C._JOMINY

Laporan Akhir Metallurgy Fisik 2013/2014 Jominy

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam dunia industri kita membutuhkan material yang kuat untuk suatu

produk. Material yang keras sangat menentukan kualitas produk yang kita buat.

Kekerasan suatu logam bisa ditingkatkan dengan beberapa cara, salah satunya

dengan cara melakukan perlakuan termal pada logam tersebut.

Untuk mengetahui sifat mampu keras dari logam dapat kita lakukan

percobaan Jominy. Setelah logam dipanaskan, dilakukan pendinginan dengan

menyemprotkan air pada ujung spesimen dan dilakukan uji keras.

1.2 Tujuan Praktikum

1. Mengetahui sifat mampu keras dari baja;

2. Membandingkan hasil pengujian dengan hasil teoritis.

1.3 Manfaat

Ada beberapa manfaat yang dapat kita dapatkan setelah melakukan

praktikum Jominy, yaitu :

1. Dapat mengetahui sifat mampu keras dari baja;

2. Dapat membandingkan hasil pengujian dengan hasil teoritis.

Kelompok 3 41


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Uji Jominy

Kekerasan adalah kemampuan material untuk menahan deformasi plastis

lokal akibat penetrasi dipermukaan. Peningkatan kekerasan bergantung pada sifat

mampu keras dari baja itu sendiri. Sifat mampu keras merupakan kemampuan

material untuk ditingkatkan kekerasannya dengan serangkaian perlakuan panas.

Sifat mampu keras dari baja tergantung pada komposisi kimia dan kecepatan

pendinginan.

Tidak semua baja dapat dinaikkan kekerasannya. Baja karbon menengah

dan baja karbon tinggi dapat dikeraskan, sedangkan baja karbon rendah tidak

dapat dikeraskan. Kandungan karbon yang tinggi mempercepat terbentuknya fasa

martensit yang menjadi sumber dari kekerasan dari baja. Kekerasan maksimum

hanya dapat dicapai bila terbentuknya martensit 100%. Baja dapat bertransformasi

dari austenit ke ferrit dan karbida. Transformasi terjadi pada suhu tinggi sehingga

kemampuan kekerasannya rendah.

Percobaan Jominy, bertujuan untuk mengetahui Hardenability suatu

logam. Cara untuk mengetahuinya adalah:

1. Bila laju pendinginan dapat diketahui, kekerasan dapat lansung dibaca dari

kurva kemampuan keras.

2. Bila kekerasan dapat diukur, laju pendinginan dari titik tersebut dapat

diperoleh.

Pada uji Jominy ini, material dipanaskan dalam tungku dipanaskan sampai

suhu transformasi ( austenit ) dan terbentuk sedemikian rupa sehingga dapat

dipasangkan pada aparatus Jominy kemudian air disemprotkan dari bawah,

sehingga menyentuh permukaan bawah spesimen. Dengan ini didapatkan

kecepatan pendinginan ditiap bagian spesimen berbeda-beda. Pada bagian yang

terkena air mengalami pendinginan yang lebih cepat dan semakin menurun

kebagian yang tidak terkena air. Dari hasil pengukuran kekerasan tiap-tiap bagian

dari spesimen akan didapatkan kurva Hardenability Band.

Kelompok 3 42


2.2 Kurva Hardenability dan Hardenability Band

Gambar 2.1 Kurva Hardenability

Dari kurva diatas dapat diketahui bahwa fasa pearlit didapatkan pada suhu

antara 5000 C dengan 7000 C jika dipanaskan pada suhu austenite.

Sifat mampu keras dapat digambarkan dalam bentuk kurva yaitu kurva

Hardenability Band. Kurva Hardenability Band menggambarkan range-range

sifat mampu keras suatu logam. Jadi, kekerasan suatu material akan berada dalam

range tersebut jika dilakukan proses pemanasan. Kurva diatas menyatakan fasa

yang terjadi pada specimen sampai temperature austenite yang diuji jominy.

Dimana pada bagian yang terkena semprotan air mengalami pendinginan cepat,

dapat dilihat pada grafik dengan nilai HRC paling tinggi dengan fasa martensit.

Kemudian dengan seiringnya peningkatan jarak dari ujung menuju pangkal

specimen memiliki penurunan angka kekerasan. Hal ini disebabkan pada bagian

tersebut tidak mengalami quenching / pendinginan nya lambat. Hal tersebut dapat

dilihat dari perubahan fasa pada grafik yang ditunjukkan, yaitu dari fasa martensit,

fasa martensit dan perlit, fine perlit dan perlit.

Kelompok 3 43


Gambar 2.2 Hardenability band

2.3 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Sifat Mampu Keras

Hal-hal yang mempengaruhi sifat mampu keras suatu material adalah:

1. Kecepatan pendinginan

Setelah logam dipanaskan, lalu dilakukan pendinginan cepat, maka logam

akan menjadi semakin keras. Proses pendinginan material dapat dilakukan

dengan beberapa cara yaitu:

a. Annealing

Pemanasan material sampai suhu austenit ( 7270 C ) lalu diholding

kemudian dibiarkan dingin didalam tungku. Proses ini menghasilkan

material yang lebih lunak dari semula.

b. Normalizing


kemudian didinginkan di udara.

c. Quenching


kemudian dilakukan pendinginan cepat, yaitu dicelupkan kedalam media.

Kelompok 3 44


Medianya adalah air, air garam dan oli. Proses ini yang menghasilkan

material yang lebih keras dari semula.

2. Komposisi kimia

Komposisi kimia menentukan Hardenability Band. Karena komposisi

material menentukan struktur dan sifat material. Semakin banyak unsur kimia

yang menyusun suatu logam, maka makin keras logam tersebut

3. Kandungan karbon

Semakin banyak kandungan karbon dalam suatu material maka makin keras

material tersebut. Hal inilah yang menyebabkan baja karbon tinggi memiliki

kekerasan yang tinggi setelah proses pengerasan kerena akan membentuk

martensit yang memiliki kekerasan yang sangat tinggi.

Untuk meningkatkan kadar karbon dari beberapa material dapat dilakukan

dengan beberapa perlakuan, yaitu:

a. Carborizing

Yaitu proses penambahan karbon pada baja, dengan menyemprotkan

karbon pada permukaan baja.

b. Nitriding

Yaitu proses penambahan nitrogen untuk meningkatkan kekerasan

material.

c. Carbonitriding

Yaitu proses penambahan karbon dan nitrogen secara sekaligus untuk

meningkatkan kekerasan material.

Kelompok 3 45


2.4 Kurva CCT dan TTT

Gambar 2.3 Kurva CTT dan TTT

Kelompok 3 46


Dari kurva CCT di atas dapat kita lihat beberapa perbedaan. Pada baja

Hypoeutektoid ada dua fasa yang terbentuk matertensit dan perlit. Terbentuk fasa

Martensite + perlit setelelah melewati garis perlit start dan martensite finish.

Perlite 100%

Terbentuk karena pada saat pendinginan spesimen tidak melewati fasa martensite

awal dan martensite finish.

Pada baja eutektoid tebentuk tiga fasa setelah dilakukan pendinginan. Fasa

pertama yang terbentuk yaitu martensite 100%, pendinginan dengan membiarkan

baja di udara mengasilkan fasa martensite + perlite. Sedangkan pendinginan

didalam tungku atau secara lambat menghasilkan perlite 100%.

Pada baja hyper eutektoid juga terbentuk tiga, sama seperti pada baja

eutektoid. Tetapi pada baja hyper eutektoid waktu yang dibutuhkan agak lama.

Kurva TTT (Time Temperature Transformation) adalah suatu diagram yang

menghubungkan transformasi austenit terhadap waktu dan temperatur. Kurva ini

menggambarkan proses pendinginan dengan melakukan holding. Setelah

spesimen mencapai suhu austenit (727 oC) dilakukan holding terlebih dahulu

gunanya agar semua bagian spesimen benar-benar mendapat panas yang sama.

Proses perlakuan panas bertujuan untuk memperoleh struktur baja yang

diinginkan agar cocok dengan penggunaan yang direncanakan. Struktur yang

diperoleh merupakan hasil dari proses transformasi dari kondisi awal. Proses

transformasi ini dapat dibaca dengan menggunakan diagram fasa namun untuk

kondisi tidak setimbang diagram fasa tidak dapat digunakan, untuk kondisi seperti

ini maka digunakan kurva TTT. Melalui kurva ini dapat dipelajari kelakuan baja

pada setiap tahap perlakuan panas, diagram ini juga dapat digunakan untuk

memperkirakan struktur dan sifat mekanik dari baja yang di-quench dari

temperatur austenite. Kurva ini menunjukan dekomposisi austenit dan berlaku

untuk macam baja tertentu. Baja yang mempunyai komposisi berlainan akan

mempunyai diagram yang berlainan, selain itu besar butir austenit, adanya inclusi

atau elemen lain yang terkandung juga mempunyai pengaruh yang sama.

Pada kurva TTT untuk baja hypoeutectoid terbentuk 2 fasa martensit

dan perlit, Fasa M + P terbentuk setelah melewati garis Pstart dan Mfinish. P

100% terbentuk setelah melewati Pfinish dan tidak melewati Mstart dan Mfinish.

Kelompok 3 47


Pada baja eutectoid terbentuk fasa 100% M, M + B dan 100%P, 100%M

terbentuk setelah melewati Mstart dan Mfinish, M +B terbentuk setelah melewati

garis Mfinish dan Bfinish, 100%P terbentuk setelah melewati Pfinish.

Pada baja hypereutectoid terbentuk 3 fasa 100%M , M + B dan 100%P.

100%M terbentuk setelah melewati Mstart and Mfinish . M + B terbentuk setelah

melewati Bstart dan Mfinish. 100%P terbentuk setelah melewati Pfinish.

Keterangan : M = Martensite

P = Perlite

B = Bainite

Kelompok 3 48


BAB III

METODOLOGI

3.1 Peralatan

1. Aparatus Jominy

2. Tungku Pemanas

3. Spesimen ( ASSAB 760 )

4. Air

5. Mesin Uji Rockwell

6.3.2 Skema Alat

Gambar 2.4 Skema Alat Uji Jominy

6.3.3 Prosedur Percobaan

1. Spesimen yang telah disediakan dibersihkan.

2. Spesimen didalam tungku dipanaskan sampai temperatur tertentu

dengan mengatur petunjuk temperatur tungku.

3.Setelah spesimen mencapai temperatur yang diperlukan,spesimen

terssebut dibirakan selama 30 menit dalam tungku.

4.Spesimen dipindaahkan kedudukan yang telah disediakan dan

disemprotkan air sampai spesimen menjadi dingin(temperatur kamar).

5. Spesimen dikikir dan dibersihkan untuk pengukuran kekerasan .

6. Kekerasan spesimen diukur pada setiap posisi dengan interval 4 inchi.

Kelompok 3 49


BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Percobaan

Nama Spesimen : Assab 760

Table 2.1 Data Percobaan

Komposisi %C %Mn %Si

Maximum 0.5 0.6 0.3

Minimum 0.4 0.45 0.25

Table 2.2 Hasil Percobaan

Titik

Pengujian

Jarak Kekerasan (HRC)

1 0.6 85.3

2 1.2 87.3

3 1.8 87.8

4 2.4 89.8

5 3.0 76.3

6 3.6 69.3

7 4.0 72.8

8 4.8 64.8

4.2 Perhitungan

Kelompok 3 50


Pada Butir 7

1. Diameter Ideal (DI) berdasarkan tabel

% Maksimum = 0.5 DI Maksimum = 0.3

% Minimum = 0.4 DI Minimum = 0.27

2. Multiply Factor berdasarkan tabel 2

% Mn maksimum = 0.6 MF Mn maksimum = 2.9

% Mn minimum = 0.45 MF Mn minimum = 2.5

% Si maksimum = 0.3 MF Si maksimum = 1.20

% Si minimum = 0.25 MF Mn minimum = 1.15

3. Diameter Ideal Critical (DIC)

DIC maksimum = (DI max) x (MF Mn max) x (MF Si max)

= 0.30 x 2.9 x 1.20

= 1.044

DIC minimum = (DI min) x (MF Mn min) x (MF Si min)

= 0.27 x 2.5 x 1.15

= 0.776

4. Initial Hardness (IH) berdasarkan tabel 3

% C maksimum = 0.5 % IH maksimum = 62.5

% C minimum = 0.4 % IH maksimum = 57

5. Dividing Factor (DF)

Kelompok 3 51


Table 2.3 Dividing Factor

Posisi DF max Dfmin

1 2 2.35

2 3.05 3.4

3 3.65 3.9

4 4 4.25

5 4.15 4.4

6 4.4 4.65

7 4.55 4.8

8 4.8 5

6. HRC

HRC max = IH maxDF max

HRC min = IH minDF min

1. Posisi 1

HRC max = 62,5

2 = 31,25

HRC min = 57

2,35 = 24,25

2. Posisi 2

HRC max = 62,53,05

= 20,49

HRC min = 573,4

= 16,76

Kelompok 3 52


3. Posisi 3

HRC max = 62,53,65

= 17,12

HRC min = 573,9

= 14,61

4. Posisi 4

HRC max = 62,5

4 = 15,625

HRC min = 57

4,25 = 13,41

5.Posisi 5

HRC max = 62,54,15

= 15,06

HRC min = 574,4

= 12,95

6. Posisi 6

HRC max = 62,54,4

= 14,20

HRC min = 57

4,65 = 12,25

7. Posisi 7

HRC max = 62,54,55

= 13,73

HRC min = 574,8

= 11,87

8. Posisi 8

HRC max = 62,54,8

= 13,02

HRC min = 575

= 11,4

Kelompok 3 53


4.3 Tabel Hasil Perhitungan

Posisi HRC max HRC min HRC prak

1 31,25 24,25 85,3

2 20,49 16,76 87,3

3 17,12 14,61 87,8

4 15,625 13,41 89,8

5 15,06 12,95 76,3

6 14,00 12.25 69,3

7 13,73 11,87 72,8

8 13,02 11,4 64,8

Kelompok 3 54


4.4 Grafik

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

HRC maxHRC minHRC percobaan

Kelompok 3 55


4.5 Analisa

Uji jominy merupakan pengujian untuk mengetahui sifat mampu keras

dari baja serta membandingkannya dengan hasil teoritis.Spesimen yang digunakan

dalam praktikum jominy iyalah baja.Kemudian spesimen tersebut dipanaskan

kedalam tungku sampai temperatur austenid kira-kira 912 derajat celcius.Setelah

dipanaskan sampai temperatur tersebut,spesimen dibiarkan didalam tungku

selama 30 menit.Langkah selanjutnya adalah spesimen disemprotkan air sampai

mencapai temperatur kamar.Spesimen berikutnya dibersihkan dan dikikir hingga

rata supaya dapat diuji kekerasannya menguunakan mesin uji kekerasan

Rockwell.Standar yang digunakan ialah hrc.Hrc digunakan untuk material yang

keras seperti baja.

Pada pengujian keras diambil 8 titik dengan interval 4 inchi.Kemudian

diperoleh data kekerasan hrc dari 8 titik tersebut dengan kekerasan tertinggi

sebesar 89,8 hrc dan kekerasan terendah adalah 64,8 hrc.Bisa diketahui kekerasan

tertinggi terdapat pada ujung yang terkena water spray lebih dahulu yang

merupakan pendinginannya tercepat dibanding dengan pangkal spesimen yang

pendinginannya lambat sehingga kekerasan spesimennya rendah.

Komposisi kimia dari baja antara lain karbon,mangan dan silikon.Unsur

ini memiliki kandunga/presentase yang berbeda-beda(maksimum dan

minimum).Data tersebut digunakan untuk mencari diameter

ideal,MF,DIC,IH(initial hardness),DF,dan akhirnya didapatkan hrc teoritis dari 8

titik pengujian.Dari tiap-tiap yang dicari seperti DI,MF dan lain-lain diperoleh

dengan pengamatan grafik.Hal ini dapat terjadi kesalahan,seeperti salah melihat

kesalahan persentase unsur atau menentukan nilai-nilai yang dcari.Jika terjadi

kesalahan seperti itu akan menyebabkan nilai hrc teoritis menjadi salah.Nilai hrc

teoritis digunakan untuk pembanding dengan nilai hrc visualisasi dari

perbandingan nilai hrc teoritis max dan hrc min serta hrc percobaan akan

Kelompok 3 56


membentuk kurva hardenability band.Sesuai dengan teori nilai hrc percobaan

berada diantara hrc teoritis (hrc max dan hrc min).

Dari grafik yang diperoleh tampak pada kurva hardenability yang didapat

berbeda dengan yang ada pada teori.Hal ini terjadi karena range (jarak) antara hrc

teoritis dan hrc percobaan terlalu jauh,yaitu sekitar 40-50.Itu membuat hrc

percobaan tidak terletak diantara hrc max dan hrc min.Ini terjadi karena terjadi

kesalahan saat pengujian keras terhadap spesimen.Hasil pengujian keras yang

terbaca pada skala mesin terlalu besar.Kemungkinan terjadi karena alat uji keras

rusak,dan hasil yang didapat tidak valid.Seharusnya jika alat uji keras itu

bagus,maka akan diperoleh hasil yang berada pada hrc max dan hrc min.

Jika dibandingkan hasil teori dan praktikum sangatlah berbeda.Karena

pada praktikum kemungkinan dapat terjadi kesalahan seperti uji keras,salah

membaca grafik,kurang ratanya spesimen yang menyebabkan nilainya tidak sesuai

dengan nilai yang ada.

Kelompok 3 57


BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan

Dari praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan:

1. Kekerasan baja yang terbesar terdapat pada bagian ujung yang lebih

dulu didinginkan dengan water spray.Kekerasan menurun seiring

jauhnya jarak dari ujung baja.

2. Baja memiliki sifat mampu keras yang baik,karena memiliki kriteria

yang baik untuk ditingkatkan kekerasannya.

3. Hasil teoritis dan praktikum berbeda.Hal ini terjadi karena banyak

kesalahan yang terdapat pada praktikum.

5.2 Saran

Adapun beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pratikum uji

jominy ini diantaranya :

1. Teliti dalam membaca grafik agar didapat nilai yang akurat.

2. Bersihkan spesimen dengan bersih sebelum dipanaskan.

3. Perhatikan permukaan spesimen dalam pengujian keras.Permukaan

rata menghasilkan nilai yang valid

Kelompok 3 58


LAMPIRAN

TUGAS SEBELUM PRATIKUM

1. Perbedaan sifat mampu keras dengan kekerasan adalah sifat mampu keras

merupakan kemampuan logam untuk menerima peningkatan kekerasan

melalui serangkaian proses perlakuan panas, sedangkan kekerasan

merupakan kemampuan logam untuk menahan deformasi palstis likal

akibat adanya penetrasi dipermukaan.

2. Apa yang disebut dengan kurva hardenability dan hardenability band.

Kurva Hardenability adalah Suatu kurva yang diperoleh dari pengujian

yang memperoleh sifat mampu keras dari suatu logam, sedangkan

Hardenability Bands adalah Suatu kurva yang memperlihatkan range-

range mampu keras dari suatu logam yang didapat dari perhitungan.

.

3. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mampu keras,

Kecepatan pendinginan

Annealing , dilakukan dengan cara membiarkan spesimen dalam

tungku sehingaa material lebih lunak dari semula

Normalizing, dilakukan dengan cara membiarkan spesimen dingin

di udara sehingga sifat material kembali ke bentuk semula.

Quenching, dilakukan dengan cara mendinginkan spesimen secara

cepat dengan media air garam, air , dan oli sehingga material

lebih keras dari sebelum di-quenching.

Kelompok 3 59


Kandungan karbon

Semakin banyak karbon dalam suatu material maka makin keras

material tersebut.

Ukuran butir

Semakin besar ukuran butir, maka tingkat mampu keras material

makin rendah.

TUGAS SETELAH PRATIKUM

1. Faktor – faktor yang mempengaruhi hardenability :

a. Laju pendinginan

Semakin cepat pendinginan yang dilakukan, maka spesimen akan

makin keras

b. Kandungan karbon

Makin tinggi kandungan karbon, maka makin tinggi kekerasan suatu

material.

c. Ukuran butir

Makin kecil ukuran butir suatu material, maka makin keras material

tersebut.

2. Penyebab secondary tempering baja yaitu material terlalu getas dan untuk

menguranginya dilakukan Heat Treatment

Kelompok 3 60

C._JOMINY

Documents

Transcript of C._JOMINY