Pengaruh Konsentrasi NaOH Sebagai Media Pendingin Terhadap Sifat Mekanik Baja Karbon Menengah Dengan Adanya Perlakuan Panas

(1)

PENGARUH KONSENTRASI NaOH SEBAGAI MEDIA

PENDINGIN TERHADAP SIFAT MEKANIK BAJA KARBON

MENENGAH DENGAN ADANYA PERLAKUAN PANAS

SKRIPSI

JUPENTO SINAGA 070801019

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PENGARUH KONSENTRASI NaOH SEBAGAI MEDIA

PENDINGIN TERHADAP SIFAT MEKANIK BAJA KARBON

MENENGAH DENGAN ADANYA PERLAKUAN PANAS

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana sains

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PERSETUJUAN

Judul : PENGARUH KONSENTRASI NaOH SEBAGAI MEDIA PENDINGIN TERHADAP SIFAT

MEKANIK BAJA KARBON MENENGAH DENGAN ADANYA PERLAKUAN PANAS Kategori : SKRIPSI

Nama : JUPENTO SINAGA

NIM : 070801019

Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Dilaksanakan di : Medan, Juni 2012

Diketahui/disetujui oleh

Departemen Fisika FMIPA USU

Ketua Pembimbing

(4)

PERNYATAAN

PENGARUH KONSENTRASI NaOH SEBAGAI MEDIA

PENDINGINTERHADAP SIFAT MEKANIK BAJA KARBON MENENGAH DENGAN ADANYA PERLAKUAN PANAS

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juli 2012

(5)

PENGHARGAAN

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa,karena berkat kasih karunianya dan berkat penyertaan Tuhan yang selalu senantiasa menjaga dan membimbing penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.Sungguh Tuhan maha kasih,Maha baik dan Maha murah hati.Terimakasih buat kasih-Mu yang selalu menyertai aku dalam setiap langkahku dalam sepanjang kehidupanku.

Tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar sarjana Strata satu (S1) pada jurusan fisika bidang Material,Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam,Universitas Sumatera Utara.

Dalam penyusunan tugas akhir ini,penulis banyak mendapatkan bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak secara moril maupun material.Untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Bapak Dr.Perdinan Sinuhaji,MS selaku Dosen pembimbing yang telah banyak memberikan banyak bimbingan dan masukan dan juga telah banyak meluangkan waktu untuk membimbing saya dalam tugas akhir ini.

2. Juga untuk Bapak Ir.Sabar Situmorang dan bu Fitri dan juga semua asisten Laboratorium Material Test PTKI yang telah memberi saya masukan – masukan dan berbagai bimbingan yang diberikan kepada penulis selama penelitian.

3. Ucapan terimakasih penulis ucapkan kepada Bapak Dr.Marhaposan Situmorang selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA USU.

4. Bapak Dr.Sutarman ,M.Sc selaku Dekan FMIPA USU.

5. Bapak/ibu seluruh staf pengajar di jurusan Fisika, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alamyang telah membimbing saya mulai dari semester awal semasa perkuliahan sampai pada selesainya Tugas Akhir ini dan seluruh jajaran staff dan pegawai penulis ucapkan terima kasih.

6. Yang terutama dan yang terpenting saya ucapkan banyak terima kasih kepada kedua orang tua saya J.Sinaga dan S.Sitohang yang senantiasa membimbing,mendukung,dan selalu memberikan penulis motivasi – motivasi yang sangat berguna kepad saya dan segala perhatian baik berupa moril maupun materi dan juga yang tidak henti – hentinya mendoakan saya.

7. Juga untuk kedua abangku Belgianto Sinaga dan Leonardo Sinaga dan kedua Boru kami Voneysha netaniel br Sinaga dan Gebby yosevha br Sinaga yang selalu mendukung dan mendoakan saya.

8. Sartika Pastima H yang telah banyak membantu dan mendukung dalam Pengerjaan Tugas akhir ini dan memberikan dukungan Doa dan Semangat. 9. Juga saya ucapakan terimaksih kepada teman – teman saya saya mahasiswa –

(6)

10.Tidak lupa saya ucapkan pada Abang/kakak senior maupun alumni Fisika USU dan adik Stambuk Fisika USU trimakasih atas dukungan dan Doanya.Semoga Tuha Memberkati kita semua.

Menyadari akan keterbatasan ilmu yang dimiliki penulis dan juga keterbatasan wakttu,saya merasa bahwa laporan tugas akhir ini masih jauh dari sempurna,untuk itu dengan segala kerendahan hati,penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi menyempurnakan tugas akhir ini.

Medan, Juli 2012

(7)

ABSTRAK

Telah dilakukan sebuah penelitian tentang pengaruh konsentrasi NaOH sebagai media pendingin terhadap sifat mekanik baja karbon menengah dengan adanya perlakuan panas.

(8)

THE INFLUENCE OF THE CONCENTRATION OF THE NaOH AS A COOLING MEDIUM ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF MEDIUM

CARBON STEEL WITH A HEAT TREATMENT

ABSTRACT

(9)

DAFTAR ISI BAB II Tinjauan Pustaka 2.1 Baja 5

BAB III Metodologi Penelitian 3.1 Alat Dan Bahan Penelitian 21

3.1.1Alat 3.1.2Bahan 21

3.2 Prosedur Percobaan 22

(10)

3.2.2 Prosedur untuk Pengujian Bahan 22

3.2.3 Prosedur Kekerasan Metode Rockwell 23

3.2.4 Prosedur Uji Tarik 24

3.2.5 Prosedur Analisi Struktur Mikro 26

3.3 Teknik Analisa Data 26

3.4 Diagram Alir 37

BAB IV Hasil Dan Pembahasan 4.1 Hasil Penelitian 28

4.1.1Kekerasan 29

4.1.2 Kekuatan Tarik 29

4.1.3 Pengamatan Strukrur Mikro 31

4.2 Pembahasan 37

4.2.1 Kekerasan 37

4.2.2 Pengujian Kekuatan Tarik 38

4.2.3 Pengamatan Struktur Mikro 39

BAB V Kesimpulan Dan Saran 5.1 Kesimpulan 40

5.2 Saran 41

(11)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Pengkristalan kembali pada beberapa logam 10 Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Kekerasan 29 Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Kekuatan Tarik 30

(12)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Diagram Keseimbangan (Equilibrium) 14

Gambar 2.2 Hubungan Antara Kandungan Karbon dengan Kekerasan baja 16

Gambar 2.3 Hubungan Antara Kandungan Karbon dengan Suhu 16

Gambar 3.1 Bahan uji kekerasan 23

Gambar 3.2 Alat Uji Kekerasan 24

Gambar 3.3 Bahan uji tarik 25 Gambar 3.4 Alat Uji tarik 25

Gambar 3.5 Alat Analisis Struktur Mikro 26

Gambar 4.1 Struktur Mikro Baja Karbon Menengah tanpa perlakuan panas 31

Gambar 4.2 Struktur Mikro Baja Karbon Menengah setelah proses perlakuan panas dicelup langsung ke dalam larutan NaOH 5% 32

Gambar 4.7 Grafik Hubungan antara konsentrasi NaOH terhadap kekerasan Baja Karbon Menengah 37

(13)

ABSTRAK

Telah dilakukan sebuah penelitian tentang pengaruh konsentrasi NaOH sebagai media pendingin terhadap sifat mekanik baja karbon menengah dengan adanya perlakuan panas.

(14)

THE INFLUENCE OF THE CONCENTRATION OF THE NaOH AS A COOLING MEDIUM ON THE MECHANICAL PROPERTIES OF MEDIUM

CARBON STEEL WITH A HEAT TREATMENT

ABSTRACT

(15)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Kebutuhan akan bahan logam dalam pembuatan alat – alat dan sarana kehidupan

semakin meningkat. Mulai dari peralatan yang paling sederhana sampai pada

peralatan yang paling rumit, misalnya perabot rumah tangga, jembatan, bangunan,

kendaraan, dan konstruksi pesawat terbang.

Dalam meningkatkan kekerasan bahan tersebut dapat dilakukan dengan proses

perlakuan panas. Perlakuan panas ( Heat – treatment) adalah proses yang memanaskan

logam dalam keadaan padat sampai suhu tertentu dan kemudian didinginkan muntuk

memberi sifat fisis atau mekanis yang lebih sempurna pada logam. Dengan cara

perlakuan panas dapat juga dilakukan perubahan ukuran dan bentuk butir – butiran

logam (Amanto, 1999).

Kekerasan dapat didefinisikan sebagai ketahanan terhadap penetrasi atau

kemampuan bahan untuk tahan terhadap penggoresan indentasi atau penetrasi. Nilai

kekerasan berkaitan dengan kekuatan tarik atau luluh logam karena selama

penjajakan, logam mengalami deformasi plastis sehingga terjadi regangan dengan

persentasi tertentu. Kekerasan juga berhubungan dengan ketahanan aus dari logam.

(Smallman, 1991).

Telah dilakukan penelitian sebelumnya (Rajagukguk, 2005), dan hasil

penelitian mengenai pengaruh pendingin terhadap kekuatan tarik baja karbon

menengah disimpulkan bahwa kekuatan tarik untuk bahan original, kekuatan tarik

(16)

ratanya adalah 744,04 x 106 N/�2. Untuk bahan yang dihardening quenching dengan oli kekuatan rata – ratanya adalah 1306,73 x 106 N/�2. Untuk bahan yang dihardening quenching dengan air kekuatan rata – ratanya adalah 98,85 x 106 N/�2.

Selanjutnya, penelitian mengenai pengaruh NaCl sebagai media pendingin

pada perlakuan panas terhadap sifat mekanik baja karbon menengah memberikan hasil

bahwa nilai kekerasannya meningkat dari 9,6 HRC untuk bahan yang original menjadi

58,4 HRC, 58,1 HRC, 57,4 HRC, 56,3 HRC, dan 55,8 HRC untuk masing masing

konsentrasi yang berbeda. Dan nilai uji tariknya juga meningkat dari 765,56 MPa,

1132,56 MPa, dan 779,58 MPa untuk masing – masing konsentrasi yang berbeda

(Agustina 2007).

Setelah memperhatikan hasil dan kesimpulan dari penelitian – penelitian di

atas, penulis tertarik untuk melakukan penelitian dengan judul: “Pengaruh Konsentrasi NaOH Sebagai Media Pendingin Terhadap Sifat Mekanik Baja Karbon Menegah Dengan Adanya Perlakuan Panas”.

1.2. RUMUSAN MASALAH

Berdasarkan latar belakang, maka rumusan masalah dalam penilitian ini yaitu:

1. Bagaimana pengaruh konsentrasi NaOH sebagai media pendingin

terhadap kekerasan, dan kekuatan tarik baja karbon menengah setelah

dilakukan proses perlakuan panas dan pendinginan.

2. Melihat mikro struktur baja karbon menengah setelah dilakukan proses

perlakuan panas dan pendinginan.

3. Bagaimana struktur kristal baja karbon menengah setelah dilakukan

proses perlakuan panas dan pendinginan.

1.3. BATASAN MASALAH

Dalam penelitian ini, penulis membatasi masalah yaitu melakukan variasi lanjutan

(17)

menengah dengan perlakuan panas. Pengujian yang dilakukan yaitu kekerasan,

kekuatan tarik, mengamati struktur mikro, struktur kristal baja karbon menengah

1.4. TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan penelitian yang ingin di capai dalam penelitian ini adalah :

1. Mengetahui pengaruh konsentrasi NaOH sebagai media pendingin terhadap

kekerasan ,dan kekuatan tarik baja karbon menengah setelah dilakukan proses

2. Melihat mikro struktur baja karbon menengah setelah dilakukan proses

3. Bagaimana struktur kristal baja karbon menengah setelah dilakukan proses

1.5. MANFAAT PENELITIAN

1. Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi penulis dalam mempelajari

bagaimana pengaruh media pendingin terhadap bahan logam setelah melalui

proses perlakuan panas dan untuk menambah wawasan penulis dalam bidang

material.

2. Diharapkan hasil dari penelitian ini dapat membantu masyarakat untuk

membandingkan bahan logam setelah melalui proses perlakuan panas dan

pendinginan dengan NaOH terhadap pendingin yang lain.

1.6 Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada masing-masing bab adalah sebagai berikut:

Bab I Pendahuluan

Bab ini mencakup latar belakang penelitian, rumusan

(18)

penelitian, manfaat penelitian, dan sistematika penulisan.

Bab II Tinjauan Pustaka

Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi

acuan untuk proses pengambilan data, analisa data serta

pembahasan.

Bab III Metodologi Penelitian

Bab ini membahas tentang waktu dan tempat penelitian,

peralatan dan bahan penelitian, diagram alir penelitian dan

prosedur penelitian.

Bab IV Hasil dan Pembahasan

Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa

data yang diperoleh dari penelitian.

Bab V Kesimpulan dan Saran

Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari

penelitian dan memberikan saran untuk penelitian yang lebih

(19)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Baja

Baja termasuk logam fero dan logam karbon. Dimana komposisi dasar terdiri sari besi

(Fe) dan karbon. Walaupun baja dapat didefenisikan sebagai campuran karbon dan

besi, tetapi tidak ada satu jenis baja pun yang hanya terdiri dari dua elemen ini.

Karena proses pembuatan dan sifat-sifat alamiah dari bahan-bahan mentah yang

digunakan, semua baja mengandung bahan-bahan mentah yang digunakan, semua baja

mengandung bahan-bahan lain yang tidak murni dalam jumlah kecil yang bervariasi,

seperti fosfor (P), mangan (Mn), silikon (Si), dan sulfur (S) bercampur dengan

elemen-elemen sisa lainnya (Love, 1982). Persentase dari unsur-unsur tersebut sangat

mempengaruhi sifat dasar lolgam baja yang dihasilkan sebelum baja digunakan, perlu

diketahui komposisi dari unsur-unsur baja tersebut agar tidak terjadi kesalahan dalam

penggunaannya (Amanto, 1999).

Ada beberapa cara mengklasifikasikan baja, yaitu :

1. Menurut cara pembuatannya : Baja Bessemer, Baja Siemen Martin, Baja Listrik.

2. Menurut pemakaiannya : Baja perkakas, Baja Mesin, Baja Konstruksi, Baja Pegas, dan Baja Tahan Karat.

3. Menurut kekuatan atau sifat mekanisnya : Baja Kekuatan Lunak, Baja Kekuatan Tinggi.

4. Menurut struktur mikronya : Baja Eutektoid, Baja Hipoeutektoid, Baja Hipereutektoid, Baja Austenit, Baja Ferrit, dan Baja Martensit.

5. Menurut komposisi kimianya : Baja Larbon, Baja paduan.

6. Menurut proses laku panasnya : Baja Keras Air, dan Baja Keras Minyak.

(20)

2.1.1. Baja Karbon

Menurut komposisi kimianya, baja dapat dibagi dua kelompok besar, yaitu : baja

karbon dan baja paduan. Baja karbon bukan berarti baja yang sama sekali tidak

mengandung unsur lain, selain besi dan karbon. Baja karbon masih mengandung

sejumlah unsur lain tetapi masih dalam batas-batas tertentu yang tidak banyak

berpengaruh terhadap sifatnya. Unsur-unsur ini biasanya merupakan ikatan yang

berasal dari proses pembuatan baja seperti mangan dan silikon dan beberapa unsur

pengotoran, seperti belerang, fosfor, oksigen, dan nitrogen yang biasanya ditekan

sampai kadar yang sangat kecil.

Baja karbon dapat digolongkan menjadi tiga bagian berdasarkan jumlah

kandungan karbon, yaitu :

1. Baja Karbon Rendah ( Low Carbon Steel )

Baja ini disebut baja ringan ( mild steel ) atau abaj perkakas, baja

karbon rendah bukan baja yang keras, karena kandungan karbonnya rendah

kurang dari 0,3%. Baja ini mempunyai sifat seperti lunak, mudah dibentuk,

dilas, dan dikerjakan dengan mesin sehingga dapat dijadikan mur, baut, batang

tarik dan perkakas silinder.

2. Baja Karbon Menengah ( Medium Carbon Steel )

Baja karbon menengah menagndung karbon 0,3 - 0,6% dan kandungan

karbonnya memungkinkan baja untuk dikeraskan sebagian dengan pengerjaan

panas (Heat – Treatment) yang sesuai. Baja karbon menengah digunakan

untuk sejumlah peralatan mesin seperti roda gigi otomotif, batang torak, rantai,

dan pegas.

3. Baja Karbon Tinggi ( High Carbon Steel )

Baja karbon tinggi mengandung karbon 0,6 – 1,5% dibuat dengan cara digiling

panas. Pembentukan baja ini dilakukan dengan cara menggerinda

permukaannya, misalnya bor dan batang dasar. Baja ini digunakan untuk

(21)

2.1.2. Baja Paduan

Baja paduan yaitu baja yang dicampur denga satu atau lebih unsur campuran. Seperti

nikel, kromium, molibem, vanadium, mangan, dan wolfram yang berguna untuk

memperoleh sifat-sifat baja yang dikehendaki ( kuat, keras, liat ), tetapi unsur karbon

tidak dianggap sebagai salah satu unsur campuran.

Kombinasi antara dua atau lebih unsur campuran memberikan sifat khas

dibandingkan dengan menggunakan satu unsur campuran, misalnya baja yang

dicampur dengan unsur kromium dan nikel akan menghasilkan baja yang mempunyai

sifat keras dan kenyal (sifat logam ini membuat baja dapat dibentuk dengan cara

dipalu, ditempa, digiling dan ditarik tanpa mengalami patah atau retak-retak). Jika

baja yang dicampur dengan kromium dan molibden ,akan mengahasilkan baja yang

mempunyai sifat keras yang baik dan sifat kenyal yang memuaskan serta tahan

terhadap panas.

2.1.3. Unsur Campuran Pada Baja

1. Unsur Campuran Dasar (Karbon)

Unsur karbon adalah unsur campuran yang paling penting dalam pembentukan

baja. Jumlah persentase dan bentuknya membawa pengaruh yang amat besar terhadap

sifatnya. Tujuan utama penambahan unsur lain ke dalam baja adalah untuk mengubah

pengaruh dari karbon. Unsur karbon dapat bercampur dalam besi dan baja setelah

didinginkan secaa perlahan-lahan pada temperatur kamar dalam bentuk sebagai

berikut :

a) Larut dalam besi untuk membentuk larutan pada ferit yang mengandung

karbon di atas 0,006 pada temperatur sekitar 725 ºC. Ferit bersifat lunak, tidak

kuat dan kenyal.

b) Sebagai campuran kimia dalam besi, campuran ini disebut sebagai sementit

(Fe3C) yang mengandung 6,67% karbon. Sementit bersifat keras dan rapuh. 2. Unsur Campuran Lain

Di samping campuran kimia dan besi, juga terdapat unsur-unsur campuran lainnya

(22)

(S), mangan (Mn) dan silikon (Si). Pengaruh unsur tersebut pada baja adalah sebagai

berikut :

a) Unsur posfor

Unsur fosfor membentuk larutan besi fosfida. Baja yang mempunyai titik cair

yang rendah tetap menghasilkan sifat yang keras dan rapuh. Baja mengandung

unsur fosfor sekitar 0,05%.

b) Unsur Sulfur

Unsur sulfur membahayakan sulfida yang mempunyai titik cair rendah dan

rapuh. Kandungan sulfur harus dijaga agar serendah-rendahnya sekitar 0,05%.

c) Unsur Silikon

Silikon membuat baja tidak stabil, tetapi unsur ini menghasilkan lapisan grafit

yang menyebabkan baja tidak kuat. Baja mengandung silikon sekitar 0,1 –

0,3%.

d) Unsur Mangan

Unsur mangan yang bercampur dengan sulfur akan menghasilkan mangan

sulfida dan diikuti pembentukan besi sulfida. Baja mengandung mangan lebih

dari 1%.

2.2. Perlakuan Panas (Heat Treatment)

Untuk memperbaiki sifat – sifat mekanis suatu logam perlu adanya suatu

perlakuan panas.Perlakuan panas adalah suatu proses pemanasan dan pendinginan

logam dalam keadaan padat untuk mengubah sifat – sifat fisis logam tersebut.Melalui

perlakuan panas yang tepat,tegangan dalam dapat dihilangkan besar butir dapat

diperbesar atau diperkecil, ketangguhan ditingkatkan atau dapat dihasilkan suatu

permukaan keras disekeliling inti yang ulet (Amstead,1992).

Proses yang dilakukan dalam perlakuan panas terdiri dari empat bagian seperti,

Pelunakan (Annealing), Penormala (Normalising), Mengeraskan (Haerdening) dan

Menemper (Tempering).

(23)

• Penormalan ( Normalising ) adalah proses pemanasan di atas suhu kritis atas

dan dikeluarkan dari tungku untuk didinginkan di udara terbuka.

• Mengeraskan ( Hardening ) adalah perlakuan panas pada baja dari titik kritis atas kemudian dilakukan pendinginan cepat ( quenching ).

• Menemper ( Tempering ) merupakan pemanasan kedua dimana baja

dipanaskan sampai di bawah titik kritis bawah kemudian dilakukan

pendinginan ( Love, 1982 )

Perlakuan panas pada baja dapat dilakukan sebagai berikut:

1. Pemanasan pada temperatur rendah

Pengerjaan ini adalah tidak akan menghasilkan suatu perubahan dalam struktur

baja. Yang terjadi hanya perubahan kecil pada sifat mekaniknya. Apabila

dalam pengerjaan ini dihasilkan suatu permukaan baja yang keras, maka dapat

dihilangkan dengan cara penuangan. Pengerjaan penuangan dapat dilakukan di

dalam mesin perkakas.

2. Pemanasan dalam suhu tinggi

Apabila baja dipanaskan terus-menerus yang mengakibatkan suhu pemanasan

naik dan mencapai suhu tertentu, maka terjadi pembentukan butiran-butiran

baru yang bentuk dan ukurannya kecil dan halus. Pembentukan butiran dapat

terjadi walaupun ukuran original sebelumnya besar dan kasar, karena

perubahan terjadi sebelum pengerjaan dingin. Proses tersebut dikenal dengan

proses pengkristalan kembali. Temperatur pengkristalan kembali untuk

beberapa logam dapat dilihat pada tabel 2.1. Pengkristalan dapat dikatakan

kompleks apabila seluruh struktur logam terdiri dari butir-butir halus.

Tabel 2.1. Pengkristalan kembali pada beberapa logam

Jenis Logam Temperatur (ºC)

Pengkristalan kembali Titik Cair

(24)

Tembaga 200 1083

Media pendingin adalah merupakan suatu sarana akan suatu zat, baik berupa larutan,

padatan maupun gas yang sifatnya sebagai pendingin terhadap bahan logam setelah

melalui proses perlakuan panas yang juga sangat mempengaruhi perubahan fisis atau

sifat-sifat mekanik dari bahan logam.

Pada umumnya media pendinngin yang dipakai pada proses perlakuan panas

tergantung pada pemanasan apa yang dilakukan serta pembentukan sifat baru yang

ingin didapatkan sehingga diperlukan adanya variasi pada media pendingin yang juga

merupakan faktor pengendali jenis serta sifat bahan logam yang akan dihasilkan.

Proses perlakuan panas yang biasanya dilakukan untuk media pendingin dilakukan

dengan temperatur yang berbeda serta dengan adanya variasi dari konsentrasi media

pendingin. Dimana dengan meningkatnya konsentrasi larutan akan mengurangi

kecepatan pendinginan.

Sebagai media pendingin yang umum dipakai tergantung dari pembentukan sifat serta

sesuai dengan proses pemanasan yang dilakukan, adalah sebagai berikut :

a. Udara

Pendinginan di udara adalah merupakan suatu pendinginan secara

perlahan-lahan di ruangan terbuka yang bertujuan untuk menormalkan kembali

struktur logam karena adanya efek pengerjaan terhadap bahan baja, pada

pendinginan di udara terjadi pada fasa austenisasi, 500C – 600C di dalam daerah austenit murni. Pendinginan di udara mencegah terjadinya segresi

proetekrad yang berlebihan dan terbentuknya struktur mikro perlit yang halus,

(25)

dengan media pendinginan adalah udara terjadi pada proses Annealing dimana

pada proses ini terjadi pada pendinginan secara perlahan- lahan daripada

proses Normalising, pada proses pendinginan secara Annealing pendinginan

dilakukan pada tungku ( furnance ) atau di ruang yang agak tertutup sehingga

jumlah udara yang masuk agak terbatas yang akan mempengaruhi kecepatan

pendinginan.

b. Oli, NaCl, NaOH, dan Air

Pendinginan di oli, NaCl, NaOH, dan air merupakan suatu pendinginan

dengan kecepatan setelah dilakukan pemanasan sampai temperatur 500C di atas temperatur titik kritis selama beberapa waktu, proses pendinginan

biasanya juga disebut dengan celup langsung. Pendinginan dengan kecepatan

akan menghasilkan martensit yang keras dan agak rapuh. Pada proses

pendinginan ini akan terbentuk austensit yang lebih padat daripada martensit

dan juga lebih padat dari ferit ditambah dengan karbida, hal ini yang

merupakan masalah pada pendinginan secara celup langsung dari autensit ke

martensit Karena bagian tengah yang lebih lambat pendinginannya

bertransformasi dan muai, setelah permukaannya lebih cepat pendinginannya

menjadi martensit yang rapuh jadi retak dapat terjadi pada baja dengan ukuran

lembaran atau kawat khususnya bila kadar karbon lebih besar dari 0,5%.

c. Larutan NaOH

Logam natrium sangat reaktif dengan air, sehingga reaksinya dapat

menimbulkan ledakan. Jika natrium direndam dalam air, natrium bereaksi

dengan cepat menghasilkan gelembung gas hidrogen yang dapat terbakar dan

suatu zat yang disebut Natrium Hidroksida ( NaOH ) atau disebut sebagai

Lindi.

Larutan NaOH merupakan penghantar listrik yang baik dan juga larutan

NaOH merupakan basa kuat dari natrium.

(26)

Kegunaan Logam Alkali dan Senyawanya

Kegunaan natrium ( Na )

• Sebagai pendingin pada reaktor nuklir

• Natrium digunakan pada pengolahan logam-logam tertentu

• Natrium digunakan pada industri pembuatan bahan anti ketukan pada bensin

yaitu TEL (tetraetillead)

• Uap natrium digunakan untuk lampu natrium yang dapat menembus kabut

• Untuk membuat senyawa natrium seperti Na2O2 (natrium peroksida) dan NaCN (natrium sianida)

• Natrium juga digunakan untuk foto sel dalam alat-alat elektronik.

Kegunaan Senyawa Natrium

Natrium Klorida

Senyawa natrium yang paling banyak diproduksi adalah natrium klorida (NaCl).

Natrium klorida dibuat dari air laut/ dari garam batu. Kegunaan senyawa natrium

klorida antara lain :

• Bahan baku untuk membuat natrium (Na), klorin (Cl2), hydrogen (H2), hydrogen klorida (HCl) serta senyawa- senyawa natrium seperti NaOH dan

Na2CO3.

• Pada industri susu serta pengawetan ikan dan daging.

• Di negara yang bermusim dingin, natrium klorida digunakan untuk mencairkan

salju di jalan raya.

• Regenerasi alat pelunak air.

• Pada pengolahan kulit.

• Pengolahan bahan makanan yaitu sebagai bumbu masak atau garam dapur.

Natrium Hidroksida (NaOH)

Natrium hidroksida dihasilkan melalui elektrolisis larutan NaCl. Natrium hidroksida

disebut dengan nama kaustik soda atau soda api yang banyak digunakan dalam

(27)

• Industri sabun dan deterjen. Sabun dibuat dengan mereaksikan lemak atau

minyak dengan NaOH.

• Industri pulp dan kertas. Bahan dasar pembuatan kertas adalah selulosa (pulp)

dengan cara memasak kayu, bambu dan jerami dengan kaustik soda (NaOH).

• Pada pengolahan aluminium Kaustik soda digunakan untuk mengolah bauksit

menjadi Al2O3 (alumina) murni.

• NaOH juga digunakan dalam industri tekstil, plastik, pemurnian minyak bumi,

serta pembuatan senyawa natrium lainnya seperti NaClO.

2.4.1.Pengerasan(Hardening)

Pengerasan adalah proses pemanasan baja samapai suhu di atas daerah

kritis, disusul dengan pendinginan yang cepat. Bila kadar karbon diketahui,

suhu pemanasannya dapat dibaca dan diagram keseimbangan seperti

gambar 2.1. Akan tetapi, bila komposisi baja tidak diketahui perlu

dilakukan percobaan untuk mengetahui daerah pemanasannya.

600

% KARBON DALAM BESI _{PEARLITE SEPENUHNYA}

Sumber : Love, 1982

Gambar 2.1. Diagram Keseimbangan.

Kekerasan yang dapat dicapai tergantung pada persentase kadar karbon dalam

(28)

temperature), holding time dan laju pendinginan yang dilakukan serta seberapa tebal

bagian penampang yang menjadi keras bergantung pada herdenability.

Untuk memperoleh kekerasan yang baik (martensit yang keras) maka pada saat

pemanasan harus dapat dicapai struktur austenit, karena hanya austenit yang dapat

bertransformasi menjadi martensit. Bila pada saat pemanasan masih terdapat struktur

lain maka pada saat didinginkan akan diperoleh struktur yang tidak seluruhnya terdiri

dari martensit. Bila struktur lain itu bersifat lunak, misalnya ferit maka tentunya

kekerasan yang tercapai juga tidak akan maksimum.

Untuk menentukan temperatur pemanasan yang baik untuk proses pengerasan

yang dilakukan terhadap suatu baja perlu dilakukan suatu percobaan pemanasan dan

quenching pada beberapa temperatur dan dianalisis struktur yang terjadi.

Pada beberapa literatur dan juga pada brosur dari pabrik pembuatan baja dapat

diperoleh daerah temperatur pemanasan untuk hardening yang juga akan saling

tergantung pada beberapa faktor lain, antara lain holding time (Dalil dkk, 1999).

2.4.2.Pengerasan Baja

Pengerasan yang dilakukan secara langsung adalah baja dipanaskan untuk

menghasilkan struktur austenit dan selanjutnya didinginkan. Pembentukan sifat-sifat

dalam baja bergantung pada kandungan karbon, temperatur pamanasan, sistem

pendinginan serta bentuk dan ketebalan bahan.

1. Pengaruh unsur karbon

Supaya dihasilkan suatu perubahan sifat-sifat baja, maka unsur karbon yang

larut dalam padat harus secukupnya setelah dilakukan pendinginan untuk

menghasilkan perubahan lapisannya. Jika kandungan karbon kurang dari

0,15%, maka tidak terjadi perubahan sifat-sifat baja setelah didinginkan.

Kenaikan kandungan karbon berhubungan dengan kenaikan kekuatan dan

kekerasan sebagai hasil dari pendinginan. Tetapi kenaikan tersebut akan

mengurangi kekenyalan pada baja seperti gambar 2.2.

(29)

Supaya terjadi palarutan yang lengkap sebagai hasil dari pendinginan, maka

penting adanya pelarutan unsur karbon dalam jumlah yang cukup laruatan

padat sebgai hasil dari pemanasan. Baja yang mengandung karbon kurang dari

0,83% dipanaskan di atas titik kritis atas (tertinggi). Seluruh unsur karbon

masuk ke dalam larutan padat dan selanjutnya didinginkan. Baja dengan

kandungan karbon lebih dari 0,83% biasanya dipanaskan hanya sedikit di atas

titik kritis terndah (bawah). Dalam hal ini tidak terjadi perubahan perlit

menjadi austenit. Pendinginan yang dilakukan pada suhu itu akan membentuk

martensit, seperti gambar 2.3. Sewaktu kandungan karbon di atas 0,83% tidak

terjadi perubahan sementit bebas menjadi austenit karena larutannya telah

menjadi keras. Sehingga perlu dilakukan pemanasan pada suhu tinggi untuk

mengubahnya dalam bentuk austenit. Austenit akan menghasilkan struktur

berbentuk kasar tanpa mengalami penambahan yang cukup besar pada

kekerasan dan kekuatannya. Akan tetapi menyebabkan baja menjadi lebih

rapuh setelah didinginkan. Lamanya pemanasan tergantung pada ketebalan

bahan, tetapi bahan tidak berukurn panjang karena akan menghasilkan struktur

yang kasar.

(30)

200

Jika baja didinginkan dengan kecepatan minimum yang disebut dengan

kecepatan pendingin kritis, maka seluruh austenit akan berubah ke dalam

bentuk martensit, sehingga dihasilkan kekerasan baja yang maksimum.Metode

pencelupan secara cepat yang di sebut quenching pada proses ini diperoleh

struktur martensit akibat penurunan temperature dan suhu austenite kesuhu

kamar yang menyebabkan logam menjadi keras.

2.5. Sifat Mekanik Logam

Sifat mekanik suatu logam adalah kemampuan atau kelakuan logam untuk menahan

beban yang diberikan baik bebas statis atau dinamis pada suhu kamar, suhu tinggi

maupun di bawah suhu 0ºC. Beban statis adalah beban yang tetap besar dan arahnya

setiap saat. Sedangkan beban dinamis adalah beban yang besar dan arahnya bisa

berubah meurut waktu.

Beban statis dapat berupa beban tarik, tekan lentur, puntir, geser, dan

kombinasi dari beban tersebut. Sementara itu, beban dinamis dapat berupa beban yang

tiba-tiba berubah-ubah. Sifat mekanik logam meliputi : kekuatan, kekerasan,

(31)

2.5.1. Kekerasan (Hardness)

Kekerasan adalah ketahanan bahan terhadap deformasi plastis, karena pembebanan

setempat pada permukaan berupa goresan atau penekanan. Sifat ini banyak

berhubungan dengan kekuatan, daya tahan aus dan kemampuan dikerjakan dengan

mesin (mampu mesin). Cara pengujian kekerasan ada tiga yaitu dengan menggores,

menjatuhkan dan dengan melakukan penekanan (uji tekan). Kekerasan suatu bahan

dapat berubah bila dikerjakan dengan pengerjaan dingin (cold worked) seperti

pengerolan, penarikan, serta kekerasan dapat dicapai sesuai kebutuhan dengan

perlakuan panas (Surdia, 1995)

Kekerasan suatu bahan dapat diketahui dengan pengujian kekerasan memakai

mesin uji kekerasan (hardness tester) menggunakan tiga cara atau metode yang telahb

banyak dilakukan yaitu metode brinel, rockwell dan vicker.

2.5.2. Kekuatan Tarik

Kekuatan tarik merupakan sifat mekanik yang sangat penting dari suatu logam,

terutama untuk perhitungan-perhitungan konstruksi. Untuk memperoleh informasi

tentang kekuatan tarik dilakukan pengujian tarik.

Dalam pengujian tarik, batang uji dikenai beban aksial yang ditambah secara

berangsur-angsur secara kontinu. Pada saat yang bersamaan dilakukan

pengukuran-pengukuran yang diperlukan untuk menentukan besarnya tegangan dan regangan.

Bila suatu logam dibebani beban tarik maka akan mengalami deformasi, yaitu

perubahan ukuran atau bentuk karena pengaruh beban yang dikenakan pada benda

tersebut. Deformasi ini dapat terjadi secara elastis dan secara plastis (Sumanto, 1996).

Deformasi elastis adalah suatu perubahan yang segera hilang kembali apabila beban

ditiadakan. Deformasi plastis adalah suatu perubahan bentuk yang tetap ada meskipun

benda yang menyebabkan deformasi ditiadakan.

(32)

Pengujian tarik biasanya dilakukan terhadap spesimen atau batang uji yang standar.

Batang uji tarik tersebut dipasang pada mesin tarik, dijepit dengan mesin tarik pada

kedua ujung bahan dan ditarik memanjang secara perlahan-lahan. Selama penarikan

setiap saat dicatat dengan grafik yang tersedia dalam mesin tarik. Besarnya gaya

pertambahan panjang yang terjadi adalah sebagai akibat dari gaya tarik tersebut.

Penarikan terus dilakukan sampai benda terputus.

2.5.4. Kekuatan Tarik Maksimum (Ultimate Tensile Strength)

Kekuatan tarik maksimum dinyatakan sebagai beban maksimum yang dapat diterima

oleh bahan dibagi luas penampang semula bahan uji tanpa menjadi rusak atau putus.

Kekuatan tarik maksimum (UTS) dinyatakan dengan rumus :

UTS = �_�= ��

�0 ……….. 2.1

Dimana :

�� = kekuatan tarik bahan (N/m²)

�� = beban maksimum (N)

�0 = luas penampang semula batang uji (m²)

2.5.5. Regangan (ϵ)

Akibat tarikan, bagian panjang batang L mengalami ulur atau perpanjangan sebesar ΔL. Perpanjangan relatif yaitu pertambahan panjang persatuan panjang awal, didefinisikan sebagai regangan (Strain) normal dan dapat ditulis sebagai berikut :

(33)

2.5.6. Modulus Elastisitac (E)

Modulus elastisitas adalah kemiringa kurva dari diagram tegangan dan regangan

dalam daerah elastisitas linier. Modulus elastisitas dapat dihitung dengan membagi

tegangan (�ᵤ) dan regangan (�).

E =��

є ……….. 2.3

Di mana :

E = modulus elastisitas (N/ m²)

��= kekuatan tarik (N/ m²)

Є = Regangan.

2.6. Pengaruh Suhu Terhadap Benda

Suhu atau temperatur merupakan ukuran panas atau dinginnya suatu benda. Benda

mempunyai suhu lebih tinggi dikatakan lebih panas. Benda mempunyai suhu lebih

rendah dikatakan lebih dingin. Banyak sifat-sifat zat yang berubah terhadap perubahan

suhunya. Sebagai contoh, sebagian besar zat akan memuai bila dipanaskan. Kecuali

air bila dipanaskan dari 0ºC - 4ºC akan menyusut dan setelah 4ºC memuai. Gejala ini

disebut anomali air. Sebatang besi akan lebih panjang ketika panas dari pada saat besi

itu dingin (Tim Fisika Dasar, 2002).

Ada beberapa sifat zat yang berubah bila dipanaskan. Di antara sifat-sifatnya

yang berubah itu adalah warnanya (besi yang panas pijar), volumnya, tekanannya dan

daya hantar listriknya atau hambatannya (Kertiasa, 1994). Sifat-sifat zat yang berubah

bila dipanaskan itu disebut sifat termometrik zat. Sifat termometrik ini dapat

digunakan sebagai dasar untuk pengukuran suhu. Misalnya, pada besi menggunakan

warna pijaran besi sebagai ukuran cukup atau tidak cukupnya suhu besi untuk

(34)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian ini telah dilakukan di Laboratorium Material Test PTKI Medan mulai dari

17 Mei sampai 09 Juni 2012.

3.1. ALAT DAN BAHAN PENELITIAN

Alat yang dipakai dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai

berikut :

3.1.1. Alat

No Nama Alat Spesifikasi Jumlah

1

No Nama Bahan Spesifikasi Jumlah

(35)

3.2 PROSEDUR PERCOBAAN

3.2.1 Prosedur Untuk Perlakuan Panas

1. Menyediakan bahan uji sebanyak 12 buah dengan perincian : 6 buah untuk

pengujian kekerasan, 6 buah pengujian tarik, sedangkan untuk pengujian struktur

mikro diambil dari bahan pengujian kekerasan.

2. Memberi perincian pada bahan uji sebagai berikut :

a. Untuk bahan tanpa perlakuan : pengujian kekerasan 1, dan pengujian tarik 1

b. Untuk bahan dengan perlakuan panas 8500C menggunakan media pendingin sebagai berikut:

• Larutan NaOH 5% ; pengujian kekerasan 1, dan pengujian tarik 1

3. Menyediakan larutan NaOH dengan variasi konsentrasi 5%, 10%, 15%, 20%, 25%

dengan volume air masing-masing 10 liter.

4. Memasukkan bahan ke dalam tungku pemanasan, lalu dipanaskan sampai

temperature 8500C dan dibiarkan selama 15 menit.

5. Setelah bahan dipanaskan sampai temperature 8500C, angkat bahan dan langsung didinginkan secara cepat di larutan NaOH dengan konsentrasi yang berbeda untuk

masing-masing bahan.

6. Setelah bahan dingin dilakukan pencucian terak dan melakukan pengeringan pada

mesin Speciment Driyer .

3.2.2 Prosedur Untuk Pengujian Bahan

1. Melakukan pengujian kekerasan bahan menggunakan alat Rockwell

Hardness Test dengan beban sebesar 10 kg setiap bahan uji dilakukan

(36)

2. Membaca nilai kekerasan secara langsung pada alat berdasarkan

kedalaman yang diukur oleh alat tersebut.

3. Melakukan pengujian kekuatan tarik untuk masing- masing bahan uji

denga alat Strength Test.

4. Melakukan pengetesan pada bahan uji dengan larutan alumina

menggunakan kertas pasir sehingga bekas goresan pada permukaan tidak

terlihat lagi.

5. Melakukan pemolesan dengan larutan HNO3, kemudian dibilas dengan air lalu dikeringkan.

6. Melakukan pengambilan struktur mikro dari bahan yang telah dipoles

tersebut dengan menggunakan alat Mikroskop Optik.

3.2.3 Pengujian Kekerasan Metode Rockwell

Pengujian kekerasan metode Rockwell dilakukan dengan menggunakan alat uji

kekerasan yang dapat secara langsung membaca kekerasan bahan berdasarkan

kedalaman yang diukur oleh alat seperti pada gambar di bawah ini :

D = 8 mm

h = 10 mm

(37)

Bahan uji diletakkan tegak lurus di antara penyangga dan indentor,kemudian

dengan menekan indentor kerucut intan kepada bahan uji dengan beban

tertentu.Ketika indentor masuk ke dalam baha uji,maka secara otomatis angka yang

menunjukkan harga kekerasan bahan akan terlihat pada skala alat uji Rockwell.

Gambar 3.2 Alat uji kekerasan Rockwell

3.2.4 Pengujian Tarik

Bahan uji tarik diletakkan pada penjepit atas dan bawah yang di kendalikan dengan

kontrol jepit, seperti pada gambar.Dengan memutar kontrol dengan kelajuan anguler

0,2 rpm.Maka penjepit akan bergerak bersamaan dengan bergeraknya jarum penunjuk

yang menunjukkan berat beban yang digunakan hingga bahan uji putus. Kekuatan

tarik maksimum dapat dihitung dengan persamaan :

UTS = σu = ……… 3.1

dimana :

(38)

Fmaks = Beban maksimum (N)

A0 = Luas penampang bahan uji mula – mula (mm2)

m = 1,5 mm

h = 50 mm d = 16 mm

m = 1,5 mm

h = 50 mm

d = 16 mm

l = 1,5 mm0

d = 8 mm

Gambar 3.3 Bahan Uji Tarik JIS 2201-8A

(39)

3.2.5 Pengujian Struktur Mikro

Bahan uji yang dipoles sebelum dan sesudah dietsa dengan larutan etsa,dengan

memakai Mikroskop optic dapat dilihat struktur mikro dari baja karbon menengah.

Gambar 3.5 Alat analisis Struktur Mikro

3.3 Teknik Analisa Data

Dalam penelitian ini,dengan memvariasikan konsentrasi NaOH masing – masing

bahan akan diuji dan hasilnya dapat ditulis dalam bentuk tabel.Data bahan

sebelum dan sesudah diuji tarik dan kekerasan dilakukan pengujian untuk setiap

bahan antara lain :

1. Bahan Original

(40)

3.3. Diagram Alir Penelitian

Adapun diagram alir penelitian ini adalah sebagai berikut :

Baja Karbon MenengahNS-1045

Pembentukan Bahan uji JIS 2201-8A

Tanpa Perlakuan ( Original )

Perlakuan Panas (Hardening dengan 8500 C )

Pengujian

Quenching Dengan Larutan NaOH 5%, 10%, 15%, 20%, 25%

Uji Tarik Analisis Struktur Mikro

Uji Kekerasan

Data

Analisa Data

(41)

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. HASIL PENELITIAN

Pengujian sifat mekanik dari beberapa bahan uji telah dilakukan dengan adanya

variasi kosentrasi NaOH untuk baja karbon menengah.Hasil pengujian yang telah

dilakukan adalah kekerasan (Hardness), kekuatan tarik (Tensile Strength),

Pengamatan Struktur Mikro dan Pengamatan struktur Kristal dengan variasi

konsentrasi NaOH sebagai media pendingin untuk baja karbon menengah. Data yang

didapat dari hasil pengujian diperoleh dengan perhitungan dan hasil yang tertera pada

tabel berikut.

4.1.1. Kekerasan (Hardness)

Nilai kekerasan bahan uji dari hasil pengukuran dapat diliha pada table 4.1, dimana

nilai kekerasan tersebut dapat terlihat pada alat uji kekerasan yang secara langsung

mengukur kekerasan bahan uji berdasarkan kedalaman yang diukur. Data hasil

pengujian dibawah ini dilakukan satu kali pengujian untuk masing – masing bahan uji.

Tabel 4.1 Data hasil uji kekerasan

(42)

Dimana :

d = Diameter Bahan (mm)

h = Tebal Bahan (mm)

4.1.2. kekuatan Tarik

Nilai kekuatan tarik ditentukan dengan persamaan 2.1 dan didapat dari hasil pengujian

dengan melakukan perhitungan (Lampiran 1), untuk masing- masing variasi dilakukan

satu kali pengujian dan hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 4.2 dibawah ini.

Tabel 4.2 Data hasil uji tarik

Konsentrasi NaOH (%)

Beban Maksimum (N)

Kekuatan Tarik (MPa)

Hasil

Original 33000 656,85

5% 36600 728,50

10% 42000 835,99

15% 49600 978,26

20% 52000 1035,03

25% 43000 855,89

d = 8 mm lo= 8mm A=50,24 mm2

dimana :

d = Diameter Bahan (mm)

A = Luas Penampang (mm2)

(43)

4.1.3. Pengamatan Struktur Mikro

Gambar 4.1 Struktur Mikro Baja Karbon Menengah Tanpa Proses Perlakuan Panas,Perbesaran 500x

Keterangan :

• Struktur Mikro ferit dan dan Perlit

• Nomor 1 adalah Ferit,bentuk kasar dan ukurannya besar.

• Nomor 2 adalah Perlit,bentuk besar dan ukurannya besar

• Kekerasan dan kekuatan tarik rendah.

(44)

Gambar 4.2 Struktur Mikro Baja Karbon Menengah Setelah Proses Perlakuan Panas di Celup Langsung kedalam Larutan NaOH 5%,Perbesaran 500x

Keterangan :

• Struktur Mikro Martensit dan Perlit

• Nomor 1 adalah Perlit,terlihat berupa garis yang gelap dan jumlahnya sedikit.

• Nomor 2 adalah Martensit,membentuk ukuran yang

besar dan jumlahnya lebih banyak dari Perlit.

(45)

Gambar 4.3 Struktur Mikro Baja Karbon Menengah Setelah Proses Perlakuan Panas di Celup Langsung kedalam Larutan NaOH 10%,Perbesaran 500x

Keterangan :

• Nomor 1 adalah Perlit ,terlihat berupa garis yang gelap dan

jumlahnya sedikit dari pada gambar 4.2

• Nomor 2 adalah Martensit ,membentuk ukuran yang besar dan

jumlahnya lebih sedikit dari pada gambar 4.2

(46)

Keterangan :

• Nomor 1 adalah Perlit ,terlihat berupa garis yang gelap dan jumlahnya sedikit dari pada gambar 4.3

• Nomor 2 adalah Martensit ,membentuk ukuran yang besar

dan jumlahnya lebih sedikit dari pada gambar 4.3

(47)

Keterangan :

• Nomor 1 adalah Perlit ,terlihat berupa garis yang gelap

dan jumlahnya sedikit dari pada gambar 4.4

• Nomor 2 adalah Martensit ,membentuk ukuran yang besar

dan jumlahnya lebih sedikit dari pada gambar 4.4

(48)

Keterangan :

• Nomor 1 adalah Perlit ,terlihat berupa garis yang gelap

dan jumlahnya banyak,ukurannya menjadi besar dan

kasar.

• Nomor 2 adalah Martensit ,membentuk ukuran yang besar,kasar dan jumlahnya lebih banyak.

(49)

4.2. PEMBAHASAN

4.2.1. Kekerasan

Berdasarkan data dari tabel 4.1 ,diketahui bahwa proses pemanasan (hardening)

dengan larutan NaOH dengan variasi konsentrasi yang berbeda akan diperoleh hasil

pengujian tiap – tiap bahan uji.Kekerasan baja sebelum dilakukan proses pemanasan

dan didinginkan dengan larutan NaOH nilai kekerasan baja mulai meningkat pada

kensentrasi 5%,10%,15%,dan 20% sebesar 57 HRc,58,3 HRc,58,5 HRc dan 60 HRc

dan mengalami penurunan nilai kekerasannya pada konsentrasi 25% sebesar 57,5

HRc. Baja yang memiliki kekerasan yang baik dapat digunakan untuk roda gigi

otomotif,rel kereta api dan alat angkat hidrolik.

Hasil perolehan data dari kekerasan baja karbon menengah dengan variasi

konsentrasi NaOH dapat ditunjukkan pada grafik dibawah ini.

Gambar 4.7 Grafik hubungan antara Konsentrasi NaOH terhadap Kekerasan Baja Karbon Menengah

Dari grafik diatas dapat dilihat kenaikan nilai kekerasan dari baja karbon menengah

setelah ada perlakuan panas dan pendinginan dengan larutan NaOH. Nilai kekerasan

terus meningkat dari konsentrasi paling kecil dan nilai maksimum pada konsentrasi

20%,tetapi pada konsentrasi 25% nilai kekerasan menurun.

0

(50)

4.2.2. Pengujian Kekuatan Tarik

Berdasarkan data dari tabel 4.2 ,diperoleh hasil pengujian tiap – tiap bahan uji.

Kekuatan tarik baja tanpa proses perlakuan panas sebesar 656,85 MPa, setelah

dilakukan proses perlakuan panas dan didinginkan dalam larutan NaOH kekuatan tarik

baja mengalami peningkatan untuk masing – masing konsentrasi 5%, 10%, 15%, 20%,

25% sebesar 728,58 MPa, 835,98 MPa, 987,26 MPa,1035,28 MPa, dan mengalami

penurunan pada konsentrasi 25% sebesar 855,89 MPa. Baja yang memiliki kekuatan

tarik yang baik dapat digunakan untuk pembuatan jembatan, konstruksi bagunan dan

pegas.

Hasil perolehan data dari kekuatan tarik baja karbon menengah dengan variasi

konsentrasi NaOH dapat ditunjukkan pada grafik dibawah ini.

Gambar 4.8 Grafik hubungan antara Konsentrasi NaOH terhadap Kekuatan Tarik Baja Karbon Menengah

Dari grafik diatas dapat dilihat kenaikan nilai kekuatan tarik dari baja karbon

menengah setelah ada perlakuan panas dan pendinginan dengan larutan NaOH. Nilai

kekuatan tarik terus meningkat dari konsentrasi paling kecil dan nilai maksimum pada

konsentrasi 20%, tetapi pada konsentrasi 25% nilai kekuatan tarik menurun.

(51)

4.2.3. Pengamatan Struktur Mikro

Hasil pengamatan struktur mikro yang dilakukan menunjukkan bahwa struktur mikro

baja karbon menengah mengalami perubahan setelah dilakukan proses perlakuan

panas. Struktur ferit dan perlit terlihat pada baja karbon menengah menengah tanpa

proses perlakuan panas,sedangkan struktur perlit dan martensit terlihat pada baja

karbon menengah yang dilakukan proses perlakuan panas (hardening) pada suhu

8500Cdan didinginkan kedalam larutan NaOH.

Proses perlakuan panas dan pendinginan yang dilakukan menyebabkan

terjadinya perubahan struktur butiran dan ukuran yang menunjukkan nilai kekerasan

dan kekuatan tarik baja karbon menengah. Pembentukan butiran yang semakin kasar

dan semakin besar menunjukkan nilai kekerasan dan kekuatan tarik lebih rendah

dibandingkan dengan butiran yang lebih halus dan berukuran lebih kecil.

Struktur ferit dan perlit terlihat pada baja karbon menengah tanpa proses

perlakuan panas dengan struktur butiran yang kasar dan ukuran yang besar.Ini

menunjukkan bahwa kekerasan dan kekuatan tariknya rendah,sedangkan struktru

perlit dan martensit terlihat pada baja karbon menengah yang dilakukan proses

perlakuan panas dan di dinginkan kedalam larutan NaOH pada konsentrasi 5%, 10%,

15% dengan struktur butiran yang halus dan ukurannya yang kecil yang menunjukkan

nilai kekerasan dan kekuatan tariknya meningkat. Dan struktur butiran yang lebih

halus dan ukuran yang lebih kecil terlihat pada pendinginan ke dalam larutan NaOH

dengan konsentrasi 20% yang menunjukkan bahwa nilai kekerasan dan kekuatan

tariknya lebih besar. Sedangkan nilai kekerasan dan kekuatan tarik mengalami

(52)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan pengaruh konsentrasi NaOH sebagai

media pendingin terhadap kekerasan kekuatan tarik baja karbon menengah, maka

dapat disimpulkan sebagai berikut :

1. Proses perlakuan panas (hardening) dan pencelupan langsung (quenching)

pada baja karbon menengah ke dalam larutan NaOH 5%, 10%, 15%, 20%,

25% menghasilkan kekerasan sebesar 57 HRC; 58,3 HRC; 58,5 HRC; 60 HRC

dan 57,5 HRC untuk konsentrasi yang berbeda pada baja karbon menengah.

2. Nilai kekerasan dan kekuatan tarik baja karbon menengah mencapai nilai

maksimum sebesar 60 HRC dan 1035,28 Mpa pada saat dilakukan pemansan

dan pendinginan ke dalam larutan NaOH dengan konsentrasi 20%.

3. Struktur ferit dan perlit terlihat pada baja karbon menengah tanpa proses

perlakuan panas (hardening) dan struktur perlit dan martensit terlihat pada baja

karbon menengah dengan proses perlakuan panas (hardening) dan proses

celup langsung (quenching).Struktur perlit dan martensit yang terlihat

menunjukkan nilai kekerasan dan kekuatan tarik baja karbon menengah

meningkat atau menurun.

5.2. SARAN

1. Untuk peneliti berikutnya dapat memvariasaikan larutan NaOH dengan

konsentrasi yang lebih kecil.

2. Untuk mendapatkan kekerasan yang besar sebaiknya menggunakan larutan

NaOH sebagai media pendingin dari pada larutan NaCL.

3. Disarankan pada peneliti berikutnya dapat menganalisis struktur Kristalnya

(53)

DAFTAR PUSTAKA

Agustina,D,S., (2007), Pengaruh konsentrasi NaCl Sebagai Media Pendingin Terhadap sifat Mekanik Dan Sifat Fisis Baja Karbon Menengah, Skripsi,

Unimed.

Alexander, W.O., Davies, Heslop, S., (1991), Dasar Metaluargi untuk Rekayasawan,

terjemahan : Dr.Ir.Sriati Djaprie, M.Met, Penerbit PT. Gramedia Pustaka

Utama, Jakarta.

Amanto, H., dan Daryanto, (1999), Ilmu Bahan, penerbit Bumi Aksara, Jakarta

Amstead, B, H., Philip, F.O., dan Myron, L.,B, (1999), Teknologi Melanik, Edisi

Ketujuh, Penerbit Erlangga, Jakarta.

Dalil, M., Prayitno,A., Innou,I., (1999), Pengaruh Perbedaan Waktu Penahanan Suhu

Stabil (Holding Time) Terhadap Kekerasan Logam, Jurnal nature Indonesia II,

UNRI.

Kertiasa, N., (1994), Fisika I, Pnerbit Balai Pustaka, Jakarta

Love,G., (1982), Teori dan Praktek Kerja Logam, edisi ketiga, terjemahan Harun A.R,

Penerbit Erlangga, Jakarta.

Rajagukguk, J., (2005), Pengaruh Media Pendingin Pada Proses Perlakuan Panas

Terhadap kekuatan Tarik Baja Karbon Menengah, Sikripsi, Unimed.

Smallman, R.E., (1991), Metalurgi Fisik Modern, Edisi ke empat, Penerbit Gramedia,

Jakarta.

Sumanto, (1996), Pengetahuan Bahan, Penerbit Andi Offset, Yokyakarta.

Surdia Tata, (1995), Bahan Teknik Pengetahuan, Penerbit Pradya Paramita, Jakarta.

(54)

Lampiran A

A1.HASIL PERHITUNGAN DATA PENGUJIAN BAHAN

A1.1 Kekerasan

Nilai kekerasan Rockwell dapat dilihat secara langsung pada alat uji kekearasan

dimana hasilnya dapat dilihat pada lampiran hasil penelitian dibawah ini.

• Untuk bahan uji original (Tanpa Perlakuan Panas) : Nilai kekerasan = 9,4 HRC

• Untuk bahan uji dengan 5% NaOH :

Nilai kekerasan = 57 HRC

Nilai kekerasan = 58,3 HRC

Nilai kekerasan = 58,5 HRC

Nilai kekerasan = 60 HRC

• Untuk bahan uji dengan 25% NaOH : Nilai kekerasan = 57,5HRC

A1.2Kekuatan Tarik

Dari data yang diperoleh dari hasil pengujian, maka dapat dilakukan

perhitungan sebagai berikut :

• Luas Penampang Bahan :

A0 = 1₄πd2

= 1

4(3,14)(8mm) 2

(55)

• Untuk bahan uji tanpa perlakuan (original)

• Untuk bahan uji dengan dengan 15% NaOH :

(56)

A2.PERHITUNGAN PERSENTASE NaOH (Dalam Massa/Volume)

• Untuk Konsentrasi 5% NaOH

% = ��_{��}��_{��}��× 100%

(57)

100000 cm3 = 100 gr

gr = 1000

% = ��

�� × 100%

15% = ��

10000��3 × 100%

15 = 100��

10000��3

150000 cm3 = 100gr

gr = 1500

% = ��

�� × 100%

20% = ��_10000��₃ × 100%

20 = _10000��100�� ₃

200000 ��3 = 100 ��

gr = 2000

% = ��

�� × 100%

25% = ��_10000��₃ × 100%

25 = _10000��100�� ₃

250000 ��3 = 100 ��

(58)

Lampiran B

Gambar B1. Peneliti sedang memanaskan sampel

Gambar B2.Sampel uji kekerasan dan uji tarik

Gambar B3.Peneliti sedang

melakukan uji kekerasan Gambar B4. Peneliti sedang