METODE PENELITIAN
3.3 Langkah-langkah Pengujian Eksperimental
3.3 Langkah-langkah Pengujian Eksperimental
Pengujian ini dilakukan terdiri dari beberapa tahap yaitu proses pembubutan material, pemotongan material, proses perlakuan panas quenching, pengujian kekerasan Vickers, dan pengujian struktur mikro pada baja AISI 1045.
3.3.1 Pembuatan Spesimen Uji Kekerasan
Pada proses pembuatan ini merupakan langkah awal dalam penelitian yang akan dilakukan. Proses pembuatan spesimen ini dilakukan dengan menggunakan mesin bubut konvesional yang terdapat di Laboratorium Ilmu Logam Universitas Sanata Dharma. Tujuan dari proses ini dapat memperoleh diameter yang sesuai untuk pengujian kekerasan Vickers. Proses pembubutan ini diawali dengan mengurangi diameter yang awalnya 30 mm dengan panjang 200 mm menjadi diameter 20 mm dan tebal spesimen 13 mm. Komposisi kimia dari baja AISI 1045 dapat dilihat pada tabel 3.1. Gambar spesimen benda uji untuk pengujian kekerasan
Vickers terdapat pada gambar 3.8.
Tabel 3.1 Komposisi kimia baja AISI 1045 (wt%) menurut (Rifai et al., 2016).
C Mn S Si Ni Cr P 0,42 – 0,50 0,50 – 0,80 0,035 maks. 0,17 – 0,37 0,25 maks. 0,25 maks. 0,035 maks.
35
3.3.2 Perlakuan Panas Quenching Baja AISI 1045
Pada pengujian ini menggunakan perlakuan panas quenching dengan tiga variasi suhu 800, 850, dan 900oC untuk baja AISI 1045. Proses perlakuan panas
quenching ini mempunyai tujuan utama yaitu merubah struktur baja sedemikian
rupa sehingga diperoleh struktur martensite yang keras dan mendapatkan kekerasan yang optimum pada baja AISI 1045. Setelah melalui proses pembubutan dan pembentukan spesimen benda uji, selanjutnya material baja AISI 1045 dengan diameter 20 mm dan tebal 13 mm dilakukan proses perlakuan panas quenching didalam furnace dengan tiga variasi suhu 800, 850, dan 900oC serta di holding time selama 25 menit guna merubah struktur pearlite menjadi austenite.
Pada pemilihan variasi suhu dan holding time selama 25 menit ini dapat meningkatkan nilai kekerasan baja serta mendapatkan pemanasan yang homogen (marata). Material yang telah selesai dilakukan proses perlakuan panas maka langkah berikutnya dilakukan proses pencelupan kedalam media pendingin jenis air dan oli SAE 20W-50. Pada saat proses pemindahan material dari dalam furnace menuju tempat media quenching alat yang digunakan yaitu penjepit yang terbuat dari besi. Penjepit ini berfungsi untuk menjepit material agar pada saat proses pemindahan agar tidak jatuh dan saat proses pemindahan material harus dilakukan secara cepat agar tidak terjadi penurunan suhu yang signifikan. Volume air yang digunakan pada proses quenching sebanyak 65 liter dan oli SAE 20W-50 sebanyak 25 liter. Pada tahap ini dapat dilihat seberapa besar pengaruh variasi suhu quenching dengan media pendingin jenis air dan oli SAE 20W-50 terhadap tingkat kekerasan baja AISI 1045 dengan menggunakan alat uji kekerasan Vickers.
Tabel 3.2. Data parameter baja AISI 1045 pada kondisi proses perlakuan panas
quenching.
Bahan Quenching (oC) Media Pendingin
Baja AISI 1045
800 850 900 Volume air 65 liter 800 850 900 Volume oli SAE 20W-50
36
3.3.3 Pengujian Benda Uji Pada Alat Uji Kekerasan Vickers
Pengujian eksperimental merupakan proses pengambilan data dengan menggunakan alat uji kekerasan Vickers secara digital. Pada alat uji kekerasan ini terdapat program dimana sudah tercantum rumus untuk menghitung nilai kekerasan pada permukaan material. Langkah awal dalam pengujian ini yaitu setelah melewati proses pembuatan spesimen benda uji dan proses perlakuan panas quenching selanjutnya menyiapkan tujuh bahan untuk dilakukan proses pengamplasan dengan menggunakan mesin polishing yang ada di Laboratorium Ilmu Logam. Setelah material tersebut sudah diamplas hingga rata permukaannya maka selanjutnya dilakukan pemberian autosol pada material tanpa perlakuan (raw material) yang akan diuji kekerasannya. Pemberian autosol ini bertujuan untuk membuat material menjadi lebih jernih dan bersih agar pada saat proses pengujian kekerasan dapat diketahui bekas injakan bola indentornya. Proses selanjutnya menentukan beban penekanan, dan waktu penekanan pada alat uji kekerasan Vickers yang akan digunakan.
Pada pengujian kekerasan ini menggunakan bola indentor jenis intan dengan sudut kemiringan bola indentor sebesar 136o pada beban penekanan seberat 10 kg dan waktu penekanan selama 10 detik. Pemilihan jenis bola indentor, beban penekanan, dan waktu tersebut harus disesuaikan dengan komposisi kandungan pada material atau bahan yang akan digunakan. Tahap selanjutnya yaitu melakukan pengujian kekerasan. Sebelum melakukan pengujian harus terlebih dahulu menyetel titik koordinat garis (titik clear 0). Selanjutnya, setelah dilakukan proses penyetingan maka dilakukan pengujian kekerasan Vickers sebanyak 15 titik untuk mengetahui tingkat kekerasan pada setiap titik. Selanjutnya, bekas injakan beban indetor diamati dengan menggunakan mikroskop metalurgy yang terdapat pada alat uji kekerasan Vickers. Untuk material baja AISI 1045 dengan tiga variasi suhu 800, 850, dan 900oC pada media pendingin air dan oli SAE 20W-50 prosesnya hampir sama dengan pengujian kekerasan tanpa perlakuan (raw material). Gambar dimensi benda uji dapat dilihat pada gambar 3.9.
37
Gambar 3.9. Dimensi benda uji kekerasan Vickers
3.3.4 Pengujian Struktur Mikro
Pada pengujian ini alat yang digunakan untuk melihat fenomena yang terjadi setelah atau sebelum dilakukan proses perlakuan panas quenching dan proses etsa yaitu dengan menggunakan alat optical microscopy. Alat uji ini dilengkapi dengan lensa pembesaran M 10 x 0,45, M 20 x 0,90, M 40 x 0,45, dan M 100. Sebelum melakukan pengamatan struktur mikro, material harus dilakukan proses pengamplasan pada satu sisi permukaan terlebih dahulu hingga permukaan material tersebut rata dan halus. Langkah selanjutnya yaitu melakukan proses etsa dengan menggunakan alkohol 70% dan HNO3 100%. Pada proses etsa (etching) yang sudah dicampur dalam gelas ukur, selanjutnya material baja AISI 1045 tersebut dicelupkan selama 60 detik agar larutan etsa dapat bercampur hingga merata pada material atau spesimen sehingga bisa terlihat jelas proses korosi yang terjadi pada permukaan baja AISI 1045 setelah atau sebelum mendapatkan proses perlakuan panas quenching.
Setelah melewati proses etsa maka tahap selanjutnya pemberian autosol pada permukaan benda yang akan diamati. Pemberian autosol ini bertujuan untuk media pembersih agar pada saat proses pengamatan struktur mikro dapat terlihat jelas struktur apa yang terbentuk setelah dan sebelum dilakukan proses quenching. Selanjutnya, tahap terakhir melakukan pengamatan struktur mikro dengan menggunakan ukuran lensa M 40 x 0,45 (pembesaran 222x) pada lensa okuler.
Ø = 20 mm
38