Proposal skripsi yang berjudul Pengaruh Perlakuan Panas Terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Pada Baja Aisi 1045 , disusun oleh Awalul Zikri, Nim Program Studi Sarjana Terapan Teknologi Rekayasa Manufaktur, Jurusan Teknik Mesin telah memenuhi syarat untuk dipertanggung jawabkan di depan Dewan Penguji. Proposal skripsi yang berjudul Pengaruh Perlakuan Panas Terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Pada Baja Aisi 1045 , disusun oleh Awalul Zikri, NIM Program Studi Sarjana Terapan Teknologi Rekayasa Manufaktur, Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe telah dipertanggung jawabkan di depan dewan penguji pada hari (Tanggal/Bulan/Tahun). Proses penyusunan proposal skripsi ini tidak terlepas dari berbagai rintangan, mulai dari pengumpulan literatur, pengumpulan data sampai dalam tahap penulisan.
Selaku Pembimbing II yang telah banyak membantu, membimbing dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan proposal skripsi. Seluruh rekan-rekan seperjuangan mahasiswa teknik mesin yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan proposal skripsi ini. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritikan dan saran yang sifatnya membangun untuk proposal skripsi ini.
Latar Belakang
Menurut Agustian [5] dalam penelitian tentang analisis pengaruh media pendingin dengan kombinasi waktu penahanan pendingin terhadap nilai kekerasan baja AISI-1045 pada proses quenching. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai kekerasan yang optimum dan pengaruh media pendingin (air garam, air, dan oli) dengan kombinasi waktu penahanan pendingin (5, 10, dan 15 menit) yang mendapat perlakuan quenching terhadap kekerasan baja karbon AISI-1045. Adapun Nugroho, [7] meneliti pengaruh suhu dan media pendingin terhadap kekerasan dan laju korosi pada perlakuan panas baja AISI 1045.
Kemudian penelitian tentang analisis pengaruh variasi temperature media quenching pada proses hardening terhadap kekerasan permukaan dan tingkat distorsi baja AISI 1045 [8].
Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, penelitian ini bertujuan untuk meningkatkan nilai kekerasan dan ketahanan aus baja AISI 1045 serta mengetahui pengaruh heat treatment 900°C dengan variasi holding time 10 menit, 20 menit, 30 menit kemudian di quenching dengan media larutan garam terhadap kekerasan, laju keausan, dan struktur mikro baja AISI 1045.
Batasan Masalah
Tujuan Penulisan
Tujuan Umum
Tujuan Khusus
Manfaat Penelitian
Sistematika Penulisan
PENDAHULUAN
TINJAUAN PUSTAKA
METODOLOGI PENELITIAN
HASIL DAN PEMBAHASAN
KESIMPULAN DAN SARAN
Baja Karbon
- Klasifikasi Baja Karbon Secara Umum
Selain itu, ada elemen lain yang ditambahkan untuk membedakan karakteristik antara beberapa jenis baja diantaranya: mangan, nikel, krom, molybdenum, boron, titanium, vanadium dan niobium Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya kita dapat mendapatkan kualitas baja yang kita inginkan. Klasifikasi baja karbon secara umum dapat dibagi menjadi 3 jenis sesuai dengan kandungan unsur karbon yang dimilikinya. Klasifikasi baja karbon (carbon steel) memiliki karbon kurang dari 2.14% dan ada tiga macam baja karbon yaitu : baja karbon rendah, baja karbon sedang, dan baja karbon tinggi.
Baja karbon rendah ini memiliki ketangguhan dan keuletan tinggi akan tetapi memiliki sifat kekerasan dan ketahanan aus yang rendah. Baja karbon ini memiliki kelebihan bila dibandingkan dengan baja karbon rendah, baja karbon sedang memiliki sifat mekanis. Baja karbon sedang biasanya digunakan untuk pembuatan poros, rel kereta api, roda gigi, baut, gear, pegas, dan komponen mesin lainnya [7].
Dari ketiga jenis baja tersebut dapat digunakan untuk berbagai macam pembuatan alat atau komponen yang memudahkan manusia, sesuai dengan kandungan karbon yang dimiliki baja tersebut. Makin banyak kandungan karbon yang dimiliki baja tersebut, maka baja akan semakin keras dan kuat.
Baja AISI 1045
- Sifat Mekanik
Pada penerapannya, baja tersebut harus memiliki sifat ketahanan aus yang baik dikarenakan sesuai dengan fungsinya harus mampu menahan keausan akibat dari gesekan dan beban tekanan. Ketahanan aus dapat didefinisikan sebagai ketahanan suatu material terhadap pengurangan dimensi akibat dari suatu gesekan antara permukaan tertentu. Material Sifat mekanik material adalah sifat yang menyatakan kemampuan suatu material atau komponen untuk menerima beban, gaya dan energi tanpa menimbulkan kerusakan pada material atau komponen tersebut.
Merupakan kemampuan suatu material untuk menerima tegangan atau beban tanpa mengakibatkan terjadinya deformasi atau difleksi. Merupakan kemampuan material untuk menerima tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanen setelah tegangan dihilangkan atau dengan kata lain kemampuan material untuk kembali ke bentuk dan ukuran semula setelah mengalami perubahan bentuk (deformasi). Material yang mempunyai plastisitas tinggi dikatakan sebagai material yang ulet (ductile), sedangkan material yang mempunyai plastisitas rendah dikatakan sebagai material yang getas (brittle).
Sifat ini biasanya digunakan dalam bidang perteknikan, dan bahan yang memiliki sifat ini antara lain besi lunak, tembaga, aluminium, nikel, dan sebagainya. Material yang getas atau rapuh ini juga menjadi sasaran pada beban regang, tanpa memberi keregangan yang terlalu besar.Contoh bahan yang memiliki sifat kerapuhan ini yaitu besi cor. Merupakan kemampuan kecenderungan dari logam untuk menjadi patah bila menerima beban bolak-balik (dynamic load) yang besarnya masih jauh di bawah batas kekakuan elastisnya.
Merupakan kemampuan kecenderungan suatu logam untuk mengalami perubahan bentuk secara permanen (deformasi plastik) bila pembebanan yang. Sifat ini berkaitan dengan sifat tahan (wear resistance) yaitu ketahanan material terhadap penggoresan atau pengikisan.
Perlakuan Panas
- Diagram TTT (Time Temperature Transformation)
- Faktor Mempengaruhi Proses Perlakuan Panas (Heat Treatment)
Selama pemanasan, yang biasa dilakukan hingga mencapai daerah austenit, baja akan mengalami transformasi fase, akan terbentuk austenit. Dengan memberikan waktu penahanan yang cukup akan memberikan kesempatan kepada atom-atom untuk berdifusi menghomogenkan austenit yang baru terbentuk itu. Pada pendinginan kembali, austenit akan bertransformasi lagi dan struktur mikro holding time Temperatur (°C) Time (menit).
Dengan laju pendinginan yang berbeda akan terbentuk struktur mikro yang berbeda, tentunya sifat mekaniknya pun akan berbeda [14]. Saat baja dipanaskan pada temperatur austenite dan didinginkan secara cepat (quenching) tanpa menyentuh garis yang menyerupai hidung kurva pada diagram TTT, maka fase austenite mulai bertransformasi ketika melewati garis Ms (Martensite start). Perubahan fase dari austenite beralih jadi martensite akan terus menerus secarancepat hingga mencapai suhu dibawah 100°C.
Terbentuknya martensite ini dikarenakan terjadinya proses transformasi dari austenite menjadi martensite dengan laju pendinginan yang secara cepat. Oleh sebab itu, dengan adanya laju pendinginan yang secara cepat ini akan mengakibat kan atom-atom karbon tersebut terperangkap dalam larutan sehingga membentuk struktur martensite dan membentuk struktur kristal BCT (Body Centered Tetragonal). Pada gambar diagram TTT kehadiran hidung bainite menjelaskan bahwa kemungkinan bisa terjadinya proses pembentukan struktur bainite pada perlakuan panas dan pendinginan secara terus- menerus.
Saat melakukan proses perlakuan panas pada suatu bahan, terdapat beberapa faktor yang akan mempengaruhi nilai kekerasan pada bahan yang akan diberikan perlakuan. Adapun Menurut Dimas [16] beberapa faktor atau variabel yang dapat mempengaruhi proses heat treatment antara lain:.
Temperatur Pemanasan
Pengerasan (Hardening)
Metode ini dapat digunakan agar kekerasan pada baja meningkat tanpa mengubah komposisi kimia secara menyeluruh. Proses tersebut melibatkan pemanasan hingga austenisasi yang kemudian didinginkan pada kecepatan tertentu agar sifat yang diinginkan dapat tercapai. Waktu tahan merupakan waktu yang digunakan untuk mendistribusikan temperatur ke seluruh bagian logam secara merata.
Laju pendinginan merupakan faktor terpenting karena semakin tinggi laju pendinginan maka semakin tinggi kekerasan yang diperoleh.
Waktu Penahanan (Holding Time)
Pengerasan maksimum yang dapat dicapai baja yang di quench hampir sepenuhnya ditentukan oleh konsentrasi karbon dan kecepatan pendinginan yang sama atau lebih tinggi dengan kecepatan pendinginan kritis untuk paduan tersebut,[20]. Tempering pada suhu rendah antara 150–230°C tidak akan menghasilkan penurunan kekerasan yang berarti, karena pemanasan akan menghilangkan tegangan dalam terlebih dahulu. Bila suhu temper meningkat, martensit terurai lebih cepat dan sekitar suhu 315°C perubahan fasa menjadi martensit temper berlangsung lebih cepat.
Biasanya baja dipanaskan pada suhu tertentu kemudian ditahan dalam waktu yang tertentu untuk mendapatkan harga kekerasan dan ketangguhan yang diinginkan.
B = Proses pemanasan awal hingga temperatur austenite
C = Waktu tahan pada temperatur isothermal
D = Proses tempering
- Pengujian Kekerasan
- Pengujian Kekerasan Rockwell (B)
- Pengujian Scanning Electron Microscope (SEM)
- Tempat dan Waktu
- Alat dan Bahan
- Prosedur Penelitian
- Persiapan Spesimen Uji
- Proses Perlakuan Panas ( Heat Treatment)
- Prosedur pengujian
- Pengujian Kekerasan Rockwell (B)
- Pengujian SEM
- Diagram Alir Penelitian
Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap benda uji (speciment) yang berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut seperti ditunjukkan pada gambar di bawah ini [22]. HR itu sendiri merupakan singkatan dari kekerasan Rockwell atau Rockwell Hardness Number dan kadang-kadang disingkat dengan R saja. Prinsip dari SEM adalah dengan menggambarkan permukaan benda atau material dengan berkas elektron yang dipantulkan dengan energi tinggi.
Persiapan bahan uji adalah dengan melakukan penyesuaian dimensi baja AISI 1045 dengan cara dilakukan pemotongan dengan menggunakan gerinda potong sesuai dengan dimensi yang telah ditentukan, yaitu panjang 50 mm, lebar 30 mm dan dengan tebal 10 mm. Baja Baja AISI 1045 dengan dimensi yang telah sesuai ditempatkan di dalam tungku dan dipanaskan hingga suhu austenitnya. Setelah temperatur baja AISI 1045 mencapai temperatur austenitnya , lalu di lakukan penahanan pada temperatur tersebut selama 35 menit, sehingga menghasilkan keseragaman fasa.
Bahan uji kemudian didinginkan dengan cepat sampai suhu kamar dengan cara direndam dalam media quenching (Oli SAE 40, air larutan garam dengan kosentrasi 30 %, dan 40. Adapun Prosedur pengujian yang dilakukan pada baja AISI 1045 meliputi pengujian kekerasan Rockwell (B) dan pengamatan struktur mikro. Setelah indentor menempel berikan beban minor dengan cara memutar tuas hingga skala minor menunjukan angka 3.
Menurunkan meja uji agar indentor tidak menempel pada benda uji dengan memutar tuas pada meja uji. Lakukan langkah tersebut pada 5 titik yang berbeda dengan jarak titik minimal 3 kali bekas indentor hingga terjadi 5 titik pengujian yang mendapatkan 5 nilai kekerasan. Mengamplas spesimen yang telah dipotong bagian penampang lintang agar rata dan membersihkan bagian penampang melintangnya dengan teliti untuk menghilangkan pengotor lainnya.
Meletakkan spesimen diatas holder yang telah dilekatkan dengan carbon tape agar sampel tidak terlepas dari holder pada saat pengujian.
DAFTAR PUSTAKA
Adib Ramadhan Ilmiawan, “Pengaruh Perlakuan Panas (Quenching Dan Variasi Suhu Tempering) Terhadap Kekerasan, Ketangguhan Impak Dan Struktur Mikro Pada Baja S45c,” 2023. Manufaktur Negeri Bangka Belitung, “Analisis Pengaruh Media Pendingin Terhadap Kekerasan Baja S45c Pada Proses Hardening-Tempering,” Vol. 12] Zenndhy Nur Riyanta, “Pengaruh Quenching Pada Baja Aisi 1045 Terhadap Sifat Kekerasan, Ketangguhan Impak Dan Struktur Mikro,” 2021.
14] Teuku Aditya, “Variasi Temperatur Hardening Pada Proses Perlakuan Panas Baja S45c Terhadap Kekerasan Dan Kekasaran Permukaan,” 2022. 15] Satriyo Bagas Aji Nugroho, “Karakterisasi Material Baja Karbon Aisi 1045 Hasil Quenching Terhadap Kekerasan, Keausan, Dan Struktur Mikro,” 2022. 16] Dimas Subekti Kuncoro Jati, “Skripsi Karakteristik Baja Karbon Rendah Hasil Proses Quenching Program Studi Teknik Mesin (S1),” 2021.
Thessa Adhitya Thomas, “Pengaruh Holding Time Dan Quenching Terhadap Angka Kekerasan Dan Struktur Mikro Baja Aisi. 20] Bagus Ilham Pramudya, “Pengaruh Temperatur Dan Media Pendingin Pada Proses Heat Treatment Terhadap Sifat Mekanis Baja S45c Untuk Aplikasi Mata Potong Pencacah Plastik,” 2022.
