Diagram Hasil Pengujian Impact Rata-Rata

1 RAW MATRIAL 1,693 1,687 1,687 1,689 2 CARBURIZING 0,4314 0,4321 0,4350 0,4328 3 D.HARDENING I 0,0417 0,0425 0,0424 0,0422 4 D.HARDENING II 0,0952 0,0941 0,0947 0,0946 5 TEMPERING 0,2143 0,2166 0,2144 0,2151

Diagram Hasil Pengujian Impact

Rata-Rata

HK B (J/m m 2 ) 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 1,689 0,4328 0,0422 0,0946 ^0,2151 BD C DH I DH II T

Gambar 21. Diagram hasil pengujian impact rata-rata.

Dari pengujian impact didapatkan nilai rata-rata kekuatan impact pada setiap spesimen, adalah sebagai berikut:

Dari kelompok spesimen raw material rata-rata mempunyai nilai impact 1,689 J/mm². Nilai dari raw material ini digunakan sebagai pembanding.

Dari kelompok spesimen carburizing, diperoleh data nilai impact rata-rata sebesar 0,4328 J/mm². Dari perlakuan panas ini kekuatan impact bahan mengalami penurunan yang signifikan yaitu sebesar 1,2562 J/mm2 atau menurun sebesar 74,37%. Penurunan ini terjadi karena adanya penambahan unsur karbon.

Nilai impact pada proses double hardening I adalah 0,0422 J/mm² dan mengalami penurunan 1,6468 J/mm² atau menurun sebesar 97,50% terhadap raw material. Juga mengalami penurunan sebesar 0,3906 J/mm² atau menurun sebesar 90,24% terhadap proses carburizing, dikarenakan material mengalami pengerasan pada inti baja.

Nilai impact pada proses double hardening II adalah 0,0946 j/mm² dan mengalami penurunan 1,5944 J/mm² atau menurun sebesar 94,39% terhadap raw material, sedangkan terhadap double hardening I meningkat sebesar 0,0524 J/mm² atau meningkat sebesar 124,17%. Hal ini dikarenakan material mengalami pengerasan ulang pada permukaan menyebabkan butiran struktur kristal logam lebih halus pada bagian permukaan, sedangkan pada bagian inti kekerasannya berkurang sehingga ketangguhan menjadi lebih baik.

Nilai impact pada proses tempering adalah 0,2151 J/mm² dan mengalami penurunan 1,4739 J/mm² atau menurun sebesar 87,26 % terhadap raw material. Jadi dari data hasil pengujian impact di atas diketahui bahwa setelah proses double hardening hasil pengujian impact lebih rendah terhadap proses carburizing begitu juga terhadap baja raw material

47

dikarenakan adanya pengerasan ulang terhadap material yang menyebabkan butir struktur kristal logam lebih halus.

Foto Struktur Mikro

Foto mikro menggunakan dua buah lensa yaitu lensa obyektif dan lensa okuler. Lensa okuler berfungsi untuk memperoleh fokus gambar yang akan di ambil. Lensa obyektif berfungsi untuk memperbesar gambar dari lensa okuler. Foto mikro logam disebut juga metalurgi mikroskop.

Gambar 22. Alat Metalurgi Mikroskop Cara menggunakan metalurgi mikroskop:

1. Hidupkan Metalurgi Mikroskop dengan menekan tombol “ON”

2. Nyalakan lampu dengan menaikkan “Light Intencity Level” untuk memilih cahaya yang diinginkan (untuk pemotretan sebaiknya pada angka 10 –11)

3. Letakkan spesimen pada “Stage” lalu jepit dengan “Spesimen Holder” 4. Pilih pembesaran lensa “Objective” dengan memutarkan

5. Lihat pada “Eye Piece” yaitu pada lensa okuler atau hidupkan layar monitor

6. Putar “Coorse Focus” dan “ Fine Focus” untuk memperoleh gambar yang fokus

7. Pilih lokasi pada spesimen yang diinginkan dengan memutar “Y- Axis Knop” atau “X-Axis Knop”

8. Untuk melakukan pemotretan pertama masukan film pada kamera kemudian tekan “Expose” untuk melakukan pemotretan.

Hasil foto mikro adalah sebagai berikut: Raw Material

Struktur mikro material terlihat jelas dengan menggunakan mikroskop program untuk diambil gambar strukturnya. Raw material yang digunakan pada penelitian ini mengandung unsur karbon sebesar 0,135%. Untuk foto mikro baja raw material seperti terlihat pada gambar mempunyai struktur ferrit dan perlit. Baja mempunyai sifat liat dan lunak.

Gambar 23. Struktur mikro baja raw material

Perlit ferrit

49

Material hasil proses Carburizing

Baja karbon rendah yang diberi perlakuan carburizing pada suhu 9500 C dan dipertahankan selama 4 jam dan kemudian didinginkan dengan suhu ruangan. Pada proses carburizing ini kadar karbon meningkat secara signifikan pada bagian permukaan dan struktur mikro yang dihasilkan pada proses carburizing ini adalah sementit dan perlit.

Gambar 24. Stuktur mikro material carburizing bagian tepi.

Gambar 25. Stuktur mikro material carburizing bagian tengah.

Struktur sementit ini terbentuk karena adanya penambahan unsur karbon dan terikat oleh struktur Fe. Proses carburizing hanya

Perlit Sementit

Perlit ferri

menambah unsur karbon pada bagian permukaan, sehingga pada bagian inti material strukturnya tetap yaitu ferrit dan perlit lebih merata, maka ketangguhan akan menurun. Jadi hal ini mengurangi ketangguhan pada baja raw material.

Material hasil proses double hardening I

Proses double hardening I merupakan pengerasan inti. Dari proses ini struktur mikro yang terbentuk pada material baja hasil double hardening I adalah struktur perlit dan sementit.

Gambar 26. Stuktur mikro material double hardening I bagian tepi.

Gambar 27. Stuktur mikro material double hardening I bagian tengah. Proses pengerasan inti pada double hardening I terlihat struktur ferrit dan perlit pada bagian tengah. Pada bagian tepi proses double

Perlit Sementit

Perlit ferrit

51

hardening I struktur sementitnya lebih besar dan struktur perlit mulai terurai, sedangkan bagian inti perlit lebih tebal yang menyebabkan pada bagian permukaan dan inti lebih keras. Jadi, ketangguhan proses double hardening I lebih rendah dari carburizing.

Material hasil proses double hardening II

Pada proses double hardening II merupakan pengerasan permukaan. Dari proses ini struktur mikro yang terbentuk pada material baja hasil double hardening II adalah struktur martensit yang menyebabkan pada bagian tepi material menjadi sangat keras.

Gambar 28. Stuktur mikro material double hardening II bagian tepi.

Gambar 29. Stuktur mikro material double hardening II bagian tengah. Sementi

Martensit

Ferrit Perlit

Proses pengerasan permukaan pada double hardening II terlihat struktur ferrit dan perlit lebih tipis pada bagian tengah dibandingkan dengan double hardening I. Hal ini menunjukkan baja mempunyai ketangguhan yang lebih baik dari double hardening I.

Material hasil proses tempering

Proses double hardening pada penelitian ini meliputi pengerasan inti, pengerasan permukaan yang diakhiri dengan proses tempering. Dari proses tempering kegetasan dan kekerasan dapat diturunkan, dari proses yang sedemikian rupa struktur mikro yang terbentuk pada material baja hasil double hardening adalah struktur martensit temper, akan tetapi struktur martensit pada penelitian ini kekerasanya agak rendah sehingga ketangguhan manjadi lebih tinggi dari pada proses double hardening karena telah dikenai proses tempering.

Gambar 30. Stuktur mikro material tempering bagian tepi.

Perlit Martensi

53

Gambar 31. Stuktur mikro material tempering bagian tengah.

Dari penelitian ini dapat kita ambil untuk ketangguhan pada proses double hardening menjadi sangat rendah. Dengan adanya tempering pada bagian inti struktur yang terdapat pada material tetap ferrit dan perlit, sehingga ketangguhan menjadi lebih baik dari proses double hardening I dan II. Pada penelitian ini proses carburizing merubah susunan struktur mikro ferrit dan perlit pada raw material menjadi sementit, setelah proses double hardening dengan media pendingin air yang diakhiri dengan proses tempering struktur mikro berubah menjadi martensit, sehingga ketangguhan proses double hardening lebih rendah dibandingkan proses carburizing begitu juga terhadap baja raw material.

Penampang Patah

Spesimen setelah dikenai pengujian pukul takik akan patah pada penampang kritis yang telah ditentukan, parameter keliatan/keuletan yang ditunjukkan dengan reduksi penampang (reduction of area) maupun bentuk penampang patahannya.

Ferrit Perlit

Penampang hasil patahan inilah yang akan diamati. Penampang hasil patahan pengujian takik secara teliti dapat dilihat perbedaannya, masing-masing bentuk patahan mempunyai karakteristik yang berbeda-beda. Secara umum bentuk patahan pada pengujian pukul takik ada 3 bentuk, yaitu: patah getas/rapuh, patah liat dan patah campuran.

a. Raw Material

Penampang patah raw material tampak terjadi pengecilan penampang yang tidak rata dengan bentuk kristal yang tidak rata, sehingga menunjukkan raw material mempunyai bentuk patahan liat dengan sifat ulet dan lunak. Penelitian ini dapat diketahui unsur karbon mempengaruhi katangguhan baja.

Gambar 32. Penampang patah benda raw material b. Carburizing

Spesimen dengan perlakuan carburizing, mempunyai pengecilan patahan, penampang patahnya terlihat rata dan butiran kristalnya halus pada bagian tepi. Sedangkan pada bagian tengah terlihat butiran kristalnya tidak rata, kasar dan berserat yang menandakan bahan ini

55

ketangguhannya tidak terlalu tinggi disebabkan adanya penambahan unsur karbon pada bagian tepi. Menunjukkan patahan baja berbentuk patah campuran.

Gambar 33. Penampang patah benda pada proses carburizing. c. Double Hardening I

Spesimen dengan perlakuan double hardening I penampang patahnya terlihat rata, butiran kristalnya rata pada bagian tengah dan tepi. Menunjukkan patahan baja berbentuk patah getas.

Gambar 34. Penampang patah benda pada proses double hardening I d. Double Hardening II

Spesimen dengan perlakuan double hardening II penampang patahnya terlihat rata, butirannya lebih halus pada tepi, pada bagian tengah terlihat lebih kasar. Hal ini menandakan bahwa material mempunyai unsur karbon lebih banyak pada bagian tepi, sedangkan

pada bagian tengah berkurang. Jadi patahan baja berbentuk patah getas.

Gambar 35. Penampang patah benda pada proses double hardening II e. Tempering

Spesimen dengan perlakuan tempering penampang patahnya terlihat serat-serat halus rata pada bagian tepi dan bagian tengah terlihat berserat dan lebih kasar dengan bentuk kristal yang tidak rata. Hal ini menandakan material mempunyai unsur karbon yang merata pada bagian tepi. Setelah ditemper kandungan unsur karbon pada bagian tengah berkurang sehingga patahan baja berbentuk patah campuran.

57

Dalam perlakuan double hardening pada penelitian ini meliputi pengerasan inti, pengerasan permukaan yang diakhiri dengan proses tempering menyebabkan ketangguhan pada baja dari carburizing menjadi berkurang setelah mengalami proses double hardening. Karena baja mengalami pengerasan yang berulang-ulang, sehingga kandungan serat dalam baja sangat sedikit. Dengan adanya proses pemudaan (tempering) baja menjadi lebih liat terhadap proses double hardening. Dari masing-masing bentuk patahan, patahan raw material mempunyai bentuk patahan yang liat, sedangkan pada proses double hardening mempunyai bentuk patahan campuran. Jadi dari bentuk patahan baja pada penelitian ini dapat disimpulkan bahwa proses carburizing mempengaruhi penurunan ketangguhan, setelah proses double hardening dengan media pendingin air ketangguhan lebih rendah dibandingkan proses carburizing begitu juga terhadap baja raw material.

8. Pembahasan

Pada proses carburizing adalah heat treatment yang bertujuan untuk menambah unsur karbon pada bagian permukaan agar dapat disepuh keras, karena pada baja karbon rendah mempunyai kandungan karbon di bawah 0,3% tidak dapat disepuh keras. Dengan proses carburizing material mempunyai lapisan luar yang keras dan bagian inti yang kenyal dan liat.

Pada penelitian ini katangguhan baja sangat jauh menurun setelah baja mengalami proses carburizing. Begitu juga pada proses double hardening

ketangguhan baja semakin menurun dikarenakan proses double hardening yang diakhiri proses tempering yaitu proses pengerasan ulang terhadap material hasil carburizing, untuk memperhalus butiran struktur kristal lebih baik pada bagian permukaan maupun inti.

Hasil penelitian ini dideskripsikan dalam bentuk diagram di atas diketahui ada penurunan tingkat ketangguhan antara spesimen carburizing dengan double hardening I, Double hardening II dan tempering terhadap raw material. Pada penelitian ini raw material hanya digunakan sebagai pembanding. Perbedaan tingkat ketangguhan yang diketahui antara spesimen carburizing dengan spesimen double hardening I dan II, pada double hardening juga diketahui perbedaan antara proses hardening I dan hardening II. Setelah mengalami proses tempering dapat diketahui perbedaan ketangguhan antara proses double hardening dengan tempering. Nilai ketangguhan rata-rata pada spesimen proses carburizing mengalami penurunan sebesar 74,37% (1,2562 J/mm²), pada spesimen proses double hardening I mengalami penurunan sebesar 97,50% (1,6468 J/mm²), pada spesimen proses double hardening II mengalami penurunan sebesar 94,39% atau 1,5944 J/mm². Sedangkan pada proses tempering mengalami penurunan sebesar 87,26% atau 1,4739 J/mm². Pada proses carburizing, double hardening, dan tempering mengalami penurunan terhadap raw material. Berdasarkan data-data di atas perubahan nilai ketangguhan pada tiap kelompok spesimen dapat terjadi karena beberapa faktor yang mempengaruhinya.

59

Proses carburizing adalah proses penambahan unsur karbon pada permukaan material, sehingga unsur karbon bertambah. Penampang patahnya terlihat rata dan butirannya halus pada bagian tepi. Sedangkan pada bagian tengah terlihat butiran kasar berserat. Penambahan unsur karbon pada material memungkinkan terbentuknya struktur sementit pada bagian tepi, tetapi pada bagian tengah tetap mempunyai struktur ferrit dan perlit. Struktur ini menyebabkan baja menjadi getas pada bagian luar sedangkan bagian dalamnya ulet dan mengalami penurunan nilai ketangguhan rata-rata sebesar 1,2562 J/mm² terhadap raw material, sedangkan carburizing terhadap double hardening I mengalami kenaikan nilai ketangguhan sebesar 0,3906 J/mm². Carburizing terhadap double hardening II mengalami kenaikan nilai ketangguhan 0,3382 J/mm², begitu juga carburizing mengalami kenaikan nilai ketangguhan sebesar 0,2177 J/mm2 terhadap tempering. Jadi, baja mempunyai sifat luar getas, bagian dalamnya ulet dan memiliki bentuk patahan campuran.

Pada proses double hardening I bahan mengalami pengerasan inti, akibat proses pengerasan itu menyebabkan struktur sementit menjadi lebih besar dan struktur perlit mulai terurai pada bagian tepi sedangkan pada bagian tengah struktur perlit terlihat tebal dan lebar sehingga baja menjadi getas. Nilai ketangguhan rata-ratanya cenderung menjadi paling rendah, yaitu sebesar 1,6468 J/mm² terhadap raw material. Bentuk patahannya terlihat merata dengan butiran yang agak kasar pada bagian inti dan permukaan. Proses ini merupakan proses pengerasan inti pada baja yang mempunyai patahan yang berbentuk patah getas.

Proses double hardening II merupakan proses pengerasan permukaan menyebabkan bahan mempunyai struktur martensit pada bagian tepi sedangkan bagian tengah struktur perlit lebih merata dan kembali seperti semula. Proses ini mempunyai penurunan nilai ketangguhan rata-rata sebesar 1,5944 J/mm² terhadap raw material. Bentuk patahanya terlihat rata, butiranya lebih halus pada tepi, bagian tengah terlihat lebih kasar. Jadi, proses double hardening II mengalami kenaikan nilai ketangguhan sebesar 0,0524 J/mm² terhadap proses double hardening I dan bentuk patahan baja bersifat getas.

Proses tempering adalah proses pemudaan yang mempunyai penurunan nilai ketangguhan rata-rata sebesar 1,4739 J/mm² terhadap raw material. Tetapi terhadap double hardening I mengalami kenaikan nilai ketangguhan sebesar 0,1729 J/mm², begitu juga mengalami kenaikan nilai ketangguhan sebesar 0,1205 J/mm2 terhadap double hardening II dikarenakan struktur martensit bagian tepi hasil penemperan kekerasanya agak rendah sedang bagian tengah/inti tetap ferrit dan perlit dengan penampang patahnya terlihat serat-serat halus rata pada bagian tepi dan bagian tengah terlihat berserat dan lebih kasar dengan bentuk kristal yang tidak rata. Jadi, baja mempunyai luar getas sedangkan bagian dalamnya ulet dan mempunyai patahan yang berbentuk patah campuran.

Berdasarkan pembahasan data-data penelitian yang telah diuraikan di atas, raw material mempunyai nilai ketangguhan yang paling tinggi sebesar 1,689 J/mm² setelah dikenai perlakuan panas dimana dalam hal ini adalah proses carburizing dan pengerasan adalah proses double hardening yang

61

diakhiri dengan proses tempering. Dalam penelitian ini proses carburizing mempunyai nilai ketangguhan sebesar 0,4328 J/mm², double hardening I sebesar 0,0422 J/mm2, double hardening II sebesar 0,0946 J/mm2, dan proses tempering yang mempunyai nilai ketangguhan sebesar 0,2151 J/mm². Dari semua data penelitian di atas diperoleh data yang dapat membuktikan bahwa proses carburizing berpengaruh menurunkan ketangguhan setelah mengalami proses double hardening dengan media pendingin air tingkat ketangguhan menjadi lebih banyak berkurang dibanding proses carburizing maupun terhadap raw material.

62 BAB V PENUTUP

A. Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan evaluasi data serta pembahasan di atas, maka dapat diambil kesimpulan antara lain:

1. Nilai ketangguhan rata-rata raw material adalah 1.689 J/mm², nilai ketangguhan rata-rata material carburizing adalah 0,4328 J/mm², nilai ketangguhan rata-rata material double hardening I adalah 0,0422 J/mm², nilai ketangguhan rata-rata material double hardening II adalah 0,0946 J/mm² dan nilai ketangguhan material tempering adalah 0,2151 J/mm². Karena nilai ketangguhan rata-rata raw material 1,689 J/mm² dan nilai ketangguhan rata-rata proses double hardening 0,2151 J/mm² maka nilai ketangguhannya menurun sebesar 87,26 %. Jadi, dapat diambil kesimpulan bahwa proses double hardening dengan media pendingin air pada bahan ST.40 setelah mengalami proses carburizing adalah menurunkan ketangguhan baja.

2. Raw material mempunyai struktur ferrit dan perlit. Struktur sementit pada bagian permukaan diperoleh setelah spesimen mengalami proses carburizing sedangkan pada bagian tengah spesimen tetap ferrit dan perlit. Pada proses double hardening mengurai struktur martensit kembali menjadi struktur ferrit dan perlit dengan susunan kristal yang lebih besar dan merata atau homogen. Jadi, proses double hardening dengan media pendingin air yang telah mengalami proses carburizing

63

adalah terjadi perubahan ukuran butir kristal dan susunan struktur mikro raw material.

3. Penampang patah bahan menunjukkan patah campuran pada spesimen perlakuan proses carburizing, penampang patah bahan menunjukkan patah getas pada spesimen perlakuan proses double hardning I dan II. Patah campuran kembali ditunjukkan pada proses double hardening setelah mendapat perlakuan proses tempering.

B. Saran

Saran yang dapat diberikan sehubungan dengan penelitian tentang proses double hardening setelah mengalami proses carburizing terhadap bahan ST. 40 adalah ketangguhan bahan menjadi hilang tetapi, untuk dapat memperoleh sifat baja yang bagian luar getas dan bagian dalam ulet sebaiknya dilakukan proses double hardening untuk memperbajki kualitas baja.

41 Lampiran 1

43 Lampiran 2

Contoh Mencari Tenaga Patah dan Ketangguhan

Contoh.

Spesimen Raw Mentari 1

Diketahui : Bahan = Baja karbon ST. 40

Luas penampang patahan benda uji (A) = 84,46 mm² Berat palu godam (G) = 150 kg

Jarak titik putar ketitik berat palu godam (R) = 0,75 m Sudut jatuh (α) = 157 0

Sudut ayun (β) = 69,50 ⁰. Hitung : a. Tenaga Patah (E)?

b. Ketangguhan (HKB)? Penyelesaian: a) E = GR ( cos β – cos α ) = 150. 0,75 ( cos 69,50 ⁰ – cos 157 ⁰ ) = 112,5 (0,3502 – (- 0,921)) = 112,5 (1,271) = 143 joule. b) HKB= A E = 46 , 84 143 = 1,693 j/mm²

45

Gambar 5a. Dapur pemanas

Gambar 5b. Pengaturan Suhu

Gambar 5c. Spesimen penelitian Lampiran 5

Gambar 5d. Mesin uji impact

47

PERNYATAAN SELESAI BIMBINGAN

Yang bertanda tangan dibawah ini, pembimbing skripsi dari mahasiswa: Nama : Widya Mukti S

NIM : 5201401043

Prody : Pendidikan Teknik Mesin

Menyatakan bahwa mahasiswa tersebut telah selesai bimbingan skripsinya yang berjudul “Pengaruh Double Hardening Dengan Media Pendingin Air Terhadap Ketangguhan Bahan ST. 40 yang Telah Mengalami Proses Carburizing” dan skripsi tersebut siap diujikan.

Demikian, semoga menjadi periksa.

Semarang, Februari 2007

Pembimbing I Pembimbing II

Drs. Murdani, M. Pd Hadromi, S. Pd, M. T

NIP. 130894848 NIP. 132093201

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Mesin FT. UNNES

Drs. Pramono NIP. 131474226