Embed Size (px)
Citation preview
1
PENGARUH HEAT TREATMENT NORMALIZING
DENGAN VARIASI HOLDING TIME
TERHADAP KEKUATAN TARIK
DAN MIKROSTRUKTUR BAJA AISI 1045
Skripsi
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Akademik
Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik
Disusun Oleh :
HEFRY OLIFIAN IQBAL
201410120311174
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2018
iv
SURAT PERNYATAAN
KEASLIAN TULISAN
Yang bertanda tangan di bawah ini
Nama : Hefry Olifian Iqbal
NIM : 201410120311174
Jurusan : Teknik Mesin
Fakultas : Teknik
: Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa:
1. Tugas Akhir dengan judul:
Pengaruh Heat Treatment Normalizing dengan Variasi Holding Time
terhadap Kekuatan Tarik dan Mikrostruktur Baja AISI 1045
Adalah hasil karya saya, dan dalam naskah tugas akhir ini tidak terdapat karya
ilmiah yang pernah diajukan oleh orang lain untuk memperoleh gelar akademik
di suatu Perguruan Tinggi, dan tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah
ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, baik sebagian ataupun keseluruhan,
kecuali yang secara tertulis dikutip dalam naskah ini dan disebutkan dalam
sumber kutipan dan daftar pustaka.
2. Apabila ternyata di dalam naskah tugas akhir ini dapat dibuktikan terdapat
unsur-unsur PLAGIASI, saya bersedia TUGAS AKHIR ini DIGUGURKAN
dan GELAR AKADEMIK YANG TELAH SAYA PEROLEH
DIBATALKAN, serta diproses sesuai dengan ketentuan hukum yang berlaku.
3. Tugas akhir ini dapat dijadikan sumber pustaka yang merupakan HAK BEBAS
ROYALTI NON EKSKLUSIF.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya untuk dipergunakan
sebagaimana mestinya.
Koordinator
Plagiasi
Koordinator
Naskah Publikasi
Malang, 02 – 11 - 2018
Yang Menyatakan
M. Irkham Mamungkas, ST., MT Ary Dwiastuti, S. Pd Hefry Olifian Iqbal
ix
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim. Alhamdulillahirabbil’alamin, puji syukur penulis
panjatkan kehadiran Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya, penulisan tugas akhir
ini dapat siselesaikan dengan baik. Shalawat serta salan selalu tercurahkan kepada
Rasulullah SAW, Keluarga, para sahabat dan pengikut beliau hingga akhir zaman.
Penelitian dalam tugas akhir ini berjudul “Pengaruh Heat Treatment
Normalizing dengan Variasi Holding Time terhadap Kekuatan Tarik dan
Mikrostruktur Baja AISI 1045”. Tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi
persyaratan pendidikan Sarjana Fakultas Kedokteran Universitas Muhammadiyah
Malang.
Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terimakasih yang sebesar-
besarnya Kepada:
1. Untuk orang tua saya, Miftahudin dan Tutik Mardiyah atas doa, nasihat dan
semangatnya selama 4 tahun ini dibelakang layar anaknya yang sedang berjuang
menempuh gelar sarjana ini.
2. Untuk kakak tercinta Indana Zulfa Mustafavi dan Aryadi Tri Prasetya atas
semangat dan dukungannya selama kuliah di Malang.
3. Drs. M. Jufri, ST, MT selaku Pembimbing Pertama, atas bimbingannya,
kesabarannya dan semangatnya dalam penyusunan tugas akhir ini sehingga
penulis dapat menyelesaikan penelitian ini dengan baik.
4. Dra. Rr. Heni Hendaryati, MT selaku Pembimbing Kedua, atas bimbingannya,
kesabarannya dan waktunya dalam penyusunan tugas akhir ini sehingga penulis
dapat menyelesaikan penelitian ini dengan baik.
5. Murjito, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas
Muhammadiyah Malang atas bimbingannya selama di FT UMM khususnya
jurusan Teknik Mesin.
6. Saudara – saudara beda orang tua saya dari PSHT se- Malang Raya khususnya
UKM PSHT UMM yang selama ini menjadi saudara saya seperantauan di kota
Malang ini.
x
7. Rekan – rekan Jurusan Teknik Mesin angkatan 2014 khususnya kelas D yang
menjadi sahabat, saudara seperjuangan selama menempuh perkuliahan ini.
8. Rekan sebimbingan Faisal Akbar, Roni Sugiharto, dan Sutrisno yang telah
banyak membantu informasi dan tenaganya atas penyusunan tugas akhir ini.
9. Kontrakan Keluarga Cemara, Viqi Verdika (Singo), Dwi Candra H (Hitam), Eko
Apriliyanto (Ableh), Anggit Mugi L (Sugik), Susanto Angga, Rukma
Pamengku, Faisal Akbar, dan Umbar Rudi Wahono sebagai rekan seatap dan
senasib.
10. Teman-teman KKN 132 terima kasih atas dukungannya dalam menyemangati
dan mendoakan dalam penyusunan skripsi ini khususnya Azkia, Nova, Sandy,
Agus, Cessar dan Tirto.
11. Staff Tata Usaha Teknik Mesin, Ibu Mila Malna yang banyak membantu urusan
administrasi selama ini.
12. Staff Laboratorim Teknik Mesin, Mas Hadi, Pak Kholid, Pak Hermanto yang
telah banyak membantu selama penelitian di Laboratorium Teknik Mesin UMM.
13. Semua Pihak yang turut membantu dalam menyelesaikan karya tulis ini juga
mendoakan demi suksesnya karya tulis ini yang tidak bisa penulis sebutkan satu-
persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa tidak ada sesuatu yang sempurna di dunia
ini sehingga penulis sangat mengharapkan masukan dari berbagai pihak. Semoga
tugas akhir ini sebagai suatu karya tulis ilmiah dapat bermanfaat bagi semua pihak.
Malang, 24 Oktober 2018
Penulis
xi
DAFTAR ISI
COVER ..................................................................................................................... i
POSTER .................................................................................................................... ii
LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................................... iii
LEMBAR ASISTENSI PEMBIMBING I ........................................................... iv
LEMBAR ASISTENSI PEMBIMBING 1I ............................................................ v
SURAT PERNYATAAN BEBAS PLAGIAT ........................................................... vi
ABSTRAK ..................................................................................................................... vii
ABSTRACT ........................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR ................................................................................................... ix
DAFTAR ISI ................................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR .................................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL .......................................................................................................... xv
DAFTAR PERSAMAAN ............................................................................................ xvi
BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang............................................................................................. 1
1.2 Rumusan Masalah ....................................................................................... 2
1.3 Tujuan Penulisan ......................................................................................... 2
1.4 Manfaat Penulisan ....................................................................................... 3
1.5 Batasan Masalah .......................................................................................... 3
BAB II LANDASAN TEORI ........................................................................................ 4
2.1 Sistem Standarisasi Material ....................................................................... 4
2.2 Sifat Mekanik Material ................................................................................ 6
2.2.1 Kekerasan ............................................................................................. 6
2.2.2 Kekuatan Tarik ..................................................................................... 7
2.2.3 Keuletan ............................................................................................... 8
2.2.4 Keausan ................................................................................................ 8
2.2.5 Melar (Creep) ....................................................................................... 9
2.2.6 Lelah (Fatique)..................................................................................... 9
2.3 Konsep Fasa............................................................................................... 10
2.3.1 Ferrit ................................................................................................... 11
2.3.2 Austenite ............................................................................................ 13
2.3.3 Martensit ............................................................................................ 14
2.3.4 Bainit .................................................................................................. 14
2.3.5 Sementit atau Karbida Besi ................................................................ 15
2.4 Peningkatan Kekuatan dan Ketangguhan dengan Perilaku Panas ............. 16
xii
2.4.1 Diagram Transformasi Isothermal ..................................................... 17
2.4.2 Diagram Transformasi Pendinginan Kontinyu (CCT) ....................... 18
2.4.3 Hardening .......................................................................................... 19
2.4.4 Quenching .......................................................................................... 19
2.4.5 Annealing ........................................................................................... 20
2.4.6 Normalizing ........................................................................................ 20
2.5 Ketangguhan Material ............................................................................... 21
2.6 Penahanan Waktu (Holding Time) ............................................................ 22
2.7 Pengujian Tarik ......................................................................................... 22
2.8 Metalografi ................................................................................................ 22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................................. 24
3.1 Diagram Alur Penelitian ............................................................................ 24
3.2 Metode Penulisan ...................................................................................... 25
3.3 Tempat Penelitian ...................................................................................... 25
3.4 Bahan Penelitian ........................................................................................ 25
3.5 Peralatan Penelitian ................................................................................... 26
3.6 Metode Penelitian ...................................................................................... 26
3.6.1 Persiapan Spesimen ............................................................................ 26
3.6.2 Proses Heat Treatment ....................................................................... 27
3.6.3 Pengujian Tarik .................................................................................. 28
3.6.4 Pengamatan Mikrostruktur ................................................................. 28
3.7 Tabel Rancangan Penelitian ...................................................................... 30
3.7.1 Persiapan Data Penelitian ................................................................... 30
3.7.2 Metode Pengolahan Data ................................................................... 30
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ................................................. 32
4.1 Pengamatan Patahan dan Pembahasan ...................................................... 32
4.2 Hasil Uji Tarik dan Pembahasan ............................................................... 33
4.3 Pengamatan Mikrostruktur dan Pembahasan ............................................ 38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................................... 43
LAMPIRAN ................................................................................................................... 47
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Teknik Pengujian Kekerasan. (Callister, 2014)
Gambar 2.2 Kurva Tegangan vs Regangan
Gambar 2.3 Diagram fasa Fe – Fe3c. (Callister,2014)
Gambar 2.4 Photomicrographs dari struktur ferrite (90x). (Callister,2014)
Gambar 2.5 Struktur ferrite yang berbentuk jarum disebut struktur
Widmanstatten. (Warmuzek, 2004)
Gambar 2.6 Photomicrographs dari struktur austenit (90x).
(Callister,2014)
Gambar 2.7 Struktur bainit yang terbentuk dari ferrit dan sementit.
(Callister,2014)
Gambar 2.8 Photomicrograph yang menunjukkan struktur Martensit.
(Callister, 2014)
Gambar 2.9 Struktur mikro baja paduan UNS G10400 yang memiliki
struktur sementit berbentuk bulat. (Warmuzek, 2004)
Gambar 2.10 Diagram transformasi isotermal untuk baja carbon 0,45%
A: Austenit, F: Proeutectoid ferrit, P: Perlit, B: Bainit, M:
Martensit. (Callister, 2014)
Gambar 2.11 Diagram CCT untuk AISI 1045. (SIJ Metal Ravne d.o.o,
2016)
Gambar 3.1 Diagram alur penelitian.
Gambar 3.2 Gambar kerja spesimen pengujian tarik menurut ASTM E8
Gambar 4.1 Hasil patahan uji tarik Baja AISI 1045
Gambar 4.2 a) Hasil Pengujian SEM spesimen awal produksi dengan
quenching b) AISI 1045 Quenched (Carvajal, 2017)
Gambar 4.3 a) Hasil Pengujian SEM setelah heat treatment dan holding 15
menit. b) AISI 1045 Normalized 15 menit (Sorachai, 2010)
Gambar 4.4 a) Hasil Pengujian SEM setelah heat treatment dan holding 20
menit. b) AISI 1045 Normalized 20 menit (Sorachai, 2010)
Gambar 4.5 a) Hasil Pengujian SEM setelah heat treatment dan holding 25
menit. b) AISI 1045 Normalized 25 menit (Sorachai, 2010)
xiv
Gambar 4.6 a) Hasil Pengujian SEM setelah heat treatment dan holding 30
menit. b) AISI 1045 Normalized 30 menit (Sorachai, 2010)
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Unsur paduan yang terdapat pada baja AISI 1045 (AZoM,
2012)
Tabel 3.2 Komposisi etsa Pikral (ASTM, E3)
Tabel 3.3 Tabel data awal penelitian
Tabel 3.4 Keterangan simbol
Tabel 4.1 Nilai kekuatan tarik dan kekuatan luluh baja AISI 1045
akibat perlakuan panas
Tabel 4.2 Nilai persentase elongasi dan reduksi area AISI 1045 akibat
perlakuan panas
Grafik 4.1 Pengaruh holding time heat treatment normalizing terhadap
tensile strenght dan yield strenght material
Grafik 4.2 Pengaruh holding time terhadap elongasi dan reduksi area
baja AISI 1045
xvi
DAFTAR PERSAMAAN
2.1 Elongation (Halaman 10)
2.2 Laju Melar (Halaman 10)
2.3 Reaksi Eutektoid (Halaman 18)
3.1 Tegangan Teknik (Halaman 30)
3.2 Regangan Teknik (Halaman 30)
3.3 Modulus Elastisitas (Halaman 30)
3.4 Keuletan / Presentase perpanjangan (Halaman 30)
3.5 Keuletan / Presentase reduksi penampang (Halaman 31)
3.6 Safe working stress (Halaman 31)
45
DAFTAR PUSTAKA
Amanto, H dan Daryanto. 1999. Ilmu Bahan. Bumi Aksara. Jakarta. Hal 63-87
Boby, EK dan Yuli, S. 2014. Pengaruh variasi Holding Time Pada Perlakuan Panas Quench
Annealing Terhadap Sifat mekanik dan Mikro Struktur Pada Baja mangan AISI 3401
Callister, William D. 2009. Materials Science and Engineering, Nine Edition, John Wiley & Sons
Inc. New York.
Carvajal, Linton. Artigas, Alfredo. 2017. Monitoring Heat Treatments in Steels by a Non
Destructive Ultrasonic Method. Chile: Universidad de Santiago de Chile.
Darmanto, 2006. Pengaruh Holding Time Terhadap Sifat Kekerasan Dengan Refining The Core
Pada Proses Carburizing Material Baja Karbon Rendah, Vol. 4. No. 2,
Semarang:Universitas Wachid Hasyim.
Febriyanti, Eka, 2010. Analisa Kerusakan Connecting Rod Pada Mesin Diesel Kendaraan
Bermotor, Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur, Badan Pengkajian dan Penerapan
Teknologi.
Gata Bangsawan, Ihsan, 2011. Pengaruh Variasi Temperatur Dan Holding Time Dengan Media
Quenching Oli Mesran Sae 40 Terhadap Struktur Mikro Dan Kekerasan Baja Assab 760,
Solo:Universitas Sebelas Maret.
Harasius Nababan, Bonar, 2015. Pengaruh Annealing dan Normalizing pada Struktur Mikro dan
Sifat Mekanik Baja SA-209 T1, Yogyakarta:Universitas Gadjah Mada.
Herlina Sari, Nasmi, 2017. Perlakuan Panas Pada Baja Karbon: Efek Media Pendinginan
Terhadap Sifat Mekanik Dan Struktur Mikro, Nusa Tenggara Barat:Universitas Matarram.
Marharindra, 2011. Perlakuan Panas, Palembang:Universitas Sriwijaya.
R.Widodo, Pengaruh Unsur – Unsur Paduan Terhadap Bahan Berbasis Besi- Ferro, diakses pada
09/06/2018
46
S.Pitakkorraras, P. Tangroekwarasakul, N. Chokechaithananan. 2017. Effect of Normalizing
Temperature and Time on Microstructures and Mechanical Properties of Hot Rolled Steel
Strip for Gas Cylinder Production. Thailand.
Smallman, Bishop, 1999, Metalurgi Fisik Modern dan Rekayasa Material, Erlangga : Jakarta.
Sujana, Hadi. 2008. Pengecoran Logam Jilid III, Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah
Kejuruan : Jakarta
Sulistiyo, Rida. 2007. Pengaruh Proses Normalizing Terhadap Sifat Mekanis Baja S 45 C.
Malang: Universitas Muhammadiyah Malang.
Thelning, K.E. 1984. Steel and It’s Heat Treatment. 2nd editon. Butterworths. United States.
