Analisa Presentase Kandungan Pada Logam Baja

ANALISA PERSENTASE KANDUNGAN KARBONPADA LOGAM BAJA

Rusmardi (1) Feidihal(1)

(1)Staf Pengajar Teknik Mesin, Politeknik Negeri Padang

ABSTRAK

Seleksi mutu bahan logam dalam kegiatan manufacturing dan konstruksi sangatdibutuhkan. Untuk menjamin persaingan di pasaran terutama mutu dan harga logam perludiadakan penelitian yang menyangkut pengolahan bahan dasar menjadi bahan jadi. Adanyastandardisasi mutu logam dna struktur logam semakin lebih terjamin mutu logam yang akandi pasarkan. Salah satu alternatif yang digunakan untuk menentukan jumlah karbon padabaja adalah photografis yang berguna untuk melihat bulir-bulir baja yang besar dan yangkecil. Pada penelitian ini digunakan baja St37, St42, Amutite dan SPK-5. metoda yangdigunakan pada percobaan untuk menentukan kadar persentase karbon maka digunakanmetoda observasi berdasarkan perbedaan bunyi saat baja dipukul dan kilapan baja. bajaSt37 dan St42 digolongkan kadar karbon rendah (hypoeutectoid) setelah diteliti didapatkannilai karbon St37 (0,468- 0,574)% dan St 42 (0,402-0,682)% dari grafik cementite (0,008 -0,83)% baja tersebut sudah cukup ideal bila digunakan untuk alat-alat perkakas. Tegangantariknya mempunyai nilai (370-420) N/nm2. Kekerasannya bisa mencapai 90 Hrb. Untukbaja amutite dan SPK-5 setelah diteliti didapatkan nilai karbon (0,746-1,114)% dan (1,6-1,86)%. Persentase kadar karbon pada baja berbeda jumlahnya masing-masing. Semakinbanyak kadar karbon maka sifat baja semakin keras.

ABSTRACT

Selection quality of metal materials in activity of construction and manufacturing very isrequired. To guarantee emulation in marketing especially quality of and metal pricerequire to be performed a research which concerning processing of elementary materialsbecome materials become. Existence of standardization quality of metal of dna metalstructure progressively more well guaranted quality of metal to in marketing. One of thealternative used to determine the amount of carbon at steel is photografis which good forseeing small and big steel seeds. At this research is used by steel of St37, St42, Amutite andof SPK-5. method used at attempt to determine rate percentage of carbon hence used byobservation method pursuant to difference of steel moment sound beated and steel Iustre.become militant St37 and of St42 classified by low carbon rate ( hypoeutectoid) afterchecked to be to be got by carbon value of St37 ( 0,468- 0,574)% and St 42 (0,402-0,682)%from graph of cementite ( 0,008 - 0,83)% the steel have ideal enough if used for theappliances of tool. Interesting tension of him have value (370-420) N / nm2. Its hardnesscan reach 90 Hrb. For the steel of and amutite of SPK-5 after checked to be to be got bycarbon value ( 0,746-1,114)% and (1,61,86)%. Percentage of carbon rate at steel differ itsamount each. More and more carbon rate hence nature of steel getting louder.

Keywords: manufacturing, quality control, hypoetectoid, carbon, metal

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang dan Masalah

Dengan perkembangan teknologi yang semakinmaju, didalam maupun di luar negeri terutama padanegara-negara industri maupun negara maju. DiIndonesia merupakan negara sedang berkembang danberusha mengejar ketinggalannya dari negaraindustri, terutama industri logam yang sangat sulituntuk mengejarnya, berbagai cara Indonesia untukmeningkatkan pengetahuan dan ilmu bidang bahanterutama logam, terutama dengan menyekolahkan keluar negeri, pelatihan, seminar maupun penelitian.

Logam-logam yang sudah beredar di Indonesiasebagian bisa diproduksi sendiri dan sebagian pulabelum bisa diproduksi sendiri. Untuk baja kualitastertentu Indonesia masih mengimpor dari negara lainterutama negara industri maju. Bahan baku dariIndonesia belum memenuhi, untuk memenuhi targetproduksi logam perlu didatangkan dari luar negeri.Seleksi mutu bahan baku tersebut sangat oenting,mengingat perkembangan pabrik dan konstruksilogam sangat dibutuhkan sekali. Untuk menjaminpersaingan dipasaran terutama mtu dan harga logamperlu diadakannya penelitian yang menyangkutpengolahan bahan dasar menjadi bahan jadi. Untukmendapatkan hasil produksi logam bermutu tinggi

Jurnal Teknik Mesin Vol. 3, No.1, Juni 2006 ISSN 1829-8958

36

perusahaan telah berupaya bekerjasama denganlembaga-lembaga penelitian, riset dan teknologi.Hingga penelitiannya tidak hanya meliputi yangmakro tapi yang lebi penntin pula adalah yang mikro.Khususnya penelitian yang mikro ini sekarang telahbanyak perkembangannya. Sampai-sampaidepartemen industri telah mengeluarkan edaranStandar Nasional Indonesia (SNI), dengan adanyastandar tersebut mutu logam dan struktur semakinbaik.

Kesulitan menyeleksi logam ferro (baja dan besi)untuk pemakaiannya. Sering dijumpai untukmenentukan spesifikasi pemakaian kadangkalaterbalik. Pemakaian yang dimaksud tersebut adalahuntuk baja konstruksi dan baja perkakas.Penggolongan itu perlu dibuat batasan baja karbontinggi dan baja karbon rendah. Kesulitan selanjutnyabelum dimilikinya peralatan dengan kepersisiantinggi untuk membedakan yang mana baja karbonrendah dan baja karbon tinggi. Salah satu alternatifyang digunakan untuk menentukan jumlah karbonpada baja adalah dengan photografis. Denganalternatif ini akan tampak perbedaan setiap butir yangbesar dan yang kecil. Perbedaan itu sangat membantuuntuk menyeleksi spesifikasi logam baja.Pada permasalahan ini dibatasi pada benda baja St37,St42, Amutite dan spesial K-5 buatan Bohler daruJerman Barat, sedangkan pengaruh lainnya tidak ada.

1.2 Ruang LingkupPada ilmu bahan membahas tentang berbagai jenisbahan, seperti bahan logam dan non logam,pembahasannya mulai dari asal bahan-bahan tersebutsampai pemakaiannya. Untuk selanjutnya yangdiperhatikan pada logam, dan logam tersebut dibagimenjadi bermacam-macam, tetapi pada garisbesarnya ada logam ferro dan non ferro denganpaduannya. Pada logam ferro dengan paduannya adabeberapa jenis yaitu baja lunak dan baja keras.Penggunaan baja lunak seperti untuk konstruksikendaraan, konstruksi jembatan, baut, mur, dll. Bajakeras digunakan juga seperti poros, roda gigi, pasak,alat-alat perkakas dll. Pada bahasan ini yangdiperhitungkan kabron pada mikrografis.

1.3 Metoda PendekatanMetoda pendekatan dalam penelitian ini adalahmetoda percobaan dan metoda observasi. Metodapercobaan digunakan sewaktu mencobamelaksanakan proses pennetuan jumlah karbon. Danmetoda observasi digunakan sewaktu membedakanbunyi saat baja dipukul dan warna baja mengkilapatau tidak mengkilap.

1.4 TujuanPenelitian ini bertujuan untuk mengetahui jumlahkadar karbon pada baja dan untuk mengetahuibentuk-bentuk bulir pada logam baja.

Hasil penelitian ini diharapkan dapat membantu paraoperator sebagai masukan untuk bahan pertimbangandalam proses pemilihan baja karbon.

2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pendahuluan

Pada baja yang terdiri dari unsur karbon saja biaanyaada pula unsur-unsur lainnya yang ikut dalam baja,umumnya disebut baja paduan. Baja paduan initerdiri dari kromium, mangan, silisium, nikel,wolfram, molibdin, titanium, vanadium, dan unsur-unsur lainnya.

Baja paduan dapat diklasifikasikan sesuai dengankomposisi, struktur, dan penggunaan.

a. Baja paduan berdasarkan komposisi :Berdasarkan komposisi, baja paduan dapat dibagimenjadi dua bagian, yaitu :

Baja tiga komponen Baja empat komponen

b. Baja paduan berdasarkan struktur :Berdasarkan strukturnya, baja paduan dapatdiklasifikasikan sebagai berikut :

Baja Ferrite, terdiri dari sejumlah besarunsur pemadu Cr, W, dan Si tetapikarbonnya rendah dan tidak dapatdikeraskan.

Baja Pearlite, didapat jika unsur-unsurpaduan relatif kecil maksimum 5% dan bajaini mampu dimesin, sifat mekaniknyameningkat oleh kekerasan.

Baja Martensit, baja ini unsurpemadunyalebih dari 5%, sangat keras sukar dimesin.

Baja Autensit, terdiri dari 10% : 30 % unsurpemadu tertentu Ni, Mn dan Co misalnyabaja tahan karat stainless steel, non magnetisdan baja tahan panas.

Baja Ledeburit atau karbit, terdiri darisejumlah karbon dan unsur-unsurpembentuk karbit, yaitu Cr, W, Mn, Ti, Zr.

c. Baja paduan berdasarkan penggunaan :Berdasarkan penggunaannya baja dapatdiklasifikasikan menjadi 3 bagian yang pokok, yaitu :

Baja konstruksi, baja ini dapat dibedakanmenjadi 3 bagian yaitu : baja paduanrendah, maksimum 2%, baja paduanmenengah 2 % : 5% dan baja paduantinggi lebih dari 5%. Persentase kadungankarbon baja konstruksi ini adalah lebihkurang 0,3% : 0,83%

Baja perkakas, baja ini dipakai untuk alatpemotong, persentase kandungankarbonnya lebih kurang 0,84% : 2%.

Baja dengan sifat fisik khusus, baja inidipakai pada hal-hal yang khusus misalnya: baja tahan karat, baja tahan panas, baja

Analisa Persentase Kandungan Karbon pada Logam Baja (Rusmardi)

37

tahan pakai suhu tinggi, paja paduanistimewa.

2.2 Pengaruh unsur karbon terhadap bajaSifat dari logam baja unsur-unsur yang dikandungakan mempengaruhi sifat keuletan dan kekerasan.Unsur-unsur untuk baja antara lain, nikel, phospor,silikon, mangan, kromium, molybdenum, vanadium,wolfram, belerang dan karbon.Unsur karbon (C) pada baja merupakan unsur utamayang terdapat dalam besi sehingga disebut baja.Unsur karbon dapat membuat baja menjadi keras danrapuh. Sifat keras dan lunak utnuk baja tergantungpersentase karbon, semakin tinggi komposisinyasemakin kuat dan rapuh, dan semakin rendahkomposisinya baja akan semakin lunak dan elastis.

2.3 Baja karbonBaja karbon adalah suatu baja yang mengandungkarbon sampai maksimum 2%. Baja karbon ini dapatdibagi atas 3 bagian, yaitu :

a. Baja karbon rendahBaja karbon rendah (mild steel) mengandung karbonantara 0,008% - 0,3% C. Setiap satu ton baja karbonrendah mengandung 10 – 30 kg karbon. Baja karbonini dalam perdangangan dibuat dalam bentuk plat-plat baja, baja strip dan baja batang atau progil.Berdasarkan jumlah karbon yang terkandung dalambaja, maka baja karbon rendah dapat digunakan ataudijadikan baja-baja sebagai berikut:

Baja karbon rendah yang mengandung0,008 % - 0,10% C dijadikan baja-baja platatau strip.

Baja karbon rendah yang mengandung0,05 % C digunakan untuk keperluanbadan-badan kendaraan. Baja inimempunyai kekuatan tarik kira-kira 40 kgmm-2.

Baja karbon rendah yang mengandung0,15% - 0,25% C digunakan untukkosntruksi jembatan, bangunan ataudijadikan baja-baja konstruksi.

Baja karbon rendah yang mengandung0,20% - 0,30% C digunakan untukmembuat baut-baut dan paku-paku kelingatau untuk keperluan konstruksi.

Baja karbon rendah ini mempunyai sifat yang mudahdikerjakan dengan mesin ataupun ditempa dan karenaitu baja karbon ini disebut juga baja tempa atau bajamesin atau baja alat-alat perkakas.

b. Baja karbon sedang (medium)Baja karbon ini mengandung karbon antar 0,30% -0,60%C. Setiap ton baja karbon ini mengandungkarbon antara 30 – 60 kg. Baja karbon ini banyakdigunakan untuk keperluan alat-alat perkakas bagian-bagian mesin. Berdasarkan jumlah karbon yang

terkadnung dalam baja, maka baja karbon ini dapatdigunakan untuk hal-hal sebagai berikut :

Mengandung 0,40% C digunakan untukkeperluan industri kendaraan misalnyauntuk bahan membuat baut-baut atau mur-mur, poros engkol, batang-batang torakatau poros-poros dan lain sebagainya.

Mengandung 0,50% dipergunakan untukmembuat roda-roda gigi, martil, clamp(alat penjepit).

Mengandung 0,55% - 0,60% Cdipergunakan untuk membuat pegas-pegas.

c. Baja karbon tinggi (HCS)Baja karbon ini mengandung karbon antara 0,70% -1,30% (70 – 130 point) dan setiap 1 ton mengandungkarbon antara 70 – 130 kg. Baja karbon ini banyakdipergunakan untuk pekerjaan – pekerjaan yangmengalami panas ( heat treartment). Berdasarkanjumlah karbon yang terkandung di dalam baja, makabaja karbon ini dapat digunakan untuk hal-halsebagai berikut :

Mengandung kira-kira 0,95% Cdipergunakan untuk keperluan pembuatanpegas-pegas, alat-alat perkakas sepertiparon/landasan, palu/martil, gergaji, danalat-alat/pahat-pahat potong.

Mengandung karbon 1% - 1,5%dipergunakan untuk keperluan pembuatankikir, pisau-pisau cukur, mata-mata gergajidan bola-bola untuk bantalan bola.

2.4 Baja campuran ( alloy steel)

Baja campuran adalah hasil penambahan unsur-unsurlain di dalam baja karbon yang akan mempengaruhisifat-sifat kekerasan, keliatan (elastis) keadaanpembekuan dan komposisi kimia daripada bajakarbon, sehingga membuat baja karbon berkualitastinggi. Penambahan unsur-unsur didalam baja karbondapat dilakukan dengan satu unsur atau lebihtergantung daripada karakteristik atau sifat-sifat bajakarbon yang dibuat. Unsur-unsur yang ditambahkanadalah nikel, krom, mangan, silikon, tungsten,vanadium, molyden, cobalt. Penambahan unsur-unsurtersebut membuat sifat-sifat dan karakteristik bajakarbon sebgai berikut:

Baja nikel

Penambahan unsur nikel pada baja karbon akanmembuat sifat baja karbon menjadi bertambah liatdan kuat, dan mecegah terhadap karat (tahan karat).

Baja krom

Penambahan unsur krom pada baja karbon membuatsifat baja karbon bertambah liat, keras dan tahan aus.Untuk membuat peralatan seperti roda-roda gigi danporos-poros seringkali ditambahkan unsur nikel


38

sehingga menjadi baja krom nikel. Baja campuran inikekuatannya sangat baik dna tahan karat.

Baja mangan

Penambahan unsur mangan ini membuat hasilpekerjaan menjadi lebih baik (bersih) dan jugamenambah kekuatan dan ketahana panas daripadabaja karbon.

Baja tungsten

Penambahan unsur tungsten ini akan menjadi sangatbaik bila ditambahkan pula dengan unsur krom,vanadium, molybden atau mangan untuk dijadikanbaja potong cepat (HSS) yang pergunakan untukpahat potong (cutting tools). Baja tungsten terhadappanas yang tinggi pada waktu pekerjaan memotongbahan cukup baik.

Baja molybden

Penambahan unsur molybden ini membuat bajakarbon menjadi lebih liat dan menambah tinggikekuatan baja. Salah satu campuran baja potongcepat (HSS) terbuat dari baja molybdenum, sehinggabaja tetap liat pada temperatur yang tinggi.

Baja vanadium

Penambahan dengan unsur vanadium inimemperbaiki bulir-bulir baja menjadi halus. Apabiladengan krom membuat baja karbon menjadi bajakrom vanadium dan membuat baja menjadi lebihkuat dan lebih tahan terhadap keausan. Baja karbonvanadium sangat baik dipakai untuk membuat roda-roda gigi dan batang penggerak serta poros engkol.

Baja kobalt

Dengan penambahan unsur kobalt ini membuat sifatbaja menjadi keras, tahanpanas dan tahan keausan.Baja kobalt sangat banyak dipergunakan untukkonstruksi pesawat terbang atau konstruksi-konstruksi yang tahan panas.

2.5 Baja alat-alat perkakasBaja alat-alat perkakas ini adalah sangat luas dalampemakaiannya. Baja ini mengandung karbon antara0,85 % - 0,95% dan baja alat-alat perkakas inibiasanya dicampur dengan sedikit vanadium. Baja inidapat dipergunakan untuk ujung alat-alat potongseperti mata bor, reamer, pisau frais (milling cutter)dan mata-mata pahat.

Baja ini setelah dicampur dengan unsur-unsur laindapat dijadikan baja potong cepat (HSS) yang dapatmembuat pernyataan atau pemakanan yang lebihtebal (dalam) pada kecepatan yang tinggi dan dalamwaktu yang lama. Adapun baja ini mempunyaikemampuan demikian karena baja ini mempunyaikesanggupan mempertahankan kekerasan pada suhuyang tinggi dan tahan terhadap gesekan yang tinggi.

a. Baja widia

Baja ini mempunyai campuran unsur-unsur karbon,kobalt, silisium,titanium, dan wolfram. Dengan bajawidia dapat dipakai bekerja secara terus menerusdengan kecepatan potong yang tinggi. Tenagakerasnya tinggal tetap sampai pada suhu kira-kira9000 C. Pemakaian baja widia disambungkan padaujung pahat sebagai mata potong.

b. Baja intan (diamond steel)

Baja intan merupakan bahan pemotong yang palingkeras, dipakai untuk membentuk permukaan batugerinda yang telahdipakai, untuk memotong kaca danuntuk memotong baja-baja keras lainnya. Pemakaianbaja intan dengan jalan disambungkan pada ujungpahat secara elektris.

c. Baja tahan karat (stainless steel)

Baja tahan karat ini bersifat memberikan perlawananterhadap karat. Untuk membuat baja tahan karatperlu dicampur unsur krom kira-kira 12%. Ada tigajenis baja tahan karat, yaitu : ferritic, martensitic, danaustesitic. Baja tahan karat ini banyak dipakai untukalat-alat kedokteran, alat-alat kendaraan dan alat-alatrumah tangga.

2.6 Baja tuang

Baja tuang mengandung karbon antara 2% - 4% dansifatnya tergantung dari kemurnian campuran unsur-unsur yang terbentuk didalamnya. Pembuatan bajatuang ini lebih mudah pengerjaannya akan tetapicepat rusak (patah), karena baja ini sangat rapuh dangetasserta tidak dapat dibentuk. Baja tuang ini sangatbanyak dipergunakan untuk peralatan-peralatanbagian mesin seperti silinder blok dan tutup silindermotor, badan (kerangka) mesin bubut, frais danmesin bor. Baja tuang dimasukkan kedalam kotakyang berisi serbuk Fe2O3, kemudian bdibakar dengantemperatur 9000 C selama 7 – 10 hari. Sehinggaterjadi pembebanan O2 dari Fe2 , O3, dan O2 akanbersenyawa dengan C dari Fe3C. Akibat pembakaranini kulit dari baja tuang akan menjadi lunak, sehinggadapat digunakan menjadi besi tuang yang dapatditempa.

Gambar 1. Fotomikro besi tuang zat hitam (grafit)


39

3 METODE PENELITIAN

3.1 Alat yang digunakan

1. Mesin potong adalah mesin untukmemotong logam dengan bantuan batugerinda.

2. Plastik moulding (cetak plastik) adalah alatuntuk mencetak pemegang logam.

3. Mesin poles adalah alat untuk memoleshasil cetak plastik agar permukaan bendaplastik rata dan halus.

4. Kamera fotografis adalah alat untuk melihatmikro struktur logam dan memfotopermukaan logam.

5. mesin cuci cetak film

3.2 Rancangan penelitian

Penelitian ini sifatnya percobaan atau eksperimen,sehingga perlu adanya tahapan-tahapan dalammenjalankan penelitian agar didapatkan hasil yangmemuaskan. Tahapan-tahapan penelitian tersebutadalah sebagai berikut:

1. Mengidentifikasi variabel-variabel yang akanditeliti, pengembangan hipotesis sampaipersiapan semua peralatan yang akan digunakan.

2. Tahap penelitian yang diperlukan untukmengumpulkan data dengan didahuluipembuatan sampel yang dipakai untukpenelitian, yang paling utama adalah hasilpemolesan hingga sampai pada etsa. Setelah ituetsa logam tersebut akan mudah terlihat bulir-bulirnya. Berikutnya dilanjutkan denganpenyusunan data. Metoda pengumpulan datadimulai dari:

Logam baja setelah dietsa di fotografiskansehingga akan terlihat bulir-bulir padapermukaannya.

Pada saat gambar dipermukaan kelihatanjelas berikutnya difoto dengan film ASA100 warna hitam putih.

Selanjutnya diafdruk ukuran postcard dandihitung persentase warna hitam putihnya.

3. Tahap analisis data. Pada tahap ini dilakukantabulasi data yang telah terkumpul, analisis data,interpretasi data, penarikan kesimpulan,penyusunan draf laporan penelitian sampai padadiskusi atau seminar.

4. Tahap koreksi. Pada tahap ini semua data danhasil penelitian dilakukan pemeriksaan dankoreksi.

3.3 Populasi dan Sampel

Populasi dalam penelitian ini adalah logam baja yangsudah ada di toko-toko. Sedangkan untuk sampelnya

adalah baja yang kandungan karbon 0,008% - 2%.Dipotong-poton dalam bentuk yang kecil lebihkurang 50mm sebanyak 20 buah, kemudian sampeltersebut dipotong, dicetak plastik, dipoles sehinggadidapatkan permukaan yang rata dan halus.

3.4 Prosedur penelitian

1. potong logam dengan cara menjepitnya padaragum, kemudian batu gerinda yang sedangberputar langsung diarahkan kebenda potong.Dibuat potongan-potongan kecil dengan ukuran5 x 5 x 4 mm atau seluas 100 mm2.

2. cetak logam tersebut dengan cetak plastik(plastic moulding). Yang dihasilkan daricetakan ini adalah berupa benda kerja yangberbentuk lempeng pejal. Bagian tengah-tengahterdapat logam, sedang bagian pemegangnyaberupa bahan plastik jenis bakelit warna hitam.

3. lakukan pemolesan logam sebanyak tujuh kalipemolesan dengan menggunakan pemolesandengan tahapan pemolesan sebagai berikut :

tahap-tahap pemolesan:Urutan Jenis Amplas Kekasaran No. Amplas

1. Kertas gosok N8 1202. Kertas gosok N7 2203 Kertas gosok N6 3204. Kertas gosok N5 4005. Kertas gosok N4 6006. Kain bludru N37. Kain sutra N2

4. lihat mikro struktur logan dan foto permukaanlogam dengan menggunakan camera fotografis.

4 HASIL DAN BAHASAN

4.1 Hasil penelitian

Hasil penelitian jumlah kadar karbon pada masing-masing logam baja seperti tertera pada tabel berikutini :

No. St37 (%) St42 (%) Amutit(%)

SPK – 5(%)

1. 0,566 0,632 0,769 1,682. 0,564 0,402 1,077 1,763. 0,468 0,566 1,077 1,64. 0,468 0,556 0,846 1,765. 0,530 0,632 0,923 1,766. 0,534 0,602 0,923 1,767. 0,520 0,682 0,824 1,608. 0,478 0,644 0,968 1,829 0,498 0,628 1,022 1,6410. 0,474 0,628 1,022 1,6211. 0,548 0,566 0,114 1,7512. 0,532 0,612 0,746 1,6113. 0,534 0,634 0,823 1,8114 0,574 0,642 0,954 1,6315. 0,524 0,576 0,968 1,7516 0,512 0,574 0,812 1,7517. 0,484 0,572 0,994 1,8218. 0,482 0,498 0,746 1,75


40

19. 0,482 0,556 0,856 1,8620. 0,518 0,572 1,002 1,76Σ 10,772 11,77802 18,466 34,47Rata-rata

0,5386 0,588901 0,9233 1,7235

4.2 Pengolahan data

Untuk mendapatkan data persentase karbon dari hasileksperimen maka dikelompokkan satu persatu sesuaidengan tingkatan kadar karbonnya.

Pengendalian kualitas untuk St37Sampelgroup

Kadarkarbon

Rataan BKA BKB

1 0,566 0,5386 0,87304 0,204162 0,566 0,5386 0,87304 0,204163 0,468 0,5386 0,87304 0,204164 0,468 0,5386 0,87304 0,204165 0,53 0,5386 0,87304 0,204166 0,534 0,5386 0,87304 0,204167 0,52 0,5386 0,87304 0,204168 0,478 0,5386 0,87304 0,204169 0,98 0,5386 0,87304 0,2041610 0,474 0,5386 0,87304 0,2041611 0,548 0,5386 0,87304 0,2041612 0,532 0,5386 0,87304 0,2041613 0,534 0,5386 0,87304 0,2041614 0,524 0,5386 0,87304 0,2041615 0,524 0,5386 0,87304 0,2041616 0,512 0,5386 0,87304 0,2041617 0,484 0,5386 0,87304 0,2041618 0,482 0,5386 0,87304 0,2041619 0,482 0,5386 0,87304 0,2041620 0,518 0,5386 0,87304 0,20416Total 10,772Rataan 0,5386BKA 0,87304BKB 0,20416

Regression output :Constant : 0,560610Std Err of Y Est : 0,111480R Squared : 0,012894No. of observations : 20Degrees of freedom : 18X Coefficient (s) : -0,00209Std Err of Coef : 0,004323

Grafik 1. Peta kendali x- Bar baja St37

Pada grafik diatas menunjukkan bahwa baja St37mempunyai kadar karbon rendah. Dari garis vertikal

pada titik awal mendekati karbon 0,8% dan terendahmendekati karbon 0,4%. Dari garis horizontalterdapat 20 titik yang mempunyai titik puncakterendah 7 titik. Sedangkan yang tertinggi mencapai3 titik. Oleh karena itu rata-rata karbon pada grafiktersebut cenderung mendekati 0,6%.

Pengendalian kualiatas untuk St42Sampelgroup

Kadarkarbon

Rataan BKA BKB

1 0,672 0,588901 0,777778 0,4000242 0,402 0,588901 0,777778 0,4000243 0,566 0,588901 0,777778 0,4000244 0,556 0,588901 0,777778 0,4000245 0,632 0,588901 0,777778 0,4000246 0,602 0,588901 0,777778 0,4000247 0,682 0,588901 0,777778 0,4000248 0,644 0,588901 0,777778 0,4000249 0,628 0,588901 0,777778 0,40002410 0,628 0,588901 0,777778 0,40002411 0,566 0,588901 0,777778 0,40002412 0,612 0,588901 0,777778 0,40002413 0,634 0,588901 0,777778 0,40002414 0,642 0,588901 0,777778 0,40002415 0,576 0,588901 0,777778 0,40002416 0,574 0,588901 0,777778 0,40002417 0,572 0,588901 0,777778 0,40002418 0,498 0,588901 0,777778 0,40002419 0,556 0,588901 0,777778 0,40002420 0,572 0,588901 0,777778 0,400024Total 11,77802Rataan 0,588901BKA 0,777778BKB 0,400024

Regresion output:Constant : 0,594286Std Err of Y Est : 0,062959R Squared : 0,002446No. of observations : 20Degrees of freedom : 18X Coefficient (s) : -0,00051Std Err of Coef. : 0,002441

Pada grafik diatas menunjukkan bahwa baja St42mempunyai kadar karbon rendah. Dari garis vertikalpaa titik awal mendekati karbon 0,7% dan terendahmendekati karbon 0,3%. Dari garis horizontalterdapat 20 titik yang mempunyai titik puncakterendah 3 titik. Sedang yang tertinggi mencapai 4titik. Oleh karena itu rata-rata karbon pada grafiktersebut cenderung mendekati 0,7%.

Pengendalian kualitas untuk amutiteSampelgroup

Kadarkarbon

Rataan BKA BKB

1 0,769 0,9233 1,272203 0,5743972 1,072 0,9233 1,272203 0,5743973 1,072 0,9233 1,272203 0,5743974 0,866 0,9233 1,272203 0,5743975 0,923 0,9233 1,272203 0,5743976 0,923 0,9233 1,272203 0,5743977 0,824 0,9233 1,272203 0,5743978 0,968 0,9233 1,272203 0,5743979 1,022 0,9233 1,272203 0,57439710 1,022 0,9233 1,272203 0,574397


41

11 1,114 0,9233 1,272203 0,57439712 0,746 0,9233 1,272203 0,57439713 0,823 0,9233 1,272203 0,57439714 0,954 0,9233 1,272203 0,57439715 0,968 0,9233 1,272203 0,57439716 0,812 0,9233 1,272203 0,57439717 0,994 0,9233 1,272203 0,57439718 0,746 0,9233 1,272203 0,57439719 0,856 0,9233 1,272203 0,57439720 1,002 0,9233 1,272203 0,574397Total 18,466Rataan 0,9233BKA 1,272203BKB 0,574397

Regresion output:Constant : 0,952810Std Err of Y Est : 0,116301R squared : 0,021119No. of observations : 20Degrees of freedom : 18X coefficient (s) : -0,00281Std Err of Coef. : 0,004509

Grafik 2. Peta kendali x- Bar baja amutite

Pada grafik diatas menunjukkan bahwa amutitemempunyai kadar karbon tinggi. Dari garis veritkalpada titik awal mendekati karbon 1,2% dan terendahmendekati karbon 0,7%. Dari garis horizontalterdapat 20 titik yang mempunyai titik puncakterendah 5 titik. Sedang yang tertinggi mencapai 5titik. Oleh karena itu rata-rata karbon pada grafiktersebut cenderung mendekati 1,2%.

Pengendalian kualiatas untuk SPK-5Samplegroup

Kadarkarbon

Rataan BKA BKB

1 1,67 1,7235 1,958322 1,4886782 1,76 1,7235 1,958322 1,4886783 1,6 1,7235 1,958322 1,4886784 1,76 1,7235 1,958322 1,4886785 1,76 1,7235 1,958322 1,4886786 1,76 1,7235 1,958322 1,4886787 1,6 1,7235 1,958322 1,4886788 1,82 1,7235 1,958322 1,4886789 1,64 1,7235 1,958322 1,48867810 1,64 1,7235 1,958322 1,48867811 1,75 1,7235 1,958322 1,48867812 1,81 1,7235 1,958322 1,48867813 1,61 1,7235 1,958322 1,48867814 1,63 1,7235 1,958322 1,48867815 1,75 1,7235 1,958322 1,48867816 1,22 1,7235 1,958322 1,488678

17 1,82 1,7235 1,958322 1,48867818 1,75 1,7235 1,958322 1,48867819 1,86 1,7235 1,958322 1,48867820 1,76 1,7235 1,958322 1,488678Total 36,42Rataan 1,7235BKA 1,958322BKB 1,488678

Regresion output:Constant : 1,678578Std Err of Y Est : 0,078274R squared : 0,099395No. of observations : 20Degrees of freedom : 18X coefficient (s) : 0,004278Std Err of Coef. : 0,003035

Grafik 3. Peta kendali x- Bar baja SPK-5

Pada grafik diatas menunjukkan bahwa SPK-5mempunyai kadar karbon tinggi. Dari garis vertikalpada titik awal mendekati karbon 1,9% dan terendahmendekati 1,6%. Dari garis horizontal terdapat 20titik yang mempunyai titik puncak terendah 4 titik.Sedang yang tertinggi mencapai 7 titik. Oleh karenaitu rata-rata karbon pada grafik tersebut cenderungmendekati karbon 1,8%.

Baja St37 tersebut diatas termasuk digolongkan bajahypoetektoid (% C < 0,83). Sebagai contoh pada bajaSt37 dengan kadar karbon 0,5386% C dapat dilihatpada gambar diatas. Paduan ini akan mulai membekupada daerah perbatasan austenit dengan ferritedengan membentuk inti ferrite delta, yang nanti akantumbuh menjadi dendrit ferrite delta. Terbentuknyainti-inti ferrite pada batas bulir austenit akanmempengaruhi keadaan austenit sendiri. Austenitpada paduan ini mengandung 0,25%C sedang ferriteini hanya mampu melarutkan sedikit karbon. Karenaitu austenit yang akan menjadi ferrit harusmengeluarkan karbonnya sehingga sisa austenit akanmenjadi lebih kaya karbon.

Untuk baja St42 tidak jauh berbeda enan baja St37.Komposisi karbon St42 0,588% dapat dilihat pdagambar berikut ini. Komposisinya berdekatan dengabaja St37. austenit akan semakin berkurang hingganampak gambar bulir-bulirnya yang warna hitampersentasenya semakin padat. Kondisi seperti ini


42

disebabkan perubahan temperatur semakin kecil padasaat peleburan baja, sehingga akan terbentuk ferritesemakin banyak. Kekurangan karbon pada austenitakan menyebabkan terjadinya komposisi eutektoid.Sisa austenit ini selanjutnya akan mengalami reaksieutektoid menjadi pearlite. Jadi paduan akan terdiridari ferrite dan pearlite. Pada baja amutite kadarkarbon 0,923%. Bentuk bulir-bulirnya berwarnahitam semakin banyak bila dibandingkan dengan bajaSt42. Hal ini disebabkan selesainya reaksi eutektoidferrit dan pearlite. Berikutnya bentukan pearlite lebihdominan dan akan ada perubahan lain yaitu akanmendekati terjadinya cementite sehingga akanmembentuk gambar bulir-bulir warna hitam semakinbanyak. Perubahan ini disebabkan karbon yangkeluar dari ferrite akan berupa cementite. Perubahandari baja amutite menjadi SPK-5 yang mencapaikadar karbon 1,723% akan melalui proses ditemperatur eutektoid bulir austenit bertranformasi,sehingga strukturnya berupa pearlite yang terbungkusoleh jaringan cementite. Gambar berikutmemperlihatkan struktur mikro hypoeutektoid.Tampak bulir-bulir kristal pearlite dikelilingi lapisancementite. Warna putih seperti bulat-bulat adalahcementite yang mengelilingi pearlite. Keberadaancementite lebih dominan bila dibandingkan pada bajaamutite.

Ferrite pearlite

Gambar 2. Struktur mikro frrite dan pealite baja St37

Ferrite pearlite

Gambar 3. Struktur mikro ferrite dan pearlite baja St42

Ferrite pearlite

Gambar 4. Struktur mikro ferrite dan paerlite pada bajaamutite

Ferrite pearlite

Gambar 5. Struktur mikro pearlite dan cementite pada bajaSPK-5

4.3 Pembahasan

Baja ferrite disebut juga besi alpha (α) yang terdapatpada temperatur 16700 F. Struktur kristal BCCterdapat diatas temperatur 13330F, perlu diketahuibahwa besi bersifat non magnetic pada temperaturantara 14200 dan 16700F. Ferrite merupakan larutanpadat karbon dalam besi alpha. Ferrite merupakankomponen yang paling lunak dari baja dan sangatductile.

Baja pearlite membentuk struktur lamellar. Keadaanini disebabkan adanya karbon yang berdifusi keluardari austenit membentuk plat cementite dan sisakarbon dalam austenit akan membentuk ferriteselama pendinginan berlangsung. Kondisi ini akanmenyebabkan pearlite mempunyai sifat fisik antaracementite dan ferrite (sangat keras dan sangat lunak).Pearlite ini akan terbentuk jika besi mengandung0,83% karbon. Karbon dan besi dalam jumlah yangpasti diperlukan untuk membentuk cementite.Demikian pula dengan pearlite membutuhkancementite dan ferrite dalam jumlah yang pasti.Pearlite akan terbentuk jika persentase kadar karbondapat memperoleh sejumlah cementite yangdiperlukan. Jika jumlah karbon tidak mencukupiyang berarti kurang dari 0,83%, karbon dan besi akanberkombinasi membentuk cementite sampai semuakarbon diserap. Cementite ini akan berkombinasidengan sejumlah ferrite untuk membentuk pearlite.Sedangkan sisa ferrite masih tetap ada yang disebutdengan proeutectoid ferrite. Pearlite dan proeutectoidferrite disebut dengan hypotectoid. Apabila jumlahkarbon lebih dari 0,83% dalam austenit maka pearliteakan terbentuk dan kelebihannya akan membentukcementite. Cementite yang berlebih ini akanmenempati batas bulir yang disebut sebagaiproeutectoid cementite. Strukturnya yang terdiri daripearlite dan proeutecyoid cementite disebut denganhypereutectoid.

Baja cementite merupakan komponen yang palingkeras dan sangat rapuh dalam baja. Cementitemempunyai kandungan karbon 6,67%, cementite bisaditemukan dalam pearlite dan juga pada batas bulir.Struktur kristal dari cementite adalah orthorhombic.

Ditinjau dengan metode statistik yaitu dengan carastandar deviasi maka baja St37 jumlah kadar karbon


43

rata-rata 0,53% sedangkan batas kontrol atasmencapai 0,87% dan batas bawah 0,2%. Kondisiseperti tersebut dapat digolongkan persentase karbonrendah. Baja St42 jumlah kadar karbon rata-rata0,58% sedangkan batas kontrol atas mencapai 0,77%dan batas kontrol bawah 0,4%. Kondisi sepertitersebut sama seperti baja St37. Baja amutite jumlahkadar karbon rata-rata 0,92% sedangkan bataskontrol atas mencapai 1,27% dan batas kontrolbawah 0,57%. Kondisi seperti tersebut diatas dapatdigolongkan persentase karbon tinggi. Pada bajaSPK-5 jumlah kadar karbon rata-rata 1,72%sedangkan batas kontrol atas mencapai 1,95% danbatas kontrol bawah 1,48%. Kondisi seperti tersebutdiatas dapat digolongkan persentase karbon tinggi.

Gambar 6. Struktur mikro baja dari berbagai kadar karbon

5. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Setelah dilakukan penelitian maka dapat disimpulkanpersentase baja karbon hasil uji mulai dari bajakarbon rendah sampai karbon tinggi nilainyabervariasi. Untuk baja St37 dan St42 digolongkankadar karbon rendah (hypoeutectoid) setelah ditelitididapatkan nilai karbon St37 (0,468- 0,574)% dan St42 (0,402-0,682)% dari grafik cementite (0,008 -0,83)% baja tersebut sudah cukup ideal biladigunakan untuk alat-alat perkakas. Tegangantariknya mempunyai nilai (370-420) N/nm2.Kekerasannya bisa mencapai 90 Hrb. Untuk bajaamutite dan SPK-5 setelah diteliti didapatkan nilaikarbon (0,746-1,114)% dan (1,6-1,86)%. Kedualogam karbon baja tersebut mampu untuk dikeraskan,hingga disebut juga baja potong. menurut bentukbulir-bulir pda baja St37 dna St42 tidak berbeda jauhkarena keberadaannya sangat dekat sekali. Melihatdari hasil perubahan struktur mikro yang terdiri dariferrite, yang sangat lunak dan ulet, dan sedikitpearlite yang sifatnya lebih kuat. Tentu mudahdimengerti bahwa kekuatan dan kekerasannya akanrendah. Bentuk bulir pada baja amutite dikategorikandaerah baja karbon tinggi. Karena struktur mikroyang nampak jumlah pearlitenya banyak sedangstruktur ferrite semakin berkurang. Struktur pearlitetersebut sedikit dilapisi oleh cementite perubahanbentuk yang demikian tentu akan bertambah kadarkarbon, juga kekuatan dan kekerasan akan bertambahpula. Bentuk bulir pda baja SPK-5 termasuk baja

karbon tinggi dan lebih tinggi dari baja amutite. Padabaja amutite strukturnya terdiri dari pearlite dancementite. Kecenderungan struktur cementitesemakin banyak dibandingkan pearlite, dapatdikatakan terletak pada titik transisi pada daerah besituang. Batasan baja karbon maksimum komposisinya2%C diatas nilai ini sudah termasuk daerah besituang. Dengan semakin banyak struktur cementitemaka kekerasan baja SPK-5 akan lebih tinggi, tetapikekuatannya semakin menurun dibandingkan bajahypeitectoid.

5.2 Saran

Hasil penelitian ini masih dapat dikatakan tahap awalsehingga masih dapat dilaksanakan penelitian yanglain yang lebih lengkap dan rinci terutama untukbahan logam. Walaupun penelitian ini belum dapatdikatakan sempurna namun dapat dipakai sebagaipetunjuk awal bagi para peneliti berikutnya.Peralatan untuk penelitian berikutnya diharapkanakan semakin canggih sehingga didapatkan hasilkomposisi kadar karbon yang lebih akurat.

PUSTAKA

1. Beumer, B.J.M, B.S, Anwir Matondang, Ilmubahan logam jilid I, Jakarta, PT. Bharata Karya,1978.

2. E, Paul De Garmo, Material and processes inmanufacturing, New York, Mc MillanPublishing Co. Inc, 1979.

3. H. W, Pollack, Material science and metalurgi,Virginia, Reston publishing Co.Inc, 1981.

4. G, E Dieter, Djaprie, Sriati, MetalurgiMekanik, Jakarta, Erlangga, 1988.

5. Jutz, Scharkus, Westermen table for the metaltrade, New Delhi, Estern Ltd, 1985.

Documents

Analisa Presentase Kandungan Pada Logam Baja