pengaruh lingkungan pantai terhadap laju korosi,...

PENGARUH LINGKUNGAN PANTAI TERHADAP LAJU KOROSI, KEKUATAN IMPAK, DAN

KEKERASAN BAJA PEJAL PERSEGI

TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh :

FREDY SANTOSO

025214074

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

2007

THE COASTAL EFFECT ON CORROSION RATE, IMPACT, AND HARDNESS, OF SQUARE SOLID

STEEL

FINAL PROJECT

Prosented as Partial Fulillment of the Regurements To Obtain the Sarjana Teknik Degree

In Mechanical Engineering

By

FREDY SANTOSO

Student Numbering : 025214074

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA 2007

I DEVOTE TO :

FATHER ,MOTHER &

MY SISTER

I LOVE YOU FOREVER …………………

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa tugas akhir ini tidak terdapat karya

yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu perguruan

tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau pendapat yang

pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam

naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 19 Desember 2007

Penulis

Fredy Santoso

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah Bapa di surga, Yesus Kristus putra-Nya yang

tunggal dan Roh Kudus yang telah memberkati penulis, sehingga dapat

menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul ”Pengaruh Lingkungan Pantai (2, 4, dan

6 bulan) Terhadap Laju Korosi, Kekuatan Impak dan Kekerasan Baja Persegi

Jarak 200 m Dari Pantai” dengan baik.

Tugas Akhir ini merupakan salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan

pendidikan Strata-1 di Universitaas Sanata Dharma. Penulis mengucapkan terima

kasih kepada beberapa pihak atas bantuan, bimbingan dan nasihat yang diberikan.

Ucapan terima kasih penulis kepada :

1. Romo Ir. Greg. Heliarko, S.J., S.S., B.ST., M.A., M.Sc., selaku Dekan

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., Wakil Dekan 1 Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

3. Bapak Budi Sugiharto, S.T., M.T., Ketua Program Studi Teknik Mesin

Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

4. Bapak Budi Setyahandana, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing Tugas

Akhir yang telah membimbing, memberi kepercayan, kesabaran, dan

memberikan saran selama penyusunan Tugas Akhir.

5. Bapak Ir. FX Agus Unggul Santosa, Kepala Laboratorium Bahan dan

Manufaktur Universitas Sanata Dharma.

6. Seluruh dosen Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma

untuk segala ilmu pengetahuan, pengalaman, dan bantuan untuk

memajukan kami.

7. Orang tuaku, Bapak Haryanto, dan Ibu Teresia, juga adik-adikku Dewi

Kristiana Sari dan Nova Kristiana Sari atas doa, semangat, kasih sayang,

dan semua yang telah diberikan.

8. Bapak Martono, Asisten Laboratorium Bahan dan Manufaktur Universitas

Sanata Dharma.

9. Staff sekretariat Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma.

10. Teman-teman seperjuangan Tugas Akhir : Andi, Agus, Bowo, Giyarno,

dan Rino atas kerjasamanya.

11. Teman-teman satu angkatan 2002 yang telah memberikan dukungan

selama penyusunan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari Tugas Akhir ini masih belum sempurna sehingga

penulis butuh kritik dan saran guna untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini.

Yogyakarta, 19 Desember 2007

Penulis

Fredy Santoso

INTISARI

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui sifat fisis dan mekanis baja

karbon rendah dari pengaruh lingkungan pantai selama 2, 4 dan 6 bulan dengan

jarak 200 m dari pantai. Sifat fisis yang disebut yaitu : laju korosi, kekuatan

impak, kekerasan, foto mikro, dan bentuk patahan. Bahan yang dipakai adalah

baja karbon rendah profil persegi dengan 10 x 10 x 55 mm.

Proses penelitian dilakukan dalam waktu 6 bulan dengan jumlah spesimen

20. Setiap pengujian diambil 5 spesimen untuk awal, 2 bulan, 4 bulan dan 6 bulan.

Pengujian meliputi uji impak, kekerasan, mikro, dan pengamatan bentuk patahan.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju korosi pada benda uji yang

terkorosi 2 bulan sangat cepat 3,6 mm/tahun, laju korosi benda uji yang terkorosi

4 bulan menurun 2,4 mm/tahun dan laju korosi benda uji yang terkorosi 6 bulan

juga menurun menjadi 1,8 mm/tahun. Pada pengujian impak dan kekerasan bahan

nilai yang tertinggi adalah benda uji yang tidak terkorosi, untuk impak 27,9 joule

dan kekerasan 30,5 kg/mm2, sedangkan pada benda uji yang terkorosi 2, 4 dan 6

bulan kekuatan impak menjadi menurun 24,3 joule, 21,2 joule, 16,2 joule dan

kekerasannya juga menurun menjadi 30,2 kg/mm2, 29,7 kg/mm2, 29,6 kg/mm2.

Pada pengujian laju korosi, kekuatan impak, dan kekerasan bahan nilai yang

terendah adalah benda uji yang terkorosi 6 bulan, jika waktunya lebih lama maka

hasil yang diperoleh terus menurun.

DAFTAR ISI

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

TITLE ................................................................................................................ ii

HALAMAN PEERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................. iii

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

HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................................ v

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................ vi

KATA PENGANTAR ....................................................................................... vii

INTISARI .......................................................................................................... ix

DAFTAR ISI ..................................................................................................... x

DARTAR TABEL ............................................................................................. xii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................. 1

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

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

1.3 Tujuan Penelitian ......................................................................... 3

1.4 Manfaat Penelitian ....................................................................... 3

1.5 Batasan Masalah .......................................................................... 3

1.6 Metode Pengumpulan Data ......................................................... 4

BAB II DASAR TEORI .................................................................................... 6

2.1 Pengetahuan Tentang Baja ........................................................... 6

2.1.1 Pembuatan Baja dan Jenisnya ......................................... 6

2.1.2 Sifat-sifat Baja Karbon Rendah ...................................... 9

2.1.3 Diagram Fasa .................................................................. 10

2.1.4 Struktur Mikro pada Baja dan Besi ................................ 12

2.2 Korosi .......................................................................................... 13

2.2.1 Macam-macam Korosi ................................................... 15

2.2.2 Laju Korosi ..................................................................... 17

2.2.3 Faktor yang Mempengaruhi Korosi Baja Karbon Rendah 18

2.2.4 Lelah Korosi ................................................................... 19

2.2.5 Faktor Intensitas Tegangan, K1 ...................................... 21

2.2.6 Karakteristik Umum Kurva Lelah Korosi ...................... 21

2.3 Pengujian Bahan .......................................................................... 23

2.3.1 Uji Impak ........................................................................ 23

2.3.2 Uji Kekearasan Brinell .................................................... 25

2.3.3 Pengamatan Struktur Mikro ............................................ 27

2.3.4 Bentuk-bentuk Patahan Uji Impak .................................. 28

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .......................................................... 31

3.1 Skema Penelitian .......................................................................... 31

3.2 Persiapan Benda Uji ..................................................................... 32

3.2.1 Pembuatan Benda Uji ...................................................... 32

3.2.2 Peralatan yang digunakan ................................................ 34

3.3 Pengujian Spesimen ...................................................................... 34

3.3.1 Uji Impak ........................................................................ 35

3.3.2 Langkah penelitian Uji Impak ......................................... 35

3.3.3 Uji Kekerasan .................................................................. 36

3.3.4 Pengamatan Struktur Mikro ............................................ 38

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ................................... 40

4.1 Pengujian Impak ………………………………………………... 40

4.2 Pengujian Kekerasan Brinell …………………………………… 42

4.3 Pengamatan Mikro dan Makro …………………………………. 43

4.3.1 Pengamatan Struktur dan Korosi Secara Mikro .............. 43

4.3.2 Pengamatan Korosi Secara Makro .................................. 47

4.4 Pengamatan Bentuk Patahan ........................................................ 48

4.5 Pengujian Laju Korosi .................................................................. 49

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 53

5.1 Kesimpulan .................................................................................. 53

5.2 Saran ............................................................................................. 54

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 55

LAMPIRAN ....................................................................................................... 56

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Diameter penetrator dan beban yang digunakan pada Brinell ....... 27

Tabel 4.1 Tenaga Patah dan Keuletan Rata-rata ............................................ 40

Tabel 4.2 Rata-rata kekerasan Brinell ........................................................... 42

Tabel 4.3 Laju Korosi Rata-rata (per tahun) Jarak 200 m Dari Pantai .......... 51

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram Fasa Fe – Fe C ............................................................ 10 3

Gambar 2.2 Stuktur Mikro pada Baja dan Besi ............................................. 12

Gambar 2.3 Faktor intensitas tegangan, K 1 ................................................... 21

Gambar 2.4 Karakteristik umum kurva lelah korosi ...................................... 21

Gambar 2.5 Prinsip Pengujian Impak ............................................................ 24

Gambar 2.6 Pemantulan cahaya pada benda ………………………………. 28

Gambar 2.7 Bentuk Patahan Liat ................................................................... 29

Gambar 2.8 Bentuk Patahan Getas ................................................................ 29

Gambar 2.9 Bentuk Patahan Campuran ......................................................... 30

Gambar 3.1 Skema Penelitian ……………………………………………… 31

Gambar 3.2 Mesin Skrap ................................................................................ 32

Gambar 3.3 Dimensi Benda Uji Impak .......................................................... 33

Gambar 3.4 Benda Uji .................................................................................... 33

Gambar 3.5 Uji Impak Frank ......................................................................... 35

Gambar 3.6 Mesin Uji Kekerasan .................................................................. 38

Gambar 3.7 Mikroskop dan Kamera .............................................................. 39

Gambar 4.1 Grafik Rata-rata Tenaga Patah Jarak 200 m Dari Pantai ........... 41

Gambar 4.2 Grafik Rata-rata Keuletan Jarak 200 m Dari Pantai .................. 42

Gambar 4.3 Grafik Rata-rata Kekerasan Brinell Jarak 200 m Dari Pantai .... 43

Gambar 4.4 Foto Struktur Mikro Baja Persegi Tanpa Terkorosi ................... 44

Gambar 4.5 Foto Mikro Baja Persegi Terkorosi 2 Bulan

Jarak 200 m Dari Pantai ............................................................. 45


Jarak 200 m Dari Pantai ............................................................ 45



Gambar 4.8 Foto Mikro Kawat Tembaga ..................................................... 46

Gambar 4.9 Foto Makro Terkorosi 2 Bulan



Jarak 200 m Dari Pantai .......................................................... 47



Gambar 4.12 Patahan Benda Uji Impak Tanpa Terkorosi ............................ 48

Gambar 4.13 Patahan Benda Uji Impak Terkorosi 2 Bulan






Gambar 4.16 Grafik Rata-rata Laju Korosi (per tahun)


BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Seiring berjalannya waktu dalam perkembangan teknologi dan ilmu

pengetahuan yang semakin maju, maka dalam perencanaan dan ketelitian harus

lebih baik terutama dalam pemilihan bahan untuk konstruksi ataupun komponen-

komponen pada mesin. Sebagian besar konstruksi dan komponen-komponen

mesin mendapatkan beban yang bervariasi, maka diperlukan suatu pengujian-

pengujian agar mendapatkan suatu bahan yang baik, sehingga dalam pembuatan

konstruksi dan komponen-komponen menjadi lebih baik. Suatu bahan memiliki

sifat-sifat mekanis, yaitu : kuat, ulet, keras, tangguh, dan lain sebagainya.

Pemilihan bahan pada bagian mesin, merupakan bagian penting yang

harus dilkukan oleh seorang perancang. Bahan yang telah dipilih harus dilakukan

perhitungan untuk mengetahui kekuatan dan keuletan dari bahan tersebut,

sehingga mempunyai harga yang diingankan, dan juga untuk menghindari

kegagalan. Pemilihan bahan pada perancangan mesin salah satunya adalah poros,

karena poros biasanya mempunyai geometri yang tidak kontinu, hal ini

disebabkan adanya takikan pada alur psak maupun kontraksi bertangga. Keadaan

ini berpotensi menimbulkan kosentrasi tegangan, apabila terjadi pembebanan

berulang (Beban Dinamis) yang akibatnya akan fatal. Maka dibutuhkan suatu

proses analisa kegagalan lelah pada bahan, dengan mengadakan pengujian dan

penelitian tentang umur bahan secara baik. Hal tersebut sangatlah penting,

mengingat tujuan analisa kelelahan untuk mengetahui umur bahan tersebut,

sehingga dapat memperhitungkan dan mengantisipasi terjadinya kegagalan

dengan tepat.

Dengan alasan diatas maka penulis tertarik untuk mengetahui seberapa

kuat baja persegi (baja karbon rendah) terhadap lingkungan pantai dengan jarak

200 m terhadap laju korosi, kekuatan kejut dan kekerasan.

1.2 Rumusan Masalah

Korosi yang terjadi pada benda uji mengakibatkan adanya pengurangan

penampang pada benda uji, dan juga mempengaruhi kekuatan patah benda uji

pada saat dilakukan pengujian impak.

Pengujian ini dilakukan pada baja karbon rendah bertakik – V. Pengujian

ini dilakukan pada lingkungan pantai yang berjarak 200 meter dari pantai,

sehingga terjadi korosi dan dilakukan dalam waktu 2, 4, 6 bulan. Hal ini untuk

mengetahui perbandingan kekuatan dan ketahanan antara benda yang tidak

terkorosi dengan yang terkorosi selama 2, 4, 6 bulan, dan dilakukan pengujian

impak, uji kekerasan, laju korosi, foto mikro dan foto makro. Permasalahan ini

sering muncul karena besi dan baja mudah terkorosi dengan cepat pada

lingkungan pantai.

1.3 Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh laju

korosi baja persegi (baja karbon rendah) terhadap lingkungan pantai dengan jarak

200 meter, terhadap :

a. Kekuatan impak baja persegi.

b. Kekerasan baja persegi.

c. Perubahan struktur mikro baja persegi.

d. Bentuk patahan.

e. Laju korosi baja persegi.

1.4 Manfaat Penelitian

Penelitian ini dapat bermanfaat dan memberikan konstribusi bagi

perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, dan juga dapat di harapkan

memberikan manfaat-manfaat antara lain :

1. Dapat dipergunakan sebagai referensi pada penelitian berikutnya.

2. Dari hasil penelitian ini, yang meliputi: uji impak, uji kekerasan, laju

korosi, dan struktur mikro, dengan bahan baja karbon rendah dapat

dijadikan input atau data untuk pengembangan energi angin (kincir).

1.5 Batasan Masalah

Batasan masalah yang ditentukan penulis dalam penelitian dan

penyusunan tugas akhir ini, agar lebih terfokus dan sistematis. Untuk mengetahui

sifat fisis dan mekanis dari baja persegi (baja karbon rendah) sebelum dan

sesudah mendapatkan proses perlakuan di pantai dengan variasi waktu 2 bulan, 4

bulan, dan 6 bulan.

Lingkup penelitian adalah :

a. Bahan baja karbon rendah (dalam bentuk specimen untuk uji impak).

b. Lokasi penelitian, di pantai Samas, Bantul, Yogyakarta.

c. Waktu penelitian 6 bulan.

d. Pengujian yang dilakukan : Uji impak, Uji Kekerasan, Laju korosi, Bentuk

patahan, Pengamatan struktur mikro dan makro.

1.6 Metode Pengumpulan Data

Penyusunan hasil penelitian dan analisa yang dilakukan diharapkan bisa

mendapatkan hasil yang akurat dan sistematis serta tidak melenceng jauh dari

landasan teori yang ada, maka penulis melakukan beberapa metode pengumpulan

data, antara lain :

a. Literatur

Studi literatur digunakan sebagai dasar acuan dan referensi yang

diantaranya mencakup : Landasan teori, gambar, tabel, grafik, dan segala

sesuatu yang berkaitan dengan penelitian. Persamaan untuk perhitungan yang

berkaitan dengan analisa data diambil sebagai bahan perbandingan antara hasil

dari penelitian dan pembahasan.

b. Konsultasi dan Diskusi

Konsultasi dan diskusi dilakukan dengan dosen pembimbing, laboran

yang membantu proses penelitian dan rekan-rekan mahasiswa lain yang

bertujuan untuk mendapatkan hasil penelitian, analisa dan pembahasan yang

baik, juga berguna untuk bertukar informasi, masukan antar mahasiswa yang

berhubungan dengan penelitian yang dilakukan.

c. Pengujian Benda Uji

Data diperoleh berdasarkan proses korosi di pantai Samas, dengan cara

spesimen yang digantung selama 2, 4 dan 6 bulan. Kemudian spesimen

diambil dan diuji di laboratorium Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Sanata Dharma Yogyakarta. Untuk uji komposisinya dilakukan di PT.

ITOKOH CEPERINDO, Klaten, Jawa Tengah.

BAB II

DASAR TEORI

Dalam penelitian ini penulis menggunakan bahan baja karbon rendah

profil pejal persegi. Untuk mendalami tentang teori baja, penulis menjelaskan

dasar-dasar teori serta seluk-beluk tentang baja dan pengaruh lingkungan laut

terhadap baja.

2.1 Pengetahuan Tentang Baja

Baja mempunyai kandungan besi (Fe) dan Karbon (C) dengan kadar

karbon 0,05% – 1,7%. Selain karbon pada baja terkandung kurang lebih 0,25% –

0.3% Silikon (Si), 0,15% Mangan (Mn) dan unsur pengotor lain seperti : Phosfor

(P) dan Belerang (S). Karena unsur-unsur tidak memberikan pengaruh utama

maka unsur tersebut diabaikan.

Biji besi yang diperoleh dari pertambangan kemudian di lebur dalam dapur

tinggi. Hasil dari dapur tinggi berupa besi kasar cair, di tuang dan di proses

kembali dengan pemanasan lanjutan untuk mengurangi atau menambah unsur lain

pada besi cair, hasil leburan tersebut di sebut baja.

2.1.1 Pembuatan Baja Dan Jenisnya

Proses oksidasi peleburan baja dilakukan pada converter, dapur listrik dan

dapur pintu terbuka, selanjutnya dilakukan pembersihan unsur lain melalui proses

asam dan proses basa. Melalui proses tersebut diatas, baja yang dihasilkan antara

lain:

a. Baja paduan (Alloy Steel)

Baja paduan di peroleh melalui penambahan unsur khromium (Cr), nikel

(Ni), mangan (Mn), tungsten (W), silikon (Si) pada baja karbon.

Kelebihan dari baja paduan antara lain :

1. keuletan yang tinggi tanpa mengurangi kekuatan tarik.

2. kemampuan kekerasan yang baik mengurangi kemungkinan retak dan

korosi.

3. Tahan terhadap perubahan suhu.

b. Baja karbon (Carbon Steel)

Unsur pada baja cor dan baja tempa hampir sama, kecuali unsur Si dan Mn

yang berfungsai mengikat O . Baja cor dihasilkan dari penambahan karbon

sekitar 0,05% sampai 1,7% pada besi murni (Ferrit). Baja ini dibeda menjadi :

2

1. Baja karbon rendah (unsur C < 0,3 %)

Semakin sedikit unsur karbon yang ada maka semakin mendekati sifat besi

murni. Baja karbon rendah ditinjau dari kekuatannya memiliki sifat

sedang, liat, serta tangguh. Baja ini mudah di mesin dan mampu las.

2. Baja karbon sedang (unsur C 0,3 % - 0,5 %)

Baja ini lebih keras dari baja karbon rendah, dan sifatnya juga lebih kuat

dan tangguh tetapi kurang liat. Sifat baja karbon sedang dapat diubah

dengan cara heat treatment. Pembentukannya dengan cara ditempa.

3. Baja karbon tinggi (unsur C > 0,5 %)

Memiliki sifat lebih keras tapi kurang liat dan tangguh. Maka, untuk

mempertinggi ketahanan terhadap aus dengan cara heat treatment dan

untuk mengurangi sifat getasnya di temper. Baja jenis ini dipergunakan

untuk pembuatan pegas, alat-alat pertanian dan lain-lain.

AISI (American Iron and Steel Institute) dan SAE (Societi of Automotive

Engineers) memberi kode untuk baja karbon biasa dengan seri 10xx. Dua angka

terakhir menunjukan kandungan karbon (C) dalam baja tersebut. Sebagai contoh :

seri 1050 berarti baja karbon dengan kandungan C sebesar 0,50 % berat. Seri

1080 berarti baja karbon dengan kandungan karbon sebesar 0,80 % berat.

c. Baja tahan karat (Stainless Steel)

Sifat baja yang tahan terhadap hampir semua kondisi karat (korosi),

disebabkan karena baja ini mengandung paling sedikit 12% khromium sebagai

unsur paduannya. Baja tahan karat dibedakan atas :

1. Baja tahan karat austenitik.

2. Baja tahan karat ferritik.

3. Baja tahan karat martensitik atau Perlit.

d. Baja perkakas (Tool Steel)

Baja ini mengandung unsur khromium (Cr), tungsten (W), Vanadium dan

molibden (Mo), sehingga membuat baja lebih tahan aus, tahan terhadap gesekan

serta mempunyai mampu keras yang baik.

Penambahan sejumlah elemen paduan pada baja ini akan memperbaiki

serta melapisinya. Sehingga dapat di gunakan sebagai konstruksi bangunan,

kerangka tower dan kincir angin, mesin dan lainnya.

Dalam penelitian ini penulis menggunakan bahan jenis baja karbon

rendah, dikarenakan baja karbon rendah lebih mudah terkorosi.

2.1.2 Sifat-sifat Baja Karbon Rendah

Sifat-sifat Baja Karbon Rendah :

1. Liat atau ulet (memiliki kekuatan tarik tinggi).

2. Tangguh.

3. Mudah dimesin (diolah). Contohnya dirol (rol dingin atau rol panas).

4. Mudah dilas.

5. Kekuatan sedang dengan kandungan karbon maksimum 0,3 %.

Kadar karbon adalah unsur yang paling utama untuk menguatkan baja,

sehingga baja harus mengandung kadar karbon sampai kandungan tertentu dan

yang diinginkan kandungan karbonnya adalah selalu lebih rendah. Hal ini untuk

mempertahankan sifat-sifat mekanis dari baja tersebut. Tetapi apabila ditinjau dari

mampu las, kadar karbon harus sampai batas tertentu. Semakin sedikit kandungan

karbon dalam baja, maka baja akan semakin mendekati sifat besi murni.

2.1.3 Diagram Fasa (Phase Diagram)

Gambar 2.1 Diagram Fasa Fe – Fe C. 3

(Sumber :Van Vlack ,1991, hal 377)

Diagram fasa seperti pada Gambar 2.1 digunakan untuk menunjukkan fasa

yang ada pada suhu tertentu atau komposisi paduan pada keadaan setimbang yaitu

bila semua reaksi yang mungkin terjadi setelah penelitian selesai

1. Ferrit – Besi α

Besi murni (Ferrit) berubah strukturnya dua kali lipat sebelum

mencair yaitu pada suhu 912° C. Ferrit lunak dan ulet, bersifat

ferromagnetik dan mempunyai struktur kubik pemusatan ruang (kpr).

2. Austenit – Besi γ

Bentuk besi murni ini stabil pada suhu antara 912° C - 1394° C,

dengan struktur kubik pemusatan sisi (kps), lunak dan ulet bersifat

paramagnetik.

3. Besi – δ

Diatas suhu 1394° C, austenit bukan bentuk besi yang stabil karena

struktur kristal kembali ke bentuk kpr, biasa disebut ferrit – δ.

4. karbida Besi (Sementit)

Terbentuk karena paduan besi – karbon, dimana karbon dikondisikan

melebihi batas daya larut membentuk fase kedua, bersifat sangat keras,

kurang kesat dan tidak ulet.

2.1.4 Stuktur Mikro pada Baja dan Besi.

Gambar 2.2 Stuktur Mikro pada Baja dan Besi.

( Sumber : Tata Surdia, Shinroku Saito, Pengetahuan Bahan Teknik hal 71 )

Keterangan Gambar 2.2 :

a. Menunjukkan stuktur mikro baja yang mempunyai kandungan karbon

sebesar 0,06% C.

b. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon sebesar

0,25%. Baja ini dinormalkan pada suhu 930ºC.

c. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon sebesar

0,30%. Baja ini diaustenitkan pada suhu 930ºC dan ditransformasikan

isothermal pada suhu 700ºC.

d. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon sebesar

0,45 %. Baja ini dinormalkan pada suhu 840ºC.

e. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon 0,80%.

Baja ini diaustenitkan pada suhu 1150ºC dan didinginkan pada tungku.

f. Menunjukkan stuktur mikro baja mempunyai kandungan karbon sebesar

1%. Baja ini dirol pada suhu 1050ºC dan pendinginannya dilakukan

dengan udara.

Sumber : Tata Surdia, Shinroku Saito, Pengetahuan Bahan Teknik

2.2 Korosi

Korosi (karat) gejala destruktif yang mempengaruhi semua logam.

Walaupun besi bukan logam pertama yang dimanfaatkan, tetapi besi paling

banyak digunakan dan paling awal menimbulkan korosi.

Pencegahan korosi atau karat sejak awal sampai sekarang, banyak

membebani peradaban manusia dikarenakan :

a. Biaya korosi sangat mahal, baik akibat korosi maupun pencegahannya.

b. Korosi sangat memboroskan sumber daya alam.

c. Korosi sangat membahayakan manusia, bahkan mendatangkan maut.

Definisi korosi adalah rusaknya suatu bahan atau menurunnya kualitas

bahan karena terjadi reaksi dengan lingkungan.

Kebanyakan proses korosi adalah melalui proses elektrokimia beberapa

secara kimiawi. Korosi terjadi pada logam, karena kebanyakan logam ditemukan

dialam dalam bentuk oksida atau logam cenderung kembali ke keadaan pada saat

ditemukan. Logam adalah konduktor listrik, sehingga memungkinkan terjadi

proses elektrokimia.

Plastik tidak ada kecenderungan kembali ke kondisi alam. Korosi pada

plastik terjadi karena reaksi dengan lingkungannya. Reaksi elektrokimia pada

korosi logam biasanya secara elektrokimia yaitu dari Anoda menuju Katoda.

Oksidasi adalah kehilangan elektron (terjadi di Anoda), sedangkan reduksi adalah

mengembalikan ion menjadi atom (terjadi di Katoda).

Korosi dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu :

a. Korosi Logam Sejenis.

b. Korosi Logam Tak Sejenis.

Korosi karena tergantung dari logam yang berlainan, disebut juga korosi

dwilogam atau korosi galvanis. Terjadinya korosi galvanis tergantung pada posisi

relatif logam-logam tersebut pada deret galvanik. Deret galvanik menyatakan

potensial relatif antara logam-logam pada kondisi tertentu.

Perbedaan deret galvanik (DG) dengan deret elektrokimia (DEK) :

Deret elektrokimia (DEK) :

1. Data elektrokimia yang mutlak, untuk perhitungan yang teliti.

2. Memuat data dari unsur-unsur logam.

3. Diukur pada kondisi standar.

Deret galvanik (DG) :

1. Data hubungan antara logam yang satu dengan lainnya dari hasil

kualitatif.

2. Logam-logam murni dan campuran lebih bersifat praktis.

3. Diukur pada kondisi sembarang yang tertentu.

2.2.1 Macam-macam Korosi

Korosi dibedakan atau diklasifikasikan menurut penampakan logam yang

terkorosi, adapun macam-macam korosi adalah sebagai berikut :

a. Korosi Merata

Adalah proses kimiawi atom elektrokimia berlangsung secara

diseluruh permukaan logam yang berhadapan dengan lingkungan

pengkorosi.

Korosi ini mudah dikontrol dengan cara coating inkibitor (memakai bahan

kimia), proteksi katodik.

b. Korosi Dwi Logam

Diakibatkan adanya dua logam yang tak sejenis.

c. Korosi Pitting (kondisi pada air laut)

Adalah korosi dipermukaan benda kerja yang berbentuk lubang-

lubang karena sangat distruktif (bahaya), sulit dicek, dapat menyebabkan

runtuhnya konstruksi dengan tak terduga. Dan untuk menghindari dipakai

bahan-bahan yang tidak mempunyai korosi pitting antara lain : baja tahan

karat 304, baja tahan karat 316, tembaga, incoloy, besi tuang, kuningan,

perunggu, titanium dan masih banyak bahan yang tahan tehadap korosi

pitting.

d. Korosi Crevice (Korosi Celah)

Adalah korosi yang terjadi secara lokal didalam sela-sela antara

logam dan permukaan logam yang terlindungi, dimana larutan didalamnya

tidak bisa keluar dan banyak terjadi dibawah gasket, keling, baut, katub

dan sebagainya.

Untuk menghindari korosi celah adalah menggunakan sambungan

las, bahan keling atau baut serta menggunakan gasket yang tidak

menyerap cairan (memakai teflon).

e. Korosi Intergranuler (antar butir atau batas butir)

Terjadi karena pada daerah batas butir akibat adanya endapan atau

mengandung senyawa lain. Adapun cara untuk menghindari korosi ini

adalah menggunakan perlakuan panas dengan cairan yang bertemperatur

tinggi sesudah pengelasan dan menurunkan kadar karbon, misalnya

sampai 0,03% sehingga tidak terbentuk Cr C seperti pada stainless steel

304 (Fe, 18Cr, 8Ni).

23 6

f. Korosi Tegangan (Stress Corrosion)

Pada peretakan korosi tegangan (Streess Corrosion Cracking / SCC)

adalah peretakan intergranuler atau transgranuler pada logam, akibat

gabungan antara tegangan tarik statik dan lingkungan khusus.

2.2.2 Laju korosi

Laju korosi untuk baja yang terendam dalam air maupun yang terletak di

pantai dipengaruhi oleh interaksi berbagai faktor antara lain :

a. Karbon dioksida

Karbon dioksida sangat mudah larut dalam air dingin, dan

membentuk asam karbonat dengan pH 5,5 sampai 6.

b. Oksigen

Oksigen akan meningkatkan efisiensi reaksi katoda dalam kondisi-

kondisi basa yang selalu dijumpai pada ketel-ketel baja. Oksigen juga

dapat menimbulkan sumuran atau peronggaan ketika terlempar keluar dari

air saat temperatur naik dan masuk kedalam sistem.

c. Garam-garam magnesium dan kalsium

Garam magnesium dan kalsium yang terlarut mengendap dari air

ketika menguap, membentuk selapis kerak pada permukaan logam. Ketika

kerak menebal, laju perpindahan panas menurun sehingga efisiensi hilang

dan mendatangkan resiko terjadinya pelekukan atau distorsi serta

terbentuknya endapan kerak kosong. Mutu air juga merupakan peranan

yang besar. Meningkatnya laju aliran, khususnya ditempat terjadi olakan,

juga meningkatkan laju korosi. Dalam air tawar, laju korosi sebesar 0,05

mm per tahun sudah biasa, walaupun mungkin laju itu turun hingga 0,01

mm per tahun bila endapan mengandung kapur sudah terbentuk. Dalam air

laut laju korosi rata-rata kira-kira berada didaerah antara 0,1 – 0,15 mm

per tahun. Untuk mengetahui laju korosi pada bahan baja karbon rendah

menggunakan rumus sebagai berikut ty

korosiLajuΔ

= didapat dari

rumus kelajuan benda sehingga rumus tersebut kita mampu menganalisa

berapa laju korosi tiap tahunnya. Apabila disitu terdapat kerak, atau bila

lokasinya berada didaerah pasang surut hingga selalu mengalami keadaan

basah atau kering yang berulang, angka diatas akan menjadi lebih besar.

Laju korosi paling cepat untuk baja lunak dalam lingkungan laut karena

terjadi hempasan gelombang dan karena disini terdapat banyak oksigen.

Disini laju hilangnya logam mungkin empat atau lima kali lebih cepat di

banding bila logam itu terendam seluruhnya ditempat yang sama.

2.2.3 Faktor-faktor yang mempengaruhi korosi baja karbon di air laut

a. Ion klorida

Sangat korosif terhadap logam yang mengandung besi. Baja karbon

dan logam-logam besi biasa tidak dapat dipasifkan. Karena garam laut

mengandung klorida lebih dari 55 %.

b. Hantaran listrik

Hantaran yang tinggi memungkinkan anoda dan listrik katoda tetap

bekerja kendati terpisah jauh, jadi peluang terkena korosi meningkat dan

serangan total mungkin jauh lebih parah dibandingkan struktur yang sama

pada air tawar.

c. Oksigen

Korosi pada baja semakin besar dikendalikan secara katudik., jadi

kandungan oksigen yang tinggi akan meningkatkan korosi.

d. Kecepatan

Laju korosi meningkat, khususnya bila ada aliran olakan. Air laut

yang bergerak mungkin :

1. Menghancurkan lapisan penghalang karat.

2. Mengandung lebih banyak oksigen.

Selain itu benturan-benturan mempercepat penetrasi, sedangkan

peronggan memperbanyak permukaan baja yang tersingkap sehingga

korosi berlanjut.

e. Temperatur

Peningkatan temperatur sekitar cenderung mempercepat serangan

korosi. Air laut yang menjadi panas mungkin mengendapkan lapisan kerak

yang protektif atau kehilangan sebagian oksigennya.

2.2.4 Lelah korosi (Corrosion Fatigue)

Antara lelah korosi (Corrosion Fatigue) dan retak korosi tegangan (SCC)

memang banyak miripnya, tetapi antara keduanya juga terdapat perbedaan sangat

nyata, yakni bahwa lelah korosi sangat tidak spesifik.

Lelah mekanik dapat dialami semua logam, yaitu menyebabkan logam

gagal pada tingkat tegangan jauh dibawah tingkat tegangan statik yang dapat

membuatnya gagal.

Di lingkungan basah kita sering menjumpai bahwa ketahanan logam

terhadap lelah menurun. Sehingga membuat lelah korosi menjadi bentuk korosi

yang lazim dijumpai dan berbahaya.

Tahapan-tahapan perkembangan retak lelah kurang lebih sebagai berikut :

a. Pembentukan pita-pita sesar yang menimbulkan intrusi atau ekstrusi pada

bahan.

b. Nukleasi bakal retakan kurang lebih sepanjang 10 µm.

c. Pemanjangan bakal retakan ke arah paling disuka.

d. Perambatan retak makroskopik (0,1 sehingga 1 mm) dalam arah tegak

lurus terhadap tegangan utama maksimum dan sehingga menyebabkan

kegagalan.

Contoh- contoh lelah korosi ada tiga kategori, antara lain :

1. Aktif :Terkorosi dengan bebas, baja karbon dalam air laut.

2. Imun :Logam dalam keadaan terlindung baik secara katodik maupun dengan

pengecatan.

3. Pasif :Logam dalam keadaan terlindung oleh selaput permukaan yang

dibangkitkan oleh korosi sendiri yaitu selaput oksida.

2.2.5 Faktor intensitas tegangan, K 1

Gambar 2.3 Faktor intensitas tegangan, K 1

(Sumber : Dari buku “ KOROSI “ KR. Tretheway, J. Chamberlain hal 189).

Gambar 2.3 memperlihatkan bahwa dalam kondisi retak korosi tegangan

(SCC), laju pertumbuhan retak pada tingkat tegangan rendah meningkat dibanding

ketika harga Kic. Dalam kondisi lelah korosi tingkat-tingkat tegangan yang

memungkinkan diperolehnya laju pertumbuhan retak yang sama bahkan lebih

rendah.

2.2.6 Karakteristik umum kurva lelah korosi

Gambar 2.4 Karakteristik umum kurva lelah korosi.

(Sumber : Dari buku “ KOROSI “ KR. Tretheway, J. Chamberlain hal 191).

Gambar 2.4 memperlihatkan karaktristik lelah dan lelah korosi pada baja

paduan rendah baik dalam kondisi lembam maupun di lingkungan natrium klorida

berair. Di lingkungan basah, tampaknya efek yang timbul lebih besar pada tingkat

tegangan rendah, pada tingkat tegangan tinggi perilaku retak lebih menyerupai

mekanisme pertumbuhan retak oleh faktor mekanik semata.

Kurva lelah korosi untuk mudahnya dapat dibagi menjadi tiga daerah,

seperti yang dilakukan untuk kurva pertumbuhan retak dan ambang SCC batas

ditunjukkan pada Gambar 2.4 yaitu : Pemicuan, Penjalaran dan Kegagalan. Pada

Gambar 2.4 dapat disimpulkan bahwa lelah korosi dapat terjadi pada tingkat-

tingkat tegangan jauh lebih rendah dari tingkat-tingkat untuk SCC. Mengingat laju

pertumbuhan retak SCC didaerah B biasanya tergantung pada faktor intenitas

tegangan (sejajar dengan sumbu –x), tidak demikian halnya untuk lelah korosi

yang sejati, perilaku retak biasanya sesuai dengan Hukum Paris, yaitu / = da dN

C Δ Km

. Sumber rumus Hukum Paris tersebut diambil dari buku “ KOROSI “ KR.

Tretheway, J. Chamberlain hal.195. Kecuali bila perilaku SCC tumpang tindih dengan

perilaku retak korosi.

Tegangan purata (Mean Stress) merupakan variabel paling penting karena

untuk tetapan K kita dapat menggunakan harga-harga yang berbeda. Tegangan

tarik purata merusak ketahan terhadap lelah korosi jika frekuensi berada dalam

rentang efek yang maksimum. Apabila tegangan purata dinaikkan, untuk

Δ

ΔK

yang sama (yaitu, R naik keharga lebih positif), laju pertumbuhan retak jadi

meningkat. Ketahanan terhadap lelah korosi meningkat banyak sekali baik di

udara maupun dalam hidroklorat melalui pemberian tegangan purata pada

frekuensi rendah.

Uji ketahanan terhadap lelah korosi terus memainkan peranan penting

dalam penentuan umur pakai. Ini karena masih banyaknya situasi yang membuat

metode-metode mekanika perpatahan kurang teliti.

Dalam penjelasan detinitif tentang teori lelah korosi terbaru, Scott telah

menguraikan manfaat penggabungan data laju pertumbuhan retak dan uji

ketahanan dalam analisis. Melalui pengandaian bahwa laju pertumbuhan retak

mengikuti Hukum Paris, / = Cda dN Δ Km

Keterangan : / = Laju pertumbuhan retak da dN

= Batas ketahanan terhadap lelah C

Δ K = Tegangan purata

Sumber “ KOROSI “ KR. Tretheway, J. Chamberlain hal.195.

2.3 Pengujian Bahan

Pengujian bahan ini dilakukan untuk mengetahui perbedaan sifat fisis dan

mekanis dari benda uji yang diteliti.

2.3.1 Uji Impak

Pengujian impak dimaksud untuk mengetahui sifat fisis liat atau getas

benda uji sebelum dan sesudah mendapat perlakuan panas. Uji impak ini

membutuhkan tenaga untuk mematahkan benda uji dengan sekali pukul, alat

pukul yang digunakan berupa sebuah palu dengan berat tertentu yang dijatuhkan

dengan cara dilepaskan dari sudut 150o (α) dan sisi pisau pada palu menengenai

benda uji berbentuk persegi panjang dengan ukuran 10 x 10 mm, panjang 55 mm

dan takikkan 7 mm serta sudut takikkan 65o, karena pukulan tersebut benda uji

akan patah, kemudian palu akan berayun kembali membentuk sudut (β) hasil dari

keliatan benda uji.

Gambar 2.5 Prinsip Pengujian Impak

Harga uji impak dapat dicari dengan rumus:

W = GR (cos β - cos α) (joule)

dimana : W = Tenaga patah (joule)

α = Besar sudut pada saat palu akan dilepaskan tanpa benda uji

β = Sudut yang dibentuk palu setelah mematahkan benda uji

G = Berat palu (kg)

R = Jarak titik putar palu sampai titik berat palu = 0,83 m

Harga keliatan suatu bahan dapat dicari dengan menggunakan rumus:

Keliatan = A

W (joule/mm2)

dimana : W = tenaga patah (joule)

A = luas patahan benda uji (mm2)

Dari metode ini dapat diperoleh keuntungan sebagai berikut:

1. Bentuk benda uji yang digunakan sangat cocok untuk mengukur

ketangguhan takik pada bahan kekuatan rendah.

2. Pengujian dapat dilakukan pada suhu dibawah suhu ruang

3. Dapat juga digunakan untuk perbandingan pengaruh paduan dan

perlakuan panas pada ketangguhan takik.

Disamping beberapa keuntungan diatas pada metode ini, terdapat juga kerugian

yang terjadi, diantaranya:

1. Hasil uji impak tidak bisa dimanfaatkan dalam perancangan, karena

uji ini bersifat merusak.

2. Tidak terdapat hubungan antara data uji impak dengan ukuran cacat.

2.3.2 Uji Kekerasan Brinell

Pengujian kekerasan menurut Brinell bertujuan untuk menentukan

kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap bola baja

yang ditekankan pada permukaan material tersebut. Disarankan agar pengujian

Brinell ini hanya diperuntukkan material yang memiliki kekerasan Brinell sampai

dengan 400 (ditulis 400 HB). Bila kekerasan lebih dari itu, disarankan memakai

pengujian Rockwell atau Vickers. Cara pengujian Brinell adalah dengan

menekankan bola baja yang dikeraskan dengan diameter D (mm) ke permukaan

bagian material yang di uji dengan beban P (kg) tegak lurus terhadap permukaan

tersebut, bebas hentakan (beban kejut) dan secara demikian berangsur-angsur

sehingga beban uji tercapai dalam waktu 15 detik.

Lama pengujian (pembebanan uji) untuk :

1. Semua jenis baja : 15 detik

2. Metal bukan besi : 30 detik.

Pada umumnya pusat tempat pengujian berjarak sekurang-kurangnya 2xd

dari tepi material uji dan jarak tempat pengujian yang satu terhadap yang lain

sekurang-kurangnya 3xd.

Garis tengah bekas indentor d harus diukur dengan ketelitian 0,01 mm.

Untuk menghindari terjadinya deformasi pada material uji bagian bawah, maka

ditentukan tebal minimal material uji adalah 17 x dalamnya bekas indentor.

Rumus angka kekerasan Brinell (BHN) :

( )22

2dDDD

PBHN−−

=π

Catatan : d min = 0,25 x D

d maks = 0,5 x D

dengan :

P = gaya yang bekerja pada identor / gaya penekan (kg)

D = diameter indentor (mm)

d = diameter lubang injakan (mm)

Dalam pengujian ini perlu diperhatikan jenis logam benda uji, ketebalan

benda uji untuk menentukan besarnya beban dan diameter bola baja yang akan

digunakan untuk melakukan penekanan seperti terlihat pada tabel 2.1

Diameter bola baja yang sering digunakan untuk penekanan adalah

sebagai berikut :

Tabel 2.1 Diameter penetrator dan beban yang digunakan pada Brinell.

Tebal benda uji (mm) Diameter penetrator 1 -3 3 – 6 >6

D = 2,5 D = 5 D = 10

HB rata-rata 2DP Bahan

160 160 – 80 80 – 20

30 10 5

Baja, besi cor Kuningan, logam campur Cu

Aluminium, tembaga

52 =DP 102 =

DP 302 =

DP Diameter

penetrator D(mm) Gaya (kg)

2,5 31,25 62,5 187,5

5 125 250 750

10 500 1000 3000 (Sumber : Setyahandana B : Materi Kuliah Bahan Teknik Manufaktur, hal 54).

2.3.3 Pengamatan Struktur Mikro

Pengamatan struktur mikro dilakukan dengan tujuan untuk mempelajari

sifat-sifat logam dan perlakuan panas dengan mikroskop, serta memeriksa struktur

logam. Bila cahaya yang dipantulkan masuk ke dalam lensa mikroskop metal,

permukaan akan tampak terlihat dengan jelas. Bila berkas dipantulkan dan tidak

mengenai lensa, daerah itu akan tampak hitam.

Batas butir akan tampak seperti mengelilingi setiap butir dan cahaya tidak

dipantulkan ke dalam lensa. Jadi batas butir tampak seperti garis-garis hitam Pada

gambar berikut akan tampak arah pemantulan cahaya.

Gambar A contoh sedang diamati Gambar B contoh di okuler

Gambar 2.6 Pemantulan cahaya pada benda (Sumber : Avner, S.H., Introduction to Physical Metalurgy, McGraw Hill, Tokyo, Japan).

2.3.4 Bentuk-Bentuk Patahan Uji Impak

Dari hasil pengujian akan didapat jenis patahan yang menunjukkan

karakter dari bahan.

1. Patah liat : pada bahan ductile (liat) akan terlihat arah rambatan retak

yang tidak rata, tampak buram dan berserat. Bentuk patahan liat dapat

dilihat pada gambar 2.7.

Gambar 2.7 Bentuk Patahan Liat

2. Patah getas : patahan getas akan memberikan tampilan permukaan yang

rata tanpa terjadinya tanda-tanda kerusakan yang berarti pada sekitar

patahan, permukaannya pun mengkilap. Bentuk patahan ini dapat dilihat

pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 Bentuk Patahan Getas

3. Patah Campuran : patahan ini mempunyai patahan yang sebagian getas

dan sedikit liat. Bentuk patahan ini dapat dilihat pada Gambar 2.9.

Gambar 2.9 Bentuk Patahan Campuran

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Skema Penelitian

Pengujian bahan : 1. Uji impak 2. Uji kekerasan 3. Struktur mikro 4. Pengamatan bentuk patahan

Proses korosi selama 6 bulan, jarak 200 m dari

pantai


pantai


pantai

Pengujian awal sebelum korosi

Pembuatan benda uji

Kesimpulan

Persiapan Bahan

Uji Komposisi

Hasil Penelitian Dan Pembahasan

Gambar 3.1 Skema Penelitian

3.2 Persiapan Benda Uji

Penelitian ini menggunakan baja persegi yang banyak dijumpai di pasaran.

Komposisi utama dari baja persegi ini adalah karbon rendah sebesar 0,196%, dan

sisanya adalah unsur logam paduan lain. Untuk lebih jelasnya dari data komposisi

kimia yang terkandung dari bahan awal dalam penelitian ini terdapat dalam

lampiran.

3.2.1 Pembuatan Benda Uji

Sebelum penelitian dimulai, baja persegi tersebut dibuat benda uji sesuai

dengan ukuran-ukuran standart seperti pada Gambar 3.3 dan pembuatan spesimen

menggunakan mesin skrap, terlihat pada Gambar 3.2.

Gambar 3.2 Mesin Skrap

Ukuran dari benda uji yang digunakan tidak mengacu pada ukuran

standard ASTM (American Society for Testing of Materials) karena disesuaikan

dengan kemampuan mesin uji impak di laboratorium logam Fakultas Teknik

Universitas Gajah Mada Yogyakarta.

650, 7 mm

10mm

55 mm 10 mm

Gambar 3.3 Dimensi Benda Uji Impak

Gambar 3.4 Benda Uji

Setelah pembuatan benda uji selesai, maka langkah berikutnya adalah

peletakan benda uji di pantai dengan jarak 200 meter dari pantai dan dengan

kurun waktu 2 bulan, 4 bulan, dan 6 bulan. Kemudian diambil dan dilakukan

pengujian-pengujian seperti : uji kekerasan, uji impak, foto mikro, foto makro dan

juga laju korosi.

3.2.2 Peralatan Yang Digunakan

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai

berikut:

a. Alat-alat yang digunakan dalam poses pembuatan benda uji :

1. Mesin Skrap

2. Kikir

3. Jangka sorong

4. Gergaji

b. Alat-alat yang digunakan dalam pengujian benda uji :

1. Mesin uji impak

2. Mesin uji kekerasan Brinell

3. Mikroskop optik dan kamera

4. Resin poliester

5. Amplas

6. Autosol

7. Kain

8. Lampu baca

9. Alkohol 95%, HNO3 (asam nitrat 5%)

3.3 Pengujian Spesimen

Pengujian benda uji ini dilakukan untuk mendapatkan data dari benda uji

yang mengalami korosi maupun yang tidak terkorosi, dimana data-data yang

dihasilkan tersebut selanjutnya akan dibandingkan untuk melihat hasil yang

terbaik dari benda uji tersebut.

3.3.1 Uji Impak

Uji Impak ini membutuhkan tenaga untuk mematahkan benda uji dengan

sekali pukul, alat pukul yang digunakan berupa sebuah palu dengan berat tertentu

yang dijatuhkan dengan cara dilepaskan dari sudut 1500 (α) dan sisi pisau pada

palu mengenai benda uji berbentuk persegi panjang dengan ukuran 10 x 10 mm,

panjang 55 mm dan takikkan 7 mm serta sudut takik 650 , karena pukulan tersebut

benda uji akan patah, kemudian palu akan berayun kembali membentuk sudut (β)

hasil dari keliatan benda uji.

3.3.2 Langkah Penelitian Uji Impak

Pada pengujian impak ini dilakukan dengan maksud untuk mengetahui dan

menentukan sifat mekanis yang berupa tenaga patah. Dalam pengujian ini

menggunakan alat uji impak seperti yang dapat dilihat pada Gambar 3.5.

Gambar 3.5 Uji Impak Frank

a. Mempersiapkan benda uji

Benda uji dibuat dengan bentuk empat persegi panjang dengan ukuran

10x10 mm, panjang 55 mm dan diberikan takik sedalam 7 mm dengan sudut

650 yang berada ditengah-tengah benda uji, kemudian dihaluskan dulu sisi-

sisinya menggunakan amplas, tujuannya agar permukaan benda uji menjadi

rata.

b. Pelaksanaan penelitian

Penelitian dilakukkan dengan cara benda uji diletakkan pada tempat

dimana bila lengan pada alat uji impak dijatuhkan maka akan tepat mengenai

bagian tengah (takik) benda uji sehingga benda uji akan patah setelah

mendapatkan beban kejut dari lengan yang dilepas dari sudut 1500, kemudian

lengan membentuk sudut (β) yang dibentuk setelah palu mematahkan benda

uji/spesimen.

3.3.3 Uji Kekerasan

Pengujian kekerasan dalam penelitian ini memakai pengujian kekerasan

Brinell dengan diameter bola indentor 2,5 mm dan batasan diameter bekas injakan

bola indentor adalah sebagai berikut :

diameter minimal (dmin) = 0.25 × D = 0,625 mm

diameter maksimal (dmaks) = 0.5 × D = 1,25 mm

beban yang digunakan (P) = 125 kg

Pada umumnya pengujian kekerasan ini mempunyai tujuan untuk

menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap

bola baja yang ditekankan pada permukaan material tersebut.

Urutan pengujian kekerasan ini sebagai berikut :

a. Permukaan benda uji dihaluskan dengan amplas, dimulai dengan

menggunakan amplas kasar dan selanjutnya memakai amplas yang halus

agar permukaan benda uji tersebut rata dan sejajar.

b. Setelah proses pengamplasan selesai, benda uji dibersihkan dengan

digosok memakai autosol hingga benar-benar bersih.

c. Tentukan dahulu beban penekanan sesuai dengan tabel konversi yang ada

(dalam penelitian ini memakai beban 187,5 kg) dan syarat batas bekas

injakan bola indentor.

d. Melakukan penekanan indentor ke permukaan bagian material yang diuji

dengan beban P (kg) tegak lurus terhadap permukaan tersebut, bebas

hentakan (beban kejut) dan secara demikian berangsur-angsur sehingga

beban uji tercapai dalam waktu 30 detik, dengan cara memutar handel

penekan.

e. Mengamati dan catat data besarnya gaya penekan.

f. Memutar balik handel penekan untuk melepaskan atau menggeser benda

uji.

g. Pengujian kekerasan dan pengukuran dilakukan beberapa kali untuk tiap

benda uji di tempat yang berbeda.

h. Memindahkan benda uji dari alat uji dan amati besarnya lubang bekas

injakan indentor dengan mikroskop.

i. Mencatat data yang ada dan hitunglah beberapa harga kekerasan untuk

benda uji tersebut.

Hasil pengujian kekerasan berupa data dan hitungan selama pengujian

berlangsung. Mesin uji kekerasan diperlihatkan pada Gambar 3.6.

Gambar 3.6 Mesin Uji Kekerasan

3.3.4 Pengamatan Struktur Mikro

Pengamatan struktur mikro bertujuan untuk membandingkan struktur

mikro dari benda uji yang diteliti dengan kondisi yang berbeda-beda, namun

dalam hal ini yang digunakan yaitu benda uji awal sebelum diletakkan dipantai

dan pada wariasi waktu 2, 4, dan 6 bulan. Hasil pengujian berupa struktur mikro

foto dan analisa selama pengujian berlangsung. Mesin uji mikro diperlihatkan

pada Gambar 3.7.

Prosedur pengamatan struktur mikro adalah sebagai berikut :

a. Permukaan benda uji dihaluskan dan dibersihkan sehingga permukaan

tersebut rata dan sejajar, gunakan amplas mulai dari yang kasar sampai

amplas yang halus.

b. Mengosok benda uji tersebut dengan autosol sehingga permukaannya

mengkilap.

c. Mencuci benda uji dengan aquades kemudian keringkan (dilap dengan

kain dan dihembuskan udara).

d. mengetsa permukaan benda uji dengan menggunakan larutan NaOH,

kemudian diamkan selama 60 detik sambil digoyang-goyangkan.

e. Masukkan benda uji ke dalam alkohol untuk menetralkan bahan etsa

kemudian cuci dengan aquades dan keringkan.

f. Mengamati permukaan benda uji yang telah dietsa dengan menggunakan

mikroskop, lakukan pemotretan dan analisa.

g. Melakukan langkah seperti diatas untuk benda uji yang lain yang memiliki

kondisi yang berbeda-beda.

Gambar 3.7 Mikroskop dan Kamera

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Impak

Hasil pengujian impak yang telah dilakukan pada benda uji baja Persegi

baik yang tidak terkorosi maupun yang mengalami korosi di pantai dalam waktu

2, 4, 6 bulan dengan jarak 200 m, maupun tanpa perlakuan di pantai menunjukkan

pengaruh terhadap tenaga patah dari benda uji tersebut. Data yang didapat adalah

berupa sudut (β) yang ditunjukkan oleh jarum penunjuk terhadap dial (piringan

angka). Dari pengujian ini dapat diambil nilai rata-rata tenaga patah dan keuletan

baja pejal persegi yang ditunjukkan pada Tabel 4.1.

Tabel 4.1 Tenaga Patah dan Keuletan Rata-rata.

No

Benda

Rata-rata Tenaga Patah

(joule)

Rata-rata Keuletan

(joule/mm²)

1

Tanpa korosi

27.9

0.9

2

Terkorosi 2 Bulan

24.3

0.8

3

Terkorosi 4 Bulan

21.2

0.7

4

Terkorosi 6 Bulan

16.2

0.5

Pada Tabel 4.1. dapat dilihat hasil rata-rata tenaga patah maksimal dari

baja persegi yang mengalami perlakuan berbeda-beda, antara lain baja persegi

sebelum terkorosi di pantai, baja persegi setelah terkorosi di pantai dengan variasi

waktu 2, 4, 6 bulan dengan jarak 200 m dari pantai. Baja persegi yang belum

terkorosi memiliki tenaga patah rata-rata sebesar 27,9 joule. Pada baja persegi

yang telah terkorosi, dalam waktu 2 bulan tenaga patahnya menurun menjadi 24,3

joule dan dalam waktu 4 bulan dan 6 bulan tenaga patahnya juga turun menjadi

21,2 joule dan 16,2 joule. Tidak hanya tenaga patah saja yang menurun, tetapi

keuletannya juga ikut menurn. Agar lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik rata-

rata tenaga patah dan grafik rata-rata keuletan Gambar 4.1 dan Gambar 4.2.

27.9

24.321.2

16.2

0

5

10

15

20

25

30

Tanpa Korosi Terkorosi 2bulan

Terkorosi 4bulan

Terkorosi 6bulan

Benda Uji

Tena

ga P

atah

(jou

le)

Gambar 4.1 Grafik Rata-rata Tenaga Patah

Jarak 200 m Dari Pantai.

0.90.8

0.7

0.5

00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1

Tanpa Korosi Terkorosi 2bulan

Terkorosi 4bulan

Terkorosi 6bulan

Benda

Keul

etan

(jou

le/m

m2 )

Gambar 4.2 Grafik Rata-rata Keuletan


4.2 Pengujian Kekerasan Brinell

Tabel 4.2 Rata-rata kekerasan Brinell.

No

Benda Uji

Kekerasan Brinell (kg/mm²)

1

Tanpa Korosi

30.5

2

Terkorosi 2 Bulan

30.2

3

Terkorosi 4 Bulan

29.7

4

Terkorosi 6 Bulan

29.6

Dari hasil pengujian kekerasan Brinell dapat dilihat pada Tabel 4.2

menunjukkan angka kekerasan Brinell baja persegi tanpa korosi mempunyai nilai

kekerasan Brinell rata-rata, sebesar 30,5 kg/mm2. Kekerasan pada baja persegi

yang mengalami perlakuan di pantai 2 bulan mengalami penurunan, sebesar 30,2

kg/mm2, begitu juga pada benda uji yang terkorosi 4 bulan 6 bulan mengalami

penurunan kekerasan, sebesar 29,7 kg/mm2 dan 29,6 kg/mm2. Agar lebih jelasnya

dapat diliha dari grafik rata-rata angka kekerasan brinell Gambar 4.3.

29.629.730.230.5

0

5

10

15

20

25

30

35

Tanpa Korosi Terkorosi 2Bulan

Terkorosi 4Bulan

Terkorosi 6Bulan

Benda

Kek

eras

an B

rinel

l (kg

/mm

2 )

Gambar 4.3 Grafik Rata-rata Kekerasan Brinell


4.3 Pengamatan Mikro Dan Makro

4.3.1 Pengamatan Struktur Dan Korosi Secara Mikro

Hasil pengamatan struktur mikro pada benda uji baja persegi baik yang

mengalami korosi maupun yang tidak terkorosi, tidak mengalami perbedaan pada

struktur butirannya Gambar 4.4.

130 µm

Gambar 4.4 Foto Struktur Mikro Baja Persegi Tanpa Terkorosi.

Pengamatan laju korosi dengan menggunakan foto mikro pada benda

yang terkorosi 2 bulan, 4 bulan dan 6 bulan. Benda yang 6 bulan korosinya lebih

dalam dibanding benda yang terkorosi 4 bulan dan 2 bulan Gambar 4.6, Gambar

4.5 dan Gambar 4.7, tetapi korosi yang terjadi masih korosi dinding belum sampai

terjadi korosi butiran.

130 µm

Gambar 4.5 Foto Mikro Baja Persegi Terkorosi 2 Bulan Jarak 200 m Dari Pantai.

130 µm


130 µm


130 µm

Gambar 4.8 Foto Mikro Kawat Tembaga.

Untuk mengetahui ukuran nyata hasil foto mikro, digunakan

pembanding berupa kawat tembaga yang berdiameter 0,13 mm. Gambar 4.8

menunjukkan gambar kawat tembaga pembanding dimana penampang kawat

memiliki diameter 130 µm dengan perbesaran pada lensa kamera 100X. Dengan

perbandingan antara ukuran nyata kawat pembanding dan ukuran kawat

pembanding pada gambar, dapat diketahui ukuran nyata dari variabel yang diukur

pada foto mikro baja karbon rendah dengan catatan perbesaran antara foto mikro

baja karbon rendah sama dengan perbesaran dari kawat tembaga.

4.3.2 Pengamatan Korosi Secara Makro

Dilihat dari pengamatan foto makro pada Gambar 4.11 benda uji yang

terkorosi 6 bulan, korosinya bertambah buruk dibandingakan dengan yang

terkorosi 4 bulan dan 2 bulan Gambar 4.10 dan Gambar 4.9.







4.4 Pengamatan Bentuk Patahan

Analisa struktur makro bertujuan untuk mengetahui bentuk patahan

benda uji secara makroskopis setelah dilakukan pengujian impak.

Gambar 4.12 Patahan Benda Uji Impak Tanpa Terkorosi.







Dilihat dari Gambar 4.12, Gambar 4.13, Gambar 4.14 dan Gambar 4.15

memperlihatkan bentuk patahan dari benda uji. Bentuk patahan benda uji yang

tidak terkorosi dengan yang terkorosi 2 bulan, 4 bulan dan 6 bulan sama, karena

bentuk patahan dari keseluruhan benda uji tersebut menunjukkan bahwa benda uji

tersebut liat.

4.5 Pengujian Laju Korosi.

Pengujian laju korosi dilakukan dengan cara pengukuran benda uji tanpa

terkorosi dan benda uji yang terkorosi 2 bulan dan 4 bulan. Benda uji yang

terkorosi 2 bulan dan 4 bulan dilakukan pengamplasan pada kedua dindingnya

yang berkarat sampai di kedua dinding benda uji tidak terlihat adanya lubang

korosi, kemudian diukur menggunakan jangka sorong.

Hasil-hasil pengukuran benda uji :

A = 10 mm

B = 9,4 mm

C = 9,2 mm

D = 9,1 mm

D2 = A – B

= 10 mm – 9,4 mm

= 0,6 mm

E2 = D2 x 6

= 0,6 x 6

= 3,6 mm/tahun

D4 = A – C

= 10 mm – 9,2 mm

= 0,8 mm

E4 = D4 x 3

= 0,8 x 3

= 2,4 mm/tahun

D6 = A – D

= 10 mm – 9,1 mm

= 0,9 m

E6 = D6 x 2

= 0,9 x 2

= 1,8 mm/tahun

Asumsi :

A = Tanpa terkorosi (mm)

B = Terkorosi 2 bulan (mm)

C = Terkorosi 4 bulan (mm)

D = Terkorosi 6 bulan (mm)

D2 = Tebal korosi 2 bulan (mm)



E2 = Rata-rata laju korosi per tahun selama 2 bulan (mm/tahun)



Tabel 4.3 Laju Korosi Rata-rata (per tahun) Jarak 200 m Dari Pantai.

No

Benda

Waktu

Laju Korosi

(mm/tahun)

1

Baja karbon rendah profil pejal persegi

Terkorosi 2 bulan

3.6

2


Terkorosi 4 bulan

2.4

3


Terkorosi 6 bulan

1.8

Dilihat dari Tabel 4.3 laju korosi rata-rata per tahun selama 2 bulan dan 4

bulan sangat berbeda jauh Gambar 4.17, disebabkan adanya penurunan laju korosi

dari 2 bulan ke 4 bulan.

3.6

2.4

1.8

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Terkorosi 2 bulan Terkorosi 4 bulan Terkorosi 6 bulan

Benda

Laju

Kor

osi (

mm

/tahu

n)

Gambar 4.16 Grafik Rata-rata Laju Korosi (per tahun)


BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

1. Korosi menjadikan benda mengalami pengurangan penampang sehingga

kekuatan impaknya menurun, kekuatan impak rata-rata yang tertinggi

yaitu: benda uji tanpa terkorosi 27,9 joule, yang terkorosi 2 bulan

mengalami penurunan 24,3 joule dan yang terkorosi 4 dan 6 bulan juga

turun menjadi 21,2 joule dan 16,2 joule.

2. Kekerasan pada benda uji menjadi menurun, karena pada bagian

permukaan lebih keras dibandingkan pada bagian dalam benda uji.

3. Struktur mikro untuk benda awal dan yang terkorosi 2, 4 dan 6 bulan tidak

mengalami perubahan, karena pada saat dilakukan pemotretan adalah

bagian dalam benda uji bukan pada bagian dinding yang terkorosi.

4. Bentuk patahan yang terlihat pada saat pengujian impak, termasuk dalam

bentuk patah liat, karena pada bentuk patahannya terlihat tidak rata,

berwarna buram, dan berserat.

5. Pada 2 bulan laju korosi yang terjadi sangat cepat sebesar 3,6 mm/tahun,

setelah 4 bulan kemudian laju korosinya menurun menjadi 1,2 mm/tahun

dan setelah 6 bulan laju korosinya menurun menjadi 0,6 mm/tahun.

Penurunan laju korosi disebabkan dinding korosi awal menghalangi

oksigen untuk masuk lebih dalam.

5.2 Saran

Dalam penelitian yang dilakukan oleh penulis masih banyak terdapat

kesalahan dan kekurangan. Untuk lebih menyempurnakan penelitian yang lebih

lanjut maka perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut:

1. Dalam pembuatan benda uji harus standar ASTM (American Society for

Testing of Materials) agar didapatkan hasil yang lebih baik.

2. Pada proses pengujian benda uji dilakukan dengan prosedur yang telah

ditetapkan (ukurun standar alat uji) dengan sebaik mungkin.

3. Dalam penelitian berikutnya, dilakukan dengan waktu yang lebih lama lagi

dari penelitian sebelumnya, agar dapat membandingkan hasil dari

penelitian sebelumnya dan memperoleh hasil yang lebih baik.

DAFTAR PUSTAKA

Amstead. B.H, Philip.F.O, Myron.L.B,1993, Teknologi Mekanik, edisi ke 7, Erlangga, Jakarta.

Anonim, 1987, Annual Book of ASTM Standart, American Society For Testing

Material, Philadelpia.PA. Dieter, G.E., 1992, Metalurgi Mekanik, Jilid 2, edisi ketiga, alih bahasa oleh

Sriati Djaprie, Erlangga, Jakarta Setyahandana, B., Materi Kuliah Bahan Teknik Manufaktur, Universitas Sanata

Dharma, Yogyakarta Surdia, T., Saito, S., 1999, Pengetahuan Bahan Teknik, Cetakan ke-4, Pradnya

Paramita, Jakarta Suroto, A. Sudibyo, B., Ilmu logam/ Metalurgi, ATMI, Surakarta Trethewey, KR., Chamberlain, J., 1991, Korosi untuk Mahasiswa dan

Rekayasawan, edisi pertama, PT Gramedia utama, Jakarta. Van Vlack, L.H., 1983, Ilmu dan Teknologi Bahan, alih bahasa oleh Sriati

Djaprie, Edisi keempat, Erlangga, Jakarta

LAMPIRAN

Lampiran 1. Tabel Sifat Mekanik Hasil Pengujian Impak Baja Karbon Rendah (Profil Persegi) Tanpa Korosi.

No

TEBAL mm

LEBAR mm

LUAS mm²

α

β

TENAGA PATAH (joule)

KEULETAN (joue/mm²)

1 3 10 30 156 120 28.59209 0.95307 2 3 10 30 156 121 27.55258 0.918419 3 3 10 30 156 122 26.52386 0.884129 4 3 10 30 156 120 28.59243 0.953081 5 3 10 30 156 120 28.59243 0.953081

RATA RATA 27.97068 0.932356 Lampiran 2. Tabel Sifat Mekanik Hasil Pengujian Impak Baja Karbon

Rendah (Profil Persegi) Terkorosi 2 Bulan.

No

TEBAL mm

LEBAR mm

LUAS mm²

α

β



1 3 10 30 156 124 24.49961 0.816654 2 3 10 30 156 124 24.5001 0.81667 3 3 10 30 156 123 25.50614 0.850205 4 3 10 30 156 125 23.50519 0.783506 5 3 10 30 156 125 23.50546 0.783515 RATA RATA 24.3033 0.81011

Lampiran 3. Tabel Sifat Mekanik Hasil Pengujian Impak Baja Karbon

Rendah (Profil Persegi) Terkorosi 4 Bulan.

No

TEBAL mm

LEBAR mm

LUAS mm²

α

β



1 3 10 30 156 126 22.52272 0.750757

2 3 10 30 156 127 21.55305 0.718435

3 3 10 30 156 130 18.72028 0.624009

4 3 10 30 156 126 22.52272 0.750757

5 3 10 30 156 128 20.59575 0.686525

RATA RATA 21.1829 0.706097

Lampiran 4. Tabel Sifat Mekanik Hasil Pengujian Impak Baja Karbon Rendah (Profil Persegi) Terkorosi 6 Bulan.

No

TEBAL mm

LEBAR mm

LUAS mm²

α

β



1 3 10 30 156 133.5 15.56976 0.518992

2 3 10 30 156 133.5 15.5701 0.519003

3 3 10 30 156 132 16.89895 0.563298

4 3 10 30 156 133 16.00927 0.533642

5 3 10 30 156 132 16.89895 0.563298

RATA RATA 16.18941 0.539647 Lampiran 5. Tabel Sifat Mekanik Hasil Pengujian Kekerasan Brinell Baja

Karbon Rendah (Profil Persegi) Tanpa Korosi.

No

BEBAN P (kg)

DIAMETERD (mm)

DIAMETERd (mm)

BHN (kg/mm²)

1 125 2.5 1.04 29.47 2 125 2.5 1.04 29.47 3 125 2.5 1 31.83 4 125 2.5 1.03 30.03 5 125 2.5 1 31.83 RATA RATA 30.5

Lampiran 6. Tabel Sifat Mekanik Hasil Pengujian Kekerasan Brinell Baja

Karbon Rendah (Profil Persegi) Terkorosi 2 Bulan.

No

BEBAN P (kg)

DIAMETER D (mm)

DIAMETERd (mm)

BHN (kg/mm²)

1 125 2.5 1.04 29.47

2 125 2.5 1 31.83

3 125 2.5 1.03 30.03

4 125 2.5 1.03 30.03

5 125 2.5 1.04 29.47

RATA RATA 30.2

Lampiran 7. Tabel Sifat Mekanik Hasil Pengujian Kekerasan Brinell Baja Karbon Rendah (Profil Persegi) Terkorosi 4 Bulan.

No

BEBAN P (kg)

DIAMETER D (mm)

DIAMETER d (mm)

BHN (kg/mm²)

1 125 2.5 1.03 30.03 2 125 2.5 1.04 29.47 3 125 2.5 1.04 29.47 4 125 2.5 1.04 29.47 5 125 2.5 1.03 30.03 RATA RATA 29.7

Lampiran 8. Tabel Sifat Mekanik Hasil Pengujian Kekerasan Brinell Baja

Karbon Rendah (Profil Persegi) Terkorosi 6 Bulan.

No

BEBAN P (kg)

DIAMETER D (mm)

DIAMETERd (mm)

BHN (kg/mm²)

1 125 2.5 1.03 30.03 2 125 2.5 1.03 30.03 3 125 2.5 1.04 29.47 4 125 2.5 1.04 29.47 5 125 2.5 1.05 28.87

RATA RATA 29.6

pengaruh lingkungan pantai terhadap laju korosi,...

Documents