PENGARUH MEDIA PENDINGIN QUENCHINGTEMPERATUR RENDAH TERHADAP NILAI KEKERASAN

DAN STRUKTUR MIKRO PADA BAJA S45C

( Skipsi )

Oleh :

ANUGRA ARIAWAN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2019

i

ABSTRAK

PENGARUH MEDIA PENDINGIN QUENCHING TEMPERATURRENDAH TERHADAP NILAI KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO

PADA BAJA S45C

OLEH

ANUGRA ARIAWAN

Penelitian pengaruh media pendingin quenching temperatur rendah terhadap nilai

kekerasan dan struktur mikro pada baja S45C bertujuan untuk mengetahui sifat

mekanis yakni nilai kekerasan dan struktur mikro dari baja. Baja S45C dipanaskan

pada temperatur 850oC selama 30 menit lalu diquenching dengan menggunakan

tiga media berbeda bertemperatur rendah. Media yang digunakan adalah air biasa,

air garam, dan oli dengan SAE 15-40 yang bertemperatur 10oC. Proses uji

kekerasan pada raw material mendapatkan nilai kekerasan sebesar 80 HRB. Untuk

material yang diquenching dengan oli mendapatkan nilai 85 HRB. Untuk media

quenching air biasa menghasilkan nilai kekerasan 91,73 HRB, sedangkan media

air garam menghasilkan nilai kekerasan 93,6 HRB. Proses quenching dengan 3

media bertemperatur rendah tersebut menghasilkan struktur martensit pada

pengamatan struktur mikro

Kata kunci : Baja S45C, Quenching, Kekerasan, Struktur mikro.

ii

ABSTRACT

EFFECT OF LOW QUENCHING TEMPERATURE COOLING MEDIAON VIOLENCE VALUE AND MICRO STRUCTURE ON S45C STEEL

BY

ANUGRA ARIAWAN

The study of the effect of cooling media quenching low temperature on the value

of hardness and microstructure in S45C steel aims to determine the mechanical

properties of the hardness and microstructure of steel. S45C steel was heated at

850oC for 30 minutes then quenched using three different medium low

temperature. The media used are ordinary water, salt water, and oil with SAE 15-

40 which has a temperature of 10oC. The hardness test process on raw material

gets a hardness value of 80 HRB. For materials quenched with oil get a value of

85 HRB. For ordinary water quenching media it produces a hardness value of

91.73 HRB, while brine media produces a hardness value of 93.6 HRB. The

quenching process with 3 low temperature media produces a martensitic structure

on the microstructure observation

Keywords: S45C Steel, Quenching, Hardness, Microstructure.

PENGARUH MEDIA PENDINGIN QUENCHING

TEMPERATUR RENDAH TERHADAP NILAI KEKERASAN

DAN STRUKTUR MIKRO PADA BAJA S45C

Oleh :

ANUGRA ARIAWAN

( Skipsi )

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar

SARJANA TEKNIK

Pada

Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Lampung

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2019

vii

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Gedong Tataan, KabupatenPesawaran pada tanggal 4 Mei 1996. Yang merupkananak dari pasangan Bpk. Sofyan Abdul Syukur dan IbuPariyah yang merupakan anak pertama dari tigabersaudara. Penulis menyelesaikan pendidikan TamanKanak-kanak di TK Handayani pada tahun 2002,menyelesaikan pendidikan Sekolah Dasar di SDN 1Langkapura pada tahun 2008, menyelesaikan pendidikanSekolah Menengah Pertama di SMPN 10 BandarLampung pada tahun 2011, menyelesaikan pendidikan

Sekolah Menengah Atas di SMAN 16 Bandar Lampung pada tahun 2014,kemudian menjutkan pendidikan sebagai Mahasiswa Teknik Mesin UniversitasLampung pada tahun 2014 melalui jalur SBMPTN.

Selama menjadi mahasiswa penulus aktif dalam Himpunan Mahasiswa TeknikMesin Universitas Lampung (HIMATEM UNILA). Pada bidang akademik,penulis melakuan Kerja Praktik (KP) di PT. Bukit Asam Unit Pelabuhan Tarahan,salah satu perusahaan BUMN pengolah batubara. Penulis juga menjadi asisten diLaboratorium Material Teknik Mesin Universitas Lampung. Selanjutnya padatahun 2018 penulis menulis skripsi dengan judul “Pengaruh Media PendinginQuenching Temperatur Rendah Terhadap Nilai Kekerasan dan Struktur MikroPada Baja S45C” dengan bimbingan Bpk. Dr. Sugiyanto, M.T. dan Bpk. Nafrizal,S.T., M.T.

Bandar Lampung, 4 Mei 2019

Anugra Ariawan

viii

MOTTO

“Sebaik-baiknya manusia adalah yang berguna bagi orang lain”

“Belajar dari kemarin, hidup untuk hari ini, berharap untuk hari besok.

Dan yang terpenting adalah jangan sampai berhenti bertanya”

“Mulailah dari mana anda berada. Gunakan apa yang anda miliki.

Lakukan apa yang anda bisa”

ix

Bismillahirrohmanirrohim

Kuniatkan karyaku ini karena :

Allah SWT

Aku persembahkan karyaku ini untuk :

Ayah Sofyan Abdul Syukur, Ibu Aria Sp, Wak ajo Rochela Suma’mur,

Kanjeng Yulita Fitriana Rosyanti,S.E , Saudaraku Ramadan Adi Ariawan dan

Bimas Alshihab Ariawan yang telah mendoakanku serta menyemangatiku

sepanjang waktu.

Dosenku Dr. Sugiyanto, M.T. , Nafrizal, S.T., M.T , Zulhanif, S.T., M.T

Ibuku Rusminah, S.Pd dan Sumini, yang telah membimbing, memberi semangat

dan mendoakanku.

Sahabat dan teman-teman seperjuanganku.

Almamater tercinta :

Universitas Lampung

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat ALLAH SWT karena berkat rahmat, hidayah dan

pertolongan-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengaruh

Media Pendingin Quenching Temperatur Rendah Terhadap Nilai Kekerasan Dan

Struktur Mikro Pada Baja S45C”. Tujuan penulisan skripsi adalah untuk

persyaratan menyelesaikan pendidikan strata 1 dan melatih mahasiswa berfikir

secara kreativ, inovativ serta ilmiah dalam menulis sebuah karya ilmiah.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masi terdapat kekurangan.

Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Akhir

kata semoga skripsi ini bermanfaat bagi kita semua.

Bandar Lampung, 4 Mei 2019

Penulis,

Anugra Ariawan

xi

SANWACANA

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Puji syukur kehadirat ALLAH SWT karena berkat rahmat, hidayah dan

pertolongan-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengaruh

Media Pendingin Quenching Temperatur Rendah Terhadap Nilai Kekerasan Dan

Struktur Mikro Pada Baja S45C”. Tujuan penulisan skripsi adalah untuk

persyaratan menyelesaikan pendidikan strata 1 dan melatih mahasiswa berfikir

secara kreativ, inovativ serta ilmiah dalam menulis sebuah karya ilmiah.

Penulis sangat berterima kasih dan memberikan penghargaan yang sedalam-

dalamnya kepada seluruh pihak yang membantu penulis menyelesaikan penelitian

dan skripsi ini. Penulis terutama ingin mengucapkan terima kasih dengan setulus

hati kepada:

1. Kedua orang tuaku (Ayah dan Ibu) yang senantiasa memberikan doa,

semangat dan motivasi kepada penulis agar dapat menyelesaikan

pendidikan S1 di Teknik Mesin Universitas Lampung.

2. Bapak Ahmad Su’udi S.T., M.T. sebagai ketua jurusan Teknik Mesin

Universitas Lampung.

xi

3. Bapak Dr. Sugiyanto, M.T. dan Bapak Nafrizal S.T., M.T. sebagai dosen

pembimbing yang telah memberikan segala bantuan, pengetahuan, saran

dan motivasi kepada penulis.

4. Bapak Zulhanif, S.T., M.T. sebagai dosen pembahas skripsi penulis, yang

telah memberikan saran dan komentar agar penulis dapat menyelesaikan

laporan dengan sebaik mungkin.

5. Teman-teman seperjuangan Abbid Primartin, Izqho Dhi Marta, Rizky

Agus Maulana, Rofika Libiru, M. Daud Aria F., Eko Agus S yang telah

berbagi cerita dan pengalaman selama di masa perkuliahan.

6. Teman-temanku KITA, Aditian Afriansyah, Rafiqi Asykuri, dan Trima

Ana Lestari yang selalu membantu dan memberi semangat.

7. Kepada Megalensi Kholbuniah yang menjadi pendamping utama dalam

menyelesaikan pendidikan S1 ini.

Akhir kata, penulis menyadari bahwa laporan ini masih memiliki kekurangan

dalam penulisan dan penyusunannya, sehingga penulis sangat mengharapkan

saran dan kritik yang bersifat membangun dari para pembaca. Penulis sangat

berharap agar laporan kerja praktik ini dapat memberi inspirasi dan bermanfaat

bagi penulis, kalangan civitas akademik Unila, dan masyarakat yang membacanya

Bandar Lampung, Mei 2019

Penulis,

Anugra Ariawan

xiii

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ………….............................................................................................. i

ABSTRACT …..……............................................................................................. ii

HALAMAN JUDUL ............................................................................................ iii

LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................. iv

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... v

PERNYATAAN PENULIS................................................................................... vi

RIWAYAT HIDUP ............................................................................................. vii

MOTTO .............................................................................................................. viii

PERSEMBAHAN.................................................................................................. ix

KATA PENGANTAR ........................................................................................... x

SANWACANA ..................................................................................................... xi

DAFTAR ISI ....................................................................................................... xiii

DAFTAR GAMBAR............................................................................................ xv

DAFTAR TABEL .............................................................................................. xvii

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang ............................................................................................... 1

B. Tujuan .............................................................................................................. 3

C. Batasan Masalah............................................................................................. 3

D. Sistematika Penulisan .................................................................................... 4

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Baja Karbon.............................................................................................5

B. Baja JIS S45C..........................................................................................6

xiv

C. Perlakuan Panas (Heat Treatment) ..........................................................8

D. Diagram TTT dan CTT ........................................................................11

E. Hardening ..............................................................................................14

F. Nilai Kekerasan .....................................................................................20

G. Metode Rockwell ...................................................................................22

H. Struktur Mikro.......................................................................................24

I. Unsur Tambahan Baja.............................................................................25

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat ................................................................................27

B. Alat dan Bahan ......................................................................................28

C. Prosedur Penelitian ................................................................................34

D. Alur Penelitian .......................................................................................39

IV. HASIL DAN PENGUJIAN

A. Hasil ......................................................................................................40

B. Pembahasan............................................................................................45

V. SIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan ...........................................................................................50

B. Saran.......................................................................................................51

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Diagram Fe-Fe3C ...........................................................................10

Gambar 2. Diagram Fasa Pada Baja Eutectoid ................................................10

Gambar 3. Diagram TTT .................................................................................12

Gambar 4. Diagram CTT .................................................................................13

Gambar 5. Diagram Mekanisme Pendinginan.................................................15

Gambar 6. Grafik Lama Pemanasan Berdasarkan Ketebalan Benda Uji ........17

Gambar 7. Grafik Pembentukan Austenit Sisa ................................................20

Gambar 8. Contoh Identor Rockwell................................................................22

Gambar 9. Baja S45C ......................................................................................28

Gambar 10. Gerinda Potong ..............................................................................29

Gambar 11. Tungku Pemanas ............................................................................29

Gambar 12. Air ..................................................................................................30

Gambar 13. Minyak Pelumas (Oli) ....................................................................30

Gambar 14. Air Garam.......................................................................................31

Gambar 15. Es Batu ...........................................................................................31

Gambar 16. Universal Hardness Tester.............................................................32

Gambar 17. Polisher Grinder Machine .............................................................32

Gambar 18. Mikroskop Optik ............................................................................33

Gambar 19. Metal Polish ...................................................................................33

Gambar 20. Larutan Etsa ...................................................................................34

Gambar 21. Diagram alir penelitian...................................................................39

Gambar 22. Grafik Pengaruh Media Pendingin Terhadap Nilai Kekerasan......42

xvi

Gambar 23. Hasil Pengamatan Struktur Mikro RAW Material S45C ..............43

Gambar 24. Hasil Pengamatan Struktur Mikro Material S45C MenggunakanMedia Quenching Oli Bertemperatur Rendah ...............................43

Gambar 25. Hasil Pengamatan Struktur Mikro Material S45C MenggunakanMedia Quenching Air Bertemperatur Rendah ............................. 44

Gambar 26. Hasil Pengamatan Struktur Mikro Material S45C MenggunakanMedia Quenching Air Garam Bertemperatur Rendah ...................44

Gambar 27. Struktur Mikro Raw Material Pembesaran 500x ...........................46

Gambar 28. Struktur Mikro Quenching Media Oli Pembesaran 500x .............47

Gambar 29. Struktur Mikro Quenching Media Air Pembesaran 500x .............48

Gambar 30. Struktur Mikro Quenching Media Air Garam Pembesaran 500x .49

xvii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Komposisi Unsur Kimia Baja S45C ................................................7

Tabel 2. Data Mekanik Baja S45C ................................................................7

Tabel 3. Simbol Skala Pengujian Rockwell..................................................23

Tabel 4. Rincian Jadwal Penelitian ..............................................................28

Tabel 5. Data Pengujian Kekerasan .............................................................38

Tabel 6. Komposisi Baja S45C ....................................................................40

Tabel 7. Hasil Uji Kekerasan .......................................................................41

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam masa sekarang ini material logam masih menjadi material yang banyak

digunakan dalam produksi peralatan dan bahan baku kendaraan karena

sifatnya yang kuat. Material baja karbon adalah salah satu dari jenis logam

yang banyak digunakan dalam pembuatan berbagai peralatan, seperti roda gigi

dan poros. Agar karakter material yang kita gunakan sesuai dengan karakter

yang dibutuhkan maka sebaiknya perlakuan panas (heat treatment) dilakukan

pada material tersebut. Tujuan dilakukannya perlakuan panas adalah agar

salah satu karakter yang dibutuhkan dari material tersebut meningkat, seperti

nilai kekerasannya.

Proses yang dilakukan untuk meningkatkan kekerasan material logam disebut

dengan hardening. Proses ini diawali dengan memanaskan material tersebut

hingga temperatur austenit lalu dilakukan peroses pendinginan (quench)

dengan cepat. Baja karbon sedang adalah material yang cocok untuk

dilakukan proses hardening karena harganya yang lebih terjangkau. Dari

banyaknya unsur karbon dalam material tersebut, baja karbon dibagi

2

kedalam tiga klasifikasi yaitu baja karbon rendah (kandungan karbonnya 0,10-

0,30%) biasanya berbentuk plat, strip, batang dan prifil. Baja karbon sedang

(kandungan karbonnya 0,30-0,60%) biasanya diperuntukan untuk bahan baku

membuat alat-alat, suku cadang kendaraan, roda gigi dan poros. Dan baja

karbon tinggi (kandungan karbonnya 0,60-1,7%) biasanya digunakan sebagai

pembuat palu, gergaji, dan mata pahat (Murtiono, 2012).

Baja yang dipakai pada penelitian ini adalah baja karbon S45C, Baja karbon

S45C termasuk ke dalam baja karbon sedang. Baja karbon S45C mengandung

±0,45% karbon. Dengan jumlah karbon sebesar itu maka material tersebut

termasuk kedalam jenis baja karbon sedang. Baja tersebut sering digunakan

sebagai bahan pembuatan roda gigi dan poros kendaraan.

Pada proses pengerasan (hardening) terdapat proses pendinginan dengan cepat

(quench) menggunakan media cair sebagai media pendinginnya. Fluida yang

digunakan sebagai media untuk mendinginkan memiliki pengaruh terhadap

nilai kekerasan yang dihasilkan dari proses quenching yang dilakukan. Pada

penelitian kali ini penulis tertarik untuk melakukan variasi pada media

pendinginannya yaitu menggunakan media air garam, air biasa dan oli. Oli,

air, dan air garam yang digunakan pada penelitian ini ialah oli, air, dan air

garam yang bertemperatur di bawah suhu normal yaitu 10oC.

Media pendingin memiliki peranan yang sangat penting dalam menentukan

nilai kekerasan material yang dihasilkan, nilai kekerasan tersebut dipengaruhi

3

oleh perubahan struktur mikro didalam material tersebut. Oleh karena itu

penulis tertarik melakukan penelitian tentang pengaruh media pendingin

(quench) terhadap nilai kekerasan dan struktur mikro dari material baja S45C

sebagai material yang diteliti.

B. Tujuan

Mengetahui pengaruh media pendingin quenching (air, air garam, oli)

temperatur rendah terhadap nilai kekerasan dan struktur mikro pada baja

S45C.

C. Batasan Masalah

Batasan masalah pada penelitian kali ini adalah sebagai berikut :

1. Metode perlakuan panas yang digunakan pada penelitian kali ini ialah

metode pendinginan cepat (Quenching) dengan media pendingin oli, air,

dan air garam yang memiliki temperatur 10oC.

2. Material yang digunakan dalam proses pengujian kali ini ialah material

baja karbon S45C yang menggunakan standar JIS (Japan Industries

Standard )

3. Oli yang digunakan dalam media pendingin ialah oli dengan kekentalan

SAE 15W-40, air biasa, serta air garam. Ketiga media tersubut

bertemperatur 10oC.

4. Pengujian kekerasan yang dilakukan menggunakan metode Rockwell.

4

D. Sistematika Penulisan

Adapun sistematika penulisan pada laporan ini adalah sebagai berikut :

I. PENDAHULUAN

Berisikan latar belakang dari masalah yang dibahas, tujuan, batasan

masalah dan sistematika penulisan dari penelitian yang dilakukan.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Berisikan tentang teori-teori yang berhubungan dan mendukung

pembahasan tentang masalah yang dipilih.

III. METODOLOGI PENELITIAN

Berisikan tentang metode-metode dalam melakukan pengumpulan

informasi, tempat dan waktu penelitian dan menerangkan tentang alur

penelitian serta bagaimana proses dari pengambilan data yang dilakukan.

IV. DATA DAN PEMBAHASAN

Berisikan tentang data pengamatan yang diperoleh, dan pembahasan data

dari proses pengujian.

V. PENUTUP

Berisikan kesimpulan yang diperoleh dari hasil penelitian dan pembahasan

serta saran yang dapat diberikan oleh penulis.

DAFTAR PUSTAKA

Berisikan sumber sumber dari literatur yang dimuat dalam laporan

penelitian.

LAMPIRAN

Berisikan data seperti foto-foto dan data yang mendukung laporan ini.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Baja Karbon

Baja merupakan logam paduan dengan unsur besi sebagai unsur utama dan

unsur karbon sebagai unsur paduannya. Dalam baja kandungan karbon yang

terdapat didalamnya berkisar antara 0,2% sampai 2,1%. Kandungan karbon

dalam baja diatur berdasarkan tingkatannya dari baja karbon rendah, baja

karbon sedang dan baja karbon tinggi.

Fungsi unsur karbon itu sendiri ialah sebagai pengeras dan sebagai pencegah

dislokasi terhadap kisi kristal dari atom besi yang terkandung dalam baja.

Selain unsur karbon ada beberapa unsur lain yang ditambahkan pada baja,

yaitu antara lain manganene, chromium, vanadium dan tungsten (Arifin,

2017).

Baja karbon ialah paduan besi karbon dengan unsur karbon yang menentukan

sifat dari material tersebut, sedangkan unsur unsur lain yang terkandung

dalam baja tersebut terjadi karena proses pembuatannya. Sifat-sifat dari baja

karbon itu sendiri dipengaruhi oleh jumlah persentase kandungan karbon dan

mikrostruktur dari baja tersebut. Baja karbon rendah memiliki kandungan

6

karbon dibawah 0,1-0,3%, baja karbon sedang memiliki kandungan sebesar

0,3%-0,6% dan memungkinkan bahwa baja karbon sedang dapat dilakukan

pengerasan dengan melakukan perlakauan panas pada logam tersebut dengan

suhu yang sesuai. Baja karbon tinggi memiliki kandungan karbon diatas 0,6%

(Murtiono, 2012).

B. Baja JIS S45C

Baja yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja JIS S45C. JIS S45C

adalah baja karbon yang menggunakan setandar JIS. JIS atau Japan

Industrial Standart merupakan standar kegiatan industri di Jepang. Baja JIS

S45C merupakan baja karbon yang termasuk kedalam baja karbon sedang.

S45C berarti baja tersebut berkode S yang diikuti oleh angka unsur kimianya,

45C menunjukan bahwa baja tersebut memiliki kandungan ±0,45% unsur

karbon didalamnya. Dengan kandungan karbon sebesar 0,3-0,6%

memungkinkan baja S45C untuk dilakukan proses pengerasan dengan

perlakuan panas (Heat treatment) yang sesuai (Firmansyah, 2014).

Baja S45C banyak digunakan sebagai bahan baku pembuatan poros dan

komponen-komponen mesin lainnya. Material ini banyak digunakan karena

harganya yang rendah dibanding dengan material lainnya. Baja S45C adalah

baja yang diproduksi oleh Bohler. Baja ini memiliki kemiripan dengan

beberapa baja lain seperti AISI 1045, DIN C45W, HITACI NS1045, ASSAB

7

760, dan THYSSEN 1730. Baja karbon tersebut memiliki jumlah unsur

karbon, silizium, dan mangan yang sama, namun diproduksi oleh pabrik dan

menggunakan standar yang berbeda-beda satu dengan yang lainnya

(Satyarini, 2013). Unsur-unsur dan data mekanik yang terdapat dalam baja

karbon S45C terdapat pada tabel berikut :

Tabel 1. Komposisi Unsur Kimia Baja S45C

No Unsur Kimia Jumlah Kandungan

1 Carbon (C) 0,42 % - 0,50 %

2 Iron (Fe) 97,74 %

3 Mangan (Mn) 0,50 % - 0,80 %

4 Fosfor (P) 0,035 %

5 Sulfur (S) 0,035 %

Tabel 2. Data Mekanik Baja S45C

No Data Nilai

1 Hardness Brinnel (HB) 137-170

2 Temperatur Kritis Ac 720-780oC

3 Temperatur Kritis Ar 689-750oC

Dari data dapat diketahui bahwa dengan kandungan karbon 0,42% hingga

0,50% maka baja S45C digolongkan dalam baja karbon sedang. Karena

8

tergolong dalam baja karbon sedang maka dari itu proses pemanasan dapat

dilakukan pada baja karbon S45C untuk menyesuaikan sifat mekanis bahan

dengan kebutuhan dari elemen permesinan. Perbaikan sifat tersebut

dilakukan sehingga dapat memudahkan dalam proses pemesinan, perakitan,

ketahanan serta kerusakan yang fatal dari material tersebut. Baja S45C

banyak digunakan dalam dunia industri terutama dalam bidang otomotif

sebagai bahan baku pembuatan komponen seperti roda gigi, poros, conecting

rod, piston pin, crankshaft dll (Widodo, 2016).

C. Perlakuan Panas (Heat Treatment)

Perlakuan panas atau Heat Treatment adalah perlakuan yang diberikan pada

material logam dengan cara meningkatkan temperatur logam pada suhu

tertentu lalu dilakukan pendinginan dengan laju yang berbeda bertujuan

untuk memperoleh sifat sifat tertentu pada material. Proses perlakuan panas

dilakukan dengan beberapa tahap yaitu dengan memanaskan material dalam

tungku pemanas hingga suhu tertentu lalu ditahan beberapa saat setelah itu

dilakukan pendinginan dengan media udara, air, air garam, oli, solar dan lain-

lain yang memiliki kecepatan pendinginan yang berbeda. Perlakuan panas

merupakan proses pemanasan dan pendinginan yang terkontrol untuk

menentukan sifat dari material yang diinginkan. Logam-logam yang

dilakukan proses perlakuan panas bertujuan untuk melunakan, mengeraskan,

atau mengubah karakteristik dari material yang dilakukan perlakuan panas.

9

Secara umum proses perlakuan panas diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu

mendekati kesetimbangan (Near Equilibrium) dan tidak seimbang (Non

Equilibrium).

1. Mendekati kesetimbangan (Near Equilibrium) adalah proses perlakuan

panas yang secara umum bertujuan untuk melunakan material, mengubah

kristal material, memperhalus butir, menghilangkan tegangan dalam, serta

meningkatkan mampu mesin (Machineability). Perlakuan panas yang

termasuk kedalam klasifikasi Near Equilibrium antara lain Full

Anealing, Stress Relief Anealing, Procces Anealing, Spreodizing, dan

Homogenizing.

2. Tidak seimbang (Non Equilibrium) adalah proses perlakuan panas yang

memiliki tujuan secara umum untuk meningkatkan nilai kekerasan dan

kekuatan material. Perlakuan panas yang termasuk dalam klasifikasi Non

Equilibrium antara lain Hardening, Martempering, Austempering,

Surface Hardening.

Pada proses perlakuan panas penentuan temperatur sangat penting karena

pada proses pemanasan tersebut terjadi perubahan fasa dari material yang

dipanaskan. Maka dari itu pentingnya menentukan temperatur pemanasan

yang dilakukan. Untuk menentukan temperatur pemanasan yang tepat ialah

dengan menggunakan diagram Ferrite-Cementid atau diagram Fe-Fe3C. Pada

diagram tersebut menunjukan hubungan antara kandungan karbon dalam

material logam dengan temperatur pemanasan dan perubahan struktur mikro

yang dialami material logam pada proses pemanasan.

10

Gambar 1. Diagram Fe-Fe3C(Callister, 2007)

Gambar 2. Diagram Fasa Pada Baja Eutectoid (Hassen, 1996)

Diagram tersebut dapat menunjukan temperatur ideal yang diberikan

berdasarkan kandungan karbon dari material logam. Pada diagram diatas

dapat terlihat pada sumbu horizontal terdapat banyaknya kandungan karbon

11

dalam suatu material, dalam sumbu vertikal terdapat temperatur pemanasan

dan perubahan struktur mikro yang terjadi (Callister, 2007).

Dalam suatu baja karbon kandungan karbon di dalam material tersebut ialah

sebagai penyetabil austenit. Besar karbon yang larut pada fasa austenit ialah

sebesar 1,5% pada suhu austenit sebesar 1140oC sedangkan pada fasa

feritnya mengalami kenaikan dari 0% pada temperatur 910oC dan berubah

menuju 0,025% pada temperatur 523oC hingga 0,83% kandungan karbon

pada temperatur material 523oC, titik tersebut biasa disebut dengan titik

eutectoid. Titik eutectoid inilah yang digunakan sebagai batasan baja karbon

berdasarkan kelas-kelasnya. Jika kandungan karbon dalam baja dibawah

0,83% maka baja karbon tersebut termasuk dalam golongan baja Hypo-

Eutectoid, dan jika kandungan karbon dalam baja tersebut diatas 0,83% maka

baja tersebut termasuk kedalam baja Hyper-Eutectoid (Ferdiansyah, 2014).

D. Diagram Time-Temperatur-Transformation (TTT) dan Continuous-

Cooling-Transformation (CCT)

Maksud utama dari dilakukannya pemanasan pada material adalah untuk

memperoleh struktur material yang sesuai dengan penggunaan material

tersebut. Struktur yang didapat adalah transformasi dari struktur awal

material yang dipanaskan. Sebagian transformasi dapat dilihat pada diagram

fasa. Diagram Fe3C dapat digunakan untuk memperkirakan transformasi

12

untuk kondisi yang seimbang. Untuk kondisi yang tidak seimbang diagram

tersebut tidak dapat digunakan.

1. Diagram Time Temperature Transformation

Pada setiap kondisi transformasi fasa sebaiknya menggunakan diagram

TTT (Time Temperature Transformation), pada diagram ini dapat terlihat

transformasi austenit setiap satuan waktu pada temperatur tertentu. Dan

juga dapat melihat sifat dan struktur dari material yang telah di quench

pada diagram ini. Laju pendinginan yang memberi pengaruh pada

transformasi austenit dapat diuraikan pada diagram ini pada baja tertentu.

Diagram TTT adalah terlihat gabungan dari beberapa jenis struktur mikro

yang didapatkan dari perlakuan panas yang dilakukan pada spesimen

yang dipanaskan pada temperatur austenitnya kemudian di dinginkan

secara cepat.

Gambar 3. Diagram Time Temperature Transformation (Vander, 1991).

13

Struktur yang terbentuk ditemperatur yang lebih tinggi maka akan

menghasilkan struktur yang lebih besar atau lebih kasar. Struktur yang

cenderung lebih kasar akan menghasilkan nilai kekuatan yang lebih

rendah dibandingkan dengan struktur yang lebih halus (Murtiono, 2012).

2. Continuous Cooling Transformation

Perlakuan panas bukanlah sesuatu yang praktis dilakukan namun harus

dilakukan pendinginan menuju suhu ruangan. Biasanya pendinginan

tersebut bersifat continueu sehingga diagram harus dimodifikasi sesuai

dengan transformasi karena suhu terus berubah. Dengan demikian kurva

isotermal bergeser menuju waktu yang lebih lama dengan suhu yang lebih

rendah modifikasi kurva yang menunjukan kondisi awal dan kondisi

akhir tersebut disebut diagram Continiuous Cooling Transformation yang

dapat dilihat seperti gambar dibawah ini.

Gambar 4. Diagram Continuous Cooling Transformation (Callister, 2007).

14

Pendinginan material dengan kecepatan yang tinggi ke suhu kamar akan

menyebabkan terjadinya transformasi austenit menjadi martensit yang benar-

benar terstruktur (Callister, 2007).

E. Hardening

Hardening adalah suatu proses yang dilakukan pada material agar

menghasilkan material yang lebih keras. Proses ini diawali dengan

memanaskan material hingga mencapai suhu austenitnya lalu menahannya

hingga beberapa waktu hingga terjadi proses homogenisasi. Setelah itu

dilakukan proses pendinginan material dengan kecepatan yang tinggi atau

dengan kata lain dilakukan quenching agar didapat kekerasan yang

diinginkan (Thelning, 1984).

Quenching atau proses pendinginan cepat adalah proses dimana material

dipanasakan hingga sampai pada fasa austenit dan menahan di suhu tersebut

hingga beberapa saat dengan waktu yang cukup hingga menjadi struktur

menjadi homogen, setelah itu dilakukan pendinginan cepat terhadap material

dengan cara mencelupkan material pada media pendingin. Kecepatan

pendingin inilah yang dapat menyebabkan kekuatan material meningkat

sesuai dengan karakteristik yang diinginkan untuk mencapai kekerasan yang

diinginkan. Laju pendinginan material dapat diketahui dari diagram

pendinginan material. Pada diagram pendinginan material memperlihatkan

15

besar panas yang dilepaskan dan waktu yang dibutuhkan. Pada tahap awal

pendinginan, material awalnya tertutupi oleh selubung uap yang akan pecah

ketika material mendingin. Perpindahan panas saat masih ada selubung uap

ini sangat buruk yang mengakibat pendinginan material menjadi lambat.

Setelah itu tahap pendinginan selanjutnya dinamakan titik didih nukleat, pada

tahap ini material mengalami pendinginan yang sangat cepat karena material

bersentuhan langsung dengan media pendingin. Pada tahap ini temperatur

material masih sangat tinggi dan menyebabkan media pendingin mendidih

dengan cepat. Tahap selanjutnya adalah pendinginan konveksi dan konduksi,

dimana temperatur material sudah dibawah titik didih media pendingin dan

terjadi perpindahan panas secara konveksi dan konduksi. Terlihat pada

diagram mekanisme pendingin di bawah ini.

Gambar 5. Diagram Mekanisme Pendinginan (Totten, 1995).

16

Dengan kata lain quenching merupakan proses yang dilakukan setelah proses

austenitizing atau pembentukan austenit. Proses quenching ialah

pendinginan pada suhu tinggi agar fasa austenit yang memiliki struktur FCC

(Face-Centered Cubic) bertransformasi menjadi struktur martensit yang

memiliki struktur BCT (Body-Centered Tetragonal). Atom karbon yang

seharusnya dilepaskan keluar dari austenit terperangkap dan membentuk

struktur baru yang bertegangan. Struktur bertegangan tersebut adalah

martensit dan struktur martensit ini memiliki karakter yang sangat keras dan

getas.

Tujuan dari dilakukan proses hardening adalah untuk meningkatkan nilai

kekerasan serta meningkatkan ketahanan aus material. Proses pengerasan

dipengaruhi oleh beberapa faktor, faktor-faktor tersebut antara lain :

1. Temperatur Pemanasan

Temperatur pemanasan yang digunakan pada baja karbon biasanya

dipengaruhi oleh besarnya karbon yang terkandung dalam material

tersebut. Temperatur yang digunakan untuk baja hypo-eutectoid ialah

sebesar 20oC-50oC diatas garis A3 dalam diagram Fe3C nya. Quenching

pada temperatur ini dapat menghasilkan nilai kekerasan material yang

maksimal. Jika memanaskan diatas temperatur tersebut maka akan

menyebabkan terjadinya pembesaran dari ukuran butir austenit yang akan

menyebabkan nilai impaknya berkurang walau sudah dilakukan proses

penghilangan tegangan sisa didalam material.

17

2. Tahapan Pengerjaan Sebelum Proses Quenching

Sebelum dilakukan proses pengerasan material sebelumnya dibersihkan

terlebih dahulu agar nilai kekerasan yang didapat maksimal. Untuk baja

karbon dan baja paduan rendah dapat dilakukan langsung pemanasan,

namun untuk spesimen yang memiliki ukuran yang besar dan memiliki

kerumitan yang tinggi maka harus dilakukan pemanasan awal agar proses

homogenisasi berjalan sempurna. Pemanasan awal yang diberikan

bertujuan untuk menghindari distorsi dan retak pada material.

3. Lama Pemanasan

Untuk lama pemanasan material dapat digunakan tabel di bawah ini untuk

baja perkakas yang telah mencapai titik austenisasi nya.

Gambar 6. Grafik Lama Pemanasan Berdasarkan Ketebalan Benda Uji

(Suratman, 1994)

18

Waktu pemanasan yang diperlukan oleh material dipengaruhi oleh jenis

tungku yang digunakan dan elemen pemanasnya. biasanya dipilih waktu

pemanasan yang rendah setelah proses homogenisasi berjalan sempurna

untuk mencegah pertumbuhan butir. Untuk menentukan waktu penahanan

yang sesuai dapat menggunakan bantuan grafik pada Gambar 2.3

(Suratman, 1994).

4. Media Quenching

Tujuan proses hardening adalah mendapatkan material yang memiliki

struktur martensit yang keras, paling tidak dipermukaan baja tersebut.

Tujuan tersebut dapat dicapai dengan menggunakan media quenching

yang tepat sehingga dalam material tersebut tidak terbentuk unsur lain

seperti perlit dan bainit. Media pendingin yang digunakan dalam proses

pendinginan cepat (quenching) bervariasi dan akan menghasilkan

karakter material yang bervariasi. Semakin rendah temperatur media

pendingin yang digunakan maka akan menghasilkan nilai kekerasan yang

lebih baik pula(Fikri, 2013). Faktor yang mempengaruhi media pendingin

adalah panas spesifik, konduktivitas termal, panas laten penguapan, dan

viskositas media. Media yang digunakan dalam proses pendinginan

antara lain:

a. Air

Pendinginan menggunakan media air akan memberikan efek

pendinginan yang cepat. Untuk menambah kecepatan pendinginan

19

biasanya dilarutkan garam dapur pada air tersebut yang akan

mengakibatkan hasil yang didapat material akan semakin keras.

b. Minyak

Penggunaan minyak sebagai media pendingin akan membentuk

lapisan karbon pada lapisan paling luar dari material yang diproses.

Selain minyak khusus biasanya juga digunakan minyak bakar atau

solar.

c. Udara

Menggunakan udara bersirkulasi bertujuan untuk mendapatkan

pendinginan yang tidak terlalu cepat. Udara disirkulasikan kedalam

ruang pendingin dengan kecepatan yang rendah. Udara sebagai media

pendingin memberikan kesempatan material untuk membentuk kristal

dan mengikat unsur-unsur lain dalam udara (Adhawiyah, 2014).

5. Pengaruh Unsur Paduan

Pada dasarnya baja terdiri dari unsur Fe dan C, namun ada beberapa

unsur pendukung lainnya yang terdapat dalam baja yang berasal dari

proses pembentukan material walaupun hanya sedikit. Unsur pendukung

seperti mangan, fosfor, belerang, dan silikon yang senantiasa ada

bukanlah pembentuk unsur kabrida. Tetapi penambahan unsur paduan

seperti croom, molibden, wolfram, vanadium dapat membantu untuk

20

mencapat sifat-sifat yang diinginkan. Unsur-unsur tersebut merupakan

pembentuk unsur kabrida yang kuat.

6. Pembentukan Austenit Sisa

Pada dasarnya austenit akan bertransformasi menjadi martensit jika

didinginkan dengan kecepatan yang tinggi. Namun masih ada austenit

yang tidak bertransformasi yang disebut dengan austenit sisa. Austenit

sisa yang terbentuk dipengaruhi oleh kandungan karbon yang terdapat

pada material itu sendiri seperti terlihat pada grafik dibawah (Suratman,

1994).

Gambar 7. Grafik Pembentukan Austenit Sisa (Suratman, 1994).

F. Nilai Kekerasan

Nilai kekerasan adalah nilai yang didapatkan setelah dilakukan pengujian

kekerasan material. Pengujian kekerasan merupakan pengujian yang

21

dilakukan bertujuan untuk mengetahui seberapa keras material tersebut.

Pengujian kekerasan terbagi-bagi berdasarkan cara pengujiannya dibedakan

menjadi metode gores, metode elastik atau pantul (rebound), dan metode

identasi.

1. Metode Gores

Motode gores sudah tidak lagi banyak digunakan dalam metalurgi dan

material lanjut, namun masih sering digunakan dalam mineralogi.

Pengujian yang diperkenalkan oleh Fredic Mohs yang membagi

kekerasan berdasarkan skala yang dikenal sebagai skala mohs. Skala

mohs terdiri dari angka 1 hingga 10 dan diwakilkan dengan Talc,

Orthoclase, Gipsum, Quartz, Calcite, Topaz, Flourite, Corundum,

Apatite, dan Intan. Material tersebut mewakili skala mohs dari 1 hingga

10. Jika suatu material mampu digoreskan dengan calcite dan tidak

mampu digoreskan dengan topaz berarti kekerasan material tersebut

antara calcite dan topaz. Kelemahan metode ini ialah kita tidak dapat

mengetahui seberapa besar nilai kekerasan material tersebut.

2. Metode Elastik atau Pantul

Metode kekerasan material uji ini ditentukan dengan alat yang bernama

scleroscope yang mengukur tinggi pantulan dari pemukul dengan berat

tertentu dan dijatuhkan dari ketinggian. Tinggi pantulan pemukul tersebut

mewakili nilai kekerasan dari material uji tersebut. Semakin besar nilai

kekerasan suatu material maka akan meyebabkan pantulan yang tinggi.

22

3. Metode Identasi

Metode ini adalah dengan cara mengukur tahanan plastis lapisan

permukaan dengan cara menekan menggunakan identor. Bentuk identor

yang digunakan berbeda-beda, ada yang seperti bola (brinel), seperti

piramida (vickers), seperti cone (rorckwell), dan uji kekerasan mikro

(Nugraheni, 2015).

G. Metode Rockwell

Metode rockwell adalah metode pengujian kekerasan material dengan

menggunakan identor yang berbentuk bola baja dan kerucut intan yang

ditekan pada permukaan benda uji. Nilai kekerasan rockwell ini didapat dari

seberapa kedalam akibat penetrasi yang disebabkan pembebanan yang

diberikan (Kumayasari, 2017).

Gambar 8. Contoh Identor Rockwell (Wilson, 1935)

23

Metode pengujian ini diperkenalkan pertamakali oleh Stanley P Rockwell

pada tahun 1919. Pengujian dengan metode ini adalah metode yang paling

biasa digunakan untuk mengetahui nilai kekerasan material. Karena dengan

metode ini kita bisa lebih spesifik mengetahui berapa jumlah kekerasan dari

material yang dilakukan pengujian berdasarkan besarnya gaya tekan terhadap

material tersebut (Chandler, 1999).

Untuk pengujian Rockwell menggunakan skala simbol yang digunakan untuk

menentukan nilai yang dibaca tergantung dengan jenis identor dan skala yang

digunakan. Simbol-simbol skala tersebut antara lain sebagai berikut.

Tabel 3. Simbol Skala Pengujian Rockwell

Tabel diatas berisi simbol skala, jenis penetrator yang digunakan, beban

maksimal dan warna angka yang kita lihat pada alat uji rockwell (Wilson,

1935).

24

H. Struktur Mikro

Struktur yang terdapat dalam suatu material dalam susunan yang sangat kecil

adalah struktur mikro. Struktur mikro hanya dapat diketahui menggunakan

bantuan mikroskop yang mampu melakukan pembesaran yang baik seperti

mikroskop elektron, mikroskop ion, dan mikroskop sinar x.

Pengamatan struktur mikro diawali dengan cara memotong material uji yang

akan kita amati. Selanjutnya material yang sudah dipotong diamplas hingga

halus. Pengamplasan dilakukan berulang dari amplas yang kasar hingga halus.

Arah pengamplasan harus berubah ubah setiap stepnya. Setelah halus

permukaan material dipoles menggunakan metal polish hingga mengkilap,

tidak ada goresan dan seperti kaca. Setelah itu dilakukan pengetsaan dengan

cara mencelupkan material kedalam larutan etsa dengan posisi permukaan

yang akan di etsa menghadap keatas.

Saat pencelupan akan terjadi reaksi pada permukaan benda uji oleh sebab itu

larutan yang mengenai permukaan benda uji harus tersirkulasi, oleh sebab itu

maka benda uji harus digerak-gerakkan. Kemudian benda uji dicuci hingga

bersih lalu dikeringkan dan dilihat atau difoto menggunakan mikroskop. Pada

pemeriksaan struktur mikro akan menghasilkan bentuk struktur, ukuran dan

bagian struktur mikro yang berbeda (Zainuri, 2011). Struktur mikro yang

terdapat dalam baja karbon bermacam macam antara lain besi delta, austenit,

ferrit, pearlit, ledeburit, sementit dan lain lain.

25

1. Besi Delta

Besi delta adalah fasa material yang terdapat pada temperatur 1400oC

sampai dengan temperatur 1539oC. Besi delta memiliki struktur dengan sel

satuan kubus pusat badan atau Body Center Cubic (BCC).

2. Austenit

Austenit atau disebut besi gamma memiliki sel satuan kubus permukaan

atau Face Center Cubic (FCC). Pada FCC semua sumbu memiliki panjang

yang sama dengan sudut antara sumbu 90 derajat. Austenit cenderung

memiliki sifat yang lunak, oleh sebab itu austenit memiliki sifat yang ulet.

3. Ferit

Ferit memiliki sel satuan kubus pusat badan atau Body Center Cubic

(BCC). Fasa ini terdapat jika material berada pada temperatur 910oC. Jika

dibandingkan dengan sementit, ferit memiliki sifat yang lebih lunak. Ferit

memiliki sifat yang lunak dan ulet.

4. Perlit

Perlit adalah paduan dari ferit dan sementit yang memiliki lapisan yang

halus. Struktur ini terbentuk pada temperatur 723oC. Struktur ini memiliki

karakteristik yang lebih kuat dan keras dibanding ferit, namun struktur ini

kurang ulet. Jika pendinginan yang terjadi dari temperatur austenit sangat

tinggi maka akan terjadi transformasi dari austenit menjadi martensit yang

memiliki struktur Body Center Tetragonal (BCT).

26

5. Ledeburit

Struktur ini memiliki kandungan karbon yang cukup tinggi yaitu 4,43%

yaitu berupa campuran eutektoid dan sementit. Struktur ini memiliki nilai

kekerasan yang tinggi namun struktur ini getas.

6. Sementit

Struktur ini adalah struktur yang memiliki kandungan karbon paling

tinggi. Kandungan karbon pada sementit melebihi kandungan karbon pada

ledeburit, kandungan karbon pada sementit sebesar 6,67%. Dengan jumlah

karbon sebesar itu maka membuat sifat sementit sangat keras namun getas

(Darmawi, 2009).

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat

Adapun waktu dan tempat dilakukannya penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Waktu

Waktu dilaksanakannya penelitian ini adalah bulan November 2019

hingga Maret 2019. Dengan rincian jadwal penelitian seperti pada tabel

dibawah ini.

Tabel 4. Rincian Jadwal Penelitian.

No KegiatanBulan

November Desember Januari Febuari Maret

1Studi

literatur

2Persiapan

penelitian

3Pelaksanaan

penelitian

4Analisa data

penelitian

5Pembuatan

laporan

28

2. Tempat

Tempat dilaksanakannya penelitian ini adalah di Laboratorium Terpadu

Teknik Mesin Universitas Lampung.

B. Alat dan Bahan

Alat dan bahan yang digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah seperti

dibawah ini :

1. Baja S45C

Gambar 9. Baja S45C

Baja S45C adalah baja yang digunakan untuk bahan penelitian yang

dilakukan, baja S45C termasuk kedalam baja karbon sedang. Adapun

dimensi dari spesimen yang digunakan penelitian adalah sebagai berikut :

a. Pengujian Rockwell

Untuk pengujian rockwell menggunakan spesimen dengan dimensi 40

mm x 30 mm x 10 mm.

29

b. Pengamatan Struktur Mikro

Adapun dimensi spesimen untuk pengamatan struktur mikro adalah 10

mm x 10 mm x 10 mm.

2. Gerinda Potong

Gambar 10. Gerinda Potong

Gerinda potong digunakan sebagai alat pemotong spesimen agar

dimensinya sesuai dengan dimensi yang telah ditentukan pada saat

pengujian.

3. Tungku Pemanas (Furnace)

Gambar 11. Tungku Pemanas (Furnace)

30

Tungku pemanas (furnace) adalah alat yang digunakan untuk memanaskan

baja S45C hingga ke temperatur austenitnya.

4. Air

Gambar 12. Air

Air yang digunakan sebanyak 5 liter. Air digunakan sebagai sebagai salah

satu media quenching baja S45C.

5. Minyak Pelumas (Oli)

Gambar 13. Minyak Pelumas (Oli)

31

Minyak pelumas (oli) adalah salah satu media yang digunakan pada proses

quenching dengan kekentalan sebesar 15w-40 sebanyak 5 liter.

6. Air Garam

Gambar 14. Air Garam

Air garam merupakan salah satu media quenching yang digunakan. Air

garam tersebut adalah gabungan antara air dan 10% garam dapur. Banyak

air garam yang digunakan adalah sebanyak 5 liter.

7. Es Batu

Gambar 15. Es Batu

32

Es batu digunakan untuk menurunkan temperatur media quenching dan

menahannya pada temperatur ±10o C.

8. Universal Hardness Tester

Gambar 16. Universal Hardness Tester

Universal Hardness Tester adalah alat yang digunakan sebagai alat uji

kekerasan rockwell.

9. Polisher Grinder Machine

Gambar 17. Polisher Grinder Machine

33

Polisher grinder machine adalah alat yang digunakan untuk menghaluskan

benda uji sebelum dilakukan pengamatan struktur mikro.

10. Mikroskop Optik

Gambar 18. Mikroskop Optik

Mikroskop optik digunakan untuk mengamati struktur mikro pada baja

S45C sesudah dan sebelum dilakukan proses perlakuan panas.

11. Metal Polish

Gambar 19. Metal polish

34

Metal polish digunakan untuk menggosok material setelah dihaluskan agar

permukaan material menjadi lebih halus dan lebih mengkilap dari

sebelumnya.

12. Larutan Etsa

Gambar 20. Larutan Etsa

Larutan etsa adalah larutan yang diberikan pada permukaan material yang

telah mengkilap bertujuan ujtuk membuka pori-pori material untuk

memperjelas batas butir ketika diamati menggunakan mikroskop optik.

C. Prosedur Penelitian

Adapun prosedur dalam penelitian ini terbagi menjadi 4 tahap yaitu tahap

persiapan spesimen atau benda uji, tahap perlakuan panas, tahap pengujian,

serta tahap pengambilan data.

35

1. Persiapan Bahan Uji yaitu Baja S45C

Persiapan bahan uji adalah dengan melakukan penyesuaian dimensi baja

S45C dari bentuk plat ke bentuk yang sesuai. Dengan cara dilakukan

pemotongan dengan menggunakan gerinda potong sesuai dengan dimensi

yang telah ditentukan, yaitu panjang 40 mm, lebar 30 mm dan dengan

tebal 10 mm.

2. Perlakuan Panas

Perlakuan panas yang dilakukan pada baja S45C dilakukan dengan

beberapa tahap yaitu sebagai berikut.

a. Baja S45C yang telah sesuai dimensi dimasukan kedalam tungku

pemanas untuk dipanaskan ke temperatur austenitnya. Untuk baja

S45C jika dilihat dari diagram fasa Fe3C adalah sebesar 820oC.

b. Setelah temperatur baja S45C telah mencapai temperatur austenitnya

dilakukan penahanan selama 30 menit pada temperatur tersebut agar

terjadi keseragaman fasa.

c. Kemudian bahan uji dilakuakan pendinginan ke temperatur ruang

dengan kecepatan yang tinggi dengan cara mencelupkan pada media

quench (air garam, air, dan oli) bertemperatur rendah.

d. Setelah bahan uji bertemperatur ruangan, bahan uji kemudian

dikeringkan dan dilakuakan pengamplasan untuk membersihkannya.

36

3. Pengujian

Adapun prosedur pengujian yang dilakukan pada baja S45C yaitu

pengujian kekerasan rockwell dan pengamatan struktur mikro. Tahapan

kedua pengujian tersebut adalah sebagai berikut :

a. Pengujian Kekerasan Rockwell.

1. Mempersiapkan spesimen baja S45C yang telah dihaluskan

terlebih dahulu dengan dimensi 40 mm x 30 mm x 10 mm.

2. Mengatur beban pada alat uji kekerasan rockwell sebesar 980 N.

3. Memasang indentor yang berbentuk seperti bola dengan diameter

1/16 in dengan pembacaan beban pada dial merah.

4. Meletakan spesimen atau benda uji pada meja uji.

5. Menempelkan indentor pada benda uji dengan cara memutar tuas

pada bagian bawah meja uji.

6. Setelah indentor menempel berikan beban minor dengan cara

memutar tuas hingga skala minor menunjukan angka 3.

7. Menarik tuas beban dan tahan selama 10 s kemudian tarik kembali

tuas beban.

8. Setelah itu membaca nilai kekerasan pada dial merah pada alat uji.

9. Menurunkan meja uji agar indentor tidak menempel pada benda uji

dengan memutar tuas pada meja uji.

10. Lakukan langkah tersebut pada 5 titik yang berbeda dengan jarak

titik minimal 3 kali bekas indentor hingga terjadi 5 titik pengujian

yang mendapatkan 5 nilai kekerasan.

37

b. Pengamatan Struktur Mikro

1. Mempersiapkan spesimen dengan dimensi yang sesuai yaitu 10

mm x 10 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.

4. Pengambilan Data

Pengambilan data yang didapat dalam proses pengujian yang dilakukan

pada baja S45C adalah sebagai berikut :

38

a. Pengujian Kekerasan

Pada pengujian kekerasan data yang didapat ditulis dalam tabel seperti

dibawah ini :

Tabel 5. Data Pengujian Kekerasan

Media

Pendingin

Bahan

Uji

Nilai Kekerasan Rockwell Rata-

rata

Rata-rata

Keseluruhan1 2 3 4 5

Raw

Material

A

B

C

Air

Garam

A

B

C

Air

A

B

C

Minyak

Pelumas

(Oli)

A

B

C

b. Pengamatan Struktur Mikro

Data yang didapat pada pengamatan struktur mikro yaitu berupa

gambar hasil pengamatan permukaan menggunakan mikroskop optik

dengan pembesaran 100x, 200x dan 500x.

39

Mulai

Ya

Tidak

D. Alur Penelitian

Alur penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut :

Gambar 21. Alur Penelitian

Studi literatur

Pemberian perlakuan panas

Quenching dengan mediaair garam dingin

Quenching denganmedia air dingin

Selesai

Persiapan spesimen baja

S45C yang diteliti

Temperatur austenit 850˚C (HoldingTime 30 Menit)

Quenching denganmedia oli dingin

Pengujian kekerasanrockwell

Pengamatan strukturmikro

Kesimpulan

Analisis data

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Adapun kesimpulan dari pengaruh media pendingin quenching temperatur

rendah (10oC) terhadap nilai kekerasan dan struktur mikro pada baja S45C

adalah sebagai berikut :

1. Quenching dengan menggunakan media air garam temperatur rendah

(10oC) mengakibatkan peningkatan kekerasan sebesar 93,6 HRB dengan

menggunakan media air biasa temperatur rendah (10oC) sebesar 91,73

HRB dan oli temperatur rendah (10oC) sebesar 85 HRB. Sedangkan untuk

raw material memiliki kekerasan sebesar 80 HRB.

2. Proses quenching menggunakan media air garam temperatur rendah

menghasilkan struktur martensit yang lebih halus dan merata dibandingkan

dengan struktur martensit pada media air biasa temperatur rendah.

Sedangkan untuk media oli temperatur rendah hanya menghasilkan

sedikit martensit yang kasar.

51

B. Saran

Adapun saran yang dapat penulis berikan pada penelitian kali ini adalah

sebagai berikut :

1. Temperatur yang digunakan pada media dapat ditambah menjadi beberapa

variasi temperatur dan sebaiknya menggunakan temperatur yang lebih

rendah.

2. Prosedur pengujian kekerasan harus diperhatikan agar didapatkan nilai

kekerasan yang sesuai dan akurat.

3. Pembesaran menggunakan mikroskop optik sebaiknya ditingkatkan agar

struktur mikro dapat lebih jelas terlihat.

DAFTAR PUSTAKA

Adhawiyah, Rabiatul, Murdjani dan Ahmad Hendrawan. 2014. “PengaruhPerbedaan Media Pendingin Terhadap Sturktur Mikro dan KekerasanPegas Daun dalam Proses Hardening” Jurnal Poros Teknik. Staf PengajarJurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Banjarmasin.

Arifin, Jaenal, Helmy Purwanto dan Imam Syafaat. 2017. “Pengaruh JenisElektroda Terhadap Sifat Mekanik Hasil Pengelasan SMAW Baja ASTMA36” Momentum. Vol. 13 No. 1. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik,Universitas Wahid Hasyim Semarang.

Binudi, Rahardjo, dan Adjiantoro Bintang. 2014. “Pengaruh Unsur Ni, Cr dan MnTerhadap Sifat Mekanik Baja Kekuatan Tinggi Berbasis Laterit” Majalah.V 29.1.2014. ISSN 0216-3188/ hal 33-40. Serpong.

Callister, William D. 2007. Material and Science Engineerin, An IntroductionSeveth Edition. New Jersey; John Wiley and Sons, Inc.

Chandler, Harry. 1999. Hardness Testing, 2nd Edition. ASM International.Asminternasional.org.

Darmawi, Bayin, dan Indra Putra Amin. 2009. Perbedaan Struktur Mikro,Kekerasan, dan Ketangguhan Baja HQ 705 Bila Diquench dan DitemperPada Media Es, Air, dan Oli.

Fikri, Ahmad. 2013. Pengaruh media pendingin untuk quenching terhadapkekerasan baja ST42 dan ST60. Fakultas Teknik [Skripsi]. Malang (ID):Universitas Negeri Malang.

Firmansyah, Awang Anas. 2014. “Analisa Struktur Mikro dan Kekerasan BajaS45C Pada Proses Quench-Temper Dengan Media Pendingin Air” Jurnal

Teknik Mesin. Vol.03 No.01. Fakultas Teknik Universitas NegeriSurabaya.

Hassen, Peter. 1996. Physical Metallurgy, Cambridge; Cambridge University.

Kumayasari, Magdalena Feby,dan Indro Sultoni Arif. 2017. “Study Uji KekerasanRockwell Superficial VS Micro Vickers” Jurnal Teknologi Proses danInovasi Produksi. Kementrian Perindustrian, Bristand Industri Surabaya.

Murtiono, Arif. 2012. “Pengaruh Quenching dan Tempering Terhadap Kekerasandan Kekuatan Tarik serta Struktur Mikro Baja Karbon Sedang Untuk MataPisau Pemanen Sawit” Jurnal E-Dinamis: Vol II No 2. Departemen TeknikFakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Nugraheni, Novi Tri. 2015. “Uji Kekerasan dengan Metode Rockwell” JurnalFisika Eksperimental Lanjut. Departemen Fisika, Fakultas Sains danTeknologi, Universitas Airlangga Surabaya.

Setyarini, Era. 2013. “Optimalisasi Sifat-Sifat Material S45C”. FakultasTeknologi Industri [Skripsi]. Yogyakarta (ID): Universitas Atma JayaYogyakarta.

Suratman, Rachim. 1994. Panduan Proses Perlakuan Panas. Bandung; LembagaPenelitian ITB.

Thelning, K.E. 1984. Steel and It’s Heat Treatment, 2nd edition. London;Butterwords.

Totten, G.E., C.E. Bates dan N.A. Clinton. 1995. Handbook of Quenchants andQuenching Technology. United States of America: ASM International.

Vander, Fort G. 1991. Atlas of Time-Temperature Diagram for Iron and Stells.ASM International. Material Park. OH.

Widodo, Edi dan Miftahul. 2016. “Optimasi Holding Time untuk MendapatkanKekerasan Baja S45C” dalam Rekayasa Energi Manufaktur: Vol. 1 No. 1(hlm.3). ISSN 2527-5674.

Wilson. 1935. “Rockwell” Hardness Tester. New York. Wilson MechanicalInstrument. Co. Inc.

Zainuri, Achmad, Dwi Setyawan Paryanto dan Prayuda Atman. 2011. “ AnalisaKekerasan dan Struktur Mikro Baja AISI 1018 Akibat Proses PackKarburizing dengan Variasi Serbuk Cangkang Keong Emas” Jurnal Dinamika Teknik Mesin. Vol. 1 No.1. Universitas Mataram.