baja
DESCRIPTION
ini merupakan informasi tentang bajaTRANSCRIPT
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Baja
Menurut komposisi kimianya baja dapat di bagi dua kelompok besar yaitu:
Baja karbon dan baja paduaan. Baja karbon bukan berarti baja yang sama sekali
tidak mengandung unsur lain, selain besi dan karbon. Baja karbon mengandung
sejumlah unsur lain tetapi masih dalam batas–batas tertentu yang tidak
berpengaruh terhadap sifatnya. Unsur–unsur ini biasanya merupakan ikatan yang
berasal dari proses pembuatan besi atau baja seperti mangan. Silicon, dan
beberapa unsure pengotoran seperti belerang, oksigen, nitrogen,dan lain-lainyang
biasanya ditekan sampai kadar yang sangat kecil.(Amanto,1999)
1.Baja karbon
Baja dengan kadar mangan kurang dari 0,8 % silicon kurang dari 0.5 %
dan unsur lain sangat sedikit, dapat dianggap sebagai baja karbon. Mangan dan
silicon sengaja di tambahkan dalam proses pembuatan baja sebagai deoxidizer /
mengurangi pengaruh buruk dari beberapa unsur pengotoran. Baja karbon
diproduksi dalam bentuk balok, profil, lembaran dan kawat.
Baja karbon dapat di golongkan menjadi tiga bagian berdasarkan jumlah
kandungan karbon yang terdapat di dalam baja tersebut, penggolangan yang
dimaksud adalah sebagai berikut :
1. Baja karbon rendah
4
Universitas Sumatera Utara
Baja karbon rendah yang mengandung 0,022 – 0,3 % C yang dibagi menjadi
empat bagian menurut kandungannya yaitu :
1) Baja karbon rendah mengandung 0,04 % C digunakan untuk plat-plat strip.
2) Baja karbon rendah mengandung 0,05 % C digunakan untuk badan
kenderaan.
3) Baja karbon rendah mengandung 0,05 – 0,25 % C digunakan untuk
konstruksi jembatan dan bangunan
4) Baja karbon rendah mengandung 0,05 – 0,3 % digunakan untuk baut paku
keling, karena kepalanya harus di bentuk.
2. Baja karbon menengah
Baja karbon ini memiliki sifat –sifat mekanik yang lebih baik dari pada baja
karbon rendah. Baja karbon menengah mengandung 0,3 – 0,6 % C dan
memiliki ciri khas sebagai berikut :
1) Lebih kuat dan keras dari pada baja karbon rendah.
2) Tidak mudah di bentuk dengan mesin.
3) Lebih sulit di lakukan untuk pengelasan.
4) Dapat dikeraskan (quenching) dengan baik.
Baja karbon menengah ini digunakan untuk bahan berdasarkan kandungan
karbonnya yaitu :
a. Baja karbon menengah mengandung 0,35 – 0,45 % C digunakan untuk
roda gigi, poros.
b. Baja karbon menengah mengandung 0,4 % C di gunakan untuk
keperlukan industri kenderaan seperti baut dan mur, poros engkol dan
batang torak.
Universitas Sumatera Utara
c. Baja karbon menengah mengandung 0,5 % C di gunakan untuk roda
gigi dan clamp.
d. Baja karbon menengah mengandung 0,5 – 0,6 % C di gunakan untuk
pegas.
3. Baja karbon tinggi.
Baja karbon tinggi memeiliki kandungan antara karbon antara 0,6 – 1,7 %
karbon memiliki ciri-ciri sebagai berikut :
1) Kuat sekali.
2) Sangat keras dan getas/rapuh.
3) Sulit dibentuk mesin.
4) Mengandung unsur sulfur ( S ) dan posfor ( P ).
5) Mengakibatkan kurangnya sifat liat.
6) Dapat dilakukan proses heat treatment dengan baik.
Baja paduan dihasilkan dengan biaya yang lebih mahal dari pada baja
karbon karena bertambahnya biaya untuk penambahnya yang khusus yang di
lakukan dalam industri atau pabrik.
Baja paduan didefenisikan sebagai suatu baja yang dicampur dengan satu
atau lebih unsur campuran. Seperti nikel, kromium,molibden, vanadium, mangan
atau wolfram yang berguna untuk memperoleh sifat-sifat yang di kehendaki
( kuat, keras, liat), tetapi unsur karbon tidak di anggap sebagai salah satu unsur
campuran.
Suatu kombinasi antara dua atau lebih unsur campuran, misalnya baja
yang yang di campur dengan unsur kromium dan molibden, akan menghasilkan
baja yang mempunyai sifat keras yang baik dan sifat kenyal ( sifat logam ini
Universitas Sumatera Utara
membuat baja dapat di bentuk dengan cara dipalu, ditempa, digiling dan ditarik
tanpa mengalami patah atau retak-retak ). Jika di campurkan dengan krom dan
molibden akan menghasilkan baja yang menghasilkan sifat keras yang baik dan
sifat kenyal yang memuaskan serta tahan terhadap panas.(Amanto,1999)
2.2. Diagram fasa
Salah satu metode untuk mempelajari logam dilakukan dengan
menggunakan diagram fase. Dari diagram fase ini dapat diamati perubahan
struktur logam akibat pengaruh temperature. Struktur dari baja dapat ditentukan
oleh komposisi baja dan karbon, gambar 2.1 adalah diagram besi- karbida besi.
Diagram fase besi – karbida besi ( Fe - Fe3C ) memperlihatkan perubahan
fase pada pemanasan dan pendinginan yang cukup lambat. Gambar 2.1
menunjukkan bila kadar karbon baja melampaui 0,20% suhu dimana ferrite mulai
terbentuk dan mengendap dari austenit turun. Baja yang berkadar karbon 0.80%
disebut baja eutectoid dan struktur terdiri dari 1005 pearlite. Titik eutectoid
Gambar 2.1. Diagram fasa besi karbida besi
Universitas Sumatera Utara
adalah suhu terendah dalam logam dimana logam dimana terjadi perubahan dalam
keaadan larutan padat dan merupakan suhu kesetimbangan terendah dimana
austenit terurai menjadi ferrite dan sementit. Bila kadar karbon baja lebih besar
dari pada eutectoid, perlu diamati garis pada diagram besi karbida besi yang
bertanda Acm. Garis ini menyatakan bahwa dimana karbida besi mulai memisah
dari austenit. Karbida besi dengan rumus Fe3C disebut sementit. Di bawah ini
di uraikan beberapa titik penting dalam perlakuan panas :
1. E : Titik yang menyatakan fase γ, ada hubungan nya dengan reaksi autentik
kelarutan maksimum dari karbon 2,14% paduan besi karbon sampai pada
komposisi ini disebut baja.
2. G : Titik Transformasi besi γ⇔ besi α. Titik transformasi A3 untuk besi.
3. P : Titik yang menyatakan ferrite , fasa α, ada hubungan reaksi dengan
uatotektoid.
4. S : Titik autotektoid. Reaksi autotectoid ini dinamakan transformasi A1, dan
fase eutectoid ini dinamakan pearlite.
5. GS : Garis yang menyatakan hubungan antara temperature dan komposisi
dimana mulai terbentuk ferrite dan austenit. Garis ini disebut garis A3.
6. A2 : Garis transformasi magnetic untuk besi atau ferrite.
7. A0 ; Garis transformasi magnetic untuk sementit.
Baja yang berkadar karbon kurang dari kurang dari komposisi eutectoid
(0,8%) di sebut baja hipoeutectoid, dan yang berkadar karbon lebih dan
komposisi eutectoid disebut baja hypereutectoid, pada temperature antara 7230C
Universitas Sumatera Utara
dan 1130 0C terdapat satu fase yaitu fase austenit dan sementit. Pada temperature
7230C butiran fase tunggal bertransformasi dibawah keseimbangan bentuk α dan
Fe3C dalam satu butiran yang bercampur baik, dan lapisan serat – serat bajanya
disebut pearlite. ( van vlack,2000)
2.3 Proses Perlakuan Panas Pada Baja
Proses perlakuan panas yaitu proses mengubah sifat logam dengan cara
mengubah struktur mikro melalui proses pemanasan dan pengaturan kecepatan
pendinginan dengan atau tanpa merubah komposisi logam yang bersangkutan.
Tujuan proses perlakuan panas untuk menghasilkan sifat-sifat logam yang
didinginkan. Perubahan sifat logam akibat proses perlakuan panas dapat
mencakup keseluruhan bagian dari logam atau sebagian dari logam.
Adanya sifat olotropik dari besi menyebabkan timbulnya variasi struktur
mikro dari berbagai jenis logam. Alatropik itu sendiri adalah merupakan
transformasi dari satu bentuk susunan atom (sel satuan) kebentuk susunan atom
yang lain. Pada temperature dibawah 900o C sel satuan Body Cubic Center
(BCC), temperature antara 900 dan 1392 o C sel satuan Face Cubic Center ( FCC
) sedangkan temperature dibawa 1392 o C sel satuan kembali menjadi BCC bentuk
sel satuan di tunjukkan pada gambar dibawah ini :
Gambar 2.2 bentuk Struktur atom BCC
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.3 Bentuk Struktur atom FCC
Perubahan bentuk atom (sel satuan) akibat pemanasan di tunjukkan pada
gambar dibawah ini
Gambar 2.4. Perubahan Bentuk struktur atom Akibat Pemanasan pada Logam
Universitas Sumatera Utara
Proseas perlakuan panas ada dua kategori yaitu :
1. Softening (Pelunakan) : Adalah usaha untuk menurunkan sifat mekanik agar
menjadi lunak dengan cara mendinginkan material yang sudah dipanaskan
didalam tungku (annealing) atau mendinginkan dalam udara (normalizing).
2. Hardening (pengerasan) : Adalah usaha untuk meningkatkan sifat material
terutama kekerasan dengan cara celup cepat (quenching) material yang sudah
di panaskan kedalam suatu media quenching berupa air , air garam, Oli Dan
lain-lain.
Perubahan dari sifat yang di karenakan proses perlakuan panas mencakup
pada daerah keseluruhan dari logam dan hanya sebahagian saja, contoh pada
permukaan saja.
Secara umum unsur-unsur paduan ditambahkan dalam baja dengan kadar
tertontu bertujuan untuk :
o Meningkatkan kekerasan
o Meningkatkan keuletan
o Meningkatkan ketahanan aus
o Meningkatkan ketangguhan
o Menigkatkan ketahanan korosi
o Memperbaiki mampu tempa mesin dan lain-lain
(http://arisabadi.blogspot.com/2008_09_01_archive.html)
Universitas Sumatera Utara
2.4. Karbon Aktif
Karbon aktif ( Active Carbon ) adalah suatu bahan yang berupa karbon
omorf, yang sebagian besar terdiri dari karbon bebas serta memiliki “permukaan
dalam”(Internal surface) sehingga mempunyai kemampuan daya serap yang baik.
Keaktifan untuk menyerap dari karbon aktif ini umumnya tergantung pada
jumlah senyawa karbonnya yang berkisar antara 85 % sampai 95 % karbon bebas.
Arang, kokas, dan karbon aktif di sebut karbon amorf. Penyelidikan
dengan sinar X bahwa karbon amorf mempunyai sifat kristal yang tertentu yang
tidak menunjukkan sudut dan permukaan bentuk kristal seperti bentuk rhombis,
monoklin dan lain-lain.dari penyelidikan yang dilakukan diperoleh kesimpulan
bahwa karbon amorf terdiri dari pelat-pelat datar dimana atom C (karbon)
tersusun dari dalam kisi hexagon dan setiap atom karbon tenkat secara kovalen
dengan ato karbon yang lainnya. Pada graphite, pelat-pelat ini lebih dekat satu
dengan yang lainnya dan terikat dengan cara tertentu yang tidak dijumpai pada
karbon kristalit.
Bila suatu bahan baku amorf atau karbon aktif di panaskan, zat-zat organik mula-
mula terlepas dan terbentuk kembali struktur oromatis yang thermo-stabil pada
kisi-kisi hexagon. Transformasi ini tidak berlangsung sempurna hingga
mengakibatkan terjadinya cincin atau rantai hidrokarbon. Bentuk , ukuran dan
cara susunannya kristalit akan mempengaruhi daya serap dari karbon. Daya serap
ini dapat diperbesar dengan memakai gas-gas penoksidasi garam-garam mineral
seperti ZnCl2, MgCl2 dan lain-lain. (http://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_aktif)
Universitas Sumatera Utara
2.5. Karburisasi (Carburizing)
Pada suatu komponen mesin dari baja adakala nya diperlukan keras dan
tahan aus pada permukaannya saja, sedangkan pada inti atau bagian dalam tetap
dalam keadaan lunak dan ulet. Hal ini akan memberikan kombinasi yang serasi
antara bagian luar atau permukaan benda kerja yang keras dan tahan menerima
beban, serta tahan aus dengan inti yang lunak dan ulet. Karburising adalah proses
menambahkan karbon ke permukaan benda, dilakukan dengan memanaskan benda
kerja dalam lingkungan yang banyak mengandung karbon aktif, sehingga karbon
berdifusi masuk ke permukaan baja (Wahid Suherman, 1998: 147). Pada
temperatur karburising, media karbon terurai menjadi CO yang selanjutnya terurai
menjadi karbon aktif yang dapat berdifusi masuk ke dalam baja dan menaikkan
kadar karbon pada permukaan baja. Pada proses perlakuan panas, termasuk
karburising selalu mengacu pada diagram fase yang berdasarkan pada karbon dari
baja. Baja pada dasarnya adalah paduan besi dan karbon (Fe-C), besi dan karbon
selain dapat membentuk larutan padat juga dapat membentuk senyawa karbid besi
(sementit, Fe3C).
Dalam diagram fase, baja dibedakan menjadi tiga kelompok utama, yaitu :
a. baja eutectoid
b. baja hypoeutectoid
c. baja hypertectoid
Berdasarkan bentuk fisik media karburisasi dikenal dengan tiga cara
karburisasi yaitu:
Universitas Sumatera Utara
• Karburising Padat (Pack Carburizing)
Karburising padat adalah proses karburisasi pada permukaan benda kerja
dengan menggunakan karbon yang didapat dari bubuk arang. Bahan karburisasi
ini biasanya adalah arang tempurung kelapa, arang kokas, arang kayu, arang kulit
atau arang tulang. Benda kerja yang akan dikarburising dimasukkan ke dalam
kotak karburisasi yang sebelumnya sudah diisi media karburisasi. Selanjutnya
benda kerja ditimbuni dengan bahan karburisasi dan benda kerja lain diletakkan
diatasnya demikian selanjutnya (Wahid Suherman, 1998: 150). Kandungan
karbon dari setiap jenis arang adalah berbeda-beda. Semakin tinggi kandungan
karbon dalam arang, maka penetrasi karbon ke permukaan baja akan semakin baik
pula. Bahan karbonat ditambahkan pada arang untuk mempercepat proses
karburisasi.
Bahan tersebut adalah barium karbonat (BaCO3) dan soda abu (NaCO3)
yang ditambahkan bersama-sama dalam 10 – 40 % dari berat arang (Y. Lakhtin,
1975: 255). Sebenarnya tanpa energiserpun dapat terjadi karburisasi, karena
temperature yang tinggi ini mula-mula karbon teroksidir oleh oksigen dari udara
yang terperangkap dalam kotak menjadi CO2 (Wahid Suherman, 1998: 149).
Reaksi yang terjadi adalah
CO2 + C (arang) -------------> 2CO
Dengan temperatur yang semakin tinggi kesetimbangan rekasi maikn cenderung
ke kanan makin banyak CO.
Universitas Sumatera Utara
2CO -------------> CO2 + C (larut ke dalam baja)
dimana C yang terbentuk ini merupakan atom karbon (carbon nascent) yang aktif
berdifusi masuk ke dalam fase austenit dari baja ketika baja dipanaskan. Besarnya
kadar karbon yang terlarut dalam baja pada saat baja dalam larutan pada gamma
fase austenit selama karburisasi adalah maksimal 2 %. Kotak karburisasi yang
dipanaskan harus dalam keadaan tertutup rapat, hal ini bertujuan untuk mencegah
terjadinya reaksi antara media karburisasi dengan udara luar. Cara yang biasanya
ditempuh unutk menghindari hal tadi adalah dengan memberikan lapisan tanah
liat (clay) antara tutup dengan kotak karburisasi. Menurut Wahid Suherman
(1998: 150) bahwa “kotak karburisasi dipanaskan dalam dapur sampai temperatur
825 – 925 o C dengan segera permukaan benda kerja akan menyerap karbon
sehingga dipermukaan akan terbentuk lapisan berkadar karbon tinggi sampai 1,2
%”. Dan menurut B.H Amstead (1979: 152) bahwa “proses karburisasi padat
banyak diterapkan untuk memperoleh lapisan yang tebal antara 0,75 – 4 mm.
• Karburising Cair (Liquid Carburizing)
Karburising proses cair adalah proses pengerasan baja dengan cara
mencelupkan baja yang telah ditempatkan pada keranjang kawat ke dalam
campuran garam cianida, kalsium cianida (KCN), atau natrium cianida (NaCN).
Dengan pemanasan akan terjadi reaksi-reaksi:
2NaCN + O2 -------------> 2 NaCNO
4NaCNO -------------> 2NaCN + Na2CO3 + CO + 2N
Universitas Sumatera Utara
3Fe + 2CO -------------> Fe3C + CO2
pada proses karburisasi ini selain terserapnya karbon, nitrogen juga ikut terserap.
Bahwa karburisasi cair hamper sama dengan cyaniding, yang menyerap nitrogen
dan karbon. Bedanya terletak pada tingkat perbandingan banyaknya karbon dan
nitrogen yang terserap. Pada karburisasi cair penyerapan karbon lebih dominan.
Banyaknya karbon dan nitrogen yang terserap ini tergantung pada kadar cianida
dalam salt bath dan temperatur kerjanya. Salt bath untuk karburisasi cair biasanya
mengandung 40 – 50 % garam cianida. Temperatur yang digunakan adalah 900 o
C selama 5 menit, kedalaman penetrasi karbon yang dicapai antara 0,1 – 0.25 mm
dari permukaan baja. Kadar karbon yang dikarburisasi akan naik dengan semakin
tingginya temperatur dan makin lamanya waktu karburisasi. Bila kadar karbon
dipermukaan terlalu tinggi maka kekerasan tidak begitu tinggi, karena itu baja
yang akan di quenching langsung setelah pemanasan untuk karburisasi hendaknya
dipakai temperatur yang tidak begitu tinggi. Selama pemakaian konsentrasi
cianida dalam salt bath dapat berubah sehingga tentu saja sifat salt bath dapat
berubah, karena itu kondisi salt bath harus secara rutin diperiksa. Apabila terdapat
perubahan yang berarti, harus dilakukan penambahan garam baru unutk menjaga
konsentrasi tetap sebagaimana semula. Semua cianida adalah senyawa yang
sangat beracun, karena itu pemakaiannya harus sangat hati-hati. Demikian pula
pada saat membuang sisa-sisa cairan yang akan terkena garam cianida tersebut
harus benar-benar mengikuti petunjuk dari pihak berwenang
Universitas Sumatera Utara
• Karburising Media Gas (Gas Carburizing)
Proses pengerasan ini dilakukan dengan cara memanaskan baja dalam
dapur dengan atmosfer yang banyak mengandung gas CO dan gas hidro karbon
yang mudah berdifusi pada temperatur karburisasi 900 o – 950 o C selama 3 jam.
Gas-gas pada temperatur karburisasi itu akan bereaksi menghasilkan karbon aktif
yang nantinya berdifusi ke dalam permukaan baja. Pada proses ini lapisan
hypereutectoid yang menghalangi pemasukan karbon dapat dihilangkan dengan
memberikan diffusion period, yaitu dengan menghentikan pengaliran gas tetapi
tetap mempertahankan temperatur pemanasan. Dengan demikian karbon akan
berdifusi lebih ke dalam dan kadar karbon pada permukaan akan semakin naik.
Karburising dalam media gas lebih menguntungkan dibanding dengan karburising
jenis lain karena permukaan benda kerja tetap bersih, hasil lebih banyak dan
kandungan karbon pada lapisan permukaan dalam dikontrol lebih teliti. Menurut
B.H Amstead (1979: 153) mengatakan bahwa “proses karburisasi media gas
digunakan untuk memperoleh lapisan tipis antara 0,1 – 0,75 mm”.
2.6. Pengerasan (hardening)
Pengerasan di lakukan untuk memperoleh sipat tahan aus yang tinggi,
kekuatan dan fatigue limit strength yang lebih baik.
Kekerasan yang dapat dicapai tergantung pada temperature pemanasan
(temperature oustinising), holding time dan laju pendinginan yang di lakukan
serta seberapa tebal bagian penampang yangh menjadi keras banyak tergantung
pada hardenahility. Untuk memperoleh kekerasan yang baik (martensit yang
keras) maka pada saat pemanasan harus dapat dicapai struktur austenit, karena
Universitas Sumatera Utara
hanya austenit yang dapat bertransformasi menjadi maartensit. Bila struktur lain
itu bersifat lunak, misalnya ferit maka tentunya kekerasan yang tercapai juga
tidak akan maksimum.
Untuk menentukan temperatur pemanasan dan pada brosur pabrik
pembuatan baja perlu dilakukan suatu percobaan pemanasan dan quencing pada
temperatur dan dianalisa struktur yang terjadi.
Pengerasan (hardening) dilakukan untuk memperoleh sifat kekerasan dan
kekuatan yang lebih baik. Kekerasan dapat dicapai tergantung pada kadar karbon
dalam baja dan kekerasan yang tyerjadi tergantung pada temperature pemanasan
holding time dan laju pendinginan yang di lakukan.
Pengerasan yang dilakukan secara langsung, adalah baja dipanaskan
untuk menghasilkan struktur austenit dan selanjutnya didinginkan. Pembentukan
sifat-sifat dalam baja tergantung pada kandungan karbon, temperatur pemanasan
sistim, pendinginan, seta bentuk dan ketebalan bahan.
1. Pengaruh unsur karbon.
Supaya dihasilkan suatu perubahan sifat-sifat baja, maka unsur karbon yang
larut dalam padat harus secukupnya, setelah dilakukan pendinginan untuk
menghasilkan perubahan lapisannya. Jika kandungan karbon kurang dari
0,15 % maka tidak terjadi perubahan sifat-sifat baja setelah didinginkan
kenaikan hubungan karbon berhubungan dengan kenaikan kekuatan dan
kekerasan sebagai hasil dan pendinginan, tetapi kenaikan tersebut akan
mengurangi kekenyalan pada baja.
2. Pengaruh suhu pemanasan
Universitas Sumatera Utara
Supaya terjadi pelarutan yang lengkap sebagai hasil dari pendinginan, maka
penting adanya pelarut unsur karbon dengan jumlah cukup pada larutan padat
sebagai hasil dari pemanasan. Baja yang mengandung karbon kurang dari 0,83%
biasaanya dipanaskan di atas titik kritis atas (tertinggi), seluruh unsur karbon
masuk kedalam unsure padat selanjutnya di dinginkian. Baja dengan kandungan
karbon lebih dari 0,83% biasanya di panaskan hanya sedikit diatas titik kritis
terendah (bawah). Dalam hal ini tidak terjadi perubahan perlit menjadi austenit.
Pendinginan yang di lakukan pada suhu itu akan membentuk martensit. Sewaktu
kandungan karbon diatas 0,83% tidak terjadi perubahan sementit bebas menjadi
austenit, karena larutan telah menjadi keras. Sehingga perlu di lakukan pemanasan
pada suhu tinggi sehingga perlu dilakukan pemanasan dalam suhu tinggi sehingga
merubahnya dalam bentuk austenit. Austenit Ini akan menghasilkan struktur
berbentuk kasar tanpa mengalami penambahan yang cukup besar pada kekerasan
dan kekuatannya. Akan tetapi menyebabkan baja menjadi lebih rapuh setelah
didinginkan. Lamanya pemanasan tergantung pada tebalnya bahan tidak
berukuran panjang karena akan menghasilkan struktur yang kasar.
3. Pengaruh pendinginan
Jika baja didinginkan dengan kecepatan minimum yang disebut dengan
kecepatan pendinginan kritis, maka seluruh austenit akan berubah kedalam
bentuk martensit.sehingga dihasilkan kekerasan baja yang maksimum.
Kecepatan pendinginan kritis tergantung pada komposisi kimia baja. Bila
kecepatan pendinginan sedikit lebih rendah dari kecepatan pendinginan kritis
akan terbentuk “toorsit”. Toorsit dan sorbit lebih keras dan kuat dari pada
Universitas Sumatera Utara
baja yang mempunyai struktur yang seimbang. Kecepatan pendinginan
tergantung pada pendinginan yang digunankan (Sondang,2009).
2.7. Pendingan secara Cepat ( Quenching )
Metoda pencelupan secara cepat yang di sebut quenching, pada proses ini
diperoleh struktur martensit akibat dari penurunan temperatur dan suhu austenit
ke suhu kamar yang menyebabkan logam menjadi keras. Pendinginan secara
mendadak dari 700 oC lebih adalah suatu pengerjaan yang sangat drastis, dan
pendingan yang cepat ini sering mengakibatkan keretakan dan pergeseran benda
kerja.
Sejumlah media digunakan dalam quenching untuk mendapatkan variasi
pendinginan. Larutan soda akustik 5% memberikan pendinginan yang sangat
dahsyat, lali dimasukkan air asin, kemudian air dingin. Air hangat, minyak
mineral, minyak binatang, dan sayur-saturan menberikan pendingingan yang
lambat,(Mulyadi,2007)
Efek pendinginan yang lambat pada teras terutama pada benda-benda yang
besar, adalah bagian dalam baja hampir tidak sekeras bagian luarnya. Oleh karena
itu akan terjadi pengendapan karbon, dan bagian tengah baja akan mengandung
pearlite. Hal ini tidak merugikan, ikarena teras yang sedikit lebih lunak akan
mengubah keadaan menjadi lebih rapuh dan kuat.
2.8. Struktur mikro logam
Semua logam mengandung stuktur mikro yang berbeda, bila suatu logam
dibersihkan akan terlihat struktur mikro yang berupa goresan-goresan. Ada
Universitas Sumatera Utara
beberapa jenis struktur mikro antara lain ferit, perlit, martensit, dan lain-lain.
Beberapa contoh baja karbun seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.5 Struktur mikro baja karbon.
Ferrit adalah butiran besi murni, sedangkan perlit adalah lapisan serat
ferrit, martensit adalah strukur yang terjadi akibat transfer geser yang cepat
didalam kisi atom yang tidak diikat dengan defuse atom.(Amanto,1999)
Ferrit ialah kristal besi murni (ferum = Fe). Ferit terletakrapat Saling
mendekat dan tidak teratur, baik bentuk maupun besarnya. Ferit merupakan
bagian baja yang paling lunak. Ferit murni tidak akan cocok andai kata digunakan
sebagai bahan benda kerja yang menampung beban karena kekuatannya kecil.
Sementit, (Fe3C) ialah suatu senyawa kimia antar besi (Fe) dengan zat
arang (C). Sebagai unsur struktur tersendiri ia mengandung 6,7% zat arang.
Rumus kimia Fe3C menyatakan bahwa senantiasa ada 3 atom besi yang
menyelenggarakan ikatan dengan sebuah atom zat arang ( C ) menjadi sebuah
molekul karbit besi. Dengan mengikatnya kandungan C, maka membesar pula
kadar sementit. Sementit dalam baja merupakan struktur yang paling keras (Fe3C
270 kali lebih keras dari besi murni).
Perit merupakan kelompok campuranerat antara dan sementit dengan
kandungan zat arang seluruhnya sebesar 0,8%. Dalam struktur perlit semua
Universitas Sumatera Utara
kristal ferit serpih sementit yang memperoleh penampatan saling berdampingan
dengan lapisan tipis.(Verlag,1985)
Dan dengan menggunakan alat Mikroskocope struktur permukaan logam
dapat dilihan setelah permukaan logam yang akan di uji tersebut di gerinda
sehalus mungkin dan di poles dengan mempergunakan larutan poles alumina dan
kemudian di etchan dengan campuran asam nitrat dengan ethanol.
Sebagai contoh mikro logam yang dapat dilihat seperti gambar di bawah ini :
(Material teknik PTKI,2009)
Gambar 2.6 Struktur Mikro Logam
Universitas Sumatera Utara
2.9. Sifat kekerasan logam
Kekerasan adalah ketahanan beban terhadap deformasi plastis, karena
pembebanan setempat pada permukaan berupa goresan atau penekanan. Sifat ini
banyak berhubungan dengan sifat kekuatan, daya tahan aus, dan kemampuan
dikerjakan dengan mesin atau (mampu mesin). Cara pengujian kekerasan ada 3
macam, yaitu goresan, menjatuhkan bola baja, dan penekanan, Kekerasan suatu
bahan dapat berubah bila di kerjakan dengan pekerjaan dingin atau (cold worked)
seperti pengerolan, penariakn serta kekerasan dapat dicapai dengan kebutuhan
dengan perlakuan panas. Kekerasan suatu bahan dapat diketahui dengan
pengujian kekerasan memekai mesin uji kekerasan (hardness tester )
menggunakan 3 cara atau matoda telah banyak dilakukan, yaitu : metoda brinel,
Rockwell dan Vickers.
Uji kekarasan Vickers menggunakan penumbuk piramida intan yang
dasarnya berbentuk bujur sangkar. Angka kekerasan piramida intan yang disarnya
berbentuk bujur sangkar. Angka kekerasan piramida intan (DPH) aatu angka
kekerasan Vickers ( VHN atau VPH ), di defenisikan sebagai beban di bagiluas
permukaan lekuka. Luas ini di hitung `dari pengukuran mikroskopik panjang
diagonal jejak. DPH dapat ditentukan dari persamaan berikut(Surdia, 1995) :
VHN = 1854,4 2dF …………( 2.1
Dimana :
F = beban yang diterapkan, ( kg )
d = Panjang diagonal rata-rata, (mm)
Universitas Sumatera Utara
Nilai kekerasan Vickers dapat di tentukan berdasarkan persamaan 2.1 dari
data yang diperoleh.:
Beban F yang diterapkan = ( 200 ± 0,025 ) gram
Nilai skala terkecil (NST) Vickers = 0,5 µm
Sehingga angka ketidakpastian (KTP) yang di peroleh adalah
KTP + ½ NST
KTP skala Vickers = ½ x 0,5 µm = 0,25 µm
Sehingga hasil pengukuran di peroleh adalah :
d = (d ± 0,25) µm
Ke tidak pastian (KTP) hasil perhitungan berdasarkan rumus tersebut
adalah sebagai berikut (Sudjana, 1992):
VHN = 1854,4 2dF
KTP = dd
FF δδ 2+
Pada hasil pengujian lekukan yang benar yang dibuat oleh penumbuk
piramida intan haruslah berbentuk bujur sangkar.
Langkah –langkah penyiapan specimen untuk pengujian kekerasan adalah
sebagai berikut :
1. Spesimen di potong dengan gergaji sehingga berbentuk ukuran diameter
22 mm dan panjang 30 mm.
2. Specimen diamplas hingga rata dan halus menggunakan kertas amplas no
300, 500, 800, 1000, kemudian di poles.
3. Permukaan yang di uji adalah permukaan yang pinggir.
4. Specimen siap di uji kekerasannya dengn metode Vickers.
Universitas Sumatera Utara