EFEK WAKTU PERLAKUAN PANAS TEMPER TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KETANGGUHAN IMPAK BAJA KOMERSIAL

(1)

SIPIL MESIN ARSITEKTUR ELEKTRO

EFEK WAKTU PERLAKUAN PANAS TEMPER TERHADAP KEKUATAN TARIK

DAN KETANGGUHAN IMPAK BAJA KOMERSIAL

Ba kri* da n Sri C ha ndra b a kty *

Abstrac t

The p urp o se o f this p a p e r is to a na lyze the e ffe c t o f va ria b le te mp e ring time o f he a t tre a tme nt o n stre ng th a nd to ug hne ss o f c o mme rc ia l ste e l. The sp e c ime ns b o th te nsile stre ng th a nd imp a c t to ug hne ss we re a uste nitize d a t 1000o_{C during 45 minute a nd q ue nc he d in o il, the n fo llo we d b y}

te mp e ring during 1 ho ur, 2 ho urs, 3 ho urs, a nd 4 ho urs. The re sult re p re se nts tha t te nsile stre ng th a nd to ug hne ss va lue a re no t sig nific a ntly influe nc e o f va rio us te mp e ring time .

Ke ywords: C o mme rc ia l ste e l, te nsile stre ng th, imp a c t to ug hne ss

Abstrak

Tujua n p e nulisa n ini a d a la h untuk m e ng a na lisa e fe k wa ktu p e rla kua n p a na s te m p e r te rha d a p ke kua ta n d a n ke ta ng g uha n b a ja ko m e rsia l. Sp e sim e n ke kua ta n ta rik d a n ke ta ng g uha n im p a k d i a uste nisa si p a d a te m p e ra ture 1000o C se la m a 45 m e nit d a n d i-q ue nc hing ke d a la m o li. Pro se s ini d ila njutka n d e ng a n p ro se s te m p e r se la m a 1 ja m , 2 ja m , 3 ja m d a n 4 ja m . Ha sil p e ng ujia n m e nunjukka n b a hwa ke kua ta n ta rik d a n ke ta ng g uha n tid a k te rla lu sig nifika n p e rub a ha nnya te rha d a p va ria si wa ktu te m p e r.

Kata kunci: Ba ja ko me rsia l, ke kua ta n ta rik, ke ta ng g uha n imp a k.

* Sta f Pe ng a ja r Jurusa n D3 Te knik Me sin Fa kulta s Te knik Unive rsita s Ta d ula ko , Pa lu

1. Pendahuluan

Ba ja ko m e rsia l ya ng se ring d ip a ka i se b a g a i b a ha n p e rka ka s d a la m p e m b ua ta n ko m p o ne n m e sin-m e sin p ro d uksi te kno lo g i te p a t g una d i la b o ra to rium Te knik Me sin UNTAD d ip e ro le h d a ri p a sa ra n d e ng a n b e rb a g a i ukura n / d im e nsi. Je nis b a ja ko m e rsia l a d a la h b a ja d a la m b e ntuk b a ta ng a n.

Ba ja ini untuk ke p e rlua n ko mp o ne n m e sin p ro d uksi se p e rti b a ha n p o ro s, b a ha n p a sa k d a n se b a g a inya d iha ra p ka n me miliki ke kua ta n d a n ke ta ng g uha n ya ng b a ik, a g a r p a d a sa a t d ig una ka n d a p a t m e na ha n b e b a n d a n b e rta ha n d a la m wa ktu p e ng o p e ra sia n.

Se la m a ini, b a ha n te rse b ut ya ng d ip e ro le h d a ri p a sa ra n tid a k d ila kuka n p e rla kua n se b e lum d ig una ka n Sa la h sa tu c a ra d a la m m e m p e rb a iki kua lita s b a ha n te rse b ut a d a la h d e ng a n

p e rla kua n p a na s ya ng d iikuti d e ng a n p e m a na sa n te m p e r a g a r d id a p a tka n ke kua ta n d a n ke ta ng g uha n ya ng d iing inka n.

Pe ne litia n ini d ila kuka n untuk m e ng a na lisa e fe k va ria si wa ktu p e rla kua n p a na s te m p e r te rha d a p ke kua ta n d a n ke ta ng g uha n b a ja ko m e rsia l se b a g a i b a ha n untuk ko m p o ne n m e sin-me sin p ro d uksi te kno lo g i te p a t g una .

2.Tinjauan Pustaka

2.1 Pe rla kua n p a na s

Pro se s p e rla kua n p a na s b e rtujua n untuk m e ning ka tka n sifa t ke ule ta n, m e m p e rb a iki kua lita s p e rm e sina n, m e nurunka n te g a ng a n d a la m , m e ning ka tka n sifa t ke ke ra sa n d a n sifa t ke kua ta n ta rik, d a n m e ng ha silka n sifa t ta ng g uh.

(2)

ya ng d ip a na ska n, la m a nya lo g a m d ita ha n p a d a te m p e ra tur te rse b ut d a n ke c e p a ta n p e nd ing in, d a n m a te ria l ya ng b e ra d a d ise ke liling lo g a m p a d a sa a t d ip a na ska n, se p e rti p a d a p e ng e ra sa n p e rm uka a n.

Pa d a p ro se s p e ng e ra sa n, p e m a na sa n sua tu m a te ria l d ila kuka n sa m p a i m e nc a p a i te m p e ra tur te rte ntu a ta u te m p e ra tur a uste nisa si sua tu m a te ria l ya ng d ip ro se s. Tujua n p ro se s ini a d a la h untuk m e m p e ro le h ting ka t ke ke ra sa n ma te ria l ya ng d ip ro se s. Da ri p ro se s ini d iha ra p ka n a d a nya p e rub a ha n ya ng m e ng ha silka n struktur mikro d e ng a n fa sa ma rte nsit.

Me nurut re a ksi p ro se s p e nd ing ina n, sifa t ke ke ra sa n sua tu m a te ria l ya ng d iha silka n ka d a ng ka la tid a k d iha ra p ka n ka re na ting ka t ke ke ra sa nnya te rla lu ting g i ya ng m e nye b a b ka n m a te ria l b e rsifa t ra p uh. Ko nd isi ini d a p a t d i a ta si d e ng a n m e la kuka n p ro se s te m p e r (te m p e ring p ro c e ss), d isa m p ing m e ng ura ng i ke ke ra sa n ma te ria l jug a d a p a t m e na m b a h ke ule ta n m a te ria l. Pro se s te m p e r d ila kuka n p a d a te m p e ra tur d i b a wa h kira -kira 723o_{C .}

Te m p e r m e rup a ka n sua tu

p e rla kua n p a na s ya ng d ig una ka n untuk m e ng ura ng i ke g e ta sa n (b rittle) p a d a b a ja ta np a m e nurunka n se c a ra sig nifika n d a ri ke ke ra sa n d a n ke kua ta nnnya . De ng a n te m p e r mikro struktur b a ja a ka n ho m o g e n d a n te g a ng a n sisa a kib a t p e m a na sa n ya ng ting g i se la m a d i-q ue nc hing te re limina si a ta u d a p a t d iminim a lisa si. Ba ja ya ng d ike ra ska n se ha rusnya d ite mp e r se b e lum d ii g una ka n

2.2 Sifa t m e ka nis m a te ria l

Sifa t me ka nis m a te ria l m e re fle ksika n hub ung a n a nta ra d e fo rm a si te rha d a p b e b a n a ta u g a ya . Sifa t m e ka nis m a te ria l a d a la h ke kua ta n, ke ule ta n, ke ta ng g uha n d a n ke ke ra sa n.

Da la m p e ne litia n ini, sifa t m e ka nis ya ng d itinja u a d a la h sifa t ke kua ta n d a n ke ta ng g uha n.

a . Ke kua ta n Ta rik

Ke kua ta n m e rup a ka n ukura n b e sa r g a ya ya ng d ip e rluka n untuk

m e m a ta hka n a ta u m e rusa k sua tu b a ha n, ha l ini b ia sa d inya ta ka n d a la m hub ung a n te g a ng a n – re g a ng a n.

G a m b a r 1. G ra fik hub ung a n Te g a ng a n - Re g a ng a n

Pa d a a wa l p e m b e b a na n ha nya te rja d i p e rub a ha n b e ntuk (p e rp a nja ng a n) ya ng e la tis, ya itu p e rp a nja ng a n ya ng b e rb a nd ing lurus d e ng a n b e b a n a ta u re g a ng a n a wa l b e rb a nd ing lurus d e ng a n b e sa rnya te g a ng a n, d isa m p ing itu ia m a m p u b a lik

(re ve rsib le). Se te la h te g a ng a n

d itia d a ka n, re g a ng a n le nya p . Ap a b ila b e b a n m e nja d i d ua ka li le b ih b e sa r, m a ka d a la m d a e ra h e la stis p e rp a nja ng a nnya a ka n m e nja d i d ua ka li p ula (hukum Ho o ke ma sih b e rla ku).

Pa d a p e m b e b a na n te rte ntu d im a na hukum Ho o ke tid a k b e rla ku g a ris itu m ula i m e le ng kung d a n d e fo rm a si e la stis m a sih te rja d i . Bila m a na b e b a n d ina ikka n a ka n te rja d i d e fo rm a si p e rm a ne n ya ng c ukup kua t. G e ja la ini d ise rta i o le h p ro se s m e ng ulur. Se p e rti ya ng d ip e rliha tka n p a d a G a m b a r 1. De fo rm a si p e rm a ne n a ka n te rja d i ka la u b e b a n d ina ikka n sa m p a i d i a ta s Y.

Be b a n ya ng te re nd a h p a d a ko nd isi m e ng ulur d itunjuka n d e ng a n Y (G a m b a r 1). Se te la h m e la m p a ui fa sa p e ng ulura n, b e b a n a ka n na ik sa m p a i m e nc a p a i ha rg a m a ksim um (U =

Ultima te) d i se rta i o le h d e fo rma si

p e rma ne n ( p e rp a nja ng a n ya ng p e rm a ne n). Da ri g ra fik (G a m b a r 1)

B U

Y

P

σ

(N

/m

m

2

)

(3)

Imp a k Ba ja Ko me rsia l (Ba kri da n Sri C ha ndra b a kty)

te rliha t b a hwa d i sa m p ing d e fo rm a si ya ng e la stis te rd a p a t p ula d e fo rm a si ya ng p e rm a ne n a ta u p e rp a nja ng a n ya ng no n-e la stis. Wa la up un vo lum e b a ta ng m e ng a la mi se d ikit p e rta m b a ha n, p e rta m b a ha n p a nja ng ya ng d i a ta s m e ng a kib a tka n re d uksi p e na mp a ng ya ng untuk se b a g ia n b e rsifa t e la stis d a n untuk se b a g ia n b e rsifa t no n-e la stis a ta u p e rm a ne n.

Ke ta ha na n sua tu b a ha n te rha d a p d e fo rm a si p la stik d i ke na l d e ng a n istila h ke kua ta n luluh (yie ld stre ng th). Nila i d a ri ke kua ta n luluh a d a la h b e sa r g a ya p a d a sa a t luluh d ib a g i d e ng a n lua s p e na m p a ng . Untuk b a ja luna k, titik luluhnya d a p a t te rliha t d e ng a n je la s se d a ng ka n p a d a b a ha n ya ng ya ng ta np a b a ta s p ro p o rp o rsio na l ya ng je la s, ke kua ta n luluhnya d id e finisika n se b a g a i te g a ng a n ya ng d ip e rluka n untuk m e ng ha silka n re g a ng a n p la stik se b e sa r 0,2%.

Se te la h ko nd isi luluh (yie ld ing ), te g a ng a n sa m p a i m e nc a p a i d e fo rm a si p la stik p a d a b a ha n me ning ka t sa mp a i m e nc a p a i ke kua ta n m a ksim um d a n ke m ud ia n turun sa m p a i b a ha n p a ta h

(fra c ture). Ke kua ta n ta rik (te nsile

stre ng th) sua tu b a ha n d ite ta p ka n

d e ng a n m e m b a g i g a ya m a ksim um d e ng a n lua s p e na m p a ng m ula . Na m un p a d a b a ha n ya ng ule t, lua s p e na m p a ng m e ng e c il p a d a wa ktu b e b a n m a ksim um d ila m p a ui.

b . Ke ta ng g uha n Im p a k

Ke ta ng g uha n a d a la h jumla h e ne rg i ya ng d ise ra p b a ha n sa m p a i te rja d i p e rp a ta ha n.

Ene rg i ya ng d ise ra p te rg a ntung d a ri b e sa rnya usa ha ya ng d ila kuka n te rha d a p lua s p e na m p a ng m a te ria l. Ma te ria l ya ng m e m p unya i ke ke ra sa n ya ng ting g i b ia sa nya m e m p unya i ke ta ng g uha n ya ng le b ih le b ih re nd a h d ib a nd ing d e ng a n b a ha n ya ng ke ke ra sa nnya le b ih re nd a h.

Be b e ra p a p e ne litia n te la h d ila kuka n untuk me ng e ta hui ko re la si sifa t m e ka nis m a te ria l te rha d a p p e ng a ruh te m p e r . Sig it G una wa n (2005) te la h m e ne liti ko re la si a nta ra p e ng a ruh suhu te m p e r te rha d a p ke ta ng g uha n

im p a k d a n ke kua ta n ta rik b a ja AISI 420 d im a na ke ta ng g uha n im p a k c e nd e rung na ik se iring d e ng a n na iknya te m p e ra ture te m p e r, se b a liknya ke kua ta n ta rik c e nd e rung m e nurun d e ng a n ke na ika n te m p e ra tur te m p e r. Ha l ini se ja la n d e ng a n p e ne litia n ya ng d ila kuka n o le h Ha sta Kunta ra (2005) d e ng a n b a ja X165C rMo V12 untuk b a ha n c e ta ka n.

Pe ng a ruh wa ktu te m p e ring te rha d a p sifa t m e ka nis b a ha n b e rup a ke ke ra sa n d a n ke kua ta n d ima na ke ke ra sa n turun d e ng a n ke na ika n wa ktu te m p e r te ta p i ke kua ta n ta rik tid a k te rla lu b e rp e ng a ruh te rha d a p wa ktu te m p e r (V.N.Po tluri, 2002).

3. Metode Penelitian

Da la m p e ne litia n ini, p e ng ujia n d ila kuka n te rha d a p b e nd a uji ya ng te la h d i-te mp e r p a d a te m p e ra tur 600o_C

d e ng a n wa ktu ya ng b e rb e d a -b e d a ya itu 1 ja m, 2 ja m, 3 ja m d a n 4 ja m. Se b e lum d i te m p e r b e nd a d i-a uste nisa si

p a d a te mp e ra tur 1000o_{C se la m a 45}

m e nit ya ng ke m ud ia n d ic e lup ka n ke d a la m o li.

Je nis p e ng ujia n ya ng d ila kuka n a d a la h p e ng ujia n ta rik (te nsile te sting) d a n p e ng ujia n im p a k (imp a c t te sting).

3.1 Pe ng ujia n Ta rik

Ala t uji ta rik ya ng d ig una ka n a d a la h Unive rsa l Te sting Ma c hine (UTM). Da ta ya ng d ip e ro le h d a ri p e ng ujia n ini a d a la h :

Be b a n ta rik ya ng d ib e rika n

Pe rp a nja ng a n (e lo ng a si)

3.2. Pe ng ujia n Im p a k

Ke kua ta n im p a k d a ri sua tu b a ha n a d a la h ke m a m p ua n b a ha n d a la m m e ne rim a b e b a n im p a k (d ina mis) ya ng d iukur d e ng a n b e sa rnya e ne rg i ya ng d ip e rluka n untuk m e m a ta hka n b a ta ng uji d e ng a n p a lu a yun.

Da la m p e ng ujia n ini d ig una ka n uji im p a k C ha rp y.

4. Hasil dan Pembahasan

4.1. Efe k p e rla kua n p a na s te m p e r te rha d a p ke kua ta n ta rik

(4)

(5)

(6)

Te m p e r se la m a 3 ja m

- Dia m e te r Sp e sim e n : 9.60 m m

- Pa nja ng : 50 mm

- Ke kua ta n Ta rik Ma x. : 398.50 N/ mm2

- Ke kua ta n Luluh : 258.76 N/ mm2

- % e lo ng a si : 50.22

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Regangan (%)

Te

g

a

ng

a

n

(

N

/m

m2

)

G a mb a r 6 G ra fik hub ung a n Te g a ng a n – Re g a ng a n p a d a Uji ta rik ya ng

d ite m p e r p a d a te mp e ra tur 600o_{C se la ma}

3 Ja m

Da ta ha sil p e ng ujia n untuk Uji ta rik ya ng d ite m p e r p a d a te m p e ra tur 600o_C

se la ma 4 Ja m se b a g a i b e rikut:

Auste nisa si+Q ue nc hing : 1000o_{C + O li}

Te m p e r se la m a 4 ja m

- Pa nja ng : 50 mm

- Ke kua ta n Ta rik Ma x. : 390.87 N/ mm2

- % e lo ng a si : 44.55

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0 34.0 39.0 44.0

Regangan (% )

T

e

gangan (

N

/m

m

2

)

d ite m p e r p a d a te mp e ra tur 600o_{C se la ma}

4 Ja m

Da ta ha sil p e ng ujia n untuk Uji ta rik ya ng d ia uste nisa si d a n d i-q ue nc hing ta np a d ite m p e r se b a g a i b e rikut:

Auste nisa si + Q ue nc hing : 1000o_{C + O li}

- Pa nja ng : 50 mm

- Ke kua ta n Ta rik Ma x.: 507.20 N/ mm2

- % e lo ng a si : 37.02

0 100 200 300 400 500 600

0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 29.5 34.0

Regangan (% )

Te

ga

ng

a

n (

N

/m

m

2

)

dia uste nisa si d a n

di-q ue nc hing ta np a