Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PENGARUH TEMPERATUR AUSTENIT PADAPROSES QUENCHING TERHADAP NILAI
KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA S45C
(Skripsi)
Oleh
IZQHO DHI MARTA
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
2018
ABSTRAK
PENGARUH TEMPERATUR AUSTENIT PADA PROSES QUENCHING
TERHADAP NILAI KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA S45C
OLEH
IZQHO DHI MARTA
Sehubungan dengan semakin meningkatnya perkembangan dunia industri dan
disertai dengan kemajuan teknologi yang sangat pesat. Pada masa sekarang
kebutuhan manusia tidak lepas dari suatu unsur, yaitu baja. Baja S45C adalah
salah satu jenis baja yang dibuat dan diproduksi oleh Bohler (Japan).Baja S45C
ini dapat diberikan perlakuan panas untuk meningkatkan sifat mekaniknya.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temperature austenite kepada
proses perlakuan panas pada baja S45C. Temperatur austenit yang diambil adalah
790˚C, 820˚C, 850˚C dengan waktu penahanan 30 menit dan juga menggunakan
media berupa air dingin.Setelah melakukan proses perlakan panas pada baja S45C
tersebut, dilakukan pengujian kekerasan dengan metode Rockwell dan pengamatan
struktur mikro. Didapatkan pada baja S45C yang tidak diberi perlakuan
mempunyai nilai kekerasan sebesar 60.93 HRB dan belum memunculkan fasa
martensit.Dan pada temperature austenit790˚C didapatkan nilai kekerasan 71.67
HRB dan sudah memunculkan fasamartensit. Dan pada temperatur austenite
820˚C dan 850˚C didapat nilai kekerasan 87 dan 90.47 HRB dengan fasa
martensit sudah banyak yang terbentuk. Dari penelitian ini didapat temperature
austenit yang optimum pada820˚Csampai 850̊ C .
Kata kunci :Baja S45C, Quenching, Kekerasan, StrukturMikro
ABSTRACT
THE EFFECT OF AUSTENIT TEMPERATURE IN THE QUENCHING
PROCESS ON VIOLENCE VALUE AND MICRO STRUCTURE OF S45C
STEEL
BY
IZQHO DHI MARTA
In connection with the increasing development of the industrial world and
accompanied by very rapid technological progress. In the present human needs
cannot be separated from an element, namely steel. S45C steel is one type of steel
made and produced by Bohler (Japan). This S45C steel can be given heat
treatment to improve its mechanical properties. This study aims to determine the
effect of austenite temperature on the heat treatment process on S45C steel. The
austenite temperature taken is 790˚C, 820˚C, 850˚C with a holding time of 30
minutes and also uses media in the form of cold water. After carrying out the heat
treatment process on the S45C steel, hardness was tested using the Rockwell
method and microstructure management. Obtained on the untreated S45C steel
has a hardness value of 60.93 HRB and has not produced the martensite phase.
And at austenite 790˚C the hardness value is 71.67 HRB and the martensite phase
has emerged. And the temperature of austenite 820˚C and 850˚C obtained
hardness values 87 and 90.47 HRB with many martensite phases formed. From
this study the optimum austenite temperature was obtained at 820˚C to 850˚C.
Keywords: S45C Steel, Quenching, Hardness, Micro Structures
PENGARUH TEMPERATUR AUSTENIT PADA
PROSES QUENCHING TERHADAP NILAI
KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA S45C
Oleh
IZQHO DHI MARTA
\
(Skripsi)
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mencapai Gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Lampung
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
2018
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bandar Lampung, Lampung pada
tanggal 25 April 1996, sebagai anak kedua dari tiga
bersaudara dari pasangan Martaria, S.Sos. dan Septi
Diana. Penulis menyelesaikan pendidikan taman kanak –
kanak di SD FRANSISKUS 01 Tanjung Karang,
menyelesaikan sekolah dasar di SD FRANSISKUS 01
Tanjung Karang, menyelesaikan sekolah menengah
pertama di SMPN 10 Bandar Lampung, menyelesaikan sekolah menengah atas di
SMAN 16 Bandar Lampung, dan pada tahun 2014 penulis terdaftar sebagai
Mahasiswa Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Lampung Selama menjadi
mahasiswa, penulis aktif dalam organisasi Himpunan Mahasiswa Teknik Mesin
Universitas Lampung maupun diluar himpunan tersebut. Dan pada bidang akademik
penulis melaksanakan Kerja Praktek di PT. South East Asia Pipe Industries di
Lampung Selatan pada tahun 2017. Dan pada skripsi ini penulis melakukan penelitian
pada bidang material dengan judul “Pengaruh Temperatur Austenit Pada Proses
Quenching Terhadap Nilai Kekerasan Dan Struktur Mikro Baja S45C dibawah
bimbingan Bapak Dr. Sugiyanto, M.T. dan Bapak Harnowo Supriadi, S.T., M.T.
Bandar Lampung, 19 Januari 2019
Izqho Dhi Marta
MOTTO
“ Jangan pernah takut akan takdir Allah SWT, Karena yakinlah Takdir dari ALLAH
SWT adalah yang terbaik”
“ Keluarga adalah harta yang paling berharga didunia”
“Jangan pernah meremehkan orang lain apalagi meremehkan diri sendiri”
Bismillahirohmanirohim
Kuniatkan karyaku ini karena:
Allah SWT
Aku persembahkan karyaku ini untuk :
Kedua orang tuaku, kedua saudara perempuanku, serta keluarga yang selalumendoakan dan mendukungku tiada henti sepanjang waktu
Dosen – dosenku dan gur – guruku yang mengajarkanku ilmu dengan ikhlas tanpamengenal lelah serta selalu mengarahkan dan memimbingku
Teman – teman seperjuanganku
Almamater tercinta:
Universitas Lampung
SANWACANA
Assalamualaikum Wr Wb
Dengan menyebut nama Allah Yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang, segala
puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Allah AWT yang senantiasa telah
melimpahkan rahmat dan pertolongan kepada penulis sehingga dapat
menyelesaikan penulisan laporan skripsi ini dengan lancar tanpa menemui
kendala yang cukup berat. Shalawat serta salam tetap dilimpahkan kepada baginda
kita Nabi Muhhamad SAW. Beserta keluarganya, sahabatnya dan seluruh
umatnya senantiasa mengikuti ajarannya sepanjang masa.
Skripsi ini adalah merupakan salah satu syarat kurikulum pada Fakultas Teknik
Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung. Tujuan dari pelaksanaan skripsi ini
adalah agar mahasiswa dapat mencoba untuk membuat sesuatu karya yang dapat
berguna dan bermanfaat bagi sekitar.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penyusunan skirpsi ini tidak lepas dari
bimbingan, motivasi dan bantuan baik secara moril maupun materil oleh banyak
pihak. Oleh karena itu dengan sepenuh hati penulis mengucapkan terimakasih
banyak kepada semua pihak, terutama kepada :
1. Kedua orang tua, kakak dan adik – adikku tersayang yang telah memberikan
dukungan, nasihat dan doa.
2. Bapak Ahmad Su’udi S.T., M.T. selaku ketua juran teknik mesin Universitas
Lampung
3. Bapak Dr. Sugiyanto, M.T. selaku dosen pembimbing pertama skripsi penu
4. Bapak Harnowo Supriadi, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing kedua skripsi
penulis
5. Bapak Moh. Badaruddin, S.T., M.T., Ph.D. selaku dosen pembahas skripsi
penulis
6. Seluruh rekan mahasiswa teknik mesin angkatan 2014 Universitas Lampung
7. Saudari Lady kovenia yang tak henti – hentinya memebrikan doa serta
dukungan kepada penulis
8. Dan semua pihak yang menolong baik secara langsung maupun tidak langsung
Sesungguhnya skripsi yang berjudul Pengaruh Temperatur Austenit Terhadap
Proses Quenching Pada Nilai Kekerasan Dan Struktur Mikro Baja S45C ini masih
jauh dari kata sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat
dibutuhkan penulis untuk kemajuan dikemudian hari. Semoga laporan ini dapat
bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan dan menjadi amal yang sholeh.
Penulis juga berharap semoga Allah SWT membalas amal baik orang – orang
yang telah membantu penulis selama ini. Aamiin.
Bandar Lampung, Januari 2019
Penulis,
Izqho Dhi Marta
xiii
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK………...................................................................................................i
ABSTRACT............................................................................................................ii
HALAMAN JUDUL.............................................................................................iii
LEMBAR PERSETUJUAN.................................................................................iv
LEMBAR PENGESAHAN…………..………………………………………….v
PERNYATAAN………………………...………………………………………..vi
RIWAYAT HIDUP…………………………...……………………………...…vii
MOTTO…………………………………...……………………………………viii
PERSEMBAHAN………………………...……………………………………...ix
KATA PENGANTAR………………………………...………………………….x
SANWACANA…………………...……………………………………………...xi
DAFTAR ISI………………………………………..……………………….....xiii
DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………...xvi
DAFTAR TABEL……………..……………………………………………...xviii
xiv
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang...............................................................................................1
B. Tujuan…………….........................................................................................4
C. Batasan Masalah.............................................................................................4
D. Sistematika Penulisan ………………………………………………………5
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Logam Besi (Fe)...........................................................................................6
B. Baja.................................................................................................................7
C. Baja S45C……………………………..........................................................9
D. Perlakuan Panas…........................................................................................10
E. Quenching……..............................................................................................12
F. Faktor Yang Mempengaruhi Perlakuan Panas..............................................14
G. Cara Pencelupan Quenching.........................................................................15
H. Temperatur Pemanasan................................................................................17
I. Holding Time..................................................................................................18
J. Pengujian Kekerasan......................................................................................19
K. Struktur Mikro…….....................................................................................22
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Diagram Alir Penelitian.............................................................................26
B. Alat dan Bahan...........................................................................................27
C. Prosedur Penelitian.....................................................................................31
xv
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Pengujian………..............................................................................36
B. Pembahasan................................................................................................39
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan......................................................................................................46
B. Saran.............................................................................................................47
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xvi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Diagram perlakuan panas…................................................................11
Gambar 2. Diagram Fe – Fe3C……….................................................................12
Gambar 3. Laju arus panas dari quenching dengan media air …………...……..13
Gambar 4. Urutan tegangan hingga menyebabkan kerusakan ……….................15
Gambar 5. Cara pencelupan bahan quenching …………...…………………..…16
Gambar 6. Prinsip kerja metode Rockwell………………………………...…….22
Gambar 7. Diagram time temperature transformation (TTT)……...………...…25
Gambar 8. Diagram Alir Penelitian.......………………………………………...26
Gambar 9. Baja S45C………………………………………………………….…27
Gambar 10. Furnace (tungku pemanas)………………………………………….28
Gambar 11. Universal hardness tester…………………………………………...29
Gambar 12. Mikroskop optik………………………………………………….…30
Gambar 13. Hasil uji struktur mikro (a)tanpa perlakuan,(b) perlakuan panas 790˚
C,(c)perlakuan panas 820˚ C, (d)perlakuan panas 850˚ C…………38
Gambar 14. Struktur mikro 500x pembesaran tanpa perlakuan…………………40
Gambar 15. Struktur mikro 500x pembesaran dengan temperatur austenit sebesar
790˚ C………………………………………………………………41
xvii
Gambar 16. Struktur mikro 500x pembesaran dengan temperatur austenit sebesar
820˚ C………………………………………………………………42
Gambar 17. Struktur mikro 500x pembesaran dengan temperatur austenit sebesar
850˚ C………………………………………………………………43
Gambar 18. Grafik Perbandingan Kekerasan Dengan Temperatur Austenit…….44
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Pemakaian Baja………..............................................................................8
Tabel 2. Kandungan unsur dari baja S45C.............................................................9
Tabel 3. Skala kekerasan pengujian Rockwell.......................................................21
Tabel 4. Komposisi kimia baja S45C……………………….................................36
Tabel 5. Nilai kekerasan baja S45C……………...……..……………………..…37
1
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Sehubungan dengan semakin meningkatnya perkembangan dunia industri dan
perkembangan zaman, membuat manusia dapat ikut berkembang lebih maju.
Perkembangan ini juga disertai dengan kemajuan teknologi yang sangat pesat
sehingga dapat memenuhi kebutuhan yang diperlukan. Pada masa sekarang
kebutuhan manusia tidak lepas dari suatu unsur, yaitu logam. Logam memiliki
peranan yang sangat penting dalam membantu kehidupan manusia pada saat
ini, salah satunya dalam dunia industri. Salah satu bahan yang memiliki unsur
logam adalah baja. Baja merupakan logam paduan yang berasal dari logam besi
dicampur dengan elemen tertentu, termasuk unsur karbon.
Sifat yang dimiliki oleh material baja tergantung pada kandungan karbon yang
dimiliki baja tersebut. Unsur karbon sendiri merupakan salah satu unsur yang
mempengaruhi nilai kekerasan baja. Kandungan karbon dari baja tersebut
berbeda – berbeda, sesuai dengan jenisnya. Dibagi menurut kandungan
karbonnya, baja dapat dibagi menjadi 3 jenis, yaitu baja karbon rendah, baja
karbon sedang, dan baja karbon tinggi.
2
Baja S45C adalah salah satu jenis baja yang dibuat dan diproduksi oleh Bohler.
Baja S45C JIS G 4051 (Japan) adalah baja karbon yang digunakan untuk
struktur mesin. Baja S45C memiliki kandungan beberapa unsur yang
menyusunnya, yaitu Sulfur 0,035 % , Karbon 0,42 % - 0,50 %, Silikon 0,15 %
- 0,35 %, Khrom 0,2 % , Mangan 0,6% - 0,9 %, Nikel 0,2 % , Phospor 0,03 %
dan Tembaga 0,3 %. Material baja S45C biasanya digunakan pada pembuatan
komponen – komponen mesin, salah satunya pada industri otomotif. Contoh
produk yang dibuat dengan bahan baja S45C adalah connecting rod, piston pin,
shaft, crankshaft, rel kereta dan lain-lain. Pembuatan komponen tersebut
menggunakan proses pembentukan dan pengerolan. Baja S45C dapat
diperbaiki sifat mekanisnya dengan melakukan proses perlakuan panas (heat
treatment). Sifat mekanis dari baja S45C dapat dirubah sesuai dengan
kebutuhan yang diperlukan (Widodo dan Miftahul, 2016).
Perlakuan panas (heat treatment) adalah proses pemanasan dan pendinginan
yang dilakukan pada logam dalam keadaan padat dan berfungsi untuk dapat
memperbaiki struktur mikro dan sifat-sifat mekanis yang ada pada logam
sesuai kebutuhan yang diinginkan. Hasil dari proses perlakuan panas dapat
membuat material memiliki besar butir sesuai kebutuhan, kecil ataupun besar.
Dengan perlakuan panas ini juga dapat meningkatkan ketangguhan bahan dan
juga dapat meghilangkan tegangan dalam. Perlakuan panas merupakan salah
satu proses yang dapat merubah sifat mekanis dari material sesuai yang
dibutuhkan.
3
Proses perlakuan panas ini berfungsi untuk memperbaiki dan meningkatkan
nilai kekerasan dari baja tanpa mengubah komposisi kimianya. Proses
perlakuan panas terdiri dari proses pemanasan sampai pada austenisasi dan
diakhiri oleh proses pendinginan dengan kecepatan tertentu untuk mendapatkan
sifat mekanis bahan yang diinginkan. Quenching merupakan proses perlakuan
panas dengan menggunakan waktu pendinginan yang sangat cepat. Media
pendingin yang digunakan pada proses quenching adalah air, oli atau minyak,
larutan garam, dan udara. Pemilihan media ini dipengaruhi oleh sifat mekanik
yang dibutuhkan saat melakukan proses perlakuan panas tersebut (Bahtiar dkk,
2014).
Pada proses perlakuan panas (heat treatment), temperatur austenit akan dapat
menentukan dan mempengaruhi terhadap nilai dari ketangguhan dan kekerasan
material yang diberi perlakuan tersebut. Jika pemanasan dilakukan dengan
temperatur diatas daerah kritis akan membuat bahan atau material tersebut
terbentuk fasa austenit yang merupakan larutan solid dari karbon dalam baja.
Saat dilakukan pemanasan, temperatur ditahan sesuai dengan waktu yang
diinginkan, proses ini disebut holding time atau waktu penahanan. Holding
time dilakukan untuk mendapatkan kekerasan maksimum dari suatu bahan
pada proses perlakuan panas dengan cara menahan temperatur pengerasan
untuk memperoleh pemanasan yang homogen. Proses ini dapat membuat fasa
austenit yang terbentuk menjadi homogen (Bangsawan, 2012).
4
Temperatur austenit merupakan hal yang penting untuk diperhatikan saat
melakukan proses perlakuan panas pada baja yang ingin ditingkatkan sifat
mekaniknya. Temperatur austenit ini sangat berpengaruh untuk dapat
menghasilkan sifat mekanik bahan yang diinginkan. Oleh karena itu penulis
tertarik dengan pengaruh temperatur austenit pada proses quenching terhadap
nilai kekerasan dan struktur mikro pada material baja S45C yang akan diteliti.
B. Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh
temperatur austenit pada proses quenching terhadap nilai kekerasan dan
struktur mikro baja S45C.
C. Batasan Masalah
Adapun batasan masalah dari penelitian ini, yaitu :
1. Metode perlakuan panas (heat treatment) yang digunakan adalah quenching
dengan menggunakan media air dingin
2. Bahan atau material yang digunakan adalah baja karbon sedang yaitu baja
karbon S45C JIS (Japan Industrial Standard)
3. Menggunakan tiga variasi temperatur pemanasan (790˚C, 820˚C, 850˚C)
dan holding time 30 menit
4. Pengamatan struktur mikro dan pengujian kekerasan dengan menggunakan
metode Rockwell
5
D. Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan dari penelitian ini adalah :
1. BAB I: PENDAHULUAN
Pada bab ini terdiri dari latar belakang, tujuan, batasan masalah, dan
sistematika penulisan.
2. BAB II: TINJAUAN PUSTAKA
Pada bab ini memuat teori mengenai hal-hal yang berkaitan dengan
penelitian ini.
3. BAB III: METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini terdiri atas hal-hal yang berhubungan dengan pelaksanaan,
yaitu diagram alir, alat dan bahan, dan prosedur pengujian.
4. BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada bab ini berisikan hasil dan pembahasan dari data-data yang diperoleh
saat pengujian dilaksanakan.
5. BAB V : SIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini berisi hal-hal yang dapat disimpulkan dan saran-saran yang
ingin di sampaikan dari penelitian ini.
6. DAFTAR PUSTAKA
Berisikan literatur – literatur atau referensi-referensi yang digunakan penulis
untuk menyelesaikan laporan tugas akhir.
7. LAMPIRAN
Berisikan lampiran yang diperoleh dan digunakan sebagai penyempurnaan
laporan tugas akhir
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Logam Besi (Fe)
Besi merupakan salah satu dari elemen kimiawi yang ada pada hampir semua
tempat dibumi dan merupakan logam yang berasal dari bijih besi. Kandungan
besi yang terdapat pada bijih besi tergantung pada tempat pengambilannya.
Bijih besi ini tercampur dengan bahan – bahan lainnya, seperti silika, alumunia,
mangan, belerang, dan fosfor. Simbol dari logam besi pada tabel periodik
adalah Fe dan memiliki nilai atom sebesar 26. Logam besi dapat dibagi
menjadi 3 macam, yaitu besi tuang, besi tempa, dan baja. Besi tuang terdiri dari
2 % - 4 % karbon bersama –sama dengan mangan, fosfor, belerang, dan
silikon. Besi tempa terdiri dari 0,05 % - 0,15 % karbon dan baja terletak antara
besi tuang dan besi tempa. Besi tuang mengandung sejumlah karbon dan
sedangkan untuk besi tempa memiliki kandungan karbon yang relatif sedikit.
Logam besi ini sangat banyak digunakan pada kehidupan manusia, khususnya
pada bidang industri. Logam besi murni mempunyai sifat yang agak lunak,
oleh karena itu pada dunia industri banyak yang memadukan logam besi ini
dengan baja untuk dapat membuat material tersebut lebih kuat dan sesuai
dengan yang dibutuhkan (Didiek dan Suryadi, 1998).
7
B. Baja
Baja merupakan bahan dasar yang banyak dipakai secara luas diberbagai
bidang. Baja merupakan besi yang dipadukan atau dicampur dengan karbon.
Pemaduan antara besi dengan karbon bertujuan untuk menambah kekuatan
material tersebut. Besi dicampur dengan karbon disebut dengan baja karbon,
tetapi jika besi dicampur dengam logam lain disebut dengan baja paduan (steell
alloy). Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi sifat baja, yaitu
kandungan karbon, kandungan bahan lain, dan pemanasan. Adapun baja dapat
dibagi menjadi 3 jenis sesuai dengan kandungan unsur karbon yang
dimilikinya, yaitu :
1. Baja karbon rendah atau baja lunak
Baja dengan kandungan karbon 0 % - 0,25 % yang memilikii sifat yang
lunak dan nilai kekerasan yang kecil. Baja karbon rendah ini tidak dapat
dikeraskan tetapi mudah dilas.
2. Baja karbon sedang
Baja dengan kandungan karbon 0,25 % - 0,6 % memiliki sifat mekanik yang
baik dengan memiliki nilai keuletan dan kekerasan yang baik. Baja karbon
sedang ini dapat dikeraskan dan di tempering sesuai kebutuhan.
3. Baja karbon Tinggi
Baja dengan kandungan karbon 0,6 % - 1,4 % memiliki nilai kekerasan
yang tinggi tetapi nilai keuletannya kecil. Baja karbon tinggi ini lebih
mudah dan cepat untuk dikeraskan daripada baja karbon sedang, tetapi
susah untuk dibentuk.
8
Dari ketiga jenis baja tersebut dapat digunakan untuk berbagai macam
pembuatan alat atau komponen yang memudahkan manusia, sesuai dengan
kandungan karbon yang dimiliki baja tersebut. Pemakaian baja berdasarkan
kandungan karbonnya dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 1. Pemakaian baja (Didiek dan Suryadi, 1998).
% Karbon Pemakain
0,05 – 0,10 Pipa – pipa, kawat, paku, badan mobil, tabung, plat tipis
0,10 – 0,20 Paku keling, baut, pipa, tabung, kawat
0,20 – 0,30 Gir, plat ketel, bagian mesin, kawat pipa
0,30 – 0,40 Gir, kunci, las
0,40 – 0,50 Bagian mesin yang menahan beban berat, gir, as, kawat per
0,60 – 0,70 Rel, kunci mur, bagian lokomotif
0,70 – 0,80 Per, palu
0,80 – 0,90 Kunci, alat pembuat lubang, pisau untuk mesin potong
0,90 – 1,00 Bor, gunting, as, per
1,00 – 1,10 Per, bor, alat peruncing, as
1,10 – 1,20 Alat – alat pertukangan kayu, gunting
1,20 – 1,30 Bor, silet, pisau
1,30 – 1,40 Silet, bagian pemecah batu, bor
Kandungan karbon pada baja ini juga menentukan mutu pada baja tersebut.
Makin banyak kandungan karbon yang dimiliki baja tersebut, maka baja akan
semakin keras dan kuat. Tetapi jika kandungan karbon yang dimiliki baja
sedikit, maka baja akan bersifat lunak (Didiek dan Suryadi. 1998).
9
C. Baja S45C
Baja S45C adalah baja yang tergolong dalam baja karbon sedang. Kandungan
karbon yang dimiliki oleh baja S45C ini adalah sekitar 42 % - 0,50 %. Baja
S45C adalah salah satu jenis baja yang dibuat dan diproduksi oleh Bohler, dan
merupakan jenis baja yang memiliki standar buatan negara Jepang, yaitu Japan
Industrial Standart (JIS). Baja S45C ini sering digunakan sebagai bahan
pembuatan poros, alat – alat perkakas, engkol, dan juga untuk beberapa
pembuatan komponen – komponen mesin. Selain memiliki kandungan karbon,
baja S45C ini juga memiliki beberapa kandungan unsur lainnya, seperti
mangan, fosfor, dan sulfur. Kandungan beberapa unsur dari baja S45C dapat
dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 2. Kandungan unsur dari baja S45C (Hidayat dkk, 2016).
Unsur Jumlah Kandungan
Carbon (C) 0,42 – 0,50 %
Iron (Fe) 97,74 %
Mangan (Mn) 0,50 - 0,80 %
Fosfor (P) 0,035 %
Sulfur (S) 0,035 %
Baja karbbon S45C ini memiliki kandungan unsur utama berupa karbon,
mangan, dan juga besi. Karena baja ini termasuk dalam baja karbon sedang,
baja S45C ini dapat dikeraskan dengan salah satunya menggunakan proses
perlakuan panas. Proses perlakuan panas pada baja S45C ini berguna untuk
memperbaiki, meningkatkan sifat mekanis baja yang ingin dirubah sesuai
10
dengan keperluan. Dengan melakukan proses perlakuan panas pada baja S45C
dapat meningkatkan nilai kekerasan pada baja tersebut. Perbaikan sifat baja
S45C dengan proses perlakuan panas ini akan memudahkan dalam proses
permesinan, perakitan serta juga menghindari kerusakan (Hidayat dkk, 2016).
D. Perlakuan Panas
Perlakuan panas atau heat treatment adalah suatu proses pemanasan pada
logam dengan menaikkan temperatur pada titik tertentu lalu didinginkan sesuai
dengan sifak mekanik yang diinginkan. Perlakuan panas juga bisa dikatakan
proses yang tidak hanya melibatkan temperatur, tetapi proses perlakuan panas
juga mencakup penambahan unsur pada material tertentu. Proses perlakuan
panas ini memiliki 3 proses utama, yaitu proses pemanasan, penahanan, dan
pendinginan. Dan menurut cara pendinginannya, perlakuan panas dapat dibagi
menjadi 3 macam, yaitu :
1. Quenching
Pendinginan dengan waktu yang cepat, dan media pendingin berupa air, oli,
air garam, dan minyak (fluida cair).
2. Normalizing
Pendinginan dengan waktu yang sedang di udara terbuka.
3. Annealing
Pendinginan dengan waktu yang lama didalam furnace.
11
Proses perlakuan panas dapat diamati dalam diagram seperti dibawah ini :
Gambar 1. Diagram perlakuan panas
(Herbirowo, 2017)
Proses perlakuan atau heat treatment ini memiliki tujuan untuk meningkatkan
kekerasan, ketangguhan, dan keuletan bahan. Perlakuan panas juga dapat
menghilangkan atau mengurangi tegangan sisa dan memperbaiki sifat
plastisitas. Temperatur pemanasan merupakan salah satu faktor yang penting
saat melakukan proses perlakuan panas, oleh karena itu untuk dapat
menentukan temperatur pemanasan yang cocok untuk bahan tertentu dapat
dibantu dengan menggunakan diagram Fe – Fe3C. Diagram ini merupakan
suatu diagram yang dapat memperlihatkan hubungan antara temperatur dengan
kandungan karbon yang dimiliki oleh bahan. Diagram ini dapat menunjukkan
12
temperatur pemanasan yang cocok pada bahan yang ingin diberikan proses
perlakuan panas sesuai dengan kandungan yang dimiliki oleh bahan tersebut.
Gambar 2. Diagram Fe – Fe3C (Callister, 2007).
E. Quenching
Quenching adalah salah satu proses perlakuan panas yang pada proses
pendinginannya tidak memerlukan waktu yang lama (cepat) danmenggunakan
media pendingin berupa fluida cair, seperti air, air garam, oli, dan minyak.
Quenching ini biasanya dilakukan untuk dapat meningkatkan nilai kekerasan
13
pada bahan yang diberikan perlakuan tersebut. Proses quenching dilakukan
dengan cara memanaskan hingga mencapai batas austenit dan setelah itu baru
didinginkan dengan waktu yang cepat agar fasa austenit dapat berubah secara
parsial dan membentuk fasa martensit. Dengan quenching maka timbulah
perbedaan suhu antara permukaan dan core (inti). Kecepatan pendinginan
pada lapisan permukaan sangat tergantung pada kemampuan media quenching
untuk menghilangkan atau menyerap panas dari baja. Inti didinginkan melalui
difusi dari panasnya, dan setelah proses tersebut karena thermal conductivitas,
panas yang di difusi tadi keluar dari inti menuju ke kulit atau permukaan luar
bahan yang diberikan proses quenching tersebut. Jadi, kecepatan pendinginan
core ditentukan oleh conductivitas thermis serta ukuran dari benda kerja yang
akan di quenching. Dinding yang tipis atau diameter yang kecil dapat di
quenching dengan lebih cepat (Purwanto, 2016).
Gambar 3. Laju arus panas dari quenching dengan media air
(Purwanto, 2016)
14
Dari gambar diatas dapat diketahui jika Laju arus panas dari permukaan ke
dalam air jauh lebih cepat daripada laju arus dari core ke kulit / permukaan.
Hal ini akan menimbulkan perbedaan suhu yang besar.
F. Faktor Yang Mempengaruhi Proses Perlakuan Panas
Saat melakukan proses perlakuan panas pada suatu bahan, terdapat beberapa
faktor yang akan mempengaruhi nilai kekerasan pada bahan yang akan
diberikan perlakuan. Faktor – faktor ini harus diperhatikan untuk mendapatkan
hasil yang terbaik dari proses perlakuan panas atau heat treatment tersebut.
Adapun faktor –faktor yang mempengaruhi proses perlakuan panas atauheat
treatment ini adalah :
1. Machining Stresses
Machining stresses adalah tegangan selalu timbul pada benda kerja yang
dibubut, dibor, digerinda, disekrap ataupun difrais. Tegangan ini dapat
dihilangkan dengan melakukan pemanasan pada bahan tersebut. Pemanasan
yang dimaksud dapat berupa operasi hardening.
2. Thermal Stresses
Tegangan panas atau Thermal Stresses ini dapat timbul bila bahan yang
diberikan perlakuan panas, dipanaskan secara tidak merata dan terlalu
cepat, demikian pula terjadi bila suatu bahan tersebut didinginkan.
3. Transformasi Stresses
Transformasi Stresses adalah tegangan yang terjadi pada saat peralihan dari
austenite ke martensit (hardening) yaitu bila temperatur telah turun di
15
bawah kira-kira 300˚C. Tegangan ini akan menyebabkan panjang atau
dimensi bahan berukurang.
4. Gabungan Thermal dan Transformation Stresses
Pada quenching, thermal stresses akan mempengaruhi dan membuat
lapisan permukaan untuk mengkerut atau berkurang. Dan pada
transformation stresses akan memberikan efek berlawanan dari thermal
stresses, yaitu kalau cukup besar maka permukaan permukaan dari bahan
akan melengkung ke dalam.
Gambar 4. Urutan tegangan hingga menyebabkan kerusakan
(Purwanto, 2016)
G. Cara Pencelupan Quenching
Adapun cara pencelupan pada saat proses pendinginan quenching yang benar
untuk mendapatkan nilai yang baik dapat diperhatikan pada tabel dibawah ini :
16
Gambar 5. Cara pencelupan bahan quenching (Purwanto, 2016)
Terlihat pada tabel beberapa cara mencelupkan bahan hasil proses perlakuan
panas (heat treatment) dengan cara yang benar sesuai dengan bentuk dari
bahan yang diberikan perlakuan panas tersebut. Cara pencelupan bahan ini
dilakukan untuk mendapatkan hasil proses yang baik dan membuat nilai
kekerasan yang didapat bahan setelah proses perlakuan panas (heat treatment)
menjadi lebih sempurna.
17
H. Temperatur Pemanasan
Sifat mekanik yang akan didapat oleh suatu bahan yang diberikan proses
perlakuan panas akan ditentukan dari siklus pemanasan yang diberikan. Dan
salah satu varibel dari siklus tersebut yang berpengaruh adalah temperatus
pemanasan. Pada logam, khususnya baja temperatur pemanasan disebut dengan
temperatur austenit. Temperatur austenit merupakan temperatur saat logam
merubah fasa dari fasa ferrit dan pearlit menjadi fasa austenit. Proses perlakuan
panas biasanya akan meningkatkan nilai kekerasan, dan nilai kekerasan
tersebut dipengaruhi oleh temperatur pemanasan atau temperatur austenit. Saat
proses pemanasan berlangsung, struktur mikro dari bahan tersebut akan
mengalami perubahan, baik dari fasa dan bentuk butiran bahan yang diberikan
perlakuan panas tersebut. Penyebab perubahan ini disebabkan oleh dua faktor,
yaitu temperatur pemanasan atau temperatur austenit dengan waktu penahanan
atau holding time proses perlakuan panas tersebut. Pada temperatur pemanasan
diatas 850̊ C untuk baja, energi panas dari temperatur tersebut sudah dapat
merubah bentuk dari butir bahan menjadi lebih besar.
Kondisi tersebut membuat ukuran butir dari bahan tersebut tidak homogen dan
menyebabkan kekerasan dari baja tersebut menurun. Hal ini menyebabkan
bahan yang diberikan perlakuan menjadi tidak sesuai seperti yang diharapkan.
Temperatur pemanasan atau temperatur austenit dalam proses perlakuan panas
(haet treatment) akan dapat menentukan dari hasil tingkat ketahanan juga
tingkat kekuatan bahan yang dihasilkan dari proses perlakuan panas tersebut.
Jika proses pemanasan dilakukan sampai suhu di daerah atau diatas titik kritis
18
akan membuat bahan terbentuk fasa austenit. Fasa austenit merupakan larutan
solid yang terbentuk dari karbon dalam baja. Setelah terbentuk fasa austenit,
fasa ini akan berubah menjadi martensit saat proses perlakuan masuk dalam
proses pendinginan.
Dan fasa martensit ini merupakan fasa yang mempengaruhi dari nilai kekerasan
dan ketangguhan yang didapat oleh bahan yang diberikan perlakuan panas
tersebut. Oleh karena itu pembentukan martensit sangatlah penting untuk
peningkatan dari sifat mekanis bahan yang diberikan perlakuan panas
(Bangsawan dkk, 2012).
I. Holding Time
Holding time atau waktu penahanan merupakan salah satu variabel yang
berpengaruh saat melakukan proses perlakuan panas. Holding time atau waktu
penahanan pada proses perlakuan panas merupakan salah satu proses yang
dilakukan untuk bertujuan mendapatkan nilai kekerasan yang tinggi dari suatu
bahan atau material yang dilakukan dengan cara menahan temperatur
pemanasan atau temperatur austenit dengan waktu tertentu. Tujuan utama dari
proses holding time atau waktu penahanan pada proses perlakuan panas adalah
untuk memperoleh pemanasan yang sama atau homogen sehingga bentuk dari
fasa austenit yang didapat pada bahan mempunyai bentuk yang sama atau
homogen (Widodo dan Miftahul, 2016).
19
J. Pengujian Kekerasan
Pada umumnya, pengujian kekerasan bertujuan untuk menyatakan ketahanan
terhadap deformasi dan merupakan salah satu ukuran ketahanan logam
terhadap deformasi plastik atau deformasi permanen yang terjadi pada bahan
atau material yang akan di uji. Kekerasan juga sering diartikan sebagai ukuran
kemudahan dan kuantitas khusus yang menunjukkan sesuatu mengenai
kekuatan dan perlakuan panas dari suatu logam. Terdapat tiga jenis ukuran
kekerasan, tergantung pada cara melakukan pengujian, yaitu:
1. Kekerasan goresan (scratch hardness)
2. Kekerasan lekukan (indentation hardness)
3. Kekerasan pantulan (rebound).
Untuk pengujian kekerasan dengan menggunakan bahan logam, biasanya
hanya menggunakan uji kekerasan lekukan. Terdapat berbagai macam uji
kekerasan lekukan, antara lain :
1. Uji kekerasan Brinnel
Pengujian kekerasan salah satunya yang sering dipakai merupakan
pengujian kekerasan Brinnel. Pengujian kekerasan Brinnel ini ditemukan
pada tahun 1900 oleh J.A. Brinell. Pengujian kekerasan Brinnel ini
merupakan pengujian kekerasan jenis lekukan yang pertama kali digunakan
diunia industry. Prosuder awal dari pengujian kekerasan Brinnel ini
dilakukan dengan menggunakan bola baja yang telah dikerasakan dan akan
ditekan dengan beban sesuai keinginan. Dan setelah dilakukan penekanan,
20
akan ditahan selama 30 detik dan akan muncul diameter lekukan yang
dapat diukur dengan menggunakan mikroskop, setelah beban dilepas..
2. Uji kekerasan Vickers
Pengujian selanjutnya yang masih merupakan jenis pengujian kekerasan
lekukan adalah pengujian kekerasan Vickers. Pengujian kekerasan vicker
ini beda dengan pengujian Brinell. Jika pada Brinell menggunakan bola
baja sebagai indentor, pada pengujian kekerasan Vickers menggunakan
indentor berupa piramida intan yang merupakan indentor dengan bentuk
seperti bujur sangkar. Indento tersebut memiliki sudut yang berhadapan
sebesar 136 derajat.
3. Uji kekerasan Rockwell
Pengujian kekerasan lekukan selanjutnya adalah pengujian kekerasan
Rockwell. Pengujian kekerasan Rockwell hampir sama dengan pengujian
kekerasan lekukan yang lainnya, yaitu pengujian kekerasan Brinnel.
Persamaannya pada pengujian Rockwell ini yaitu hasil dari pengujiannya
didapat dari fungsi derajat dari indentasi yang ada. Beban yang diberikan
dan juga indentor yang telah digunakan berbeda – beda tergantung pada
pengujian yang dilakukan. Tetapi pada pengujian kekerasan Rockwell ini,
indentor yang digunakan untuk pengujian tersebut lebih kecil
dibandingkan dengan pengujian kekerasan Brinnel. Hal ini menyebabkan
hasil dari indentasi menjadi lebih halus dan pada industri pengujian ini
lebih sering digunakan karena sifatnya yang mudah untuk dapat dikerjakan
(Nugroho, 2011).
21
Tabel 3. Skala kekerasan pengujian Rockwwell (Wijaya, 2015)
Dengan menggunakan pengujian Rockwell dapat mendapatkan hasil nilai
kekuatan kekerasan dari bahan atau material yang diuji. Metode pengujian
Rockwell ini sangat banyak digunakan karena pengujian Rockwell memiliki
pengujian ini tidak memerlukan waktu yang lama, dan juga memiliki
keuntungan yaitu bebas dari kesalahan yang dilakukan operator. Prinsip
kerja dari proses pengujian bahan dengan menggunakan pengujian
Rockwell dapat dilihat pada gambar berikut :
22
Gambar 6. Prinsip kerja metode Rockwell (Sahwendi, 2013)
K. Struktur Mikro
Pengamatanstruktur mikro pada material atau bahan uji merupakan salah satu
cara untuk dapat mengetahui sifat fisik yang ada pada material atau bahan yang
di uji tersebut. Komposis kimia pada bahan merupakan kandungan unsur –
unsur pada bahan atau material tersebut dengan ditunjukkan dengan presentase
kandungan yang berbeda – beda. Sedangkan struktur mikro adalah sifat fisik
pada material yang bertujuan untuk dapat mengetahui susunan fasa yang terjadi
pada material tersebut. Struktur mikro pada suatu material dapat dilihat dengan
menggunakan alat mikroskop optik. Alat yang digunakan pada proses
pengujian mikroskopik ini biasanya menggunakan mikroskopik optik dengan
berbagai macam pembesaran. Semakin besar pembesaran yang dilakukan
dengan mikroskopik optik akan membuat struktur mikro pada material atau
bahan yang di uji akan terlihat dengan jelas (Sahwendi, 2013). Beberapa fasa
yang sering ditemukan dalama baja karbon adalah :
23
1. Austenit (γ)
Fasa ini austenit ini juga disebut dengan fasa gamma (γ). Fasa austenit
merupakan larutan padat interstisi karbon dengan sel satuan berupa kubik
pemusatan sisi. Ruang antar atomnya lebih besar dibandingkan ferit dan fasa
ini stabil pada temperatur tinggi.Pada proses quenching selanjutnya austenit
akan menjadi fasa ferit dan fasa perlit atau fasa perlit dan sementit. Pada
temperatur stabil austenit bersifat lunak dan liat sehingga mudah dibentuk.
Austenit merupakan fasa penting sebagai dasar pembentuk fasa-fasa lainnya
dalam proses perlakuan panas termasuk perlakuan panas pada permukaan
baja dan sifat kristalnya adalah FCC (face center cubic).
2. Ferit (α)
Fasa ini disebut juga alpha (α) dan merupakan larutan padat intersrisi
karbon dengan sel satuan berupa kubik pemusatan ruang. Ruang antar
atomnya kecil dan rapat sehingga kelarutan karbon sangat kecil. Pada
temperatur ruang, kadar karbonnya hanya 0,008% dan memiliki struktur
kristal BCC (body center cubic). Fasa ini memiliki sifat ketangguhan
rendah, keuletan tinggi, ketahanan korosi medium. Dibawah mikroskop
ferlit terlihat berwarna putih.
3. Sementit (Fe3C)
Fasa ini merupakan paduan besi disebut karbida besi yang merupakan
senyawa kimia dengan rumus (Fe3C). Fasa sementit ini memepunyai bentuk
kristal orthorombik. Fasa sementit ini juga merupakan fasa yang memiliki
kadar karbon sebesar 6,7% dan juga merupakan salah satu fasa yang
mempunyai sifat keras tetapi getas. Pada bahan material seperti baja, fasa
24
sementiti ini berguna untuk dapat meningkatkan nilai kekerasan dari suatu
material.
4. Perlit
Fasaa perlit merupakan fasa hasil dari campuran dua fasa, yaitu fasa
sementit dan fasa ferit. Fasa ferit yang membentuk fasa perlit ini
membentang dan merata di penampang fasa tersebut. Struktu yang dimiliki
oleh fasa perlit ini merupakan hasil dari proses perubahan fasa austenite
dengan dilakukan proses pendinginan normal dengan menggunakan media
udara yang telah melewati temperature kritis(700°C sampai 900°C).
5. Martensit
Fasa martensit merupakan fasa yang merupakan dari dua gabungan fasa,
yaitu fasa ferit dan fasa sementit. Pada fasa martensit, fasa sementit yang
terbentuk dalam bentuk yang tidak lamellar melainkan fasa sementitnya
berbentuk jarum-jarum sementit. Fasa martensit ini dapat dihasilkan dengan
melakukan proses pendinginan cepat pada fasa austenit.Fasa ini merupakan
fasa yang terbentuk jika memiliki kadar karbon dalam material sebesar 0,6
%. Fasa martensit merupakan fasa yang dapat meningkatkan nilai kekerasan
pada bahan.
6. Bainit
Bainit merupakan fasa yang terjadi akibat transformasi pendinginan yang
sangat cepat dimana semua unsur paduan masih larut dalam keadaan padat
dan atom karbon tidak sempat berdifusi keluar. Pada proses pembentukan
bainit, austenit dibiarkan bertransformasi secara isothermal menjadi ferit
dan karbida pada temperatur antara 250 - 550 ˚C dan ditahan pada suhu
25
tersebut (isothermal) . Untuk ini diperlukan celup pada air garam untuk
mencegah terbentuknya perlit pada temperatur yang lebih tinggi. Sehingga
akan membentuk sifat bainit yang kuat dan tangguh (Nurjanti, 2013).
Terdapat diagram yang dapat menunjukan batas-batas transformasi untuk
temperatur dalam waktu tertentu, yaitu diagram time temperature
transformation (TTT). Diagram TTT berguna untuk dapat melihat hubungan
terhadap waktu dan temperatur dalam proses pendinginan terhadap fasa dari
awal sampai terbentuk (Sahwendi, 2013).
Gambar 7. Diagram time temperature transformation (TTT)
(Sahwendi, 2013)
26
Ya
Tidak
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. Diagram Alir Penelitian
Berikut merupakan diagram alir penelitian yang dilakukan
Gambar 8. Diagram Alir Penelitian
Mulai
Studi Literatur
Perlakuan Panas
Temperatur Austenit790˚C (Holding Time 30
Menit)
Quenching DenganMedia Air Dingin
Selesai
Persiapan Spesimen Atau
Bahan Uji Baja S45C
Temperatur Austenit820˚C (Holding Time
30 Menit)
Temperatur Austenit850˚C (Holding Time 30
Menit)
Pengujian KekerasanRockwell
Pengujian Struktur Mikro
Kesimpulan
Analisis Data
27
B. Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :
1. Baja S45C
Gambar 9. Baja S45C
Baja S45C merupakan salah satu jenis baja karbon sedang dan dipilih
sebagai bahan penelitian karena baja ini memiliki penggunaan sebagai
keperluan dalam bidang industri.
Adapun dimensi dari spesimen untuk penelitian ini adalah :
a. Proses perlakuan panas dan uji kekerasan Rockwell
Panjang = 40 mm
Lebar = 30 mm
Tebal = 10 mm
b. Struktur mikro
Panjang = 10 mm
28
Lebar = 10 mm
Tebal = 10 mm
2. Furnace (tungku pemanas)
Gambar 10. Furnace (tungku pemanas)
Furnace (tungku pemanas) merupakan alat yang digunakan untuk
melakukan proses pemanasan pada bahan uji sampai temperatur austenit.
Pada penelitian ini menggunakan furnace buatan perusahaan Naberthrem
asal Germany, dengan beberapa spesifikasi singkat seperti dibawah ini :
Model = L 64/14
Nomor = 156349
Temperatur Max = 1400˚ C
Connected Load = 13.0 kW
29
Tegangan = 40 V
Frekuensi = 50 Hz
3. Universal hardness tester
Gambar 11. Universal hardness tester
Universal hardness tester merupakan alat untuk melakukan pengujian
kekerasan pada bahan. Pada penelitian kali ini menggunakan metode
Rockwell dengan menggunakan diameter bola baja sebesar 1/6”. Alat uji
kekerasan yang digunakan pada penelitian ini menggunakan alat universal
hardness tester buatan perusahaan Grumello yang berasal dari Italy, dengan
spesifikasi singkat seperti dibawah ini :
Model = A 100
Nomor = 323700
30
Display = Annalog
Minimum reading = 0.5 HR
Total testing and force duration = Manual
Maximum speciment height = 180 mm
Maximum speciment depth =165 mm
4. Mikroskop optik
Gambar 12. Mikroskop optik
Mikroskop optik digunakan untuk dapat melihat struktur mikro hasil
perlakuan panas pada baja S45C dengan 500x pembesaran. Pada penelitian
ini menggunakan mikroskop optik Celestron dari Amerika Serikat, dengan
spesifikasi singkat seperti dibawah ini :
Model = CM800
No = 44104
31
Magnification = Sampai 500x
Lensa objektif = 4x, 10x, 40x
Focusing knobs = Kasar dan halus dan adjustable arm 0° sampai 60°
C. Prosedur Penelitian
Prosedur pengujian pada penelitian ini memiliki beberapa tahap dari persiapan
bahan sampai dengan pengujian. Adapun prosedur pengujian pada penelitian
ini adalah :
1. Pembuatan spesimen atau bahan uji baja S45C
Baja S45C yang digunakan pada penelitian ini didapatkan dengan cara
pembelian. Kondisi awal dari baja tersebut merupakan sebuah baja plat
yang dipotong sesuai ukuran pemesan. Pembuatan spesimen atau bahan uji
baja S45C dilakukan dengan menggunakan alat pemotong berupa gerinda.
Pemotongan dilakukan sesuai dengan dimensi yang diperlukan. Dengan
memiliki panjang 40 mm, lebar 30 mm, dan tebal 10 mm.
2. Proses perlakuan panas pada spesimen atau bahan uji baja S45C
Adapun tahapan pada proses perlakuan panas pada spesimen atau bahan uji
baja S45C adalah :
a. Baja S45C yang telah memiliki dimensi sesuai dengan diperlukan
dimasukkan kedalam tungku pemanas (furnace) sampai mencapai
temperatur pemanasan yang diinginkan (790˚ C, 820˚ C, 850˚ C).
32
b. Saat mencapai temperatur pemanasan sesuai yang diinginkan (790˚ C,
820˚ C, 850˚ C), dilakukan proses holding time dengan lama waktu
penahanan sebesar 30 menit.
c. Kemudian baja dilakukan proses pendinginan dengan waktu yang cepat
(quenching) kedalam media air yang dingin.
d. Setelah didinginkan di air, angkat baja S45C untuk dikeringkan.
e. Setelah kering, baja S45C diamplas untuk menghaluskan permukaan
baja yang telah diberikan perlakuan panas tersebut.
3. Pengujian spesimen atau bahan uji baja S45C
Adapun tahapan dari pengujian spesimen atau bahan uji baja S45C adalah :
a. Pengujian kekerasan Rockwell
Adapun tahapan pada pengujian kekerasan Rockwell pada baja S45C
adalah :
1) Menyiapkan baja S45C yang telah disiapkan sebelumnya.
2) Mengatur beban pada alat uji kekerasan sebesar 980 N.
3) Memasang indentor yang telah ditentukan, yaitu dengan
menggunakan indentor bola baja sebesar 1/6” (dial merah).
4) Meletakkan spesimen atau bahan uji baja S45C pada meja uji yang
ada pada alat uji kekerasan.
5) Setelah itu mengatur handle pada alat uji sampai indentor
menyentuh permukaan spesimen atau benda uji tersebut.
6) Putar handle pada alat uji tersebut sampai jarum yang ada pada
skala minor menunjukkan angka sebesar 3.
33
7) Tarik tuas beban dan tahan sampai 10 detik.
8) Setelah ditahan, tarik tuas beban kembali.
9) Baca nilai kekerasan yang muncul pada alat dan catat.
10) Setelah nilai sudah dicatat, turunkan handle landasan sampai
indentor bola baja tidak lagi mengenai permukaan spesimen atau
benda uji.
11) Ulangi langkah – langkah tersebut pada titik yang berbeda sampai
mendapatkan 5 nilai kekerasan.
b. Struktur mikro
Adapun tahapan pada pengamatan struktur mikro pada baja S45C ini
adalah :
1) Sectioning
Menyiapkan baja S45C yang telah disiapkan sebelumnya. Dengan
memotong bahan sesuai standar pengujian struktur mikro, yaitu
panjang 10 mm, lebar 10 mm, dan tebal 10 mm. Hal ini dilakukan
untuk memudahkan proses preparasi atau penyiapan bahan.
2) Mounting
Setelah bahan uji sudah siap, dilakukan persiapan cetakan untuk
proses mounting dan masukkan baja S45C tersebut pada cetakan.
Pada proses ini, kita harus membuat cetakan untuk spesimen yang
akan dilakukan pengujian dengan menggunakan cairan resin dan
hardener. Perbandingan cairan resin dengan hardener adalah 10 :
1. Setelah bahan sudah ada dicetakkan, masukkan cairan resin ke
34
cetakan setelah sebelumnya telah dicampur dengan hardener.
Setelah itu menunggu sampai baja S45C yang telah dituangkan
cairan resin dalam cetakan telah mengering dan mengeras
sempurna.
3) Grinding
Setelah kering, keluarkan bahan dari cetakan dan melakukan
pengahalusan dengan alat polishing grinder yang menggunakan
tingkatan amplas sebesar 80, 120, 240, 320, 500, 1000, 1500.
Permukaan bahan yang sudah halus lalu diberikan autosol sampai
permukaan bahan mengkilap.
4) Etching
Setelah itu celupkan bahan yang telah mengkilap tersebut kedalam
cairan etsa dengan bertujuan untuk membuka pori – pori baja S45C
agar struktur mikro dari baja tersebut terlihat dengan jelas saat
dilihat menggunakan mikroskop optik.
5) Viewing
Mengamati struktur mikro dari permukaan baja S45C yang telah
disiapkan dengan menggunakan mikroskop optik. Dan melakukan
pembesaran sebanyak 3 kali, yaitu 100x, 200x, dan 500x. Setelah
itu melakukan pemotretan pada gambar struktur mikro dari baja
S45C yang telah disiapkan tersebut.
35
4. Pengambilan data
Adapun data yang didapat pada penelitian ini berupa tabel nilai kekerasan
dan gambar struktur mikro dari baja S45C.
47
V. SIMPULAN DAN SARAN
A. Simpulan
Berdasarkan pada pembahasan yang telah dijelaskan pada bab IV dan mengacu
pada metode penelitian, maka dapat ditarik beberapa simpulan sebagai berikut:
1. Proses perlakuan panas quenching yang diberikan pada baja S45C berhasil
dengan terjadinya peningkatan nilai kekerasan dari temperatur austenit
sebesar 790˚ C – 850 ˚ C
2. Terjadi peningkatan nilai kekerasan dari baja S45C sebelum diberi
perlakuan panas, sebesar 60.93 HRB dan setelah diberikan proses
perlakuan panas, sebesar 71.67 HRB
3. Nilai kekerasan tertinggi terjadi pada temperatur austenit sebesar 850˚ C,
dengan menghasilkan nilai kekerasan sebesar 90.47 HRB
4. Temperatur austenit 820˚ C dan 850˚ C sudah memunculkan fasa martensit
yang banyak dan fasa ferrit yang halus sedangkan pada temperatur austenit
790˚ C, fasa martensit yang dihasilkan masih sedikit dan fasa feritya lebih
kasar
5. Terjadi kenaikan yang tidak signifikan pada temperatur austenit 820˚ C
(HRB) dan 850˚ C (90.47HRB), serta ditunjukkan pada gambar struktur
47
mikro dari kedua baja tersebut yang tidak menunjukkan banyak perbedaan
dari bentuk fasanya
6. Temperatur austenit yang optimum pada proses quenching adalah 820˚ C -
850˚ C, hal ini dikarenakan pada temperatur tersebut sudah menghasilkan
fasa martensit yang banyak dan fasa ferit yang lebih halus
B. Saran
Adapun saran yang dapat diberikan setelah melakukan penelitian ini agar
didapatkan hasil yang optimal adalah sebagai berikut :
1. Untuk dapat menghasilkan nilai kekerasan yang optimum dapat
menggunakan media air garam yang merupakan media pendingin terbaik
untuk proses quenching
2. Lakukan proses pemanasan dengan menggunakan perbandingan interval
yang lebih besar, untuk dapat optimum melihat pengaruh temperatur
austenit tersebut pada baja yang diberikan perlakuan
3. Lakukan pembesaran pada uji struktur mikro yang lebih besar agar fasa –
fasa yang terbentuk pada baja yang diberikan perlakuan dapat dilihat
dengan jelas
DAFTAR PUSTAKA
Awan. 2012. Perlakuan Panas Pada Baja. . Dapat di akses padahttps://cyberships.wordpress.com/tag/struktur-mikro/) di akses pada tanggal1 Juli. 2018.
Bahtiar dkk. 2014. Jurnal Mekanikal. Vol 5. No 1. Hal 455 – 463. SulawesiTengah.
Bangsawan, Ihsan dkk. 2012. NOSSEL Jurnal Ilmiah Pendidikan Teknik Mesin.Vol 1. No 2. Surakarta.
Callister, William D. 2007. Materials Science and Engineering An Introduction.John Wiley & Sons, Inc. United States of America.
Didiek dan Suryadi. 1998. Bahan Konstruksi Teknik. Jakarta : Gunadarma.
Herbirowo, Satrio. 2017. Prosding Semnastek. Vol TM 006 No 1 – 4.
Hidayat, Taufik dkk. 2016. Jurnal Sains Dan Teknologi Mesin UNISMA. Vol 6.No 02. Hal 33 – 35. Jawa Timur.
Indah, Hardiyanti. 2015. Jurnal Furnace. Vol 1. No 1. Banten.
Magdalena dan Arif. Jurnal Teknologi Proses dan Inovasi Industri. Vol 2. No 2.Hal 85 – 89. Surabaya.
Muhammad, Iqbal. 2008. Jurnal SMARTek. Vol 6. No 2. Hal 104 – 112. SulawesiTengah
Murtiono, Arief. 2012. Jurnal e-Dinamis. Vol 2. No 2. September 2012. Hal 57 -70. Sumatera Utara.
Muslimah. 2016. Perlakuan Panas. Dapat di akses padahttps://foundrymuslimah13.blogspot.com/2016/%29 di akses pada tanggal 1Juli 2018.
Nugroho, Edi. 2011. Pengaruh Waktu Dan Jarak Titik Pada Pengelasan TitikTerhadap Kekuatan Geser Hasil Sambungan Las. eprints.undip. Dapat diakses pada http://eprints.undip.ac.id/41456/ di akses pada tanggal 1 Juli2018.
Nurjanti, Desi. 2013. Pengaruh Lama Pemanasan, Pendinginan Secara Cepat DanTempering Terhadap Sifat Tangguh Baja Pegas Daun AISI NO 9620.Reposity Unila. Dapat di akses pada http://digilib.unila.ac.id/5643/ di aksespada tanggal 1 Juli 2018
Purwanto, Edi. 2016. Perlakuan Bahan. Polinema Press. Malang.
Sahwendi. 2013. Pengaruh Perlakuan Panas, Variasi Suhu Tempering DanLama Waktu Penahanan Terhadap Kekerasan Dan Struktur Mikro BajaPegas Daun Karbon Sedang . Repository UNILA. Dapat di akses padahttp://digilib.unila.ac.id/878/ di akses pada tanggal 01 Juli 2018.
Satria, Tatang. 2015. Pembuatan Karbon Aktif dari Batubara SubbituminusSebagai Bahan Penyerap Kadar Ion Besi (Fe) dan Tembaga (Cu) PadaLimbah Cair Laboratorium Kimia politeknik Negeri Sriwijaya. RepositorySoftware. Dapat di akses pada http://digilib.unila.ac.id/878/ di akses padatanggal 01 Juli 2018.
Tenriajeng, Andi. 1997. Pengantar Teknologi Baja. Jakarta : Gunadarma.
Widodo dan Miftahul. 2016. REM Jurnal. Vol 1. No 1. Hal 1 – 6. Surabaya.
Widodo. 2011. Perlakuan Panas pada Proses Pengecoran Logam. Dapat di aksespada https://hapli.wordpress.com/foundry/perlakuan-panas-pada-proses-pengecoran-logam/ di akses pada tanggal 1 Juli 2018.