BAB IV HASIL PENELITIAN DAN ANALISIS DATA
4.2 Hasil Pengamatan Struktur Mikro
49
sebesar (712,6 HV). Dimana variasi holding time 3 jam menghasilkan kekerasan tertinggi baik pada tempeartur 850℃ sebesar 729,6 HV dan temperatur 930℃
sebesar 953,8 HV. Menurut (Yono, 2013:95) hal ini dikarenakan dengan bertambahnya waktu tahan, energi yang lebih besar dapat diperoleh sehingga atom karbon dapat berdifusi lebih dalam pada permukaan material.
Peningkatan kekerasan nilai kekerasan Vickers juga oleh media karburasi yang berbentuk serbuk akan memunculkan rongga-rongga di dalam kotak. Semakin besar ukuran serbuk maka semakin besar rongganya, namun akan semakin sedikit kontak antara media karburasi dengan permukaan komponen. Ukuran serbuk yang besar akan mengurangi efektifitas proses karburisasi padat/pack carburizing, terutama jika komponen yang dikarburisasi memiliki bentuk yang rumit. Di sisi lain, semakin kecil ukuran serbuk semakin kecil pula rongganya sehingga mengurangi jumlah oksigen dalam kotak. Bagaimanapun juga, rongga ini diperlukan untuk menjamin pergerakan gas-gas yang muncul selama proses di dalam kotak. Oleh sebab itu, ukuran butir serbuk yang efektif pada proses karburising padat perlu ditentukan agar proses menjadi optimal (Mujiyono &
Sumowidagdo, 2008:9).
Gambar 4.2 Struktur mikro setelah proses normalizing
Gambar 4.3 Struktur mikro pack carburizing temperatur 850℃ holding time 2 jam
Martensite
Ferrite
Ferrite Pearlite
75 µm
75 µm
51
Gambar 4.4 Struktur mikro pack carburizing temperatur 850℃ holding time 3 jam
Gambar 4.5 Struktur mikro pack carburizing temperatur 930℃ holding time 2 jam
Martensite
Ferrite
Martensite Ferrite
75 µm
75 µm
Gambar 4.6 Struktur mikro pack carburizing temperatur 930℃ holding time 3 jam Gambar 4.2 menunjukkan struktur mikro baja AISI 1020 setelah proses perlakuan panas normalizing. Dimana menurut buku (ASM Handbook vol. 4, 2017:75) untuk baja AISI 1020 normalizing dilakukan pada temperatur 915℃
dengan waktu penahanan selama 1 jam. Menghasilkan struktur mikro berupa ferrite dan pearlite. Pada Gambar 4.2, terlihat struktur ferrite lebih mendominasi dibandingkan struktur pearlite. Jumlah ferrite lebih banyak dibandingkan dengan pearlite yang menyebabkan baja AISI 1020 memiliki kekerasan yang relatif kecil yaitu sebesar (137,7 HV). Hal ini disebabkan karena didominasi oleh struktur ferrite yang berwarna putih memiliki sifat yang cenderung lunak dan ulet, sifat tersebut terbentuk akibat adanya jumlah karbon yang sedikit (Callister, 1991:628).
Pada Gambar 4.3, 4.4, 4.5, dan 4.6 terlihat struktur mikro setelah perlakuan panas pack carburizing dengan variasi temperatur pemanasan dan holding time.
Gambar 4.3 menunjukkan struktur mikro baja AISI 1020 setelah perlakuan panas pack carburizing dengan temperatur pemanasan 850℃ dan holding time selama 2 jam, dilanjutkan dengan proses pendinginan menggunakan media air. Ada jenis struktur yang terbentuk yaitu ferrite dan martensite. Dimana jumlah ferrite lebih mendominasi dibandingkan jumlah martensite. Jenis martensite yang terbentuk pada baja AISI 1020 setelah perlakuan panas pack carburizing dengan temperatur
Martensite Ferrite
75 µm
53
pemanasan 850℃ dan holding time selama 2 jam, yaitu lath martensite dimana dapat dilihat dari Gambar 4.3 struktur martensite memiliki bentuk yang halus dan sangat tipis. Jumlah martensite yang sedikit ini yang menyebabkan nilai kekerasan Vickers paling rendah diperoleh oleh variasi pack carburizing dengan temperatur pemanasan 850℃ dan holding time selama 2 jam jika dibandingkan dengan variasi yang lain yaitu sebesar 712,6 HV.
Gambar 4.4 menunjukkan struktur mikro baja AISI 1020 setelah perlakuan panas pack carburizing dengan temperatur pemanasan 850℃ dan holding time selama 3 jam, dilanjutkan dengan proses pendinginan menggunakan media air.
Terdapat struktur mikro ferrite dan martensite yang tampak pada Gambar 4.4.
Dimana terlihat masih didominasi oleh struktur ferrite dibandingkan martensite.
Martensite yang terbentuk sama pada Gambar 4.3 yaitu lath martensite yang memiliki bentuk yang halus dan sangat tipis. Namun, jika dibandingkan pada Gambar 4.3 jumlah martensite pada Gambar 4.4 mengalami peningkatan jumlah.
Peningkatan jumlah martensite ini disebabkan oleh waktu penahanan/holding time yang semakin lama. Hal ini terbukti, dimana variasi pack carburizing dengan temperatur pemanasan 850℃ dan holding time selama 3 jam menghasilkan nilai kekerasan sebesar 729,6 HV.
Gambar 4.5 menunjukkan struktur mikro baja AISI 1020 setelah perlakuan panas pack carburizing dengan temperatur pemanasan 930℃ dan holding time selama 2 jam, dilanjutkan dengan proses pendinginan menggunakan media air.
Terlihat struktur mikro yang terbentuk sama dengan pada Gambar 4.4 yaitu ferrite dan martensite. Dimana martensite yang terbentuk mengalami peningkatkan jumlah jika dibandingkan pada Gambar 4.4. Martensite yang terbentuk terlihat sama seperti pada Gambar 4.4, yaitu lath martensite yang memiliki bentuk yang halus dan tipis. Dari Gambar 4.5 terlihat struktur mikro mulai berubah kehitaman membentuk garis-garis halus dan jumlah ferrite (berwarna putih) mulai mengalami penurunan. Hal ini yang menyebabkan variasi pack carburizing dengan temperatur pemanasan 930℃ dan holding time selama 2 jam menghasilkan nilai kekerasan sebesar 945,6 HV. Variasi pack carburizing dengan temperatur pemanasan 930℃
dan holding time selama 2 jam mengalami kenaikan nilai kekerasan signifikan dibandingkan pada variasi pack carburizing dengan temperatur pemanasan 830℃
dan holding time selama 2 jam, hal ini disebabkan karena semakin besar temperatur pemanasan pada pack carburizing mengakibatkan peningkatan nilai kekerasan.
Pada Gambar 4.6 menunjukkan struktur mikro baja AISI 1020 setelah perlakuan panas pack carburizing dengan temperatur pemanasan 930℃ dan holding time selama 3 jam, dilanjutkan dengan proses pendinginan menggunakan media air. Struktur yang terlihat berupa ferrite dan martensite. Dimana martensite yang terbentuk lath martensite yang berbentuk halus dan tipis. Jumlah martensite mengalami peningkatkan jumlah dengan seiringnya berkurangnya jumlah ferrite.
Jika dibandingkan dengan Gambar 4.5 jumlah martensite pada Gambar 4.6 mengalami peningkatan cukup banyak. Hal ini menyebabkan kekerasan baja AISI 1020 setelah perlakuan panas pack carburizing dengan temperatur pemanasan 930℃ dan holding time selama 3 jam menghasilkan nilai kekerasan tertinggi dibandingkan variasi lain yaitu sebesar 953,8 HV. Dimana dari hasil penelitian yang telah dilakukan semakin besar temperatur pemanasan pada pack carburizing dan semakin lama holding time akan mengakibatkan peningkatan nilai kekerasan.
Dari segi waktu penahanan/holding time, dimana variasi 3 jam mendapatkan nilai kekerasan tertinggi baik pada variasi temperatur pemanasan 850℃ maupun 930℃.
Hal ini dikarenakan dengan bertambahnya holding time maka diperoleh energi yang lebih besar sehingga atom karbon dapat berdifusi lebih dalam ke permukaan material.
55
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari analisis data kekerasan dan struktur mikro pada baja AISI 1020 yang telah melalui perlakuan panas normalizing dan pack carburizing. Maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Semakin tinggi temperatur pemanasan dan semakin lama waktu penahanannya, menyebabkan nilai kekerasan Vickers mengalami peningkatan. Nilai kekerasan Vickers setelah perlakuan panas normalizing sebesar 137,7 HV. Nilai kekerasan Vickers setelah melalui perlakuan panas pack carburizing tertinggi diperoleh pada variasi temperatur pemanasan 930℃ dengan holding time selama 3 jam sebesar 953,8 HV, sedangkan nilai kekerasan Vickers terkecil diperoleh pada variasi temperatur pemanasan 850℃ dengan holding time selama 2 jam sebesar 712,6 HV.
2. Struktur mikro yang dihasilkan setelah perlakuan panas pack carburizing berupa ferrite dan martensite. Pada variasi temperatur pemanasan 850℃
dengan holding time selama 2 jam dan 3 jam masih didominasi oleh ferrite dan sedikit jumlah martensite yang terbentuk. Sedangkan pada variasi temperatur pemanasan 930℃ dengan holding time selama 2 jam dan 3 jam menghasilkan jumlah martensite yang cukup banyak dan sedikit ferrite yang terbentuk. Struktur mikro martensite yang terbentuk terlihat bertipe lath martensite yang memiliki bentuk halus dan tipis.
5.2 Saran
Dalam penelitian terdapat beberapa saran dari penulis yang dapat membantu penelitian-penelitian selanjutnya agar memperoleh hasil penelitian yang lebih baik lagi:
1. Wadah pack carburizing harus dipastikan dalam keadaan rapat dan tidak terdapat celah atau lubang yang dapat menyebabkan adanya pelepasan gas CO2. Penambahan senyawa lain seperti CaO atau kapur tohor dan tanah liat dapat ditambahkan pada area tutup wadah pack carburizing untuk mencegah ada kebocoran gas CO2 dari dalam wadah saat proses pemanasan pack carburizing berlangsung.
2. Perlu dilakukan pengujian kedalaman difusi/case depth yang bertujuan untuk mengetahui hubungan antara kedalaman difusi karbon yang masuk ke permukaan baja dengan kekerasannya.
3. Untuk penelitian selanjutnya agar mendapatkan hasil pack carburizing yang lebih maksimal perlu memvariasikan temperatur pemanasan seperti pada temperatur 900℃, 920℃, dan 950℃.
57
DAFTAR PUSTAKA
Abidah, Aidha Faizatul. (2019). Analisa SS400 Hasil Carburizing Media Arang Tempurung Kelapa-BaCO3 Dengan Variasi Temperatur Pemanasan Dan Holding Time Ditinjau Dari Pengujian Kekerasan Dan Struktur Mikro. Jtm, 07(02), 1–8.
Afriany, Reny et al .(2017). ANALISA PENGARUH VARIASI KATALIS BaCO3, NaCO3 dan CaCO3 PADA PROSES KARBURASI BAJA KARBON SEDANG DENGAN PENDINGINAN TUNGGAL. TEKNIKA:
Jurnal Teknik.
Alkarim, Prayoga Afdill .(2019). ANALISIS PENGARUH UKURAN KARBON DAN VARIASI UNSUR KATALIS PADA PROSES PACK CARBURIZING KARBON RENDAH TERHADAP STRUKTUR MIKRO, CASE DEPTH, DAN NILAI KEKERASAN. POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA SURABAYA.
ASM Handbook vol. 4. (2017). Asm metals handbook, vol 04 heat treating. ASTM International, 4, 2173.
ASM Handbook vol. 9. (2004). Asm metals handbook, vol 09 metallography and microstructure. 9, 1627.
ASTM E92-16. (2017). Standard Test Methods for Vickers Hardness and Knoop Hardness of Metallic Materials. ASTM International, 82(July 2010).
ASTM E92-82. (2004). Standard Test Method for Vickers Hardness of Metallic Materials. ASTM International, 82(Reapproved 2003), 1–9.
Badan Pusat Statistik. (2019). Perkembangan Jumlah Kendaraan Bermotor Menurut Jenis. In Badan pusat statistik (Issue September, pp. 2019–2020).
Callister, William D & Rethwisch, D. G. (2009). Materials science and engineering:
An introduction (2nd edition). In Materials & Design (8th Edition).
Handoko, Dwi & Vivaldi .(2020). Pengaruh Paduan Arang Aktif Kayu Belian/ulin
Dan Katalisator Kerang Ale-Ale Pada Proses Pack Carburizing Terhadap Perubahan Komposisi Dan Nilai Kekerasan Baja Karbon Rendah (Low Carbon steel) St 37. Jurnal Vokasi.
Hosseini, Seyed Reza Elmi & Li, ZhuGuo. (2016). Pack Carburizing:
Characteristics, Microstructure, and Modeling. Encyclopedia of Iron, Steel, and Their Alloys, April, 1–24.
Kalpakjian, Serope & Schmid, S. R. (2009). Manufacturing, Engineering and Technology SI Sixth Edition (6th Edition). Pearson Education.
Kepmenkes, R. (2020). Berita resmi statistik. Bps.Go.Id, 27, 1–52.
Kutz, Myer .(2015). Mechanical Engineers’ Handbook, Volume 1: Materials and Engineering Mechanics (4th Edition). Wiley.
Luis, Francisco & Moncayo, Gil. (2008). Fundamentals of Materials Science and Engineering (third edition).
Mujiyono. Sumowidagdo, Arianto Leman. (2008). Meningkatkan Efektifitas Karburisasi Padat pada Baja Karbon Rendah dengan Optimasi Ukuran Serbuk Arang Tempurung Kelapa. Jurnal Teknik Mesin.
Nasution, Muslih & Nasution, Halila. (2020). Analisa Kekerasan Dan Struktur Mikro Baja Aisi 1020 Terhadap Perlakuan Carburizing Dengan Arang Batok Kelapa. Buletin Utama Teknik, 15(2), 165–173.
Negara, Dewa Ngakan Ketut Putra. (2016). Efektifitas Carburizer dari Sumber Karbon Berbeda Pada Proses Pack Carburizing. Jurnal METTEK, 2(1), 6.
Prapaska, Chresensius Brian. (2020). PENGARUH KARBURISASI PADAT dan QUENCHING PADA SUHU 800℃ DENGAN WAKTU PENAHANAN 4,6,8 JAM MENGGUNAKAN MEDIA ARANG BATOK KELAPA dan KULIT TELUR SEBAGAI KATALISATOR TERHADAP NILAI KEKERASAN BAJA KARBON RENDAH. SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA.
Prayitno, Dody. Hengki, Siti Budi. (2022). PENGARUH PROSES PACK CARBURIZING – QUENCHING PADA KEKERASAN BAJA AISI 1020. 7,