ANALISA PENGARUH QUENCHING MEDIA OLI DENGAN VARIASI WAKTU PENAHANAN PANAS
(HOLDING TIME) PADA BAJA AISI 1045 TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN
MIKROSTRUKTUR
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Mesin
OLEH
FARIS NAUFAL AFIF 201610120311007
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2021
i POSTER
ii
LEMBAR PENGESAHAN
iii
LEMBAR ASISTENSI DOSEN PEMBIMBING I
iv
LEMBAR ASISTENSI DOSEN PEMBIMBING II
v
LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT
vi ABSTRAK
Quenching merupakan proses pencelupan baja yang berada pada temperature
austenite dengan laju pendinginan yang sangat tinggi agar memperoleh kekerasan yang diinginkan. Pada penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi waktu penahan panas (holding time) pada heat treatment menggunakan quenching pada media oli dengan kekentalan SAE 10 terhadap kekuatan Tarik dan mikrostruktur. Bahan yang digunakan adalah baja AISI 1045 dengan kandungan karbon sekitar 0,43 - 0,45% yang mana termasuk golongan baja karbon sedang.
Pada baja ini banyak digunakan untuk komponen pada industry automotive misalnya komponen pada poros kendaraan bermotor. Variabel yang digunakan yaitu variasi waktu penahanan panas (holding time) dengan spesimen uji Tarik yang sesuai dengan standar ASTM E8. Dari hasil pengujian Tarik didapatkan nilai tertinggi pada waktu penahanan panas (holding time) 20 menit dengan nilai 1,039 kN/mm2. Kemudian didapatkan struktur yang halus dan seragam, dengan struktur mikro yang teramati adalah ferit dan perlit, yang mana presentase struktur perlit yang lebih dominan. Maka pada waktu penahanan panas (holding time) ini baja AISI 1045 mendapatkan nilai kekuatan Tarik yang maksimal.
Kata Kunci: AISI 1045, Holding time, Quencing, kekuatan Tarik, Mikrostruktur
vii ABSTRACT
Quenching is a process of dyeing steel at an austenite temperature with a very
high cooling rate in order to obtain the desired hardness. This study aims to determine the effect of variations in holding time on heat treatment using quenching on oil media with SAE 10 viscosity on tensile strength and microstructure. The material used is AISI 1045 steel with a carbon content of around 0.43 - 0.45% which is included in the medium carbon steel group. In this steel is widely used for components in the automotive industry, for example components on motor vehicle shafts. The variable used is the variation of the holding time with the Tensile test specimen in accordance with the ASTM E8 standard. From the results of the tensile test, the highest value was obtained at the holding time of 20 minutes with a value of 1.039 kN / mm2. Then obtained a smooth and uniform structure, with the microstructure observed were ferrite and pearlite, where the percentage of pearlite structure was more dominant. So at this holding time, AISI 1045 steel gets the maximum tensile strength value.
Keywords: AISI 1045, Holding time, Quencing, Tensile strength, Microstructure
viii
KATA PENGANTAR
Bismillahirrahmanirrahim. Alhamdulillahirabbil’alamin, puji syukur penulis panjatkan kehadiran Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya, penulisan tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Shalawat serta salan selalu tercurahkan kepada Rasulullah SAW, Keluarga, para sahabat dan pengikut beliau hingga akhir zaman. Penelitian dalam tugas akhir ini berjudul “Analisa Pengaruh Quenching Media Oli Dengan Variasi Waktu Penahanan Panas (Holding Time) Pada Baja Aisi 1045 Terhadap Kekuatan Tarik Dan Mikrostruktur”. Tugas akhir ini diajukan untuk memenuhi persyaratan pendidikan Sarjana Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.
Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan terimakasih yang sebesar - besarnya Kepada:
1. Untuk orang tua saya, Mohammad Sari dan Naryati atas doa, nasihat dan semangatnya selama 5 tahun ini dibelakang layar anaknya yang sedang berjuang menempuh gelar sarjana ini.
2. Untuk adik tercinta Ainuha Akhtar Afif atas semangat dan dukungannya selama kuliah di Malang.
3. Drs. M. Jufri, ST, MT selaku Pembimbing Pertama, atas bimbingannya, kesabarannya dan semangatnya dalam penyusunan tugas akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini dengan baik.
4. Ir. Ali Saifullah, MT selaku Pembimbing Kedua, atas bimbingannya, kesabarannya dan waktunya dalam penyusunan tugas akhir ini sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian ini dengan baik.
5. Murjito, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang atas bimbingannya selama di FT UMM khususnya jurusan Teknik Mesin.
6. Ir. Eko Hariyadi, MT selaku Dosen Wali mahasiswa teknik mesin angkatan 2016 kelas A yang telah memberikan dukungan moril selama penulis menempuh pendidikan di Universitas Muhammadiyah Malang.
ix
7. Bapak/Ibu Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang yang telah membimbing dan memberikan bekal ilmu yang bermanfaat pada saat perkuliahan.
8. Seluruh Staf Karyawan di Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang yang telah membantu melancarkan segala keperluan dalam menyelesaikan tugas akhir dan keperluan perkuliahan.
9. Teman teman saya yang selalu memberikan motivasi serta nasehat agar penulis dapat segera menyelesaikan tugas akhir ini.
10. Seluruh teman-teman dilingkup Jurusan Teknik Mesin, khususnya teman- teman Himpunan Mahasiswa Mesin periode 2017/2018, dan teman-teman kelas A Angkatan 2016 yang selalu memberikan motivasi dan inspirasi sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
11. Sasha Kamalia serta seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan dukungan moril dan membantu dalam proses penyusunan tugas akhir ini.
Akhir kata penulis menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini terdapat banyak kekurangan. Oleh karena itu, penulis memohon maaf atas segala kekurangan yang ada. Kritik serta saran yang bersifat membangun sangat diharapkan dalam proses penyempurnaan tugas akhir ini. Semoga penyusunan tugas akhir ini dapat memberikan manfaat khususnya bagi penulis dan pada umumnya bagi pembaca.
Malang, 18 Maret 2021
Penulis,
x
DAFTAR ISI
POSTER ... i
LEMBAR PENGESAHAN ... ii
LEMBAR ASISTENSI DOSEN PEMBIMBING I ... iii
LEMBAR ASISTENSI DOSEN PEMBIMBING II ... iv
LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ... v
ABSTRAK ... vi
ABSTRACT ... vii
KATA PENGANTAR ... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTAR GAMBAR ... xiii
DAFTAR TABEL ... xv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang... 1
1.2. Rumusan Masalah ... 3
1.3. Tujuan Penelitian ... 3
1.4. Batasan Masalah ... 4
1.5. Manfaat Penelitian ... 4
BAB II LANDASAN TEORI ... 5
2.1. Quenching ... 5
2.1.1. Media Pendinginan Quenching ... 6
2.1.2. Pemilihan Oli Sebagai Media Quenching ... 8
2.1.3. Kajian Penelitian Quenching Oli Sebelumnya ... 8
2.1.4. Tahapan Pekerjaan Sebelum Proses Quenching ... 9
2.1.5. Jenis Pendinginan Lainnya ... 10
2.2. Holding Time ... 11
2.3. Baja AISI 1045 ... 12
2.3.1. Struktur Baja AISI 1045 ... 12
2.4. Kekuatan Tarik ... 14
xi
2.4.1. Uji Tarik (tensile test) ... 15
2.4.2. Tegangan – Regangan (Stress – Strain) ... 17
2.4.3. Detail profil uji tarik dan sifat mekanik logam ... 18
2.4.4. Perilaku Ulet dan Perilaku Getas ... 22
2.4.5. Mulur (Creep)... 23
2.4.6. Kelelahan (Fatigue) ... 23
2.4.7. Necking ... 26
2.4.8. Spesimen Uji Tarik ... 27
2.5. Uji Mikrostruktur ... 28
2.6. Diagram Fasa [Fe-Fe3C] ... 29
2.7. Diagram Transformasi Fasa ... 33
2.7.1. Isotermal Transformation Diagram (IT) ... 33
2.7.2. Diagram CCT ... 34
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 36
3.1. Diagram Alir Penelitian ... 36
3.2. Tempat dan Waktu Penelitian ... 36
3.3. Alat dan Bahan Penelitian ... 37
3.3.1. Alat ... 37
3.3.2. Bahan ... 41
3.4. Variabel Yang Ditetapkan ... 43
3.5. Prosedur Penelitian ... 44
3.5.1. Persiapan pembuatan spesimen Baja AISI 1045 ... 44
3.5.2. Proses Heat Treatment ... 45
3.5.3. Pengujian Tarik ... 46
3.5.4. Pengamatan Mikrostruktur ... 47
BAB IV ANALISA DATA ... 49
4.1. Data Hasil Pengujian Tarik ... 49
4.1.1. Foto Specimen hasil pengujian Tarik ... 49
4.1.2. Perhitungan kekuatan tarik ... 49
xii
4.1.3. Data hasil pengujian Tarik ... 51
4.1.4. Grafik hasil pengujian Tarik ... 52
4.1.5. Pembahasan hasil pengujian tarik ... 52
4.2. Hasil Pengamatan Mikrostruktur ... 55
4.2.1. Foto spesimen setelah pengujian mikrostruktur ... 55
4.2.2. Pengamatan hasil mikrostruktur dan pembahasan ... 55
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 58
5.1. Kesimpulan... 58
5.2. Saran ... 59
DAFTAR PUSTAKA ... 60
LAMPIRAN ... 62
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema Heat Treatment ... 10
Gambar 2.2 Kurva Tegangan - Regangan ... 17
Gambar 2.3 Profil Data Hasil Uji Tarik ... 19
Gambar 2.4 Penentuan Tegangan Luluh Untuk Kurva Tanpa Daerah Linier ... 21
Gambar 2.5 Garis Lengkung Bahan Getas Sempurna dan Getas Sedikit Ulet ... 23
Gambar 2.6 Skema Diagram Necking ... 27
Gambar 2.7 Spesimen Uji Tarik Bentuk Round Bar Beradasarkan ASTM E8 .... 27
Gambar 2.8 Diagram Fasa Baja Karbon [Fe – Fe3C] ... 30
Gambar 2.9 Diagram Isothermal – Transformasi Steel ... 33
Gambar 2.10 Diagram Continous Cooling – Transformation Steel ... 34
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 36
Gambar 3.2 Mesin Gerinda ... 37
Gambar 3.3 Jangka Sorong ... 37
Gambar 3.4 Mesin Bubut Konvensional ... 38
Gambar 3.5 Amplas ... 38
Gambar 3.6 Alat Uji Tarik ... 39
Gambar 3.7 Alat Uji Mikrostruktur ... 39
Gambar 3.8 Oven Heat Treatment ... 40
Gambar 3.9 Tang Jepit Besi ... 40
Gambar 3.10 Sarung Tangan ... 41
Gambar 3.11 Baja AISI 1045 ... 41
Gambar 3.12 Oli SAE 10 ... 42
Gambar 3.13 Autosol ... 42
Gambar 3.14 Larutan etsa ... 43
Gambar 3.15 Benda Kerja Spesimen Uji Tarik Menurut ASTM E8 ... 44
Gambar 4.1 Spesimen Hasil Pengujian Tarik ... 49
Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Variasi Holding Time Terhadap Kekuatan Tarik .. 52
xiv
Gambar 4.3 Spesimen Hasil Pengamatan Mikrostruktur ... 55 Gambar 4.4 Hasil Pengujian Struktur Mikro Variasi Holding Time 10 Menit dengan Pembesaran 400X ... 55 Gambar 4.5 Hasil Pengujian Struktur Mikro Variasi Holding Time 20 Menit dengan Pembesaran 400X ... 56 Gambar 4.6 Hasil Pengujian Struktur Mikro Variasi Holding Time 30 Menit dengan Pembesaran 400X ... 57
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Jenis Baja dan Waktu Tahan Yang Dibutuhkan ... 11
Tabel 2.2 Komposisi Kimia Baja AISI 1045 ... 13
Tabel 2.3 Sifat – sifat Mekanik Baja AISI 1045 ... 13
Tabel 2.4 Dimensi Spesimen Uji Tarik Berdasarkan ASTM E8 ... 28
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Heat Treatment dengan Quencing pada Holding Time 10 Menit ... 51
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Heat Treatment dengan Quencing pada Holding Time 20 Menit ... 51
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Heat Treatment dengan Quencing pada Holding Time 30 Menit ... 52
Tabel 4.4 Rata – Rata Hasil Pengujian Heat Treatment dengan Quenching pada Holding Time 10, 20, dan 30 Menit... 52
60
DAFTAR PUSTAKA
Azom. (2012). AISI 1045 Medium Carbon Steel. 1–3.
http://www.azom.com/article.aspx?ArticleID=6130
Budiman, H. (2016). Analisis Pengujian Tarik (Tensile Test) Pada Baja St37 Dengan Alat Bantu Ukur Load Cell. J-Ensitec, 3(01), 9–13.
https://doi.org/10.31949/j-ensitec.v3i01.309
Finahari, N., & Sahbana, M. A. (2019). Analisa Pengaruh Variasi Media Pendingin Air Dan Oli Pada Sambungan Lap Joint Terhadap Sifat Mekanik Menggunakan Las Smaw ( Dc ). 11(1).
Handoyo, Y. (2015). Pengaruh Quenching Dan Tempering Pada Baja Jis Grade S45C Terhadap Sifat Mekanis Dan Struktur Mikro Crankshaft. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Unisma “45” Bekasi, 3(2), 97782.
Harnowo, S. (2000). Pendingin Terhadap Sifat Mekanis Pada Proses Quenching Baja St 60. Jurnal Teknik Mesin Politeknik LPP Yogyakarta, 57–63.
Nitiswati dkk. (1999). Pengujian Sifat Mulur Material Komponen. 50–65.
NUGROHO, S., & HARYADI, G. (2005). Pengaruh Media Quenching Air Tersirkulasi (Circulated Water) Terhadap Struktur Mikro Dan Kekerasan Pada Baja Aisi 1045. Rotasi, 7(1), 19–23.
Pramono, A. (2011). Karakteristik Mekanik Proses Hardening Baja Aisi 1045 Media Quenching Untuk Aplikasi Sprochet Rantai. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Cakra M, 5(1), 32–38.
Purwanto, H. (2011). Analisa Quenching Pada Baja Karbon Rendah Dengan Media. Momentum, 7(1), 36–40.
Rizal, Y. (2014). Analisa Pengaruh Media Quench Terhadap Kekuatan Tarik Baja Aisi 1045. Jurnal APTEK, 6(02), 183–190.
Salindeho, R. D., Soukota, J., & Poeng, R. (2018). Pemodelan pengujian tarik untuk menganalisis sifat mekanik material. Jurnal J-Ensitec, 3(1), 1–11.
Suharno, S.T., M.T. & Budi Harjanto, S.T., M. E., & Prodi. (2015). No Title No TitlePENGARUH VARIASI TEMPERATUR DAN HOLDING TIME DENGAN MEDIA QUENCHING OLI MESRAN SAE 40 TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN KEKERASAN BAJA ASSAB 760. Statewide
Agricultural Land Use Baseline 2015, 1.
https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004
Syawaidi. (2006). Analisa Kekuatan Tarik Dan Struktur Mikro Dari Baja Konstruksi Terhadap Perubahan Temperatur. Sistem Teknik Industri, 7(1), 66–72.
61
Tarkono, T., Supriadi, H., & Sewandono, D. (2013). Pengaruh Variasi Abu Sekam Dan Bentonit Pada Cetakan Pasir Terhadap Kekerasan Dan Struktur Mikro 2) 1) Hasil Coran Alumunium Aa 1100. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin FEMA, 1(3), 97772.
Yani, R. D., Pratomo, T., & Cahyono, H. (2008). Pengaruh Perlakuan Panas Terhadap Struktur Mikro Logam St 60. Jurnal Ilmiah Semesta Teknika, 11(01), 96–109.
