LAPORAN PENELITIAN
ANALISIS PENGUJIAN PENGARBONAN DAN PENGERASAN TERIIADAP BAJA KARBON RENDAH
i
Milth ptRpuSTAl(AANrr<rp pao
AN6 f
DlEpr,4ilor 4- l- 96
siiMBER/HARcA
HD
EKSI
lfKr
66 /8< a. a
A{ilS
SI
Oleh
Drs. IBRAIIIM
( Ketua Tim Peneliti )
Penelitian ini dibiayai oleh
Proyek Operasi dan Perawatan Fasilitas IKIP Padang Tahun Anggaran 199311994
Su rat Perj anj i a n Ke rj a No. 7 9 tPT 37 .H9 lN. 1.2 I 1993
Tanggal 1 Juli 1993
II(IP
INSTITUT
KDGURUANDAN ILMU
PENDIDII(AN PADANG1994
! tr, /a 9:a.:r !
SAJA KIRBO}I RE!{DAH
Personalia
Penelitian
Konsultan : Drs.
Di a simanK:etua: Drs.
IbrahimAnggota : I. Drs.
Rusdi2. Drs. Yufrizal
ABSIRAK
Penelitian ini tlilakukan atas
clasarpemikiran
pengeembangan
flmu
logamFerro,
yanglebih dlkhususkan
patlaproscs
perlakrran panas, karenaproses sepertl inl
akandapat
menjatlika''
logamFerro
semakin,bermanfaat danber-
nilai
dalam kehitlupan manusia. MenurutSriati
DJaprie(f945 : 115)
bahwa proses perlakuaF panasdiperlukan
un-tuk
nengubahslfat-sifat fisis logaa, agar
mudah permc-sinan,
menghilangkan tegangan dalam, meningkatka''' ketang guhan dan menghasilkan permukaan yangkeras. Untuk
mc-mungkinkan
perlakua''
panas yanB tepat,maka susunakimia
baJaharus diketahui,
karena komposisikimia,
khusus-
nya
karbo-
dapat mengakibatkan perubahansifat-sifat fi- sis.
Pengaruh da,. manfaat unsur karbon dimaksud dapat
di tetiti atau dilihat melalui
penambahan karbonpada
baja karbonrentlah (t4ild Ste'I), d"''ga''
meLakukan proses per-lakuan
Danas' pengujian
kekerasan dan pengamatanstruk - tur mikro
sebelum dan sesualah proses berlangsung'Ailapun
penelitian
perlakuan panas pengarbonan terha dapbaja
karbon renilahbertujuan untuk melihat
pengaruhttan manfaat karbon tlalam menlngkatkan kemampuan
sifat f1 sis logan farro,
khususnya kekerasanpermukaan'
karcY'apatla awalnya permukaan
baia
karbon rendahtergolong Iu-
nak dan mutlah
rusak saat terjadi
geseran 'Populasi clari penelitian ditujukan
pada sefuruh ba-Ja karbon renilah yang berada
tli tlunia industri dan
per-clagangan, sedangkan sampelnya
diambit
sebatangbaja kar-
bon rendah tlengan komposlsi karbon O'01
- O'7 #
tlan ke-kerasan 110
-
I5O HB. Data yangdlperoleh atlalah
primoryaitumelaluieksperimenlangsungterhadapobjekyangdl tetltidantliolahclenganbeberapateknikanalisis'gesuai
dengan
variabel
yangtlitelitl' yaitu analisis mean
danahalisis
perbandingan pengamatanstruktur mikro'
)engan
perlakuan
tlan pengolahan data'serta:analisis
I.
Pengarbonan padabaja
karbon rendahberhasil
denganbaik, tetapi
belum memperoleh kekerasanyang
sesuai dengandiharapkan,
ha1ini
disebabkanbelum
._ adanyaperlakuan
pengera san .2.
Pengarbonan dan pangprasan paCabaja
karbon rendahternyata
alapat merubah kekerasan,,ya:..dan
sekaligusstruktur
mikronya berubah membentukbutiran - butiran
halus .
Perubahan kekerasanini terlihat alari hasil pengujian
kekerassn, 5r?rg pailaawalnya baja.
karbon renCah mempunyairata-rata kekerasan
15r55 HB.$te- lah melalui
perlakuan pengarbonan tlan peng--rasan deng an mediapenrlingin air, nifai
kekerasan berubah menjadi
61,28
IIRC tlan pengerasan dengan metlia penCingin o-Iie, nilai
kekerasanmenjadi
58r22tlft9. Artinya
bagi-an luar baja
karbon rendah cukupkeras
dan bagian da- lamnyaulet.
1.
nengarr menggunakahgrafik
Van V1ack, dapatdilihat
perubahan pprtambahan-p.rtambahan persentase karbonyang semula
baja
karbon rendah mengandungsekitar
Orr2 %dan
setelah
perlakuan pehgarbonan dan pengerasanrmaka kandungan karbon pBningkatmsnjatli sekitar
Ir5%C.4.
Pengamatan yanE!dilakukan
patlabaja
karbon rentlah se- belum clansptelah
pe::lakuan ,pengarbonan dan pengeras-an,
memperllhatkan perubahanstruktur rnikro
cukup me-nentukan perubahan komposisi
kimia
padabaja.
Dimanaawalnya
struktur mikro
memperlihatkan gambarar jumlahFerrit lebih
besardari PerIit, tetapi setelah
menga-lami
perubahan yangkelihatan
adalahperlit +
semen-tit. Struktur mikro
yangseperti ini
memberikanarti
berubahnya
sifat fisis
padabaia dari lunak
kepada keras
( Martensit
)PENGANTAR
Penelitirn merupakan salah satu kerya ilmiah
di
perguruan tinggi'Karya ilmiah ini hcrus dilakanakan oleh Dosen IKIP Padang dalam rengke meningkatkan mutu, bcik sebrgai dosen meupun sebagai peneliti.
OIeh krrena itu, Pusat Penelitian IKIP Pcdcng beruschr mendorong dosen/peneliti untuk melekukan penelitian sebagai bagian dari kegirten akademiknl.e. Dengan demikicn mutu dosen/peneliti dan h:sil peneliticnnyr
dope t ditingkc tken.
Akhirnya s.ya merasa gembira bahrva Penelitian ini telah diselesaikan oleh peneliti dengcn melrlui proses pemerikran deri Tim Penilai usul dan Liporan Penelitian Puslit lKIP Padang.
Padrng, Februari 1994 Kepalr Pusct Penelitian
IKIP
Pcdcn\R tr. lt
Ill
,l
ainil,
M.A.1301S70ss
o I
AT r.tr
IIaJ irrrran
Al]51'lr^K PENGA{TAII DAFTAR
ISI
.DAtr'fAR GAMBAR
DAF'IAR TABEI DAFIAR GRA..AI(
DAFTAR IAM?TRA}I
t
11t
yi iv
vii viii
I.
Ir.
P.E].I1)AHULUAN
A. latar
Belakang Ma sa Iah3.
Serumusan Ma salahC.
TujuanPenelitian
).
Kegunaan Penolit
ianE.
landasanfeori
I{ETONOIOG
I
PE!{EIIT IANA. Populasi Data
SampelPenplitian B. Jenie
DataC.
fumber DataD.
Tekniktlan
Instrumen Penqumpulan DataE.
Pengolahanila'' Analisis
DataI I
2 2
,
3 6 6 5 7 7 B
IO
t2
I.
ProsedurPenelitian
III.
HASII P,BFEIITIAN DAN PEMBAHASANA. Anallsis
Kekerasan danStruktur
Mikro Sebelurn Pengarbonan clan ?engera sanB. Anallsis
Kekerasan danStruktur
Mlkro Setelah PengarbonanC. Analisls
Kekerasantlan Struktur
Mikro Setelah Perlakuan dengan QuenchingAir D. Analisis
Kekerasandan Struktur
MlkroSetelah Perlakuan dengan Quenching OIie
(XSIMPUIJAN DAN SARA}.I
A.
Ke simpu lan12
L6
18
24
ry.
iv
30 10
B.
SaranDAFTAR ro)PUSTAKAAN trAIllPIRAN
Ha Iaman 12 11
v
Gambar 1
Gambar
2. Struktur
mikrosil
pengamatanStruktur Mikro baja
karbon tlenganO,l2
/&rendah
16
tb
t7
19
25
baja
karbon rentlah ha- sebelum perlakuanGamba
r
Gambar
Gambar 1a
tb
Struktur: mikro
sesudah pengarbonan tlengan pembesaran lOOx :. , .
.Struktur mikro
se sudah pengarbonan tlenga'" pembc saran 4OO x4. Struktur mikro setelah
pengarbonan den .pengerasan- dq6g45 Quenchingair 5. Struktur mikro setclah
pengarbonantlan pengerasan dengan Quenchlng
olie
vi
DAFTAR TABEI
Tabel
1rilai
kekcrasanbaja
karbon re',dabsebelum
diberikar,
perlakuanTabel 2. llilai
peningkatankek-rasan
bajakarbon rendah
clari inti ke kulit luar
Tabel l. ltiIai
kekerasanbaja
karbon rerCahsetelah
pengarbonan dan sebelum'
Pclrgera sanfabel
4Nilai
kekerasanbaja
karbon rendah se-telah
perlakuan pengarbonan dan penge-rasan
dengan mpdiapendingin air . .
.Tabel :5. Ililai
kekerasanbaja
karbon rendah se-telah
perlakuan pengarbonan tlan penge- ragan de.gan mediapendingin olie ..
.Halaman
L3
T1
t7
19
2'
vii
Graflk I
Peningkatan kekerasanstruktur
baja
inakinjauh tlari inti
maklnkeras
.Graftk 2.
Hubungan kekerasanbaja
denganper--
sentase komposisi karbon
baja
karbonrendahO,tz%C ..,...
I4
15
24
28
Graflk l.
Hubungan kekera santlengan persenta se
t,5
%cbaja
53,28 IIRCkomposisi karbon
Grafik 4.
Hubungan kekcra sancl "ngan Persen ta se
1,5
%cbaja
58,22 ltr.C komposisi karbonviii
A
DAIITAH IAMPIRAI.I
Teknik
pcngujlan
kekera sanindlkasi Brinell,
RockwellMFI Systime dengan
Type KRB O,2!.
B.
Tebelkonvprsi baja
karbon MFI Systime tlenganintlikasi Brinpll
.C.
Tabelkonversi baja
karbon lilPl, Systime tlenqanindikasi
Rockwefl .PENNAHUIJUAI A
Latar
3el-akang Ma salah,
Kenajuanilmu
pengetahuan tlanteknologi
membuatorang makin
kompetitif terhatlap
pemanfaatan berbagaijenis
logarn. Bahkanjenis
Iogamferro (besi)
memegangperanan yang cukup dominan
di tlunia teknologi
perme-sinan,
sebagairoanayarg diungkapkan stiati Djaprie
I(f945 : 11)
bahwa kepentingan akanbesi
tlanbaja
ala-Iam
dunia teknlk
merupakanurutan
pertamadari
produksi
logamtlunia.
Karenaia
memenuhi persyaratantpknis
dan ekonom I s.
Selanjutnya
penggunaan logamferro secara
baiktidak
sempdah membaliktapak tangan, tetapi sejak
da-ri
awal pcnambangan sampai pada pemanfaatan, haruslahmelalui berbagai
proses tlan pengolahan yang cukupru- mlt. Setiap
proses pengolahan yangtlilalui oleh
logamfemo
akan menjadikan logamtersebut makin bernilai atau
semakin bermanfaatuntuk
kehitlupan manusia.Produksi tlari
proses pengolahan logam ferrorakanmembentuk batangan tlan
berbagai plat,
yangtlapat dt- jatlikan
benclajadi seperti,
kerangkamesin'
bantalan,poros,
ragum,kikir, gergaji
tlanberbagai
perkakasserta
bahan kebutuhan 1a innYa .Biasanya kebutuhan bahan
teknik
Iogamferro,
un-tuk penditlikan
Qanlatlhan berbagai labor
dan bengkel(work ehop), dioakai
logamferro baja karbon
rentlah(MlId
steel ) .Maksud
dari
pemakaiarbaja
karbonrpnclah
adalahmemutlahka'' melakukan
praktek
dansekaligus
menjagakontlisi alat agar titlak cepat
mengalami kerusakan, karera
bahanlebih lunak dari afat
yang beroperasi' Kelemahanrlari
penggunaan bahanbaja
karbonren-
dahterlibat setelah has1l karya clari pentlidlkan
dan2
latihan siswa serta
mahasiswaterbuang begltu
saJaAtla yang
diperlukan tetapi tldak lebih clari
benda pa Jangantll
pameran-pamaran.
Paclagilirannya nanti
akadijual
bagalkanbesl
rongsokan.Untuk mengatasi
agar
bahanbaja karbon
rendayang sutlah menjadi benda
dapat
bermanfaat tlengan baimaka
tliperlukan
perlakuanpanas, seperti
penambahakarbon tlan pengerasan.
B Perumusan Ma salah
Pada clasarnya baJa karbon rendah belum dapat
tli
manfaatkan secara
baik
dalamdunia teknik,
karena be- lum memenuhipersyaratan teknis
yangcocok
dengan kebutuhan
para
konsumen, terutama kebutuhan akan perka-kas potong, as, roda gigi
suku caalang danlain-lain.
Kelemahan
dari baja karlon rertlah, lalah
mudahtl i serai'g
korosif
Can secara mckanismenpunyai slfat pisis
yangIu''ak atau setlikit diatas besi ferrlt.
Me-llhat tlari
komposlsibaja
karbonrendah, maka sifat
lunak
yangdipunyainya
clisebabkan rendahsekali
meng-antlung elemen karbon.
Agar setiap
bentlakerja
yangterbuat clari
baja karbon rendahdapat
dipergdnakarsesuai
tlengan peren- canaan, makaperlu tliberikan perlakuan panas
dalambentuk pengarbonan tlan pengera san .
Sebagal langkah
awal
penanfaatanbaia
karbon ren dahsesuai
denganfungsi
bendakerja
yangtlibuatr di-
perlukan penelitlar, untuk mellhat
Eeiauh mana penga-?uh
p.rlakuan
pengarbonan tlan pengerasan yangdlberi- kan.
Apakah clapat memezruhipersyaratan teknis
untukberbagai konstruksi
kebutuhanalat atau benda kerja lain.
C.
IuJuanPenelltlan
Penelitlan
perlakuan pengarbonandan
PengerasanD
terhatlap baja
karbon rendahbertujuan
sebagalberikut
1.
Untukmelihat
sejauh mana pengaruh karbon terhadap kekerasanbesi atau baja, setelah
pengarbonan dar pengera san .2.
Agarsetiap hasil pekerjaan
yangterbuat dari
ba- hanbaja lunak dapat dimanfaatkan sesual
denganfungei
bendakerja itu sendirl.
f.
Untukmclihat struktur baja lunak
yang eudah mela-Iul
perlakuan perrqarbonarr dan pengerasan.Kegunaan Penel
ltian
Hasil penelitlan i'ri
diharapkan berguna spbagai bahan masukkanuntuk
peng-ambangan perencanaaniop-ioP piatikum
nahasiswatli Iabor.
Disamping
itu penelitian ini
mcmberikan masukan(konstribusi)
padaseluruh
lembagapendidikan
yangpraktek
bengkelnya menggunakanbaja
karbon rentlah.Selain dari itu hasil praktek
dapat tlipasarkanbIla telah melalui perlakuan seperti penellt
ian, tleng-an senalirinya Iembaga
akanmemperoleh
sumber dana yanglebih baik dari
padamenjual hasil praktek
clalambentuk besi
rongsokan.IJanda san
reori
BaJa karbon
rentlah (Mild steel)
attalahsalah
sa-tu ctari
proaluksi logarnferror
YanBpallng
banyak tligu nakanuntuk praktek di
bengkel-bengkel pendl itl ikan . Ha1lni
dieebabkanbaja
karbon rendahlebih
ekonomis, mu- tlahtllperoleh dl pasaran
dan mutlahtlikerJakan
tlalanberbagai praktak teknlk, serta
clapat memelihara per-alatan
karena Iunaknya.Salah
satu unsur atau
elemenpenentu
dalam pro-ses
pengolahan logamferro
adalah elenenkarbon' Arti
nya elemen karbon
tlapat
menentukankarakteristik
tlanE
4
klaslflkasl dari
logamferro
yanghasllnya nantl
disebut
baJa karbon.Menurut ttlahyudln
K, (1979 :45)
bahwa baJakar-
bon dlgolon.gkanatas ) kelompok, yaknl baJa
karbon rentlah yang menqandungkarbon
sampai Or25%,bajakar- bon
sedang menga4dungkarben
O,25:
O,45 %dan
bajakarbon
tlnggl
mengantlung karbondiatas
Or45 %. Dimanaunsur
karbon tlapat nenentukansifat-sifatEya
dan mik-roetrukturnya
setlangkan elemenlaln
yang terkandungterjadi
karana proses pembuatannya. Sctlangkan keadaanm ikro
strukturnya
akandltentukan
komposlsi karbon danproses perlakuan panas
akhir.
Baja
karbon sedang clantinggi
sudahtlapat iliper-
guEakan
tliberbagai konstruksi
tlan disesuaikan tlergan kebutuhan.Hal ini tidak lebih dari
komposisi karbon- nyadapat
menjadikanbaja
memenuhi persyaratanteknis seperti
kekerasantlar
susunanstruktur
logam yang be-gi-tu kuat,
membuatlebih sulitnya
penebarankorosif.
Stlangkan ba
ja
karbonrentlah (Mild
steel) tf
aattlapat
clikerdskanbegitu saiar hanya bila
tlipanaskandlatas
temperatur 9O0oC menyebabkan nembesarnyabutlr austenit. Sesar butir austenit
akan merobah besarbutlr setelah pentlinginan.
BaJa tienganbutiran
yangkasar
kurangtangguh
clanmerniliki
kecenderungan.,bilatlibebanl
akantlsitorsi, tetapi tlari slsi
pekerjaan 1ebih
mudahuntuk
perme slnan .IGnurut Djasiman, (I991 15)
bahwabaja
karbonrenttah akan
tlapat
tltkeraskarrbila melalul
prosesper-
lakuan panas, seperti
pengarbor,an tlan pengerasan. Se-tlangkan
yang termasuk baJa karbon rentlah ada dua ke- lornpok,yaltu
komponen-
komponenkecil
lDengandungkarbon
OrI - O,IE K
dan kelompok komponen baJaukur-
an beear menganalung karbon0r2 -
Or7 % C'Senada
tlengan
apa diungkapkandi atas, juga tll-
jelaskan oleh
GeorgeS.Bratly,
(1980: I4r)
bahwaIIrOW-CARBOII 5lt'98-tr
are the
gradesAISI
1OO5to AI$I lOlO.
Sometimes referred to
asMI.[, s]tlml, thcy are characterlzed by
lowstength
andhigh ductlJ-ity,
andII0II
HAnrDNABLI4
by
heaL treatmr.nt
IIXClll'T by
iitrltFACl,;llARD,'ltlIl:ll I,I(OClt
js'l ij.
Ik,causpof ttrelr
11oodductlllty, low carbon stpels arc readlly
formodlnto Intricabe shapes.
Propertyranges
are : tensile strength,
4OOO0-7OOOOlb/in
1275-
482I{Pa) : lllongation
25-40 it Harness, 110- 150 rr .Ketegasan S.Brady
mengatakar baja
karbon renCahmempunyal kokprasan
tI0-15O Brinell Can titlak
dapatdikeraskan, kecuali
dongan peLrgcrasan permukaan (po- ngarbonan).HaI ini
mpmberikan kesempatan kepada baja karborr pentlah;u',tuk
merobahsifatnya
rlengan memfusi- kan karbon kedalamstrukturnya.
Padagilirannya nanti baja
karbon renalah akarl alapat tlimanfaatkanuntuk
ben-tla-boncla
yangrumit
dan mempunyaisifat-sifat
yangsesuai
dehgank.butuha-.
g"6srgkan
fusi
karbon yangterjadi
padabaja
kar bon rentlahadalah
tlenganlaku panas,
pada temPeratur 85o-
gOooc(Djasimar,, t9g2: r5).
Untuk media karbon dan lamanya waktu pengarbonan'alapat tli;-'1r"n"n
oa"nKempster,
(t972 : 4l)
bahwa :trIhe
carburising
modium canbe
wood, bone,orIeather Charcool ; but an energiser'
suchas
bariumcarbonate, isatltled to
speed 'up. thp ptocese. In t-ally
_the rate of
carbu-rising is
about O,3 mm/hour,but thls
slows down,so it takes about 7 hours to
producea depth of about I,3
mmof high
carbonsteel at the
surfacerr .Ungkapa"
Kepster memteri
peluangkepada
bajakarbon
renCah untuk
rnenambahkan karbon- tlenganjalar
memfusikan',ya. Fusi
karbon padabaia
karbon rendahadalah Or7 nn/
jan
tlanbila Iaju
pengarbonan lambat makafusi
karbon akanterjatli Ir5
mm selama ?J3ur atausekitar 0r19
nm/jam.BAB IA.IODOLOGI
II
PENEIITIAT
A
Baja
karbon rendah yang aka',tlilakukan
pengujian harualah
6gnganCung karbonsekitar 0r01-0r, 9dC,
setelahitu diberikan
perlakuan pengarbonan dan pengerasan padatemperatur
9OOoC, denga',laju
pengarbonansokitar OrIg - o,J
mm/jam.Agar
pengujian ini sesuai
Ccngan yangdiharapkar
maka perlu dijelaskan populasi
bahan yangdiuji,
sampelljenis Cata,
sumberrlata, teknis
pengumpulandata, instru
men p4ngumpulan
tlatar
pengolahan dananalisis data
serta prosedurpanelitian,
sebagaiberikut
:Populasi
dan SampefPenelit
ianPopui-asi adalah
objek
yang$iteIiti,
dimana yangmenjadi populasi
tlalampe''elitian ini ialah
seluruhbaja
karbon rendah(t4i1d stee1)
denga-kadar
karbon0rOI - Orl
% C da'. kekcrasanberkisar
110- 150 Bri- nel1
(HB).Melihat
keadaanpopulasi
cukupbesar,
maka pene-litian
memerlukan sampel. Sampelya''3 diambil
cukupsebatang
baja
karbon rcndah tlengan ukuran2 inci
danpanjang
sesuai
yangdibutuhkan. AIasan -
p4ngamDllan sampellnl tldak leblh darl kehomogenannya,
karenaberton-ton baja
karbonrcntlah
akantidak
berbeda dengan
1
onsbaja
karbon renilah.B. Jenis
DataJenis data
yangdipakai adalah tlata primer, Yai-
tu data
yang langsungdiambil melalui
eksperimenter-
hadap
baja
karbonrentlah.
Caranyalalah
melakukan pe-ngujlan
kekerasan danmikro struktur, setelah tliberi
kan perlakuan pana s.
c fumber
)ata
fumber da ta Jurusan Pen cl id lkan
pen-.I
itian
ini,
adalahTeknik
Mesin tr'PIK IKIPlabor
bahanPa dang
D. Teknik
dan Instrumen Pengumpulan Data1. Teknik
pengumpulan dataTeknik
pengumpulandata dilakukan sesuai
de ngan asDAkpenelitian yaitu
:-
M.,nguji kekerasanrnelihat struktur baja
karbon rendah spbelumdib.ril<an
perlakuan panas.- ljlcnguji
kekprasan danmelihat struktur baja
kar bonre-rlabr setclah
me.Ialui perlakuan pengarbon- an., -
MonguJi kekerasan danmellhat struktur
baJakar-
bon
rendahr setelah
mendapat perlakuan pengarbonan
dan pengerasan denBan Quenching o1ie.-
Menguji kekerasa', tlanmelihat struktur baja kar-
bon
rendah, setelah
nendapat perlakuan pengarbonan
tlan p6'lsprasan tlcngan Quenchingalr.
2.
Instrumen pengumpuJ-an tlataUntuk mengumpulkan
data
yangcliperlukan' di-
parsiapkar berbagai jonis blangkor
yang lengkap de nganlajur-Iajur
yang tliperlukanr sepalf,i
urutanbahan yang
diuji,
angka kekerasanyang tllperol6h,
rata-rata
kokerasanr gambarstruktur baja
karbon yangdilihat
danlain-lain.
Tentang
teknik
pengumpulandata
padapenguji-
an kekerasansesuai
tlengarpenjelasan ltoff
Gan8. S,(1991 : 1l)
bahwauntuk
mencarirata-rata penguji- an
eebaiknyaI
bendauii 5 kali
perlakuanperguii- an,
kemudiandikalikan
dengan jumlah bendauji
dansetelah itu baru cari rata-rata
(Mean). Untuk menghitung
harga ile ar, (angkarata-rata) clari
pengujiankekerasan,
dipergunakan rumus :8
M
d imana
x
}I (Ga1yer, 19BO
nilai
Posisi
P'ngtlkuran20r) x
}I
jumlah Jumlah
p
Sedarqkan p.ngamatan
struktur
baJa karbon ren dah m^nggu''akanalat optlk mikro sbrukLur,
sebagal maFa yanq diungkapkanoleh Sriati Djaprio,
(1985 :22, 23)
bahwa C.''gan mikroskop dapattliteliti pcr-
mukaan
dar struktur
logarn yangtplah tlipolis
dandictsa
donqan''ita1 I
%,yaitu I
bagianasam !iit- rat
dah97 bagia. alkohol.
KemuCianbutir
logamdi periksa
Congan pPmbesar 100x
(MIO).
Untuk memfusika!n karbon dah pengerasan dapur
perlakuar
panas (ChamberI'urnace),
yangtlapat
ma- manaskan logam sampait.mperatur
l2OOoC (wo1f.G.S,l-991 z
8). Me''urut Sriati Djaprio,
(1985:
19)t.m-peratur
yangdiperlukan untuk
merubahstruktur
ba-ja
karbon adalahdiatas
9OOoC.Berarti patla
saatini
ssngatbaik untuk
memfusikankarbon, Fusi kar-
bon aka'r berlangsung Or19
- 0r3 mm
selamaI
.jam(Kempster, L972
:
41) Pengolahan danAnalisis
-Datat)ata
yang sudahtliperoleh,
kemudiantliolah
tlantlianalisa
Cengan berbagai metoda. Proses-
pengolahandan
analisis
clata dimaksuddapat dijelaskan
sebagaiberikut:
1.
Menguji kek-rasanbaja
karbon rendah sebelum mendapat
p-.11rLoan panas, dengan menggunakan mesirruni- versal
4MCO TXSI.
Dalam pengujian lni, kita
mema-kai
metodapenqujian
kekerasanBrinel ,
karena metocla
ini
dapat mengukur bahan yang lembikatau
yanglunak, saat
pernb.banandiperlukan
waktu 10-
15 tletlk
dan penghitungan dapat denga''tabel atau
rumusBrin-.Il .
Setlangkaruntuk
menguji kekerasan setelahbaja
karbon rpndahdiberikan
perlakuan pengarbonandan pengcrasan, maka rumus
3rine11 tlCak
mampu l_a-gi
men.gukurnya. 01ch sebabitu
pengujlan kekerasanlanjutan dipakai
rumus dantabel Rockwell.
Ke dua rumustersebut ddalah
sebagaiberikut
:a.
Rumus 3rin.ll
HB P
IID
2 2--T (J-
D dSoPdjono, (19?8 88.)
tl imana
HB =
KekbrasanBrinell P =
Boban penekana''D = iiamet.r bola
bajad =
.Diameterb-kas
tokananII = t,t+
b.
Rumus Rockw-Ilk (nr
_h)
(ug/nnz)
(Newton : -kg)
(mm ) (mm )
HRc c
c.
Soetljono, (19?8
:
89)d lmana
1 =
Angka ketotapan bahan Or2untuk intan,0r25 untuk bola
bajahI =
Dalamnya penekanarsetelah
beban utamatli-
h ilangkan .
h =
Dalamnya pen-kanan pada beban mulac =
Angkaskala
pembagi pada pesawatrockwell
(O,oO2 om/skaIa).
Tabel yang digunakan
adalah
MFLrsystime
sGsuaitlengar mesin
penguji
kekeraean(terlampir)
2 llengama t
i
d ilakukan
struktur tlari
logambaja
karbor 4(empat)kali, yaltu:
ren da h )
t
10
-
Sebelumdiberikan
perlakuan panas-
Setelah pengarbonan- Setclah
pengFrasan dengan media pendinginair
(quer,,ching
alr)
-
Setelah pengcrasan denganm.dia pendingin olie
(quenching
olie
)Pengamatan
struktur baja ini dilakukan
denganbesaran 100
x
dannital
196(Sriati Djaprie,
1985 :22). Sebagal alat
pengamatan padapenelitian ini
dipakai
miktoskop tlengan pembesaran 100 dan 400 kaIj.
(M.fO dan M.4o).Untuk memfusikan karbon dan mengeraskan
baja kar-
bon rentlah dipergunaka', dapur pemanas (Chamber i\r
r
nance).
Sedlangkantemperatur
yangdiperlukar
untuk memfusikan karbon attalahgOOoC tlengan waktu
7jam" ,
Set.lah
pengarbonandilakukan
ppngerasan dengan quenching
olie
pada temperatur gOOoC ( riahyu- din K,
1978:
61).Prosedur Penel
ltian
Prosedur
clari penelitian itl
aalalah sebagaiberi
kut
:I.
Pengajuarusul
proyekpenelitian
kepatlapusat
pe-penelitian IKIP
Padang.2.
Pemantapandisaln reset (Penelltian)
dengan berkonsultasi
kepatla ppmbimbing.J.
?emberltahuanoleh pusat penelitian
bahwa proposalpenelitian
yangdiajukan ditprima dan
tliharapkan segera mpmuLaipenelitiannya dergan
uenyampaikan Jadwal keglatan -penelltian
.4.
Melaksanakan penjajakanke Iabor
balian Jurusan ?endidikan Toknik
l'lesin FPTKIKIP
Patlang.5.
Itlenyusun instrumen.5.
Pengumpulan tlata.7.
Pengolahantlata.
I
8
Penulisan draf lapora" penelitian
dan mengirimka-
II(fP
Padanguntuk
dldisku- pusat
penelit
iandari hasil diskusi
danakhirnya penjilidan
scmpurna,
untuk
didokumenta sikan .nya ke
sikan.
9. Revisi
secara
BAB
III
HASIT PE\TEIUIAN DAII PEIItsAHA &.IN
&teIah tliberlkan beberapa
perlakuan terhadap baja karbonre"dah,
derrgan cermat dantsrkr.*rol,
maka dipop_oleh data
dalam bentuk angka dan gambar yangperlu
dianaLisis. Solain dari itu, agar
memudahkanpengcrtiar,
bagipembaca
laporan hasil penelitian
dan pembahasan tersebut maka bablII ini dibagi atas 4(empat) $rb, yaitu
:A. Analisis
kekerasan danstruktur mikro baja
karbon rendah sebelum perlakuan pengarbonan dan pengerasan.
B. Analisis
kpkerasan danstruktur mikro baja
karbon rendah sct-.lah dibcrikan perlakuan
pcngarbonan.C. Analisis
kekerasan danstruktur mikro baja
karbonrer tlah setelah dib-.rikan
perlakuan pengarbonarr dan peng_erasan denqan ,nedia
pendingin air
(guenchingair)
D. Analisis
kekerasan danstruktur mikro baja
karbonr.1
dah
setelah diberikan pcrlakuah
pengarbonan dan pengerasan
dengan mediapendingin olie
(QuenchingOlie)
Keempat
teknis
parolehandata
dananalisis
yang ali_berikan,
mempunyai hubungan yang cukuperat satu
danlalnnya.
(hususuntuk
perlakuanpoiny
C danD,
mengalamicara
yang sama,tetapi
akanttiperoleh hasil
yang berbeda.Untuk
lebih jelas
perolehandata
dan pembahasannya maka percobaandlawali
dengan sampel ,yangtelah
Citetap_kan masing-masing, dengan
hasil
dan pengamatan sebagaiberikut
:Analisis
Kekerasan DanStruktur Mlkro Baja
Karbon Rentlah
SebeLum Perlakuan pengarbonan dan pengerasa,,,Dari hasil
percobaan kokerasan danmikro struk- tur
padabaja
karbon randah sebelum mendapat perlaku_an
pengarbonan dan pangerasandiperolehlah data
dalambentuk
angka dan gambar,struktur
sebagaiberikut
:A
NiIai
kekerasanbaja
karbon rendah sebclumdi- berikan
pgrfakuan pengarbonan dan pengerasanTabel I
M
t T x
155.5+
160.6 +168,4 +
162.P + 159.45
Mt = 159,56
IIBDari tabel I, diatas dapat diperoleh,
bahwa :1.
Pengujian kekerasan yangtlilakukan
pada bendauji terjadl
pcrbedaan kckorasanantara kuLit tuar
danbagian inti baja. Kondisi seperti itu
disebabkan padasaat
pembuatanprofil baja,
dimana sewaktu pe,
ngecoranbaja
bagianluar lebih dulu
merrdapat pen-tlinginan,
kernudiania
mengeras.Selentara
bagian dalamdari baja
masihpanas, ia
mencarijalan
un-tuk
mentlapatdingin
yang sama,tetapi
tertahanoleh kulit luar
yang sudah mendinginduluan. Aki- batnya
bagian tlalambaja
yang masih panas menjadi- kanbutir-butlr
logamferro
membesar,ini
yang me-latar
belakangj- Iunaknyabaja. Kontlisl seperti itu
dlperlukan
sebagai langkahbaja
rnampumesin.
Per-hatikanlah tabel
dangrafik tti
bawahini.
Iabel
2Nilai
peningkatan kekerasanbaja dari
bagianinti
sampaikulit luar
N0. BEI{DA UJI
}IIAIAI
PT}ITGUJIAN (HB)I{rlA}i
I II III
IV vl
Pertama L17 15e 154 170 1?0 155,62 Ke dua 141 151 158 t67
t76
150, 5, Ketiga 151 r67 r67 r76 r79 158,4
+. Keenpa
t ]-lt
L67 170t71 17'
162,8, Ke I ima 158 157 170 r76 r76 169,4
N1IJAI PENGUJIAN B.ATA-RATA H3
3E}IDA UJI
165,8 172,4 L74,8
Baja
karbon rendah 144 164IIIL-fTITIIII
I4
25
15 10 5
Pengu J lan
Grafik 1. Grafik paninrkatan
kekeraeaninti
makink.ras
makin
jauh dari
2. Melihat dari rontanga" nilal-nilal haell
percobaanyang
bprgerak alari 1r1 - I79 IfB,
makasampel
yangdliambil
tlalamp-nelitian ini terrvakili,
karona me-nurut S. Sratty, (l9BO : I4l)
bahwabaja
karbon ren dah yangtlapat
dikcasskon memounyai kekerasanBri- nell sckitar
1IO-
150 HB.Berarti nialai
kekpras-an yang
diperoleh melalui
Dercobaar,maslh
ialambatas tolpransi atau m.Ialui inillkasl
yangilitentu kan S. Brady,
maka bahan yangdiuJl
dapatdipasti-
kan
baja
karbon rendah (1ow-carbonsteels).
1.
Rentangannilat
kpkeraeanfrl - I?9
HB yangiliper-
oleh melalui pengujian,
akan (lapattlip-.aj.tas lagl bila
dihubungkan d.ngan pernakaiangrafik
Van ylack.4.
Data pengamatantllpertajam terhadap
angka-
angkayang
allperoleh melalui
percobaan, rDaka angkarata- rata atlalah
1.69,j6 I.IB. Angkarata-rata tcrspbut bi
1a
reffre"sinya dianbil dari
S.Brady,tentu terli- hat sedlkit tli atas
maksinal,,tetapi ini tidak
ber ppngaruh terhadap keabsahan baJakarbo''
r--ndahrse- bagaimana yangCiJ6laskar
pada lav1,lasanteori
penelltian
dantllperkuat olah Sriati
DJaprie,(1995:5f)2 ts
E
@
@o t{o
x
oY
A(!
r{
bahwa baJa karbon renCah berada maksimal pada per- sentase
karbon sekitar
3%C. Anqka 3%Ctnt
akant-.r cermin
spcarabaik, jika itisub;itueikan ke
dalamgrafik
Yan V1ack.750
500
250 L69,56
mal'tensit
\
65 60
f,
O J
+
t)
c
'lrt
iz
a)ferit
perlir
Ka.r'bida
pe
rlit
l
40503() 9(\
(
O,12 0.5 1.0
Komposisi,
% CGrafik 2.
Ifubunqan kekerasanbaja dengan
pcrsentasekorposisj. karbo,, (Van-Vlackl 1gei :
+fO)0
5. Grafik di atas
rnempertihatkan ,bahwabaja
karbon rendah yangdijadikan
samplepenelitian
mengandungkarbon sekitar
O,12 yo9. Sedangkanmenurut Sriati Djaprle
semestinya pada baJa karbon rcndah mengan- drrng karbondl
bawah O,3%.
Sebenarnyablla diti- hat
persentase pengelompokan karbonsecara
umum,maka
kelebihan
karbon pada samplepeneliti
spbesar O,OZ %Ctlapat
dlanggaptidak berarti. Untuk m.Ii- hat baja
karbon rcndah dimaksucltldak
berpengarutr,dilakukanlahpongamatan dan
membantlingkan hasil
pe"gamatan dalam
bentuk struktur mikro
-..-denganstruktur mikro baja
karbon rentlah yang dikemukakanoleh Sriati Djaprie,
(1935: ll9)
bon rendah yang
struktur
mikronya minandari PerIit, seperti
gambarbahwa ba
ja
Ferit lebih borikut ini
I5
kar-
do-
Gamb.
I Struktur
Mlkro Baja
karbon rendah ilens-an O,lTn/&
(tiat'i Djapri..ItR5 : t39)
Gamb. 2l
Struktur
Mikro, karbon rendah Pangamatah.
Baja
ha
sil
B
Jari
perba',dir'.gan keCua gambardi atas, tertihat
komposisi
karbo''
ya'rgdiamati, j.las lebih tinggi dari 0,12
%e,totapi unsur Fprrit jauh
masih domi- nandari
Perlit.
Analisis
Kekerasan danStruktur Mikro Baja
Xarbon Rendah Setelah Diborika"
Perlakuan ponqarbonanSaja
karbon rendah yanq kek.rasahnyasekitar Ifl -
179 IIBdiberikan
perlakuan pengarbonan pada tcmperatur
9OOoC, tlalam janqka waktuZ(tujuh) jam,
kemudiandidinginkan
dalamdapur. HasiI
pongarbonaniiii diuji
kekprasan dan
diamati struktur mikrorya
sebagaimanaterl-ihat
padatabel J,
gambar3a
dan1b.
Sebenarnyadata hasil
pengujian kekerasantabel J, dall
gambar pe ngamatanJa
danlb,
belumdapat dijaCikan .
patokanyang
baik. Hal ini
disebabkanperfusian \arbon
keda-tlalam
baja
karbonrcrdah,
masihm.ngalami kondisi
yang
ti<iak stabil. Artinya
karbon -karboh ' yangberfusi
masih bertumpuk-tumpuk dan belum
tarikat sccara
baik d"ngat' atom-atom yang ada padabaja karbon
renalah,/
/oB
& tl
perhatikanlah tab--l
dan gambarberikut ini
fabel 3. Nilai
kekera sanpongarbonan dan
baja
karbon rendah s-.te1ah sebelum pengera sanI,1
t T:-
x 2 02+2 2+2 7+2 +2
5
M
t
241 HBGambar. 3a Pembcsaran IOO
x
Gambar.Jb pembesaran 4OO xHasil pengujian
kekerasan padatabel I
dan peng-amatan
struktur mikro
gambarja
danJb, akan diper -
oleh
gambaran sebagaiberikut
:BiIa
dlbandlngkan penebarannitai uji kekerasan
padatabel l
dantabel J,
maka sekurang-kurangnya adal(tl ga)
yangperlu diketahui yaitu
:1.
Padatab.l 1
penebarannllai kekerasan berfarlasl dari III
HB- I79
HB.Disini
dapatkita
katakan,N0. BENDA UJI IIIITI-TEICUJTAI{-j HB
I,TEAN
I II
IfIT:
IV v1 Perta ma 243
24'
24124'
229 240.22 Kedua 218 241 241
24'
241 2421 Ketiga 21P'
24' 24'
241 218 2414 Keempa
t
2r9 243 2ra 218 21A 2195 KeIima 241
24'
24324'
241 241c
IB
bahwa
unsur
karbonyang
berada padabaja
karbon rendahtirlak
hanya me-umpukdisuatu t.mpat.Berarti
pada
baja
karbon randah yangttijadikan
samp_.f f,ap-jadl
penebaran karbon yang cukupbaik
terhadap komposisinya.
2.
Setlangkan padatab.I J, yarg tprjaali kebalikan
da_ri tabel 1, yaitu set.lah diberikan
pengarbonan.Jimana pcncbaran
nilai
kekerasan hampir meratadi-
setiap
pormukaanbaja
karbonrendah. HaI ini
mem_buktikan
bahwa perlakuan ppn.garbonankulit
yangdibarikan
cukupbaik, totapi
Jtemerlukan suatu perIakuan 1agi,
yangsifatnya
Capat menormalkan kar_bon yang
telah rlifuslkan.
J. ?erlakuan
pengarbonan padabaja
karbon rendah, de- ngantidak
memborikar pcngerasanmelalui
Quenchingmasih
dapat
meningkatkan kpkerasanbaja, tetapi ti
dak
seberapa. Maksudnyabaja
masihtetap
pada ron_disi
1unak,hal ini terbukti dari angka rata-rata
nilai kekerasa, yaitu Z4l
HB. Angkaini
masihter_
golong baja lunak bila
dibandingkan rlengan standar menuruttabcl ir.Both, (I9g4 : 56)
bahusnilai
kekerasan Brj.ncl tertinggi adalah 4r0 HB,
sedangkanpeTcobaan
Brinel
dip.rounakanuntuk penguji
logamyang 1unak.
4.
PaCa gambar 3a dan 3bttapat dilihat,
tumpukan un-sur
karbon pada pcrmukaanbaja
karbon rendah,Ste-
1ah pcngarbonan cukup memberika,r pembuktian, bahwa
parfusian
karbon berlangsung denganbaik
pada sam-pe1
penolitia'r.
Disampingitu ia
m--mperl ihatkan , a- gar
karbon yang bertumpuk-tunpuk harus dinoroalkan dengan perl-akuan pcmaha san .Analisis
Kekprasar. danStruktur Mikro
Baja Karbon Rcndah
Sqtolah.lliberika',
Perlakuan Pongarbonan ttan pa6gorasan
dengan Media PendinqinAir.
Set.lah
pengarbonan kemudiandipanaskan
kembalisampai gOOoC ,3an
ditahan
patlatcmperatur tersebut
se-kitar I0 -
15menlt, akhir',ya
dicelupkanke
dalamair tlingin
sampai baJa bertemperaturnormal, yaitu seki- tar
20- ]Ooc. Selesai
pengerjaan p-ngarbonan dan pe- hgerasan,baru uji
kekerasan dandiamati struktur
mikronya,
denganhasil
sebagaiberikut
:Tabel 4. rliLai
kckerasa'rbaja
karbontlapat
pcrlakua,r pengarbonanan
mediapendingin air
rpndah
setelah
mpn-dan pengarssan datng
I'O
39'n.{
LIJI }TITAI P,T'}!GUJIAN (rmc)I rI III
IV v MEANI
PPrtama 66,5 54 58,5 65 I 55,5 54,12 Ke tlua 60,5
6r,5
61,5 64 64 b,1., Ketiga 5l 15 62 5r, 5 61 64 51
4. Keempa
t
6215 6l 15 62 6l t5 62,5 oz5 Kel ima 62,5 62,5 61,5 57,5 64
6r,2
64.
1+5
1+61 +62+57.2
5
11
t
Hasil
pergamatan pembesaran IOOx
dan 400x dari
baja
karbon r--ndab yangtelah
menclapatperlakuan
pe- ngarbonantlar
pengerasanmelalul
Quenchingair
adalahscbagai
berikut
:PENGA}IATA}I PEMBESAnATT
IOO:i
:.
PEMSESAR.AN 4OO xI
2 1Per
tamaT-
xMt
53,28 HRC
20
I
2Ke dua
Ke
tiga
Ke empat
Ke l ima
Gambar 4
Easil
Pembesaran 1OOx
dan 400 x Karbon R.ndah Yang TeIah l4enalapat Pengarbonan tlan pengerasan clengandinglnan Air
(QuenchingAir
)Pada Baja Perl-akuan Media Pen
Darl tabel 4
dan.gambar4
dapatditerik
beberapalnformasi, antara lain
:1. Baja
karbon rendahtidak dapat diuji
kekerasanDyamelalui indikasi
percobaanBrinell..Karena
percobaan Brlnell
mcnuruth/.Both, (f9e4 : 55)
hanyaberla ku untuk
logam yanglunak
dengan kekerasansekitar 80 -
41O HB.Nilai naximal
4rO HB samadengan
4|;OHY (kekerasan
yickers)
dan sama dengan44,8
HRC(kekerasan RockwelL). Sedangkan pada
tabel 4
mem_perlihatkan nilai hasil pengujian baja
karbon ren_dah yang
t-1ah
mendapat perlakuanberkisar
5g,5 _66'
5
xRc.2. Bila
Cihubungkan tabel-L, tabel J
dantabpl 4,
da_pat dikptahui
bahwa padabaja
karbonrandah telah
tr.rjadi
pprubahah kekerasan yang crrkupberartirse_
telah
m.ngalami2(dua)
f,ase danl(tiga) tahap
pe_ngu
jiar'.
Sebagai kaca perbandinganketiga nilai
penguj
iar tersebut adalah
:- Baja
karbon rendah sebeLumdiberikan
perlakuannilai
kekerasa-berkisar sekitar Il1 _
1?9 HB.- Baja
karbon rendahsptolah
mendapat perlakuan pen.garbonaln,
nilai
kekprasannyaberubah
menjatti
21A
-
241 HB.- Baja
karbonr.ndah setelah
mendapat perlakuan pengarbonan dan pengorssan dengan
euenching air
menjadi lcbih keras, yaitu berkisar
59,5_
6615HRC.
ItlaksuCnya kekerasan yang semula masLh dalam kondi_
si lunak
alengan pengamplikasianterbatas,untuk
benda-benda
jadi atau
hanya sebagai logamalal dari suatu
p-.1ppjaan,tetapi
belum memungkinkan untukflgglakan:pada
pekerjaanyang'mengalami
gesekanyang