Pengaruh Suhu Temper Terhadap Struktur Mikro, Identifikasi Fasa dan Impak pada Baja AISI 1045 - Ubharajaya Repository

SKRIPSI

PENGARUH SUHU TEMPER TERHADAP STRUKTUR MIKRO,

IDENTIFIKASI FASA DAN IMPAK PADA BAJA

AISI

1045

Disusun oleh :

NAMA

: Aulia Rahmah

NPM

: 2012.10.235.078

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BHAYANGKARA JAKARTA RAYA

BEKASI

SKRIPSI

PENGARUH SUHU TEMPER TERHADAP STRUKTUR MIKRO,

IDENTIFIKASI FASA DAN IMPAK PADA BAJA

AISI

1045

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Sarjana (S1)

pada Fakultas Teknik Universitas Bhayangkara

Disusun oleh :

NAMA

: Aulia Rahmah

NPM

: 2012.10.235.078

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BHAYANGKARA JAKARTA RAYA

BEKASI

iv

Aulia Rahmah, 201210235078, aulia.ferdiansyah05@gmail.com, Fakultas Teknik Program Studi Teknik Kimia Universitas Bhayangkara Jakarta Raya Pengaruh Suhu Temper Terhadap Struktur mikro, Identifikasi fasa dan Impak Pada Baja AISI 1045 dibawah bimbingan Ir. Budiarto, M.Sc dan Ir. Hernowo Widodo, M.T

ABSTRAK

Tujuan penelitian ini untuk Untuk mengetahui perbedaan struktur mikro, identitifikasi fasa dan uji impak pada Baja AISI 1045 dengan perbedaan suhu

tempering. Baja AISI 1045 adalah baja karbon yang mempunyai kandungan karbon sekitar 0,43 – 0,50 yang termasuk dalam golongan baja karbon menengah (Glyn.et.al,2001) jenis baja ini biasa di gunakan sebagai bahan utama pada mesin seperti mesin automotive dll. Baja AISI 1045 merupakan salah satu material yang banyak di produksi dan di gunakan untuk alat – alat atau bagian – bagian mesin karena baja ini memiliki sifat yang dapat di modifikasi, ulet, tangguh serta mempunyai banyak keunggulan lainnya.Pada penelitian ini sampel dengan ukuran

10 mm x 10 mm x 5 mm kemudian dilakukan proses temper pada suhu 250˚ C,

300˚ C, 350˚ C masing - masing di tahan 1 jam kemudian di dinginkan hingga suhu kamar melalui media udara. Baja AISI 1045 dilakukan pengujian struktur mikro dan komposisi unsur kimia menggunakan SEM – EDX dan untuk pengujian struktur kristal atau Identifikasi fasa menggunakan alat difraktometer sinar-x, dengan sumber radiasi Cu dan panjang gelombang K_𝛼1=1.5406Å, serta

untuk Pengujian Impak menggunakan metode Charpy. Hasil pengujian struktur kristal atau ldentifikasi fasa menunjukkan bahwa terdapat tiga puncak tertinggi

pada sampel asli atau sampel yang tidak diberi perlakuan panas memiliki sudut 2θ

adalah 44,76570, 82,31440dan 69,92640, sampel yang dipanaskan pada 2500 C dan didinginkan pada media udara memiliki sudut 2θ adalah 44,77220, 82,31960, 25,60100_{, pada sampel yang dipanaskan pada 300}0 _{C sudut 2θ adalah 45,0518}0_,

82,57760_{, 65,2978}0 _{dan pada sampel yang dipanaskan pada 350}0 _{C sudut 2θ}

adalah 44,89190, 82,42400, 65,11830 dan ukuran kristalit terbesar masing –

masing sampel yaitu 33,71Å, 27,20Å, 30,64Å, 35,63Å , maka hasil pengujian

ukuran kristalit/butir dan fasa dengan difraktometer sinar-x menunjukkan ukuran kristalit berubah sesuai perubahan suhu dan fasa yang terbentuk fasa austenite serta indeks miller (111), (200), dan (220). Hasil pengamatan metalografi pada morfologi permukaan sampel AISI 1045 sebelum dan sesudah perlakuan panas dengan variasi suhu temper secara struktur mikro tidak terjadi perubahan yang signifikan.Hasil pengujian impak dengan metode Charpy menunjukkan nilai impak naik dengan kenaikkan suhu temper mulai dari 4,68J/mm² sampai 4,7 J/mm².

.

iv

Aulia Rahmah, 201210235078, aulia.ferdiansyah05@gmail.com, Faculty of Engineering, Chemical Engineering Program University Bhayangkara Jakarta Raya Effect of Temperature Temper Against The microstructure, phase identification and Impact On Steel AISI 1045 under the guidance of Ir. Budiarto, M.Sc and Ir. Hernowo Widodo, M.T

ABSTRAK

The purpose of this study to determine the difference for the microstructure, phase identification and impact test on AISI 1045 steel with tempering temperature difference.AISI 1045 steel is carbon steel having a carbon content of about 0.43 to 0.50 are included in the class of medium carbon steel (Glyn.et.al, 2001) type of steel is usually used as the main ingredient in machines such as automotive etc.

AISI 1045 steel is a material that is a lot in production and in use for a tool - a tool or part - machinery for these steels have properties that can be modified, resilient, tough and has many other advantages. In this study, a sample with a size of 10 mm x 10 mm x 5 mm then performed tempering process at a temperature of 250˚ C, C 300˚, 350˚ C respectively - each in lasting 1 hour and then cooled to room temperature through the medium of air. AISI 1045 steel testing microstructure and composition of chemical elements using SEM - EDX and for testing or identification phase crystal structure using a x-ray diffractometer, with Cu

radiation source and wavelength Kα1 = 1.5406Å, as well as for using the Charpy

Impact Testing. Results of testing the crystal structure or Identification phase indicates that there are three highest peaks in the original sample or samples that are not heat-treated to have the angle 2θ is 44.76570, 69.92640 82,31440dan, the samples were heated at 2500 C and cooled in air media has 2θ angle is 44.77220,

82.31960, 25.60100, the samples were heated at 3000 C angle 2θ is 45.05180, 82.57760, 65.29780 and the samples were heated at 3500 C angle 2θ is 44.89190 ,

82.42400, 65.11830 and the largest crystallite size each - each sample was 33.71 Å, 27.20 Å, 30.64 Å, 35.63 Å, then the test results crystallite size / grain and phase with ray diffractometer x indicates the crystallite size is changed according to changes in temperature and the phases austenite phase is formed and the miller index (111), (200) and (220). The observation of the surface morphology metallographic AISI 1045 samples before and after heat treatment with tempering temperature variations in the microstructure does not change that signifikan.Hasil Charpy impact testing method shows the value of impact rises with the increase of tempering temperature ranging from 4,68J / mm² to 4 , 7 J / mm².

vii

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat

rahmat, taufik dan hidayah-Nya penyusunan skripsi yang berjudul “Pengaruh

Suhu Temper Terhadap Struktur mikro, Identifikasi fasa dan Impak Pada Baja

AISI 1045” dapat diselesaikan dengan baik. Tak lupa shalawat serta salam

senantiasa penulis curahkan kepada kekasih Allah, Rasulullah Muhammad SAW

yang senantiasa menjadi insiprasi bagi penulis untuk menjadi insan yang berguna

bagi bangsa, negara dan agama.

Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini banyak mengalami

kendala, namun berkat bantuan, bimbingan, kerjasama dari berbagai pihak dan

berkah dari Allah SWT sehingga kendala-kendala yang dihadapi tersebut dapat

diatasi. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang

sebesar-besarnya kepada :

1. Kedua orang tua penulis, ibunda Dzasmaini dan Ayahanda Umar Luthan

yang telah memberikan perhatian, bantuan moril, material, arahan dan

selalu mendoakan keberhasilan dan keselamatan selama menempuh

pendidikan. Semoga Allah SWT senantiasa selalu memberi kesehatan,

perlindungan , kebahagiaan dan segala kecukupan bagi beliau.

2. Suamiku, mas Yos Bachtiar yang tiada henti memberikan support dan

motivasi serta doa dalam hal dan kondisi apapun dan tulus ikhlas

membantu dalam setiap keadaan apapun.

3. Mamah dan bapak mertua yang saya banggakan dan cintai yang selalu

viii

4. Bapak Irjen Pol. (Purn) Drs. Bambang Karsono, SH, MM selaku Rektor

Universitas Bhayangkara Jakarta Raya.

5. Bapak Bungaran Saing, S. Si, Apt, MM selaku Sekretaris Program Studi

Teknik Universitas Bhayangkara Jakarta Raya.

6. Ibu Reni Masrida, S.T., M.T selaku Kaprodi 3 Program Studi Teknik

Kimia Universitas Bhayangkara Jakarta Raya.

7. Bapak Ir. Budiarto, M.Sc selaku pembimbing I yang telah tulus dan ikhlas

meluangkan waktu, tenaga dan pikiran memberikan bimbingan, motivasi,

arahan, dan saran-saran yang sangat berharga kepada penulis selama

penyusunan skripsi.

8. Bapak Ir. Hernowo Widodo, M.T selaku pembimbing II yang telah tulus

dan ikhlas meluangkan waktu, tenaga dan pikiran memberikan

bimbingan, motivasi, arahan, dan saran-saran yang sangat berharga

kepada penulis selama penyusunan skripsi.

9. Bapak dan Ibu Dosen Program Studi Teknik Kimia khususnya telah

banyak memberikan dorongan nasihat, motivasi, arahan serta bekal ilmu

selama penulis menjalani perkuliahan hingga penulis menyelesaikan

penulisan skripsi ini.

10. Sahabat terhebatku teman-teman mahasiswa/i Program Studi Teknik

Kimia khususnya angkatan 2012 serta seluruh rekan-rekan di Fakultas

Teknik Universitas Bhayangkara Jakarta Raya yang telah banyak

memberikan keceriaan, masukan, dukungan, kepada penulis baik selama

viiii

11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebut satu persatu yang telah

membantu dalam penyelesaian skripsi ini.

Akhirnya, dengan segala kerendahan hati penulis menyadari masih

banyak terdapat kekurangan, sehingga penulis mengharapkan adanya saran dan

kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini.

Bekasi, Agustus 2016

x 1.1 Latar Belakang Masalah ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 3

1.3 Batasan Masalah ... 3

1.4 Tujuan Penelitian... 4

1.5 Manfaat Penelitian ... 4

1.5.1 Untuk Peneliti ... 4

1.5.2 Untuk Umum ... 4

1.6 Metode Pengumpulan Data ... 5

1.7 Sistematika Penulisan ... 5

1.7.1 BAB I : Pendahuluan ... 5

1.7.2 BAB II :Tinjauan Pustaka ... 5

1.7.3 BAB III : Metodologi Penelitian ... 6

1.7.4 BAB IV : Hasil Analisis dan Pembahasan ... 6

xi

2.1 Baja AISI 1045 ... 7

2.2 Pengertian Tempering ... 10

2.3 Proses Pendinginan Dengan Media Udara ... 12

2.4 Struktur Mikro Pada Baja AISI 1045 Saat Proses Perlakuan Panas atau Tempering ... 13

2.5 Jenis – jenis Perlakuan Panas Pada AISI 1045 ... 20

2.6 Pengaruh Unsur Baja AISI 1045 Terhadap Diagram Fasa... 25

2.7 Pengujian Material ... 28

2.8 Pengujian SEM-EDAXS (Scanning Electron Microscope-Energi Dispersive Analysis X-Ray Spectrometry) ... 29

2.9 Pengujian X-Ray Diffraction (XRD) ... 31

2.10 Pengujian Impak ... 37

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat Penelitian 3.1.1 Tempat Penelitian ... 44

3.1.2 Waktu Penelitian ... 44

3.2 Instrumen Penelitian 3.2.1 Bahan Penelitian yang Digunakan ... 44

3.2.2 Peralatan yang Digunakan ... 45

3.3 Penentuan Variabel 3.3.1 Variabel Tetap ... 45

3.3.2 Variabel berubah ... 45

3.4 Prosedur Penelitian 3.4.1 Preparasi Sampel Baja AISI 1045 ... 46

3.4.2 Proses Tempering... 46

3.4.3 Pemolesan... 48

3.4.4 Pengujian X-Ray Diffractometer (XRD) ... 50

3.4.5 Pengujian SEM-EDAX Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive Analysis X-ray Spectrometry (SEM-EDAXS) ... 52

3.4.6 Uji Impak dengan Metode Charpy ... 54

3.5 Diagram Alir Penelitian 3.5.1 Alur Penelitian Tugas Akhir...57

xii

3.6 Metode Penelitian ...59

BAB IV HASIL ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengujian 4.1.1 Hasil Pengujian X-Ray Diffractometer (XRD) ... 61

4.1.2 Hasil Pengujian SEM-EDAX (Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive Analysis X-ray Spectrometry) ... 65

4.1.3 Hasil Pengujian Impak ... 70

4.2 Pembahasan... 74

4.2.1 Analisis Hasil Pengujian X-Ray Diffractometer (XRD) ... 74

4.2.2 Analisis Hasil Pengujian SEM-EDAX (Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive Analysis X-ray Spectrometry) ... 76

4.2.3 Analisis Hasil Pengujian Impak ... 78

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 79

5.2 Saran ... 80

DAFTAR PUSTAKA

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

2.1Komposisi kimia baja AISI 1045 ... 8

2.2Komposisi (berat %) kimia baja AISI 1045 ... 8

4.1Hasil XRD Sampel Tanpa perlakuan (Asli) ... 61

4.2Hasil XRD Sampel dipanaskan pada temperatur 2500 C dan didinginkanpada media udara ... 62

4.3Hasil XRD Sampel Dipanaskan pada temperatur 300o C dan didinginkan pada media udara ... 63

4.4Hasil XRD Sampel Dipanaskan pada temperatur 350o C dan didinginkan pada media udara ... 64

4.5Hasil pengujian ketangguhan impak ... 70

4.6Data kekuatan uji tarik... 72

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2.1 Pengaruh kadar Baja AISI 1045 terhadap transformasi martensite ... 9

2.2 Pengaruh unsur baja AISI 1045 terhadap transformasi martensite ... 9

2.3 Diagram perlakuan panas tempering ... 12

2.4 Proses Perlakuan Panas ... 16

2.5 TTT Diagram (Time Transformation Temperature) ... 16

2.6 Hubungan antara laju pendinginan dan struktur mikro yang terbentuk .. 18

2.7 Struktur mikro pearlite ... 18

2.8 Struktur mikro martensite ... 20

2.9 Daerah pemanasan quenching pada diagram fasa Fe-C ... 21

2.10 Struktur mikro widmanstaten ... 22

2.11 Diagram kurva pendinginan tahapan yang terjadi pada permukaan benda ... 24

2.12 Diagram perlakuan panas quenching dan tempering ... 25

2.13 Diagram fasa Fe-C dan Fe3C ... 27

2.14 Skematik Scanning Electron Microscope ... 29

2.15 Berkas cahaya difraksi sinar menurut hokum Bragg ... 33

2.16 Peristiwa difraksi sinar - X ... 34

2.17 XRD Peaks ... 36

2.18 Skema impak metode charpy oleh suatu bandul ... 39

2.19 Spesimen uji impak ... 40

xvi

3.1 Tungku pemanas bagian luar ... 46

3.2 Tungku pemanas bagian dalam ... 47

3.3 Alat pengatur pada tungku pemanas ... 47

3.4 Sampel baja AISI 1045 yang di amplas dan di beri pasta Alumina 20 µm ... 49

3.5 Alat XRD (bagian luar) ... 50

3.6 Alat XRD (bagian dalam) ... 50

3.7 Alat uji SEM-EDAXS ... 53

3.8 Alat uji impak (alat uji pukul takik) ... 54

3.9 Penelitian tugas akhir ... 57

3.10 Diagram alir penelitian ... 58

4.1 Pola Difraktogram Sinar-X Sampel baja AISI 1045 Tanpa Perlakuan Panas (Asli) ... 61

4.2 Pola Difraktogram Sinar-X Sampel baja AISI 1045 Dipanaskan Pada Suhu temper 2500 C ... 62

4.3 Pola Difraktogram Sinar-X Sampel baja AISI 1045 Dipanaskan Pada Suhu temper 3000 C ... 63

4.4 Pola Difraktogram Sinar-X Sampel baja AISI 1045 Dipanaskan Pada Suhu temper 3500 C ... 64

4.5 Hasil SEM-EDAXS Sampel Baja AISI 1045 Tanpa Perlakuan Panas (Asli) ... 66

xvii

4.7 Hasil SEM-EDAXS Sampel Baja AISI 1045 yang Dipanaskan Pada

Suhu Temper 3000 C dan Didinginkan Pada Media Udara ... 68 4.8 Hasil SEM-EDAXS Sampel Baja AISI 1045 yang Dipanaskan Pada

xix

DAFTAR LAMPIRAN

LAMPIRAN 1……….. xv

LAMPIRAN 2……….. xx

BIODATA MAHASISWA………. xxv