
baja S45C hingga ke temperatur austenitnya.
4. Air
Gambar 12. Air
Air yang digunakan sebanyak 5 liter. Air digunakan sebagai sebagai salah
satu media quenching baja S45C.
5. Minyak Pelumas (Oli)
Gambar 13. Minyak Pelumas (Oli)
31
Minyak pelumas (oli) adalah salah satu media yang digunakan pada proses
quenching dengan kekentalan sebesar 15w-40 sebanyak 5 liter.
6. Air Garam
Gambar 14. Air Garam
Air garam merupakan salah satu media quenching yang digunakan. Air
garam tersebut adalah gabungan antara air dan 10% garam dapur. Banyak
air garam yang digunakan adalah sebanyak 5 liter.
7. Es Batu
Gambar 15. Es Batu
32
Es batu digunakan untuk menurunkan temperatur media quenching dan
menahannya pada temperatur ±10o C.
8. Universal Hardness Tester
Gambar 16. Universal Hardness Tester
Universal Hardness Tester adalah alat yang digunakan sebagai alat uji
kekerasan rockwell.
9. Polisher Grinder Machine
Gambar 17. Polisher Grinder Machine
33
Polisher grinder machine adalah alat yang digunakan untuk menghaluskan
benda uji sebelum dilakukan pengamatan struktur mikro.
10. Mikroskop Optik
Gambar 18. Mikroskop Optik
Mikroskop optik digunakan untuk mengamati struktur mikro pada baja
S45C sesudah dan sebelum dilakukan proses perlakuan panas.
11. Metal Polish
Gambar 19. Metal polish
34
Metal polish digunakan untuk menggosok material setelah dihaluskan agar
permukaan material menjadi lebih halus dan lebih mengkilap dari
sebelumnya.
12. Larutan Etsa
Gambar 20. Larutan Etsa
Larutan etsa adalah larutan yang diberikan pada permukaan material yang
telah mengkilap bertujuan ujtuk membuka pori-pori material untuk
memperjelas batas butir ketika diamati menggunakan mikroskop optik.
C. Prosedur Penelitian
Adapun prosedur dalam penelitian ini terbagi menjadi 4 tahap yaitu tahap
persiapan spesimen atau benda uji, tahap perlakuan panas, tahap pengujian,
serta tahap pengambilan data.
35
1. Persiapan Bahan Uji yaitu Baja S45C
Persiapan bahan uji adalah dengan melakukan penyesuaian dimensi baja
S45C dari bentuk plat ke bentuk yang sesuai. Dengan cara dilakukan
pemotongan dengan menggunakan gerinda potong sesuai dengan dimensi
yang telah ditentukan, yaitu panjang 40 mm, lebar 30 mm dan dengan
tebal 10 mm.
2. Perlakuan Panas
Perlakuan panas yang dilakukan pada baja S45C dilakukan dengan
beberapa tahap yaitu sebagai berikut.
a. Baja S45C yang telah sesuai dimensi dimasukan kedalam tungku
pemanas untuk dipanaskan ke temperatur austenitnya. Untuk baja
S45C jika dilihat dari diagram fasa Fe3C adalah sebesar 820oC.
b. Setelah temperatur baja S45C telah mencapai temperatur austenitnya
dilakukan penahanan selama 30 menit pada temperatur tersebut agar
terjadi keseragaman fasa.
c. Kemudian bahan uji dilakuakan pendinginan ke temperatur ruang
dengan kecepatan yang tinggi dengan cara mencelupkan pada media
quench (air garam, air, dan oli) bertemperatur rendah.
d. Setelah bahan uji bertemperatur ruangan, bahan uji kemudian
dikeringkan dan dilakuakan pengamplasan untuk membersihkannya.
36
3. Pengujian
Adapun prosedur pengujian yang dilakukan pada baja S45C yaitu
pengujian kekerasan rockwell dan pengamatan struktur mikro. Tahapan
kedua pengujian tersebut adalah sebagai berikut :
a. Pengujian Kekerasan Rockwell.
1. Mempersiapkan spesimen baja S45C yang telah dihaluskan
terlebih dahulu dengan dimensi 40 mm x 30 mm x 10 mm.
2. Mengatur beban pada alat uji kekerasan rockwell sebesar 980 N.
3. Memasang indentor yang berbentuk seperti bola dengan diameter
1/16 in dengan pembacaan beban pada dial merah.
4. Meletakan spesimen atau benda uji pada meja uji.
5. Menempelkan indentor pada benda uji dengan cara memutar tuas
pada bagian bawah meja uji.
6. Setelah indentor menempel berikan beban minor dengan cara
memutar tuas hingga skala minor menunjukan angka 3.
7. Menarik tuas beban dan tahan selama 10 s kemudian tarik kembali
tuas beban.
8. Setelah itu membaca nilai kekerasan pada dial merah pada alat uji.
9. Menurunkan meja uji agar indentor tidak menempel pada benda uji
dengan memutar tuas pada meja uji.
10. Lakukan langkah tersebut pada 5 titik yang berbeda dengan jarak
titik minimal 3 kali bekas indentor hingga terjadi 5 titik pengujian
yang mendapatkan 5 nilai kekerasan.
37
b. Pengamatan Struktur Mikro
1. Mempersiapkan spesimen dengan dimensi yang sesuai yaitu 10
mm x 10 mm x 10 mm.
2. Melakukan proses mounting pada benda uji dengan cara meletakan
pada cetakan lalu tuangkan resin yang telah dicampur katalis.
3. Setelah resin mengeras keluarkan dari cetakan dan melakukan
pengamplasan menggunakan polisher grinder machine dengan
menggunakan amplas ukuran 120, 240, 400, 800, 1000 dan 1500.
4. Setelah permukaan yang diamplas halus dilakukan pemolesan
menggunakan kain bludru yang telah diberi metal polish.
5. Setelah permukaan yang dipoles menggunakan metal polish
mengkilap seperti kaca maka dilakukan pengetsaan dengan cara
mencelupkan permukaan yang telah mengkilap pada larutan etsa
dan digoyang-goyangkan agar larutan terkena merata dan
tersirkulasi.
6. Setelah dilakukan pengetsaan permukaan tersebut diamati
menggunakan mikroskop optik menggunakan 3x kali pembesaran
yaitu 100x pembesaran, 200x pembesaran dan 500x pembesaran.
7. Simpan gambar hasil pada pengamatan struktur mikro yang telah
dilakukan.
4. Pengambilan Data
Pengambilan data yang didapat dalam proses pengujian yang dilakukan
pada baja S45C adalah sebagai berikut :
38
a. Pengujian Kekerasan
Pada pengujian kekerasan data yang didapat ditulis dalam tabel seperti
dibawah ini :
Tabel 5. Data Pengujian Kekerasan
Media
Pendingin
Bahan
Uji
Nilai Kekerasan Rockwell Rata-
rata
Rata-rata
Keseluruhan1 2 3 4 5
Raw
Material
A
B
C
Air
Garam
A
B
C
Air
A
B
C
Minyak
Pelumas
(Oli)
A
B
C
b. Pengamatan Struktur Mikro
Data yang didapat pada pengamatan struktur mikro yaitu berupa
gambar hasil pengamatan permukaan menggunakan mikroskop optik
dengan pembesaran 100x, 200x dan 500x.
39
Mulai
Ya
Tidak
D. Alur Penelitian
Alur penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut :
Gambar 21. Alur Penelitian
Studi literatur
Pemberian perlakuan panas
Quenching dengan mediaair garam dingin
Quenching denganmedia air dingin
Selesai
Persiapan spesimen baja
S45C yang diteliti
Temperatur austenit 850˚C (HoldingTime 30 Menit)
Quenching denganmedia oli dingin
Pengujian kekerasanrockwell
Pengamatan strukturmikro
Kesimpulan
Analisis data
V. KESIMPULAN DAN SARAN
A. Kesimpulan
Adapun kesimpulan dari pengaruh media pendingin quenching temperatur
rendah (10oC) terhadap nilai kekerasan dan struktur mikro pada baja S45C
adalah sebagai berikut :
1. Quenching dengan menggunakan media air garam temperatur rendah
(10oC) mengakibatkan peningkatan kekerasan sebesar 93,6 HRB dengan
menggunakan media air biasa temperatur rendah (10oC) sebesar 91,73
HRB dan oli temperatur rendah (10oC) sebesar 85 HRB. Sedangkan untuk
raw material memiliki kekerasan sebesar 80 HRB.
2. Proses quenching menggunakan media air garam temperatur rendah
menghasilkan struktur martensit yang lebih halus dan merata dibandingkan
dengan struktur martensit pada media air biasa temperatur rendah.
Sedangkan untuk media oli temperatur rendah hanya menghasilkan
sedikit martensit yang kasar.
51
B. Saran
Adapun saran yang dapat penulis berikan pada penelitian kali ini adalah
sebagai berikut :
1. Temperatur yang digunakan pada media dapat ditambah menjadi beberapa
variasi temperatur dan sebaiknya menggunakan temperatur yang lebih
rendah.
2. Prosedur pengujian kekerasan harus diperhatikan agar didapatkan nilai
kekerasan yang sesuai dan akurat.
3. Pembesaran menggunakan mikroskop optik sebaiknya ditingkatkan agar
struktur mikro dapat lebih jelas terlihat.
DAFTAR PUSTAKA
Adhawiyah, Rabiatul, Murdjani dan Ahmad Hendrawan. 2014. “PengaruhPerbedaan Media Pendingin Terhadap Sturktur Mikro dan KekerasanPegas Daun dalam Proses Hardening” Jurnal Poros Teknik. Staf PengajarJurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Banjarmasin.
Arifin, Jaenal, Helmy Purwanto dan Imam Syafaat. 2017. “Pengaruh JenisElektroda Terhadap Sifat Mekanik Hasil Pengelasan SMAW Baja ASTMA36” Momentum. Vol. 13 No. 1. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik,Universitas Wahid Hasyim Semarang.
Binudi, Rahardjo, dan Adjiantoro Bintang. 2014. “Pengaruh Unsur Ni, Cr dan MnTerhadap Sifat Mekanik Baja Kekuatan Tinggi Berbasis Laterit” Majalah.V 29.1.2014. ISSN 0216-3188/ hal 33-40. Serpong.
Callister, William D. 2007. Material and Science Engineerin, An IntroductionSeveth Edition. New Jersey; John Wiley and Sons, Inc.
Chandler, Harry. 1999. Hardness Testing, 2nd Edition. ASM International.Asminternasional.org.
Darmawi, Bayin, dan Indra Putra Amin. 2009. Perbedaan Struktur Mikro,Kekerasan, dan Ketangguhan Baja HQ 705 Bila Diquench dan DitemperPada Media Es, Air, dan Oli.
Fikri, Ahmad. 2013. Pengaruh media pendingin untuk quenching terhadapkekerasan baja ST42 dan ST60. Fakultas Teknik [Skripsi]. Malang (ID):Universitas Negeri Malang.
Firmansyah, Awang Anas. 2014. “Analisa Struktur Mikro dan Kekerasan BajaS45C Pada Proses Quench-Temper Dengan Media Pendingin Air” Jurnal
Teknik Mesin. Vol.03 No.01. Fakultas Teknik Universitas NegeriSurabaya.
Hassen, Peter. 1996. Physical Metallurgy, Cambridge; Cambridge University.
Kumayasari, Magdalena Feby,dan Indro Sultoni Arif. 2017. “Study Uji KekerasanRockwell Superficial VS Micro Vickers” Jurnal Teknologi Proses danInovasi Produksi. Kementrian Perindustrian, Bristand Industri Surabaya.
Murtiono, Arif. 2012. “Pengaruh Quenching dan Tempering Terhadap Kekerasandan Kekuatan Tarik serta Struktur Mikro Baja Karbon Sedang Untuk MataPisau Pemanen Sawit” Jurnal E-Dinamis: Vol II No 2. Departemen TeknikFakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Nugraheni, Novi Tri. 2015. “Uji Kekerasan dengan Metode Rockwell” JurnalFisika Eksperimental Lanjut. Departemen Fisika, Fakultas Sains danTeknologi, Universitas Airlangga Surabaya.
Setyarini, Era. 2013. “Optimalisasi Sifat-Sifat Material S45C”. FakultasTeknologi Industri [Skripsi]. Yogyakarta (ID): Universitas Atma JayaYogyakarta.
Suratman, Rachim. 1994. Panduan Proses Perlakuan Panas. Bandung; LembagaPenelitian ITB.
Thelning, K.E. 1984. Steel and It’s Heat Treatment, 2nd edition. London;Butterwords.
Totten, G.E., C.E. Bates dan N.A. Clinton. 1995. Handbook of Quenchants andQuenching Technology. United States of America: ASM International.
Vander, Fort G. 1991. Atlas of Time-Temperature Diagram for Iron and Stells.ASM International. Material Park. OH.
Widodo, Edi dan Miftahul. 2016. “Optimasi Holding Time untuk MendapatkanKekerasan Baja S45C” dalam Rekayasa Energi Manufaktur: Vol. 1 No. 1(hlm.3). ISSN 2527-5674.
Wilson. 1935. “Rockwell” Hardness Tester. New York. Wilson MechanicalInstrument. Co. Inc.
Zainuri, Achmad, Dwi Setyawan Paryanto dan Prayuda Atman. 2011. “ AnalisaKekerasan dan Struktur Mikro Baja AISI 1018 Akibat Proses PackKarburizing dengan Variasi Serbuk Cangkang Keong Emas” Jurnal Dinamika Teknik Mesin. Vol. 1 No.1. Universitas Mataram.