PENGARUH SUHU TEMPER TERHADAP STRUKTUR MIKRO, KEKERASAN, DAN KETAHANAN AUS BAJA KARBON HQ 709

(1)

commit to user

PENGARUH SUHU TEMPER TERHADAP STRUKTUR MIKRO,

KEKERASAN, DAN KETAHANAN AUS BAJA KARBON HQ 709

Skripsi

Oleh:

SURAHMAN

K2510062

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

(2)

commit to user

PE

Saya yang bertanda ta

Nama

NIM

Jurusan/Progra

menyatakan bahwa

TERHADAP STRU

AUS BAJA KARBO

sendiri. Selain itu,

disebutkan dalam teks da

Apabila pada kemudi

jiplakan, saya bersedia

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN

tangan di bawah ini

: Surahman

: K2510062

ogram Studi : Pendidikan Teknik Kejuruan/Pendi

Mesin

a skripsi saya berjudul _“PENGARUH SU

UKTUR MIKRO, KEKERASAN, DAN K

BON HQ 709_” ini benar-benar merupakan ha

u, sumber informasi yang dikutip dari penul

eks dan dicantumkan dalam daftar pustaka.

udian hari terbukti atau dapat dibuktikan skr

dia menerima sanksi atas perbuatan saya.

Surakarta, 2 Juni

endidikan Teknik

SUHU TEMPER

KETAHANAN

n hasil karya saya

penulis lain telah

n skripsi ini hasil

(3)

commit to user

iii

PENGARUH SUHU TEMPER TERHADAP STRUKTUR MIKRO,

KEKERASAN, DAN KETAHANAN AUS BAJA KARBON HQ 709

Oleh:

SURAHMAN

K2510062

Skripsi

diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelar

Sarjana Pendidikan Program Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan Pendidikan

Teknik dan Kejuruan

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

(4)

commit to user

Skripsi ini tel

Skripsi Fakultas Keg

Surakarta.

Pembimbing I

Budi Harjanto, S.T., M.E

NIP. 19790116 200501 1

PERSETUJUAN

telah disetujui untuk dipertahankan di hadapa

Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas

Surakarta, M

., M.Eng.

200501 1 001

Pembimbing II

Suharno, S.T., M.T.

NIP. 19710603 200604

dapan Tim Penguji

as Sebelas Maret

Mei 2014

(5)

commit to user

Skripsi ini te

Keguruan dan Ilmu P

untuk memenuhi salah sa

Tim Penguji Skripsi

Ketua : Drs. S

Sekretaris : Ir. Husi

Anggota I : Budi H

Anggota II : Suhar

Disahkan oleh

ni telah dipertahankan di hadapan Tim Penguji S

u Pendidikan Universitas Sebelas Maret Suraka

lah satu persyaratan mendapatkan gelar Sarjana

Hari :

Tanggal :

psi

Nama Terang Tanda T

s. Suwachid, M.Pd., M.T. ...

Husin Bugis, M.Si.

udi Harjanto, S.T., M.Eng. ...

uharno, S.T., M.T.

n dan Ilmu Pendidikan

(6)

commit to user

MOTTO

“Sesungguhnya orang-orang yang mempersekutukan (sesuatu dengan) Allah, niscaya Allah mengharamkan surga kepadanya, sedang tempatnya

ialah neraka. Tidaklah ada seorang penolong pun bagi orang-orang zhalim itu.”—Q.S. Al-Mâ`idah: 72

“Sesungguhnya Allah mencintai bila salah seorang di antara kalian mengerjakan amalan yang dilakukan secara mutqin

(sempurna/lengkap).” —H.R. Abu Ya’lâ dan selainnya, Silsilah Ahâdist Ash-Shahîhah no. 1113

“Manfaatkan segera lima perkara sebelum (datang) lima perkara: waktu mudamu sebelum (datang) waktu tuamu, kesehatanmu sebelum (datang)

sakitmu, kekayaanmu sebelum (datang) kefakiranmu, waktu luangmu sebelum (datang) waktu sibukmu, dan kesehatanmu sebelum (datang)

kematianmu.”—H.R. Hâkim dan selainnya, dishahihkan oleh Al-Albâny

‘Takutlah engkau kepada segala sesuatu yang diharamkan, niscaya

engkau menjadi manusia yang paling beribadah. Ridhailah segala

sesuatu yang Allah bagi kepadamu, engkau pasti menjadi manusia yang

paling cukup. Berbuatbaiklah kepada tetanggamu, niscaya engkau

menjadi seorang mukmin. Cintailah untuk manusia,segala sesuatu yang

engkau cintai untuk dirimu, engkau pasti menjadi seorang muslim, dan

janganlah terlalu banyak tertawa karena banyak tertawa akan

mematikan hati.’.”—Diriwayatkan oleh Ahmad, At-Tirmidzy, dan

(7)

commit to user

vii

PERSEMBAHAN

Bismillahirrahmaanirrahiim kupersembahkan karya ini untuk :

“_{My parents}”

Andaikan gunung besar dapat kupersembahkan kepada Bapak dan Mamak tercinta kuyakin semua itu takkan bisa membalas jasa dan pengorbanan Bapak

dan Mamak tercinta. Berkat doa dan dukungan yang selalu engkau panjatkan karya tulis ini dapat rahman selesaikan dengan baik. Rahman persembahkan karya tulis ini untuk Bapak dan Mamak tercinta. Rahman sayang Bapak dan

Mamak.

“_{My Sisters}”

Mba Isah tercinta yang menjadi motivasi utama agar Rahman cepat lulus. Alhamdulillah Rahman bisa lulus tepat waktu mba. Adik Anti tersayang yang ikut

mendoakan kelancaran kuliah mas Maman. Rahman Sayang Mba Isah sama dik Anti.

“_{Komari's Building House}”

Mas Wawan, Mas Syarif, Mas Chamdun, Mas Yogi, Bang Jojo, Bang Wafi, Bang Ikhsan, Bang Sigit, Bang Asa kalian memang slengean tapi cinta damai dan terutama ibu kami tercinta Bu Komari, terima kasih sudah menjadi keluargaku

selama ini

“_{PTM Produksi 2010}”

Andi, Arif, Arya, Ayub, Ayu, Bang Udin, Devi, Endro, Fachruddin, Fauziah, Fendi, Hanung, Ndan Sunung, Pak Uut, Pungka, Ria Intan, Rizal slengean, Yudis,

yang berlabel produksi yang sama-sama merasakan pahit manisnya praktik. Itu semua merupakan pembelajaran untuk pribadi yang lebih matang. Inshaa Allah.

“_{Takmir Masjid Nurul Halimah}”

Terima kasih telah membina saya menjadi pribadi yang lebih disiplin

“Saudara_{Seperjuangan PTM 10}”

Terima kasih atas ukhuwah, semangat, kerjasama, dan kebersamaannya selama ini

(8)

commit to user

ABSTRAK

Surahman. PENGARUH SUHU TEMPER TERHADAP STRUKTUR

MIKRO, KEKERASAN, DAN KETAHANAN AUS BAJA KARBON HQ

709. Skripsi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret

Surakarta, Juni 2014.

Tujuan penelitian adalah (1) menyelidiki bagaimana pengaruh variasi

suhu temper terhadap perubahan struktur mikro baja karbon HQ 709, (2)

menyelidiki pengaruh variasi suhu temper terhadap perubahan kekerasan baja karbon HQ 709, (3) menyelidiki pengaruh variasi suhu temper terhadap perubahan ketahanan aus baja karbon HQ 709, (4) menyelidiki interaksi antara perubahan struktur mikro, kekerasan, dan ketahanan aus yang disebabkan oleh variasi suhu temper.

Penelitian dilakukan di Laboratorium Bahan Teknik Program Diploma Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta

menggunakan mikroskop optik, kemudian vickers hardness tester dan

Laboratorium Bahan Teknik Program S1 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta menggunakan mesin uji keausan model

Ogoshi High Speed Universal Wear Testing Machine (Type OAT-U). Penelitian

menggunakan metode eksperimen dan teknik analisis data menggunakan analisis deskriptif yaitu mengamati secara langsung hasil eksperimen kemudian menyimpulkan dan menentukan hasil penelitian. Populasi dalam penelitian adalah

material baja karbon sedang. Penelitian menggunakanSampling Purposiveartinya

penentuan sampel menggunakan pertimbangan tertentu.Sampel dalam penelitian

adalah baja karbon HQ 709.

Berdasarkan hasil penelitian disimpulkan bahwa (1) ada pengaruh variasi suhu temper terhadap struktur mikro baja HQ 709 mulai dari keadaan quenching 870 °C, tempering 350 °C, tempering 500 °C, dan tempering 650 °C, (2) ada pengaruh variasi suhu temper terhadap tingkat kekerasan baja HQ 709 mulai dari keadaan quenching 870 °C, tempering 350 °C, tempering 500 °C, dan tempering 650 °C. Berdasarkan hasil pengujian kekerasan, spesimen perlakuan panas

didapatkan tingkat rata-rata kekerasan tertinggi pada spesimen quenching 870 °C

dengan holding time 30 menit sebesar 560.97 VHN dan kekerasan rata-rata

terendah pada spesimen tempering 650 °C dengan holding time30 menit sebesar

287.4 VHN, (3) ada pengaruh variasi suhu temper terhadap ketahanan aus baja HQ 709 mulai dari keadaan quenching 870 °C, tempering 350 °C, tempering 500 °C, dan tempering 650 °C. Berdasarkan hasil pengujian ketahanan aus, spesimen perlakuan panas didapatkan tingkat rata-rata angka keausan tertinggi pada

spesimen tempering 650 °C dengan holding time 30 menit sebesar 0.873×10-7

mm2/Kg dan angka keausan rata-rata terendah pada spesimen quenching 870 °C

dengan holding time 30 menit sebesar 0.3×10-7 mm2/Kg, (4) ada interaksi antara

perubahan struktur mikro, tingkat kekerasan, dan ketahanan aus baja HQ 709. Perubahan tersebut mempunyai suatu pola interaksi atau hubungan tertentu.

(9)

commit to user

ix

ix ABSTRACT

Surahman. EFFECT OF TEMPERING TEMPERATURE ON

MICROSTRUCTURE, HARDNESS, AND WEAR RESISTANCE CARBON STEEL HQ 709. Thesis , Faculty of Teacher Training and Education Science Sebelas Maret University Surakarta, June 2014 .

The purpose of the study were (1) to investigate how the effect of tempering temperature variations to changes in the carbon steel microstructure HQ 709, (2) to investigate the effect of tempering temperature variation to changes in carbon steel hardness HQ 709, (3) to investigate the effect of tempering temperature variation to changes in wear resistance of carbon steel HQ 709, (4) to investigate the interaction between changes in the microstructure, hardness and wear resistance due to the tempering temperature variations .

The study were conducted at the Laboratory of Materials Engineering Diploma In Mechanical Engineering Faculty of Engineering, Gadjah Mada of University using an optical microscope, then vickers hardness tester and Materials Engineering Laboratory S1 Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Gadjah Mada of University using a model wear test machine Ogoshi Wear High Speed Universal Testing Machine ( Type OAT - U ). Research using experimental methods and techniques of data analysis using descriptive analysis is to directly observe and then experimental results and determine the results of the study concluded. The population is medium carbon steel material. Study using purposive sampling means sampling using certain considerations. The sample is carbon steel HQ 709.

Based on the results of the study concluded that (1) there is the effect of tempered temperature variations on the microstructure of steel HQ 709 ranging from 870 ° C state quenching, tempering 350 ° C, tempering 500 ° C, and tempering 650 ° C, (2) there is the effect of tempered temperature variation of the hardness levels steel HQ 709 ranging from state 870 ° C quenching, tempering 350 ° C, tempering 500 ° C, and tempering 650 ° C. Based on the results of hardness testing, heat treatment specimens obtained average level of the highest hardness at 870 ° C quenched specimens with holding time is 30 minutes for 560.97 VHN and the lowest average hardness of the specimen tempering 650 ° C with a holding time of 30 min 287.4 VHN, (3) there is the effect of tempered temperature variations on the wear resistance of steel HQ 709 ranging from 870 ° C state quenching, tempering 350 ° C, tempering 500 ° C, and tempering 650 ° C. Based on the results of testing the wear resistance, heat treatment specimens obtained an average rate of wear of the highest numbers of specimens tempered

at 650 ° C with a holding time 30 min at 0.873 × 10-7 mm2/Kg and the average

wear rate lowest in quenching the specimen 870 ° C with a holding time of 30

minutes 0.3 × 10-7 mm2/Kg, (4) there is an interaction between changes in the

microstructure, hardness, and wear resistance of steel 709 HQ. Such changes

have a certain pattern of interaction or relationship.

(10)

commit to user

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis haturkan ke hadirat Allah SWT atas segala nikmat

yang telah diberikan terutama nikmat kesehatan dan kesempatan sehingga penulis

dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “PENGARUH SUHU TEMPER

TERHADAP STRUKTUR MIKRO, KEKERASAN, DAN KETAHANAN

AUS BAJA KARBON HQ 709”.

Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian dari persyaratan untuk

mendapatkan gelar Sarjana pada program Studi Pendidikan Teknik Mesin,

Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

Penulis menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tidak terlepas dari bantuan,

bimbingan, dan pengarahan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis

menyampaikan terima kasih kepada :

1. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

2. Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu

Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3. Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Keguruan dan Ilmu

4. Koordinator Skripsi Pendidikan Teknik Mesin Fakultas Keguruan dan Ilmu

5. Ir. Husin Bugis, M.Si selaku Pembimbing Akademik.

6. Budi Harjanto, S.T., M.Eng. selaku Pembimbing I, yang selalu memberikan

motivasi dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.

7. Suharno, S.T., M.T selaku Pembimbing II, yang selalu memberikan

pengarahan dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.

8. Laboratorium bahan teknik program diploma dan S1 FT UGM selaku tempat

melakukan penelitian.

(11)

commit to user

xi

10. Teman-teman mahasiswa Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Fakultas

Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta angkatan

2008-2013.

11. Semua pihak yang turut membantu dalam penyusunan skripsi ini yang tidak

mungkin disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan karena

keterbatasan penulis. Meskipun demikian, penulis berharap semoga skripsi ini

bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca umumnya.

Surakarta, 2 Juni 2014

(12)

commit to user

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL... i

HALAMAN PERNYATAAN... ii

HALAMAN PENGAJUAN... iii

HALAMAN PERSETUJUAN... iv

HALAMAN PENGESAHAN... v

HALAMAN MOTTO... vi

HALAMAN PERSEMBAHAN………... vii

HALAMAN ABSTRAK... viii

KATA PENGANTAR... x

DAFTAR ISI………... xii

DAFTAR GAMBAR………. xv

DAFTAR TABEL……….. xvii

DAFTAR LAMPIRAN……….. xviii

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah . ... 1

B. Identifikasi Masalah ... 3

C. Pembatasan Masalah... 4

D. Rumusan Masalah ... 4

E. Tujuan Penelitian... 5

F. Manfaat Penelitian... 5

BAB II KAJIAN PUSTAKA A. Kajian Teori dan Penelitian Yang Relevan ... 6

1. Kajian Teori ... 6

a. Baja Karbon ... 6

b. Baja Karbon HQ 709... 7

c. Perlakuan Panas ... 9

(13)

commit to user

xiii

e. Temperatur Tempering... 19

f. Metode Pemanasan... 22

g. Uji Struktur Mikro (Metalografi) ... 23

h. Pengujian Kekerasan ... 24

i. Pengujian Ketahanan Aus ... 29

2. Penelitian yang relevan ... 32

B. Kerangka Berpikir ... 35

C. Hipotesis Penelitian ... 36

BAB III METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian ... 37

1. Tempat Penelitian ... 37

2. Waktu Penelitian... 37

B. Populasi dan Sampel... 38

1. Populasi Penelitian... 38

2. Sampel Penelitian ... 38

C. Rancangan Penelitian ... 38

D. Teknik Pengambilan Sampel ... 38

E. Pengumpulan Data... 39

1. Identifikasi Variabel ... 39

a. Variabel Bebas ... 39

b. Variabel Terikat ... 39

c. Variabel Kontrol... 39

2. Instrumen Penelitian ... 40

a. Peralatan ... 40

F. Analisis Data ... 42

1. Analisis Hasil Studi Struktur Mikro ... 42

2. Analisis Hasil Studi Kekerasan... 42

3. Analisis Hasil Studi Ketahanan Aus ... 42

(14)

commit to user

G. Prosedur Penelitian ... 43

1. Tahap Eksperimen ... 43

2. Urutan Langkah Eksperimen ... 45

a. Pembuatan Benda Uji... 45

b. Langkah Perlakuan Panas ... 45

c. Langkah Pengamatan Struktur Mikro ... 46

d. Langkah Pengukuran Uji KekerasanVickers... 47

e. Langkah Pengujian Keausan ... 47

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Deskripsi Data ... 48

1. Tingkat Kekerasan pada Baja HQ 709 ... 48

2. Hasil Uji KeausanOgoshi... 53

3. Struktur Mikro pada Baja HQ 709... 55

B. Pembahasan ... 58

1. Raw Material... 58

2. SpesimenQuenching870 °C denganHolding Time 30 Menit ... 59

3. Spesimen Tempering 350 °C denganHolding Time 30 Menit ... 60

BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN A. Simpulan Penelitian... 65

B. Implikasi ... 66

C. Saran ... 67

(15)

commit to user

2.2. Tiga Bentuk Sel Satuan dari Sistem Kristal Logam ... 11

2.3. Perubahan Struktur mikro pada proses pengerasan dan penemperan ... 13

2.4. Diagram Transformasi Isothermal ... 14

2.5. Diagram Kesetimbangan Fasa Fe-Fe3C ... 16

2.6. Siklus Pemanasan DenganPre-Heating... 17

2.7. Hubungan Antara Temperatur Tempering Dengan Sifat-Sifat Baja... 21

2.8. Bentuk Kurva Tempering... 22

2.9. Alat Uji Stuktur Mikro ... 24

2.10. Skematis prinsip indentasi dengan metodeVickers... 29

2.11. Pengujian Keausan dengan MetodeOgoshi... 30

2.12. Grafik Hubungan Antara Perlakuan Benda Uji Terhadap Nilai Kekerasan pada Baja K-460 ... 33

2.13. Grafik Hubungan Antara Perlakuan Tempering Benda Uji Terhadap Nilai Kekerasan pada Baja AISI 6150 ... 34

3.1. Alur Proses Eksperimen... 44

3.2. Siklus Tempering denganPre-Heating... 46

4.1. Histogram Pengaruh Perlakuan Panas Terhadap Tingkat Kekerasan Baja HQ 709... 52

4.2. Histogram Pengaruh Perlakuan Panas Terhadap Tingkat Keausan Baja HQ 709... 54

4.3. Foto Struktur MikroRaw Material... 55

4.4. Foto Struktur MikroQuenching870 °C ... 55

4.5. Foto Struktur Mikro Tempering 350 °C ... 56

4.6. Foto Struktur Mikro Tempering 500 °C ... 56

(16)

commit to user

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1. Konversi Harga Kekerasan ... 25

2.2. Uji KekerasanRockwell-C ... 27

2.3. Beban, Indentor, dan Skala Kekerasan ... 28

3.1. Waktu Penelitian ... 37

4.1. Data Komposisi Kimia Baja HQ 709... 48

4.2. Data Hasil Pengukuran Tingkat Kekerasan Baja HQ 709 pada Raw Material... 48

4.3. Data Hasil Pengukuran Tingkat Kekerasan Baja HQ 709 dengan PerlakuanQuenchingpada 870 °C... 49

4.4. Data Hasil Pengukuran Tingkat Kekerasan Baja HQ 709 dengan Perlakuan Tempering pada 350 °C... 49

4.7. Hasil Pengujian KeausanOgoshi... 53

(17)

commit to user

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Data Hasil Pengukuran Harga KekerasanVickers... 70

2. Hasil Perhitungan Nilai Keausan Baja HQ 709 ... 71

3. Dokumentasi Penelitian ... 75

4. Presensi Kegiatan Seminar Proposal Skripsi ... 78

5. Lembar Pengesahan Proposal Skripsi ... 80

6. Surat Permohonan Ijin Menyusun Skripsi ... 81

7. Surat Ijin Menyusun Skripsi ... 82

8. Surat Permohonan IjinResearch/Try Out... 83

13. Surat Keterangan Pengujian Diploma UGM... 88

14. Surat Keterangan Pengujian S1 UGM ... 89

15. Surat Keterangan Penelitian Lab. PTM FKIP UNS... 90