commit to user 26BAB III
METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian
B. Hasil dan Pembahasan Uji Komposisi Kimia (Spectrometri)
Pengujian komposisi kimia dilakukan di PT. Itokoh Ceperindo, untuk mengetahui unsur-unsur yang terkandung pada bola-bola baja (grinding ball). Spesimen yang akan diuji yaitu grinding ball import PT. Holcim Tbk diameter 60 mm.
Tabel 3. Hasil uji komposisi kimia rata-rata pada grinding ball import 60 mm.
No
Grinding Ball Import Pada PT. Holcim diameter 60 mm
Unsur Kimia Kandungan (%) berat
1 Al 0,096 2 C 1,982 3 Cr 16,582 4 Cu 0,45 5 Fe 80,28 6 Mn 0,615 7 Mo 0,307 8 Nb 0,079 9 Ni 0,307 10 P 0,026 11 S 0,030 12 Si 1,234 13 Ti 0,044 14 V 0,1065 15 W 0,09
Hasil pengujian komposisi kimia ditunjukkan pada ( tabel 3). Unsur utama yang terkandung dalam grinding ball import adalah Chromium, dengan prosentase berat kandungan grinding ball import tersebut yaitu Chromium 16,582 %, Ferro 80,28 %, Karbon 1,982 %, Molibden 0,307 %, Mangan 0,615 %,
Silikon 1,234 %, Tembaga 0,45 %, Phospor 0,026 %, Alumunim 0,096 %, Vanadium 0,1065 %, Wolfram 0,09 %, Sulpur 0,030 % , Nabrium 0,079% Timbal 0,044 %, Nikel 0,307 %. Hasil pengujian menunjukan bahwa grinding ball import tersebut merupakan baja Chromium tahan panas berstruktur Martensit, Ferit dan Perlit dengan unsur karbon 1,982 % dan Chromium 16,582 %. Berdasarkan kandungan unsur diatas, maka spesimen uji dapat dogolongkan ke dalam klasifikasi besi cor paduan (alloy cast iron)
.
Berdasarkan standar internasional yang bersumber dari annual book of ASTM standart dalam tabel 4, material ini digolongkan ke dalam klasifikasi martensitic white cast iron (besi tuang putih martensitik) standar ASTM A 532 class II type B. Arti B adalah menerangkan bahwa tipe ini memiliki 14-18% Cr dan karbon rendah dengan 2,0-3,3% C
Tabel 4. Standar Spesification For Abrasion-Resistant Cast Iron
Class I I I I II II II III
Type A B C D A B D A
Carbon 2.8-3.6 3.4-3.0 2.5-3.7 2.5-3.6 2.0-3.3 2.0-3.3 2.0-3.3 2.0-3.3 Manganese 2.0 max 2.0 max 2.0 max 2.0 max 2.0 max 2.0 max 2.0 max 2.0 max Silicon 0.8 max 0.8 max 0.8 max 2.0 max 1.5 max 1.5 max 1.0-2.2 1.5 max Nickel 3.3-5.0 3.3-5.0 4.0 max 4.5-7.0 2.5 max 2.5 max 2.5 max 2.5 max Chromium 1.4-4.0 1.4-4.0 1.0-2.5 7.0-11.0 11.0-14.0 14.0-18.0 18.0-23.0 23.0-30.0 Molybdenum 1.0 max 1.0 max 1.0 max 1.5 max 3.0 max 3.0 max 3.0 max 3.0 max Copper ………. ……… ……… ………. 1.2 max 1.2 max 1.2 max 1.2 max Phosphorus 0.3 max 0.3 max 0.3 max 0.10 max 0.10 max 0.1 max 0.10 max 0.10 max Sulfur 0.15 max 0.15 max 0.15 max 0.15 max 0.06 max 0.06 max 0.06 max 0.06 max
Tabel 5. White Cast Iron, ASTM A532 Class II Type B
Component Wt. % Component Wt. % Component Wt. %
C 2-3.3 Mn Max 2.5 P Max 0.1
Cr 14-18 Mo Max 3 S Max 0.06
commit to user
44 Efek campuran logam unsur-unsur didalam grinding ball import tersebut mempunyai pengaruh terhadap sifat baja, antara lain unsur karbon (C). Kehadiran zat arang adalah penting kepada pembentukan cementit dan kepada pembentukan perlit, spheroidit, bainit, dapat mendukung terbentuknya karbida dan kadar karbon dalam baja dapat mendorong terbentuknya fasa martensit sehingga baja ini mempunyai struktur martensit (iron-carbon martensit). Pada grinding ball import dapat meningkatkan kemampuan kekerasan dan kekuatan tetapi dapat menurunkan kemampuan tempa dan keliatan. Pengaruh kandungan karbon yaitu karbon yang ada dalam struktur dapat berupa lapisan graphite atau besi karbida (sementit) yang rapuh, biasanya apa bila besi tuang banyak mengandung sementit yang rapuh mempunyai sifat yang kurang baik. Kandungan karbon dibuat dalam jumlah kecil dalam bentuk graphite, apabila suatu besi banyak mengandung graphite akan disebut besi kelabu.
Kelebihan karbon antara lain tahan terhadap efek yang di sebabkan suhu yang tinggi hal ini karena sifat karbon mampu menahan suhu yang tinggi hal ini karena sifat karbon mampu menahan suhu yang tinggi sampai 3000°C, kepadatan rendah , karbon lebih ringan dibanding logam paduan umumnya, hal tersebut memudahkan adaptasi dengan gerakan permukaan yang tidak beraturan, tidak terjadi penyatuan logam pada kondisi yang sama ,jika logam menyatu sama lainnya disebabkan panas dengan suhu tertentu. Kandungan karbon pada baja dapat mempengaruhi sifat-sifat baja tersebut terutama dalam proses kimia. Unsur karbon dapat memberikan pengaruh yang negatif pada saat proses pemanasan yaitu terjadinya peristiwa sensitasi pada baja sehingga mengakibatkan menurunnya kwalitas baja tersebut.
Unsur chromium (Cr) pada grinding ball yang tinggi mencapai 16,852 Wt, mengakibatkan meningkatnya keuletan grinding ball, ketahanan aus yang tinggi, tahan korosi, dan tahan terhadap temperatur yang tinggi, sehingga memiliki ketangguhan yang baik dalam suhu yang tinggi dan dapat mencegah pengaruh campuran bahan baku semen yang bersifat korosif. Chromium merupakan salah satu komponen unsur paduan yang mampu mengendalikan carbide secara stabil
serta mengatasi pengaruh buruk unsur silicon. Chromium juga meningkatkan kekerasan besi cor dari kelompok besi cor putih (white cast iron) tanpa menimbulkan kerapuhan. chromium digunakan sebagai unsur paduan dari besi cor putih.
Unsur cromium (Cr) adalah penemuan ilmuan Belanda bernama Dr. Hvd. Horst menyatakan “ penerapan lapisan chromium yang berpori memperbaiki antara lain kekuatan tarik yang tinggi, tahan korosi, tahan suhu yang tinggi, dan sebagai elemen paduan dalam baja perkakas dan chromium memperbaiki ketahanan ukuran”( B.J.M. Baumer,1978). Unsur chromium dapat memberikan pengaruh yang besar terutama dalam proses kimia pada saat proses pemanasan yaitu terjadinya peristiwa sensitasi pada baja sehingga mengakibatkan peningkatan kwalitas bola-bola-baja tersebut, hal ini terjadi karena unsur chromium dapat mendukung terbentuknya karbida dan kadar chromium dalam baja dapat juga mendorong terbentuknya fasa martensit sehingga baja ini mempunyai struktur martensit.
Pengaruh unsur-unsur kimia dalam campuran yaitu:
1. Silicon (Si)
Silicon mempunyai sifat elastis / keuletannya tinggi dan dapat menambah kekerasan dan ketajaman pada baja. Apabila penambahan silicon pada baja berlebihan akan menyebabkan baja mudah retak. Unsur (Si) dalam specimen uji mempunyai pengaruh yang signifikan. Silikon yang ditambahkan ke besi tuang pada jangkauan 1%-4% berpengaruh untuk meningkatkan jumlah karbida/sementit dengan pendinginan cepat, dan meningkatkan formasi dari grafit setelah solidifikasi keadaan cair sehingga mudah untuk dibentuk saat pengecoran. Namun pengaruhnya lebih kecil daripada unsure karbon. Untuk mendapatkan struktur yang terbaik, kandungan karbon harus terdapat daerah yang cocok, yang berubah menurut kandungan silicon (Si).
2. Manganese (Mn)
Berperan meningkatkan kekuatan dan kekerasan, menurunkan laju pendinginan kritis dan mampu las (weldability) serta keuletan baja,
commit to user
46 meningkatkan katahanan abrasi, memperbaiki kualitas permukaan dan mengikat sulfur (S) sehingga memperkecil terbentuknya sulfida besi (FeS) yang dapat menimbulkan rapuh panas (hot shortness). Mangan merupakan unsure doksidasi, pemurni sekaligus meningkatkan fluiditas, kekuatan dan kekerasan besi. Bila kadarnya semakin besar dalam besi maka kemungkinan meningkatkan terbentuk ikatan kompleks dengan karbon.
4. Molybdenum (Mo)
Sangat besar pengaruhnya terhadap sifat mampu keras dibanding unsur lain, serta menaikkan kekuatan dan kekerasan. Dikombinasikan dengan khrom dan nikel akan menghasilkan titik luluh dan kekuatan tarik yang tinggi. Mempunyai kecenderungan yang tinggi untuk membentuk karbida. Menurunkan kepekaan terhadap temper embrittlement. Molybdenum merupakan unsur tambahan pembuat keuletan baja yang maksimum.
5. Nikel (Ni)
Mempunyai sifat yang ulet dan tahan terhadap bahan kimia dan untuk mengatasi korosi (karat) yang serius tetapi tidak mempunyai kekerasan yang tinggi. Merupakan unsur yang dicampurkan kedalam baja untuk mengatasi kerusakan pada temperatur tinggi (dapat mencapai 1200° C).
6. Tembaga (Cu)
Dalam jumlah sedang unsur tembaga digunakan untuk menekan pembentukan perlit pada besi tuang putih martensit dengan paduan khrom yang tinggi. Ada pengaruh yang sinergis ketika tembaga dan molibdenum ditambahkan bersama-sama untuk besi cor. Gabungan terbaru tampaknya sangat efektif dalam besi tuang putih martensit dengan paduan khrom yang tinggi. Disini , tembaga meningkatkan ktahanan terhadap korosi, terutama ketahanan terhadap oksidasi. Pengaruh tembaga relatif ringan dibandingkan dengan nikel, dan karena keterbatasan kelarutan tembaga dalam austenit, penambahan tembaga mungkin harus dibatasi menjadi sekitar 2,5% atau kurang.
7. Wolfram (W)
Diperlukan untuk ketajaman, tahan terhadap temperatur tinggi dan juga sangat tahan gesekan. Wolfram mempunyai temperatur sepuh yang sangat tinggi dan memerlukan tempering berulang-ulang kali sehingga sangat sulit dalam pengolahannya.