PENGARUH KONSENTRASI MANGAN (Mn) TERHADAP SIFAT MEKANIK BAJA KARBON RENDAH
TESIS
Oleh
BASIRUN SIMANJUNTAK 097026030/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N 2 0 1 1
PENGARUH KONSENTRASI MANGAN (Mn) TERHADAP SIFAT MEKANIK BAJA KARBON RENDAH
TESIS
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains dalam Program Studi Magister
Ilmu Fisika pada Program Pascasarjana Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara
Oleh
BASIRUN SIMANJUNTAK 097026030/FIS
PROGRAM PASCASARJANA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N 2 0 1 1
PENGESAHAN TESIS
Judul Tesis : PENGARUH KONSENTRASI MANAGAN (Mn) TERHADAP SIFAT MEKANIK BAJA KARBON RENDAH
Nama Mahasiswa : BASIRUN SIMANJUNTAK Nomor Induk Mahasiswa : 097026030
Program Studi : Magister Fisika
Fakultas : Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Menyetujui Komisi Pembimbing
Ketua
Prof.Eddy Marlianto,M.Sc,Ph.D
Anggota Dra. Justinon, MSi
Ketua Program Studi, Dekan,
Dr. Nashruddin MN,M.Eng.Sc. D r . S u t a r m a n, M . S c.
PERNYATAAN ORISINALITAS
PENGARUH KONSENTRASI MANGAN (Mn) TERHADAP SIFAT MEKANIK BAJA KARBON RENDAH
TESIS
Dengan ini saya nyatakan bahwa saya mengakui semua karya tesis ini adalah hasil kerja saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang tiap satunya telah dijelaskan sumbernya dengan benar.
Medan, Juni 2011
NIM.097026030 Basirun Simanjuntak
PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN
AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Sumatera Utara, saya yang bertanda tangan dibawah ini :
N a m a : Basirun Simanjuntak N I M : 097026030
Program Studi : Magister Fisika Jenis Karya Ilmiah : Tesis
Demi pengmbangan ilmu pengetahuan, meyetujui untuk memberikan kepada Universitas Sumatera Utara Hak Bebas Royalti Non-Eksklusif (Non-Exclusiv Royaliti Free Right) atas Tesis saya yang berjudul :
PENGARUH KONSENTRASI MANGAN (Mn) TERHADAP SIFAT MEKANIK BAJA KARBON RENDAH
Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royaliti Non- Eksklusif ini, Universitas Sumatera Utara berhak menyimpan, mengalih media, memformat, mengelola dalam bentuk data-base, merawat dan mempublikasikan Tesis saya tanpa meminta izin dari saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis dan sebagai pemegang dan atau sebagai pemilik hak cipta.
Demikian pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya.
Medan, Juni 2011
NIM.097026030 Basirun Simanjuntak
Telah diuji pada Tanggal : 23 Juni 2011
PANITIA PENGUJI TESIS
Ketua : Prof. Dr. Eddy Marlianto , M.Sc.
Anggota : 1. Dra. Justinon, M.Si
2. Dr. Nasruddin MN, M.Eng.Sc.
3. Dr. Anwar Dharma sembiring, MS.
4. Drs. Herli Ginting, Ms.
5. Drs. Syahrul Humeidi, M.Sc.
RIWAYAT HIDUP
DATA PRIBADI
Nama Lengkap : Basirun Simanjuntak,S.Pd.
Tempat dan tanggal lahir : Lumban Balik, 17 Nopember 1977 Alamat Rumah : Dusun II Sumber Padi
RT/RW : 001/002
Desa/ Kel : Sumber Padi Kecamatan : Lima Puluh
Kab/Kota : Kabupaten Batu Bara Telepon/HP : 081370659868/085276915111
e-mail : basirun.juntak 13 @yahoo.com
Instansi : SMA Neg.1 Medang Deras
Alamat : Nenas Siam, Kec.Medang Deras, Batu Bara
Telepon/Faks/ HP : 0622613090
Data Pendidikan
SD Negeri Lumban Balik Tamat : 1991 SMP Neg. 1 Habinsaran,Parsoburan Tamat : 1994 SMA Neg.1 Habinsaran,Parsoburan Tamat : 1997
Strata – 1 UNIMED Medan Tamat : 2005
Strata – 2 Sekolah Pascasarjana
Program Studi Ilmu Fisika USU, Medan Tamat : 2011
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat-Nya penulisan tesis ini dapat diselesaikan, yang merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Fisika pada Sekolah Pascasarjana Universitas Sumatera Utara Medan.
Tesis ini dibuat dalam bidang keahlian Fisika Material dengan judul:
“PENGARUH KONSENTRASI MANGAN ( Mn) TERHADAPSIFAT MEKANIK BAJA KARBON RENDAH ”.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar- besarnya kepada:
Rektor Universitas Sumatera Utara Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu, DTM&H,M.Sc. (CTM) ,Sp.A(k), Direktur Sekolah Pascarjana Prof. Dr. Ir. T.
Chairul Nisa B., M.Sc yang telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk mengikuti dan menyelesaikan pendidikan S-2 pada Program Magister Fisika SPs-USU.
Dekan Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara Dr.Sutarman, M.Sc.
Ketua dan Sekretaris Program Magister Fisika SPs-USU Dr. Nashruddin M.N., M.Eng.Sc. dan Dr. Anwar Darma Sembiring,M.S. yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan, sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini.
Terimakasi yang yang tak terhingga dan penghargaan yang setinggi- tingginya kepada komisi pembimbing Bapak Prof. Eddy Marlianto,M.Sc,Ph.D (ketua), dan ibu Dra. Justinon ,MSi, (anggota), yang telah banyak memberikan kesempatan dan arahan sehingga penulis dapat melaksanakan pembuatan tesis ini.
Seluruh bapak/ibu dosen dan staf administrasi Program Magister Fisika SPs-USU yang telah banyak memberikan ilmu pengetahuan dan bantuan kepada penulis selama mengikuti pendidikan.
Bapak Azriadi selaku kepala pelaksana harian Baristand Industri Medan yang memberikan izin di Baristand Industri Medan bapak Ir. Pander Sitindaon, bapak Ir. Haposan Situngkir,MT, ibu Ir.M. Panjaitan dan semua bapak/ibu pegawai di Balai Penelitian Logam Tanjung Morawa yang membantu penulis melaksanakan penelitian.
Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Sahat Hamonangan Pangaribuan dan semua rekan-rekan mahasiswa Master Fisika USU angkatan 2009 yang banyak memberikan semangat dan dorongan kepada penulis, sehingga penulisan tesis ini dapat diselesaikan.
Drs. Marudut Nadapdap,MM, selaku pimpinan perguruan dan semua staf guru dan pegawai di Methodist-8 Gelugur Medan
Ucapan terimakasih diucapkan kepada bapak Yandi Siswandi,S.Pd.
selaku kepala sekolah dan semua bapak/ibu guru dan staf pegawai di SMA Neg.1 Medang Deras yang mendukung penyelesaian tesis ini.
Ucapan terimakasih diucapkan kepada ibu mertua dan kepada semua keluarga yang mendukung penulis dalam penyelesasian perkuliahan ini.
Istimewa kepada Florida Yuliati Br.Simamora,S.Pd. dan anak tercinta, Peter Prayoga Natama Simanjuntak yang telah banyak mengorbankan waktu dan kasih sayang dan yang selalu mendoakan penulis selama pendidikan.
Medan, Juni 2011 Penulis,
Basirun Simanjuntak
PENGARUH KONSENTRASI MANGAN (Mn) TERHADAP SIFAT MEKANIK BAJA KARBON RENDAH
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang “Pengaruh Konsentrasi Mangan Terhadap Sifat Mekanik Baja Karbon Rendah”. Baja karbon SC 37 pada memiliki kuat tarik ≥ 37 kgf/mm2, pertambahan panjang ≥ 26 %. Untuk mengetahui pengaruh mangan (Mn) terhadap sifat mekanik baja karbon rendah ini dilakukan ekperimen dengan cara memvariasikan persentase unsur mangan (Mn) . Bahan baku dengan komposisi SC 37 dilebur pada tanur listrik induksi kemudian persentase unsur mangan (Mn) divariasikan sebanyak lima variasi yaitu: v1= 0,20 %, v2 = 0,30 %, v3 = 0,40 %, v4 = 0,50 %, dan v5 = 0,60 %, masing-masing dicor pada cetakan pasir. Sampel yang dihasilkan melalui variasi persentase unsur mangan (Mn) diuji untuk melihat sifat mekaniknya, pengujian yang dilakukan adalah: pengujian tarik, kekerasan, impak, dan metalograpi. Data yang diperoleh dari hasil pengujian dianalisa, kesimpulan konsentrasi mangan menyebabkan kuat tarik dan kekerasan semakin besar sedangkan regangan, perpanjangan, nilai impaknya semakin kecil atau logam semakin getas dan jumlah perlit yang mengendap pada batas butiran semakin banyak.
Hasil pengujian sesuai standard Carbon Steel Casting JIS G 5101 ( 1975 ).
Kata kunci: baja karbon rendah, mangan, sifat mekanik
THE CONCENTRATION EFFECK OF MANGANASE (Mn) ON MECHANICAL PROPERTIES OF LOW CARBON STEEL
ABSTRACT
Has done research on "Effect of Manganese Concentration Against the Mechanical Properties of Low Carbon Steel". SC 37 on carbon steel has a tensile strength ≥ 37 kgf/mm2, the length of ≥ 26%. To determine the effect of manganese (Mn) on the mechanical properties of low carbon steel was conducted experiments by varying the percentage of the element manganese (Mn). Raw materials with the composition of SC 37 is melted in electric induction furnace and then the percentage of the element manganese (Mn) varied as much as five variations are: V1 = 0.20%, v2 = 0.30%, 0.40% = v3, v4 = 0.50 %, and v5 = 0.60%, respectively casted in sand molds.
Samples are produced through the variation percentage of the element manganese is tested to see its mechanical properties, the tests performed were: tensile testing, hardness, impact, and metalograpi. Data obtained from the test results are analyzed, conclusions concentrations of manganese causes the tensile strength and hardness whereas the greater the strain, the extension, the smaller the value impaknya or metal more brittle and the amount of perlite to settle to the grain boundaries more and more. Test results according to standard Carbon Steel Casting JIS G 5101 (1975)
Key words: low carbon steel, manganese, mechanical properties
DAFTAR ISI
Halaman KATA PENGANTAR i
ABSTRAK iii
ABSTRACT iv
DAFTAR ISI v
DAFTAR TABEL vii
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR LAMPIRAN ix
BAB 1 PENDAHULUAN 1
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Perumusan Masalah 3
1.3 Batasan Masalah 3
1.4 Tujuan Penelitian 3
1.5 Mamfaat Penelitian 3
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 4
2.1 Klasifikasi Logam Cor 4
2.2 Struktur dan Sifat Baja Cor 4 2.2.1 Struktur Baja Cor 4
2.2.2 Sifat-sifat Coran Baja Karbon 5
2.3 Struktur dan Sifat-sifat Baja Cor Khusus 6
2.4 Baja cor tahan karat 7
2.4.1 Sruktur dan sifat-sifat dari baja cor tahan panas 7 2.4.2 Struktur dan sifat-sifat dari baja cor mangan (Mn tinggi 8
2.5 Sifat- Sifat Mekanik Bahan 9
2.5.1 Uji tarik 10
2.5.1.1 Kuat tarik maksimum
2.5.1.2 Perpanjangan (elongation) 11 10
2.5.2 Uji Kekerasan 12
2.5.3 Uji Impact 14
2.5.4 Struktur Mikro 15
BAB III METODE PENELITIAN 16
3.1 Lokasi Penelitian 16
3.2 Bahan dan Alat 16
3.2.1 Bahan yang digunakan 16
3.2.2 Alat yang digunakan 17
3.3 Variabel Penelitian 20
3.3.1 Varibel Tetap 20
3.3.2 Varibel Bebas 20
3.4 Prosedur Penelitian 21
3.5 Diagram Alir Penelitian 22
BAB. IV HASIL DAN PEMBAHASAN 23
4.1 Pembuatan Sampel Uji 23
4.2 Pengujian Tarik 24
4.3 Pengujan Kekerasan 31
4.4 Pengujian Impack 33
4.5 Uji Metalografi 35
BAB. V KESIMPULAN DAN SARAN 41
5.1 Kesimpulan 41
5.2 Saran 41
DAFTAR PUSTAKA 42
Daftar Tabel
No.
Tabel
Judul Halaman
3.1 Tabel Bahan yang digunakan 16
3.2 Tabel Alat yang digunakan 17
4.1 Tabel Data Pengujian Tarik 25
4.2 Tabel Hasil perhitungan Pengujian Tarik 26 4.3 Tabel Hasil Perhitungan Pengujian Tarik Rata-rata 27
4.4 Tabel Data Uji Kekerasan 32
4.5 Tabel Uji Impack 34
DAFTAR GAMBAR
No.
Gambar
Judul Gambar Halaman
2.1 2.2 2.3 2.4 3.1
Sampel Uji Tarik Grafik Stress vs Strein
Brinell, Rockwell & Vickers Optical Hardness Tester TH722
Sampel Uji Impact
Presision Catting Machine
10 11 13 14 18
3.2 Mesin Gerinda 19
3.3 Mesin Poles 19
3.4 Metallurgical microscope 20
3.5 Diagram Alir Penelitian 22
4.1 Keel Block a) Tampak Samping,b) Tampak Atas 23
4.2 Sampel uji tarik 24
4.3 Benda Uji Setelah Putus 25
4.4 Grafik Kuat tarik (kN/mm2) vs konsentrasi Mn (%) 27 4.5 Grafik Regangan (% ) vs Konsentrasi Mmangan (%) 28 4.6 Grafik perpanjangan vs konsentrasi mangan (Mn) 28 4.7 Kurva tegangan vs regangan dengan konsentrasi 0,6 % 29
4.8 Sampel uji Kekerasan 31
4.9 Kekerasan vs Konsentrasi unsur Mn 32
4.10 Sampel uji impack 33
4.11 Nilai Impack ( J/ mm2 ) vs persentase Mangan ( % ) 34
4.12 Spesimen Uji Metalograpi 36
4.13 Gambar Struktur Mikro pada Konsentrasi Mn 0,2 % 37 4.14 Gambar Struktur Mikro pada Konsentrasi Mn 0,3 % 37 4.15 Gambar Struktur Mikro pada Konsentrasi Mn 0,4 % 38 4.16 Gambar Struktur Mikro pada Konsentrasi Mn 0,5 % 39 4.17 Gambar Struktur Mikro pada Konsentrasi Mn 0,6 % 39
Daftar Lampiran
No.
Lampiran
Judul Halaman
A Table Carbon Steel Casting JIS G 5101 (1975 ) L-1
B Foto kegiatan L-2
