FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI · PDF fileSkripsi tahun 2007, pengaruh suhu carburizing...

PENGARUH SUHU CARBURIZING MENGGUNAKAN MEDIA

ARANG BATOK KELAPA TERHADAP KEKERASAN DAN

KETAHANAN AUS RODA GIGI BAJA AISI 4140

SKRIPSI

Diajukan dalam rangka penyelesaian studi Strata 1

untuk mencapai gelar Sarjana Teknik

Oleh

Nama : Ahmad Aniq Sofiyyudin

NIM : 5250401038

Program Studi : Teknik Mesin S1

Jurusan : Teknik Mesin

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2007

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi tahun 2007, pengaruh suhu carburizing menggunakan media arang batok

kelapa terhadap kekerasan dan ketahanan aus roda gigi baja AISI 4140.

Telah dipertahankan dihadapan team penguji pada

Hari : Tanggal :

Panitia Ujian :

Ketua Sekretaris Drs. Supraptono, M. Pd Basyirun, S. Pd, M. T NIP. 131125645 NIP. 132094389

Team Penguji :

Ketua Penguji I M. Noer Ilman, S.T., M.Sc.,Ph.D NIP. 132133374

Pembimbing I Anggota Penguji II

M. Noer Ilman, S.T, M.Sc.,Ph.D Drs. Aris Budiyono, M. T. NIP. 132133374 NIP. 132084481 Pembimbing II Anggota Penguji III Drs. Aris Budiyono, M. T Hadromi, SPd., M.T NIP. 132084481 NIP. 132255793

Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik

Prof. Dr. Soesanto NIP. 130875753

iii

ABSTRAK

Dalam dunia industri, khususnya konstruksi dan perancangan membutuhkan bahan yang bagus dan lebih baik. Roda gigi tergolong komponen yang sangat penting di dalam industri. Selama ini banyak dilakukan pengembangan-pengembangan yang bertujuan untuk mendapatkan roda gigi yang lebih baik. Diantaranya penelitian dalam proses carburizing.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi suhu pemanasan carburizing terhadap nilai kekerasan dan keausan, dan sesudah dilakukannya proses quenching, struktur mikro dan makro pada baja AISI 4140.

Penelitian menggunakan metode eksperimen. Pada penelitian ini spesimen adalah roda gigi di potong, di ampelas kemudian raw materials di foto mikro, spesimen yang lain diberikan perlakuan yaitu carburizing dengan media arang batok kelapa di campur dengan barium carbonat (BaCo3), dengan variasi suhu 8500C, 9000C, 9500C holding time 6 jam, kemudian dilakukan pengujian struktur mikro, makro, pengujian kekerasan dan keausan. Pengujian yang sama juga dilakukan pada spesimen raw materials. Setelah pengujian selesai spesimen dipanaskan pada suhu 9000C selama 30 menit, kemudian di quenching dimedia air. Setelah itu dilakukan pengujian struktur mikro, struktur makro, uji kekerasan dan keausan.

Hasil uji komposisi kimia 96,99 Fe, 0,796 Mn, 0,486 C, 0,173 Si, 1,053 Cr, 0,053 Ni, 0,05 W, 0,003, 0,022 Si, 0,092 Cu, 0,192 Mo, 0,01 Nb. Hasil pengujian struktur mikro, raw material terdiri atas ferrite dan pearlite. Pada spesimen setelah di carburizing suhu 8500C terdiri atas struktur ferrite, pearlite, dan daerah pergerakan sementite 150μm dari tepi. Spesimen setelah di carburizing suhu 9000C terdiri atas struktur ferrite, pearlite, dan daerah pergerakan sementite 200μm dari tepi. Pada spesimen setelah di carburizing suhu 9500C terdiri atas struktur ferrite, pearlite, dan daerah pergerakan sementite 525μm dari tepi. Pada spesimen yang telah mengalami proses carburizing 8500C, 9000C, 9500C dan di quenching terbentuk struktur ferrite dan martensit. Pengujian foto makro menunjukkan tebalnya lapisan carburizing. Spesimen setelah di carburizing suhu 8500C dengan ketebalan 0,7 mm. Spesimen setelah di carburizing suhu 9000C dengan ketebalan 1 mm, Spesimen setelah di carburizing suhu 9500C dengan ketebalan 1,5 mm. Semakin tinggi suhu pemanasan maka lapisannya semakin tebal. Pengujian kekerasan pada spesimen raw materials dan spesimen yang telah mengalami proses carburizing pada suhu 8500C, 9000C, 9500C, dengan jarak awal dari tepi 50μm, dan selanjutnya 200μm. memperlihatkan peningkatan sejalan dengan tinggi suhu pemanasan. Pada pengujian kekerasan spesimen raw materials mempunyai nilai kekerasan 179,32 kg/mm2, pada spesimen carburizing suhu 8500C pada mempunyai nilai kekerasan 219,002 kg/mm2. Spesimen carburizing suhu 9000C pengujian dengan nilai 277,83 kg/mm2 , spesimen carburizing suhu 9500C pengujian dengan nilai 293,168 kg/mm2. Pengujian kekerasan spesimen yang telah di quenching mempunyai nilai yang semakin tinggi dibandingkan spesimen hasil carburizing. Pada pengujian spesimen carburizing suhu 8500C dan di quenching mempunyai nilai kekerasan 786,26 kg/mm2 . Spesimen carburizing suhu 9000C dan di quenching dengan nilai 799,176 kg/mm2 , spesimen carburizing suhu 9500C dan di quenching dengan nilai 818,256 kg/mm2, Pengujian keausan menunjukkan hasil yang semakin turun, raw materials yaitu 0,182 gram, spesimen carburizing 8500C yaitu 0,103 gram, carburizing 9000C yaitu 0,84 gram, carburizing 9500C yaitu 0,075 gram. spesimen carburizing 8500C dan di quenching 0,063 gram. spesimen carburizing 9000C dan di quenching dengan 0,056 gram,spesimen carburizing 9500C dan di quenching dengan nilai 0,051 gram. Pada perhitungan laju keausan juga mengalami penurunan, raw materials yaitu 0,000024669 gram/mm2.s, spesimen carburizing 8500C yaitu 0,000014367 gram/mm2.s, carburizing 9000C yaitu 0,000011554 gram/mm2.s, carburizing 9500C yaitu 0,000010869 gram/mm2.s. spesimen carburizing 8500C dan di quenching yaitu 0,00000883 gram/mm2.s, carburizing 9000C di quenching yaitu 0,000008281gram/mm2.s, spesimen carburizing 9500C di quenching yaitu 0,000007521 gram/mm2.s.

Simpulan dalam penelitian ini adalah pengujian kekerasan dan keausan, maupun perhitungan laju keausan hasil paling baik adalah pada suhu pemanasan carburizing 9500C, yaitu pengujian kekerasan 306,44kg/mm2, pengujian keausan 0,075gram, laju keausan 0,000010869gram/mm2.s. dan pada spesimen yang telah mengalami quenching dengan suhu carburizing 9500C. Kata kunci : baja AISI 4140, carburizing, quenching, laju keausan

iv

MOTTO

Actually there is an ease after the difficulty (Qor’an, Al-Insyiroh: 6)

Kegagalan adalah keberhasilan yang tertunda dan jangan pernah takut

untuk mencoba, gagal adalah modal awal untuk melangkah selanjutnya.

Kalau belum pernah gagal berarti belum punya modal untuk melangkah di

kemudian hari nanti.

Siapa yang pergi menuntut ilmu maka ia berada di jalan ALLAH SWT

hingga ia kembali (HR. Tirmidzi).

“Sungguh beruntung bagi orang yang mau tirakat banter dan bekerja

keras.” (H.R. Ahmad)

v

PERSEMBAHAN

Skripsi ini kupersembahkan untuk :

Ibu tercinta, Siti Mutmainah yang selama ini memberikan kasih sayang,

dengan sabar senantiasa mendoakanku, dan memberikan banyak nasehat

yang sangat berarti.

Kakakku: Umi Mukminatul Mahmudah dan Zuana Turrosyidah yang

senantiasa memberikan semangat, dukungan moril dan materiil.

Teman-teman terbaikku : Akhmad Mustolih, Dihrod Andika, Limas

Figurawati, Fitri Estu Wahanani, Kurnia Triartanti, Yulianingsih, Nuning

Prasetya, Ririk Pratitis, M. Habib Musthofa, Heri Prasetyo, Dwi Atmoko

Wicaksono, Tri Teguh Anggara, Isrinda Wisit yang selalu memberikan

semangat, dan dukungan untuk berbuat lebih baik

Adikku : Latif Rowi, M. Ghosin, Dwi Puji Asih, Sri Patmawati, Esti

Marhanis, yang senantiasa memberikan semangat untuk menyelesaikan

skripsi ini.

Penghuni Tut Wuri Handayani Kost.

vi

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah

melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga proses penelitian dan sekaligus

penulisan skripsi ini berjalan dengan lancar.

Peneliti menyadari bahwa dalam penelitian dan penulisan skripsi ini tidak

lepas dari hambatan yang peneliti hadapi, namun dengan bantuan dan bimbingan

dari bebagai pihak penelitian ini dapat terlaksana dengan baik. Pada kesempatan

ini peneliti ingin mengucapkan terima kasih kepada:

1 Prof. Dr. Soesanto selaku dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri

Semarang.

2 Drs. Pramono selaku ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri

Semarang.

3 M. Noer Ilman, S.T, M.Sc.,Ph.D selaku dosen pembimbing I yang dengan

penuh kesabaran membimbing, mengarahkan dan memotivasi peneliti.

4 Drs. Aris Budiyono, M. T selaku dosen pembimbing II yang dengan penuh

kesabaran membimbing, mengarahkan dan memotivasi peneliti.

5 Pak Aji dan Mas Yanto, Lab. Bahan Teknik Mesin S1 Universitas Gadjah

Mada yang telah banyak membantu selama penelitian.

6 Pak lilik, Pak Ardian, Pak Puji Lab. Bahan Teknik Diploma Teknik Mesin

Universitas Gadjah Mada yang telah banyak membantu peneliti.

7 Teman-teman seperjuangan TM’01, Laboran, Teknisi, serta semua pihak

yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah membantu dalam menyusun

skripsi ini.

vii

Peneliti berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca dan peneliti.

Peneliti menyadari bahwa skripsi ini jauh dari sempurna, maka kritik dan saran

yang membangun sangat peneliti harapkan.

Semarang, Febuari 2007

Peneliti

viii

DAFTAR ISI Halaman

HALAMAN JUDUL....................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................... ii

ABSTRAK .............................................................................................. ...... iii

MOTTO .................................................................................................. .......iv

PERSEMBAHAN................................................................................... ....... v

KATA PENGANTAR ............................................................................ .......vi

DAFTAR ISI .......................................................................................... ..... viii

DAFTAR TABEL .................................................................................. .......xi

DAFTAR GAMBAR ............................................................................. ...... xii

DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................... ...... xv

BAB I. PENDAHULUAN

A. Alasan pemilihan judul ....................................................... ....... 1

B. Permasalahan Penelitian...................................................... ....... 3

C. Tujuan Penelitian................................................................. ....... 3

D. Manfaat Penelitian .............................................................. ....... 4

E. Penegasan Istilah ................................................................. ....... 4

BAB II. LANDASAN TEORI

A. Baja ................................................................................... ....... 7

B. Baja AISI 4140................................................................... ...... 10

C. Struktur Baja ...................................................................... ...... 11

D. Besi .................................................................................... ...... 13

E. Baja Paduan ...................................................................... ...... 17

ix

F. Roda Gigi .......................................................................... ...... 20

G. Surface Treatment .............................................................. ...... 22

H. Quenching ......................................................................... ...... 29

I. Pengujian Kekerasan ......................................................... ...... 31

J. Pengujian Keausan ............................................................ ...... 33

K. Pengujian Struktur Mikro................................................... ...... 34

BAB III. METODE PENELITIAN

A. Bahan dan Dimensi Spesimen............................................ ...... 37

B. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................... ...... 38

C. Desain Penelitian ............................................................... ...... 38

D. Diagram Alur Penelitian ................................................... ...... 46

E. Metode Pengumpulan Data ................................................ ...... 47

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian ..................................................................... ...... 48

1. Komposisi bahan penelitian ............................................. ...... 48

2. Struktur Mikro................................................................... ...... 51

3. Struktur makro .................................................................. ...... 63

4. Uji kekerasan..................................................................... ...... 65

5. Uji Keausan ...................................................................... ...... 71

6. Laju Keausan..................................................................... ...... 73

B. Pembahasan ........................................................................... ...... 75

x

BAB V. PENUTUP

A. Simpulan ................................................................................ ...... 80

B. Saran ...................................................................................... ...... 81

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................ ...... 82

LAMPIRAN ........................................................................................... ...... 83

xi

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1. Principal Type of Standard Alloy Steels ................................................10

Tabel 2. Klasifikasi roda gigi ............................................................................... 20

Tabel 3. Lembar pengamatan kekerasan ............................................................. 47

Tabel 4. Lembar pengamatan keausan ................................................................. 48

Tabel 5. Typical Mechanical Properties and Applications of Low-Alloy Steels...50

Tabel 6. Hasil uji komposisi kimia ...................................................................... 51

Tabel 7. Hasil pengujian kekerasan setelah di carburizing.................................. 65

Tabel 8. Hasil pengujian kekerasan setelah di quenching.....................................67

Tabel 9. Hasil pengujian keausan ....................................................................... 71

Tabel 10. Hasil perhitungan laju keausan ............................................................. 74

xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Diagram besi-karbida-besi ................................................................. 7

Gambar 2. Struktur baja zat arang.......................................................................12

Gambar 3. Diagram Transformasi.......................................................................14

Gambar 4. Struktur kubik pemusatan ruang logam ............................................15

Gambar 5. Sel satuan pemusatan ruang (logam).................................................16

Gambar 6. Struktur kubik pemusatan sisi pada logam........................................17

Gambar 7. Sel satuan kubik pemusatan sisi (logam) ..........................................17

Gambar 8. Macam-macam roda gigi ................................................................. 21

Gambar 9. Mekanisme difusi intertisi................................................................ 23

Gambar 10. Grafik waktu karbonisasi dalam bahan karbonisasi cair.................26

Gambar 11. Mekanisme pendinginan .................................................................30

Gambar 12. Prinsip pengukuran kekerasan vickers ............................................ 32

Gambar 13. Pemeriksaan benda uji dengan mikroskop metalurgi..................... 36

Gambar 14. Foto Spesimen yang akan diuji ....................................................... 37

Gambar 15a. Kotak dan tutup spesimen ............................................................ 40

Gambar 15b. Peletakan spesimen saat pemanasan ............................................. 40

Gambar 16. Oven listrik yang digunakan dalam carburizing .............................. 41

Gambar 17. Mesin foto struktur mikro .............................................................. 42

Gambar 18. Mesin foto makro ............................................................................. 42

Gambar 19. Alat Uji Kekerasan Vickres .............................................................. 43

Gambar 20. Skema uji keausan............................................................................ 45

xiii

Gambar 21. Diagram alur penelitian.................................................................... 46

Gambar 22. Struktur mikro material uji (raw materials).................................... 52

Gambar 23. Struktur mikro spesimen yang telah di carburizing pada suhu 8500C

holding time 6 jam, perbesaran 200x ............................................... 54





Gambar 26. Struktur mikro bagian kepala roda gigi suhu carburizing a).8500C,

b).9000C, dan c). 9500C................................................................. 57

Gambar 27. Struktur mikro spesimen yang telah di carburizing pada suhu 8500C,

dan di quenching jam, perbesaran 200x........................................... 59





Gambar 30. Struktur mikro bagian kepala roda gigi suhu carburizing a).8500C,

b).9000C, dan c). 9500C dan di quenching .................................... 62

Gambar 31. Foto makro spesimen setelah di carburizing: a).8500C, b).9000C,

dan c).9500C, dan spesimen carburizing: a). 8500C,

b).9000C,c).9500C yang di quenching.............................................. 64

Gambar 32. Grafik hasil pengujian kekerasan baja AISI 4140.......................... 66

xiv

Gambar 33. Grafik hasil pengujian kekerasan baja AISI 4140 carburizing +

quenching 9000C ............................................................................. 69

Gambar 34. Grafik hasil pengujian keausan baja AISI 4140............................ 72

Gambar 35. Grafik laju keausan baja AISI 4140 .............................................. 74

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Hasil Uji Komposisi Kimia Raw Materials ..................... ..............83

Lampiran 2. Data Uji Kekerasan Raw Materials ................................................ 84

Lampiran 3. Data Uji Kekerasan Carburizing Suhu 8500C................................ 85



Lampiran 6 Data Uji Kekerasan di Carburizing 8500C ,di Quenching 9000C .. 88

Lampiran 7. Data Uji Kekerasan di Carburizing 9000C ,di Quenching 9000C .. 90

Lampiran 8. Data Uji Kekerasan di Carburizing 9500C ,di Quenching 9000C .. 92

Lampiran 9. Hasil Uji Keausan dan Laju Keausan ............................................. 94

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Alasan Pemilihan Judul

Dalam dunia industri, khususnya di bidang konstruksi dan perancangan,

tentunya membutuhkan bahan-bahan yang mampu memenuhi keinginan dari

si pemakai atau mempunyai sifat-sifat yang lebih bagus dan lebih baik.

Misalnya memiliki kekuatan tarik, kekerasan dan ketahanan lelah/fatik yang

tinggi, ketahanan aus sehingga produk yang terbuat dari logam tersebut awet

dan tahan lama, tahan korosi, tahan aus, dan sebagainya. Roda Gigi didalam

dunia industri mempunyai peranan yang sangat penting. Hal ini dikarenakan

sejak dahulu sampai sekarang roda gigi merupakan komponen yang tidak

dapat digantikan disetiap mesin produksi atau perkakas dalam dunia industri.

Selama ini banyak sekali pengembangan-pengembangan yang dilakukan oleh

para peneliti agar dalam pembuatan roda gigi menghasilkan roda gigi yang

baik, hal ini disebabkan dalam dunia industri banyak sekali roda gigi yang

rusak, aus, patah, dikarenakan roda gigi tersebut tidak kuat terhadap gesekan

dan tekanan yang dihasilkan saat dua roda gigi bersinggungan pada saat

mesin bekerja.

Pengarbonan/Carburizing yaitu proses pemberian atau penambahan

kandungan karbon yang lebih banyak pada bagian permukaan dibanding

dengan dinding bagian dalam, sehingga kekerasan permukaannya lebih

meningkat. Sedang pada bagian dalamnya diharapkan masih memiliki

keuletan/keliatan.

2

Berdasarkan uraian di atas peneliti mengambil permasalahan” Pengaruh

suhu carburizing menggunakan media arang batok kelapa terhadap kekerasan

dan ketahanan aus roda gigi baja AISI 4140”.

Variasi suhu karbonisasi yang digunakan adalah 8500 C, 9000 C, 9500 C.

Penentuan suhu ini berdasar bahwa karbonisasi secara umum dilaksanakan

pada suhu 9000 C - 9500 C (Beumer, 1980 : 37). Peneliti menggunakan suhu

optimal serta suhu dibawahnya untuk dijadikan sebagai variasi dalam

penelitian ini. Hal ini untuk melihat apakah benar suhu 9000 C - 9500 C suhu

yang optimal untuk proses karbonisasi, sehingga akan diketahui suhu yang

terbaik untuk proses karbonisasi. Dapat dilihat pada diagram fasa besi-

karbida-besi, baja dengan kadar karbon 0,4% bila dipanaskan diatas

temperatur 8000C akan berada di daerah Ac3/daerah diatas daerah austenit dan

terjadinya perubahan dari struktur BCC menjadi FCC. dan ketika kadar

karbon lebih besar daripada eutectoid (0,8%C), maka karbida besi (Fe3C) akan

mulai memisah dari austenite. Sementite (Fe3C) merupakan struktur yang

sangat keras. Dengan proses carburizing variasi suhu 8500 C, 9000 C, 9500 C

akan menghasilkan baja yang semakin keras. Pemilihan suhu pemanasan

9000C sebelum di lakukannya proses quenching, didasarkan bahwa semua

baja pada dasarnya jika dipanaskan diatas suhu 7230C akan mengalami

perubahan struktur dan karakteristik, baja yang dicelupkan/quenching dengan

cepat akan menghasilkan struktur martensite. Pencelupan dari titik A3 akan

menghasilkan struktur yang halus, sedangkan pendinginan secara perlahan-

lahan atau pencelupan dari suhu yang lebih tinggi akan menghasilkan struktur

yang kasar, maka dari itu peneliti sengaja memilih suhu 9000C untuk melihat

3

perubahan struktur dan karakteristik yang dihasilkan spesimen yang telah di

carburizing kemudian di quenching.

B. Permasalahan

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, permasalahan yang

akan diungkap dalam penelitian ini adalah:

1. Bagaimanakah nilai kekerasan, ketahanan aus dari roda gigi sebelum dan

sesudah dilakukannya carburizing dengan menggunakan media arang

batok kelapa.

2. Bagaimanakah nilai kekerasan, ketahanan aus dari roda gigi sesudah

dilakukannya proses quenching dengan menggunakan media air.

3. Bagaimanakah bentuk struktur mikro dari material sebelum dan sesudah

dilakukan carburizing dengan menggunakan media arang batok kelapa.

4. Bagaimanakah bentuk struktur mikro dari material sesudah dilakukan

proses quenching dengan menggunakan media air.

C. Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian

1. Tujuan dari diadakannnya penelitian ini secara rinci adalah:

a. Mengetahui bagaimanakah nilai kekerasan, ketahanan aus dari roda

gigi sebelum dan sesudah dilakukannya carburizing dengan

menggunakan media arang batok kelapa.

b. Mengetahui bagaimanakah nilai kekerasan, ketahanan aus dari roda

gigi sesudah dilakukannya proses quenching dengan menggunakan

media air.

4

c. Mengetahui bagaimanakah bentuk struktur mikro dari material

sebelum dan sesudah dilakukan carburizing dengan menggunakan

media arang batok kelapa.

d. Mengetahui bagaimanakah bentuk struktur mikro dari material

sebelum dan sesudah dilakukan proses quenching dengan

menggunakan media air.

2. Dari penelitian ini diharapkan akan memberikan manfaat dalam

kontribusinya terhadap pembangunan nasional serta ilmu pengetahuan

dan teknologi yaitu:

a. Sebagai pengembangan dari teori yang telah didapat peneliti saat

perkuliahan.

b. Memberikan sumbangan pustaka bagi dunia pendidikan.

c. Memberikan terobosan-terobosan baru kepada masyarakat dalam

pengembangan heat treatment.

D. Penegasan Istilah

Penegasan istilah dimaksudkan untuk memberikan gambaran yang

lebih jelas dan agar terdapat kesatuan pengertian dari beberapa istilah yang

terdapat dalam rancangan skripsi ini. Istilah-istilah tersebut antara lain :

1. Pengaruh

Dalam Kamus Bahasa Indonesia, pengaruh adalah daya yang ada atau

timbul dari sesuatu (orang, benda dan sebagainya) yang berkuasa atau

yang berkekuatan. (WJS. Poerwadarminto, 1976 : 664). Pengaruh dalam

penelitian ini adalah hubungan yang mempengaruhi dampak suhu

5

pemanasan pada proses pengarbonan dengan media arang batok kelapa

terhadap pengujian kekerasan dan keausan baja karbon sedang.

2. Suhu pemanasan

Suhu pemanasan adalah tingginya temperatur dimana bahan

dipanaskan pada saat carburizing.

3. Pengarbonan (Carburizing)

Pengarbonan/Carburizing yaitu proses pemberian atau penambahan

kandungan karbon yang lebih banyak pada bagian permukaan dibanding

dengan dinding bagian dalam, sehingga kekerasan permukaannnya lebih

meningkat. Sedang pada bagian dalamnya diharapkan masih memiliki

keuletan/keliatan.

4. Kekerasan

Kekerasan adalah kemampuan dan ketahanan bahan menerima

penetrasi dari bahan lain. Pada penelitian ini menggunakan uji kekerasan

Vickers yaitu suatu alat uji kekerasan dengan indentor berbentuk piramida

intan yang dasarnya berbentuk bujur sangkar. Besarnya sudut antara

permukaan-permukaan piramida yang berhadapan adalah 1360 .

5. Keausan

Keausan dalam penelitian ini adalah keausan goresan. Keausan goresan

yaitu fenomena abrasi akibat pemolesan dengan bahan abrasi

(Surdia,2000)

6. Arang batok kelapa

Arang batok kelapa adalah arang yang berbahan dasar atau terbuat dari

kulit keras (batok) buah kelapa.

6

7. Struktur Mikro

Struktur mikro baja adalah struktur bahan dalam ukuran yang kecil.

Pada penelitian ini akan memperlihatkan struktur pembentuk baja pada

masing-masing perlakuan dengan pembesaran sehingga dapat dengan jelas

dilihat perbedaannya.

8. Struktur Makro

Struktur makro adalah ciri bahan yang dapat dilihat mata, meskipun

dalam prakteknya kerap kali digunakan pembesaran hingga sepuluh kali.

Tujuan utama pemeriksaan makro adalah untuk menampilkan : rongga,

inklusi, segregasi komposisi, struktur serat, deformasi, dan efek perlakuan

panas setempat, yang semua mempunyai pengaruh yang besar terhadap

sifat teknik bahan atau benda. (Alexander ,1991)

9. Baja AISI 4140

Baja ini termasuk golongan Chromium-Molybdenum steels, dengan

komposisi 0,40 C, 1,0 Cr, 0,90 Mn, dan 0,20 Mo. dipergunakan untuk

pembuatan roda gigi turbin gas, dan transmisi (Smith,1996)

Jadi maksud dari penelitian ini adalah melakukan suatu tindakan yang

disengaja pada material baja AISI 4140 yaitu dengan meningkatkan kadar

karbon permukaan material untuk mengetahui pengaruhnya terhadap

kekerasan dan ketahanan aus terhadap benda uji baja AISI 4140.

7

BAB II

LANDASAN TEORI

A. Baja

Di dunia industri baja mempunyai peranan yang sangat penting. Baja

sebagai bahan baku pelat, pipa, lembaran, profil dan sebagainya. Pembentukan

baja dapat melalui proses pengecoran, penempaan, pencanaian. Karbon

merupakan salah satu unsur penting dalam baja, karena dapat meningkatkan

kekerasan dan kekuatan baja. Tinggi rendahnya kadar karbon mempengaruhi

tinggi rendahnya suhu kritis (batas zona struktur logam).

Gambar 1. Diagram Besi-Karbida-Besi (Amstead, 1989 )

8

Bila kadar karbon baja melampaui 0,20%, suhu dimana sifat ferrite

mulai terbentuk dan mengendap dari austenite turun. Baja yang berkarbon

0,80% disebut baja eutectoid dan struktur terdiri dari 100% pearlite. Titik

eutectoid adalah suhu terendah dalam logam dimana terjadi perubahan dalam

keadaan larut padat dan merupakan suhu keseimbangan terendah dimana

austenite terurai menjadi ferrite dan cementite. Bila kadar karbon baja lebih

besar dari pada eutectoid, perlu diamati garis pada diagram besi-karbida besi.

Garis ini menyatakan suhu dimana karbida besi mulai memisah dari austenite.

Karbida besi ini dengan rumus Fe3C disebut cementite. Cementite sangat keras

dan rapuh. Baja yang mengandung kadar karbon kurang dari eutectoid

(0,80%) disebut baja hypoeutectoid dan baja yang mengandung kadar karbon

lebih dari eutectoid disebut baja hypereutectoid (Amstead, 1989 : 141).

Pada proses perlakuan panas diperlukan pengetahuan tentang

transformasi fasa, sehingga memungkinkan memperoleh sifat-sifat mekanik

bahan dengan mengubah struktur mikro baja. Struktur yang terdapat pada baja

antara lain adalah :

a. Ferrite

Ferrite mempuyai sel satuan Body Centered Cubic (BCC) yang hanya

dapat menampung unsur karbon maksimum 0,025% pada temperatur 7230

C. Ferrite menjadi getas pada temperatur rendah, dan merupakan struktur

yang paling lunak pada baja.

9

b. Pearlite

Pearlite adalah campuran ferrite dan cementite berlapis dalam suatu

struktur butir. Laju pendinginan lambat menghasilkan pearlite kasar dan

laju pendinginan cepat menghasilkan pearlite halus, bersifat keras dan

lebih tangguh.

c. Austenite

Austenite mempunyai sel satuan kubus pusat badan atau Face Centered

Cubic (FCC) yang mengandung unsur karbon maksimum hingga 1,7%.

Fasa ini hanya mungkin ada pada temperatur tinggi.

d. Martensite

Martensite merupakan fasa larutan padat lewat jenuh dari karbon dalam

sel satuan tetragonal pusat badan atau Body Centered Tetragonal (BCT).

Makin tinggi kejenuhan karbon maka semakin keras dan getas. Jika baja

didinginkan secara cepat dari fasa austenite, maka sel satuan FCC akan

bertransformasi secara cepat menjadi BCC. Pendinginan yang cepat ini

menyebabkan unsur karbon yang larut dalam BCC tidak sempat keluar

(terperangkap) dan tetap berada dalam sel satuan tersebut. Hal ini

menyebabkan distorsi sel satuan sehingga sel satuan BCC berubah

menjadi BCT.

e. Cementite

Cementite merupakan senyawa bersifat sangat keras yang mengandung

6,67% karbon. Cementite sangat keras, tetapi bila bercampur dengan

ferrite yang lunak maka kekerasan keduanya menurun.

10

f. Ledeburite

Ledeburite merupakan campuran eutektik antara austenite dan cementite,

mengandung 4,3% karbon dan terbentuk pada suhu 11300 C.

B. Baja AISI 4140

Baja AISI 4140 merupakan jenis baja paduan rendah, menurut

standarisasi AISI (American Iron and Steel Institute) Baja AISI 4140

merupakan baja paduan yang mengandung unsur-unsur paduan 0,36-0,44% C,

0,1-0,35% Si, 0,70-1,00% Mn, 0,9-1,20% Cr, 0,15-0,25% Mo (Smallman,

2000:333). Baja paduan ini sebagian besar digunakan sebagai bahan pembuat

komponen-komponen otomotif dan konstruksi, di Amerika biasanya diberikan

penandaan dengan empat angka sistem AISI-SAE. dua angka pertama

memberitahukan kelompok unsur yang terkandung dalam baja, dan dua angka

terakhir memberitahukan persentase kandungan karbon didalam baja tersebut.

Klasifikasi baja paduan menurut kandungan unsur-unsurnya adalah sebagai

berikut (Smith,1996):

Principal Type of Standard Alloy Steels 13xx Manganese 1.75 40xx Molybdenum 0.20 or 0.25: or molybdenum 0.25 and sulfur 41xx Chromium 0.50, 0.80, or 0.95, moliydenum 0.12, 0.20, or 0.30 43xx Nickel 1.83, chromium 0.50 or 0.80, molybdenum 0.25 44xx Molybdenum 0.53 46xx Nickel 0.85 or 1.83, molybdenum 0.20 or 0.25 47xx Nickel 1.05, chromium 0.45, molybdenum 0.20 or 0.35 48xx Nickel 3.50, molybdenum 0.25 50xx Chromium 0.40 51xx Chromium 1.03 52xx Chromium 1.45 61xx Chromium 0.60 or 0.95, vanadium 0.13 or min 0.15 86xx Nickel 0.55, chromium 0.50, molybdenum 0.20

Tabel 1. Principal Type of Standard Alloy Steels (Smith,1996:516)

11

87xx Nickel 0.55, chromium 0.55, molybdenum 0.25 88xx Nickel 0.55, chromium 0.50, molybdenum 0.35 92xx Silicon 2.00: or silicon 1.40 and chromium 0.70 50Bxx* Chromium 0.28 or 0.50 51Bxx* Chromium 0.80 81Bxx* Nickel 0.30, chromium 0.40, molybdenum 0.12 94Bxx* Nickel 0.45, chromium 0.40, molybdenum 0.12 *B denotes baron steel, Source: “Alloy Steel: Semifinished: Hot-Rolled and Cold-Finished Bars.” American Iron and Steel Institute, 1970,

C. Struktur Baja

Baja mempunyai berbagai sifat mekanis, misalnya kekerasan, kekuatan,

dan regangan. sifat-sifat tersebut terjadi dikarenakan karbon yang dikandung

baja tidak terpadu. Hal ini tidak hanya disebabkan intensitas zat arang, tetapi

juga cara mengadakan ikatan dengan besi yang dapat mempengaruhi sifat

baja. Baja yang didinginkan sangat lambat menuju suhu ruangan (keadaan

baja pada waktu pengiriman dari pabrik) dibedakan dalam tiga bentuk utama

kristal (Schonmetz.1985:40) :

1. Ferrit, kristal besi murni (ferrum = Fe) terletak rapat saling mendekap,

tidak teratur, baik bentuk maupun besarnya. Ferrit merupakan bagian baja

yang paling lunak. Ferrit murni tidak akan cocok dipergunakan sebagai

bahan untuk benda kerja yang menahan beban, hal ini dikarenakan

kekuatannya kecil. (gambar a)

2. Karbid besi (Fe3C), suatu senyawa kimia antara (Fe) dengan zat arang (C).

Sebagai unsur struktur tersendiri, dia dinamakan cementit dan

mengandung 6,7% zat arang. Rumus kimia Fe3C menyatakan bahwa

senantiasa ada 3 atom besi yang menyelenggarakan ikatan dengan sebuah

atom zat arang (C) menjadi sebuah molekul karbid besi. Dengan

12

meningkatnya kandungan C, maka semakin besar pula kandungan

cementit. Cementit dalam baja, merupakan unsur yang paling keras (270

kali lebih keras dari besi murni).

3. Perlit, merupakan kelompok campuran antara ferrit dan cementit dengan

kandungan zat arang seluruhnya sebesar 0,8%.dalam struktur perlitis,

semua kristal ferrit dirasuki sepih sementit halus yang memperoleh

penempatan saling berdampingan dalam lapisan tipis mirip lamel.

diperliatkan pada gambar f

a. ferrit 0,0% C e. ferrit + perlit 0,60%C b. ferrit + perlit 0,10%C f. perlit laminar 0,85%C c. ferrit + perlit 0,16%C g. perlit + sementit 1,1%C d. ferrit + perlit 0,45%C h. perlit + sementit 1,5%C

Menurut kadar kandungan zat arangnya baja dibedakan menjadi tiga

kelompok utama baja bukan paduan :

1. Baja dengan kandungan kurang dari 0,8%C (baja hypoeutectoid),

himpunan ferrit dan perlit (bawah perlitis)

Gambar 2. Struktur Baja Zat Arang (Schonmetz.1985:40)

13

2. Baja dengan kandungan 0,8%C (baja eutectoid atau perlitis), terdiri atas

perlit murni.

3. Baja dengan kandungan lebih dari 0,8%C (baja hypereutectoid),

himpunan perlit dan sementit (atas perlitis).

Zat arang yang kadarnya melampaui 0,8% mengendap sebagai karbid

besi terang membentuk kulit pada batas butiran kristal perlitis yang lebih

gelap dan menyelubungi menyerupai jaringan (cementit sekunder). Baja

demikian sejak semula keras dan berkebutiran kasar.

D. Besi

Besi adalah logam dasar pembentuk baja yang merupakan salah satu

material teknik yang sangat populer. Sifat alotropi dari besi yang

menyebabkan timbulnya variasi struktur mikro pada berbagai jenis baja.

Disamping itu, besi merupakan pelarut yang sangat baik bagi beberapa jenis

logam lain. Pengertian alotropik adalah adanya transformasi dari satu bentuk

susunan atom (sel satuan) ke bentuk susunan atom yang lain (Rochim, 1994).

Besi sangat stabil pada temperatur di bawah 910o C dan disebut sebagai besi

alfa (Fe α). Pada temperatur antara 910o C dan 1392o C, besi dikenal dengan

besi gamma (Fe γ) dan pada temperatur di atas 1392o C disebut sebagai besi

delta (Fe δ).

Adanya fenomena alotropi dari besi merupakan suatu hal yang sangat

penting dan mencakup dua bentuk susunan atom.pada temperatur di bawah

910o C susunan atomnya berbentuk Body Centered Cubic (BCC). Mulai suhu

910o C akan terjadi perubahan susunan atom. Di atas suhu tersebut susunan

14

atomnya berubah menjadi bentuk Face Centered Cubic (FCC). Jika proses

pemanasan dilanjutkan, bentuk susunan atomnya pada temperatur 1392o C

berubah kembali menjadi bentuk BCC lagi dan dikenal dengan sebutan besi

delta.

Gambar 3. Diagram transformasi

Pemanasan lebih lanjut akan mengakibatkan getaran atom semakin besar

sehingga pada temperatur 1536o C gaya kohesif yang memelihara susunan

atom tersebut tidak ada lagi dan membuat besi menjadi cair. Pada saat

membekukan besi cair ke temperatur kamar, maka akan terjadi transformasi

yang urutannya kebalikan dari proses pemanasan. Penambahan unsur paduan

pada besi, khususnya karbon, memungkinkan membuat berbagai jenis baja

yang jika dikombinasikan dengan berbagai metode perlakuan panas akan

15

menghasilkan sifat-sifat yang memadai untuk penggunaan yang tertentu. jika

besi yang mengalami pemanasan dan pendinginan maka akan mengakibatkan

perubahan bentuk kisi ruang.

a. Body Centered Cubic (BCC)

Logam kubik pemusatan ruang. Besi mempunyai struktur kubik. Pada

suhu ruang sel satuan besi memepunyai atom pada tiap titik sudut kubus

dan satu atom pada pusat kubus. Besi merupakan logam yang paling

umum dengan struktur kubik pemusatan ruang, tetapi bukan satu-satunya.

Tiap atom besi dalam struktur kubik pemusatan ruang ini dikelilingi oleh

delapan atom tetangga hal ini berlaku untuk setiap atom, baik yang terletak

pada titik sudut maupun dipusat sel satuan. Oleh karena itu setiap atom

mempunyai lingkungan geometrik yang sama. Sel satuan logam kubik

pemusatan ruang mempunyai dua atom. Satu atom dipusat atom dan

seperdelapan atom pada delapan titik sudutnya.

Gambar 4. Struktur kubik pemusatan ruang logam. Bagian (a) merupakan gambaran skematik dan terlihat atom pada titik pusat. Bagian (b) model bola keras (Van Vlack, 1992 : 78)

16

Gambar 5. Sel satuan kubik pemusatan ruang (logam). Struktur logam kubik pemusatan ruang mempunyai dua atom per sel satuan dan faktor tumpukan atom sebesar 0,68 (Van Vlack, 1992: 79)

b. Face Centered Cubic (FCC)

Logam kubik pemusatan ruang. Pengaturan atom dalam tembaga tidak

sama dengan pengaturan atom dalam besi, meski keduanya kubik.

Disamping atom pada setiap titik sudut sel satuan tembaga, terdapat

sebuah atom ditengah setiap bidang permukaan, namun tak satupun dititik

pusat kubus. Struktur kubik pemusatan sisi ini lebih sering dijumpai pada

logam antara lain aluminium, tembaga, timah hitam, perak dan nikel

mempunyai pengaturan atom seperti ini (demikian pula halnya dengan

besi pada suhu tinggi). Logam dengan struktur kubik pemusatan sisi

mempunyai empat kali lebih banyak atom. Kedelapan atom pada titik

sudut menghasilkan satu atom, dan keenam bidang sisi menghasilkan tiga

atom per sel satuan.

17

Gambar 6. Struktur kubik pemusatan sisi pada logam. Bagian (a) pandangan skematis yang memperlihatkan letak pusat atom, dan bagian (b) model bola keras (Van Vlack, 1992 : 80).

Gambar 7. Sel satuan kubik pemusatan sisi (logam). Struktur logam kubik pemusatan sisi mempunyai empat atom per sel satuan dan faktor tumpukan 0,74.

E. Baja Paduan

Baja paduan dihasilkan dengan biaya yang lebih mahal dari baja

karbon karena bertambahnya biaya untuk penambahan pengerjaan yang

khusus yang dilakukan di dalam industri atau pabrik

Baja paduan dapat didefinisikan sebagai baja yang dicampur dengan

satu atau lebih unsur campuran seperti nikel, kromium, molibdenum,

18

vanadium, mangan, dan wolfram yang digunakan untuk memperoleh sifat-

sifat baja yang dikehendaki (keras, kuat, dan liat), tetapi unsur karbon tidak

dianggap sebagai salah satu unsur campuran. Suatu kombinasi antara dua atau

lebih unsur campuran memberikan sifat khas dibandingkan dengan

menggunakan satu unsur campuran, misalnya baja yang dicampur dengan

unsur kromium dan nikel akan menghasilkan baja yang mempunyai sifat keras

dan kenyal (sifat logam ini membuat baja dapat dibentuk dengan cara dipalu,

ditempa, digiling, dan ditarik tanpa mengalami patah tau retak-retak). Jika

baja dicampur dengan kromium dan molibdenum, akan menghasilkan baja

yang mempunyai sifat keras yang baik dan kenyal yang memuaskan serta

tahan terhadap panas.

Baja paduan digunakan karena keterbatasan baja karbon sewaktu

dibutuhkan sifat-sifat yang spesial daripada baja, keterbatasan daripada baja

karbon adalah reaksinya terhadap pengerjaan panas dan kondisinya. Sifat-sifat

spesial yang diperoleh dengan pencampuran termasuk sifat-sifat kelistrikan,

magnetis, dan koefisien spesifik dari pemuaian panas dan tetap keras pada

pemanasan yang berhubungan dengan pemotongan logam (Amanto,1999).

Pengaruh unsur-unsur paduan dalam baja adalah sebagai berikut

( Schonmetz, 1985 ).

1. Silisium (Si), terkandung dalam jumlah kecil di dalam semua bahan besi

dan dibubuhkan dalam jumlah yang lebih besar pada jenis-jenis istimewa.

Meningkatkan kekuatan, kekerasan, kekenyalan, ketahanan aus, ketahanan

19

terhadap panas dan karat, ketahanan terhadap keras. tetapi menurunkan

regangan, kemampuan untuk dapat ditempa dan dilas.

2. Mangan (Mn), meningkatkan kekuatan, kekerasan, kemampuan untuk

dapat ditemper menyeluruh, ketahanan aus, penguatan pada pembentukan

dingin, tetapi menurunkan kemampuan serpih.

3. Nikel (Ni), meningkatkan keuletan, kekuatan, pengerasan menyeluruh,

ketahanan karat, tahanan listrik (kawat pemanas), tetapi menurunkan

kecepatan pendinginan regangan panas.

4. Krom (Cr), meningkatkan kekerasan, kekuatan, batas rentang ketahanan

aus, kesudian diperkeras, kemampuan untuk dapat ditemper menyeluruh,

ketahanan panas, kerak, karat dan asam, kemudahan pemolesan, tetapi

menurunkan regangan (dalam tingkat kecil).

5. Molibdenum (Mo), meningkatkan kekuatan tarik, batas rentang,

kemampuan untuk dapat ditemper menyeluruh, batas rentang panas,

ketahanan panas dan batas kelelahan, suhu pijar pada perlakuan panas,

tetapi menurunkan regangan, kerapuhan pelunakan.

6. Kobalt (Co), meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, ketahanan karat dan

panas, daya hantar listrik dan kejenuhan magnetis.

7. Vanadium (V), meningkatkan kekuatan, batas rentang, kekuatan panas dan

ketahanan lelah, suhu pijar pada perlakuan panas, tetapi menurunkan

kepekaan terhadap sengatan panas yang melewati batas pada perlakuan

panas.

20

8. Wolfram (W), meningkatkan kekerasan, kekuatan, batas rentang, kekuatan

panas, ketahanan terhadap normalisasi dan daya sayat, tetapi menurunkan

regangan.

9. Titanium (Ti), memiliki kekuatan yang sama seperti baja,

mempertahankan sifatnya hingga 400 C, karena itu merupakan kawat las.

F. Roda gigi

Dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling

bersinggungan pada kelilingnya salah satu diputar maka yang lain akan ikut

berputar pula. Alat yang menggunakan cara kerja semacam ini untuk

mentransmisikan daya disebut roda gesek. Cara ini baik untuk meneruskan

daya kecil dengan putaran yang tidak perlu tepat. Guna mentransmisikan daya

besar dan putaran yang tepat tidak dapat dilakukan dengan roda gesek. Untuk

ini, kedua roda tersebut harus dibuat bergigi pada kelilingnya sehingga

penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Roda

bergigi semacam ini, yang dapat berbentuk silinder atau kerucut, disebut roda

gigi. (Sularso:1997) Roda gigi diklasifikasikan sebagai berikut :

Tabel 2. Klasifikasi Roda Gigi ( Sularso.1997:212)

Letak poros Roda gigi Keterangan

Roda gigi lurus, (a)

Roda gigi miring, (b)

Roda gigi miring ganda, (c)

(klasifikasi atas dasar bentuk alur gigi)

Roda gigi dengan poros sejajar Roda gigi luar

Roda gigi dalam dan pinyon, (d)

Batang gigi dan pinyon, (e)

Arah putaran berlawanan

Arah putaran sama

Gerakan lurus dan berputar

21

Roda gigi kerucut lurus, (f)

Roda gigi kerucut spiral, (g)

Roda gigi kerucut ZEROL

Roda gigi kerucut miring

Roda gigi kerucut miring ganda

(klasifikasi atas dasar bentuk jalur gigi) Roda gigi

dengan poros berpotongan

Roda gigi permukaan dengan poros berpotongan (h)

(Roda gigi dengan poros berpotongan berbentuk istimewa)

Roda gigi miring silang, (i)

Batang gigi miring silang

Kontak titik

Gerakan lurus dan berputar

Roda gigi cacing silindris, (j)

Roda gigi cacing selubung ganda (globoid), (k)

Roda gigi cacing samping

Roda gigi dengan poros silang

Roda gigi hiperboloid

Roda gigi hipoid, (l)

Roda gigi permukaan silang

Gambar 8. Macam-Macam Roda Gigi ( Sularso.1997:213)

22

E. Surface Treatment ( Perlakuan Permukaan )

Perlakuan pada permukaan (surface treatment) dipergunakan untuk

mendapatkan keadaan yang lebih baik pada bagian permukaan. Dalam

hubungan dalan suatu komponen permesinan, seperti bantalan, poros ( shaft )

keadaan yang terbaik dengan adanya kekerasan permukaan yang tinggi,

karena hal ini berhubungan dengan keausan dan kekuatan terhadap

pembebanan. Perlakuan yang dapat digunakan untuk meningkatkan

kekerasan permukaan dapat dilakukan dengan jalan pengarbonan,

karbonitriding, cyaniding, nitriding.

1. Karbonisasi atau Carburizing

Karbonisasi atau carburizing adalah proses penambahan unsur karbon

pada permukaan baja karbon rendah, pemanasan karbonisasi dilaksanakan

pada suhu 9000 C – 9500 C (Beumer, 1980 : 50). Unsur karbon dapat diperoleh

dari arang kayu, arang tempurung kelapa atau suatu material yang

mengandung unsur karbon. Pengarbonan bertujuan memberikan kandungan

karbon yang lebih banyak pada bagian permukaan dibanding dengan dinding

bagian dalam, sehingga kekerasan pada permukaan lebih meningkat. Tebal

lapisan yang dikarbonasikan dalam lingkungan yang menyerahkan karbon

tergantung dari waktu, dan suhu karbonisasi. Karbonisasi dapat dilakukan

dengan tiga (3) cara, yaitu Karbonisasi padat, Karbonisasi cair dan

Karbonisasi gas.

23

a. Karbonisasi dengan perantara zat padat (Pack Carburizing)

Menurut Daryanto dan Amanto (1999 : 86) jika karbonisasi menggunakan

zat padat maka prosesnya disebut karbonisasi tertutup. Pada proses ini

caranya adalah benda kerja dimasukkan ke dalam suatu kotak atau peti

yang terbuat dari plat baja dan di kelilingi dengan bahan karbonisasi.

Bahan yang biasanya digunakan adalah arang kayu, arang batok kelapa,

arang tulang, arang kulit. Keuntungan dari karbonisasi adalah jangka

waktu pemanasan awal lebih pendek, sedangkan kelemahannya adalah

karbonisasi dalam kotak tidak menguntungkan untuk jumlah besar dan

benda kerja yang sulit, karena waktu pemijarannya lama dan

penyelenggaraannya berbelit-belit.

Mekanisme karbonisasi dengan difusi intertisi, dimana atom karbon

menempati ruang antara atom – atom besi dan dengan menaikkan

temperatur maka meningkatkan energi aktivasi yang memungkinkan

berpindahnya atom karbon ke posisi intertisi berikutnya. Tempat yang

ditingggalkan diisi oleh atom karbon yang lainnya. Mekanisme difusi

intertisi ditunjukkan seperti gambar di bawah ini.

Atom C dari medium pengarbonan (arang)

Atom Fe

Atom C yang Berdifusi Intertisi

Gambar. 9. Mekanisme difusi intertisi

24

Setiap proses pengarbonan mencakup tiga proses dasar (lakhtin, 1965),

yang meliputi : proses yang terjadi pada medium eksternal berupa

pembebasan elemen difusi menjadi atom (ion), kontak elemen difusi

dengan permukaan matrik membentuk ikatan kimia, dan penetrasi elemen

difusi menuju inti setelah menjadi keadaan jenuh dipermukaan matrik.

Selama pemanasan di dalam kotak carburizing terjadi dua macam gas

yaitu:

- Gas karbondioksida ( CO2)

- Gas karbomonooksida (CO)

Dengan reaksi sebagai berikut :

CO2 + C 2CO

Sebagai sumber CO2 diperoleh dari bahan tambah yang berupa

BaCO3 atau Na2CO3 sehingga akan terjadi proses:

Ba CO3 BaO + CO2

Na2CO3 Na2O + CO2

Akibat semakin tingginya temperatur pemanasan maka CO akan

lebih banyak terbentuk dari pada CO2 Sehingga akan terjadi reaksi kimia

sebagai berikut (Palallo,1995):

C + CO2 2CO

Pada suhu pengarbonan reaksi ini selalu berlangsung kekanan.

Karbon monoksida bebas bereaksi dengan besi, kondisi ini seperti pada

reaksi dibawah ini :

2CO + 3Fe Fe3C +CO2

25

Semakin banyak kandungan karbon dipermukaan, atom karbon

mulai berpindah menuju inti melalui mekanisme difusi. Masuknya karbon

ke dalam baja tergantung pada temperatur, waktu penahanan ( holding

time ), dan bahan pengarbonan (Clark, 1961). Total kedalaman yang

dicapai pada temperatur tertentu dinyatakan sebagai fungsi waktu sebagai

berikut :

Y = k √t

Dimana : Y = total kedalaman fusi t = waktu penahan k = konstanta yang tergantung material

Pada pengarbonan padat dipakai arang yang dicampur dengan 10 % -

40 % Na2 CO3, BaCO3 , baja dimasukkan ke dalam campuran ini,

ditempatkan dalam suatu kotak dan ditutup rapat kemudian dipanaskan

pada temperatur 8500 C – 9500 C (Surdia, 2000). Temperatur ini adalah

temperatur austenit paduan besi-karbon yang mempunyai bentuk kisi

kristal kubik pemusatan sisi ( fcc ). Bentuk kisi ini mempunyai jarak atom

yang lebih besar, sehingga intertsisinya memungkinkan ditempati oleh

atom karbon, dengan demikian permukaan baja akan mempunyai kadar

karbon yang tinggi. Kandungan karbon akan bervariasi arahnya dalam

menuju inti. Pada permukaan, kandungan karbon tinggi dan akan

berkurang dalam arah menuju inti. Konsekuensinya struktur mikro akan

berubah pula dari permukaan menuju inti. Dikarenakan pada saat proses

pengarbonan terjadi pemanasan pada suhu tinggi dan dalam waktu yang

26

lama maka akan dihasilkan struktur baja yang kasar. Dimensi struktur

mikro juga sangat berpengaruh terhadap kekerasan baja.

b. Karbonisasi dengan perantara zat cair (Liquid Carburizing)

Karbonisasi ini dilakukan dengan rendaman air garam yang terdiri dari

karbonat natrium (sodium) dan sianida natrium yang dicampur dengan

salah satu bahan klorid natrium atau klorid barium. Proses karbonisasi

dengan perantara zat cair sesuai untuk menghasilkan suatu lapisan yang

tebalnya sekitar 0,3 mm (Daryanto dan Amanto, 1999 :87). Karbonisasi

dengan perantara zat cair dilaksanakan pada suhu antara 8500 C-9500 C

(Vijendra, 1998 : 345) Keuntungan menggunakan karbonisasi dengan

perantara zat cair adalah pengarangan yang pesat, merata ke semua arah

dan mendalam tanpa ada bagian yang lunak, serta permukaan tetap rata

oleh karena itu hanya dibutuhkan sedikit pengasahan ( Schonmetz,

1985 : 68)

Gambar 10. Grafik untuk menentukan waktu karbonisasi dalam bahan karbonasi cair (Beumer, 1980 : 43)

27

Dari gambar kedalaman karbonisasi yang terdalam untuk penahanan

selama 2 jam ditunjukkan pada suhu 9300 C yaitu dengan menghasilkan

kedalaman sebesar lebih kurang 0,85 mm.

c. Karbonisasi dengan perantara zat gas (Gas Carburizing)

Pelaksanaan dengan cara ini adalah benda kerja yang sudah di bersihkan

dengan baik serta bebas dari minyak dan rongga terak dimasukkan ke

dalam oven yang dapat di tutup kedap. Dalam oven dipusari gas

pengarangan pada suhu pemijaran sehingga zat arang menyusup ke dalam

benda kerja ( Schonmetz, 1985 : 68). Lapisan yang dapat dihasilkan adalah

dengan tebal 1 mm dan memerlukan waktu sekitar 4 jam.

2. Karbonitriding

Karbonitriding, sianida kering atau nikarbing adalah suatu proses

pengerasan permukaan di mana baja dipanaskan dia atas suhu kritis di dalam

lingkungan gas dan terjadi penyerapan karbon dan nitrogen. Dapat di gunakan

gas ammonia atau gas yang kaya akan karbon. Lapisan yang tahan aus

mempunyai ketebalan antara 0,08 sampai 0,75 mm. keuntungan karbonitriding

ialah bahwa kemampuan pengerasan lapisan luar meningkat bila ditambahkan

nitrogen sehingga dapat dimanfaatkan baja yang relatif murah.

28

3. Cyaniding

Cyaniding atau karbonitriding cair merupakan proses di mana terjadi

absorpsi karbon dan nitrogen untuk memperoleh permukaan yang keras pada

baja karbon rendah yang sulit dikeraskan. Benda yang dikeraskan dimasukkan

ke dalam dapur yang mengandung garam cyanida natrium, suhunya sedikit di

atas daerah Ac1. Lama pemanasan tergantung pada permukaaan yang

dikeraskan. Benda kemudian dicelupkan dalam air atau minyak untuk

mendapatkan permukaan yang keras. Tebal lapisan berkisar antara 0,10

sampai 0,40 mm. cyaniding terutama diterapkan untuk perlakuan panas

bagian-bagian yang kecil.

4. Nitriding

Proses nitriding adalah proses pengerasan permukaan, disini digunakan

bahan dan suhu pemanasan yang berlainan. Logam dipanaskan sampai 5100C

didalam lingkungan gas ammonia selama beberapa waktu. Nitrogen yang

diserap oleh logam akan membentuk nitrida yang keras yang tersebar merata

pada permukaan logam. Telah dibuat logam paduan khusus untuk proses ini.

Aluminium sebanyak 1 sampai 1,5%, berkombinasi dengan gas membentuk

partikel yang stabil dan keras. Suhu pemanasan berkisar antara 4950C -

5650C. Pada nitriding cair (liquid nitriding) digunakan garam cyanida cair

sedang suhunya dipertahankan dibawah daerah transformasi. Penyerapan

nitrogen lebih mudah sedang karbon yang menyerap lebih sedikit di

bandingkan dengan proses cyaniding atau karburisasi. Dapat dicapai ketebalan

29

0,03-0,30 mm. Pada proses nitriding terbentuk lapisan permukaan yang sangat

tinggi dengan kekerasan antara 900-1100 brinell. Baja nitriding karena

pengaruh unsur paduan tertentu lebih kuat daripada baja biasa dan lebih

mudah perlakuan panasnya. Sebaiknya jenis ini dibentuk dan mengalami

perlakuan panas sebelum nitriding, karena selama nitriding tidak terbentuk

kerak. Perlakuan nitriding tidak mempengaruhi struktur dan sifat-sifat bagian

dalam karena tidak diperlakukan pencelupan, kemungkinan terjadinya distorsi,

retak atau perubahan lainya kecil sekali. Permukaan luar tahan korosi,

khususnya dalam air, kabut air garam, alkali minyak kasar atau gas alam.

F. Quenching

Quenching adalah sebuah upaya pendinginan secara cepat setelah baja

mengalami sebuah perlakuan pemanasan. Pada perlakuan quenching terjadi

percepatan pendinginan dari temperatur akhir perlakuan dan mengalami

perubahan dari austenite menjadi ferrite dan martensite untuk menghasilkan

kekuatan dan kekerasan yang tinggi. Perkerasan maksimum yang dapat

dicapai baja yang di quenching hampir sepenuhnya ditentukan oleh

konsentrasi karbon dan kecepatan pendinginan yang sama atau lebih tinggi

dengan kecepatan pendinginan kritis untuk paduan tersebut. Banyak material

dan cara yang dapat digunakan dalam proses quenching pada baja. media

quenching meliputi: air, air asin, oli, air – polymer, dan beberapa kasus

digunakan inert gas. Air sebagai media quenching mempunyai beberapa

keuntungan. Air banyak tersedia mudah didapat, murah, dan tidak berbahaya.

30

Pada Gambar 11. memperlihatkan laju pendinginan panas dari logam

sebagai fungsi dari temperatur permukaan logam. Awal pencelupan tahap A,

logam akan diselimuti selubung uap yang akan pecah saat logam mendingin.

Perpindahan panas saat terbentuknya selubung uap ini buruk, dan logam akan

mendingin dengan lambat pada tahap ini. Stabilitas dan lamanya proses

pendinginan tahap A sangat dipengaruhi oleh agitasi, umumnya waktu

pendinginan tahap ini berkurang dengan peningkatan agitasi.

Tahap B Pada tahap ini, logam masih sangat panas dan air akan

mendidih. Kecepatan pembentukan uap air menunjukkan sangat tingginya laju

perpindahan panas. Tahap C, merupakan tahap pendinginan konveksi dan

konduksi. Dimana permukaan logam telah bertemperatur dibawah titik didih

air. Tahap ini hanya mengalami perpindahan panas melalui paksa yang terjadi

Gambar 11. Mekanisme Pendinginan (Totten,GE ,1993: 70)

31

karena gaya luar. Secara umum perpindahan panasnya lebih cepat daripada

konveksi alamiah laju pendinginan.

G. Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan adalah salah satu pengujian dari sekian banyak

pengujian yang dipakai, karena dapat dilakukan pada benda uji yang relatif

kecil tanpa kesukaran mengenai spesifikasi benda uji. Pengujian yang banyak

dipakai adalah dengan cara menekankan penekanan tertentu kepada benda uji

dengan beban tertentu dan mengukur bekas hasil penekanan yang terbentuk

diatasnya (Surdia, 2000).

Pengujian yang lazim digunakan dalam menentukan tingkat kekerasan

bahan adalah dengan metode uji kekerasan Vickers. Pengujian Vickers

memiliki banyak keuntungan. Pengujian Vickers dapat dilakukan tidak hanya

pada benda yang lunak akan tetapi juga dapat dilakukan pada bahan yang

keras. Bekas penekanan yang kecil pada pengujian Vickers mengakibatkan

kerusakan bahan percobaan relatif sedikit. Pada benda kerja yang tipis atau

lapisan permukaan yang tipis dapat diukur dengan gaya yang relatif kecil.

Dikarenakan atas kelebihan pengujian kekerasan Vickers jika

dibandingkan dengan metode pengujian kekerasan yang lain, maka dalam

penelitian ini akan digunakan pengujian Vickers dalam menentukan kekerasan

spesimen uji.

32

Proses pengujian kekerasan dengan metoda Vickers mula-mula

permukaan logam yang akan diuji ditekan dengan indentor berbentuk

piramida intan yang dasarnya berbentuk bujur sangkar. Besar sudut antara

permukaan-permukaan piramida yang berhadapan adalah sebesar 136°.

Angka kekerasan Vickers (VHN) merupakan angka kekuatan benda uji

terhadap pembebanan pada tiap luas penampang bidang yang menerima

pembebanan (Koswara,1999). VHN dapat diperoleh dengan persamaan

berikut:

VHN=( )

22 dP.854,1

d2sin.P.2=

θ

Dimana, P = Beban yang digunakan (kg) θ = Sudut antara permukaan intan yang berlawanan (136°) d = Panjang diagonal rata-rata (mm)

Gambar.12. Prinsip pengukuran kekerasan Vickers

33

H. Pengujian Keausan

Bila permukaan dari dua komponen saling bersinggungan dan bergerak

satu terhadap yang lain, akan terjadi beberapa hal. Terdapat dua jenis keausan

utama, yaitu aus abrasi dan aus adhesi. Keduanya mencakup deformasi elastis

mupun plastis. Pada aus adhesi dijumpai tahap tertentu dengan terjadinya

ikatan antara kedua permukaan yang bersinggungan tadi. Perlu diketahui

bahwa saat permukaan bersinggungan dengan tekanan meningkat, kontak

akan bertambah juga. salah satu permukaan yang lebih keras mungkin hanaya

mengalami deformasi elastis, sedangkan permukaan yang lebih lunak

berdeformasi secara elastis maupun plastis. Pada pergerakan relatif antara

kedua permukaan, permukaan yang lebih lunak mengalami deformasi dan

berbentuk galur-galur, ini disebut aus abrasi. Bila bahan lunak mengalami

pengerasan kerja, mungkin ada bagian tertentu yang terlepas. Partikel yang

keras, pasir atau oksida yang terperangkap didalam pemukaan tadi akan

meningkatkan aus abrasi. Tingkat keausan bergantung pada kekerasan kedua

permukaan tadi. Untuk mencegah aus abrasi dapat dilakukan beberapa

tindakan : kekerasan permukaan kontak ditingkatkan, digunakan pelumas atau

usahakan agar sistem bebas dari permukaan abrasif (Bradbury, 1991).

Goresan karena bahan yang lebih keras menyebabkan permukaan kasar.

Pemolesan dengan bahan abrasi, kertas ampelas atau campuran debu

memberikan fenomena abrasi disebut keausan goresan atau keausan

permukaan licin (Surdia,2000). Sebagai perbandingan keausan abrasi oleh

34

kertas ampelas mempunyai laju keausan spesifik yang maksimum, relatif

terhadap keausan abrasi karena Pb. Keausan relatif bagi logam murni dan baja

yang dianil, mempunyai korelasi baik dengan kekerasan Vickers.

Keausan menerima pengaruh yang besar dari laju pergerakan relatif dan

tekanan pada bidang kontak. Dalam penelitian ini untuk mengetahui tingkat

keausan spesimen digunakan ampelas. Benda uji digesekkan dengan ampelas

dengan laju dan tekanan tertentu dan dalam waktu tertentu tertentu pula.

Perbandingan berat spesimen sebelum dan sesudah di gesekkan dengan

ampelas menunjukkan tingkat keausan tiap-tiap spesimen.

1WWoW =Δ Laju Keausan =

TA.wΔ

smmgram

2

Keterangan : T = Lamanya pengujian keausan A = Luas spesimen uji keausan W = Berat Spesimen Wo = Berat awal spesimen sebelum diuji W 1, W2, W3, W4 = Berat setelah dilakukan pengujian

wΔ = Hasil selisih berat ΔW 1, ΔW2, ΔW3, ΔW4 = Selisih berat sebelum diuji dan sesudah diuji

I. Pengujian Struktur Mikro

Struktur bahan dalam orde kecil sering disebut struktur mikro. Struktur

ini tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi dapat dilihat dengan

menggunakan alat pengamat struktur mikro diantaranya : mikroskop electron,

mikroskop field ion, mikroskop field emission, dan mikroskop sinar – X.

35

penelitian ini mengunakan mikroskop cahaya, adapun manfaat dari

pengamatan struktur mikro ini adalah:

1. Mempelajari hubungan antara sifat-sifat bahan dengan struktur dan cacat

pada bahan.

2. Memperkirakan sifat bahan jika hubungan tersebut sudah diketahui.

Persiapan yang harus dilakukan sebelum mengamati struktur mikro

adalah pemotongan spesimen, pengampelasan dan pemolesan dilanjutkan

pengetsaan. Setelah dipilih bahan uji dan diratakan kedua permukaannya,

setelah memastikan rata betul kemudian dilanjutkan dengan proses

pengampelasan dengan nomor kekasaran yang berurutan dari yang paling

kasar (nomor kecil) sampai yang halus (nomor besar). Arah pengampelasan

tiap tahap harus diubah, pengampelasan yang lama dan penuh kecermatan

akan menghasilkan permukaan yang halus dan rata. pemolesan dilakukan

dengan autosol yaitu metal polish, bertujuan agar didapat permukaan yang

rata dan halus tanpa goresan sehingga terlihat mengkilap seperti kaca.

Langkah terakhir sebelum melihat struktur mikro adalah dengan mencelupkan

spesimen dalam larutan etsa dengan posisi permukaan yang dietsa menghadap

keatas. Selama pencelupan akan terjadi reaksi terhadap permukaan spesimen

sehingga larutan yang menyentuh spesimen harus segar/baru, oleh karena itu

perlu digerak-gerakkan. Kemudian spesimen dicuci, dikeringkan dan dilihat

atau difoto dengan mikroskop logam. Pemeriksaan struktur mikro

36

memberikan informasi tentang bentuk struktur, ukuran dan banyaknya bagian

struktur yang berbeda.

Gambar 13 . Pemeriksaan benda uji dengan mikroskop metalurgi. A contoh yang dietsa sedang diperiksa dengan mikroskop. B Penampilan contoh melalui mikroskop

37

BAB III

METODE PENELITIAN

Metode penelitian merupakan cara yang dipakai dalam kegiatan

penelitian, sehingga pelaksanaan dan hasilnya dapat dipertanggungjawabkan

secara kajian akademis dan ilmiah. Penelitian yang dilaksanakan ini

menggunakan metode eksperimen dengan menekankan pada subjek mekanika

dan sifat fisis bahan. Penelitian dilakukan dengan maksud untuk melihat

akibat dari suatu perlakuan.

Penelitian agar dapat lebih terarah dalam segala kegiatannya, maka

perlu dibagi dalam tahapan-tahapan kerja yang dituangkan dalam langkah-

langkah eksperimen, pelaksanaan eksperimen, diagram alur penelitian dan

lembar pengamatan.

A. Bahan dan Dimensi Spesimen

Spesimen dibuat dari baja karbon sedang sebagai bahan uji kekerasan

dan uji keausan. Spesimen adalah sebuah roda gigi yang dipotong dahulu

sebelum diberi perlakuan carburizing.

Berikut ini adalah dimensi spesimen uji kekerasan dan uji keausan :

a b

Gambar.14. Foto Spesimen yang akan diuji: a). Uji Kekerasan,dan b). Uji Keausan

38

B. Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian dilaksanakan pada bulan November tahun 2006. adapun

pelaksanannya adalah sebagai berikut :

1. Proses pembuatan spesimen dilakukan di Laboratorium Produksi

Jurusan Teknik Mesin UNNES.

2. Pengujian komposisi dilakukan di PT. Itokoh Ceperindo Klaten

3. Perlakuan panas dilakukan di ruang dapur pemanas di BLKI

Semarang.

4. Pengujian kekerasan dan pengujian keausan dilaksanakan di

Laboratorium Bahan Teknik Mesin S1 UGM Yogyakarta.

5. Foto struktur mikro dan foto struktur makro dilaksanakan di

Laboratorium Bahan Diploma Teknik Mesin UGM Yogyakarta

C. Desain Penelitian

1. Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :

a. Gergaji tangan h. Jangka sorong

b. Kikir i. Mistar baja

c. Oven j. Mesin Las Asetilin

d. Gerinda Tangan k. Kamera digital

e. Mesin Bubut l. Mesin Uji Keausan

f. Mesin Sekrap m. Mesin Mikro Hardnes

g. Gergaji

39

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :

a. Roda gigi

b. Arang Batok Kelapa

c. Barium Carbonat (BaCo3)

2. Langkah-langkah Penelitian

a. Pembuatan spesimen

Proses pembuatan spesimen dimulai dengan proses pemotongan

roda gigi, roda gigi dipotong menjadi spesimen raw materials dan

spesimen yang akan di berikan treatment, kemudian dilanjutkan dengan

proses pengampelasan dan polishing agar spesimen menjadi rata dan

halus.

b. Uji Komposisi Bahan

Uji komposisi dilakukan pada spesimen raw materials hal ini

bertujuan untuk mengetahui komposisi kimia yang terkandung dalam

bahan spesimen atau prosentase dari tiap unsur pembentuk bahan

spesimen misalnya C, Si, Fe, Cu, Mn, Al dan unsur lainnya.

c. Proses Pengarbonan

Proses pengarbonan dimulai dengan persiapan bahan dan alat

pengarbonan. Arang dari batok kelapa terlebih dahulu dibuat serbuk

dengan jalan ditumbuk/dihaluskan dan pengayakan dengan

menggunakan saringan yang mempunyai diameter lubang 0,5 mm.

Didalam proses pemanasan dibutuhkan kotak. Kotak dibuat dari plat

baja dengan ukuran panjang 20 cm, lebar 15 cm, dan tinggi 10 cm.

Kotak dari plat tersebut kemudian dibuatkan tutup yang terbuat dari

40

bahan yang sama juga dengan ukuran sedikit lebih besar sehingga tutup

dapat menutup kotak dengan pas. Pemanasan dilakukan dengan

menggunakan dapur listrik. Pengarbonan dilakukan dengan cara

memasukkan spesimen dalam tiga kotak yang terbuat dari plat baja.

Serbuk arang yang telah dicampur dengan 10 % Barium Carbonat

(BaCo3) dimasukkan kedalam kotak.tutup dipasang dengan rapat,

selanjutnya dipanaskan dalam dapur dengan suhu masing-masing

8500C, 9000C, dan 9500C semuanya selama 6 jam. Pembongkaran

dilakukan setelah pengambilan dan didinginkan pada temperatur ruang.

Gambar 15b. Peletakan spesimen saat pemanasan

spesimen

20 cm

10 cm 15 cm

Tutup

Gambar 15a. Kotak dan tutup spesimen

41

d. Quenching

Proses quenching dilakukan setelah spesimen mengalami proses

carburizing. Spesimen di quenching pada suhu pemanasan 9000C

dengan lama pemanasan 30 menit, di quenching pada media air.

3. Pengujian spesimen

a. Foto Mikro

Sebelum melakukan pengujian foto mikro terlebih dahulu

dilakukan pemolesan. Pemolesan dilakukan baik pada raw materials

ataupun spesimen yang ditreatment dengan menggunakan ampelas

mulai dari ampelas no. 120 sampai no. 1000 kemudian diberi autosol

agar lebih halus dan mengkilap. Ini dilaksanakan di laboratorium bahan

diploma UGM dengan mesin ampelas. Setelah pemolesan selesai, baru

melaksanakan foto mikro terhadap bahan tersebut dengan mesin foto

struktur mikro.

Gambar 16. Oven listrik yang digunakan dalam carburizing

42

b. Foto Makro

Setelah dilakukannya mikro dilanjutkan pengambilan foto makro.

Foto makro bertujuan untuk melihat ketebalan yang dihasilkan pada

setiap spesimen dengan berbagai variasi yang telah ditentukan.

Gambar 17. Mesin foto struktur mikro

Gambar 18. Mesin foto makro

43

c. Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan dilakukan untuk mengetahui perbedaan

dalam setiap perlakuan dan dibandingkan dengan spesimen raw

materials. Pengujian kekerasan dilakukan dengan beban 500 gram atau

0,5 kg. Pada spesimen yang telah di carburizing di lakukan pengujian

kekerasan 28 titik pada setiap spesimennya, dengan jarak 50μm pada

tepi, dan selanjutnya 200μm dan pada spesimen yang di quenching

mengalami pengujian kekerasan sebanyak 57 kali dengan jarak 50μm

pada tepi, dan selanjutnya 200μm pada setiap spesimennya.

d. Pengujian Keausan

Pengujian keausan dilakukan dengan maksud untuk mengetahui

ketahanan benda terhadap gesekan. Prinsip dari pengujian ini adalah

Gambar 19 . Alat uji kekerasan Vickres

44

dengan jalan menggesekkan benda uji terhadap permukaan lain yang

lebih keras. Untuk mengetahui nilai keausan yaitu dengan

membandingkan berat benda uji sebelum dilakukan penggesekan

dengan berat benda uji setelah penggesekan. Dalam pengujian keausan

ini menggunakan amplas 320, beban 500 gram, waktu 60 detik

Pelaksanaa pengujian keausan adalah sebagai berikut:

a. Menimbang berat tiap-tiap spesimen.

b. Menempelkan spesimen pada semacam papan dengan perekat besi.

c. Setelah spesimen benar-benar merekat kuat timbang spesimen

beserta papan tadi.

d. Memasang kertas ampelas pada alat pemutar ampelas ( mesin

pemoles).

e. Menentukan besarnya pemberat, sebagai besarnya gaya tekan.

f. Menghidupkan mesin pemoles.

g. Letakkan pemberat pada papan sebelah atas dan lekatkan benda uji

pada mesin pemoles yang sudah berputar tahan agar tidak goyang.

Selama penggesekan harus ditentukan waktu (lamanya)

penggesekan dengan stop watch.

h. Menimbang berat spesimen setelah dilakukan penggesekan.

i. Membandingkan berat sebelum dan sesudah penggesekan.

45

Gambar 20. Skema Alat ji Keausan

2. Analisa Data dan Pembahasan

Dari pengujian yang dikakukan akan diperoleh data-data

mengenai nilai kekerasan dan data-data kemudian dianalisa dan dibahas

hingga mendapatkan hasil akhir berupa kesimpulan.

Papan Spesimen

Beban

Pemutar amplas

Beban

Papan SpesimenBaja AISI

Pemutar amplas

46

D. Diagram Alur Penelitian

Gambar 21. Diagram Alur Penelitian

Spesimen Baja AISI 4140

Quenching 9000C Holding Time 30 menit

Suhu 8500 C Suhu 9000 C Suhu 9500 C

Uji Komposisi

Raw Materials Carburizing holding time 6 jam

Simpulan

Hasil dan Pembahasan

Pengujian Keausan Pengujian Kekerasan Foto Struktur Mikro dan Makro

47

E. Metode Pengumpulan Data

Lembar pengamatan sangat diperlukan dalam suatu penelitian. Langkah

ini akan mempermudah dalam proses pengolahan data selanjutnya. Dengan

menggunakan lembar pengamatan diharapkan penelitian yang dilakukan dapat

berjalan dengan lancar dan tertib serta data yang didapat tercatat dengan baik.

Wawancara dengan ahli metalurgi akan memberikan gambaran umum

mengenai penelitian yang akan dilakukan. Untuk itu perlu konsultasi dengan

pakar/ahli metalurgi sebelum melakukan penelitian dan persiapan bahan serta

instrumen lainnya. Adapun lembar pengamatan dalam penelitian ini adalah

sebagai berikut:

Tabel 3. Lembar Pengamatan Uji Kekerasan

Jarak (μm) d1(μm) d2(μm) đ(μm) đ(mm) VHN

48

Tabel 4. Lembar Pengamatan Uji Keausan

W ΔW No Jenis Spesimen A T

W0 W1 W2 W3 W4 Δw1 Δw2 Δw3 Δw4

Δw

rata-rata

Laju

Keausan

1

2

3

4

5

6

7

Keterangan :

T = Lamanya pengujian keausan

A = Luas spesimen uji keausan

W = Berat Spesimen

Wo = Berat awal spesimen sebelum diuji

W 1, W2, W3, W4 = Berat Selisih antara berat sebelum diuji dan sesudah diuji

wΔ = Hasil selisih berat

49

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN

Hasil penelitian dan pembahasan yang akan diuraikan dalam bab ini

meliputi: komposisi unsur kimia pada material yang dipergunakan dalam

penelitian dengan pengamatan struktur mikronya, hasil pengujian kekerasan

dan hasil pengujian keausan.

1. Komposisi bahan penelitian

Berbagai jenis macam baja ditentukan berdasarkan atas unsur karbon

yang terkandung dalam suatu material tersebut. Begitu juga dengan

pengklasifikasian baja paduan (Alloy steels) didasarkan pada unsur-unsur

yang terkandung didalamnya namun selain kandungan karbon, kandungan

yang lainnya juga perlu dicermati. Tabel 6 menunjukkan hasil dari pengujian

komposisi material uji yang akann digunakan pada penelitian, dan termasuk

dalam baja AISI 4140 yaitu baja paduan rendah, material uji mengandung 0,40

Carbon, 1,053 Chromium, 0,8 Manganese, dan 0,2 Molybdenum. sehingga

baja ini tergolong baja Chromium - molybdenum steels hal ini didasarkan

pada Tabel Typical Mechanical Properties and Applications of Low-Alloy

Steels (Smith,1996).

Baja AISI 4140 banyak dipergunakan dalam dunia otomotif, kontruksi

dan industri seperti pada pembuatan roda gigi transmisi, turbin gas, dll.

50

(Smith,1996). Spesifikasi baja paduan menurut unsur-unsur yang terkandung

didalamnya dapat dilihat di Tabel dibawah ini:

Tabel 5. Typical Mechanical Properties and Applications of Low-Alloy Steels (Smith,1996)

51

Tabel 6. Hasil Uji Komposisi Kimia

No Nama Unsur Simbol Prosen Berat (%) No Nama

Unsur Simbol Prosen Berat (%)

1. Iron Fe 96,99 9. Sulfur S 0,022 2. Manganese Mn 0,796 10. Copper Cu 0,092 3. Carbon C 0,486 11. Molibdenum Mo 0,190 4. Silicon Si 0,173 12. Niobium Nb 0,01 5. Chromium Cr 1,053 13. Aluminium Al 0 6. Nickel Ni 0,053 14. Vanadium V 0 7. Tungsten W 0,05 15. Titanium Ti 0 8. Phosphorus P 0,003

Berdasarkan hasil uji komposisi yang dilakukan telah dilaksanakan di

PT. Itokoh Ceperindo, dan telah tercantum dalam Tabel 6, baja yang

dipergunakan dalam penelitian ini termasuk dalam baja AISI 4140.

2. Struktur Mikro

a. Raw Materials

Struktur mikro Raw Materials dapat dilihat dengan mikroskop

logam. foto mikro pada raw materials dilakukan perbesaran 200X dan

menunjukkan warna terang adalah ferrite dan warna gelap adalah pearlite.

Pada raw materials struktur ferrite lebih banyak dibandingkan dengan

struktur pearlite, hal ini menunjukkan pada spesimen raw materials dapat

dilakukan treatment dikarenakan kandungan ferrite yang masih banyak.

Seperti ditunjukkan pada gambar 22.

52

b. Carburizing

Struktur mikro pada spesimen yang telah mendapatkan perlakuan

carburizing pada suhu pemanasan 8500C, 9000C, 9500C holding time 6

jam akan mengalami perbedaan dibandingkan dengan spesimen raw

materials. Pada spesimen yang mendapatkan perlakukan berupa

carburizing pada suhu 8500C holding time 6 jam. Mempunyai dua daerah

struktur mikro yaitu daerah hypereutectoid dengan adanya kandungan

sementit dan pearlite. Sementit menandakan adanya kandungan karbon

yang mulai masuk kedalam spesimen. Pada spesimen ini pergerakan

masuknya sementit telah 150μm dari tepi. Yang kedua adanya daerah

hypoeutectoid adanya kandungan pearlite dan ferrite. Kandungan ferrite

Gambar. 22. Struktur mikro material uji (raw materials)

Ferrite

Pearlite

53

pada spesimen ini pada jarak 450μm sampai 500μm semakin banyak hal

ini menunjukkan carburizing pada suhu 8500C, lapisan karbon yang

masuk masih sedikit. Diperlihatkan pada gambar 23.

Pada spesimen yang telah melalui proses carburizing pada suhu

9000C holding time 6 jam terdapat tiga daerah struktur mikro. Pada daerah

hypereutectoid terdapat pergerakan masuknya sementit yang semakin

kedalam yaitu 200μm dari tepi, Pada daerah eutectoid / daerah yang terdiri

atas pearlite murni semakin melebar yaitu 650μm. dan daerah

hypoeutectoid sekitar 460 μm. ini menunjukkan semakin banyaknya

karbon yang masuk, dengan semakin banyaknya sementit yang masuk.

Diperlihatkan pada gambar 24.

Pada spesimen yang telah melalui proses carburizing pada suhu

9500C holding time 6 jam terdapat tiga daerah struktur mikro. Pada daerah

hypereutectoid terdapat pergerakan masuknya sementit yang semakin

kedalam yaitu 525μm dari tepi, Pada daerah eutectoid / daerah yang terdiri

atas pearlite murni yaitu 470μm. dan daerah hypoeutectoid sekitar

330μm. ini menunjukkan semakin banyaknya karbon yang masuk, dengan

semakin banyaknya sementit yang masuk. Dan pearlite yang semakin

menyebar. sehingga berpengaruh juga terhadap kekerasan pada spesimen.

Diperlihatkan pada gambar 25.

57

a

b

c

Ferrite

Sementit

Pearlite

Ferrite

Sementit

Pearlite

Ferrite

Pearlite

Sementit

Gambar 26. Struktur mikro dengan suhu carburizing : a).8500C, b). 9000C, dan c).9500C

58

c. Carburizing + Quenching

Struktur mikro pada spesimen yang telah di carburizing pada suhu

8500C, 9000C, 9500C holding time 6 jam, dan dilanjutkan dengan proses

pemanasan pada suhu 9000C, lama penahanan 30 menit dan di quenching

dengan media air. Pada spesimen yang telah di carburizing pada suhu

8500C holding time 6 jam dan di quenching, dari tepi roda gigi sampai

1330μm terdapat struktur martensite dan ferrite. Diperlihatkan pada

gambar 27. Pada spesimen yang telah di carburizing pada suhu 9000C

holding time 6 jam dan di quenching, dari tepi roda gigi sampai pada

1322,5μm terdapat struktur martensite dan ferrite. Stuktur martensite

terlihat lebih banyak dibandingkan pada spesimen sebelumnya.

Diperlihatkan pada gambar 28. Pada spesimen yang telah di carburizing

pada suhu 9500C holding time 6 jam dan di quenching, dari tepi roda gigi

sampai pada 1342,5μm terdapat struktur martensite dan ferrite. Struktur

martensite terlihat lebih banyak dibandingkan dua spesien sebelumnya

menjadikan spesimen ini lebih keras. Diperlihatkan pada gambar 29

62

a

b

c

Ferrite

Ferrite

Ferrite

Martensite

Martensite

Martensite

Gambar 30. Struktur mikro setelah di quenching suhu carburizing : a).8500C, b). 9000C, dan c).9500C

63

3. Foto Makro

c. Carburizing

Untuk melihat ketebalan yang dihasilkan setelah dilakukannya

proses carburizing pada variasi suhu 8500C, 9000C, 9500C holding time 6

jam, dapat dilihat melalui foto makro dengan perbesaran 10X. Dalam foto

makro ini jelas terlihat perbedaan ketebalan karbon pada setiap variasi

suhu setelah dilakukannya carburizing. Ketebalan karbon pada spesimen

yang telah di carburizing 8500C holding time 6 jam adalah 0,7 mm,

spesimen yang telah di carburizing 9000C holding time 6 jam adalah 1

mm, dan spesimen yang telah di carburizing 9500C holding time 6 jam

adalah 1,5mm. Seperti diperlihatkan pada gambar 31a,31b,dan 31c

d. Carburizing + Quenching

Begitu juga hal yang sama dilakukan pada spesimen yang telah

mengalami proses carburizing pada variasi suhu 8500C, 9000C, 9500C

holding time 6 jam,dan dilanjutkan dengan proses quenching dapat dilihat

melalui foto makro dengan perbesaran 10X. Dalam foto makro ini jelas

terlihat perbedaan ketebalan karbon pada setiap variasi suhu setelah

dilakukannya carburizing dan quenching. Ketebalan karbon pada

spesimen yang telah di carburizing 8500C holding time 6 jam dan di

quenching adalah 0,7 mm, spesimen yang telah di carburizing 9000C

holding time 6 jam dan di quenching adalah 1 mm, dan spesimen yang

telah di carburizing 9500C holding time 6 jam dan di quenching adalah

1,5mm. Ketebalan yang sama dikarenakan proses quenching tidak

mempengaruhi ketebalan kandungan karbon pada spesimen roda gigi,

tetapi membuat penampakannya terlihat lebih halus. Seperti diperlihatkan

pada gambar 31 i, 31 ii,dan 31 iii

64

a i

b ii

c iii

Tebal lapisan b i i

1mm

Gambar 31. Foto Makro spesimen setelah di carburizing : a). 8500 C , b). 9000C, dan c). 9500C dan spesimen carburizing: i). 8500 C , ii). 9000C, dan iii). 9500C yang di quenching.

65

4. Uji Kekerasan

Pengujian kekerasan menggunakan metode vickers. Dalam pengujian ini

spesimen diuji empat buah terdiri satu spesimen raw materials, dan tiga

spesimen eksperimen (carburizing 8500C, carburizing 9000C, carburizing

9500C). setiap spesimen dikenai 28 titik injakan kecuali spesimen raw

materials diberikan 5 injakan. Sehingga menghasilkan data harga kekerasan

seperti pada Tabel 7 dibawah ini:

Tabel 7. Hasil pengujian kekerasan setelah dilakukan Carburizing .

Harga Kekerasan (VHN) Jarak (μm) Raw

Materials Carburizing 8500C Carburizing 9000C Carburizing 9500C

50 181,33 275,56 287,33 306,44 250 179,81 230,62 284,32 303,13 450 178,32 219,4 279,4 293,49 650 179,81 188,1 271,8 285,31 850 177,33 181,33 266,3 277,47

1050 178,32 225,61 269,03 1250 176,36 202,85 240,37 1450 175,39 197,55 216,07 1650 177,33 186,5 222,82 1850 175,87 184,41 202,85 2050 175,39 179,81 195,27 2250 174,43 177,83 193,02 2450 175,39 175,87 184,41 2650 176,84 174,91 181,33 2850 175,87 175,87 179,81 3050 176,36 174,43 177,83 3250 177,33 175,39 176,36 3450 174,91 176,36 174,91 3650 175,39 173,95 178,32 3850 177,83 171,59 173 4050 176,84 170,66 171,59 4250 175,87 173 170,66 4450 174,91 170,2 169,74 4650 176,36 171,12 171,12 4850 177,33 169,74 167,01 5050 176,36 170,66 165,24 5250 175,39 170,2 165,68 5450 173,95 168,82 164,8

66

Pembacaan hasil pengujian kekerasan tersebut diatas dengan mudah

dapat kita pahami dengan ditabulasikan ke dalam bentuk grafik seperti

dibawah ini :

Dari hasil pengujian kekerasan yang telah digambarkan pada grafik 22

dapat dilihat bahwa hasil pengujian pada raw materials memiliki nilai

kekerasan vickers hampir sama dari titik terluar sampai pada titik inti yaitu

sebesar 179,32 kg/mm2. Pada spesimen dengan suhu pemanasan carburizing

8500C bagian mengalami kenaikan 22,129% dengan nilai 219,002 kg/mm2

hal ini menandakan nilai kekerasannya lebih tinggi dibandingkan dengan

spesimen raw materials. selanjutnya pada setiap hasil pengujian mengalami

penurunan prosentase secara terus menerus, sampai pada titik ke tujuh. Setelah

pengujian ke tujuh hasil dari pengujian ini mendekati nilai kekerasan dari

spesimen raw materials.

Pada spesimen suhu pemanasan carburizing 9000C memiliki nilai

kekerasan 277,83 kg/mm2, hal ini menunjukkan nilai kekerasan yang lebih

Gambar 32. Grafik hasil pengujian kekerasan

Grafik Uji Kekerasan Carburizing Baja AISI 4140

0

50

100

150

200

250

300

350

0 400 800 1200 1600 2000 2400 2800 3200 3600 4000 4400 4800 5200 5600

Jarak (mikrometer)

VHN

(Kg/

mm

²)

Suhu 850° CSuhu 900° CSuhu 950° CRaw Materials

67

tinggi dibandingkan dengan spesimen raw materials dan spesimen dengan

suhu pemanasan 8500C naik 26,86%. selanjutnya pada setiap hasil pengujian

mengalami penurunan prosentase secara terus menerus, sampai pada titik

kesebelas. Setelah pengujian ke sebelas hasil dari pengujian ini mendekati

nilai kekerasan dari spesimen raw materials.

Pada spesimen suhu pemanasan carburizing 9500C memiliki nilai

kekerasan 293,163 kg/mm2, hal ini menunjukkan nilai kekerasan yang lebih

tinggi 5,52% dibandingkan dengan spesimen dengan suhu pemanasan 9000C

Setelah pengujian ke lima belas hasil dari pengujian ini mendekati nilai

kekerasan dari spesimen raw materials bahkan pada akhir-akhir pengujian

nilainya lebih kecil dari nilai raw materials.

Pengujian kekerasan tidak hanya dilakukan pada spesimen hasil

carburizing, tetapi juga dilakukan pada spesimen yang telah melalui proses

quenching. Hal ini bertujuan untuk mengetahui nilai kekerasan spesimen

setelah dilakukannya proses quenching. Proses quenching dilakukan pada

suhu 9000C holding time 30 menit. Injakan yang dikenakan pada spesimen

sama seperti pada pengujian kekerasan pada spesimen hasil carburizing yaitu

57 injakan. Sehingga menghasilkan data harga kekerasan seperti pada Tabel 8:

Tabel 8. Hasil pengujian kekerasan setelah di quenching .

Harga Kekerasan (VHN) Jarak (μm) Spesimen A Spesimen B Spesimen C

50 801.9 811.42 830.97 250 797.2 806.65 826.01 450 787.93 801.9 816.24 650 778.82 792.55 811.42 850 765.45 783.36 806.64

1050 748.15 774.33 797.2 1250 731.44 765.45 787.93 1450 723.29 756.73 778.82

68

1650 715.27 743.92 769.87 1850 707.39 735.56 761.07 2050 695.81 719.26 752.42 2250 688.25 711.32 748.15 2450 684.51 703.5 735.56 2650 680.81 695.81 719.26 2850 669.87 692.01 715.27 3050 662.72 688.25 703.5 3250 655.69 680.81 695.81 3450 648.77 673.49 688.25 3650 645.35 666.28 680.81 3850 638.6 655.69 673.49 4050 631.94 652.22 666.28 4250 622.16 645.35 659.2 4450 615.76 635.26 648.77 4650 609.46 628.66 641.96 4850 603.26 622.16 635.26 5050 597.15 615.76 628.66 5250 591.13 609.46 622.16 5450 585.21 603.26 615.76 5650 582 600.19 612.6 5850 580.24 598.36 610.09 6050 579.37 597.15 609.46 6450 578.21 594.13 606.35 6850 577.64 593.53 602.64 7250 576.48 590.54 600.19 7650 576.77 588.16 597.15 8050 573.62 586.98 592.93 8450 570.78 585.21 591.13 8850 567.95 582.28 590.24 9250 565.15 579.37 588.16 9650 562.37 575.91 585.21

10050 559.61 574.19 584.03 10450 556.87 571.91 581.11 10850 554.15 567.95 579.37 11250 551.45 564.59 575.91 11650 550.38 562.37 573.05 12050 551.18 561.82 570.78 12450 550.11 559.61 567.95 12850 550.91 556.33 564.59 13250 551.45 554.15 562.37 13650 550.38 553.88 559.61 14050 550.65 551.45 556.33 14450 551.18 551.18 553.88

69

14850 550.11 549.84 551.45 15250 550.91 550.91 551.01 15650 551.18 551.18 551.45 16050 549.31 550.38 550.91 16450 550.11 550.91 550.65

Keterangan : Spesimen A : Spesimen di carburizing pada suhu 8500C dan di quenching pada suhu 9000C. Spesimen B : Spesimen di carburizing pada suhu 9000C dan di quenching pada suhu 9000C. Spesimen C : Spesimen di carburizing pada suhu 9500C dan di quenching pada suhu 9000C.

Pembacaan hasil pengujian kekerasan setelah dilakukannnya proses

quenching tersebut diatas dengan mudah dapat kita pahami dengan

ditabulasikan ke dalam bentuk grafik seperti dibawah ini :

Dari hasil pengujian kekerasan yang telah digambarkan pada grafik 33

dapat dilihat bahwa hasil pengujian pada spesimen yang telah dilakukan

proses quenching dengan media pendingin air dengan suhu pemanasan 9000C

Gambar 33. Grafik hasil pengujian kekerasan setelah di quenching

Keterangan : Spesimen A : Spesimen di carburizing pada suhu 8500C dan di quenching pada suhu 9000C. Spesimen B : Spesimen di carburizing pada suhu 9000C dan di quenching pada suhu 9000C. Spesimen C : Spesimen di carburizing pada suhu 9500C dan di quenching pada suhu 9000C.

Grafik Uji Kekerasan Baja AISI 4140 Carburizing + Quenching 900°C

500550600650700750800850

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

11000

12000

13000

14000

15000

16000

17000

Jarak (mikrometer)

VHN

(Kg/

mm

²)

Spesimen A

Spesimen B

Spesimen C

70

holding time 30 menit. Pada pengujian kekerasan ini menunjukkan nilai

kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan pengujian kekerasan

sebelumnya. Pada spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 8500C

quenching dengan suhu pemanasan 9000C holding time 30 menit. memiliki

nilai kekerasan 786,26 kg/mm2, Selanjutnya hasil dari pengujian kekerasan ini

secara prosentase terus mengalami penurunan sampai pada pengujian ke 44

nilai kekerasannya mulai stabil, nilai kekerasan terakhir adalah 550,97

kg/mm2.

Pada spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 9000C quenching

dengan suhu pemanasan 9000C holding time 30 menit. memiliki nilai

kekerasan 799,176 kg/mm2,yaitu mengalami kenaikan 1,64%. Selanjutnya

hasil dari pengujian kekerasan ini secara prosentase terus mengalami

penurunan sampai pada pengujian ke 50 nilai kekerasannya mulai stabil, nilai

kekerasan terakhir adalah 550,87 kg/mm2.

Pada spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 9500C quenching

dengan suhu pemanasan 9000C holding time 30 menit. memiliki nilai

kekerasan 818,256 kg/mm2,atau naik 2,38% Selanjutnya hasil dari pengujian

kekerasan ini secara prosentase terus mengalami penurunan sampai pada

pengujian ke 53 nilai kekerasannya mulai stabil, nilai kekerasan terakhir

adalah 550.73 kg/mm2

Setelah dilakukan pembandingan pada tiap-tiap spesimen setelah

mengalami proses carburizing dan quenching. Maka sekarang akan

dibandingkan antara spesimen yang telah mengalami proses carburizing

dengan spesimen yang telah mengalami proses quenching. Pada setiap

perlakuan diambil lima hasil kekerasan dan dirata-rata pada jarak yang sama.

Pada spesimen suhu pemanasan 8500C, mempunyai nilai kekerasan

219,002 kg/mm2 , dan nilai kekerasan setelah di quenching 786,26 kg/mm2

71

mengalami peningkatan kekerasan sebesar 260,38%. Pada spesimen suhu

pemanasan 9000C, dengan nilai kekerasan 277,176 kg/mm2 , dan nilai

kekerasan setelah di quenching 799,176 kg/mm2 mengalami peningkatan

kekerasan sebesar 64,58%. Pada pengujian kedua mengalami pengikatan

sebesar 187,64%. Pada spesimen suhu pemanasan 9500C, mempunyai nilai

kekerasan 293,168 kg/mm2, dan nilai kekerasan setelah di quenching

818,256 kg/mm2 mengalami peningkatan kekerasan sebesar 179,10%. Hal ini

menandakan nilai kekerasan pada spesimen yang telah di quenching

mengalami peningkatan yang sangat besar dibandingkan dengan nilai

kekerasan pada spesimen yang hanya di carburizing.

5. Uji Keausan

Pengujian keausan dilakukan dengan jalan menggesekkan spesimen uji

pada kertas ampelas seri 320, beban 500 gram, dengan lama pengujian 60

detik. Data yang diperoleh berupa reduksi berat spesimen uji sebelum dan

sesudah terjadi gesekan. Sehingga menghasilkan data harga keausan seperti

pada Tabel 9:

Tabel 9. Hasil pengujian keausan

W ( gram ) wΔ ( gram ) No Jenis Spesimen

Wo W1 W2 W3 W4 1wΔ 2wΔ 3wΔ 4wΔ

Rata–Rata

( gram )

1. Spesimen A 6,228 6,044 5,862 5,676 5,501 0,184 0,182 0,186 0,175 0,182

2. Spesimen B 8,638 8,538 8,443 8,323 8,225 0,1 0,095 0,12 0,098 0,103

3. Spesimen C 6,288 6,204 6,123 6,036 5,951 0,084 0,081 0,087 0,085 0,084

4. Spesimen D 5,674 5,602 5,527 5,448 5,374 0,072 0,075 0,079 0,074 0,075

5. Spesimen E 7,911 7,849 7,790 7,725 7,657 0,062 0,059 0,065 0,068 0,063

6. Spesimen F 5,704 5,648 5,597 5,540 5,481 0,056 0,051 0,057 0,059 0,056

7. Spesimen G 5,193 5,143 5,088 5,039 4,987 0,051 0,049 0,052 0,051 0,051

72

Keterangan : Spesimen A : Raw Materials Spesimen B : Carburizing suhu 8500C Spesimen C : Carburizing suhu 9000C Spesimen D : Carburizing suhu 9500C Spesimen E : Carburizing suhu 8500C dan di quenching 9000C Spesimen F : Carburizing suhu 9000C dan di quenching 9000C Spesimen G : Carburizing suhu 9500C dan di quenching 9000C W : Berat Spesimen Wo : Berat awal spesimen sebelum diuji W1, W2, W3, W4: Berat Selisih antara berat sebelum diuji dan sesudah diuji

wΔ : Hasil selisih berat

Pembacaan hasil pengujian keausan dengan mudah dapat kita pahami

dengan ditabulasikan ke dalam bentuk grafik seperti dibawah ini :

Gambar 34. Grafik Hasil Pengujian Keausan baja AISI 4140

Keterangan : Spesimen A : Raw Materials Spesimen E : Carburizing suhu 8500C dan di quenching 9000C Spesimen B : Carburizing 8500C Spesimen F : Carburizing suhu 9000C dan di quenching 9000C Spesimen C : Carburizing 9000C Spesimen G : Carburizing suhu 9500C dan di quenching 9000C Spesimen D : Carburizing 9500C

Grafik Uji Keausan Baja AISI 4140

0.182

0.1030.084

0.063 0.0560.075

0.051

00.020.040.060.08

0.10.120.140.160.18

0.2

Spesim

en A

Spesim

en B

Spesim

en C

Spesim

en D

Spesim

en E

Spesim

en F

Spesim

en G

Jenis Spesimen

Peng

uran

gan

Ber

at

( gra

m )

Hasil

73

Dari hasil pengujian keausan yang telah digambarkan pada grafik 34

dapat dilihat bahwa hasil pengujian keausan dapat membandingkan mulai dari

spesimen raw materials, spesimen yang telah mengalami carburizing, sampai

dengan spesimen yang telah di quenching. Nilai keausan pada raw marerials

0,182 gram. Nilai keausan pada spesimen carburizing 8500C adalah 0,103

gram, ini menunjukkan mengalami penurunan sebesar 43,40%. Nilai keausan

pada carburizing 9000C adalah 0,84 gram ini berarti turun sebesar 18,44%.

pada carburizing 9500C dengan hasil sebesar 0,075 gram turun 10,71%.

Penurunan juga terus berlanjut pada spesimen yang telah di quenching, pada

spesimen carburizing 8500C di quenching 9000C holding time 30 menit

dengan hasil 0,063 gram ini membuktikan setelah di lakukan proses quenching

spesimen menjadi lebih keras dan kekerasannya mengalami penurunan sebesar

16%. Pada spesimen carburizing 9000C di quenching 9000C holding time 30

menit dengan hasil 0,056 gram ini menunjukkan terjadi penurunan nilai

sebesar 11,11% dibandingkan dengan spesimen sebelumnya. Pada spesimen

carburizing 9500C di quenching 9000C holding time 30 menit dengan hasil

0,051 gram ini menunjukkan penurunan nilai keausan sebesar 8,9%.

Besarnya hasil pengujian keausan menunjukkan bahwa material

memiliki keausan yang besar dan sebaliknya semakin sedikit hasil pengujian

keausan menunjukkan material lebih tahan terhadap keausan.

6. Laju Keausan

Laju Keausan adalah hasil bagi pengurangan berat pada uji keausan

dengan luas penampang dan waktu. Penghitungan laju keausan sangat

diperlukan dikarenakan dalam penampang pada spesimen uji keausan yang

berbeda-beda. Dapat dilihat pada Tabel 10 :

74

Tabel 10. Hasil perhitungan laju keausan

No Jenis Spesimen Waktu (detik)

Luas Penampang (A)

Pengurangan Berat (gram)

Laju Keausan (gram/mm2.s )

1. Spesimen A 60 122,96 0,182 0,000024669

2. Spesimen B 60 119,48 0,103 0,000014367

3. Spesimen C 60 121,16 0,084 0,000011554

4. Spesimen D 60 115 0,075 0,000010869

5. Spesimen E 60 118,9 0,063 0,00000883

6. Spesimen F 60 112,7 0,056 0,000008281

7. Spesimen G 60 113,005 0,051 0,000007521

Keterangan : Spesimen A : Raw Materials Spesimen E: Carburizing suhu 8500C dan di quenching 9000C Spesimen B : Carburizing 8500C Spesimen F: Carburizing suhu 9000C dan di quenching 9000C Spesimen C : Carburizing 9000C Spesimen G: Carburizing suhu 9500C dan di quenching 9000C Spesimen D : Carburizing 9500C

Pembacaan hasil pengujian keausan dengan mudah dapat kita pahami

dengan ditabulasikan ke dalam bentuk grafik seperti dibawah ini :

Gambar 35. Grafik Laju Keausan Baja AISI 4140

Keterangan : Spesimen A : Raw Materials Spesimen E : Carburizing suhu 8500C dan di quenching 9000C Spesimen B : Carburizing 8500C Spesimen F : Carburizing suhu 9000C dan di quenching 9000C Spesimen C : Carburizing 9000C Spesimen G : Carburizing suhu 9500C dan di quenching 9000C Spesimen D : Carburizing 9500C

Grafik Laju Keausan Baja AISI 4140

00.0000050.00001

0.0000150.00002

0.0000250.00003

Spesim

en A

Spesim

en B

Spesim

en C

Spesim

en D

Spesim

en E

Spesim

en F

Spesim

en G

Jenis Spesimen

Laju

Kea

usan

( gr

am/m

m².s

)

Hasil

75

Dari hasil perhitungan laju keausan yang telah digambarkan pada grafik

35 dapat dilihat bahwa hasil laju keausan dapat membandingkan mulai dari

spesimen raw materials, spesimen yang telah di carburizing, sampai dengan

spesimen yang telah di quenching. Nilai laju keausan pada raw marerials

0,000024669 gram/mm2.s. Nilai laju keausan pada spesimen carburizing

8500C adalah 0,000014367 gram/mm2.s ini menunjukkan mengalami

penurunan sebesar 41,76%. Nilai laju keausan pada carburizing 9000C adalah

0,000011554 gram/mm2.s ini berarti turun sebesar 19,57%. pada carburizing

9500C dengan hasil sebesar 0,000010869 gram/mm2.s turun 5,92 %.

Penurunan juga terus berlanjut pada spesimen yang telah di quenching, pada

spesimen carburizing 8500C di quenching 9000C holding time 30 menit

dengan hasil 0,00000883 gram/mm2.s ini membuktikan setelah di lakukan

proses quenching spesimen menjadi lebih keras dan kekerasannya mengalami

penurunan sebesar 18,75 %. Pada spesimen carburizing 9000C di quenching

9000C holding time 30 menit dengan hasil 0,000008281 gram/mm2.s ini

menunjukkan terjadi penurunan nilai sebesar 6,21% dibandingkan dengan

spesimen sebelumnya. Pada spesimen carburizing 9500C di quenching 9000C

holding time 30 menit dengan hasil 0,000007521 gram/mm2.s ini

menunjukkan penurunan nilai laju keausan sebesar 9,1 %.

PEMBAHASAN

Setelah proses carburizing spesimen telah mengalami penambahan unsur

karbon didaerah tepi. Tebalnya/besarnya unsur karbon didaerah tepi berbeda-

beda sesuai dengan suhu pemanasan yang dikenakan pada tiap-tiap spesimen.

Semakin banyak unsur karbon didaerah tepi spesimen mengakibatkan terdapat

banyak struktur pearlite. Pada spesimen hasil carburizing terdapat struktur

76

sementit hal ini dikarenakan masuknya kandungan karbon kedalam spesimen

setelah mengalami proses carburizing. semakin banyak kandungan karbon

yang masuk kedalam maka semakin luas juga struktur sementit yang terdapat

di dalam spesimen tersebut. Semakin kedalam maka kandungan unsur karbon

akan semakin berkurang dan ini diikuti juga berkurangnya kandungan

pearlite. Semakin mendekati daerah inti maka struktur yang ada adalah akan

sama dengan pada spesimen raw materials yaitu ferrite dan pearlite.

Pada spesimen yang telah mengalami proses quenching struktur yang

muncul yaitu ferrite dan martensit, ini dikarenakan kerasnya spesimen setelah

mengalami proses quenching.

1. Uji Kekerasan

Dari data-data yang telah dihasilkan dalam penelitian dapat diketahui

bahwa pada spesimen raw materials memiliki nilai kekerasan yang relatif

sama pada setiap pengujian baik pada pengujian ditepi spesimen maupun pada

pengujian yang dilakukan pada inti/tengah spesimen. Hal ini dikarenakan

spesimen ini belum diberikan perlakuan.

Spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 8500C memiliki nilai

kekerasan lebih keras dibandingkan dengan spesimen raw mateials. Pada

pengujian kekerasan suhu pemanasan carburizing 8500C nilai kekerasan pada

daerah tepi mempunyai nilai yang lebih keras dibandingkan dengan spesimen

raw materials, selanjutnya nilainya bertahap menurun sampai pada titik

ketujuh nilai kekerasannya mendekati nilai kekerasan pada raw materials. hal

ini menunjukkan pada spesimen suhu pemanasan carburizing 8500C tebal

kandungan karbon yang dimiliki masih sedikit.


kekerasan lebih keras dibandingkan dengan spesimen suhu pemanasan

77

carburizing 8500C. Pada pengujian kekerasan suhu pemanasan carburizing

9000C nilai kekerasan pada daerah tepi mempunyai nilai yang lebih keras

dibandingkan dengan spesimen suhu pemanasan carburizing 8500C,

selanjutnya nilainya bertahap menurun sampai pada titik kesebelas nilai

kekerasannya mendekati nilai kekerasan pada raw materials. hal ini

menunjukkan pada spesimen suhu pemanasan carburizing 9000C tebal

kandungan karbon yang dimiliki semakin tebal.




9500C nilai kekerasan pada daerah tepi mempunyai nilai yang lebih keras

dibandingkan dengan spesimen suhu pemanasan carburizing 9000C,

selanjutnya nilainya bertahap menurun sampai pada titik kelima belas nilai

kekerasannya mendekati nilai kekerasan pada raw materials. hal ini

menunjukkan pada spesimen suhu pemanasan carburizing 9500C mempunyai

kandungan karbon yang paling tebal dibandingkan dengan spesimen-spesimen

yang lainnya.

Pada penelitian ini tidak hanya membandingkan spesimen yang di

carburizing akan tetapi juga akan membandingkan dengan spesimen yang

telah di quenching pada suhu pemanasan 9000C, holding time 30 menit.

Spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 8500C di quenching

dengan suhu pemanasan 9000C, holding time 30 menit memiliki nilai



8500C yang telah di quenching ini hasil pengujiannya kekerasannya lebih

keras dibandingkan dengan spesimen suhu pemanasan carburizing 9500C,

78

selanjutnya nilainya bertahap menurun dan mencapai nilai stabil pada

pengujian ke 44 sampai pada titik terakhir pengujian.




carburizing 8500C di quenching dengan suhu pemanasan 9000C, holding time

30 menit. Pada pengujian kekerasan suhu pemanasan carburizing 9000C yang

telah di quenching ini hasil pengujiannya kekerasannya lebih keras

dibandingkan dengan spesimen sebelumnya, selanjutnya nilainya bertahap

menurun dan mencapai stabil pada pengujian ke 50 sampai pada titik terakhir

pengujian.




carburizing 9000C di quenching dengan suhu pemanasan 9000C, holding time

30 menit. Pada pengujian kekerasan suhu pemanasan carburizing 9500C yang

telah di quenching ini hasil pengujiannya kekerasannya lebih keras

dibandingkan dengan spesimen sebelumnya, selanjutnya nilainya bertahap

menurun dan mencapai stabil pada pengujian ke 53 sampai pada titik terakhir

pengujian.

2. Uji Keausan

Sebuah mesin mempunyai banyak komponen yang bekerja pada

pergerakan dengan sebuah gesekan. Pada pergerakan relatif dengan tekanan,

selalu terjadi friksi pada bidang kontak. Maka abrasi akan berlanjut, dan

merusak ketelitian komponen yang selanjutnya berkembang menjadi lebih

79

parah sampai pada suatu saat komponen mesin akan kehilangan fungsinya dan

patah. (Surdia,2000). Untuk itu perlu adanya pengujian keausan terhadap

komponen yang nantinya hasilnya dapat dipertimbangkan untuk dipergunakan

dalam memperpanjang umur sebuah komponen dalam mesin. Dari tabel dan

grafik hasil penelitian dapat diketahui bahwa spesimen memiliki ketahanan

terhadap keausan sebanding dengan peningkatan kekerasan pada

permukaaannya. Spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 8500C

memiliki ketahanan terhadap keausan yang rendah hal ini disebabkan

spesimen ini memiliki kekerasan permukaan yang rendah. Pada spesimen

dengan suhu pemanasan carburizing 9000C memiliki ketahanan terhadap

keausan yang meningkat sesuai dengan peningkatan kekerasan pada

permukaannya. spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 9500C

memiliki ketahanan terhadap keausan yang relatif tinggi dibandingkan dengan

pada suhu pemanasan carburizing 8500C, dan 9000C . Pada spesimen yang

telah di quenching pada suhu 9000C dengan holding time 30 menit

mempunyai nilai ketahaan terhadap keausan semakin tinggi pada pemanasan

yang semakin tinggi pula.

3. Laju Keausan

Laju Keausan didapatkan dari hasil bagi pengurangan berat dengan luas

penampang dan waktu. laju keausan diperlukan dikarenakan luas penampang

dari tiap-tiap spesimen pada pengujian keausan berbeda-beda. hasil

perhitungan laju keausan pada spesimen raw materials mempunyai nilai yang

paling tinggi. kemudian pada spesimen yang telah mengalami proses

carburizing dan spesimen yang telah mengalami proses quenching mengalami

nilai peningkatan sesuai dengan peningkatan suhu pemanasannya. hal ini

menandakan semaikin kecil nilai laju keausan maka semakin baik.

BAB V

PENUTUP

A. Simpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat ditarik

beberapa simpulan sebagai berikut:

1. Hasil uji kekerasan menunjukkan peningkatan sesuai dengan semakin

tingginya suhu pemanasan. Pada raw materials mempunyai nilai

kekerasan 179,32 kg/mm2, jika dibandingkan spesimen carburizing suhu

8500C yaitu 219,002 kg/mm2, maka mengalami peningkatan sebesar

22,129%. Nilai keausan raw materials 0,182 gram. Nilai keausan

spesimen carburizing suhu 8500C yaitu 0,103 gram. Mengalami

penurunan 43,40%. Hal ini menunjukkan adanya peningkatan kekerasan

sebelum dan sesudah perlakuan.

2. Hasil uji kekerasan spesimen suhu pemanasan carburizing 8500C dan di

quenching, memiliki nilai kekerasan 786,26 kg/mm2 dan spesimen suhu

pemanasan carburizing 9000C dan di quenching, memiliki nilai kekerasan

799,176 kg/mm2, ini menunjukkan peningkatan sebesar 1,64%. Pada

pengujian keausan spesimen suhu pemanasan carburizing 8500C dan di

quenching, memiliki nilai keausan 0,063 gram, dan spesimen suhu

pemanasan carburizing 9000C dan di quenching, memiliki nilai keausan

0,056 gram, mengalami penurunan sebesar 11,11 %. Dari hasil tersebut

maka spesimen yang telah mengalami proses quenching menunjukkan

semakin keras.

80

81

3. Struktur mikro pada raw materials memperlihatkan struktur ferrite dan

pearlite saja. Sedangkan pada spesimen yang telah melalui proses

carburizing terdapat sementit dikarenakan adanya pergerakan karbon yang

masuk kedalam karbon.

4. Struktur mikro spesimen yang telah mengalami proses quenching

memperlihatkan struktur ferrite dan martensite. Kandungan martensite

lebih banyak dibandingkan ferrite ini menunjukkan spesimen setelah di

quenching menjadi semakin keras.

B. Saran

1. Pada proses carburizing dengan hasil yang baik adalah pada suhu 9500C

hal ini dikarenakan suhu yang ideal untuk mendapatkan nilai kekerasan

yang baik.

2. Proses pemolesan sebelum dilakukannya foto mikro, makro, pengujian

kekerasan, dan pengujian keausan harus benar-benar halus dan

memerlukan ketelitian.

82

DAFTAR PUSTAKA

Alexander, W.O, Bradbury, EJ.1991, Dasar Metalurgi untuk Rekayasawan.

Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Amstead, BH, dkk.1995. Teknologi Mekanik Jilid I Edisi ketujuh versi S1.

Jakarta: Erlangga. Chenoweth, Harry H ,1983, Applied Strength Of Material 4th

Edition.USA:McGraw-Hill,lnc. Khurmi, R. S. dan Gupta, J. K. 1980. A Tex Book of Machine Design. Moscow :

Eurasia Publishing House. Koswara, Engkos. 1999. Pengujian Bahan Logam. Bandung : Humaniora Utama

Press. Pollack, Herman W. 1981. Material Science and Metallurgy 3rd ed. Virginia :

Reston Publishing Company, Inc. Schonmetz, Alois dan Karl Gruber.1985. Pengetahuan Bahan dalam Pengerjaan

Logam. Bandung:Angkasa. Smallman, R. E. 1991, Metalurgi Fisik Modern edisi keempat, Jakarta :

Gramedia Pustaka Utama Smith F William, 1996. Principles of Materials Science and Engineering Third

Edition. USA: Mc Graw. Hill.Inc Sularso, dan Suga, Kiyokatsu, 2002, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen

Mesin cetakan kesepuluh, Jakarta: Pradnya Paramita Surdia,Tata, dan Saito, S. 2000, Pengetahuan Bahan Teknik cetakan kelima

Jakarta: Pradnya Paramita. Totten,GE; Bates,CE; Clinson, NA;1993, Handbook of Quenchants and

Quenching Technology. USA: ASM Internasional Van Vlack, Lawrence, 1985, Elements Of Materials Science and Engineering 5th

Edition, USA: Addison-Wesley Publishing Company. William,D; Callister,JR, 1997. Material Sciene and Engineering an Introduction

fourth Edition. USA: John Willey and Sons, lnc

83

Lampiran 1.

84

Data Uji Kekerasan Raw Materials

Jarak(μm) d1(μm) d2(μm) đ(μm) đ(mm) VHN (Kg/mm2)

50 70,5 72,5 71,5 0,0715 181,33

250 70,7 72,8 71,8 0,0718 179,81

450 71,5 72,7 72,1 0,0721 178,32

650 70,7 72,8 71,8 0,0718 179,81

850 72,2 72,3 72,3 0,0723 177,33

Lampiran 2

85

Data Uji Kekerasan Carburizing Suhu 8500C


50 58,4 57,6 58 0,058 275,56

250 60 66,8 63,4 0,0634 230,62

450 64,9 65,1 65 0,065 219,4

650 69,1 71,3 70,2 0,0702 188,1

850 70,5 72,5 71,5 0,0715 181,33

1050 71,5 72,7 72,1 0,0721 178,32

1250 71,9 73,1 72,5 0,0725 176,36

1450 72,1 73,3 72,7 0,0727 175,39

1650 72,2 72,3 72,3 0,0723 177,33

1850 72,6 72,6 72,6 0,0726 175,87

2050 72,2 73,2 72,7 0,0727 175,39

2250 72,8 72,9 72,9 0,0729 174,43

2450 72,3 73,1 72,7 0,0727 175,39

2650 72,2 72,5 72,4 0,0724 176,84

2850 72,7 72,5 72,6 0,0726 175,87

3050 72 73 72,5 0,0725 176,36

3250 72,3 72,2 72,3 0,0723 177,33

3450 72,5 73,1 72,8 0,0728 174,91

3650 72,4 73 72,7 0,0727 175,39

3850 71,5 72,8 72,2 0,0722 177,83

4050 72,4 72,3 72,4 0,0724 176,84

4250 72,4 72,8 72,6 0,0726 175,87

4450 72,7 72,9 72,8 0,0728 174,91

4650 72 72,9 72,5 0,0725 176,36

4850 72,2 72,3 72,3 0,0723 177,33

5050 72,1 72,9 72,5 0,0725 176,36

5250 72,6 72,8 72,7 0,0727 175,39

5450 73,6 72,4 73 0,073 173,95

Lampiran 3

86



50 56,7 56,9 56,8 0,0568 287,33

250 56,8 57,4 57,1 0,0571 284,32

450 57,5 57,6 57,6 0,0576 279,4

650 58,3 58,5 58,4 0,0584 271,8

850 58,8 59,1 59 0,059 266,3

1050 63,9 64,3 64,1 0,0641 225,61

1250 67,2 67,9 67,6 0,0676 202,85

1450 68,4 68,6 68,5 0,0685 197,55

1650 69,9 71 70,5 0,0705 186,5

1850 70,6 71,7 70,9 0,0709 184,41

2050 70,7 72,8 71,8 0,0718 179,81

2250 71,5 72,8 72,2 0,0722 177,83

2450 72,4 72,8 72,6 0,0726 175,87

2650 72,5 73,1 72,8 0,0728 174,91

2850 72,7 72,5 72,6 0,0726 175,87

3050 72,8 72,9 72,9 0,0729 174,43

3250 72,4 73 72,7 0,0727 175,39

3450 72 73 72,5 0,0725 176,36

3650 72,4 73,6 73 0,073 173,95

3850 73,4 73,5 73,5 0,0735 171,59

4050 73,5 73,8 73,7 0,0737 170,66

4250 72,8 73,5 73,2 0,0732 173

4450 73,6 73,9 73,8 0,0738 170,2

4650 73,4 73,8 73,6 0,0736 171,12

4850 73,5 74,2 73,9 0,0739 169,74

5050 73,4 73,9 73,7 0,0737 170,66

5250 73,6 73,9 73,8 0,0738 170,2

5450 73,8 74,4 74,1 0,0741 168,82

Lampiran 4

87



50 54,6 55,3 55 0,055 306,44

250 55,2 55,3 55,3 0,0553 303,13

450 55,9 56,5 56,2 0,0562 293,49

650 56,8 57,1 57 0,057 285,31

850 57,6 58 57,8 0,0578 277,47

1050 58,5 58,8 58,7 0,0587 269,03

1250 61,8 62,4 62,1 0,0621 240,37

1450 65,2 65,7 65,5 0,0655 216,07

1650 64,1 64,8 64,5 0,0645 222,82

1850 67,2 67,9 67,6 0,0676 202,85

2050 68,5 69,2 68,9 0,0689 195,27

2250 68,8 69,7 69,3 0,0693 193,02

2450 70,6 71,7 70,9 0,0709 184,41

2650 70,5 72,5 71,5 0,0715 181,33

2850 70,7 72,8 71,8 0,0718 179,81

3050 71,5 72,8 72,2 0,0722 177,83

3250 72 73 72,5 0,0725 176,36

3450 72,5 73,1 72,8 0,0728 174,91

3650 71,5 72,7 72,1 0,0721 178,32

3850 72,8 73,5 73,2 0,0732 173

4050 73,4 73,5 73,5 0,0735 171,59

4250 73,4 73,9 73,7 0,0737 170,66

4450 73,5 74,2 73,9 0,0739 169,74

4650 73,4 73,8 73,6 0,0736 171,12

4850 74,1 74,8 74,5 0,0745 167,01

5050 74,7 75 74,9 0,0749 165,24

5250 74,6 74,9 74,8 0,0748 165,68

5450 74,8 75,2 75 0,075 164,8

Lampiran 5

88

Data Uji Kekerasan di Carburizing 8500C dan di Quenching 9000C


50 35,5 32,5 34 0,034 801,9

250 34,1 33,7 34,1 0,0341 797,2

450 34,9 33,7 34,3 0,0343 787,93

650 34,9 34,1 34,5 0,0345 778,82

850 35 34,6 34,8 0,0348 765,45

1050 35,4 35 35,2 0,0352 748,15

1250 35,8 35,4 35,6 0,0356 731,44

1450 35,9 35,7 35,8 0,0358 723,29

1650 36 36 36 0,036 715,27

1850 36,4 36 36,2 0,0362 707,39

2050 36,7 36,3 36,5 0,0365 695,81

2250 36,9 36,5 36,7 0,0367 688,25

2450 37 36,6 36,8 0,0368 684,51

2650 37 36,8 36,9 0,0369 680,81

2850 37,4 37 37,2 0,0372 669,87

3050 37,6 37,2 37,4 0,0374 662,72

3250 37,7 37,5 37,6 0,0376 655,69

3450 37,9 37,7 37,8 0,0378 648,77

3650 38,2 37,6 37,9 0,0379 645,35

3850 38,4 37,8 38,1 0,0381 638,6

4050 38,7 37,9 38,3 0,0383 631,94

4250 38,8 38,4 38,6 0,0386 622,16

4450 39,1 38,5 38,8 0,0388 615,76

4650 39,3 38,7 39 0,039 609,46

4850 39,5 38,9 39,2 0,0392 603,26

5050 39,6 39,2 39,4 0,0394 597,15

5250 39,8 39,4 39,6 0,0396 591,13

5450 39,9 39,7 39,8 0,0398 585,21

Lampiran 6

89

5650 40,1 39,7 39,9 0,399 582

5850 40,2 39,94 39,97 0,03997 580,24

6050 40,2 39,8 40 0,040 579,37

6450 40,1 39,98 40,04 0,04004 578,21

6850 40,3 39,82 40,06 0,04006 577,64

7250 40,4 39,8 40,1 0,041 576,48

7650 40,2 39,98 40,09 0,04009 576,77

8050 40,6 39,8 40,2 0,0402 573,62

8450 40,7 39,9 40,3 0,0403 570,78

8850 40,7 40,1 40,4 0,0404 567,95

9250 40,8 40,2 40,5 0,0405 565,15

9650 40,9 40,3 40,6 0,0406 562,37

10050 40,9 40,5 40,7 0,0407 559,61

10450 40,9 40,7 40,8 0,0408 556,87

10850 41,1 40,7 40,9 0,0409 554,15

11250 41,2 40,8 41 0,041 551,45

11650 41,3 40,78 41,04 0,04104 550,38

12050 41,3 40,82 41,01 0,04101 551,18

12450 41,3 40,8 41,05 0,04105 550,11

12850 41,2 40,84 41,02 0,04102 550,91

13250 41,3 40,7 41 0,041 551,45

13650 41,2 40,88 41,04 0,04104 550,38

14050 41,2 40,86 41,03 0,04103 550,65

14450 41,3 40,72 41,01 0,04101 551,18

14850 41,4 40,7 41,05 0,04105 550,11

15250 41,4 40,74 41,02 0,04102 550,91

15650 41,2 40,82 41,01 0,04101 551,18

16050 41,4 40,76 41,08 0,04108 549,31

16450 41,4 40,7 41,05 0,04105 550,11

90



50 34,4 33,2 33,8 0,0338 811,42

250 34,3 33,5 33,9 0,0339 806,65

450 34,3 33,7 34 0,034 810,9

650 34,5 33,9 34,2 0,0342 792,55

850 34,7 34,1 34,4 0,0344 783,36

1050 34,8 34,4 34,6 0,0346 774,33

1250 34,9 34,7 34,8 0,0348 765,45

1450 35,1 34,9 35 0,035 756,73

1650 35,4 35,2 35,3 0,0353 743,92

1850 35,8 35,2 35,5 0,0355 735,56

2050 36 35,8 35,9 0,0359 719,26

2250 36,3 36,1 36,1 0,0361 711,32

2450 36,4 36,2 36,3 0,0363 703,5

2650 36,7 36,3 36,5 0,0365 695,81

2850 36,9 36,3 36,6 0,0366 692,01

3050 36,8 36,6 36,7 0,0367 688,25

3250 37 36,8 36,9 0,0369 680,81

3450 37,2 37 37,1 0,0371 673,49

3650 37,5 37,1 37,3 0,0373 666,28

3850 37,7 37,5 37,6 0,0376 655,69

4050 37,8 37,6 37,7 0,0377 652,22

4250 38,3 37,5 37,9 0,0379 645,35

4450 38,5 37,9 38,2 0,0382 635,26

4650 38,6 38,2 38,4 0,0384 628,66

4850 38,9 38,3 38,6 0,0386 622,16

5050 39 38,8 38,8 0,0388 615,76

5250 39,2 38,8 39 0,039 609,46

5450 39,5 38,9 39,2 0,0392 603,26

Lampiran 7

91

5650 39,5 39,1 39,3 0,0393 600,19

5850 39,6 39,12 39,36 0,03936 598,36

6050 39,5 39,3 39,4 0,0394 597,15

6450 39,7 39,3 39,5 0,0395 594,13

6850 39,8 39,24 39,52 0,03952 593,53

7250 39,9 39,34 39,62 0,03962 590,54

7650 39,9 39,5 39,7 0,0397 588,16

8050 39,8 39,68 39,74 0,03974 586,98

8450 39,9 39,7 39,8 0,0398 585,21

8850 40,2 39,6 39,9 0,0399 582,28

9250 40,2 39,8 40 0,040 579,37

9650 40,5 39,74 41,12 0,04112 575,91

10050 40,4 39,96 40,18 0,04018 574,19

10450 40,4 39,92 40,26 0,04026 571,91

10850 40,6 40,2 40,4 0,0404 567,95

11250 40,7 40,34 40,52 0,04052 564,59

11650 40,9 40,3 40,6 0,0406 562,

12050 40,8 40,6 40,62 0,04062 562,37

12450 40,8 40,6 40,7 0,0407 561,82

12850 40,9 40,74 40,82 0,04082 559,61

13250 41,2 40,6 40,9 0,0409 554,15

13650 41,2 40,62 40,91 0,04091 553,88

14050 41,2 40,8 41 0,041 551,45

14450 41,2 40,82 41,01 0,04101 551,18

14850 41,4 40,72 41,06 0,04106 549,84

15250 41,1 40,94 41,02 0,04102 550,91

15650 41,1 40,92 41,01 0,04101 551,18

16050 41,3 40,78 41,04 0,04104 550,38

16450 41,2 40,84 41,02 0,04102 550,91

92



50 33,6 33,2 33,4 0,0334 830,97

250 33,9 33,1 33,5 0,0335 826,01

450 34,3 33,1 33,7 0,0337 816,24

650 34,5 33,1 33,8 0,0338 811,42

850 34,2 33,6 33,9 0,0339 806,64

1050 34,5 33,7 34,1 0,0341 797,2

1250 34,5 34,1 34,3 0,0343 787,93

1450 34,7 34,3 34,5 0,0345 778,82

1650 34,9 34,5 34,7 0,0347 769,87

1850 35 34,8 34,9 0,0349 761,07

2050 35,1 35,1 35,1 0,0351 752,42

2250 35,3 35,1 35,2 0,0352 748,15

2450 35,7 35,3 35,5 0,0355 735,56

2650 36,1 35,7 35,9 0,0359 719,26

2850 36,2 35,8 36 0,036 715,27

3050 36,5 36,1 36,3 0,0363 703,5

3250 36,8 36,2 36,5 0,0365 695,81

3450 36,8 36,6 36,7 0,0367 688,25

3650 37,1 36,7 36,9 0,0369 680,81

3850 37,2 37 37,1 0,0371 673,49

4050 37,4 37,2 37,3 0,0373 666,28

4250 37,8 37,2 37,5 0,0375 659,2

4450 37,9 37,7 37,8 0,0378 648,77

4650 38,4 37,6 38 0,038 641,96

4850 38,6 37,8 38,2 0,0382 635,26

5050 38,7 38,1 38,4 0,0384 628,66

5250 38,9 38,3 38,6 0,0386 622,16

5450 39 38,6 38,8 0,0388 615,76

Lampiran 8

93

5650 39,1 38,7 38,9 0,0389 612,6

5850 39,2 38,76 38,98 0,03898 610,09

6050 39,3 38,7 39 0,039 609,46

6450 39,4 38,8 39,1 0,0391 606,35

6850 39,5 38,94 39,22 0,03922 602,64

7250 39,4 39,2 39,3 0,0393 600,19

7650 39,5 39,3 39,4 0,0394 597,15

8050 39,8 39,28 39,54 0,03954 592,93

8450 39,8 39,4 39,6 0,0396 591,13

8850 39,9 39,36 39,63 0,03963 590,24

9250 39,8 39,6 39,7 0,0397 588,16

9650 39,9 39,7 39,8 0,0398 585,21

10050 39,9 39,78 39,84 0,03984 584,03

10450 40,2 39,68 39,94 0,03994 581,11

10850 40,1 39,9 40 0,040 579,37

11250 40,5 39,74 40,12 0,04012 575,91

11650 40,6 39,84 40,22 0,04022 573,05

12050 40,4 40,2 40,3 0,0403 570,78

12450 40,5 40,3 40,4 0,0404 567,95

12850 40,6 40,44 40,52 0,04052 564,59

13250 40,8 40,4 40,6 0,0406 562,37

13650 40,9 40,7 40,7 0,0407 559,61

14050 40,9 40,74 40,82 0,04082 556,33

14450 41,2 40,62 40,91 0,04091 553,88

14850 41,4 40,6 41 0,041 551,45

15250 41,1 40,92 41,01 0,04001 551,18

15650 41,2 40,8 41 0,041 551,45

16050 41,3 40,74 41,02 0,04102 550,91

16450 41,3 40,76 41,03 0,04103 550,65

TABEL UJI KEAUSAN

Berat Spesimen (W) Selisih Berat ( wΔ )

No Jenis Spesimen Waktu

(T)

Luas

(A) Wo W1 W2 W3 W4 1wΔ 2wΔ 3wΔ 4wΔ

Rata–Rata

( wΔ ) Laju Keausan

1. Spesimen A 60 122,96 6,228 6,044 5,862 5,676 5,501 0,184 0,182 0,186 0,175 0,182 0,000024669

2. Spesimen B 60 119,48 8,638 8,538 8,443 8,323 8,225 0,1 0,095 0,12 0,098 0,103 0,000014367

3. Spesimen C 60 121,16 6,288 6,204 6,123 6,036 5,951 0,084 0,081 0,087 0,085 0,084 0,000011554

4. Spesimen D 60 115 5,674 5,602 5,527 5,448 5,374 0,072 0,075 0,079 0,074 0,075 0,000010869

5. Spesimen E 60 118,9 7,911 7,849 7,790 7,725 7,657 0,062 0,059 0,065 0,068 0,063 0,00000883

6. Spesimen F 60 112,7 5,704 5,648 5,597 5,540 5,481 0,056 0,051 0,057 0,059 0,056 0,000008281

7. Spesimen G 60 113,05 5,193 5,143 5,088 5,039 4,987 0,051 0,049 0,052 0,051 0,051 0,000007521

Keterangan : Spesimen A : Raw Materials W : Berat Spesimen Spesimen B : Carburizing suhu 8500C Wo : Berat awal spesimen sebelum diuji Spesimen C : Carburizing suhu 9000C wΔ : Hasil selisih berat Spesimen D : Carburizing suhu 9500C ΔW 1, ΔW2, ΔW3, ΔW4 : Berat Selisih antara berat sebelum diuji dan sesudah diuji Spesimen E : Carburizing suhu 8500C dan di quenching 9000C W 1, W2, W3, W4 : Berat setelah dilakukan pengujian Spesimen F : Carburizing suhu 9000C dan di quenching 9000C

Spesimen G : Carburizing suhu 9500C dan di quenching 9000C Laju Kausan = TA.

wΔ

smmgram

2

T : Lamanya pengujian keausan A : Luas spesimen uji keausan

Lampiran 9.

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI · PDF fileSkripsi tahun 2007, pengaruh suhu carburizing...

Documents

Transcript of FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI · PDF fileSkripsi tahun 2007, pengaruh suhu carburizing...