Baja karbon tinggi mempunyai kandungan karbon tertinggi dibandingkan dengan baja karbon lainnya yaitu. Kebanyakan baja karbon tinggi sulit untuk dilas dibandingkan dengan baja karbon rendah dan menengah (Sack, 1997). Baja karbon sedang ini biasanya digunakan untuk as, engkol, roda gigi, poros engkol dan bagian lainnya.
Baja karbon biasanya memiliki kekurangan antara lain kekerasan baja yang tidak merata, sifat mekanik yang rendah, ketahanan terhadap korosi yang kurang dan lain sebagainya. Untuk menjamin terbentuknya martensit pada laju pendinginan yang lebih rendah dibandingkan laju perendaman dalam air. Baja St.41 merupakan baja yang mempunyai kandungan karbon, karena kandungan karbonnya kurang dari 0,30% maka baja ini termasuk dalam golongan baja karbon.
Baja karbon rendah ini tidak dapat dikeraskan secara langsung karena kandungan karbonnya kurang dari 0,3% sehingga harus dilakukan proses karburasi untuk meningkatkan kandungan karbon agar nantinya dapat dikeraskan. Untuk menganalisis laju pendinginan yang tidak lambat dan tidak cepat, dibuat diagram CCT (Continuous Cooling Transformation). Kurva transformasi sedikit bergeser ke bawah ke kanan dan pada baja karbon tidak terdapat daerah transformasi austenit-bainit.
13 austenitisasi kemudian didinginkan dengan laju pendinginan kontinyu pada daerah fasa austenit, kemudian ditahan selama waktu tertentu dan didinginkan kembali dengan laju pendinginan kontinyu.
Heat Treatment (Perlakuan Panas)
Pendinginan
Secara umum struktur mikro baja bergantung pada laju pendinginan mulai dari suhu fasa austenit hingga suhu kamar. Pendinginan cepat bertujuan untuk membentuk struktur mikro baja keras yang mudah getas, sedangkan pendinginan lambat bertujuan untuk memperoleh struktur mikro yang lebih stabil karena perubahan bentuk butiran terjadi secara perlahan sehingga menghasilkan baja lunak dan ulet.
Pemulihan (Recovery)
Rekristalisasi (Recrystalization)
Tingginya suhu rekristalisasi dipengaruhi oleh besar kecilnya deformasi dingin sebelumnya, suhu rekristalisasi lebih rendah pada saat logam sudah didinginkan.
Pertumbuhan Butir (Grain Growth)
- Holding Time (Waktu Penahanan)
- Carburizing
- Pack Carburizing
- Karbon Aktif
- Difusi Atom
- Karakterisasi Material
- Pengujian Kekerasan
- Pengujian Metalografi
Karburasi merupakan suatu proses perlakuan panas pada permukaan suatu benda kerja dengan menggunakan karbon sebagai unsur penguatnya. Secara umum karburasi dilakukan dengan menempatkan baja dalam kotak atau wadah dari karbon aktif padat dan diisolasi dari udara luar, dipanaskan diatas suhu austenisasi dan ditahan selama waktu tertentu. Pada permukaan baja karbon rendah, gas CO terurai membentuk atom karbon yang kemudian larut dalam baja.
Karbon aktif merupakan senyawa amorf yang dihasilkan dari bahan-bahan yang mengandung karbon atau arang yang diolah secara khusus untuk memperoleh kapasitas adsorpsi yang tinggi. Karbon aktif dapat mengadsorpsi gas dan senyawa kimia tertentu atau sifat adsorpsinya bersifat selektif tergantung pada ukuran atau volume pori-pori dan luas permukaan. Sifat adsorpsi karbon aktif sangat bergantung pada porositas permukaan, namun pada sektor industri karakterisasi karbon aktif lebih terfokus pada sifat adsorpsi dibandingkan struktur pori.
Bentuk pori-pori karbon aktif bermacam-macam yaitu : silinder, persegi panjang dan bentuk tidak beraturan lainnya. Gugus fungsi dapat terbentuk pada karbon aktif ketika diaktifkan, hal ini disebabkan oleh interaksi radikal bebas pada permukaan karbon dengan atom seperti oksigen dan nitrogen yang berasal dari proses pengolahan atau atmosfer. Gugus fungsi ini membuat permukaan karbon aktif menjadi reaktif secara kimia dan mempengaruhi sifat adsorpsinya.
Oksidasi permukaan pada produksi karbon aktif akan menghasilkan gugus hidroksil, karbonil dan karboksilat yang memberikan sifat amfoter pada karbon, sehingga karbon aktif dapat berperan sebagai asam atau basa (Sudirjo, 2006). Pendinginan cepat bertujuan untuk memperoleh permukaan yang lebih keras akibat perubahan struktur mikro pada permukaan baja yang telah dikarburasi. Permukaan sampel harus benar-benar rata agar sampel yang telah disiapkan dapat terlihat dan bentuk struktur mikronya dapat dilihat oleh mikroskop sehingga cahaya yang berasal dari mikroskop terpantul ke mata kita.
Pemilihan sampel yang tepat dari suatu objek penelitian mikroskopis sangatlah penting. Secara umum, bahan komersial tidak homogen, sehingga satu sampel dari volume yang besar tidak dapat dianggap mewakili. Pengambilan sampel hendaknya direncanakan sedemikian rupa sehingga diperoleh sampel yang sesuai dengan kondisi rata-rata bahan atau kondisi pada lokasi tertentu (kritis), juga dengan memperhatikan kemudahan pemotongan.
Pemolesan bertujuan untuk mendapatkan permukaan sampel yang halus, bebas goresan, dan mengkilap seperti cermin serta menghilangkan ketidakteraturan sampel hingga 0,01 µm. Merupakan proses etsa dengan menggunakan larutan kimia dimana bahan etsa yang digunakan mempunyai karakteristik tersendiri sehingga pemilihannya disesuaikan dengan sampel yang akan diamati.
Observasi mikroskopis / makroskopis
Pengujian Spektrometer
Dalam situasi ini, elektron tereksitasi dari tingkat energi terendah ke tingkat energi yang lebih tinggi. Sedangkan intensitas sinar karakteristik sebanding dengan konsentrasi unsur yang bersangkutan dalam bahan yang sama.
Peneletian Terdahulu
Variasi pada katalis telah dilakukan sebelumnya. Eddy Gunawan, 2017 melakukan penelitian dengan variasi yang menyatakan bahwa pada saat pengolahan baja St.41 dilakukan pengepakan dengan cara karburasi dengan bahan utama arang tempurung kelapa 75% dengan stimulator BaCO3 25%, dengan pemanasan karburasi 650°C, 750°C dan 900 °C, kemudian diberi waktu tinggal selama 30 menit, kemudian didinginkan dengan water quenching. Struktur mikro pada suhu 650°C, 750°C dan 900°C relatif lebih banyak ferit dibandingkan perlit, relatif lebih banyak perlit dibandingkan ferit dan fase martensit karena adanya difusi atom dari austenit ke martensit. Wili Alfani, 2016 melakukan penelitian dengan energizer CaCO3 yang belum pernah dilakukan sebelumnya, menyatakan bahwa pada saat pengolahan baja St.41 dilakukan proses karburasi dengan bahan utama arang tempurung kelapa 70% dengan kadar 30%.
Sedangkan Woro, 2014 melakukan penelitian perlakuan panas pada rangka samping dengan menggunakan material baja AAR M201 Grade B+ dengan variasi normalisasi. Penelitian ini dilakukan dengan perlakuan panas pada side frame pada suhu 940ºC dengan waktu tahan 4 jam dengan variasi normalisasi 1x, 2x, 3x, 4x, 5x. Nilai kekerasan Brinell yang diperoleh untuk sampel tanpa normalisasi sebesar 209 BHN, 1x normalisasi sebesar 163 BHN, 2x normalisasi sebesar 159 BHN, 3x normalisasi sebesar 158 BHN, 4x normalisasi sebesar 152 BHN, dan 5x normalisasi sebesar 144 BHN.
