Abstrak— Telah dilakukan percobaan heat treatment yang bertujuan untuk mengetahui pengaruh pfluida terhadap kekerasan logam aluminium. Proses percobaan yaitu dilakukan dalam 3 langkah yaitu solution heat treatment, quenching, dan age hardening. Berdasarkan hasil pengukuran, untuk zat fluida oli didapatkan nilai HVn yaitu 47.7 dan nilai D1 dan D2 yaitu 278.8 μm. untuk zat fluida aquades didapatkan nilai HVn yaitu 56.4 dan nilai D1 dan D2 yaitu 256.5 μm, untuk zat fluida air garam didapatkan nilai HVn yaitu 66.1 dan nilai D1 dan D2 yaitu 236.9 μm. Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa larutan air garam lebih mempengaruhi logam daripada oli dan aquades sehingga mempengaruhi nilai kekerasan pada logam tersebut.

Kata Kunci— karakterisasi, laju pemanasan, nilai kekerasan

I. PENDAHULUAN

Proses heat treatment merupakan suatu proses yang mengacu pada proses pemanasan dan pendinginan, dengan tujuan untuk mengubah sifat mekanik dan struktur mikro dari suatu material. Aplikasi heat treatment treatment pada aluminium umumnya untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan aluminium. Jenis aluminium yang termasuk dalam kelompok yang dapat di-heat treatment adalah aluminium seri 2xxx, 3xxx, 6xxxx dan 7xxx. Sedangkan kelompok aluminium lainnya untuk tujuan yang sama hanya dapat dilakukan melalui proses cold working. [4]

Proses heat treatment untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan aluminium dilakukan dalam 3 langkah yaitu solution heat treatment, quenching dan age hardening. Dala.m ketiga proses tersebut, parameter-parameter seperti temperatur pemanasan, laju pemanasan, laju pendinginan dan waktu pemanasan sangat berpengaruh terhadap sifat mekanik. Gambar 2 memperlihatkan proses heat treatment yang diberlakukan pada aluminium yang terdiri dari solution treatment, quenching dan age hardening[2]

Gambar 1. Diagram Proses Heat Treatment Aluminium

Proses solution heat treatment dilakukan dengan memanaskan material aluminium sampai temperatur yang cukup tinggi, yaitu pada temperatur solid solution, kemudian diberikan waktu penahanan yang cukup agar terbentuk fasa solid solution yang homogen. Pada proses ini temperatur dan waktu penahanan haruslah diperhatikan agar tidak terjadi overheating pada material. Pada proses pemanasan, temperatur dari material tidak boleh sampai temperatur eutectic-nya, sebab dapat menyebabkan material meleleh dan dapat merusak struktur yang diinginkan. Jika temperatur eutectic sampai tercapai sebagai akibat dari overheating, maka akan mengakibatkan menurunnya kekuatan, kekerasan dan ketangguhan dari material [3].

Proses quenching pada aluminium dilakukan setelah proses solution heat treatment mencapai single phase solid solution. Proses quenching dilakukan dengan tujuan untuk mencegah terjadinya difusi dari atom solid solution sehingga terbentuk fasa supersaturated solid solution pada suhu kamar

[

Pada proses aging terjadi proses presipitasi dari atom solid solution melalui nukleasi dan pertumbuhan butir dari atom solute menjadi nuclei presipitat. Pada beberapa material, proses aging untuk mencapai kekuatan dan kekerasan maksimum dapat terjadi dalam kurun waktu yang lama, dan bila proses aging dibiarkan berlanjut maka material akan mengalami penurunan kekuatan dan kekerasan sehingga material dikatakan mengalami proses overaging. Pada kondisi temperatur aging yang tinggi, kekerasan dan kekuatan maksimum dari suatu material dapat dicapai dalam waktu yang lebih singkat. Akan tetapi hasil maksimum yang dicapai tersebut tidak akan lebih tinggi jika dibandingkan dengan proses aging pada temperatur yang lebih rendah [5].

Aluminium merupakan bahan logam yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari, material ini dipergunakan dalam bidang yang luas bukan saja untuk peralatan alat-alat rumah tangga tapi juga dipakai untuk keperluan kontruksi pesawat terbang, mobil, dan lain-lain. Aluminium sangat menarik bagi dunia industri, karena memiliki sifat yang ringan, ketahanan korosi yang tinggi, densitasnya rendah, dapat dibentuk dengan baik, serta memiliki daya konduktivitas yang tinggi, baik konduktivitas panas maupun listrik. Namun, kelemahan dari aluminium ini adalah kekuatannya yang kurang, sehingga jarang sekali dijumpai logam aluminium murni dalam pemanfaatannya. Oleh karena aluminium merupakan logam yang memiliki kekuatan yang kurang baik, maka aluminium jarang kali digunakan dalam komposisi murni[1].

Pengaruh Perlakuan Fluida Terhadap Kekerasan Aluminium

Kevin Devalentino, Nurul RosyidahJurusan Fisika, Fakultas MIPA Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111E-mail: kdevalentino@yahoo.fr

1

Meskipun paduan aluminium dengan unsur lain telah menambah kekuatannya, namun paduan aluminium ini dalam kondisi tertentu, berpotensi terkena serangan korosi intergranular. Oleh karena itu, diupayakan bagaimana merekayasa agar logam tersebut tahan terhadap kerusakan terutama yang diakibatkan oleh pengaruh korosi[2].

Tulisan ini untuk mengetahui pengaruh fluida terhadap kekerasan logam aluminium.

II.METODE

Langkah awal dalam praktikum ini adalah menyiapkan alat dan bahan yang diperlukan yaitu satu unit microhardness tester, tiga buah logam aluminium, air garam, oli, aquades, kompor dan stopwatch.

Setelah menyiapkan semua alat dan bahan tersebut sesuai dengan petunjuk asisten, selanjutnya melakukan grinding permukaan terhadap tiga buah aluminium yang sudah dipotong sepanjang 2 cm. Lalu melakukan pembakaran dengan kompor selama 10 menit. Selanjutnya dilakukan proses quenching selama 10 menit dimana setiap buah aluminium direndam didalam masing-masing zat fluida yaitu aquades, air garam, dan oli. Lalu dilakukan grinding dan diukur nilai kekerasan dengan microhardness tester.

Gambar 2. Microhardness Tester

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan maka didapatkan data hasil percobaan sebagai berikut.

Jenis Fluida HVn D1 (μm) D2 (μm)

Oli 47.7 278.8 278.8

Aquades 56.4 256.5 256.5

Air Garam 66.1 236.9 236.9Tabel 1. Hasil Pengukuran

Percobaan menggunakan tiga buah logam aluminium dengan variasi zat fluida yaitu oli, aquades, dan air garam. Berdasarkan tabel 1, maka didapatkan nilai kekerasan HVn dari setiap buah logam. Lalu didapatkan juga besar ukuran diagonal permukaan pada layar pengukuran.

Berdasarkan hasil pengukuran dengan menggunakan microhardness tester dapat diketahui nilai kekerasan, untuk zat fluida oli didapatkan nilai HVn yaitu 47.7 dan nilai D1 dan D2 yaitu 278.8 μm. Untuk fluida oli, permukaan logam yang digunakan terlihat kasar dan tidak rata dimana dapat dilihat dari gambar 3 berikut.

Gambar 3. Hasil Percobaan Untuk Zat Fluida Oli

Lalu, berdasarkan hasil pengukuran, untuk zat fluida aquades didapatkan nilai HVn yaitu 56.4 dan nilai D1 dan D2 yaitu 256.5 μm. Untuk fluida aquades, permukaan logam yang digunakan terlihat kasar dan terlihat permukaan miring serta gambar yang muncul tidak jelas karena permukaan miring tersebut.

Untuk zat fluida air garam didapatkan nilai HVn yaitu 66.1 dan nilai D1 dan D2 yaitu 236.9 μm. Untuk fluida air garam, permukaan logam yang digunakan terlihat lebih halus meskipun sedikit kasar.

Proses heat treatment merupakan suatu proses yang mengacu pada proses pemanasan dan pendinginan, dengan tujuan untuk mengubah sifat mekanik dan struktur mikro dari suatu material. Aplikasi heat treatment treatment pada aluminium umumnya untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan aluminium.

Heat treatment pada logam aluminium, proses yang disebut sebagai perlakuan panas ini bertujuan untuk meningkatkan sifat mekanik material seperti tensile strength, resistance, elongation, impact resistance, dan hardness. Tidak seperti pada logam ferrous, paduan logam non ferous seperti alumunium hanya dapat dikeraskan secara signifikan melalui proses yang disebut sebagai precipitation hardening, yaitu proses tambahan yang bertujuan untuk menambah kekuatan material melalui penghalusan butir.

Pada proses ini, sifat mekanik paduan alumunium ditingkatkan dengan cara pembentukan lattice defect yang akan berlaku sebagai penghambat gerak dislokasi. Pada hasil proses precipitation hardening, defect tersebut berbentuk partikel-partikel halus yang terdistribusi merata, disebut

2

sebagai presipitat.Pada percobaan dilakukan pemanasan dengan tujuan

membentuk larutan padat sempurna. Pada kondisi ini elemen-elemen logam berdifusi ke dalam matriks induk dan menyebar secara rata, sehingga menjadi larutan padat. Maka, semakin lama pembakaran dan semakin tinggi suhu akan menghasilkan hasil yang lebih baik.

Lalu dilakukan quenching atau didinginkan dengan cepat hingga menembus suhu kamar. Setelah dilakukan quenching, atom-atom akan tetap tersebar secara rata pada larutan padat yang memiliki sifat lunak dan ulet. Proses quenching harus dilakukan dalam waktu yang cukup lama agar tidak menimbulkan retak pada permukaan aluminium. Pendinginan cepat akan mempertahankan atom sehingga tidak keluar dari matriks. Semakin cepat laju pendinginannya akan semakin baik, tetapi bila terlalu cepat akan menyebabkan material terdeformasi.

Maka, logam yang diquenching di oli, aquades, dan air garam akan menghasilkan kekerasan yang berbeda. Karena sifat dari zat fluida tersebut yang berbeda. Berdasarkan hasil pengukuran, terlihat air garam memiliki nilai kekerasan yang lebih besar. Hal ini karena air garam dapat dengan mudah bereaksi dengan logam. Dimana elektrolit terdapat peran klorida yang memiliki kecenderungan yang rendah dari klorida untuk bergabung dengan ion-ion hydrogen dalam air sehingga mengakibatkan menurunnya PH larutan elektrolit.

Setelah dilakukan quenching, logam langsung dibalut oleh tissue agar mencegah terjadinya korosi. Pengaruh korosi sendiri dapat mengubah sifat yang dimiliki oleh material seperti sifat fisik, sifat kimia dan sifat mekanik. Adanya reaksi oksidasi dengan udara sehingga akan terbentuk ion-ion yang menghasilkan timbulnya larutan asam dari reaksi hidrolisis. ntuk selanjutnya dapat diuraikan reaksi dari ion-ion kompleks sehingga terbentuk hasil korosi utama yaitu magnetit dan karat.

IV. KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa larutan air garam lebih mempengaruhi logam daripada oli dan aquades sehingga mempengaruhi nilai kekerasan pada logam tersebut.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada asisten laboratorium heat treatment dalam membimbing praktikum.

DAFTAR PUSTAKA

[1]  Davis J.R., ASM Specialty Handbook, Aluminum and Aluminum alloys, Ohio: ASM, Ohio (1993) 290 – 390. [2]  Davis J.R., ASM Specialty Handbook, Tools Materials,New York: ASM (1995) 276-277.

[3]  DeGarmo E. Paul, J.T. Black and Ronald A. Kosher, Materials and Processes in Manufacturing (8th ed), New York: Prentice Hall, (1997) 115-118. [4]  Smallman R. E. and R.J. Bishop, Modern physical metallurgy and material engineering (6th ed), Birmingham: Butterworth-Heinemann (1999). [5]  M. Fontana, Corrosion Engineering (3rd ed), New York : Mc Graw- Hill Book Company (1987).

3