pengaruh holding time dan quenching terhadap …digilib.unila.ac.id/61351/14/skripsi tanpa bab...
TRANSCRIPT
PENGARUH HOLDING TIME DAN QUENCHING TERHADAP
ANGKA KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI
4140
(Skripsi)
Oleh
THESSA ADHITYA THOMAS
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2020
ABSTRAK
PENGARUH HOLDING TIME DAN QUENCHING TERHADAP ANGKAKEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 4140
OLEH
THESSA ADHITYA THOMAS
Baja AISI 4140 merupakan golongan baja karbon sedang dapat dilihat dalamkandungan unsur karbon nya sebesar 0,4% Penelitian pengaruh holding time padaheat treatment dengan proses quenching bertemperatur rendah menggunakan bajaAISI 4140 bertujuan untuk mengetahui angka kekerasan dan struktur mikro. Bajadipanaskan pada temperatur 850oC menggunakan tiga variasi holding time yaituselama 30 menit, 60 menit dan 90 menit lalu diquenching dengan menggunakan air esdengan temperatur 8oC.
Proses pemanasan dilakukan pada temperatur 850oC dengan perbedaan variasiholding time lalu diquenching dengan temperatur renda yaitu 8oC, pengujiankekerasan dilakukan dengan melakukan indentasi sebanyak 5 titik pada permukaanbaja dengan indentor bola baja berdiameter 1/16 in menggunakan beban sebesar100kg dengan penahanan waktu 10s pada setiap pengindentasian , pengujiandilakukan pada setiap perbandingan holding time.
Pada raw material mendapatkan angka kekerasan sebesar 83,7 HRB. Untuk holdingtime 30 menit mendapatkan nilai 91,1 HRB. Selanjutnya pada holding time 60 menitmenghasilkan angka kekerasan 92,1 HRB, sedangkan holding time 90 menitmenghasilkan nilai kekerasan 93,4 HRB. Pada perbandingan holding timemenunjukan semakin lama holding time pada proses heat treatment makameningkatkan angka kekerasan baja dan menghasilkan struktur martensit dan bainitpada pengamatan struktur mikro.
Kata kunci : Baja AISI 4140, Holding time, Kekerasan, Struktur mikro.
PENGARUH HOLDING TIME DAN QUENCHING TERHADAP
KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 4140
Oleh
THESSA ADHITYA THOMAS
Skripsi
Sebagai satu syarat untuk mencapai gelar
SARJANA TEKNIK
Pada
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2020
vi
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Tangerang pada tanggal 10 oktober 1996,
sebagai anak pertama dari pasangan Bapak Thomas Alva
Munzir dan Ibu Sarah. Penulis menyelesaikan pendidikan
Sekolah Dasar di SD Negeri 1 Pagaralam Kota Pagaralam
Provinsi Sumatera Selatan tahun 2008, pendidikan Sekolah
Menengah Pertama di SMP 1 Pajar Bulan Kecamatan Pajar Bulan Kabuten Lahat
pada tahun 2011, pendidikan Sekolah Menengah Atas di SMA Negeri 4
Pagaralam pada Tahun 2014, dan pada tahun 2014 penulis terdaftar sebagai
Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Lampung.
Selama menjadi mahasiswa teknik mesin, penulis aktif dalam keorganisasian
kampus, yaitu sebagai anggota bidang pendidikan dan latihan di organisasi
himpunan jurusan teknik mesin (HIMATEM) dan menjadi kepala divisi
kreativitas. Penulis melaksanakan kerja praktek di BPPT-PTM serpong pada
tahun 2017. Kemudian pada tahun 2018 penulis melakukan penelitian tugas akhir
yang dilakukan pada bidang material teknik dengan judul “PENGARUH
HOLDING TIME DAN QUENCHING TERHADAP
KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 4140”
dibawah bimbingan langsung dari Bapak Dr.Sugiyanto,M.T. dan
Zulhanif,S.T.,M.T.
vii
MOTTO
“Jangan galak ngeghoh ulu ayek mandian”
“Berusaha sekuat tenaga sampai apa yang diinginkan terlaksana dan diiringidengan do’a”
“Kalau terlalu sibuk bekerja, Jangan terlalu. Ingat orang tua”
viii
Bismillahirrohmanirrohim
Kuniatkan karyaku ini karena :
Allah SWT
Aku persembahkan karyaku ini untuk :
Bapak Thomas Alva Munzir, Mama Sarah, Wak Mariani S.pd, Adikku Muhamad
Hasan Thomas.
Nur Indah Safitri dan keluarga yang telah mendoakanku serta menyemangatiku
sepanjang waktu.
Dosenku Dr. Sugiyanto, M.T. , Zulhanif, S.T., M.T , Nafrizal, S.T., M.T , yang
telah membimbingku untuk menyelesaikan karya ini.
Sahabat dan teman-teman seperjuanganku.
Almamater tercinta :
Universitas Lampung
x
x
SANWACANA
Assalamu’alaikum Wr. Wb.
Alhamdulillahirobbilalamin, puji syukur kehadirat Allah SWT yang senantiasa
melimpahkan rahmat dan hidayah, serta inayah-Nya kepada penulis sehingga
penulis dapat menyelesaikan laporan Tugas Akhir dengan mempersembahkan
judul “PENGARUH HOLDING TIME DAN QUENCHING TERHADAP
KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 4140” dengan sebaik-
baiknya.
Shalawat beriring salam selalu tercurah kepada junjungan seluruh alam Nabi
Muhammad SAW, sahabatnya, serta para pengikutnya yang selalu istiqomah
diatas jalan agama islam hingga hari ajal menjemput.
Dalam penyusunan tugas akhir ini penulis banyak mendapat bimbingan, motivasi
dan bantuan baik moral maupun materi oleh banyak pihak. Untuk itu dengan
sepenuh ketulusan hati penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibuku tercinta Sarah dan Bapakku Thomas Alva Thomas yang tak pernah
henti-hentinya memberikan dukungan moril dan materilnya serta doa dan
kasih sayangnya.
xi
xi
2. Bapak Dr. Amrul, S.T.,M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas
Lampung.
3. Bapak Dr. Jamaitul Akmal, S.T.,M.T selaku Sekretaris Jurusan Teknik Mesin
Universitas Lampung.
4. Bapak Dr. Sugiyanto, M.T selaku dosen pembimbing utama tugas akhir ini,
yang banyak memberikan waktu, ide pemikiran dan semangat serta motivasi
bagi penulis.
5. Bapak Zulhanif, S.T.,M.T selaku pembimbing kedua tugas akhir ini, yang
telah banyak memberikan waktu dan pemikiran bagi penulis.
6. Bapak Nafrizal, S.T.,M.T. selaku dosen pembahas yang telah banyak
memberikan kritik yang membangun dan saran yang bermanfaat bagi penulis.
7. Seluruh dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Lampung berkat ilmu yang
telah diajarkan kepada penulis selama penulis menjalani masa studi di
perkuliahan.
8. Staf Akademik serta Asisten Laboratorium yang telah banyak membantu
kepada penulis, sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
9. Nur Indah Safitri yang telah membantu memberi semnagat dan doa kepada
penulis.
10. Rekan-rekan Sahabat: Cristian, Riyan, Bani, Ahong, Ojil, Frengki, Aga, Ocir,
Rio, Bilco, Bayu, Diki, Ricky, Defri, Ucok, Andri, Danar, Carlos, Haw,
yandi, Arisandi, Akbar, Algho, Mul, Sigiet, Eko, Dwi, dll.
11. Seluruh rekan-rekan teknik mesin khususnya rekan seperjuangan angkatan
2014 yang tidak dapat saya sebutkan semua, terimakasih untuk kebersamaan
yang telah dijalani. Tiada kata yang dapat penulis utarakan untuk
xii
xii
mengungkapkan perasaan senang dan bangga menjadi bagian dari angkatan
2014.“Salam Solidarity Forever”.
12. Dan semua pihak yang telah membantu dalam penyusunan tugas akhir ini
yang tidak bisa penulis sebutkan satu-persatu.
Akhir kata, Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan,
akan tetapi sedikit harapan semoga yang sederhana ini dapat berguna dan
bermanfaat bagi kita semua.
Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
Bandar Lampung,
Penulis,
Thessa Adhitya ThomasNPM. 1415021085
xiii
xiii
DAFTAR ISI
ABSTRAK……………………………………………………………………i
HALAMAN JUDUL…………………………………………………………ii
HALAMAN PERSETUJUAN………………………………………………iii
HALAMAN PENGESHAN…………………………………………………iv
PERNYATAAN PENULIS…………………………………………………..v
RIWAYAT HIDUP ………………………………………………………….vi
MOTO………………………………………………………………...............vii
PERSEMBAHAN………………………………………………………........viii
KATA PENGANTAR…………………………………………………….….ix
SANWACANA ……………………………………………………………….x
DAFTAR ISI .....................................................................................................xiii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................xiv
DAFTAR TABEL ............................................................................................xvii
DAFTAR LAMPIRAN ………………………………………………………xviii
BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................1
1.1 Latar Belakang ....................................................................................1
1.2 Tujuan .................................................................................................3
1.3 Batasan Masalah .................................................................................3
1.4 Sistematika Penulisan .........................................................................4
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA .....................................................................6
2.1 Perlakuan panas ..................................................................................6
2.2 Waktu penahanan ...............................................................................11
2.3 Baja .....................................................................................................12
2.4 Jenis-Jenis baja ...................................................................................13
2.5 Diagram Fasa (Fe3C) ..........................................................................15
2.6 Diagram TTT (Time Temperature Transformation) ..........................16
xiv
xiv
2.7 Fasa Dalam Baja .................................................................................18
2.8 Baja AISI 4140……………………………………………………...20
2.9 Uji kekerasan………………………………………………………..21
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN .....................................................27
3.1 Tempat ...............................................................................................27
3.2 Alat Dan Bahan ..................................................................................27
3.3 Prosedur Penelitian .............................................................................30
3.4 Variabel Penelitian .............................................................................34
3.5 Diagram Alir .......................................................................................35
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ........................................................36
4.1 Hasil ....................................................................................................36
4.2 Pembahasan ........................................................................................39
BAB V. SIMPULAN DAN SARAN ................................................................48
5.1 Kesimpulan ........................................................................................48
5.2 Saran ..................................................................................................49
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xv
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Mekanisme Pendinginan Quenching ............................................... 10
Gambar 2.2 Diagram Fasa (Fe-Fe3C) ................................................................. 16
Gambar 2.3 Diagram TTT pada baja .................................................................. 17
Gambar 2.4 Ferit dan Pearlit................................................................................ 18
Gambar 2.5 Sementit ........................................................................................... 19
Gambar 2.6 Bainit ............................................................................................... 19
Gambar 2.7 Kekerasan brinnel ............................................................................ 22
Gambar 2.8 Kekerasan vickers ............................................................................ 23
Gambar 2.9 Kekerasan rockwell .......................................................................... 25
Gambar 3.1 Baja AISI 4140 ................................................................................ 27
Gambar 3.2 Rockewll hardness tester ................................................................. 28
Gambar 3.4 Termokopel ...................................................................................... 28
Gambar 3.5 furnace ............................................................................................. 29
Gambar 3.6 Mikroskop optik .............................................................................. 29
Gambar 3.7 Gerinda ........................................................................................... 30
Gambar 3.8 Media quenching air es .................................................................... 31
Gambar 3.9 Diagram alir ..................................................................................... 35
Gambar 4.1 Grafik pengaruh holding time .......................................................... 38
Gambar 4.2 Pengamatan struktur mikro raw material ......................................... 42
xvi
xvi
Gambar 4.3 Pengamatan struktur mikro holding time 30 menit ......................... 43
Gambar 4.4 Pengamatan struktur mikro holding time 60 menit ......................... 44
Gambar 4.5 Pengamatan struktur mikro holding time 90 menit ......................... 45
Gambar 4.6 Pengamatan struktur mikro dengan pembesaran paling tinggi
pada setiap holding time yaitu 500x perbeasaran .......................... 46
xvii
xvii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1Komposisi Kimia AISI 4140 ...............................................................21
Tabel 2.2 Skala kekerasan ..................................................................................25
Tabel 3.1 Hasil raw material ..............................................................................34
Tabel 4.1 Hasil data nilai kekerasan ...................................................................34
Tabel 4.2 Hasil uji komposisi kimia……………………………………….........36
Tabel 4.3 Hasil uji kekerasan……………………………………………………37
xviii
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran:
1. Gambar Struktur Mikro
2. Hasil Uji Komposisi Kimia
3. Hasil Uji Kekerasan
1
I. PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Salah satu dampak dari perkembangan ekonomi dalam kehidupan sehari-hari
yang serba modern ini dan meningkatnya perkembangan teknologi yang
meningkat sangat pesat seperti berkembangnya teknologi di bidang industri pada
pembuatan elemen-elemen mesin banyak sekali seperti poros dan gear pada
kendaraan. Banyak material yang bisa digunakan salah satunya adalah baja, baja
yang mempunyai kelebihan pada kekuatanya yang tinggi dan keuletan yang
tinggi, baja yang sesuai dengan definisi ini sendiri terdapat pada baja AISI 4140.
Baja AISI 4140 termasuk pada golongan baja karbon sedang (0.38 – 0.43 C),
pengaplikasianya sendiri biasa digunakan pada pembuatan shaft, gear dan
banyak lainnya. Komposisi kimia yang terdapat pada baja ini menurut yang
dikemukakan oleh AISI (American iron and steel institute) 0.80% - 1.1% Cr,
0.75% - 1.0% Mn, < 0.040% S, 0.15% - 0.3% Si, < 0,035% P dan 0.15% -
0.25% Mo. Karena penggunaanya pada pembuatan shaft san gear
memungkinkan baja AISI 4140 untuk diberi perlakuan panas dengan metode
quenching kondisi ini ialah salah satu cara yang dilakukan untuk meningkatkan
sifat mekanik pada baja AISI 4140.
2
Quenching merupakan proses perlakuan panas (heat treatment) dengan cara
memanaskan suatu material diatas suhu austenit kemudian mendinginkan
material tersebut secara paksa dengan media pendingin berupa air, air garam, air
es, oli, dan sebagainya. Tujuan dari proses quenching yaitu untuk meningkatkan
kekerasan dan kemampu kerasan pada suatu material. Menurut penelitian yang
dilakukan Risno, dkk (2018) pengujian pada baja AISI 4140 dengan spesimen
tanpa perlakuan (spesimen kontrol) maka didapat nilai kekerasan pada ketiga
spesimen sebesar 30,0 HRC. Spesimen yang diberikan perlakuan panas
hardening dan diquenching dengan menggunakan media pendingin air didapat
nilai rata-rata kekerasan pada tiga spesimen diperoleh sebesar 48,7 HRC.
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, Salah satu
penelitian yang dilakukan Yusuf (2018) menyatakan bahwa nilai
kemampukerasan (hardenability) material ST 42 tertinggi didapatkan pada
spesimen ke 3 dengan perlakuan heat treatment pada temperatur 870 oC dengan
holding time 90 menit yaitu sebesar 47 HRB.
Selanjutnya penelitian yang dilakukan Widodo (2016) menjelaskan bahwa nilai
kekerasan terendah dihasilkan pada holding time 10 menit kemudian holding
time 20 menit dan nilai kekerasan tertinggi yang dihasilkan oleh holding time 30
menit dengan temperatur 850oC, dan waktu yang pendek mempengaruhi
3
pembentukan martensit terjadi belum sempurna, pada holding time 30 menit
memberikan waktu yang cukup dalam pembentukan struktur kristal yang
seragam dan lebih teratur.
Dari beberapa refrensi dan literatur yang telah ditelusuri, pengaruh dari waktu
penahanan terhadap sifat mekanik dari baja AISI 4140 menjadi perhatian penulis
untuk melakukan penelitian. Oleh karena itu, penulis tertarik dengan penelitian
tentang “Pengaruh Holding Time Dan Quenching Terhadap Nilai
Kekerasan Dan Struktur Mikro Baja AISI 4140 ”.
1.2 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan pada penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Mengetahui pengaruh waktu penahanan pada proses perlakuan panas terhadap
nilai kekerasan baja AISI 4140.
2. Mengetahui perubahan struktur mikro baja AISI 4140 setelah dilakukan
perlakuan panas quenching.
1.3 Batasan Masalah
Adapun batasan masalah pada penelitian ini agar pembahasan lebih fokus dan
terarah adalah sebagai berikut :
1. Tempratur yaitu 850 0C
2. Waktu penahanan yang bervariasi pada 30 menit, 60 menit dan 90 menit.
4
3. Media quenching yang digunakan adalah air es.
4. Proses pengujian kekerasan menggunakan metode Rockwell tipe B.
1.4 Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan laporan penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bab I. Pendahuluan
Bab ini berisikan tentang latar belakang yang menjelaskan tentang baja AISI
4140, komposisi kimia baja AISI 4140, referensi hasil penelitian baja AISI
4140. Bab ini juga menjelaskan tentang tujuan, batasan masalah, dan
sistematika penulisan.
2. Bab II. Tinjauan Pustaka
Bab ini berisikan teori yang berkaitan dengan penelitian ini seperti
pengertian dan penjelasan, heat treatment, baja, karakterisktik baja AISI
4140, holding time, diagram Fe3C, dan pengujian-pengujian untuk
mengetahui nilai kekerasan dan struktur mikro dari hasil proses pemesinan.
3. Bab III. Metodologi Penelitian
Bab ini membahas hal-hal yang berhubungan dengan pelaksanaan penelitian
yaitu waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan yang digunakan, dan
prosedur pengujian beserta parameter yang digunakan.
4. Bab IV Data dan Pembahasan
Pada bab ini membahas hasil pengujian komposisi, hasil nilai kekerasan dan
strukur mikro baja AISI 4140 yang diperoleh dari pengujian yang dilakukan.
5
5. Simpulan dan saran
Kesimpulan dari hasil uji kekerasan dan perubahan struktur mikro pada baja.
Selain itu, saran diberikan dalam bab ini, untuk penenlitian selanjutnya.
6. Daftar pustaka
Memuat daftar referensi-referensi yang digunakan penulis dalam penulisan
laporan penelitian.
6
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Perlakuan Panas (Heat Treatment)
Proses perlakuan panas (Heat Treatment) adalah suatu proses pengubahan sifat
logam dengan cara mengubah struktur mikro melalui proses pemanasan dan
pengaturan kecepatan pendinginan dengan atau tanpa merubah komposisi kimia
logam yang bersangkutan. Tujuannya itu sendiri untuk menghasilkan sifat logam
yang diinginkan. Perubahan sifat logam akibat proses perlakuan panas dapat
mencakup keseluruhan bagian dari logam atau sebagian dari logam. Adanya sifat
alotropik dari besi menyebabkan timbulnya variasi struktur mikro dari berbagai
jenis logam.
Alotropik itu sendiri adalah merupakan transformasi dari satu bentuk susunan
atom (sel satuan) ke bentuk susunan atom yang lain. Ada beberapa faktor yang
bisa mempengaruhi perlakuan panas yaitu, suhu pemanasan, waktu yang
diperlukan untuk perlakuan panas, laju pendinginan dan lingkung atmosfir di
tempat saat melakukan perlakuan panas. Perlakuan panas itu sendiri adalah
kombinasi dari proses pemanasan atau pendinginan dari suatu logam ataupun
paduanya dalam keadaan yang padat guna mendapatkan sifat-sifat tertentu
(Indra, 2013).
7
Berikut ini adalah macam-macam dari proses perlakuan panas yang biasanya
dilakukan :
2.1.1 Hardening
Hardening adalah perlakuan panas terhadap logam dengan sasaran
meningkatkan kekerasan alami logam. Hardening dilakukan dengan
memanaskan baja hingga mencapai temperatur austenit, dipertahankan
beberapa saat pada temperatur tersebut, lalu didinginkan dengan cepat,
sehingga akan diperoleh martensit yang keras. Perlakuan panas menuntut
pemanasan benda kerja menuju suhu pengerasan, jangka waktu
penghentian yang memadai pada suhu pengerasan dan pendinginan
(pengejutan) berikutnya secara cepat dengan kecepatan pendinginan
kritis.
2.1.2 Tempering
Perlakuan untuk menghilangkan tegangan dalam dan menguatkan baja
dari kerapuhan disebut dengan memudakan (tempering). Tempering
didefinisikan sebagai proses pemanasan logam setelah dikeraskan pada
temperatur tempering (di bawah suhu kritis), yang dilanjutkan dengan
proses pendinginan. Tempering dilakukan dengan memanaskan kembali
baja yang telah dikeraskan tadi pada temperatur dibawah temperatur kritis
bawah, membiarkan beberapa saat pada termperatur tersebut, lalu
didinginkan kembali.
8
Baja yang telah dikeraskan bersifat rapuh dan tidak cocok untuk
digunakan, melalui proses tempering kekerasan dan kerapuhan dapat
diturunkan sampai memenuhi persyaratan penggunaan. Kekerasan turun,
kekuatan tarik akan turun pula sedang keuletan dan ketangguhan baja
akan meningkat. Meskipun proses ini menghasilkan baja yang lebih
lunak, proses ini berbeda dengan proses anil (annealing) karena sifat-sifat
fisis dapat dikendalikan dengan cermat.
2.1.3 Annealing
Anealing adalah perlakuan panas logam dengan pendinginan yang lambat
berfungsi untuk memindahkan tekanan internal atau untuk mengurangi
dan menyuling struktur kristal (melibatkan pemanasan di atas temperatur
kritis bagian atas). Logam dipanaskan sekitar 25º C di atas temperatur
kritis bagian atas, ditahan dalam beberapa waktu, kemudian didinginkan
pelan-pelan di tungku perapian.
2.1.4 Normalizing
Normalizing sering dilakukan terhadap benda hasil tuangan atau hasil
tempa, untuk menghilangkan tegangan dalam dan menghaluskan butiran
kristalnya, sehingga diperoleh sifat yang lebih baik. Hasil yang diperoleh
akan lebih halus dibandingkan proses annealing. Pada normalizing dan
annealing seharusnya tidak dilakukan proses pemanasan yang
menggunakan tempratur terlalu tinggi karena ini mengakibatkan butir
Kristal austenit yang terjadi akan terlalu besar, sehingga yang terjadi
9
pendinganya akan lambat yang diperoleh dari butir ferrit dan pearlit yang
juga kasar. Normalizing merupakan perlakuan panas logam di sekitar
40ºC di atas batas kritis logam, kemudian ditahan pada temperatur
tersebut untuk masa waktu yang cukup dan dilanjutkan dengan
pendinginnan pada udara terbuka. Struktur yang diperoleh dalam proses
ini diantaranya perlit (eutectoid), perlit brown ferrite (hypoeutectoid) atau
perlit brown cementite (hypereutectoid). Normalizing digunakan untuk
menyuling struktur butir dan menciptakan suatu austenit yang lebih
homogen ketika baja dipanaskan kembali.
2.1.5 Quenching
Proses quenching melibatkan beberapa faktor yang saling berhubungan.
Pertama yaitu jenis media pendingin dan kondisi proses yang digunakan,
yang kedua adalah komposisi kimia dan kemampukerasan (hardenability)
dari logam tersebut. Hardenbility merupakan fungsi dari komposisi kimia
dan ukuran butir pada temperatur tertentu (Budianto, Arief. 2012).
Proses quenching itu sendiri merupakan suatu proses pemanasan logam
senhingga mencapai batas austenit, untuk mendapatkan ini maka harus
dilakukan pemanasan yang cukup. Selanjutnya material yang digunakan
dicelupkan secara cepat ke dalam media yang ditentukan, dengan
pemakain waktu yang diinginkan untuk mencapai kekerasan yang
material tersebut. Quenching merupakan salah satu proses perlakuan
10
panas yang cukup penting dan banyak dilakukan dalam proses
manufakturing di industri logam. Meskipun quenching dapat
memperbaiki sifat mekanik baja, tetapi di sisi lain akan menimbulkan
tegangan dalam yang dapat menyebabkan terjadinya perubahan bentuk
dan ukuran sehingga bisa mengakibatkan adanya retakan (Totten, 1997).
Gambar 2.1 Mekanisme Pendinginan Quenching
(Totten, 1997)
Untuk mendapatkan kehomogenan ini maka austenit perlu waktu
pemanasan yang cukup. Selanjutnya secara cepat baja tersebut dicelupkan
ke dalam media pendingin, tergantung pada kecepatan pendingin yang
kita inginkan untuk mencapai kekerasan baja. Untuk menghindari
terjadinya presipitasi yang cukup besar selama proses pendinginan maka
perlu dipenuhi persyaratan seabagai berikut :
a) Waktu yang diperlukan untuk memindahkan komponen dari tungku
(furnace) ke media pendingin harus cukup singkat.
11
b) Volume, kapasitas penyerapan panas dan laju aliran media pendingin
dipilih sedemikian hingga tidak terjadi presipitasi selama
pendinginan.
2.2 Waktu Penahanan (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.
Holding time atau waktu penahanan sangat berpengaruh pada saat proses
transformasi atau perubahan karena jika waktu penahanan atau holding time yang
dilakukan tidak tepat maka proses perubahan fasa tidak berjalan dengan
sempurna.
Jika waktu penahanan atau holding time yang diberikan terlalu cepat akan
membuat kekerasan bahan yang dihasilkan akan rendah dikarenakan tidak
cukupnya jumlah karbida yang larut, sedangkan jika waktu penahanan atau
12
holding time yang diberikan terlalu lama akan membuat bentuk butiran dari
bahan yang diberikan perlakuan menjadi lebih besar dab akan menyebabkan
penurunan nilai kekerasan dari bahan atau material tersebut. Proses penahanan
waktu pada proses perlakuan panas ini dilakukan setelah bahan atau material
Ketebalan benda uji sangat mempengaruhi pemberian waktu penahanan pada saat
proses austenisasi. Secara matematis pemberian waktu penahanan terhadap
ketebalan benda uji dapat ditulis pada persamaan 1 berikut (Krauss, 1986).
T = 1,4 × H……………………………..……………………………………...(1)
Keterangan:
T = waktu penahanan (menit)
H =tinggi benda kerja (mm)
telah masuk kedalam proses pemanasan dengan menggunakan temperatur
austenit yang telah ditentukan. Setelah proses holding time telah selesai
dilakukan bahan akan dilanjutkan ke proses pendinginan yang merupakan akhir
dari proses perlakuan panas tersebut.
2.3 Baja
Baja merupakan logam paduan besi (Fe) sebagai unsur dasar dan karbon (C)
sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan karbon pada baja berkisar antara 0.2
hingga 2.1 (wt.%). Fungsi utama karbon dalam baja sebagai unsur pengeras.
13
Unsur paduan lain selain karbon adalah mangan (manganese), krom (chromium),
vanadium, dan nikel. Baja karbon bukan hanya terdiri dari unsur selain besi (Fe)
dan karbon (C). Baja karbon tetap mengandung sejumlah unsur lain tetapi masih
dalam batas-batas tertentu yang tidak mempengaruhi sifatnya seperti Si, Mn, Cr,
Mo, Ni, Cu dan Al. Pengaruh utama dari kandungan karbon pada baja berfungsi
untuk meningkatkan kekuatan, dan tingkat kekerasannya. Kandungan karbon
yang cukup tinggi pada baja dapat meningkatkan kekerasannya akan tetapi baja
akan menjadi getas dan tidak mudah untuk dibentuk (Davis, 1998).
2.4 Jenis-jenis Baja
Baja merupakan paduan antara besi dengan karbon dan beberapa elemen elemen
lainnya seperti Cr, Mn, S, Cu, dan Si dalam jumlah tertentu. Baja dapat
dibedakan berdasarkan komposisi kimia kadungan karbon dan elemen paduan
lainnya. Berdasarkan komposisi kimia kandungan karbon, baja dapat
diklasifikasikan sebagai berikut :
1.4.1 Baja karbon
Baja karbon dengan paduan antara besi dan karbon yang mengandung
sedikit unsur tambahan Si, Mn, P, S, dan Cu. Sifat baja karbon tergantung
pada kadar karbonnya. Kadar karbon semakin tinggi maka kekuatan dan
kekerasan juga akan bertambah tinggi. Dengan demikian baja karbon
14
dapat dikelompokkan berdasarkan tingakat kadar karbonnya adalah,
sebagai berikut:
a. Baja Karbon Rendah
Baja karbon rendah adalah baja yang memiliki kandungan karbon
kurang dari 0.3 wt.%. Baja karbon rendah biasanya disebut dengan
baja ringan (mild steel) atau baja perkakas. Baja tersebut memiliki
sifat dapat dimesin yang sangat baik, sehingga mudah dibentuk
sesuai dengan kebutuhan. Sifat ini merupakan kelebihan baja karbon
rendah dibandingkan baja karbon jenis lainnya. Kelebihan lainnya
baja ini mudah didapat dipasar material logam dan harganya cukup
murah.
b. Baja Karbon Sedang
Baja karbon sedang merupakan baja yang memiliki kandungan
karbon 0.30-0.60 (wt.%). Baja ini banyak digunakan untuk
pemnuatan poros, pengerjaan rel kereta api, roda gigi, pembuatan
pegas, serta baut, dan komponen mesin yang membutuhkan kekuatan
yang tinggi. Baja karbon sedang ini memiliki kekuatan lebih tinggi
daripada dengan baja karbon rendah dan mempunyai kualitas
perlakuan panas tinggi, akan tetapi tidak mudah dibentuk oleh mesin,
dan lebih sulit digunakan untuk pengelasan, dan dapat (quenching)
dengan baik.
15
c. Baja Karbon Tinggi
Baja ini memiliki unsur karbon paling tinggi dibandingkan dengan
baja karbon yang lain yaitu 0.60-1.7 (wt.%) dan memiliki ketahanan
panas yang lebih tinggi, kekerasan yang tinggi, akan tetapi tingkat
keuletannya lebih rendah dibandingkan baja yang lainnya. Baja
karbon tinggi ini memiliki nilai kekuatan tarik paling tinggi dari baja
yang lain. Biasanya baja karbon ini digunakan untuk pembuatan alat-
alat kontruksi yang berhubungan dengan panas tinggi, pembuatan
mata gergaji, pembuatan mata bor, mata pahat,dan salah satu
pengaplikasian baja ini adalah untuk pembuatan kawat baja, kabel.
2.5 Diagram Fasa (Fe-Fe3C)
Diagram Fasa (Fe-Fe3C) memperlihatkan perubahan fasa pada laju pemanasan
dan laju pendinginan yang cukup lambat. Dari diagram fasa ini dapat diamati
pengaruh temperatur terhadap perubahan struktur. Struktur baja dapat ditentukan
oleh kandungan unsur didalam baja dan kadar unsur karbonnya. Pada Gambar
dibawah menunjukkan jika kadar karbon baja yang melebihi 0.20 wt.% dimana
pada temperatur 760 °C ferrite mulai terbentuk dan mengendap dari austenit
turun. Baja dengan kadar karbon 0.80 wt.% biasanya disebut baja eutectoid dan
struktur baja eutectoid ini terdiri dari ferit (α) dan pearlite (α+Fe3C), seperti
ditunjukkan pada gambar 2.2.
16
Gambar 2.2 Diagram Fasa (Fe-Fe3C)(Van Vlack, 2000)
Baja yang memiliki kadar karbon kurang dari komposisi eutectoid (~0.76 wt.%)
di sebut dengan baja hipoeutectoid, dan baja yang berkadar karbon lebih dari
komposisi eutectoid disebut baja hypereutectoid. Pada temperatur antara 723-
1130 (°C) terdapat satu fasa yang terbentuk yaitu fasa austenit dan sementit. Pada
temperatur 723 °C butiran fasa tunggal bertransformasi dibawah keseimbangan
bentuk α dan Fe3C dalam satu butiran yang besatu dengan baik, dan lapisan serat-
serat bajanya yang terbentuk disebut pearlit (Van Vlack, 2000).
2.6 Diagram TTT (Time Temperature Transformation)
Diagram TTT adalah suatu diagram yang menghubungkan transformasi austenit
terhadap waktu dan temperatur. Jika dilihat dari bentuk grafiknya diagram ini
17
mempunyai nama lain yaitu diagram S atau diagram C. Proses perlakuan panas
bertujuan untuk memperoleh struktur baja yang diinginkan agar cocok dengan
penggunaan yang direncanakan. Struktur yang diperoleh merupakan hasil dari
proses transformasi dari kondisi awal. Diagram ini menunjukan dekomposisi
austenit dan berlaku untuk macam baja tertentu. Baja yang mempunyai
komposisi berlainan akan mempunyai diagram yang berlainan, selain itu besar
butir austenit, adanya inclusi atau elemen lain yang terkandung juga mempunyai
pengaruh yang sama. Dari diagram ini jelas dari komposisi austenit dapat
diperoleh berbagai variasi struktur pada baja, struktur mungkin terdiri 100 %
perlit kasarr, bersifat lunak dan ulet, ataupun martensit penuh, ketika baja bersifat
keras dan getas. Karena transformasi baja dapat menghasillkan berbagaii sifat
maka baja tetap merupakan material konstruksi utama untuk keperluan rekayasa
(Davis, 1998).
Gambar 2.3. Diagram TTT pada baja(Pollack, 1977).
18
2.7 Fasa Dalam Baja
Struktur mikro adalah gambaran dari kumpulan fasa-fasa yang dapat diamati
melalui teknik metalografi. Struktur mikro suatu logam dapat dilihat dengan
menggunakan mikroskrop. Jenis struktur mikro baja adalah sebagai berikut:
2.7.1 Ferit dan Pearlit
Ferrit adalah larutan paduan karbon dan unsur paduan. Ferit terbentuk akibat
proses pendinginan yang lambat, bentuknya dapat dilihat pada gambar 2.4
berwarna terang. Sedangkan pearlit adalah campuran sementit dan ferit yang
memiliki kekerasan 10-30 HRC, bentuknya dapat dilihat pada gambar 2.4
berwarna gelap.
Gambar 2.4. Ferit dan Pearlit(Meysami, 2012)
2.7.2 Sementit
Sementit adalah senyawa besi dengan karbon yang umum dikenal sebagai
karbida besi dengan persentase karbon 6,67%C yang bersifat keras sekitar 5-
68 HRC berbentuk memanjang dan terang, dapat dilihat pada gambar 2.5.
19
Gambar 2.5. Sementit(Meysami, 2012)
2.7.3 Bainit
Bainit adalah merupakan fasa yang kurang stabil yang diperolah dari austenit
pada temperatur yang lebih rendah dari temperatur tranformasi ke pearlit dan
lebih tinggi dari transformasi ke martensit.
Gambar 2.6. Bainit(Meysami, 2012)
20
2.7.4 Martensit
Martensit adalah larutan padat dari karbon yang lewat jenuh pada besi alfa
sehingga latis-latis sel satunya terdistorsi. Berbentuk jarum jarum asikular
yang tidak beraturan.
2.8 Baja AISI 4140
Menurut AISI (American Iron and Steel Institute) baja paduan rendah AISI 4140
didesain dengan menggunakan empat digit angka. Hal ini berguna untuk
menunjukkan perbedaan komposisi yang terkandung dalam baja tersebut. Angka
4 menunjukkan jenis unsur paduan, yaitu chromium-molibdenum. Angka 1
menunjukkan persentase unsur paduan ± 1%, dan angka 40 menunjukkan
persentase kandungan karbon (± 0,40%). Baja AISI 4140 termasuk pada bagian
baja paduan rendah yang di dalam nya terdapat kromium dan juga molibdenum
sebagai bahan untuk penguat. Hal ini dapat diketahui dari kandungan unsur yang
ditunjukkan dengan kode penamaanya berdasarkan standar AISI yang
merupakan salah satu standarisasi baja American Iron and Steel Institute dengan
kode 4140 dimana dua angka didepan menunjukkan paduan krom, mangan, dan
molibdenum sedangkan dua angka di belakang menunjukkan kandungan karbon
dalam persen (%). Baja AISI 4140 memiliki cakupan aplikasi yang luas
diantaranya digunakan untuk mesin kekuatan tinggi seperti: poros engkol, as
roda, batang piston, dan kunci roda. Berikut adalah tabel komposisi kimia dari
baja AISI 4140.
21
Tabel 2.1 Komposisi Kimia AISI 4140 (ASM Handbook)
Unsur%. Wt
C 0,38-0,40
Mn 0,75-1,00
P 0,035
Mo 0,15-0,25
S 0,040
Si 0,20-0,35
Cr 0,80-1,10
2.9 Uji Kekerasan
Ada beberapa macam jenis-jenis pengujian material, misalnya pengujian
kekerasan. Tipe pengujian kekerasan material/logam ini adalah dengan mengukur
tahanan plastis dari permukaan suatu material konstruksi mesin dengan spesimen
standar terhadap penetrator. Adapun beberapa metode uji kekerasan adalah
sebagai berikut (Wahyuni, Ika, 2011):
Pengujian kekerasan dengan metode Brinell bertujuan untuk menentukan
kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja
(identor) yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut (spesimen).
22
2.9.1 Metode Brinel
Gambar 2.7 Uji kekerasan brinell(sumber:www.alatuji.com/article/3/what-is-hardness-test-ujikekerasan)
Pengujian Brinell diperuntukan untuk material yang memiliki kekerasan
Brinell sampai 400 HB, jika lebih dari nilai tersebut maka disarankan
menggunakan metode pengujian Rockwell ataupun Vickers.
Angka Kekerasan Brinell (HB) dideefinisikan sebagai hasil bagi
(koefisien) dari beban uji (F) dalam Newton yang dikalikan dengan angka
fakttor 0,102 dan luas permukaan bekas luka tekan (injakan) bola baja (A)
dalam milimeter persegi. Identor (Bola baja) biasanya telah dikeraskan
dan dipllating. Jika diameter Identor 10 mm maka beban yang digunakan
(pada mesin uji) adalah 3000 N sedang jika diameter Identornya 5 mm
maka beban yang digunakan (pada mesin uji) adalah 750 N.
23
2.9.2 Metode Vickers
Gambar 2.8 Uji kekerasan Vickers(sumber:www.alatuji.com/article/3/what-is-hardness-test-ujikekerasan)
Pengujian kekerasan dengan metode Vickers bertujuan untuk menentukan
kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap intan
berbentuk piramida dengan sudut puncak 136 Derajat yang ditekankan
pada permukaan material uji tersebut. Nilai kekerasan Vickers dapat
dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut;
= [ ( / )]………………………..…(2)
= [ . ]…………………………………(3)
Dimana P = beban indentasi (kg), dan d = rata-rata diameter jejak
(mm). Kekerasan Vickers dinyatakan dalam nomor Vickers dengan
symbol “HV” diikuti dengan sufiks yang menyatakan beban, Angka
kekerasan Vickers (HV) dapat didefinisikan sebagai hasil bagi (koefisien)
24
dari beban uji (F) dalam Newton yang dikalikan dengan angka faktor
0,102 dan luas permukaan bekas luka tekan (injakan) bola baja (A) dalam
milimeter persegi.
Secara matematis, HV sama dengan 1,854 dikalikan beban uji (F) dibagi
dengan diagonal intan yang dikuadratkan. Beban uji (F) yang biasa
dipakai adalah 5 N per 0,102; 10 N per 0,102; 30 N per 0,102N dan 50
per 0,102 N.
2.9.3 Metode Rockwell
Skala yang umum dipakai dalam pengujian Rockwell adalah :
1) HRa (material yang sangat keras)
2) HRb (material yang lunak). Identor berupa bola baja dengan diameter
1/16 Inchi dan beban uji 100 Kg.
3) HRc (Untuk material dengan kekerasan sedang). Identor berupa
Kerucut intan dengan sudut puncak 120 derjat dan beban uji sebesar
150 kg.
Pengujian kekerasan Rockwell bertujuan untuk menentukan kekerasan
suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap benda uji, yang
berupa seperti bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada
permukaan material uji tersebut.
25
Tabel 2.2 Skala Kekerasan:
SIMBOL INDENTOR BEBAN MAJOR (kg)
A Intan 60B Bola 1/16 inch 100C Intan 150D Intan 100E Bola 1/8 inch 100F Bola 1/16 inch 60G Bola 1/16 inch 150H Bola 1/18 inch 60K Bola 1/18 inch 150
Gambar 2.9 Uji kekerasan Rockwell(sumber: www.alatuji.com/article/3/what-is-hardness-test-uji-kekerasan)
2.9.4 Uji Kekerasan Mikro
Pada pengujian kekerasan mikro identornya menggunakan intan kasar
yang dibentuk menjadi piramida. Bentuk lekukan intan tersebut adalah
perbandingan diagonal panjang dan pendek skala 7:1. Pengujian ini
26
digunakan untuk menguji suatu material adalah dengan menggunakan
beban statis. Bentuk identor yang khusus berupa knop memberikan
kemungkinan membuat kekuatan yang lebih rapat dibandingkan dengan
lekukan Vickers. Hal ini berguna khususnya untuk mengukur kekerasan
lapisan tipis atau mengukur kekerasan bahan getas dimana kecenderungan
menjadi patah sebanding dengan volume bahan yang ditegangkan.
Hardenability merupakan sifat yang menentukan dalamnya daerah logam
yang dapat dikeraskan. Pendinginan yang terlalu cepat dapat dihindarkan
karena dapat menyebabkan permukaan logam (baja) retak. Kekerasan
didefinisikan sebagai ketahanan sebuah benda terhadap penetrasi/daya
tembus dari bahan lain yang lebih keras (penetrator). Kekerasan
merupakan suatu sifat dari bahan yang sebagian besar dipengaruhi oleh
unsur-unsur paduannya dan kekerasan suatu bahan tersebut dapat berubah
bila dikerjakan dengan cold worked seperti pengerolan, penarikan,
penekanan dan lain-lain serta kekerasan dapat dicapai sesuai kebutuhan
dengan perlakuan panas.
27
III. METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat
Pada penelitian yang akan dilakukan ini akan bertempat di laboratorium
Material Teknik Universitas Lampung dan pengujian OM di LIPI (Lembaga
Ilmu Penelitian Indonesia).
3.2 Alat dan Bahan
Adapun alat dan bahan yang digunakan untuk penelitian adalah:
1. AISI 4140
Gambar 3.1. baja AISI 4140
AISI 4140 merupakan biasa digunakan pada pembuatan shaft, gear dan
memiliki kekuatan dan keuletan yang baik.
28
2. Rockwell hardness tester
Gambar 3.2. Alat Uji Kekerasan Rockwell
Rockwell hardness tester adalah alat untuk mengetahui nilai kekerasan
suatu material yang akan digunakan untuk penelitian, Pengujian kekerasan
dengan metode rockwell bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu
material dalam bentuk daya tahan material dengan identor bola baja.
3. Termokopel
Gambar 3.3. Termokopel
Termometer disini berfungsi untuk mengetahui temperatur atau suhu
media quenching yang akan digunakan setelah melalui proses heat
29
treatment, dengan kata lain termometer adalah alat ukur yang berfungsi
untuk pengukur suhu ataupun perubahan suhu.
4. Furnace (Tungku Pembakaran)
Gambar 3.4. Furnace (Tungku Pembakaran)
Mesin furnace atau yang disebut dengan tungku pembakaran merupakan
mesin yang digunakan untuk pemanasan. Pada penelitian ini mengunakan
furnace merk Nabertherm tipe L 64/14 dengan daya 13.0 kW dan
temperatur maksimal 1400°C.
5. Mikroskop Optik
Gambar 3.5. Mikroskop Optik
30
Mikroskop Optik adalah alat untuk mengetahui struktur mikro dari bahan
yang akan diteliti.
6. Gerinda
Gambar 3.6. Gerinda
Gerinda digunakan untuk memotong bahan menjadi ukuran yang akan di
uji.
3.3 Prosedur Penelitian
Prosedur pengujian pada penelitian ini memiliki beberapa tahap dari
persiapan bahan sampai dengan pengujian. Adapun prosedur penelitian
adalah:
3.3.1 Pemotongan spesimen baja AISI 4140
Memotongan spesimen atau bahan uji AISI 4140 dilakukan dengan
menggunakan alat pemotong berupa gerinda. Pemotongan dilakukan
sesuai dengan dimensi yang diperlukan. Pada pengujian kekerasan dan
struktur mikro panjang baja bervariasi sesuai dengan holding time.
Adapun variasi dimensi sebagai berikut:
31
a. Raw material mengguakan ukuran spesimen dengan tinggi 30 mm
dan berdiameter 20 mm.
b. Variasi holding time 30 menit menggunakan spesimen dengan
tinggi 24 mm dan berdiameter 20 mm.
c. Variasi holding time 60 menit menggunakan spesimen dengan
tinggi 45 mm dan berdiameter 20 mm.
d. Variasi holding time 90 menit menggunakan spesimen dengan
tinggi 65 mm dan berdiameter 20 mm.
3.3.2 Proses Heat Treatment pada spesimen atau bahan uji AISI 4140
Adapun proses Heat Treatment pada spesimen atau bahan uji adalah:
1. Memanaskan 3 spesimen AISI 4140 dengan menggunakan mesin
furnace dengan temperatur 850 °C.
2. Lama waktu holding time bervariasi yaitu 30 menit, 60 menit, 90
menit.
3. Mendinginkan AISI 4140 dengan cara dicelupkan pada air es
(Metode Quenching).
Gambar 3.7 media quenching air es dengan temperatur 8°C.
32
4. setelah bahan uji bertemperatur ruangan, bahan uji kemudian
dikeringkan dan diamplas untuk membersihkannya.
3.3.3 Pengujian
Adapun prosedur pengujian yang dilakukan pada baja AISI 4140 yaitu
pengujian kekerasan rockwell dan pengamatan struktur mikro.
Tahapan kedua pengujian tersebut adalah sebagai berikut :
a. Pengujian Kekerasan Rockwell.
1. Mempersiapkan spesimen baja AISI 4140 yang telah dihaluskan
terlebih dahulu.
2. Memasang indentor yang berbentuk seperti bola dengan diameter
1/16 in dengan pembacaan beban pada dial merah.
3. Meletakan spesimen atau benda uji pada meja uji.
4. Menempelkan indentor pada benda uji dengan cara memutar tuas
pada bagian bawah meja uji.
5. Setelah indentor menempel berikan beban minor dengan cara
memutar tuas hingga skala minor menunjukan angka 3.
6. Menarik tuas beban dan tahan selama 10 detik kemudian tarik
kembali tuas beban.
7. Setelah itu membaca nilai kekerasan pada dial merah pada alat uji.
8. Menurunkan meja uji agar indentor tidak menempel pada benda uji
dengan memutar tuas pada meja uji.
9. Lakukan langkah tersebut pada 5 titik yang berbeda hingga terjadi
5 titik pengujian yang mendapatkan 5 nilai kekerasan.
33
3.3.4 Pengujian mikro struktur terhadap baja AISI 4140
Melakukan observesi struktur mikro dengan menggunakan Optical
Microscopy (OM) untuk mengetahui perubahan fasa-fasa.
1. Mempersiapkan spesimen dengan dimensi yang sesuai yaitu 20
mm x 10 mm.
2. Melakukan proses mounting pada benda uji dengan cara meletakan
pada cetakan lalu tuangkan resin yang telah dicampur katalis.
3. Setelah resin mengeras keluarkan dari cetakan dan melakukan
pengamplasan menggunakan polisher grinder machine dengan
menggunakan amplas ukuran 120, 240, 400, 800, 1000 dan 1500.
4. Setelah permukaan yang diamplas halus dilakukan pemolesan
menggunakan kain bludru yang telah diberi metal polish.
5. Setelah permukaan yang dipoles menggunakan metal polish
mengkilap seperti kaca maka dilakukan pengetsaan dengan cara
mencelupkan permukaan yang telah mengkilap pada larutan etsa
dan digoyang-goyangkan agar larutan terkena merata dan
tersirkulasi.
6. Setelah dilakukan pengetsaan permukaan tersebut diamati
menggunakan mikroskop optik menggunakan 3x kali pembesaran
yaitu 100x pembesaran, 200x pembesaran dan 500x pembesaran.
7. Simpan gambar hasil pada pengamatan struktur mikro yang telah
dilakukan.
34
3.4 Variabel penelitian
Adapun proses pengambilan data pada penelitian ini adalah:
Tabel 3.1 Hasil data raw material
Holdingtime
Kodespesimen
Rata-Rata PerSpesimen
Rata – Ratakeseluruhan
1 2 3 4 5
1A
3A
3A
Tabel 3.2 Hasil data nilai kekerasan
Holdingtime
Mediapendingin
Kodespesimen
Rata-Rata PerSpesimen
Rata – Ratakeseluruhan
1 2 3 4 5
1B
850 °C,30 Menit
2B
3B
1C
850 °C,60 Menit
2C
3C
1D
850° C,90 Menit
2D
3D
Air Es
Pengujian
Kekerasan
Rockwell
HRB.
Pengujian
Kekerasan
Rockwell
HRB.
35
3.5 Diagram Alir
Gambar 3.8. Diagram Alir
Mulai
Studi
Literatur
Persiapan sempel uji kekerasan dan
struktur mikro AISI 4140
Perlakuan Panas dengen temperatur 850°C
Proses Quenching
holding time 30 menit
Proses Quenching
holding time 60 menit
Pengujian Kekerasan
Data Lengkap?Tidak
Analisis Data Penelitian
Simpulan dan Saran
selesai
Pengujian struktur mikro
Proses Quenching
holding time 90 menit
Ya
48
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan pengaruh dari holding time atau penahan waktu dan
quenching temperatur (8oC) terhadap nilai kekerasan dan struktur mikro pada
baja AISI 4140 adalah sebagai berikut :
1. Holding time dengan waktu 90 menit menggunakan air es bertemperatur
8oC mengalami peningkatan kekerasan sebesar 93,4 HRB sedangkan
dengan waktu tahan selama 60 menit dengan air es tempratur 8oC
menghasilkan nilai kekerasan sebesar 92,1 HRB dan holding time selama
30 menit dengan air es bertempratur 8oC memiliki nilai kekerasan sebesar
91,1 HRB. Sedangkan untuk raw material memiliki nilai kekerasan
sebesar 83,7 HRB.
2. Semakin lama holding time maka akan semakin keras material yang
digunakan, terlihat pada pengujian struktur mikro baja AISI 4140 yang
tidak di heat treatment mengandung fasa pearlit dan ferrit dan pada baja
AISI 4140 yang telah diberi perlakuan panas dan ditahan selama 90 menit
menghasilkan fasa martensit yang sangat dominan.
49
5.2 Saran
Adapun saran yang dapat penulis berikan pada penelitian Pengaruh Holding
Time Dan Quenching Terhadap Nilai Kekerasan Dan Struktur Mikro Baja
AISI 4140 adalah sebagai berikut :
1. Media yang digunakan pada penelitian dapat ditambah menjadi beberapa
variasi media dan variasi temperatur.
2. Pembesaran yang dilakukan saat pengujian struktur mikro sebaiknya
dapat untuk ditingkatkan agar lebih dapat terlihat dengan jelas fasa yang
terbentuk pada baja AISI 4140.
DAFTAR PUSTAKA
Anugra Ariawan. 2019. Pengaruh Media Pendingin Quenching Tempratur RendahTerhadap Nilai Kekerasan Dan Struktur Mikro Pada Baja S45C. UversitasLampung.
ASM Metals Handbook, Vol 04 Heat Treating.
Fauzi Widyawati. 2014. Analisis Sifat Mekanik Pada Material AISI 4140 danCreusabro 8000 Untuk Aplikasi Gigi Bucket.
Budianto, Arief. 2012. Heat treatment. dapat diakses di http//arief budianto.Wordpress. Com/2012/04/08/heat treatment.com pada 12 april 2014.
Davis. H.E, Troxell. G.E, and Hauck. G.F.W, 1998, The Testing of EngineeringMaterials Ed 4, Penerbit Mc Graw Hill, New York.
Edi widodo, miftaul huda. 2016. Optimasi Holding Time Untuk MendapatkanKekerasan Baja S45C.
Indra Setiawan, Muhammad Sakti Nur. 2013. Meningkatkan Mutu Baja SUP 9 PadaPegas Daun Dengan Proses Perlakuan Panas. UniversitasMuhammadaiyah Jakarta. Jurusan Teknik Mesin.
Krauss,G. 1986. Principles Of Heat Treatment Of Steel. American Society ForMaterial.Metal Pak Ohio.
Meysami, A. H., Ghasemzadeh, R., S.H Seyedein, S., and Aboutalebi, H. MR., 2010.An investigation on the microstructure and mechanical properties ofdirect-quenched and tempered AISI 4140 steel, Materials & Design, Vol.31(3), pp 1570-1575.
Panggi Dwi Raharjo, Budi Istana. 2016. Pengaruh Holding Time Terhadap BajaKarbon Menengah AISI 4140 Dan 1045 Pada Pengujian Hardenabillity.Fakultas Teknik. Universitas Muhammadiyah Riau.
Sunardi, Moh Fawaid, Desga H. 2016. Pengaruh Variasi Suhu Pada Self TemperingDan Variasi Waktu Tahan Pada Proses Tempering Terhadap SifatMekanis Baja AISI 4140. Teknik Mesin Universitas Sultan AgengTirtayasa
Risno. 2018. Analisis Sifat Mekanik Dan Struktur Mikro Baja Aisi 4140 AkibatPerbedaan Temperatur Pada Perlakuan Panas Tempering. Sumatera Barat:Teknik mesin universitas negeri padang.
Totten, G.E., Howes, Maurice A.H. (1997) Steel Heat Treatment Handbook, MarcelDekker, Inc.
Van Vlack. L.H, 2000. Elemen-elemen dan Rekayasa Material. Edisi keenam.
Erlangga : Jakarta.
Wahyuni, Ika.2011. Uji Kekerasan Material dengan Metode Rockwell. JurusanFisika, Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Airlangga. Surabaya.
Yusuf, yudi Chandra. 2018. Penggaruh Variasi Holding Time TerhadapKemampukerasan Baja Menggunakan Alat Uji Jominy. Politeknik NegeriKetapang.