PENGARUH VARIASI WAKTU PENAHANAN PADA PROSES PERLAKUAN PANAS MATERIAL AISI D2 DAN AISI 1045

MEDIA PENDINGIN TUNGKU YANG DIMATIKAN

Kelompok 7

Asep Sukmara : 2613081020

Irfan Muhammad A : 2613081031

Dhany Noor Wibawa : 2613081036

Hendra Lukmana : 2613081046

Yayan Sofyan : 2613081047

Rissa Deshanty : 26130810501

Kelompok 7

1. Latar belakang

Metalurgi merupakan ilmu yang mempelajari tentang logam mulai dari penambangan sampai menjadi sebuah produk yang kita gunakan. Metalurgi adalah ilmu, seni, dan teknologi yang mengkaji proses pengolahan dan perekayasaan mineral dan logam. Produk yang terbuat dari logam banyak kita jumpai sehari-hari, contohnya pada komponen kendaraan bermotor, dan lainnya. Proses pembuatan produk tersebut tidak lepas dari peran serta metalurgi yang mempelajari tentang karakteristik logam.

Perlakuan Panas merupakan salah satu disiplin ilmu yang mempelajari Proses pemanasan dan pendinginan untuk menghasilkan sifat-sifat yang diinginkan. Prinsip perlakuan panas ini pada dasarnya sangat sederhana, yaitu logam dipanaskan dengan laju pemanasan tertentu hingga mencapai temperatur tertentu dan kemudian ditahan pada temperatur tersebut dengan waktu tertentu serta akhirnya didinginkan dengan laju pendinginan tertentu pula.

PENDAHULUAN

2

Kelompok 7

Metoda pemanasan dan pendinginan dalam proses perlakuan panas ini tergantung pada perubahan sifat yang dikehendaki serta bergantung pula jenis logam atau paduannya. Proses perlakuan panas ada dua kategori, yaitu :

1. Softening (Pelunakan) : Adalah usaha untuk menurunkan sifat mekanik agar menjadi lunak dengan cara mendinginkan material yang sudah dipanaskan didalam tungku (annealing) atau

mendinginkan dalam udara terbuka (normalizing).2. Hardening (Pengerasan) : Adalah usaha untuk meningkatkan sifat material terutama kekerasan dengan cara celup cepat (quenching) material yang sudah dipanaskan ke dalam suatu media quenching berupa air, air garam, maupun oli.Pada praktikum perlakuan panas ini diberikan pengujian kekerasan

terhadap baja yang sudah diberikan perlakuan panas, pengujian struktur mikro dan ukuran besar butir yang terbentuk setelah diproses perlakuan panas.

Dengan adanya praktikum ini mahasiswa diharap dapat mengetahui pentingnya suatu pengujian material yang dikaitkan dengan penggunaannya dalam praktek serta mampu berfikir dan bertindak secara ilmiah sehingga dapat mengaplikasikan di dunia industri / usaha dan juga di lingkungan masyarakat.

  3

Kelompok 7

2. Tujuan

Adapun tujuan yang ada pada laporan akhir praktikum ini : Untuk mengetahui pengaruh unsur paduan terhadap harga kekerasan Untuk mengetahui harga kekerasan setelah proses Heat Treatment metoda

Annealing Untuk mengetahui pengaruh variasi waktu terhadap harga kekerasan Untuk mengetahui struktur mikro yang terbentuk setelah proses Heat

treatment.

4

Kelompok 7

METODOLOGI PENELITIAN

5

1. Skema Proses

Kelompok 7

2. Jenis Material

Gambar 3.2 Spesimen Proses Perlakuan Panas Baja AISI D2 (kiri) dan Baja AISI 1045 (kanan) 

Unsur

Spesimen

AISI D2 AISI 1045

Karbon (C) 1,5 % 0,43 – 0,5 %

Mangan (Mn) - 0,6 - 0,9 %

Krom (Cr) 12 % -

Vanadium (V) 1 % -

Molibdenum (Mo) 1 % -

Phosfor (P) - 0,04 %

Sulfur (S) - 0,05 %

6

Kelompok 7

3. Proses persiapan benda kerja

Langkah awal yang dilakukan adalah pembagian benda kerja 4 spesimen untuk baja perkakas AISI D2 dan 3 spesimen untuk baja perkakas AISI 1045 dan seluruh permukaannya kemudian dibersihkan.

4. Proses Perlakuan Panas (Annealing)— Proses Perlakuan Panas Pada Baja AISI D2

Spesimen

Baja perkakas AISI D2

1 2 3 4

Suhu austenisasi (oC ) 850 850 850 850

Waktu penahanan (menit) 30 60 90 120

Media pendingin Tungku Tungku Tungku Tungku7

Kelompok 7

— Proses Perlakuan Panas Pada Baja AISI 1045

Spesimen

Baja Perkakas AISI 1045

1 2 3

Suhu Austenisasi (oC ) 850 850 850

Waktu Penahanan (menit) 30 60 90

Media Pendingin Tungku Tungku Tungku

8

Kelompok 7

9

Pada Baja AISI D2

Kelompok 7

10

Pada Baja AISI 1045

Kelompok 7

1. Pada Spesimen yang sudah dibersihkan lakukanlah pengujian kekerasan awal dengan menggunakan alat uji keras Rockwell C.

Rockwell merupakan metode yang paling umum digunakan karena mudah dan tidak menghendaki keahlian khusus.Indenter : intan kerucutBerdasarkan besar beban minor dan major. Uji kekerasan rockwell :- beban minor : 10 kg- beban major : 150 kg

Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap benda uji (speciment) yang berupa kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut.

2. Panaskan spesimen sampai temperatur 850oC untuk melakukan proses perlakuan panas dengan metoda Annealing.

11

Kelompok 7

3. Lakukan Penahanan pada temperatur tersebut selama 30, 60, 60 dan 120 menit untuk spesimen baja perkakas AISI D2 dan 30,60 dan 90 menit untuk spesimen baja perkakas AISI 1045.

4. lakukan pendinginan pada media pendingin dalam tungku yang dimatikan.

5. Lakukanlah pengujian kekerasan akhir dengan menggunakan alat uji keras Rockwell C.

12

Kelompok 7

DATA DAN PEMBAHASAN1. Data Pengamatan

Data Hasil Kekerasan

Data Harga Kekerasan Awal Baja AISI D2

Data Harga Kekerasan Awal Baja AISI 1045

Spesimen Jenis Material Hardness rata-rata (HRC)

1 Baja AISI D2 28,3 HRC

2 Baja AISI D2 28,3 HRC

3 Baja AISI D2 28,3 HRC

4 Baja AISI D2 28,3 HRC

Spesimen Jenis Material Hardness rata-rata (HRC)

1 Baja AISI 1045 22 HRC

2 Baja AISI 1045 22 HRC

3 Baja AISI 1045 22 HRC

13

Kelompok 7

Data Harga Kekerasan Akhir Baja AISI D2

Spesimen Holding Time

(menit)

Harga Kekerasan Akhir rata-rata

(HRC)

1 30 16,5 HRC

2 60 16,5 HRC

3 90 20 HRC

4 120 22,5 HRC

14

Kelompok 7

Data Harga Kekerasan Akhir Baja AISI 1045

Spesimen Holding Time (menit) Harga Kekerasan Akhir rata-rata (HRC)

1 30 12 HRC

2 60 15,5 HRC

3 90 13,7 HRC

15

Kelompok 7

Data Hasil Uji Metalografi

1. Baja AISI D2

Struktur mikro Baja AISI D2 Holding Time 30 menit pembesaran 500X

cementite

Pearlite

16

Kelompok 7

Struktur mikro Baja AISI D2 Holding Time 60 menit pembesaran 500X

Pearlite

Cementite

17

Kelompok 7

Struktur mikro Baja AISI D2 Holding Time 90 menit pembesaran 500X  

Pearlite

Cementite

18

Kelompok 7

Struktur mikro Baja AISI D2 Holding Time 120 menit pembesaran 500X

Pearlite

Cementite

19

Kelompok 7

2. Baja AISI 1045

Struktur mikro Baja AISI 1045 Holding Time 30 menit pembesaran 500X

Ferrit

Pearlite

20

Kelompok 7

Struktur mikro Baja AISI 1045 Holding Time 60 menit pembesaran 500X

Ferrit

Pearlite

21

Kelompok 7

Struktur mikro Baja AISI 1045 Holding Time 90 menit pembesaran 500X

Ferrit

Pearlite

22

Kelompok 7

2. Pembahasan Pembahasan Hasil Uji Kekerasan

Proses Perlakuan Panas yang diterapkan pada baja perkakas AISI D2 dan AISI 1045 adalah Annealing. Proses perlakuan panas dengan cara Annealing bertujuan untuk memperbaiki mampu mesin, mampu bentuk, memperbaiki keuletan, menurunkan kekerasan dan menghilangkan tegangan dalam dengan cara memperhalus ukuran butir.

Sebelum dilakukan proses perlakuan panas semua material diukur kekerasan awalnya menggunakan alat uji keras Rockwell C dan didapat harga kekerasan awal rata-rata pada material Baja AISI D2 adalah 28,3 HRC dan pada Baja AISI 1045 22 HRC. Setelah dilakukan pengujian kekerasan awal semua spesimen disimpan dalam suatu wadah dari plat baja kemudian diatasnya ditutupi oleh arang kayu yang berfungsi untuk mencegah reaksi oksidasi antara O2 di udara dengan unsur karbon yang ada pada material.

Setelah dilakukan proses perlakuan panas metoda Annealing didapatkan harga kekerasan yang lebih rendah dari harga kekerasan awalnya, dikarenakan pada proses Annealing ukuran butir pada material menjadi lebih besar sehingga semakin besar ukuran butir maka material tersebut menjadi lebih ulet dan harga kekerasannya menjadi menurun.

23

Kelompok 7

Harga kekerasan Baja AISI D2 dengan Baja AISI 1045 masing-masing berbeda karena pengaruh beberapa unsur paduan yang terkandung pada masing-masing baja perkakas. Harga kekerasan pada Baja AISI D2 lebih besar dari pada Baja AISI 1045 karena pengaruh unsur paduan yaitu Mangan dan chrom yang tinggi. Unsur Cr dalam baja bila di panaskan akan dapat membentuk lapisan Oksida Cr di permukaan sehingga dapat meningkatkan sifat mampu keras pada baja. Sedangkan pada Baja AISI 1045 tidak terdapat kandungan Cr yang ada hanya mangan saja.

24

Kelompok 7

Pada grafik diatas, spesimen baja AISI D2 mempunyai harga kekerasan yang sama pada penahanan temperatur selama 30 menit dan 60 menit yaitu 16,5 HRC dan selanjutnya pada penahanan temperatur selama 90 dan 120 menit mempunyai harga kekerasan yang semakin meningkat yaitu 20 HRC dan 22,5 HRC. Hal ini dikarenakan spesimen baja yang dalam proses pengerjaannya mengalami penahanan waktu (holding time) terlalu lama sehingga butiran kristal austenite nya menjadi terlalu kasar dan bila didinginkan dengan lambat akan menghasilkan Cementite atau pearlite yang kasar sehingga sifat mekaniknya juga kurang baik (akan lebih getas). Sedangkan spesimen baja AISI 1045 pada penahanan temperatur selama 60 menit harga kekerasannya mengingkat dari 12 HRC pada penahanan temperatur selama 30 menit menjadi 15,5 HRC dan pada saat penahanan temperatur selama 90 menit harga kekerasannya semakin menurun menjadi 13,7 HRC dikarenakan tidak mengalami penahanan waktu yang terlalu lama sehingga butir austenit yang terbentuk dari struktur awalnya yaitu pearlite berbentuk halus dan didinginkan dengan pendinginan yang lambat didalam tungku sehingga harga kekerasannya menjadi menurun dan sifatnya menjadi lebih ulet. 25

Kelompok 7

Pembahasan Hasil Uji Metalografi

Setelah pengujian kekerasan, dilakukan pengujian metalografi secara kualitatif dan kuantitatif. Untuk metalografi kualitatif dilakukan pengampelasan dengan ampelas grit 80, 100, 240, 400, 600, 800, 1000, dan 1500 untuk mendapatkan permukaan spesimen yang halus. Setelah selesai menggunakan ampelas kemudian di poles dengan kain setelah itu dengan menggunakan pasta gigi agar permukaan spesimen lebih jelas dan mengkilat.

Untuk mengetahui struktur mikro yang terbentuk pada spesimen yang telah diproses perlakuan panas dengan metode annealing dilakukan proses Etsa yaitu pengkorosian batas butir dengan menggunakan larutan nital 3 % yeng terdiri dari larutan HNO3 35 % sebanyak 3 mL dan Alkohol 96 % sebanyak 97 mL. Proses etsa dilakukan agar struktur mikro pada spesimen akan terlihat jelas pada pemeriksaan struktur mikro menggunakan mikroskop.

26

Kelompok 7

Dari proses annealing yang dilakukan pada kedua jenis baja perkakas akan menghasilkan struktur mikro Perlitik (ferrit, perlit, dan Cementite). Struktur mikro yang terbentuk pada kedua spesimen, yaitu : Material AISI D2 terdapat struktur cementite pada daerah terang dan

Pearlite pada daerah yang gelap. Dengan variasi penahanan temperatur pada waktu yang berbeda akan mempengaruhi besar butir dan kehalusan atau kekasaran butir yang terbentuk.

Material AISI 1045 terdapat struktur Ferrit pada daerah terang dan Pearlite pada daerah yang gelap. Waktu penahanan temperatur yang semakin lama tetapi tidak berlebihan akan terbentuk struktur mikro yang lebih halus sehingga harga kekerasannya menjadi turun.

27

Kelompok 7

Dari hasil Praktikum Proses perlakuan Panas dengan metoda Annealing Pada Spesimen Baja AISI D2 dan AISI 1045 dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Kandungan unsur karbon dan unsur-unsur paduan lainnya pada material dapat mempengaruhi harga kekerasannya.

2. Kekerasan awal pada spesimen diuji menggunakan alat uji keras Rockwell C dan didapat harga kekerasan awal rata-rata pada material Baja AISI D2 adalah 28,3 HRC dan pada Baja AISI 1045 22 HRC.

3. Harga kekerasan setelah dilakukan Proses Perlakuan panas dengan metoda annealing menjadi menurun dikarenakan pada proses Annealing ukuran butir pada material menjadi lebih besar sehingga semakin besar ukuran butir maka material tersebut menjadi lebih ulet dan harga kekerasannya menjadi menurun.

4. Kekerasan akhir pada spesimen diuji menggunakan alat uji keras Rockwell C dan didapat harga kekerasan akhir rata-rata pada spsimen Baja AISI D2 adalah 16,5 HRC (30 menit), 16,5 HRC (60 menit), 20 HRC (90 menit), dan 22,5 HRC (120 menit).

28

Kelompok 7

KESIMPULAN

5. Kekerasan akhir pada spesimen diuji menggunakan alat uji keras Rockwell C dan didapat harga kekerasan akhir rata-rata pada spsimen Baja AISI 1045 adalah 12 HRC (30 menit), 15,5 HRC (60 menit), dan 13.7 HRC (90 menit).

6. Variasi waktu penahanan mempengaruhi besar/kecilya ukuran butir serta halus/kasarnya permukaan butir.sehingga sangat mempengaruhi harga kekerasan dari maerial yang diuji.

7. Struktur mikro yang terbentuk pada spesimen Baja AISI D2 adalah cementite dengan pearlite, sedangkan pada spesimen Baja AISI 1045 struktur mikro yang terbentuk adalah ferrit dengan pearlite.

29

Kelompok 7

Sekian dan Terima Kasih

Kelompok 7

30