OPTIMASI SIFAT MEKANIS KEKUATAN TARIK

DENGAN PERLAKUAN GAS CARBURIZING VARIASI HOLDING

TIME

UNTUK PENINGKATAN MUTU BAJA STANDAR UJI ASTM

Unung Lesmanah1

JurusanTeknikMesin, Fakultas Teknik, Universitas Islam Malang

Ema-il : ununglesmanah@yahoo.com

Abstrak

Baja ST 50 merupakan material yang biasa digunakan di bidang teknik, hal tersebut bisa

dioptimalkan menggunakan perlakuan gas karburasi di dalam Fluidized Bed Furnaces. Gas sebagai

media karburasi dalam dapur Fluidized Bedvaned dengan menggunakan variasi waktu penahanan

(Holding Time) 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, dan 5 jam. Variasi waktu penahanan adalah menjadi

perlakuan dari sifat mekanik baja. Optimasi Nilai sifat mekanik ST 50 aktif dalam perlakuan 3 jam

diperoleh, rata-rata kekuatan tarik 651.655 MPa. Hasil di atas berdasarkan pada standar ASTM.

Dari analisis SEM(Scanning Electron Microscope), model patahan juga menunjukkan dari SEM

bahwa baja memiliki patah keras dan getas / rapuh. Hal ini dapat disimpulkan bahwa baja bisa di

optimalkan menggunakan perlakuan gas karburasi sehingga meningkatkan sifat mekanik baja

secara signifikan.

Kata Kunci: Kekuatan Tarik, Gas Carburizing, Holding Time, Uji ASTM

Abstract

ST 50 steel as a common engineering material, it can be optimized using gas carburizing treatment

in Fluidized Bed Furnaces. Gas as carburizing media in the fluidied bed with vaned by holding

time variation such as 1 hour, 2 hours, 3 hours, 4 hours, and 5 hours. The holding time variation is

to be intern of mechanical properties of the steel. Optimized value of mechanical properties ST 50

was actived in 3 hours of the treatment, it found average of tensile strength 651,655 MPa.The

results above were based on ASTMs standar. From SEM (Scanning Electron Microscope),fracture model also showed from SEM that the steel has hard and brittle fracture. It can be concluded that

optimized steel using gas carburizing treatment shows significant improve of mechanical

properties from steels.

Keyword:Tensile Strength, Gas Carburizing, Holding Time, ASTM Test

PENDAHULUAN

Pemakaian logam ferrous baik baja maupun besi cor dengan karakteristik dan sifat

yang berbeda membutuhkan adanya suatu penanganan yang tepat sehingga implementasi dari

penggunaan logam tersebut dapat sesuai dengan kebutuhan yang ada.

Sifat mekanis adalah kemampuan suatu baja untuk menahan beban yang diberikan pada

baja tersebut. Pembebanan yang diberikan dapat berupa pembebanan statis (besar dan

arahnya tetap), ataupun pembebanan dinamis (besar dan arahnya berubah). Adapun sifat

mekanis baja meliputi :kekuatan, keuletan (ductility), kekerasan danketangguhan (toughness).

Seringkali dalam pemakaian komponen mesin atau perkakas diperlukan permukaan

yang keras dan ketahanan aus yang tinggi. Untuk mendapatkan sifat yang demikian itu, maka

komponen-komponen permesinan perlu diberikan perlakuan panas (heat treatment). Pada

dasarnya heat treatment adalah proses perubahan struktur mikro atau transformasi fase suatu

logam dengan memanaskan hingga temperatur tertentu dan waktu penahanan tertentu

(holding time) tertentu pula, yang selanjutnya didinginkan dengan media pendingin tertentu,

dengan harapan proses perlakuan panas tersebut dapat memperbaiki sifat-sifat mekanis baja

(Hari Amanto, Daryanto, tt : 82)

METODELOGI

Untuk meningkatkan sifat mekanis dari baja dapat dilakukanperlakuan gas carburizing

dengan menggunakan fluidized bed furnace, dimana baja dipanaskan sampai temperatur

9000 C dengan waktu proses untuk carburizing bervariasi sebagai berikut : 1 jam, 2 jam, 3

jam, 4 jam, 5 jam

Diagram Alir Penelitian

PEMBAHASAN

Untuk mengetahui nilai kekuatan tarik baja carbon ST 50 dengan perlakuan gas

carburizing yaitu speciment dipanaskan didalam dapur 9000C kemudian diholding time

selama 1 jam sebaanyak 3 speciment, 2 jam sebanyak 3 speciment, 3 jam sebanyak 3

speciment, 4 jam sebanyak 3 speciment dan 5 jam sebanyak 3 speciment. Selanjutnya

speciment- speciment tersebut diuji impack sehingga didapat nilai-nilai data dari hasil

pengujian pada tabel dibawah ini.

Tabel1. Hasil Penelitian Nilai KekuatanTarik Baja Carbon ST 50

Dengan Perlakuan Carburizing

Speciment

Variasi Holding Time

Tanpa

Perlakuan 1 Jam 2 Jam 3 Jam 4 Jam 5 Jam

1 479,906 560,081 679,855 625,837 587,615 407,09

2 540,515 646,157 514,817 672,849 657,461 576,113

3 520,751 560,081 584,158 656,28 594,279 412,89

Jumlah 1541,172 1766,319 1778,83 1954,966 1839,36 1396,093

Rata-Rata 513,724 588,773 592,943 651,655 613,118 465,364

Analisa Data Nilai Kekuatan Tarik (MPa)

ANOVA (Analisis Of Variance) :

Untuk mengetahui perbedaan nilai kekuatan tarik pada baja carbon ST 50 setelah

perlakuan gas carburizing dengan variasi holding time, maka dari data hasil pengujian

kemudian dianalisis dengan anova satu arah sebagai berikut :

Tabel2.Nilai Rata-Rata Kekuatan Tarik Baja Carbon ST 50

Setelah Perlakuan Gas Carburizing

X Variasi Holding Time

Speciment 1 Jam 2 Jam 3 Jam 4 Jam 5 Jam

1 560,081 679,855 625,837 587,615 407,09

2 646,157 514,817 672,849 657,461 576,113

3 560,081 584,158 656,28 594,279 412,89

1766,319 1778,83 1954,966 1839,36 1396,093

jX 588,773 592,943 651,655 613,118 465,364

X 582,371

Tabel 3. Hasil Analisis Varian Nilai Kekuatan Tarik

Dengan Menggunakan SPSS 18

Sum of

Squares df

Mean

Square F Sig.

Between

Groups

58235,257 4 14558,814 3,490 ,050

Within Groups 41710,468 10 4171,047

Total 99945,725 14

Grafik Nilai Kekuatan Tarik (MPa)

Pada pengujian kekuatan tarik data yang diperoleh dianalisis dengan Anova diperoleh

kesimpulan bahwa terdapat perbedaan pada nilai kekuatan tarik pada baja carbon ST 50

dengan perlakuan gas carburizing variasi holding time yaitu : tanpa perlakuan gas

carburizing nilai rata-rata nilai kekuatan tarik 513,724 MPa naik 14,6% setelah perlakuan

gas carburizing holding time 1 jam menjadi 588 MPa, naik 0,71% diholding time 2 jam

menjadi 592,943 MPa , naik 9,9% diholding time 3 jam 651,655 MPa kemudian diholding

time 4 jam turun 5,9% menjadi 613,118 MPa dan holding time 5 jam turun 24,09% nilai

kekuatan tariknya menjadi 465,364 MPa. Sehingga kekuatan tarik yang optimum pada

holding time 3 jam sesuai dengan hasil analisis uji t dan ditunjukkan pula pada grafik nilai

kekuatan tarik maksimum 651,655 MPa, serta diperoleh persamaan garis polinomialy = -

22,94x2+ 157,4x+ 367,7 dan koefisien korelasi R = 0,843 yang menunjukkan hubungan

antara variabel y (nilai kekuatan tarik) dan variabel x (holding time) sangat kuat sekali.

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil data penelitian dan hasil analisa serta pembahasan yang diperoleh,

maka dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Pada pengujian kekuatan tarik berdasarkan analisa data dan grafik gambar 2,

menunjukkan bahwa hasilpengujian kekuatan tarik padabajakarbon ST 50 dengan

perlakuan gas carburizing variasi holding time,terdapatperubahandan perbedaan pada

nilai kekuatan tarik, sedangkan kekuatan tarik optimum terjadi saat diholding time 3

jam dengan nilai kekuatan tarik 651,655 MPa, serta diperoleh persamaan garis

polinomialy = -22,94x2+ 157,4x+ 367,7 dan koefisien korelasi R = 0,843 yang

menunjukkan hubungan antara variabel y (nilai kekuatan tarik) dan variabel x

(holding time) sangat kuat sekali.

2. Pada Grafik menunjukkan hasil fotomakro patahan terlihat permukaan yang mengalami

peningkatan nilai kekuatan tarik. Foto tampak menunjukkan model patahan getas.

Sedangkan foto yang tampak pada speciment yang tidak mengalami perlakuan

carburizing menunjukkan patahan ulet (ductile). Model patahan getas menandakan

peningkatan unsur carbon (C) yang bersifat menambah kekuatan tarik pada bahan baja

yang dikenai perlakuan.

3. Pada hasil foto SEM (Scanning Electron Microscope) menunjukkan bahwa terdapat

perbedaan bahwa baja carbon ST 50 tanpa perlakuan gas carburizing

menunjukkanstrukturferit (putih) lebihbanyak, akantetapidengan perlakuan gas

carburizing justrustrukturperlitnya (hitam) yang lebihbanyakdaripadaferitnya, yang

berarti bahwa kandungan carbonnya lebih banyak setelah proses gas carburizing, dan

mengindikasikan model patahan getas dengan distribusi butiran didaerah permukaan

patahan yang lebih merata dan seragam dibandingkan permukaan patahan speciment

yang tidak mengalami perlakuan gas carburizing.

4. Baja ST 50 yang digunakan pada perindustrian dan perindustrian otomotif setelah

perlakuan gas carburizing mengalami peningkatan mutu karena bertambahnya nilai

kekuatan tarik dengan nilai optimum diholding time 3 jam.

DAFTAR PUSTAKA

Alois Schonmetz. dan Gruber K. 1994. Pengetahuan Bahan dalam Pengerjaan Logam

(Alih Bahasa : Dip-Ing. Eddy D. Hardjapamekas). Bandung : Penerbit Angkasa.

Amstead B. H., at all, 1979, Manufacturing Process, in Canada, Published Simultaneously,

Seven Edition.

Ahmad Hasnan S, http://material12-its.blogspot.com/2011/09/mengenal-baja.htm

Bambang Kuswanto, 2010, Pengaruh Perbedaan Ukuran Butir Arang Tempurung

Kelapa-Barium Karbonat Terhadap Peningkatan Kekerasan Permukaan

Material Baja St 37 Dengan Proses Pack Carburizing, Tesis, Universitas

Diponogoro Semarang

Bambang Kuswanto,2010. Peningkatan Kekuatan Tarik Maksimum Material Baja

Karbon Rendah Menggunakan Proses Penambahan Karbon Padat, Journal

TEKNIS Vol. 5 No.3 Desember 2010 : 117 120

Bhattacharya, Richard, 1999, Statistical Concepts And Methods, John Wiley & Sons, New

York.

Dieter, George E. 1993, Metallurgi Mekanik (Alih Bahasa, Sriati Djaprie), Jakarta,

Erlangga, Jilid I, Edisi keempat.

------------------------, 1993, Metallurgi Mekanik (Alih Bahasa, Sriati Djaprie), Jakarta,

Erlangga, Jilid II, Edisi keempat.

Djarwanto, Pangestu, 1994, Statistik Induktif, BPFE-YOGYAKARTA, Yogyakarta, Edisi

Keempat.

Earl R. Parker, Materials Data Book, University Of California, McGraw, Book Company

G. Niemann, 1999, Elemen Mesin (Alih Bahasa Anton, Bambang), Jakarta, Erlangga, Jilid I,

Edisi Kedua

Hari Amanto, Daryanto, tt, Ilmu Bahan, Bumi Aksara

Vlack, L. H. Van, 2004, Elemen-elemen Ilmu dan Rekayasa Material (Alih bahasa, Sriati

Djaprie), Jakarta, Erlangga, Edisi keenam.

John W. Creswell, 2010, Research Design, Yogjakarta, Pustaka Pelajar, Edisi ketiga

Masyrukan, 2006.Sifat Fisis Dan Mekanis Baja Karbon Rendah Akibat Pengaruh Proses

Pengarbonan Dari Arang Kayu Jati,MEDIA MESIN, Vol. 7, No. 1, Januari 2006,

40-46

Surdia. T danShinoku, 1999, PengetahuanBahanTeknik, Jakarta: PT PradnyaParamita,

Cetakankeempat.

Sanjib Kumar Jaypuria, September 2008, Heat Treatment Of Low Carbon Steel,

Department of Mechanical Engineering, National Institute of Technology, Rourkela

The American Socecty For Testing And Material, 2001, Anual Book Of ASTM Standards.