TUGAS AKHIR

STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON DENGANQUENCHING KEMUDIAN ANNEALING

Disusun :

SIDIQ ABDULLAHNIM : D 200 030 104

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

Juni 2009

ii

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan

judul :

Studi Sifat Mekanis Baja KarbonDengan Quenching Kemudian Annealing

Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat untuk memperoleh

derajat sarjana S1 Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan

merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan

dan/atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di

lingkungan Universitas Universitas Muhammadiyah Surakarta atau

instansi manapun, kecuali sebagian sumber informasinya saya

cantumkan sebagai mana mestinya.

Surakarta, 25 juni 2009

Yang menyatakan,

Sidiq Abdullah

iii

HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas akhir yang berjudul “STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON

DENGAN QUENCHING KEMUDIAN ANNEALING” telah disetujui oleh

pembimbing Tugas Akhir untuk memenuhi syarat untuk memperoleh

derajat sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Dipersiapkan oleh ,

Nama : SIDIQ ABDULLAH

N I M : D 200 030 104

Disetujui pada ,

H a r i :…………………………

Tanggal :…………………………

Pembimbing Utama

Dr. Ir. Supriyono, MT

Pembimbing Pendamping

Joko Sedyono,ST.MEng

iv

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas akhir yang berjudul “STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON

DENGAN QUENCHING KEMUDIAN ANNEALING” ,telah dipertahankan

di hadapan tim penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi syarat

untuk memperoleh derajat sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Telah dipersiapkan :

Nama : SIDIQ ABDULLAH

N I M : D 200 030 104

Disahkan pada :

Hari :…………………………………..

Tanggal :…………………………………..

Tim Penguji:

Ketua : Dr. Ir. Supriyono, MT. ………………

Anggota 1 : Joko Sedyono,ST.MEng ………………

Anggota 2 : Ir.Bibit Sugito, MT ………………

Dekan,

Ir. Sri Widodo, MT.

Ketua Jurusan,

Marwan Effendy, ST, MT.

v

vi

HALAMAN MOTTO

“Keutamaan shodaqoh adalah seorang yang belajar suatu ilmu kemudian

ilmu tersebut diamalkan atau diajarkan kepada saudaranya sesama

muslim.”

(H.R. Bukhori Muslim)

"Jangan pernah meremehkan hal sekecil apapun, karenanya mungkin

orang bisa bahagia dan mungkin juga bisa celaka"

(Mofehd El-Karonji)

“Segala sesuatu akan terasa lebih indah dan nikmat bila kita niati ikhlas,

sabar dan tawakal mengharap ridho Allah SWT”.

( Penulis )

“Terlambat bukan alasan untuk tidak merubah keadaan”

( Penulis )

vii

RINGKASAN

Teknologi telah menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari duniaindustri sebab adanya teknologi akan menghasilkan produk industriyang berkualitas tinggi sehingga mampu bersaing di pasaran. Selain ituteknologi dapat mengoptimalkan sumber daya manusia dalam prosespembuatan atau dalam rekayasa suatu material. Dengan demikianteknologi yang berkaitan dengan penyediaan material baru dankarateristiknya dapat meningkatkan jumlah pilihan material yangcocok.

Material yang dipakai adalah baja karbon rendah sesuai ujikomposisi, kadar karbon 0,223%. Pengamatan dilakukan dalam duatahap yaitu, sebelum dan setelah proses quenching kemudianannealing, pengamatan meliputi komposisi kimia, harga tarik, danharga impact.Tujuan penelitia untuk mengetahui perubahan, hargatarik dan harga impact baja karbon rendah akibat quenching kemudianannealing.

Baja karbon ini termasuk dalam kategori baja hypoeutectoid ( C < 0,8% ). Berdasarkan hasil pengujian tarik, diperoleh harga regangan rawmaterialnya adalah sebesar 32.78 %, kemudian setelah mengalamiquenching dilanjutkan annealing didapat harga Regangan rata - ratasebesar 43.7 %. maka mengalami peningkatan keuletan 43 % dari rawmaterialnya, disebabkan terbentuknya struktur ferit yang bersifat ulet,serta mengalami peruncingan pada ujung patahan yang juga dibarengidengan pertambahan panjang ( pemuluran ). Berdasarkan hasil pengujianimpact, diperoleh harga rata - rata raw materialnya 0,952 j/mm2,kemudian setelah mengalami quenching dilanjutkan annealing menjadi1,3623 j/mm2 Dapat disimpulkan bahwa baja karbon setelah mengalamiquenching dilanjutkan annealing maka tingkat ketangguhan akanbertambah yang disebabkan terbentuknya struktur perlit yang bersifattangguh, serta hasil patahan setelah quenching dilanjutkan annealing tlebih kasar dan berserabut.

Kata-kata kunci :Baja karbon, heat treatment,Quenching,annealing

viii

KATA PENGANTAR

Puji syukur alhamdulillah kehadirat Allah SWT atas berkah dan

rahmatnya sehingga penyusunan lapoaran penelitian ini dapat

diselesaikan.

Tugas akhir yang berjudul “STUDI SIFAT MEKANIS BAJA

KARBON DENGAN QUENCHING KEMUDIAN ANNEALING” dapat

diselesikan atas dukungan beberapa pihak.Untuk itu pada kesempatan ini,

penulis dengan segala ketulusan dan keiklasan hati ingin menyampaikan

rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :

1. Ir. H. Sri Widodo, MT selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.

2. Marwan Effendy, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Universitas Muhammadiyah Surakarta

3. Dr. Ir. Supriyono, MT, selaku Pembimbing I atas bimbinganya

4. Joko Sedyono,ST.MEng, selaku Pembimbing II atas

bimbinganya.

5. Semua pihak yang telah membantu semoga Allah SWT

membalas kebaikanmu.

Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh

karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun akan penulis terima

dengan senang hati.

Surakarta,26 Juni 2009

Penulis

ix

x

xi

xii

xiii

xiv

xv

DAFTAR SIMBOL

σ

Pmax

A

ε

∆L

Lo

L1

G

R

A

Symbol :

= tegangan tarik (N/mm2)

= beban (N)

= luas penampang (mm2)

= regangan (%)

= pertambahan panjang (mm)

= panjang awal (mm)

= panjang setelah patah (mm)

= Berat beban pembentur (kg)

= Jari-jari pusat putar ke titik berat pebentur (m)

= Sudut kedudukan awal ayunan ( )

= Sudut kedudukan akhir ayunan ( )

= luas penampang patahan (mm²)

xvi

1

BAB I

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Teknologi telah menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari dunia

industri sebab adanya teknologi akan menghasilkan produk industri

yang berkualitas tinggi sehinga mampu bersaing dipasaran. Selain

itu teknologi dapat mengoptimalkan sumberdaya manusia juga dalam

perkembangan teknologi baru dalam proses pembuatan atau dalam

rekayasa suatu material.

Pemilihan material sangat diperlukan pada saat ini yang

hubungannya dengan kemajuan teknologi di bidang industri.

Untuk mendapatkan suatu material yang sesuai dengan yang

diinginkan, diperlukan suatu proses untuk membentuk material yang

mempunyai sifat-sifat fisis dan mekanis yang juga sesuai dengan

fungsi dan kondisi yang diinginkan tersebut. Dengan proses-

proses tersebut diharapkan dapat menghasilkan material yang

lebih baik dibanding dengan material aslinya (raw material),

seperti meningkatkan kekuatan, kekerasan, keuletan, ketangguhan,

ketahanan terhadap korosi dan sebagainya. Dan untuk

mengetahuinya perlu diadakan penelitian terhadap material

yang akan digunakan dengan menganalisis sifat – sifat fisis dan

mekanis sehingga dapat diketahui bahwa material tersebut

cocok untuk kondisi sesuai dengan fungsinya.

2

Produksi barang yang bermutu dan berkualitas sangat

diperlukan untuk meningkatkan kinerja dan produktifitas. Dalam

bidang permesinan penggunaan material logam sangat dominan,

terutama dalam pembuatan perkakas, konstruksi, spare part dan

sebagainya.

Pada saat ini baja merupakan material yang paling banyak

digunakan sebagai bahan industri, karena baja mempunyai sifat-

sifat fisis dan mekanis yang bervariasi. Yaitu bahwa baja memp unyai

sifat dari yang paling lunak dan mudah dibentuk sampai yang paling

keras. Dan faktor yang menyebabkan mengapa baja menjadi

pilihan utama dalam pemilihan material bahan industri karena baja

memiliki nilai ekonomis.

Sifat baja itu sendiripun dapat dibentuk dengan mudah. Salah

satunya dengan proses heat treatment yang dapat membentuk

(merubah) sifat baja dari yang mudah patah menjadi lebih kuat dan

ulet atau juga dapat merubah sifat baja dari yang lunak menjadi

sangat keras dan sebagainya. Proses heat treatment itu sendiri

merupakan salah satu bagian dari proses produksi, namun heat

treatment ini hendaknya dipandang terpisah dari rangkaian

proses produksi. Heat treatment merupakan proses kombinasi

antara pemanasan dan pendinginan terhadap logam atau paduan

dalam keadaan padat dalam jangka waktu tertentu yang

dimaksudkan untuk memperoleh sifat-sifat tertentu pada logam

atau paduan. Pembentukan sifat-sifat inilah yang sangat

3

diperlukan untuk memperoleh material bahan industri yang betul-

betul sesuai dengan kebutuhan dan fungsinya.

Penggunaan baja karbon rendah dalam penelitian ini lebih

disebabkan karena baja karbon rendah memiliki keuletan tinggi dan

mudah dimachining, tetapi kekerasannya rendah dan tidak tahan

aus. Baja ini tidak dapat dikeraskan dengan cara konvensional

karena kadar karbonnya yang rendah, sehingga dilakukan proses

proses perlakuan panas yang diterapkan untuk menghasilkan benda

kerja yang lebih keras dan ulet.

1.2. Perumusan Masalah

Untuk mendapatkan hasil penelitian yang akurat dan lebih

terfokus, tanpa melebar kepada permasalahan yang lain, maka

perlu sekali dibatasi permasalahan yang akan diteliti. Batasan-

batasan tersebut antara lain:

a) Material yang dipakai adalah baja karbon rendah sesuai uji

komposisi kimia yaitu kadar karbon 0,223%.

b) Pengamatan dilakukan dalam dua tahap yaitu, tahap

pengamatan bahan sebelum proses heat treatment dan tahap

pengamatan bahan setelah proses heat treatment.

Pengamatan bahan sebelum proses meliputi pengamatan

struktur kimia, harga kekuatan tarik, dan harga kekuatan

impact. Pengamatan bahan setelah proses meliputi

pengamatan harga kekuatan tarik, dan harga kekuatan impact.

4

c) Pendinginan dengan 2 cara yaitu quenching menggunakan

media air danannealing.

1.3. Tujuan Penelitian

1. Memahami perubahan kekuatan impact baja karbon rendah

(C=0,223) akibat quenching yang dilanjutkan annealing.

2. Memahami perubahan kekuatan tarik baja karbon rendah

(C=0,223) akibat quenching yang dilanjutkan annealing.

1.4. Manfaat Penelitian

Manfaat yang didapat dari penelitian tersebut dibagi menjadi dua,

yaitu :

a) Manfaat langsung

Dapat diketahui secara langsung , harga uji Impact, harga

uji tarik dan Komposisi Kimia sehingga mendapatkan sifat

material yang lebih ulet dan tangguh.

b) Manfaat tak langsung

Data-data hasil penelitian dapat diambil manfaat

bagi produsen sebagai masukan dan referensi untuk

pengembangan produk yang lebih baik.

1.5. Sistematika Penulisan

Dalam penulisan laporan penelitian Tugas Akhir ini,

penulismenyusun dalam 5 bab dengan sistematika sebagai berikut :

5

BAB I PENDAHULUAN

Meliputi latar belakang masalah, perumusan

masalah, pembatasan masalah, tujuan penelitian,

manfaat penelitian, metodologi penelitian dan sistematika

penulisan.

BAB II LANDASAN TEORI

Meliputi tinjauan pustaka, klasifikasi baja

karbon,fasa pada sistem besi karbon, diagram

transformasi untuk pendinginan, pembentukan struktur

pada diagram transformasi pendinginan, pengaruh

unsur paduan pada baja, pengerasan baja

(hardening),proses pendinginan, holding time (waktu

tahan) dan sifat fisis serta mekanis bahan.

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Meliputi persiapan benda uji atau spesimen,

bentuk dan pemotongan benda uji, pemolesan,

pengetsaan, pengujian komposisi kimia, heat treatment

yang dilanjutkan quenching, annealing , pegujian tarik

dan impact.

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

Berisi tentang data-data pengujian

komposisi kimia, pegujian tarik dan impact. Data-data

yang ditulis adalah data yang diperoleh melalui

pengujian terhadap benda uji berupa baja karbon

6

rendah, kemudian membahas mengenai hasil

penelitian yang telah dilakukan sesuai dengan dasar

teori yang baku.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Pada bab ini berisi tentang kesimpulan yang

berupa data kuantitatif dari hasil pengujian dan

pembahasannya serta memberikan saran-saran yang

bermanfaat bagi sebuah penelitian.