i

TUGAS AKHIR

ANALISA PENGARUH HEAT TREATMENT TERHADAP

KONDUKTIVITAS TERMAL PADA BAJA ST40

Disusun Untuk Memenuhi Tugas dan Syarat-syarat Guna Memperoleh

Gelar Sarjana Teknik (S1) Jurusan Mesin Falkutas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta

Disusun Oleh :

RUDY ANANDITYA SAPUTRA

D200.150.054

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2019

ii

iii

iv

v

vi

MOTTO

“Barang siapa yang bersungguh sungguh,sesungguhnya kesungguhan

tersebut untuk kebaikan dirinya sendiri”

(Q.s. Al-Ankabut:6)

“Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan,sesungguhnya

sesudah kesulitan itu ada kemudahan “

(Q.s. Asy Syarh:5-6)

“Boleh jadi kamu membenci sesuatu namun ia amat baik bagimu dan

boleh jadi engkau mencintai sesuatu namun ia amat buruk bagimu, Allah

Maha Mengetahui sedangkan kamu tidak mengetahui “

( Q.s. Al-Baqarah :216)

“Barang siapa keluar untuk mencari ilmu maka dia berada dijalan Allah”

( HR.Turmudzi )

“ Mimpikan impian-impian besar, Hiduplah dengan memiliki tujuan,

Hiduplah dengan kenyakinan, Dan hiduplah dengan kekuatan”

( Dr.Ibrahim Elfiky )

“ Lebih baik kehilangan sesuatu demi tuhan. Daripada kehilangan Tuhan

demi mendapatkan sesuatu.”

( Mufti Menk )

“Dengan Bersungguh-sungguh dan berusaha maka Jalan Keberhasilan

akan Terbuka dengan Sendirinya”

( Rudy Ananditya Sptr. )

vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Assallamu’alaikum Wr.Wb

Dengan penuh mengharap ridha Allah SWT, teriring perasaan

syukur Alhamdulilah ,kupersembahkan Tugas Akhir ini Kepada :

Orang tua tercinta Bapak Jimo Yatmo Suwito dan Ibu Sutarmi

tercinta ,terima kasih atas segala do’a, kesabaran,

pengorbanan , dan atas jerih payah membesarkan dan

mendidik ku sebaik mungkin, Terima kasih atas segalanya

untuk selama ini.

Kedua kakak ku Hartini dan Indriyani Pertiwi yang telah

membantu membimbingku menjadi pribadi yang seperti

sekarang ini.

Bapak Amin Sulistyanto,S.T.,M.T selaku dosen pembimbing

tugas akhir yang telah sabar bersedia membimbing,

menasehati, meluangkan waktu serta selalu memberikan

wejangan karir saya kedepannya sehingga saya bersemangat

dan termotivasi untuk dapat menyeselasikan Tugas Akhir ini

dengan baik.

Eka Harwati yang selalu memberi arahan dan berbagi keluh

kesah bersama .

Wassalamu’alaikum Wr.Wb

viii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb

Alhamdulilah, puji syukur kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta’ala

karena atas segala nikmat, nikmat imam, nikmat ilmu pengetahuan, nikmat

kesehatan , terlebih lagi nikmat hidup sehingga penulis dapat

menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini tepat pada waktunya. Sholawat

serta salam semoga tercurah limpahkan kepada Nabi Muhammad

Shallallahu’alahi Wassalam sebaik-baiknya suri tuladan yang dengan

sunah-sunahnya telah membimbing kita ke zaman yang penuh ilmu ini.

Laporan Tugas Akhir ini disusun guna memenuhi salah satu syarat

menempuh gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin, Falkultas

Teknik, Universitas Muhammadiyah Surakarta. Selama proses penyusunan

Laporan Tugas Akhir penulis sadar bahwa banyak sekali menemui

kesulitan-kesulitan yang dialami, Bantuan semngat, motivasi serta bantuan

lain dalam bentuk material maupun non material tidak lepas dari asa

berbagai pihak. Maka dari itu pada kesempatan ini penulis menyampaikan

ucapan terima kasih kepada :

1. Allah’Azza Wa Jalla, yang senantiasa melimpahkan rahmat, nikmat

dan segala pertolongan-Nya.

2. Nabi Muhammad Shallallahu’alaihi Wasallah, yang dengan

sunnah-sunnahnya telah membimbing kami kepada kebenaran.

3. Orang Tua tercinta, Bapak Jimo Yatmo Suwito dan Ibu Sutarmi,

terima kasih atas segala do’a, pengorbanan, kesabaran dan

dukungannya. Terima kasih untuk segalanya yang telah kau

berikan selama ini.

4. Bapak Ir.Sri Sunarjono,M.T.,Ph.D selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

5. Bapak Ir.Subroto,M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Universitas Muhammdiyah Surakarta.

ix

6. Bapak Amin Sulistyanto, S.T,.M.T selaku pembimbing utama yang

telah memberikan bimbingan dan fasilitas dalam proses penelitian

penyusunan Laporan tugas Akhir ini

7. Seluruh dosen Jurusan Teknik Mesin yang telah begitu banyak

mengajarkan ilmu-ilmunya dan pengetahuannya yang tiada ternilai.

8. Seluruh staf dan karyawan yang telah memberikan pelayanan dan

memfasilitasi hingga terselesainya Laporan Tuas Akhir ini.

9. Saudara Dimas Satrio Wicaksono dan Luki Indra Wirawan selaku

tim tugas akhir yang sudah memberikan banyak bantuan.

10. Rekan-rekan Teknik Mesin kelas B dan rekan-rekan Teknik Mesin

angkatan 2015 yang memberikan motivasi dan dukungan.

Penulis menyadari sepenuhya bahwasanya penyusunan Laporan

Tugas Akhir ini jauh dari kata sempurna, dengan lapang hati penulis

mengharapkan masukan demi perkembangan dan kemajuan penulisan

serta pengetahuan dimasa mendantang agar tersusun laporan yang lebih

baik lagi. Akhir kata penulis berharap semoga Laporan Tugasini daat

bermanfaat bagi penulis khususnya dan bagi pembaca pada umumnya.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb

Surakarta, November 2019

Rudy Ananditya Saputra

x

ANALISA PENGARUH HEAT TREATMENT PADA TERHADAP

KONDUKTIVITAS TERMAL PADA BAJA ST40

Rudy Ananditya Saputra1,Amin Sulistyanto S.T,M.T 2

1,2Jurusan Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Surakarta

Jl.Ahmad Yani, Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura,Surakarta 57102

1Email : rudyanandityasaputra@gmail.com 2Corresponding Author:

Abstrak

Baja ST40 merupakan baja yang mengandung karbon 0,14%, ini

menunjukan bahwa baja ST40 ternasuk baja karbon rendah. Baja ini juga

cocok untuk dilakukan proses heat treatment yang bisa menambah

kekerasan dari baja tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui

pengaruh heat treatment media pendingin proses heat treatment terhadap

perubahan struktuk mikro dan konduktivitas thermal baja ST40.

Proses pembuatan spesiment baja dipotong dengan tebal 4mm dan

2mm sebanyak 4 buah kemudian diheat treatment dengan suhu 850°C

selama 40 menit dan didinginkan dengan menggunakan media pendingin

udara air dan oli. Setelah proses heat treatment baja kemudian di uji foto

struktur mikro dan uji konduktivitas thermal.

Hasil dari penelitian menunjukan bahwa perubahan struktur mikro

mempengaruhi nilai konduktivitas termal baja ST40. Baja ST40 yang tidak

dilakukan heat treatment memiliki butiran yang besar dan memiliki nilai

konduktivitas yang baik, sedangkan baja yang didinginkan dengan

menggunkan oli memiliki butiran yang kecil dan konduktivitasnya rendah.

Kata Kunci : Baja ST40, Heat treatment, Struktur Mikro, Konduktivitas

termal

xi

ANALYZE THE EFFECT OF HEAT TREATMENT ON

THERMAL CONDUCTIVITY ON ST40 STEEL

Rudy Ananditya Saputra1,Amin Sulistyanto S.T,M.T 2

1,2Department of Mechanical Engineering , University of Muhammadiyah

Surakarta

Jl.Ahmad Yani, Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura,Surakarta 57102

1Email : rudyanandityasaputra@gmail.com 2Corresponding Author:

Abstract

ST40 steel is steel containing 0.14% carbon, this shows that ST40

steel includes low carbon steel. This steel is also suitable for the heat

treatment process which can increase the hardness of the steel. This study

aims to determine the effect of heat treatment cooling media heat treatment

process on changes in microstructure and thermal conductivity of ST40

steel.

The process of making steel specimens cut by 4mm thick and 2mm

by 4 pieces was then treated with a temperature of 850 ° C for 40 minutes

and cooled using water and oil cooling media. After the heat treatment

process the steel is then tested for microstructure and thermal conductivity

test.

The results of the study show that changes in the microstructure

affect the thermal conductivity value of the ST40 steel. ST40 steels which

are not heat treated have large granules and have good conductivity values,

while steels that are cooled with oil have small granules and low conductivity

.

Keywords: ST40 steel, heat treatment, microstructure, thermal conductivity

xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................... i

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................ iii

HALAMAN PENGESAHAN ............................................................. iv

LEMBAR SOAL TUGAS AKHIR ..................................................... v

MOTTO ............................................................................................. vi

HALAMAN PERSEMBAHAN .......................................................... vii

KATA PENGANTAR ........................................................................ viii

ABSTRAK ........................................................................................ ix

ABSTRACT ...................................................................................... x

DAFTAR ISI ...................................................................................... xii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................... xiv

DAFTAR TABEL .............................................................................. xvi

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................. 2

1.3 Batasan Masalah ............................................................... 2

1.4 Tujuan Penelitian ............................................................... 2

1.5 Manfaat Penelitian ............................................................. 3

1.6 Sistematis Penulisan .......................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tinjauan Pustaka ............................................................... 5

2.2 Landasan Teori .................................................................. 9

xiii

2.2.1 Baja ST40 ............................................................... 9

2.2.2 Struktur Baja Karbon .............................................. 10

2.2.3 Heat Treatment ....................................................... 13

2.3 Daftar Pengujian yang dilakukan ....................................... 18

2.3.1 Pengujian Struktur Mikro ........................................ 18

2.3.2 Pengujian Konduktivitas Termal ............................. 19

2.4 Difusi Logam ...................................................................... 29

2.4.1 Mekanisme Difusi ................................................... 30

2.5 Difusivitas Termal ............................................................... 32

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian ...................................................... 34

3.2 Persiapan Alat dan Bahan ................................................. 36

3.2.1 Bahan ..................................................................... 36

3.2.2 Alat .......................................................................... 37

3.3 Prosedur Penelitian ............................................................ 42

3.4 Pengujian Foto Mikro ......................................................... 48

3.5 Pengujian Konduktivitas Termal ........................................ 49

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Foto Mikro ......................................................... 52

4.2 Pengujian Konduktivitas Termal ........................................ 56

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ........................................................................ 60

5.2 Saran .................................................................................. 61

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xiv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Fasa .............................................................. 11

Gambar 2.2 Beberapa Bentuk Ukuran dan Orientasi Butir ............. 24

Gambar 2.3 Arah Hantaran Kalor Pada Butir Dan Batas Butir ........ 26

Gambar 2.4 Proses difusi vacancy / kosong ................................... 30

Gambar 2.5 Proses difusi interstisial ............................................... 31

Gambar 3.1 Diagram Alir ................................................................. 34

Gambar 3.2 Baja ST40 .................................................................... 36

Gambar 3.3 Media Pendingin .......................................................... 36

Gambar 3.4 Larutan Etsa ................................................................. 37

Gambar 3.5 Alat Uji Konduktivitas Termal ....................................... 38

Gambar 3.6 Alat Uji Foto Struktur Mikro .......................................... 39

Gambar 3.7 Alat Pengukuran .......................................................... 40

Gambar 3.8 Alat Penunjang Penelitian ............................................ 41

Gambar 3.9 Bahan dan pengujian ................................................... 43

Gambar 3.10 Alat Penelitian ............................................................ 44

Gambar 3.11 Pemotongan Baja ...................................................... 45

Gambar 3.12 Proses Pemanasan Baja ........................................... 47

Gambar 3.13 Proses Pengamplasan ............................................... 48

Gambar 3.14 Foto Struktur Mikro .................................................... 49

Gambar 3.15 Pengujian Konduktivitas Termal ................................ 51

Gambar 4.1 Foto Mikro Baja ST40 sebelum di heat treatment ....... 52

Gambar 4.2 Foto Mikro Baja ST40 Pendingin Udara ...................... 53

Gambar 4.3 Foto Mikro Baja ST40 Pendinginan Air........................ 54

xv

Gambar 4.4 Foto Mikro Baja ST40 Pendinginan Oli........................ 55

Gambar 4.5 Grafik Nilai Konduktivitas Termal ................................ 57

xvi

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Unsur Kimia Baja ST40 .................................. 10

Tabel 4.1 Hasil Pengujian Konduktivitas Termal ............................. 56

Tabel 4.2 Hasil Perhitungan Nilai KonduktivitasTermal ................... 56