TUGAS AKHIR
STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON DENGAN
QUENCHING
KEMUDIAN
ANNEALING
Disusun :
SIDIQ ABDULLAH
NIM : D 200 030 104
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan
judul :
Studi Sifat Mekanis Baja Karbon DenganQuenching KemudianAnnealing
Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat untuk memperoleh
derajat sarjana S1 Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan
merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan
dan/atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di
lingkungan Universitas Universitas Muhammadiyah Surakarta atau
instansi manapun, kecuali sebagian sumber informasinya saya
cantumkan sebagai mana mestinya.
Surakarta, 25 juni 2009
Yang menyatakan,
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas akhir yang berjudul “STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON
DENGANQUENCHING KEMUDIAN ANNEALING” telah disetujui oleh pembimbing Tugas Akhir untuk memenuhi syarat untuk memperoleh
derajat sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dr. Ir. Supriyono, MT
Pembimbing Pendamping
iv
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir yang berjudul “STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON
DENGAN QUENCHING KEMUDIAN ANNEALING” ,telah dipertahankan di hadapan tim penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi syarat
untuk memperoleh derajat sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Telah dipersiapkan :
Anggota 1 : Joko Sedyono,ST.MEng ………
Anggota 2 : Ir.Bibit Sugito, MT ………
Dekan,
Ir. Sri Widodo, MT.
Ketua Jurusan,
vi
HALAMAN MOTTO
“Keutamaan shodaqoh adalah seorang yang belajar suatu ilmu kemudian
ilmu tersebut diamalkan atau diajarkan kepada saudaranya sesama
muslim.”
(H.R. Bukhori Muslim)
"Jangan pernah meremehkan hal sekecil apapun, karenanya mungkin
orang bisa bahagia dan mungkin juga bisa celaka"
(Mofehd El-Karonji)
“Segala sesuatu akan terasa lebih indah dan nikmat bila kita niati ikhlas,
sabar dan tawakal mengharap ridho Allah SWT”.
( Penulis )
“Terlambat bukan alasan untuk tidak merubah keadaan”
vii RINGKASAN
Teknologi telah menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari dunia industri sebab adanya teknologi akan menghasilkan produk industri yang berkualitas tinggi sehingga mampu bersaing di pasaran. Selain itu teknologi dapat mengoptimalkan sumber daya manusia dalam proses pembuatan atau dalam rekayasa suatu material. Dengan demikian teknologi yang berkaitan dengan penyediaan material baru dan karateristiknya dapat meningkatkan jumlah pilihan material yang cocok.
Material yang dipakai adalah baja karbon rendah sesuai uji komposisi, kadar karbon 0,223%. Pengamatan dilakukan dalam dua tahap yaitu, sebelum dan setelah proses quenching kemudian annealing, pengamatan meliputi komposisi kimia, harga tarik, dan harga impact.Tujuan penelitia untuk mengetahui perubahan, harga tarik dan harga impact baja karbon rendah akibat quenching kemudian annealing.
Baja karbon ini termasuk dalam kategori baja hypoeutectoid ( C < 0,8 % ). Berdasarkan hasil pengujian tarik, diperoleh harga regangan raw
materialnya adalah sebesar 32.78 %, kemudian setelah mengalami
quenching dilanjutkan annealing didapat harga Regangan rata - rata sebesar 43.7 %. maka mengalami peningkatan keuletan 43 % dari raw materialnya, disebabkan terbentuknya struktur ferit yang bersifat ulet, serta mengalami peruncingan pada ujung patahan yang juga dibarengi dengan pertambahan panjang ( pemuluran ). Berdasarkan hasil pengujian
impact, diperoleh harga rata - rata raw materialnya 0,952 j/mm2, kemudian setelah mengalami quenching dilanjutkan annealing menjadi 1,3623 j/mm2 Dapat disimpulkan bahwa baja karbon setelah mengalami
quenching dilanjutkan annealing maka tingkat ketangguhan akan bertambah yang disebabkan terbentuknya struktur perlit yang bersifat tangguh, serta hasil patahan setelah quenching dilanjutkan annealing t lebih kasar dan berserabut.
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur alhamdulillah kehadirat Allah SWT atas berkah dan
rahmatnya sehingga penyusunan lapoaran penelitian ini dapat
diselesaikan.
Tugas akhir yang berjudul “STUDI SIFAT MEKANIS BAJA
KARBON DENGAN QUENCHING KEMUDIAN ANNEALING” dapat diselesikan atas dukungan beberapa pihak.Untuk itu pada kesempatan ini,
penulis dengan segala ketulusan dan keiklasan hati ingin menyampaikan
rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ir. H. Sri Widodo, MT selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Marwan Effendy, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Surakarta
3. Dr. Ir. Supriyono, MT, selaku Pembimbing I atas bimbinganya
4. Joko Sedyono,ST.MEng, selaku Pembimbing II atas
bimbinganya.
5. Semua pihak yang telah membantu semoga Allah SWT
membalas kebaikanmu.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh
karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun akan penulis terima
dengan senang hati.
Surakarta,26 Juni 2009
xv
= Jari-jari pusat putar ke titik berat pebentur (m)
= Sudut kedudukan awal ayunan ( )
= Sudut kedudukan akhir ayunan ( )
1 BAB I
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Teknologi telah menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari dunia
industri sebab adanya teknologi akan menghasilkan produk industri
yang berkualitas tinggi sehinga mampu bersaing dipasaran. Selain
itu teknologi dapat mengoptimalkan sumberdaya manusia juga dalam
perkembangan teknologi baru dalam proses pembuatan atau dalam
rekayasa suatu material.
Pemilihan material sangat diperlukan pada saat ini yang
hubungannya dengan kemajuan teknologi di bidang industri.
Untuk mendapatkan suatu material yang sesuai dengan yang
diinginkan, diperlukan suatu proses untuk membentuk material yang
mempunyai sifat-sifat fisis dan mekanis yang juga sesuai dengan
fungsi dan kondisi yang diinginkan tersebut. Dengan
proses-proses tersebut diharapkan dapat menghasilkan material yang
lebih baik dibanding dengan material aslinya (raw material),
seperti meningkatkan kekuatan, kekerasan, keuletan, ketangguhan,
ketahanan terhadap korosi dan sebagainya. Dan untuk
mengetahuinya perlu diadakan penelitian terhadap material
yang akan digunakan dengan menganalisis sifat – sifat fisis dan
mekanis sehingga dapat diketahui bahwa material tersebut
2
Produksi barang yang bermutu dan berkualitas sangat
diperlukan untuk meningkatkan kinerja dan produktifitas. Dalam
bidang permesinan penggunaan material logam sangat dominan,
terutama dalam pembuatan perkakas, konstruksi, spare part dan
sebagainya.
Pada saat ini baja merupakan material yang paling banyak
digunakan sebagai bahan industri, karena baja mempunyai
sifat-sifat fisis dan mekanis yang bervariasi. Yaitu bahwa baja memp unyai
sifat dari yang paling lunak dan mudah dibentuk sampai yang paling
keras. Dan faktor yang menyebabkan mengapa baja menjadi
pilihan utama dalam pemilihan material bahan industri karena baja
memiliki nilai ekonomis.
Sifat baja itu sendiripun dapat dibentuk dengan mudah. Salah
satunya dengan proses heat treatment yang dapat membentuk
(merubah) sifat baja dari yang mudah patah menjadi lebih kuat dan
ulet atau juga dapat merubah sifat baja dari yang lunak menjadi
sangat keras dan sebagainya. Proses heat treatment itu sendiri
merupakan salah satu bagian dari proses produksi, namun heat
treatment ini hendaknya dipandang terpisah dari rangkaian
proses produksi. Heat treatment merupakan proses kombinasi
antara pemanasan dan pendinginan terhadap logam atau paduan
dalam keadaan padat dalam jangka waktu tertentu yang
dimaksudkan untuk memperoleh sifat-sifat tertentu pada logam
3
diperlukan untuk memperoleh material bahan industri yang
betul-betul sesuai dengan kebutuhan dan fungsinya.
Penggunaan baja karbon rendah dalam penelitian ini lebih
disebabkan karena baja karbon rendah memiliki keuletan tinggi dan
mudah dimachining, tetapi kekerasannya rendah dan tidak tahan
aus. Baja ini tidak dapat dikeraskan dengan cara konvensional
karena kadar karbonnya yang rendah, sehingga dilakukan proses
proses perlakuan panas yang diterapkan untuk menghasilkan benda
kerja yang lebih keras dan ulet.
1.2. Perumusan Masalah
Untuk mendapatkan hasil penelitian yang akurat dan lebih
terfokus, tanpa melebar kepada permasalahan yang lain, maka
perlu sekali dibatasi permasalahan yang akan diteliti.
Batasan-batasan tersebut antara lain:
a) Material yang dipakai adalah baja karbon rendah sesuai uji
komposisi kimia yaitu kadar karbon 0,223%.
b) Pengamatan dilakukan dalam dua tahap yaitu, tahap
pengamatan bahan sebelum proses heat treatment dan tahap
pengamatan bahan setelah proses heat treatment.
Pengamatan bahan sebelum proses meliputi pengamatan
struktur kimia, harga kekuatan tarik, dan harga kekuatan
impact. Pengamatan bahan setelah proses meliputi
4
c) Pendinginan dengan 2 cara yaitu quenching menggunakan
media air danannealing.
1.3. Tujuan Penelitian
1. Memahami perubahan kekuatan impact baja karbon rendah
(C=0,223) akibatquenching yang dilanjutkanannealing.
2. Memahami perubahan kekuatan tarik baja karbon rendah
(C=0,223) akibatquenching yang dilanjutkanannealing.
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapat dari penelitian tersebut dibagi menjadi dua,
yaitu :
a) Manfaat langsung
Dapat diketahui secara langsung , harga uji Impact, harga
uji tarik dan Komposisi Kimia sehingga mendapatkan sifat
material yang lebih ulet dan tangguh.
b) Manfaat tak langsung
Data-data hasil penelitian dapat diambil manfaat
bagi produsen sebagai masukan dan referensi untuk
pengembangan produk yang lebih baik.
1.5. Sistematika Penulisan
Dalam penulisan laporan penelitian Tugas Akhir ini,
5 BAB I PENDAHULUAN
Meliputi latar belakang masalah, perumusan
masalah, pembatasan masalah, tujuan penelitian,
manfaat penelitian, metodologi penelitian dan sistematika
penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Meliputi tinjauan pustaka, klasifikasi baja
karbon,fasa pada sistem besi karbon, diagram
transformasi untuk pendinginan, pembentukan struktur
pada diagram transformasi pendinginan, pengaruh
unsur paduan pada baja, pengerasan baja
(hardening),proses pendinginan, holding time (waktu
tahan) dan sifat fisis serta mekanis bahan.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Meliputi persiapan benda uji atau spesimen,
bentuk dan pemotongan benda uji, pemolesan,
pengetsaan, pengujian komposisi kimia, heat treatment
yang dilanjutkan quenching, annealing , pegujian tarik
danimpact.
BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang data-data pengujian
komposisi kimia, pegujian tarik dan impact. Data-data
yang ditulis adalah data yang diperoleh melalui
6
rendah, kemudian membahas mengenai hasil
penelitian yang telah dilakukan sesuai dengan dasar
teori yang baku.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini berisi tentang kesimpulan yang
berupa data kuantitatif dari hasil pengujian dan
pembahasannya serta memberikan saran-saran yang
