Pengaruh Waktu Penahanan Panas (Time Holding) Pada Proses Tempering Terhadap Kekuatan Tarik Dan Kekerasan Baja Karbon Menengah

(1)

PENGARUH WAKTU PENAHANAN PANAS (TIME HOLDING) PADA PROSES TEMPERING TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KEKERASAN

BAJA KARBON MENENGAH

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

INDRA GUNAWAN 060801049

DEPARTEMEN FISIKA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PERSETUJUAN

Judul : PENGARUH WAKTU PENAHANAN PANAS

(TIME HOLDING) PADA PROSES TEMPERING TERHADAP KEKUATAN TARIK DAN KEKERASAN BAJA KARBON MENENGAH

Kategori : SKRIPSI

Nama : INDRA GUNAWAN

Nomor Induk Mahasiswa : 060801049

Program Studi : SARJANA (S1) FISIKA

Departemen : FISIKA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Diluluskan di

Medan, Maret 2013

Komisi Pembimbing

Pembimbing I, Pembimbing II,

Drs. Herli Ginting, MS Dr. Perdinan Sinuhaji, MS

NIP. 195505191986011001 NIP. 195903101987031002

Diketahui/Disetujui oleh:

Departemen Fisika FMIPA USU

Ketua

(3)

PERNYATAAN

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, 12 Februari 2013

(4)

PENGHARGAAN

Puji dan syukur penulis haturkan kepada Allah SWT yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul Pengaruh Waktu Penahanan Panas (Time Holding) pada Proses Tempering Terhadap Kekuatan Tarik dan Kekerasan Baja Karbon Menengah, yang dilaksanakan di Laboratorium Material Test Pendidikan Teknologi Kimia Industri Medan.

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada Dr. Perdinan Sinuhaji, MS dan Drs. Herli Ginting, MS selaku Dosen Pembimbing penulis serta Ir. Sabar Situmorang dan Safitri selaku pembimbing di lapangan yang telah memberikan bimbingan, waktu dan tenaga kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini. Ucapan terima kasih juga penulis ucapkan kepada Dr. Susilawati S.Si, M.Si selaku Dosen Wali penulis selama

mengikuti perkuliahan, kepada Ketua dan Sekretaris Jurusan Departemen Fisika Dr. Marhaposan Situmorang dan Drs. Syahrul Humaidi, M.Sc, Dekan FMIPA USU

Dr. Sutarman, M.Sc dan PD I FMIPA USU Dr. Marpongahtun M.Sc. serta semua Staf Pengajar dan Pegawai Departemen Fisika FMIPA USU.

Tidak lupa penulis ucapkan terima kasih kepada yang paling kucintai dan kusayangi Ayahanda Abdul Malek dan Ibunda Asmarilda serta Ibu Hernawati Manurung yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil, kepada adik-adik saya dan juga kepada seluruh keluarga besar yang telah banyak membantu tidak dapat disebutkan namanya satu persatu, penulis ucapkan banyak terima kasih. Akhirnya tidak terlupakan untuk rekan seperjuangan sekaligus sahabat-sahabat ku (M. Junaidi Hakim Nst., Rahmadani S.Si., S.Pd., Anderson Ginting, Erikson R., Fahri Mahyuzar, Riri Maifitriono S.Si, Deri Kurniawan S.Si., Novianti Lasmaria Gaja S.Si., Gilang Riski S.Si., dan Chandra M. Napitupulu S.Si.) dan teman-teman serta abang-abang dan adik-adik sesama mahasiswa yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu penulis ucapkan terima kasih karena telah memberikan dukungan, masukan dan motivasi, tidak terlupa juga saya ucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya buat seseorang yang begitu spesial, Rusdalena S.Si, yang telah sangat banyak membantu baik dalam hal moril maupun materil.

(5)

ABSTRAK

Dalam penelitian ini dilakukan pengujian kekerasan, dan uji kekuatan tarik. Bahan uji baja karbon menengah divariasikan dengan perlakuan quenching, tempering 30, 60, dan 90 menit, serta bahan original. Menggunakan alat Testing Machine Type MR – 20 – CT no. 6592 untuk uji kekuatan tarik, dan Vickers Hardness Tester merk matsuzawa seiki no 7104 untuk uji kekerasan. Dengan perlakuan panas 850_°C kemudian di quenching di air. Bahan yang telah di quenching dipanaskan lagi pada suhu 400_°C dengan variasi penahanan panas selama 30 menit, 60 menit dan 90 menit, kemudian didinginkan pada suhu ruangan. Didapat hasil penelitian kekuatan tarik baja karbon menengah yang paling tinggi sebesar 632,98 x 106 N/m2 untuk bahan quenching, dan hasil penelitian kekerasan baja karbon menengah yang paling tinggi sebesar 1972,94 x 106 N/m2 untuk bahan quenching.

(6)

EFFECT OF HEAT HOLDING TIME OF TEMPERING PROCESS ON TENSILE STRENGTH AND HARDNESS MEDIUM CARBON STEEL

ABSTRACT

In this research, hardness test and tensile strength test. Medium carbon steel test material varied with treatment quenching, tempering 30, 60, and 90 minutes, as well as original material. Using tools Testing Machine Type MR - 20 - CT no. 6592 to test the tensile strength and Vickers Hardness Tester brands Matsuzawa seiki no 7104 for hardness testing. With heat treatment at 850 °C and then quenching in water. Materials that have been in quenching heated again at 400 °C with a variation of Hot detention for 30 minutes, 60 minutes and 90 minutes, then cooled to room temperature. Research results obtained in the tensile strength of carbon steel intermediate maximum of 632.98 x 106 N/m2 for quenching material, and the results of research medium carbon steel hardness maximum of 1972.94 x 106 N/m2 for quenching.

(7)

DAFTAR ISI

Bab I Pendahuluan 1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Rumusan Masalah ... 2

1.3 Batasan Masalah ... 2

1.4 Tujuan Penelitian ... 2

1.5 Manfaat Penelitian ... 3

1.6 Tempat Penelitian ... 3

1.7 Sistematika Penulisan ... 3

Bab II Tinjauan Pustaka 2.1 Bahan-Bahan Logam ... 5

2.2 Sifat-sifat Bahan ……...………...6

2.3 Diagram Kesetimbangan Besi Karbon………...………...8

2.4 Perlakuan Panas Pada Baja………..………...14

2.4.1 Normalizing (Penormalan)..………14

2.4.2 Annealing (Pelunakan)………..………..15

2.4.3 Hardening (Pengerasan)………..15

2.4.4 Tempering (Penemperan)………16

2.5 Pengaruh Perbedaan Waktu Penahanan Suhu Stabil (Holding Time)………...………17

2.6 Pengujian Bahan Logam……….18

2.6.1 Pengujian Kekerasan………...…18

2.6.2 Pengujian Kekuatan Tarik………...19

Bab III Metodologi Penelitian 3.1 Peralatan dan Bahan-Bahan...………..23

3.1.1 Peralatan………...23

3.1.2 Bahan-Bahan………23

3.2 Diagram Alir Penelitian... 25

3.3 Variabel Eksperimen ... 26

(8)

3.3.2 Variabel Percobaan yang Diuji ... 26

3.4 Prosedur Penelitian ... 26

3.4.1 Prosedur Perlakuan Panas ... 26

3.4.2 Prosedur Uji Kekuatan Tarik ... 28

3.4.3 Prosedur Uji Kekerasan ... 28

3.5 Pengujian ... 31

3.5.1 Uji Kekuatan Tarik ... 31

3.5.2 Uji Kekerasan (Vickers Hardnes Test) ... 31

Bab IV Hasil dan Pembahasan 4.1 Hasil Penelitian... 33

4.1.1 Hasil Pengujian Kekuatan Tarik ... 33

4.1.2 Hasil Pengujian kekerasan ... 34

4.2 Pembahasan ... 34

4.2.1 Kekuatan Tarik ... 35

4.2.2 Kekerasan ... 38

Bab V Kesimpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan ... 42

5.2 Saran ... 43

(9)

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Variabel Uji Kekuatan Tarik ... 26

Tabel 3.2 Variabel Uji Kekerasan………26

Tabel 3.3 Data Hasil Percobaan Uji Tarik ... 29

Tabel 3.4 Data Hasil Percobaan Uji Kekerasan ... 30

Tabel 4.1 Pengukuran Kekuatan Uji Tarik ... 33

Tabel 4.2 Data Pengujian Kekerasan ... 34

Tabel 4.3 Data Hasil Perhitungan Uji Tarik ... 36

Tabel 4.4 Data Rata-Rata Hasil Perhitungan Uji Tarik ... 37

Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Menurut Kekerasan Vickers ... 39

DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Diagram Besi Karbon ... .9

Gambar 2.2 Indentasi dan Penetrator……….19

Gambar 2.3 Perbandingan Kurva Tegangan – Regangan Rekayasa dengan Kurva Tegangan – Regangan Sejati ... 20

Gambar 2.4 Kurva Tegangan – Regangan rekayasa ... 21

Gambar 3.1 Specime Uji Tarik (Test Piece) ... 24

Gambar 3.2 Specimen Uji Kekerasan ... 24

Gambar 3.3 Bahan Sebelum Uji Tarik ... 28

Gambar 3.4 Bahan Setelah Uji Tarik ... 28

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Variasi Waktu Pemanasan pada Proses Tempering Terhadap Kekuatan Tarik Baja Karbon Menengah ... 40