PENGARUH MEDIA QUENCHING TERHADAP KEKERASAN DAN

STRUKTUR MIKRO GRINDING BALL DARI NICKEL PIG IRON (NPI)

SEBELUM DAN SETELAH DI TEMPERING

(Skripsi)

Oleh

NURAINI ARMA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2017

i

ABSTRAK

PENGARUH MEDIA QUENCHING TERHADAP KEKERASAN DAN

STRUKTUR MIKRO GRINDING BALL DARI NICKEL PIG IRON (NPI)

SEBELUM DAN SETELAH DI TEMPERING

Oleh

NURAINI ARMA

Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh media quenching terhadap nilai

kekerasan dan struktur mikro pada Nickel Pig Iron (NPI). Pengambilan data

berupa uji komposisi kimia, kekerasan dan struktur mikro. Sampel NPI dilakukan

proses perlakuan panas pada temperatur 850℃ selama 5 jam. Setelah itu

didinginkan secara cepat (quenching) dengan media pendinginan berupa udara

paksa, air dan oli. Selanjutnya dilakukan kembali perlakuan tempering pada

temperatur 250℃ selama 2 jam. Hasil uji komposisi kimia dengan menggunakan

Optical Emission Spectroscopy (OES), menunjukkan NPI yang digunakan

merupakan besi tuang putih (2,28% C, 0,222% Si dan 2,75% Ni). Pengujian

kekerasan dengan menggunakan Rockwell Hardness Tester dan uji struktur mikro

menggunakan mikroskop optik. Hasil nilai kekerasan dengan menggunakan

media quenching air dan oli yaitu sebesar 55 HRC (570 BHN) dan menggunakan

media quenching udara paksa sebesar 41,7 HRC (390 BHN). Hasil struktur mikro

terdiri dari martensit, karbida, karbida skunder, dan austenit sisa. Dari media

quenching yang digunakan air dan oli memenuhi syarat kekerasan standar SNI-

1069 untuk pembuatan grinding ball.

Kata kunci : Grinding ball, Kekerasan, Nickel Pig Iron (NPI), Struktur Mikro

ii

ABSTRACT

THE INFLUENCE OF QUENCHING MEDIA ON THE HARDNESS AND

MICROSTRUCTURE GRINDING BALL OF NICKEL PIG IRON (NPI)

BEFORE DAN AFTER ON TEMPERING

By

NURAINI ARMA

The research has been carried out to investigate the influence of quenching media

on the hardness value and microstructure of Nickel Pig Iron (NPI). The

expereimental data include chemical composition, hardness, and data retrieval

include chemical composition, hardness and microstructure. NPI was heated at

temperature 850℃ for 5 hours. Furthermore, the NPI was quenched with three

kinds of cooling medium, i.e. forced air, water, and oil. Chemical composition of

the test result with using Optical Emission Spectroscopy (OES), showed that the

NPI was white cast iron (2,28% C, 0,222% Si and 2,75% Ni). Hardness test used

Rockwell hardness tester and microstructure testing with using microscope optic.

The hardness of the NPI obtained by quenched using water and oil as quench

media, i.e. 55 HRC (570 BHN) and using quenching media forced air 41.7 HRC

(390 BHN). Microstructure result also showed the formation of martensite,

carbide, secondary carbide and retained austenite. Of the quenching media using

water and oil qualification standard SNI 1069 for the production grinding ball.

Keywords : Grinding ball, Hardness, Nickel Pig Iron (NPI), Microstructure

PENGARUH MEDIA QUENCHING TERHADAP KEKERASAN DAN

STRUKTUR MIKRO GRINDING BALL DARI NICKEL PIG IRON (NPI)

SEBELUM DAN SETELAH DI TEMPERING

Oleh

NURAINI ARMA

Skripsi

Sebagai Salah Satu Syarat untuk Mencapai Gelar

SARJANA SAINS

Pada

Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS LAMPUNG

BANDAR LAMPUNG

2017

vii

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bandar Lampung, pada tanggal 10 Februari 1994. Anak dari

pasangan Bapak Arly dan Ibu Masyuna yang merupakan putri ke 1 dari 3

bersaudara. Pendidikan di SDN 2 Sumur Batu pada tahun 2006, SMPN 16 Bandar

Lampung pada tahun 2009, dan SMK SMTI Tanjung Karang Bandar Lampung

pada tahun 2012.

Selanjutnya pada tahun 2012 penulis diterima sebagai mahasiswa Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam melalui jalur SNMPTN.

Selama menjadi mahasiswa, penulis mengikuti Himpunan Mahasiswa Fisika

sebagai Anggota Sosial Masyarakat (SOSMAS) dari tahun 2012-2013. Penulis

juga pernah menjadi asisten praktikum Sains Dasar Fisika selama dua periode

(2013-2014 dan 2014-2015) dan asisten Fisika Dasar periode 2014-2015.

Praktik Kerja Lapangan (PKL) dilaksanakan di UPT. BPML LIPI Tanjung

Bintang, Lampung pada tahun 2015 dengan judul “Pengaruh Heat Treatment

Terhadap Kekerasan Dan Struktur Mikro Material Ni-Hard Tipe II”.

Kemudian penulis melakukan penelitian “Pengaruh Media Quenching terhadap

Kekerasan dan Struktur Mikro Grinding Ball dari Nickel Pig Iron (NPI)

Sebelum dan Setelah di Tempering” sebagai tugas akhir di Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

viii

MOTTO

“Berdoa dan Berusaha”

Jangan ada kata nanti dalam usaha

ix

Bismillahirrohmanirrohim

Kuniatkan karya kecilku ini karena :

Allah SWT

Aku persembahkan karya ini untuk:

Kedua orang tuaku, adikku, serta keluargku yang selalu

mendo’akanku, mengasihiku, menyemangatiku, dan sebagai

motivator terbesar dalam hidupku

Dosenku dan guruku, yang mengajarkan banyak ilmu dan

membimbingku.

Teman Seperjuanganku

Almamater Tercinta :

Universitas Lampung.

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah

memberikan kesehatan dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

skripsi yang berjudul “Pengaruh Media Quenching terhadap Kekerasan dan

Struktur Mikro Grinding Ball dari Nickel Pig Iron (NPI) Sebelum dan

Setelah di Tempering”. Tujuan penulisan skripsi ini adalah sebagai salah satu

persyaratan untuk mendapatkan gelar S1 dan melatih mahasiswa untuk berpikir

cerdas dan kreatif dalam menulis karya ilmiah.

Penulis menyadari masih banyak kekurangan dalam skripsi ini. Oleh karena itu,

penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun. Akhir kata, semoga

skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua.

Bandar Lampung, Januari 2017

Penulis,

Nuraini Arma

xi

SANWACANA

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena atas kuasa-Nya penulis masih diberikan

kesempatan untuk mengucapkan terimakasih kepada pihak yang telah banyak

membantu dalam penyelesaian penelitian dan skripsi ini, terutama kepada:

1. Kedua orang tuaku, Bapak Arly dan Ibu Masyuna serta keluargaku yang tiada

henti memberiku semangat dan doa.

2. Bapak Prof. Simon Sembiring, Ph.D. sebagai pembimbing I yang telah

memberikan bimbingan serta nasehat dalam menyelesaikan tugas akhir.

3. Bapak Fajar Nurjaman, M.T. sebagai pembimbing II yang senantiasa

memberikan bimbingan dan masukan serta nasehat dalam menyelesaikan

tugas akhir.

4. Bapak Drs. Ediman Ginting Suka, M.Si. sebagai penguji yang telah

mengoreksi kekurangan, memberi kritik dan saran selama penulisan skripsi.

5. UPT Balai Penelitian Mineral Lampung LIPI yang telah membiayai dan

mengizinkan untuk melakukan penelitian serta peneliti, staf, dan karyawan

yang membantu dalam melakukan penelitian untuk menyelsaikan tugas akhir.

6. Bapak Prof. Posman Manurung, Ph.D. sebagai pembimbing akademik, yang

telah memberikan bimbingan serta nasehat dari awal perkuliahan sampai

menyelesaikan tugas akhir.

xii

7. Bapak Arif Surtono, M.Si., M.Eng. selaku ketua Jurusan Fisika Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

8. Bapak Gurum Ahmad Pauzi, S.Si., M.T. selaku sekretaris Jurusan Fisika

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Lampung.

9. Para dosen serta karyawan di Jurusan Fisika Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam, Universitas Lampung.

10. Adikku tersayang Yoda dan Nabila terimakasih atas bantuan dan semangat

yang kalian berikan.

11. Seseorang yang terkasih terimakasih atas dukungan, doa, serta semangatnya.

12. Renita Maharani dan Nengah Okta Yuliani yang selalu menjadi teman

terdekat dalam segala hal suka maupun duka.

13. Imaniar Romaeni teman satu timku yang telah membantu serta menjadi teman

diskusi yang baik.

14. Teman–teman fisika 2012 serta kakak dan adik tingkat yang membantu dan

memberikan semangat dalam proses menyelesaikan tugas akhir.

Akhir kata, atas segala bantuannya mendapat balasan dari Allah SWT dan

dilimpahkan karunianya kepada kita semua.

Bandar Lampung, Januari 2017

Penulis,

Nuraini Arma

xiii

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK…………………………………………………………………… i

ABSTRACT………………………………………………………………….. ii

HALAMAN JUDUL…………………………………………………………. iii

LEMBAR PERSETUJUAN………………………………………………….. iv

LEMBAR PENGESAHAN…………………………………………………. v

PERNYATAAN……………………………………………………………… vi

RIWAYAT HIDUP…………………………………………………………… vii

MOTTO………………………………………………………………………. viii

PEERSEMBAHAN…………………………………………………………… ix

KATA PENGANTAR……………………………………………………….... x

SANWANCANA……………………………………………………………... xi

DAFTAR ISI……………………………………………………………........ xiii

DAFTAR GAMBAR…………………………………………………........... xvi

DAFTAR TABEL………………………………………………………........ xviii

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang……………………………………………………...... 1

B. Rumusan Masalah……………………………………………………. 4

C. Tujuan Penelitian ……………………………………………………. 5

D. Batasan Masalah …………………………………………………...... 5

E. Manfaat Penelitian............................................................................. . 6

F. Sistematika Penulisan…………………………….............................. 6

xiv

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Grinding Ball……………………………………………………….... 8

1. Metode Pembuatan Grinding Ball pada Material Besi................ . 9

2. Aplikasi Grinding Ball………………………………................... 10

3. Karakteristik Grinding Ball……………………………………… 10

B. Material Logam Besi……………………………………………….... 13

1. Logam Besi………………………………………………………. 13

2. Pembuatan Logam Besi………………………………………...... 13

3. Logam Besi Tuang (Cast Iron) dan Paduannya…………………. 15

4. Besi Tuang Putih (White Cast Iron)……………………………… 17

5. Struktur Mikro dari Logam Besi Tuang Putih (White Cast Iron) 18

6. Grinding Ball dari Nickel Pig Iron (NPI)………………………... 20

C. Proses Perlakuan Panas (Heat Treatment)………………………….... 21

1. Subcritical………………………………………………………... 21

2. Peningkatan Kekerasan (Hardening)…………………………..... 22

3. Waktu Tahan (Holding Time)……………………………………. 23

4. Pendinginan Cepat (Quenching)………………………………… 23

5. Tempering.……………………………………………………..... 25

D. Macam-Macam Pengujian Logam………………………………….. 26

1. Uji Komposisi…………………………………………………… 26

2. Uji Kekerasan (Hardness)………………………………………. 27

3. Uji Struktur Mikro (Metalography)…………………………….. 29

III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Pelaksanaan Penelitian………………………… 31

B. Alat dan Bahan………………………………………………………. 31

1. Alat Penelitian…………………………………………………… 31

2. Bahan Penelitian………………………………………………… 32

C. Preparasi Sampel……………………………………………………. 32

D. Perlakuan Quenching……………………………………………….. 33

E. Perlakuan Tempering……………………………………………….. 35

F. Siklus Perlakuan Quenching dan Tempering.................................. .. 35

G. Pengujian Sampel…………………………………………………… 36

1. Uji Komposisi…………………………………………………… 36

2. Uji Kekerasan………………………………………………........ 37

3. Uji Metalografi………………………………………………….. 39

H. Diagram Alir………………………………………………………… 41

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Karakteristik Material NPI Tanpa Pelakuan Panas (As-Cast)

1. Komposisi Kimia……………………………………………….... 42

2. Nilai Kekerasan dan Struktur Mikro…………………………….. 45

B. Pengaruh Media Quench pada Quenching terhadap Nilai Kekerasan

dan Struktur Mikro…………………………………………………... 47

C. Pengaruh Tempering terhadap Nilai Kekerasan dan Struktur Mikro.. 52

D. Kesesuaian Sampel NPI untuk Aplikasi Grinding Ball…………….. 56

xv

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan………………………………………………….............. 59

B. Saran…………………………………………………………………. 60

DAFTAR PUSTAKA

xvi

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Grinding ball………………………………………………………….. 9

2. Skema proses pembuatan grinding ball………………………………. 9

3. Struktur mikro ball impor yang digunakan oleh pabrik semen di

Indonesia pada PT Semen Gresik……………………………………... 11

4. Skema proses pembuatan pig iron dengan blast furnace……………... 14

5. Klasifikasi logam berdasarkan komposisi karbon dan silikon………... 16

6. Struktur mikro white cast iron perbesaran 400x……………………… 19

7. Struktur besi tuang putih martensitik ASTM A-532 (a) tanpa proses

perlakuan panas dan (b) proses perlakuan panas pada temperatur 850℃

selama 120 menit, kemudian di quenching dengan SAE 50 selama 120

menit…………………………………………………………………... 19

8. Diagram Fase Besi – Karbon…………………………………………. 22

9. Diagram marquenching dalam proses quenching…………………….. 25

10. Skema Quenching……………………………………………………... 25

11. Skema Tempering…………………………………………………….. 26

12. Spectrometer tipe OES………………………………………………... 27

13. Sistematik dari mesin uji Rockwell…………………………………… 29

14. Skema pengamatan struktur mikro dengan mikroskop………………. 30

15. Siklus perlakuan quenching dan tempering ………………………….. 36

16. Alat uji komposisi (spectrometer tipe OES)………………………….. 37

xvii

17. Alat uji kekerasan (Analog hardness tester)………………………... 38

18. Alat uji metalografi (Mikroskop Nikon tipe MA-100)……………… 39

19. Diagram alir penelitian yang dilakukan…………………………….. 41

20. Hasil struktur mikro as-cast (a) perbesaran 100x dan (b) perbesaran

500x, etsa nital 3%.............................................................................. 45

21. Hasil struktur mikro Ni-Hard I (4,05% Ni)………………………… 46

22. Hasil struktur mikro as-quench udara paksa (a) perbesaran 100x; (b)

perbesaran 500x; as-quench air (c) perbesaran 100x; (d) perbesaran

500x; as-quench oli (e) perbesaran 100x; (f) perbesaran 500x; etsa

nital3%................................................................................................ 49

23. Hasil struktur mikro as-quench media udara paksa yang di-tempering

(a)perbesaran 100x; (b)perbesaran 500x; as-quench media air yang di

tempering (c) perbesaran 100x; (d)perbesaran 500x; as-quench media

oli yang di tempering (e)perbesaran 100x; (f)perbesaran 500x, etsa

nital3%................................................................................................ 53

24. Grafik Nilai kekerasan dari sampel NPI setelah proses perlakuan

panas …….…………….. .................................................................. 57

xviii

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Komposisi kimia grinding ball impor asal India dan Cina………….. 11

2. Klasifikasi komposisi material grinding ball………………………… 12

3. Klasifikasi kekerasan material grinding ball menurut SII-0789-83

(SNI-1069)…………………………………………………………… 12

4. Komposisi unsur kimia pig iron……………………………………... 14

5. Komposisi kimia dari cast iron………………………………………. 16

6. Karakteristik sifat mekanik dari besi tuang putih……………………. 18

7. Skala dan indentor untuk uji kekerasan……………………………… 28

8. Persiapan jumlah sampel uji………………………………………... 33

9. Pemberian kode sampel uji………………………………………… 33

10. Hasil Uji Komposisi kimia grinding ball dari bahan baku NPI…….. 42

11. Nilai kekerasan sampel as-quench…………………………………… 47

12. Nilai kekerasan sampel as-quench yang di tempering………………. 52

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Logam besi digunakan untuk memenuhi kebutuhan bahan-bahan konstruksi

pemesinan (Suherman, 1988). Salah satu jenis logam besi adalah cast iron (besi

tuang). Komposisi kimia dari besi tuang bervariasi tergantung besi kasar (pig

iron) yang digunakan pada pembuatannya. Besi tuang pada umumnya

mengandung karbon sebesar 2 - 4%. Bentuk dan konsentrasi kandungan karbon

pada besi tuang dikendalikan untuk menghasilkan berbagai jenis besi tuang

dengan sifat mekanik dan mampu las sesuai dengan yang diinginkan (Singh,

2009).

Besi tuang merupakan salah satu material yang dapat digunakan sebagai bahan

pembuatan grinding ball. Salah satu diantaranya adalah Besi tuang putih paduan

nikel (Ni-Hard). Ni-Hard harus memiliki kekerasan yang tinggi dan ketahanan aus

yang baik. Sifat mekanis sangat ditentukan oleh komposisi kimia dan paduan dari

material besi atau baja. Karakteristik Ni-Hard dapat dilihat melalui proses

pengujian, diantaranya adalah uji kekerasan dan struktur mikro. Kedua pengujian

tersebut merupakan dasar yang harus dilakukan sebelum melakukan proses

perlakuan panas (heat treatment). Tujuan dilakukannya pengujian adalah sebagai

2

pembanding perubahan struktur dan sifat besi tuang sebelum dan setelah heat

treatment (Hermawandi dan Hidayat, 2005).

Struktur yang terbentuk pada material Ni-Hard terdiri dari martensit dan karbida

yang mempnyai kekerasan minimum 600BHN (Farge dkk, 1982). Material Ni-

Hard yang digunakan sebagai grinding ball harus memenuhi persyaratan

komposisi dan kekerasan menurut Standar Industri Indonesia (SII), yaitu SII-

0789-83 (SNI-1069) (SII,1983).

Grinding ball merupakan salah satu komponen dalam proses penggerusan. Bijih-

bijih mineral logam yang di gerus umumnya berukuran 15mm dan direduksi

hingga 10µm-300µm. Gaya-gaya yang bekerja untuk memecahkan bijih mineral

logam tersebut merupakan gabungan dari gaya impak, gaya tarik dan gaya abrasi

(Wahjudi dan Amelia, 2000).

Dalam penelitian ini akan dipelajari kesesuaian material NPI (Nickel Pig Iron)

untuk aplikasi produk grinding ball. NPI adalah besi paduan nikel yang

mengandung nikel sebesar 4–12% Ni, sedangkan ferro nikel (FeNi) pada

umumnya mengandung 20–40% Ni. Untuk membuat NPI menjadi lebih

ekonomis, maka prinsip utama yang perlu diperhatikan adalah perbandingan

antara besi (Fe) dengan nikel (Ni). Semakin rendah perbandingan antara Fe

dengan Ni maka semakin murah biaya untuk memproses menjadi NPI (Prasetyo

dan Prasetiyo, 2011).

NPI dihasilkan dari peleburan bijih nikel limonit dengan teknologi blast furnace

dengan kandungan nikel sekitar 3-4%. Berdasarkan Peraturan Menteri ESDM

3

No.7 tahun 2012 produk ini belum dapat diekspor karena kandungan nikel dalam

NPI untuk pengolahan bijih nikel limonit lebih kecil dari 6%. Dilakukan

penurunan level minimum kandungan nikel dalam produk NPI menjadi 4%

(ESDM No.8 tahun 2015) sehingga bijih nikel limonit yang hingga saat ini belum

diolah di Indonesia dapat dimanfaatkan (Zulhan dkk, 2012).

Telah dilakukkan penelitian sebelumnnya oleh Riansyah tentang material grinding

ball yaitu pengaruh temperatur destabilisasi 850℃, 950℃, dan 1050℃ dengan

perlakuan sub-zero terhadap kekuatan mekanik besi tuang putih paduan krom

tinggi untuk aplikasi grinding ball. Berdasarkan nilai kekerasan yang dihasilkan

pada material besi tuang putih paduan krom tinggi (2,18C-13,3Cr-1,38Mo)

memberikan nilai kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan material besi tuang

putih paduan krom tinggi (2,18C-13,3Cr-0,66Mo). Proses perlakuan panas

terhadap material tersebut memberikan nilai kekerasan optimum pada temperatur

950℃ selama 5 jam yang dilanjutkan proses perlakuan sub-zero (Riansyah, 2012).

Penelitian terkait lainnya yaitu proses perlakuan panas terhadap material grinding

ball juga telah dilakukan. Proses thermal hardening-temper (peningkatan

kekerasan dan penemperan) pada besi tuang putih paduan krom tinggi (ASTM

A532 Tipe IIA) dengan media quench oli adalah 732 BHN pada temperatur

tempering 300℃ dan media quench udara paksa 642 BHN pada temperatur

tempering 250℃ (Shofi dkk, 2013). Proses quenching dengan oli SAE 5W dan air

garam pada grinding ball 40 mm di PT. Semen Indonesia didapatkan kekerasan

sebesar 957 BHN dan 997 BHN dengan struktur mikto yang terdiri dari karbida

krom (Cr23C6) dan martensit (Nurfanani, 2013).

4

Proses perlakuan panas berupa pengerasan (thermal hardening) pada besi tuang

bertujuan untuk meningkatkan sifat-sifat mekanik dari material, diantaranya

adalah nilai kekerasan dan ketahanan aus (Rajan et al.,1997). Thermal Hardening

dilakukan melalui pemanasan material menuju temperatur austenisasi dan

dilanjutkan dengan proses quenching. Nilai kekerasan yang tinggi didapatkan dari

hasil proses hardening yang mengubah struktur mikro ferit atau austenit yang

lunak menjadi struktur martensit yang keras. Dalam penelitian ini akan dilakukan

pengaruh perlakuan panas beupa subcritical, hardening (austenisasi dan

quenching), serta tempering pada material NPI untuk aplikasi grinding ball.

B. Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada penelitian ini sebagai berikut :

a. Bagaimana komposisi kimia, kekerasan dan struktur mikro grinding ball dari

NPI tanpa perlakuan panas.

b. Bagaimana pengaruh media quenching terhadap kekerasan dan struktur mikro

grinding ball dari NPI.

c. Bagaimana pengaruh suhu tempering 250℃ terhadap kekerasan dan struktur

mikro grinding ball dari NPI.

5

C. Tujuan Penelitian

Berdasarkan masalah yang telah dirumuskan, penelitian ini memiliki tujuan

sebagai berikut:

a. Mengetahui komposisi kimia, nilai kekerasan dan struktur mikro grinding ball

dari NPI tanpa perlakuan panas.

b. Mengetahui pengaruh media quenching terhadap nilai kekerasan dan struktur

mikro grinding ball dari NPI.

c. Mengetahui pengaruh suhu tempering 250℃ terhadap kekerasan dan struktur

mikro grinding ball dari NPI.

D. Batasan Masalah

Agar pembahasannya tidak terlalu luas dan menyimpang dari permasalahan maka

lingkup penelitian ini dibatasi, sebagai berikut :

a. Material yang digunakan adalah NPI dengan komposisi nikel 2-4%.

b. Pada grinding ball dari NPI tanpa perlakuan panas dilakukan uji komposisi

kimia, kekerasan dan struktur mikro.

c. Perlakuan panas berupa austenisasi menggunakan suhu 850℃ selama 5 jam

yang di quenching menggunakan media berupa udara paksa, air dan oli.

d. Perlakuan panas berupa tempering pada suhu 250℃ selama 2 jam.

e. Pengujian dilakukan pada grinding ball sebelum dan setelah tempering yang

berupa uji kekerasan dan struktur mikro.

6

E. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan mampu memberikan manfaat berupa:

a. Mengetahui kelayakan dari material NPI yang telah dilakukan perlakuan panas

untuk pembuatan grinding ball.

b. Membangkitkan minat mahasiswa untuk melanjutkan penelitian tentang

pembuatan grinding ball dalam ilmu logam dan aplikasinya. Salah satunya

adalah penggunaaan NPI sebagai material grinding ball.

c. Memberi informasi mengenai referensi data uji grinding ball dari NPI untuk

mewujudkan kebutuhan grinding ball sebagai salah satu komponen penting

dalam proses produksi semen.

F. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan pada penelitian ini yaitu:

BAB I PENDAHULUAN

Menjelaskan tentang latar belakang rumusan masalah, tujuan penelitian, batasan

masalah, manfaat penelitian dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Memaparkan informasi ilmiah mengenai grinding ball, logam besi, proses

perlakuan panas serta pengujian grinding ball dari NPI.

BAB III METODE PENELITIAN

Menjelaskan waktu dan tempat penelitian, alat dan bahan yang digunakan,

prosedur penelitian serta diagram alir penelitian.

7

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Menjelaskan tentang analisis dan pembahasan hasil pengujian material NPI tanpa

perlakuan panas serta pengaruh media quenching sebelum dan setelah di

tempering pada suhu 250℃ terhadap nilai kekerasan dan struktur mikro.

BAB V KESIMPULAN

Menjelaskan tentang kesimpulan dan saran yang diperoleh berdasarkan hasil dari

seluruh tahapan penelitian yang telah dilakukan.

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. Grinding Ball

Grinding ball merupakan bola gerus yang digunakan dalam proses pembuatan

semen. Komponen ini disyaratkan mempunyai karakteristik keras dan tangguh

serta tahan terhadap korosi (Nugroho, 2010). Penggunaan grinding ball dalam

proses crusher dan cement mill. Crusher digunakan untuk menghancurkan dan

menggiling bahan baku semen seperti kapur, silikat, alumina, dan besi oksida

yang masih berbentuk bongkahan batu berukuran besar sedangkan cement mill

digunakan pada proses finishing pembuatan semen (Kartikasari dkk, 2007).

Grinding ball imporberdiameter 30 mm dan 40 mm ditunjukkan pada Gambar 1.

Bahan yang sesuai dan memenuhi persyaratan grinding ball diantaranya adalah

logam yang mengandung unsur ferrous (Fe) yaitu besi atau baja. Besi atau baja

mempunyai sifat yang sangat lunak hingga sangat keras serta memiliki sifat

mampu bentuk yang baik dalam proses pengecoran (Habibi, 2010).

9

Gambar 1. Grinding ball (Habibi,2010).

1. Metode Pembuatan Grinding Ball pada Material Besi

Umumnya metode pembuatan grinding ball dari material besi dilakukan dengan

metode pengecoran logam. Pengecoran logam merupakan suatu proses

manufaktur dimana di dalamnya terdapat proses peleburan (transformasi

perubahan fasa dari solid menjadi liquid). Dilanjutkan dengan proses solidifikasi

(transformasi perubahan fasa dari liquid menjadi solid) dalam sebuah cetakan

dengan pola tertentu. Digunakan pola cetakan sand mold yang memberikan biaya

(pola dan cetakan, peralatan serta tenaga kerja) yang murah jika kapasitas

produksi kurang dari 20 buah/jam. Gambar 2 merupakan skema dari salah satu

teknik pembuatan grinding ball dengan metode cetakan pasir (sand mold). Pola

cetakan yang digunakan terbuat dari polystyrene (styrofoam) (Kalpakjian, 2006).

Gambar 2. Skema proses pembuatan grinding ball.

Logam Cair

Cetakan Pasir (Pasir Silika,

Bentonit dan air )

Grinding Ball

10

2. Aplikasi Grinding Ball

Salah satu aplikasi utama grinding ball adalah pada proses penggerusan untuk

menghasilkan ukuran dimensi sesuai kebutuhan. Proses penggerusan secara

mekanik dilakukan untuk menghasilkan permukaan yang lebih halus dengan

waktu yang efektif, jika dibandingkan melakukan penggerusan batuan mineral

secara manual (Dieter, 1988).

Grinding ball umumnya digunakan sebagai bola penggerus pada alat ball mill

(Kartikasari dkk, 2007). Selain digunakan dalam proses penggerusan semen,

grinding ball juga diaplikasikan untuk pemurnian kimia, diantaranya untuk

mengurangi kandungan kalsium oksalat (Mawarni dan Widjanarko, 2015) dan

hidrasi tepung porang (Nandiwilasitio dan Widjanarko, 2014). Aplikasi lain dari

grinding ball yaitu pembuatan serbuk logam dengan metode mekanik (crushing

dan milling). Alat ini digunakan untuk menghancurkan bahan logam menjadi

serbuk yang sangat halus (Septiyan, 2010).

3. Karakteristik Grinding Ball

Hampir sebagian besar grinding ball yang digunakan pada pabrik semen di

Indonesia berasal India dan Cina. Grinding ball asal India termasuk ke dalam

kategori high chromium white cast iron dengan nilai kekerasan rata-rata 616 BHN

dan nilai kekerasan grinding ball asal Cina yaitu 442 BHN yang termasuk dalam

kategori low alloy high carbon steel (Nurjaman dkk, 2012). Komposisi dari

grinding ball ditunjukkan pada Tabel 1.

11

Tabel 1. Komposisi kimia grinding ball impor asal India dan Cina (Nurjaman

dkk, 2012).

Unsur Kadar (%)

Asal India Asal Cina

C 2,23 0,839

Si 0,314 0,331

S 0,07 0,42

P 0,134 0,035

Mn 0,431 0,522

Ni 0,132 0,073

Cr 14,1 0,678

Mo 0,078 0,012

Cu 0,043 0,249

Fe Bal. Bal.

Karakteristik grinding ball impor yang digunakan oleh pabrik semen di Indonesia

pada PT. Semen Gresik Tbk dari dua merk berbeda, yaitu merk A (diameter 30

mm) dan merk B (diameter 40 mm). Hasil uji komposisi kimia menunjukkan

bahwa ball mill impordiameter 30 mm mengandung 2,934%C-11,231%Cr-

0,117%Mo sedangkan diameter 40 mm mengandung 2,693%C-12,313%Cr-

1,103Mo termasuk dalam kelompok Besi tuang putih martensitASTM A532 Tipe

II A. Hasil pengamatan foto struktur mikro menunjukkan bahwa struktur terdiri

dari perlit, karbida, dan martensit yang ditunjukkan pada Gambar 3 (Kartikasari

dkk, 2007).

Gambar 3. Struktur mikro ball impor yang digunakan oleh pabrik semen di

Indonesia pada PT Semen Gresik (Kartikasari dkk, 2007).

Perlit

Karbida

Martensit

10µm

12

Menurut Standar Industri Indonesia (SII), yaitu SII-0789-83 (SNI-1069)

menyatakan bahwa persyaratan untuk kekerasan grinding ball berupa logam

terdiri dari besi dan baja. Ni-Hard merupakan salah satu material untuk

pembuatan grinding ball dengan kekersan minimal 53 HRC (500 BHN). Berikut

di bawah ini adalah Tabel 2 dan 3 yang memuat komposisi serta persyaratan

kekerasan minimal untuk masing-masing material tersebut (SNI, 1983).

Tabel 2. Klasifikasi komposisi material grinding ball (SNI, 1983).

Klasifikasi Komposisi

C Si Mn Cr Ni Mo Cu

Besi

Cor

Cil <3.74 <1,8 <0.5 <1.71 - - -

Tempa 2.38 -

2.65

- - 0.25-

2.53

- - -

Khrom

Tinggi 2.2-3.2 0.4-1.0 0.4-1.0

14.0-

20.0

- 0.05

-

Ni-

Hard 2.8-3.2 0.3-0.7 0.4-0.6 1.8-2.0 - - -

Baja Baja

Paduan

0.30-

0.85

0.15-

0.35

0.15-

1.0 - 2.4 0.37 0.15

Baja

Karbon

0.5-

0.85

0.15-

0.3 0.2 -0.9 - - - -

Tabel 3. Klasifikasi kekerasan material grinding ball menurut SII-0789-83 (SNI-

1069).

Klasifikasi BHN (min) HRC (min)

Cil 415 43

Tempa 506 52

Khrom Tinggi 600 59

Ni-Hard 500 53

Baja Paduan 400 47

Baja Karbon 262 25

13

B. Material Logam Besi

1. Logam Besi

Bijih besi merupakan bahan baku untuk pembuatan besi kasar. Jenis-jenis bijih

besi terdiri dari batu besi coklat (2𝐹𝑒2𝑂3 + 3H2𝑂) dengan kadar besi 40%, batu

besi merah(𝐹𝑒2𝑂3) dengan kadar besi 50%, batu besi maknit (𝐹𝑒3𝑂4) dengan

kadar besi 60% dan batu besi kalsit (𝐹𝑒𝐶𝑂3) dengan kadar 40%. Bijih besi terdiri

dari pasir, tanah lempung, serta batu-batuan yang harus dilakukan pemisahan

sebelum proses peleburan (Beumer, 1994).

Besi (Fe) adalah bukan sebuah logam dengan kemurnian tinggi tetapi

mengandung unsur-unsur kimia lainnya atau unsur paduan. Unsur paduan ini

dapat mempengaruhi sifat fisik dan mekanik material tersebut. Jumlah dan

distribusi unsur itu tergantung pada metode pembuatan (Paxton,1991).

2. Pembuatan Logam Besi

Besi yang diproduksi dari hasil proses tanur tinggi disebut juga besi kasar (pig

iron). Pig iron ini merupakan bahan dasar untuk membuat besi tuang. Proses

pembuatan pig iron dengan menggunakan tanur tinggi (blast furnace) ditunjukkan

pada Gambar 4. Bahan bakar yang digunakan adalah batu bara yang telah

dikarbonisasi (kokas). Ditambahkan juga batu kapur yang berfungsi untuk

membentuk terak (slag) dan dapat mengikat kotoran-kotoran yang ada dalam

logam cair.

14

Gambar 4. Skema proses pembuatan pig iron dengan blast furnace (Daryus,

2008).

Komposisi kimia unsur-unsur paduan dalam pig iron yang ditunjukkan pada

Tabel 4. Karena kadar karbonnya tinggi, maka pig iron mempunyai sifat yang

sangat rapuh dengan kekuatan rendah serta memiliki struktur mikro yang terdiri

dari grafit.

Tabel 4. Komposisi unsur kimia pig iron (Daryus, 2008).

Unsur Kimia Kadar (%)

Karbon (C) 3-4

Sulfur (S) 0,06-0,10

Posfor (P) 0,10-0,50

Silikon (Si) 1-3

Peleburan besi tuang biasanya dilakukan dalam tungku yang sering disebut

kupola. Bahan baku yang dilebur terdiri dari pig iron yang dihasilkan dari proses

blast furnace, ditambah dengan skrap besi tuang (return scrap). Bahan bakar yang

digunakan adalah kokas yang dimasukkan ke dalam kupola secara bergantian

dengan logam. Proses pembakaran terjadi dengan meniupkan udara ke dalam

kupola dengan menggunakan blower. Lalu ditambahkan juga sejumlah batu

15

kapur. Bahan ini dapat membantu pembentukan slag yang dapat mengikat

kotoran-kotoran sehingga memisahkannya dari besi cair (Daryus, 2008).

Produksi pertama NPI dimulai dengan blast furnace menggunakan bijih laterit

kadar rendah oleh cina pada tahun 2005. Bijih di impor dari Indonesia, Filipina,

dan New Caledonia. Proses ini hampir sama seperti produksi dari pig iron.

Perbedaannya adalah bijih besi mengandung nikel lebih banyak serta jumlah terak

yang dihasilkan juga akan meningkat. Produk blast furnace mengandung 2-10%

nikel. NPI diperoleh dengan dua proses yaitu menggunakan mini blast furnace

dan menggunakan tanur listrik (Astuti dkk, 2012).

3. Logam Besi Tuang (Cast Iron) dan Paduannya

Besi tuang paduan terdiri dari besi (Fe), karbon (C), dan silikon (Si) serta unsur

logam lainnya dimana kelarutan karbon dalam logam besi lebih besar

dibandingkan material baja. Keadaan besi tuang tanpa paduan juga ditunjukkan

pada Gambar 5. Berdasarkan kadar C dan Si dapat membedakan jenis-jenis

logam. Karbon yang melebihi batas kelarutan (ditunjukkan dengan garis putus-

putus) membentuk presipitat baik sebagai karbon grapit atau besi karbida. Kadar

kelarutan karbon dalam besi tuang yaitu sebesar 2,0-4,3% (ASM, 1991).

16

Gambar 5. Klasifikasi logam berdasarkan komposisi karbon dan silikon (ASM,

1991).

Terdapat empat jenis cast iron dengan masing-masing komposisi seperti pada

tampak pada Tabel 5. Berdasarkan komposisi kimia terdapat empat jenis besi

tuang adalah besi tuang kelabu (gray iron), besi tuang putih (white cast

iron/malleable iron), besi tuang kelabu dengan kekuatan tinggi (high-strength

gray iron), dan besi tuang nodular (nodular iron) (Heine et al., 1896).

Tabel 5. Komposisi kimia dari cast iron (Heine et al., 1896).

Unsur Gray iron

(%)

White iron

(malleable

iron) (%)

High-

strength

gray iron

(%)

Nodular

Iron (%)

Karbon 2,5 - 4,0 1,8 – 3,6 2,8 -3,3 3,0 – 4,0

Silikon 1,0 - 3,0 0,5 – 1,9 1,4 – 2,0 1,8 -2,8

Mangan 0,4 – 1,0 0,25 – 0,8 0,5 – 0,8 0,15 – 0,9

Sulfur 0,05 – 0,25 0,06 – 0,2 0,12 max 0,03 max

Posfor 0,05 – 1,0 0,06 – 0,18 0,15 max 0,1 max

Unsur-usur lain dalam besi tuang yaitu terdiri dari Tembaga (Cu), Timah (Sn),

Timbal (Pb), Seng (Zn), Antimon (Sb), Perak (Ag), Kadmium (K), Aluminium

17

(Al), Magnesium (Mg), Nikel (Ni), Kromium (Cr), Wolfram (W), Silikon (Si),

dan Mangan (Mn) (Beumer,1994).

Unsur–unsur diatas mempunyai fungsi dan pengaruh tersendiri terhadap besi

secara keseluruhan. Unsur paduan seperti Mn, Si, Ni, Cr, dan Mo akan

membentuk ikatan dengan unsur C dan Fe membentuk karbida komplek. Unsur

Fe dan C juga membentuk ikatan kovalen yang melahirkan fasa perlit. Matrik

perlit mempunyai ketahanan abrasif yang rendah tetapi memiliki ketangguhan

yang baik. Dalam setiap proses pendiginan lambat dalam cetakan, perlit akan

selalu terbentuk. Perlit akan mempengaruhi nilai kekerasan, yaitu dapat

menghasilkan kekerasan yang rendah (Elfendri, 2009).

4. BesiTuang Putih (White Cast Iron)

Besi tuang putih adalah besi tuang yang keras dan rapuh dan tidak dapat

dikerjakan mesin dengan baik. Besi jenis ini merupakan satu-satunya jenis besi

tuang dengan unsur karbon yang membentuk karbida (Singh, 2009). Besi tuang

dengan kandungan paduan tinggi bertujuan untuk memperbaiki ketahanan

terhadap korosi, panas, dan untuk pemakaian alat permesinan. Besi jenis ini juga

memiliki kandungan unsur paduan total yang biasanya tidak melebihi sekitar 3%

atau 4% (Rosenbreg, 1968). Karakteristik sifat mekanik dari besi tuang putih

ditunjukkan pada Tabel 6.

18

Tabel 6. Karakteristik sifat mekanik dari besi tuang putih (Rajan et al., 1997).

Sifa tmekanik Besaran

Kekerasan (BHN) 375-600

Kekuatan Tarik (MPa) 140-490

Kekuatan Tekan(MPa) 1400-1750

Besi tuang putih dimanfaatkan sebagai bahan baku besi tuang putih dapat tempa

(white-hearth malleable iron). Pada material tersebut dilakukan pemanasan besi

tuang dalam lingkungan oksidasi. Sebagai contoh memanaskan bijih besi pada

900oC selama 3-5 hari) (Smallman dan Bishop, 1995).

5. Struktur Mikro dari Logam Besi Tuang Putih (White Cast Iron)

Dalam besi tuang putih kandungan karbon merupakan gabungan dari karbida

yang terbebas dari grapit. Di bawah keadaan normal karbon cendrung bergabung

dengan besi membentuk karbida (Rajan et al., 1997). Pendinginan yang semakin

cepat akan meningkatkan jumlah karbida di dalam material besi tuang putih.

Sehingga jenis besi tuang ini akan menghasilkan nilai kekerasan yang tinggi.

Semakin lambat proses pendinginan akan meningkatkan persentase perlit dalam

bahan. Karena saat proses pendinginan berlangsung ikatan karbida akan terputus

sehingga berubah menjadi unsur tunggal atau bereaksi membentuk perlit

(Elfendri, 2009).

Struktur mikro besi tuang putih ditunjukkan pada Gambar 6. Dengan

menggunakan mikroskop optik pada perbesaran 400x terlihat struktur mikro yang

terbentuk terdiri dari karbida berwana putih dan perlit berwarna hitam.

19

Gambar 6. Struktur mikro besi tuang putih perbesaran 500x (Smallman dan

Bishop, 1995).

Martensitic white cast iron ASTM A-532 tanpa proses perlakuan panas

mempunyai stuktur terdiri dari martensit, perlit, dan karbida krom. Kandungan

perlit dan karbida krom hampir merata. Pada material yang mengalami proses

perlakuan panas pada temperatur 850℃ dengan waktu tahan selama 120 menit

kemudian di quenching dengan media oli SAE 50 dengan waktu tahan 120 menit.

Struktur yang dominan terdiri dari martensit, perlit kecil-kecil lebih halus, dan

karbida krom. Struktur mikro dari besi tuang putih martensitik ASTM A-532

ditunjukkan pada Gambar 7 (Subardi, 2011).

(a) (b)

Gambar 7. Struktur besi tuang putih martensitik ASTM A-532 (a) tanpa proses

perlakuan panas dan (b) proses perlakuan panas pada temperatur

850℃ selama 120 menit, kemudian di quenching dengan SAE 50

selama 120 menit (Subardi, 2011).

10µm

20

6. Grinding Ball dari Nickel Pig Iron (NPI)

Salah satu cara untuk meningkatkan besi tuang dengan cara penambahan nikel

dibuat oleh Hickling pada tahun 1799. Penggunaan 2,5-25% nikel dalam

membuat kapal dari besi tuang (Rosenbreg, 1968). Komposisi utama dari batuan

mineral mengandung nikel yang didominasi oleh nikel (Ni) dan silikon (Si)

dengan sedikit kandungan besi (Fe). Kekerasan batuan nikel mencapai 124-139

BHN. Dengan komposisi dan kekerasan ini maka batuan nikel memiliki potensi

untuk diolah lebih jauh sebagai sumber nikel dengan pengolahan standar industri

(Sujiono dkk, 2014).

Ferronikel dengan kadar Ni 1,5-8% dapat dihasilkan menggunakan blast furnace

dan biasa disebut dengan NPI. Blast furnace dengan arang kayu sebagai bahan

bakar dan reduktor dalam ukuran sedang dan kecil telah dioperasikan di Brazil.

Umpan yang dimasukkan dalam blast furnace adalah bijih besi (aglomerat), arang

kayu (kokas), dan bahan imbuh. Udara dipanaskan dalam stove sampai temperatur

700℃.

Energi yang dibutuhkan dari karbon saat proses juga dikonsumsi dalam reaksi

reduksi hampir sempurna. Sehingga FeO dalam terak tinggal sedikit atau bahkan

tidak ada. Dua batasan utama yang dapat terjadi yaitu kemungkinan untuk

meningkatkan rasio Ni/Fe dalam paduan dan rendahnya kandungan FeO dalam

terak. Sebagian besar terak mengandung silika (SiO2) dan magnesia (MnO2) yang

menyebabkan temperatur leleh terak menjadi tinggi. Ditambahkan batu kapur

sebagai bahan imbuh untuk mrenurunkan temperatur terak. (Astuti dkk, 2012).

21

C. Proses Perlakuan Panas (Heat Treatment)

Heat treatment didefinisikan sebagai proses pemanasan dan pendinginan yang

dilakukan pada logam dan paduan dalam bentuk padat sehingga memperoleh sifat

mekanik yang diinginkan (Rajan et al., 1997). Perubahan sifat mekanik yang

dapat diperoleh seperti kekerasan, kekuatan, keuletan, ketangguhan, dan lainnya

(Subardi, 2011).

Beberapa faktor yang dapat mempengaruhi perlakuan panas yaitu temperatur

pemanasan, waktu yang diperlukan pada suhu pemanasan, dan laju pendinginan

(Rajan et al., 1997). Perlakuan panas yang umum digunakan sebagai berikut:

1. Subcritical

Subcritical merupakan proses pemanasan yang dilakukan sebelum proses

hardening. Proses ini bertujuan untuk mengubah struktur austenit jenuh karbon

yang terbentuk akibat proses solidifikasi menjadi struktur perlit. Transformasi ini

diperlukan sebelum dilakukan proses hardening. Jika struktur austenit jenuh pada

kondisi tanpa perlakuan panas diberi perlakuan hardening, maka akan terbentuk

austenit sisa yang jauh lebih stabil dari sebelumnya. Austenit terbentuk ini tidak

akan dengan mudah untuk bertransformasi menjadi martensit saat dilakukan

proses quenching dan tempering (Albertin dan Sinatora, 2001).

22

2. Peningkatan Kekerasan (Hardening)

Hardening umumnya digunakan untuk menghasilkan struktur martensit dari hasil

quenching setelah perlakuan panas austenisasi yang menghasilkan struktur

austenit. Proses hardening berfungsi untuk meningkatkan nilai kekerasan,

memperbaiki kekuatan, dan ketangguhan pada suatu logam. Perlakuan hardening

terdiri dari temperatur pemanasan, waktu tahan, dan laju pendinginan yang

dilakukan. Faktor yang mempengaruhi kekerasan logam yaitu ukuran butir

austenit, komposisi karbon, dan unsur paduan (Rajan et al., 1997). Pemanasan

pada temperatur austenisasi dilakukan untuk membentuk struktur mikro berupa

austenit. Suhu austenisasi yang digunakan sesuai dengan diagram fase besi yang

ditunjukkan pada Gambar 8.

Gambar 8. Diagram Fase Besi – Karbon (Rajan dkk, 1997).

23

3. Waktu Tahan (Holding Time)

Proses perlakuan panas yang dilakukan untuk mendapatkan kekerasan maksimum

dari suatu logam pada proses hardening. Dengan menahan pada temperatur

pengerasan untuk memperoleh pemanasan yang homogen. Sehingga didapatkan

struktur austenit yang homogen atau terjadi kelarutan karbida ke dalam austenit

serta difusi karbon dan unsur paduannya. Holding Time yang terlalu lama akan

terjadi pertumbuhan butiran yang menyebabkan turunnya kekerasan (Dalil dkk,

1999). Perlakuan holding time juga dapat mempengaruhi karbon yang terdifusi ke

permukaan grinding ball, sehingga mempengaruhi nilai kekerasan pada

permukaan grinding ball (Darma, 2014).

4. Pendinginan Cepat (Quenching)

Quenching adalah proses pendinginan secara cepat pada suatu logam dari

temperatur austenisasi di atas suhu kritis. Quenching menghasilkan transformasi

austenit menjadi martensit. Keefektifan transformasi yang dihasilkan sebagian

besar tergantung pada sifat quenching (ASM, 1991; Rajan et al., 1997).

Ada beberapa media quenching terdiri dari air, oli, larutan garam, dan udara.

Penambahan media seperti larutan polimer, larutan logam, dan gas juga

digunakan tetapi dalam jumlah yang lebih sedikit.

a. Air

Air adalah media quenching yang paling populer karena harganya murah,

tersedia melimpah dan penanganannya mudah. Tidak ada masalah polusi

dengan penggunaan udara dan dapat mudah diatur. Air mempunyai nilai

24

maksimum pendinginan umumnya diantara semua quenching kecuali larutan

aquades. Pendinginan cepat yang diperoleh dari quenching media air sebagian

besar merugikan. Hal ini disebabkan saat quenching air dilakukan permukaan

logam tertutupi uap air yang sangat stabil untuk waktu lama.

b. Oli

Sebagian besar oli yang digunakan untuk mediaquenching adalah oli mineral.

Quenching oli menghasilkan pendinginan lambat dibandingkan quenching air.

Pendinginan lambat dihasilkan selama quenching oli kemungkinan

menurunkan cacat hardening pada benda kerja. Penggunaan oli menghasilkan

distorsi dan patahan yang lemah. Oli untuk media quenching grinding ball PT.

Semen Indonesia dapat meningkat kekerasan dari 781 BHN menjadi 963 BHN

(Nurfanani, 2013).

c. Udara

Banyak logamyang mampu dikeraskan dengan pendinginan udara atau

hembusan udara. Seperti pada baja hardening udara. Baja jenis ini hampir

bebas dari masalah distorsi (Rajan et al., 1997). Menggunakan udara paksa

untuk proses quenching pada besi tuang putih paduan krom tinggi telah

dilakukan (Shofi dkk, 2013).

Marquenching (martempering) adalah proses dimana benda kerja dilakukan

pendinginan cepat dari austenisasi mendekati temperatur Martensit star (Ms).

Ketika temperatur mencapai equilibrium tetapi sebelum memulai tranformasi. Oli

berhasil digunakan untuk marquenching. Marquenching tidak dapat

menghilangkan kebutuhan tempering. Struktur dari logam pada dasarnya sama

25

seperti saat quenching langsung terbentuk. Diagram proses marquenching

ditunjukkan pada Gambar 9.

Gambar 9. Diagram marquenching dalam proses quenching (ASM, 1991).

Proses quenching ditunjukkan pada Gambar 10 proses A-B (proses pemanasan

awal hingga suhu austenit), B-C (waktu tahan padasuhu isotermal), dan C-D

( proses quenching).

Gambar 10. Skema Quenching.

5. Tempering

Proses ini didefinisikan sebagai proses pemanasan logam setelah dikeraskan

melalui proses quenching. Temperin gadalah sebuah proses pemanasan di bawah

suhu kritis yang dilanjutkan dengan proses pendinginan secara perlahan. Proses

pemanasan ini dapat menurunkan kekerasan, kekuatan, dan tahan aus dari

26

material. Namun menghilangkan tekanan dalam, memperbaiki keuletan,

ketangguhan dan transformasi austenit sisa (ASM, 1991; Rajan et al., 1997).

Proses tempering ditunjukkan pada Gambar 11 dengan simbol A-B-C-D (proses

quenching), D-E (proses pemanasan awal hinggasuhu di bawah kritis), E-F

( waktu tahan pada suhu isotermal), danF-G (proses pendinginan pada

temperatur ruang).

Gambar 11. Skema Tempering.

D. Macam-Macam Pengujian Logam

Beberapa metode pengujian yang umumnya dilakukan untuk mengetahui

kakrakteristik dari material besi tuang. Metode pengujian yang dilakukanberupa

uji komposisi, uji kekerasan,dan struktur mikro.

1. Uji Komposisi

Pengujian komposisi kimia adalah suatu pengujian untuk mengetahui kandungan

unsur kimia yang terdapat pada logam dari suatu benda uji. Komposisi kimia dari

logam sangat penting untuk menghasilkan sifat logam yang baik. Spectrometer

adalah alat yang mampu mengalisis unsur logam dan paduan yang terdapat dalam

27

material tersebut. Gambar 12 merupakan Spektrometer dengan mudah, cepat, dan

akurat.

Gambar 12. Spectrometer tipe OES (Sumber: LIPI Lampung).

Prinsip dasar dari kandungan unsur dan komposisinya yang diketahui pada alat ini

adalah apabila suatu logam dikenakan energi listrik atau panas maka kondisi

atom-atomnya akan menjadi tidak stabil. Sehingga dapat terdeteksi komposisi

serta jumlah dari logam tersebut (Yogantoro, 2010).

2. Uji Kekerasan (Hardness)

Uji kekerasan adalah kemampuan suatu benda untuk menahan beban identasi atau

penekanan. Uji ini bertujuan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam

bentuk daya tahan material terhadap indentor yang ditekan pada permukaan

material tersebut (Dieter, 1988). Misalkan menggunakan Rockwell tipe C intan

sebagai indentor dangan beban 1471 N. Macam-macam indentor dan aplikasi

untuk uji kekerasan terdapat pada Tabel 7.

28

Tabel 7. Skala dan indentor untuk uji kekerasan (ASM, 1991).

Skala Indentor Tekanan (N) Aplikasi

A

Intan 120⁰ radius vertex

0,2mm

588,4

Logam keras, karbida, permukaan

baja yang di quenching, dan baja

carburizing.

D 980,7 Lapisan tipis baja dan permukaan baja

yang di quenching.

C 1471,0

permukaan baja yang di quenching,

baja yang di tempering dan besi tuang

dengan kekerasan tinggi.

F

Bola (d

1,5875 mm)

588,4

Besi tuang, aluminium paduan,

magnesium paduan, copper paduan,

dan baja karbon rendah.

B 980,7

Baja karbon rendah, aluminium

paduan, copper paduan, besi tuang

malleable, dan baja paduan

G 1471,0 Besi posfor, berilium bronze, dan besi

tuang malleable.

H Bola (d

3,175mm)

588,4 Aluminium, zinc dan timah.

E 980,7 Timah, plastik keras dan material

lunak lainnya.

Prinsip uji Rockwell dengan indentor bola baja dan beban lainnya sama seperti

prinsip indentor dengan indentor intan. Metode yang dilakukan untuk fungsi dari

uji Rockwell yang dikembangkan dari permesinan. Umumnya mesin digunakan

untuk standar Rockwell dan uji permukaan Rockwell. Namun tersedia gabungan

dari dua mesin yang dapat melakukan kedua tipe pengujian. Sistematik dari mesin

uji Rockwell ditunjukkan pada Gambar 13.

29

Gmabar 13. Sistematik dari mesin uji Rockwell (ASM, 1991).

3. Uji Struktur Mikro (Metalography)

Metalografi atau mikro struktur adalah suatu bentuk susunan struktur yang

terbentuk pada material logam dengan ukuran yang sangat kecil dan tidak

beraturan. Bentuk material berbeda-beda tergantung pada unsur dan proses

pencetakan (ASM, 2004).

Mikroskop adalah alat yang penting dalam teknik metalurgi. Gambar 14

menunjukkan tipe mikroskop metalurgi dan prinsip kerja dasar mikroskop.

Mikroskop terdiri dari dua bagian yaitu komponen mikroskop dan sistem listrik.

Sinar dari sumber cahaya masuk ke dalam celah dari mikroskop. Cahaya jatuh

pada permukaan prisma kanan dan terjadi pemantulan. Pemantulan cahaya

melewati fase lensa objektif dari mikroskop dan jatuh ke permukaan material

30

logam. Pantulan permukaan kembali melewati cahaya dan lensa objektif yang

terlihat dengan mata. Lensa objek memecahkan struktur logam sedangkan

perbesaran bagian mata membentuk gambar dari lensa objektif.

Gambar 14. Skema pengamatan struktur mikro dengan mikroskop (ASM, 1991).

Tujuan dari analisis metalurgi adalah untuk mengetahui ukuran butir, bentuk dan

distribusi serta persentasi jenis dari unsur pokok dalam struktur material.

Pengamatan ini juga bertujuan untuk mencocokkan kesesuaian material dengan

spesifikasi mutu maupun persyaratan operasional yang diinginkan. Selain dapat

memperlihatkan bentuk struktur mikro uji metalografi juga dapat menyatakan

benar tidaknya bentuk mikro struktur logam sebelum mengalami proses-proses

perlakuan panas seperti normalisasi atau pendinginan cepat (Rajan et al., 1997).

31

III. METODE PENELITIAN

A. Waktu dan Tempat Pelaksanaan Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada November hingga Desember 2016 di

Laboratorium Pengecoran Logam dan Laboratorium Uji Kimia Balai Penelitian

Teknologi Mineral - Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) yang bertempat

di Jl. Ir. Sutami km 15 Tanjung Bintang, Lampung Selatan.

B. Alat dan Bahan

1. Alat Penelitian

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari: Cutting Tool merk

Precise, Furnace merk Br Bamstead Thermolyne, Spectrometer tipe OES (Optical

Emission Spectrometry) model Spectromax tipe Benchtop, Neraca Ohaus,

Mikroskop Optik merk Nikon tipe MA-100, Rockwell-Analog Hardness Tester

merk Starret 3814, Mounting Press XQ-28, Polishing Machine merk Uni Pol

1210, Kipas Angin merk Regency 18” FL 45 Deluxe 1086204, hairdryer, penjepit

besi, batang pengaduk, gelas ukur, dan gelas kimia dengan merk pyrex iwaki.

32

2. Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: Logam Nickel Pig Iron (NPI),

bakelite, amplas (#120, #400, #600, #800, #1000, dan #1200), kain buludru,

larutan TiO2, larutan Nital 3%, alcohol, aquades, tisu, air, dan Oli SAE 40.

C. Preparasi Sampel

Peleburan sampel Nickel Pig Iron (NPI) sama sperti peleburan sampel Besi tuang

putih paduan krom tinggi. Material dilebur pada tungku induksi dengan kapasitas

500 kg/heat. Setelah mencair dan mencapai temperatur 1450℃. Selanjutnya

dituang ke dalam cetakan berbentuk batang yang berukuran diameter 20 mm dan

panjang 50mm (Riansyah, 2012). Sampel NPI dilakukan preparasi untuk proses

perlakuan panas dan pengujian sampel. Preparasi dilakukan untuk dengan

menyiapkan 8 buah sampel NPI berbentuk batang logam. Memotong 8 buah

sampel dengan cutting tool ukuran diameter 20 mm tinggi 10mm. Sampel yang

terdiri dari 1 sampel untuk uji komposisi dan 7 sampel untuk uji kekerasan. Serta

menyiapkan sampel untuk uji struktur mikro 7 buah berukuran 10mm x10mm dan

tinngi 5mm. Pada Tabel 8 menunjukkan persiapan jumlah sampel yang digunakan

untuk proses pengujian.

33

Tabel 8. Persiapan jumlah sampel uji.

Jenis Pengujian

Jumlah Sampel

As-cast As-quench As-temper

Udara Air Oli Udara Air Oli

Komposisi

Kimia 1 - - - - - -

Struktur Mikro 1 1 1 1 1 1 1

Kekerasan 1 1 1 1 1 1 1

Jumlah Sampel

masing-masing 3 2 2 2 2 2 2

Jumlah seluruh

sampel 15

Setelah didapatkan sampel untuk pengujian member kode pada sampel. Kode

pada sampel ditunjjukkan pada Tabel 9.

Tabel 9. Pemberian kode sampel uji.

Proses Perlakuan Kode sampel

Udara Air Oli

Quenching U1 A1 O1

Tempering U2 A2 O2

D. Perlakuan Quenching

Perlakuan quenching dilakukan setelah proses perlakuan panas austenisasi pada

suhu 850℃ selama 5 jam. Proses quenching pada penelitian ini dilakukan dengan

menggunakan tiga macam media berupa udara paksa, air, dan oli. Sebelum

dilakukan austenisasi dilakukan terlebih dahulu perlakuan panas subcritical 700℃

selama 2 jam. Sampel yang telah siap dilakukan proses perlakuan panas

mrenggunakan furnace dengan kenaikan suhu 4 oC/menit.

Langkah-langkah yang dilakukan dalam proses subcritical ini sebagai berikut:

a. Menyiapkan sampel dan memasukkan sampel ke dalam furnace.

34

b. Menghubungkan aliran listrik dengan furnace.

c. Menghidupkan furnace dengan menekan skalar pada posisi “ON”.

d. Mengatur suhu yang diinginkan yaitu 700oCdengan waktu taham selama 2

jam.

e. Mengeluarkan sampel dari furnace dan meletakkan pada bata api pada

suhu ruang.

f. Mematikan furnace setelah proses selesai.

Selanjutnya langkah-langkah untuk proses austenisasi sebagai berikut:

a. Menyiapkan sampel dan memasukkan sampel ke dalam furnace.

b. Menghubungkan aliran listrik dengan furnace.

c. Menghidupkan furnace dengan menekan skalar pada posisi “ON”.

d. Mengatur suhu yang diinginkan yaitu 850oC dengan kenaikan suhu

4oC/menit dan waktu tahan selama 5 jam.

e. Mengeluarkan sampel dari furnace dan melakukan proses quenching.

f. Mematikan furnace setelah proses selesai.

Setelah itu langkah-langkah untuk proses quenching sebagai berikut:

a. Menyiapkan 3 macam media quenching yaitu udara paksa, air dan oli.

b. Mengeluarkan sampel kode U dari furnace lalu meletakkan di depan kipas

angin yang telah hidup.

c. Mengeluarkan sampel kode A dari furnace lalu mencelupkan kedalam air.

d. Mengeluarkan sampel kode O dari furnace lalu mencelupkan kedalam oli.

e. Setelah semua sampel dingin menggambil dan mengangkat sampel dari

proses quenching.

35

E. Perlakuan Tempering

Sampel yang telah melalui proses quenching dilakukkan proses tempering.

Perlakuan ini sama seperti pada perlakuan subcritical dan austenisasi. Sampel

dilakukan proses perlakuan panas dengan menggunakan furnace. Temperatur

suhu yang digunakan pada proses ini adalah 250 oC dengan kenaikan suhu

4oC/menit serta waktu tahan selama 2 jam. Langkah-langkah selanjutnya untuk

proses tempering sebagai berikut:

a. Menyiapkan sampel dan memasukkan sampel ke dalam furnace.

b. Menghubungkan aliran listrik dengan furnace.

c. Menghidupkan furnace dengan menekan skalar pada posisi “ON”.

d. Mengatur suhu yang diinginkan yaitu 250oC dengan waktu tahan selama 2

jam.

e. Mengeluarkan sampel dari furnace dan dan meletakkan pada bata api pada

suhu ruang.

f. Mematikan furnace setelah proses selesai.

F. Siklus Perakuan Quenching dan Tempering

Siklus perlakuan panas quenching dan tempering merupakan proses perlakuan

panas mulai dari fase awal atau subcritical hingga proses tempering. Pada

penelitian ini pemanasan dimulai dengan memanaskan sampel pada suhu 700℃

selama 2 jam dan didiniginkan pada suhu ruang. Selanjutnya dilanjutkan

pemamanasan kembali pada suhu 850℃ selama 5 jam dan didinginkan secara

cepat (quenching). Sampel yang telah didinginkan secara quenching kemudian

36

diberikan perlakuan panas lanjutan berupa tempering pada suhu 250℃ selama 2

jam. Siklus perlakuan quenching dan tempering ditunjukkan pada Gambar 15.

Gambar 15. Siklus perlakuan quenching dan tempering.

G. Pengujian Sampel

Pengujian yang dilakukan pada penelitian ini adalah uji komposisi kimia, uji

kekerasan dan analisis struktur mikro yang terbentuk pada sampel.

1. Uji Komposisi

Pengujian ini dilakukan bertujuan untuk mengetahui komposisi kimia atau

kandungan unsur dalam sampel NPI. Pengujian ini dilakukan dengan

menggunakan spectrometer tipe OES (Optical Emission Spectrometry), model

Spectromax tipe Benchtop yang ditunjukkan pada Gambar 16.

Temperatur (℃)

Subcitical

2 jam

5 jam

250

700

850

Austenisasi

Tempering

2 jam

Quenching

37

Gambar 16. Alat uji komposisi (spectrometer tipe OES).

Langkah-langkah yang dilakukan dalam proses pengujian ini sebagai berikut:

a. Memotong sampel dengan diameter 20mm dan tinggi 20mm.

b. Membersihkan permukaan sampel yang kotor dan terkorosi dengan

pengkikir amplas.

c. Menghubungkan aliran listrik dengan Spektometer.

d. Menghidupkan spektometer dengan menekan skalar pada posisi “ON”.

e. Meletakkan sampel yang telah bersih pada dudukan Spektometer.

f. Melakukan pengambilan data.

g. Mengangkat sampel dari dudukan dan mencetak data komposisi kimia

yang didapatkan.

h. Mematikan Spektometer setelah selesai.

2. Uji Kekerasan

Pengujian kekerasan ini bertujuan untuk mengetahui nilai kekerasan dari masing-

masing sampel. Pengujian ini menggunakan alat Analog hardness tester dengan

38

merk Rockwell Starret ditunjukkan pada Gambar 17. Digunakan Rockwell tipe C

dan intan sebagai indentor dengan beban 1471N.

Gambar 17. Alat uji kekerasan (Analog hardness tester).

Langkah-langkah yang dilakukan dalam proses pengujian ini sebagai berikut:

a. Menyiapkan sampel yang akan dilakukan pengujian.

b. Sebelum melakukan pengujian permukaan sampel dibuat menjadi rata

menggunakan amplas 120.

c. Meletakkan sampel pada dudukan rockwell.

d. Memutar dudukan Rockwell hingga panah pada dial gauge menunjukkan

pada titik merah.

e. Setelah itu memutar tuas unloading ke arah loading dan menunggu panah

yang berputar hingga berhenti. Lalu kemabali memutar tuas ke arah

unloading.

f. Melihat hasil pembacaan yang ditunjukkan oleh panah pada dial gauge.

g. Melakukan pengulangan masing-masing tiga kali penjejakan dengan

daerah yang berbeda-beda.

39

3. Uji Metalografi

Pengujian metalografi ini bertujuan untuk mengetahui struktur mikro dari masing-

masing sampel uji. Pengujian ini menggunakan inverted metallurgical microscope

dengan merk Nikon tipe MA-100 ditunjukkan pada Gambar 18. Sebelum

dilakukan uji metalografi, masing-masing material yang telah dilakukan proses

polishing dan pengetsaan agar struktur mikronya dapat teramati dengan jelas pada

mikroskop optik.

Gambar 18. Alat uji metalografi (Mikroskop Nikon tipe MA-100).

Langkah–langkah yang dilakukan sebelum melakukan pengamatan struktur mikro

adalah :

a. Sampel di-monting dengan menggunakan alat mounting press.

b. Dilakukan grinding dan polishing yang bertujuan menghaluskan

permukaan sampel untuk mengetahui struktur mikro sampel grinding ball

pada mikroskop optik. Penghalusan sampel menggunakan grinding dan

polishing machine dengan amplas masing-masing ukuran yaitu 120, 400,

600, 800, 1000, dan 1200, serta kain bludru dengan larutan TiO2..

c. Pengetsaan menggunakan larutan Nital 3% yang bertujuan untuk merusak

permukaan sampel saat diamati pada mikroskop optik. Dilakukan

40

pengetsaan dengan cara mencelupkan permukaan sampel kedalam larutan

nital selama 5 detik dan dibilas alkohol. Kemudian membersihkan

permukaan dengan air mengalir mengeringkan permukaan sampel hingga

kering untuk dilakukan pengamatan menggunakan mikroskop optik.

Setelah langkah–langkah di atas telah selesai dilakukan maka dilanjutkan proses

pengamatan. Langkah–langkah yang dilakukan pengamatan struktur mikro

sebagai berikut :

a. Meletakkan sampel pada meja mikroskop.

b. Menghubungkan aliran listrik dengan mikroskop optik.

c. Menghidupkan mikroskop optik dengan menekan skalar pada posisi

“ON”.

d. Setelah mikroskop hidup mengatur pencahayaan pada cermin mikroskop.

e. Lalu memutar tombol fokus untuk memfokuskan gambar.

f. Setelah mendapatkan gambar, memfoto gambar tersebut dan menyimpan,

g. Melakukan perngulangan langkah e dan f dengan perbesaran yang

berbeda-beda. Perbesaran yang digunakan yaitu 100x, 200x, dan 500x.

h. Mengangkat sampel dari meja mikroskop dan dan menyimpan foto

struktur mikro yang didapatkan.

i. Mematikan mikroskop optik setelah proses selesai.

41

H. Diagram Alir

Proses penelitian yang dilakukan dapat dilihat pada diagram alir Gambar 19.

Gambar 19. Diagram alir penelitian yang dilakukan.

Uji Komposisi

Uji Kekerasan

Uji Struktur Mikro

Uji Kekerasan

Uji Struktur Mikro

Preparasi Sampel

Nickel Pig Iron (NPI)

Tempering 250℃

selama 2 jam

(As-Cast)

Austenisasi 850℃

selama 5 jam

Subcritical 700℃

selama 2 jam

Quenching

Udara, Air, dan Oli

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. Kesimpulan

Berdasarkan dari hasil penelitian yang telah dilakukan didapatkan kesimpulan

sebagai berikut :

1. Dari hasil pengujian sampel NPI didapatkan nilai kekerasan sebesar 47,5 HRC

(456 BHN) dengan sktuktur mikro terdiri dari karbida, ferit, dan perlit.

2. Sampel NPI yang telah dilakukan perlakuan panas yang di-quenching media

udara paksa sebesar 44 HRC (418 BHN). Sehingga tidak dapat meningkatkan

nilai kekerasan, hal ini terlihat dari struktur martensit dan karbida serta masih

banyak terbentuknya austenit sisa.

3. Sampel NPI dengan dengan kandungan 2,28% C dan 0,222% Si serta unsur

paduan berupa 2,75% Ni memiliki sifat hardenability yang lebih rendah jika

dibandingkan High Chromium White Cast Iron.

4. Sampel NPI yang telah dilakukan perlakuan panas yang di-quenching media

air dan oli dapat meningkatkan nilai kekerasan yaitu masing-masing sebesar

61,3 HRC (672,7 HBN) dan 61,7 HRC (679,7 BHN). Nilai kekerasan

60

meningkat disebabkan gabungan antara matrik martensit dan kabida serta

karbida sekunder halus yang tersebar merata pada permukaan logam.

5. Setelah dilakukan termpering nilai kekerasan sampel as-quench media udara

paksa sebesar 41,7 (390 BHN), quenching media air dan oli sebesar 55 HRC

(570 BHN). Pada sampel as-quench media udara paksa yang di-tempering

tidak dapat meningkatkan nilai kekerasan, hal ini disebabkan hanya

sedikitnya austenit sisa yang berubah menjadi martensit. Sedangkan as-quench

media air dan oli terdiri struktur martensit dan karbida sekunder yang

menghasilkan nilai kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan as-quench

media udara paksa.

6. Dari ketiga sampel NPI yang telah dilakukan perlakuan panas sampel as-

quench media air dan oli yang di tempering memenuhi syarat pembuatan

grinding ball menurut SNI-1069.

B. Saran

Dari penelitian dan kesimpulan yang didapatkan maka disarankan untuk

melakukan uji impak dan uji ketahanan aus. Pengujian tersebut berfungsi untuk

mengetahui kualitas NPI sebagai produk grinding ball.

DAFTAR PUSTAKA

Agarwal, Dhirendra dan Bandal, Ashok K. 2015. Effect of Heat Treatment on

Corrosion Resistance of a Fe-3C-10Mn-6Cr Alloy White Cast Iron.

International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering.

ISSN 2250-2459. Vol 5. Lord Krishna College of Engineering (An ISO

9001:2008 Certified Institute) Ghaziabad, Uttar Pradesh, India. Hal 71-75.

Albertin, E dan Sinatora, A. 2001. Effect of Carbide Fraction and Matrix

Microstructure on the Wear of Cast Iro Balls Tested in a Laboratory Ball

Mill. Elsevier Science B.V. All rights reserved. Wear 250. Hal 492-501.

ASM Handbook. 1991. Heat Treating. Vol 04. ASM International. The Material

Information Company.

ASM Handbook. 1991. Properties and Selection: Irons, Steels, and High

Performance Alloys. Vol 1. ASM International. The Material Information

Company.

ASM Handbook. 2004. Metallography and Microstructures. Vol 09. ASM

International. The Material Information Company.

Astuti, Widi., Zulhan, Zulfiadi., Shofi, Achmad., Isnugroho, Kusno., Nurjaman

Fajar., dan Praetyo, Erik. 2012. Pembuatan Nickel Pig Iron (NPI) Dari

Bijih Nikel Laterit Indonesia Menggunakan Mini Blast Furnace. Prosiding

InSINas. 0404. Hal 66-71.

Beumer, B.J.M. 1994. Ilmu Bahan Logam, Jilid I Terjemahan B.S. Anwir,

Bhratara Karya Aksara, Jakarta. Hal 49-123.

Bravo, Sergio V., Yamamoto, Kaoru., Miyahara, Hirofumi., dan Ogi, Keisaku.

2007. Control of Carbides and Graphite in Ni-Hard Type Cast Iron for

Hot Strip Mills. Material Science Forum Vols 561-565 Trans Tech

Publications, Switzerland. Hal 1023-1026.

Col, Mustafa., Koc, Funda G., Oktem, Hasan., dan Kir Durmus. 2016. The Role of

Boron in High Alloy White Cast Iron (Ni-Hard 4) on Microstructure,

Mechanical Properties and Wear Resistance. Elsevier Science B.V. All

rights reserved. Wear 348-349. Hal 158-165.

Coronado, JJ., Gomes, A., dan Sinatora, A. 2009. Tempering Temperature Effects

on Abrasive Wear of Mottled Cast Iron. Elsevier Science B.V. All rights

reserved. Wear 267. Hal 2070-2076.

Dalil, Adhy P dan Ismet I. 1999. Pengaruh Perbedaan Waktu Penahanan Suhu

Stabil (Holding Time) Terhadap Kekerasan Logam. Jurnal Natur Indonesia

II.

Darma, Sistya G. 2014. Pengaruh Temperatur dan Holding Time Terhadap

Ketahanan Aus Grinding Ball Pada Proses Pack Carburizing Di PT.

Semen Indonesia (Skripsi). Fakultas Teknik. Universitas Brawijaya.

Malang. Hal 48.

Daryus, Asyari. 2008. Proses Produksi. Fakultas Teknik. Universitas Darma

Persada. Jakarta. Hal 11-14.

Dieter, George E. 1988. Mechanical Metalurgy SI Metric Edition. McGraw-Hill

Series in Materials Science and Engineering. Singapor. Hal 332-699.

Dogan, O.N., Hawk, J.A., dan Rice, J. 2004. Comparison of Three Ni-Hard I

Alloy. DOE/ARC-070. Hal 70-74.

Elfendri. 2009. Pengaruh Media Pendingin Terhadap Kekerasan Makro Dan

Mikro Ni– Hard IV. Jurnal Aptek Vol. 1 No. 1. Hal 18-23.

Fan, X.H., He, L., dan Zhou, D.Q. 1990. A Study of High Chromium Cast Iron on

Abrasion Resistance and Impact Fatigue Resistance. Paper presented at

the International Conference on Wear of Materials, USA. Elsevier

Sequola. Wear 138. Hal 47-60.

Farge, Jean C., Fortin, Robert., dan Joli, Mont. 1982. Low Alloy White Cast Iron.

United StatesPatent.4,338,128. Noranda Mines Limited. Toronto. Canada

Hal 1-4.

Habibi, Firdaus. 2010. Karakterisasi Sifat Fisis Dan Mekanis Grinding Ball Impor

Diameter 40 mm yang digunakan di PT. Indocement Tunggal Prakarsa

Tbk (Skripsi). Universitas Sebelas Maret. Surakarta. Hal 22.

Heine, Richard W., Loper, Carl R., dan Rosenthal, Philip C. 1896. Principles of

Metal Casting second edition. Mc Graw-Hill Book Company. New York.

Hal 492-497.

Hermawandi dan Hidayat, Asrul. 2005. Analisa Perubahan Struktur Akibat Heat

Treatment pada Logam ST, FC dan Ni-Hard 4. Jurnal Teknik Vol 7.

Jurusan Teknik Perancangan Mekanik. Politeknik Manufaktur Timah. Hal

57-62.

Izciler, M dan Celik, H. 2000. Two and Three Body Abrasive Wear Behavior of

different Heat-Treated Boron Alloyed High Chromium Cast Iron Grinding

Balls. Journal of Materials Processing Technology 105. Elsevier Science

B.V. Hal 237-245.

Jeshvaghani, R. Arabi., Harati, E., dan Shamanian, M. 2011. Effect of Surface

Alloying on Microstructure and Wear Bahavior of Ductile Iron Surface-

Modified with a Nickel-based Alloy using Shielded Metal arc Welding.

Materials and Design 32. Elsevier Science B.V. All rights reserved. Hal

1531-1536.

Kadhim, Mohammad J., Abood, Adnan N., dan Yaseen, Rabiha S. 2011. The Role

of Manganese on Microstructure of High Chromium White Cast Iron.

Modern Applied Science Vol 5. ISSN 1913-1844. E-ISSN 1913-1852. Hal

179-185.

Kalpakjian, S. 2006. Manufacturing, Engineering, and Technology. Pearson

Education.

Kartikasari, Ratna. Soekrisno, R dan Ilman, M Noer. 2007. Karakterisasi Ball

Mill Import pada Industri Semen di Indonesia. Jurnal Teknik Mesin Vol.

9, No 1. Hal 18-24.

Liu, Jinzhu Man, Yongfa. 1993. Development of Abrasion-resistant Ni-Hard 4

Cast Iron. Institute of Metal Research, Academia Sinica, Shenyang

110015 (China) Waer 162-164. Hal 833-836.

Liu, Wenyan., Qu, Jingxin., dan Lin, Fuyan. 1997. A Study of Bainitic Nodular

Cast Iron for Grinding Balls. Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Wear 205. Hal 97-100.

Maraveas, C., Wang, Y.C,. Swailes, T., dan Sotiriadis, G. 2015. An Experimental

Investigation of Mechanical Properties or Strutural Cast Iron at Ekevated

Termperatures and After Cooling Down. Fire Safety Journal 71. Elsevier

Ltd. All rights reserved. Hal 340-352.

Mawarni, Tika R dan Widjanarko, Bambang S. 2015. Penggilingan Metode Ball

Mill Dengan Pemurnian Kimia Terhadap Penurunan Oksalat Tepung

Porang. Jurnal Pangan dan Agroindustri Vol. 3 No 2. Hal 571-581.

Mohammadnezhad, M., Javaheri, V., Shamanian. M., Naseri, M., dan Bahrami,

M. 2013. Effects of Vanadium Addition on Microstructure, Mechanical

Properties and Wear Resistance of Ni-Hard 4 White Cast Iron. Materials

and Design 49. Elsevier Science B.V. All rights reserved. Hal 888-893.

Nandiwilastio, Novan dan Widjanarko, Bambang S. 2014. Pengaruh Rasio Chips

Dengan Bola Penumbuk Ball Mill Terhadap Rendemen Dan Kemampuan

Hidrasi Tepung Porang. Jurnal Pangan dan Agroindustri Vol.2 No.1 Hal

106-11.

Nugroho, Petrus S. 2010. Karakterisasi Grinding Ball Import Diameter 30 mm

yang di pakai PT. Semen Gresik (Persero) Tbk (Skripsi). Universitas

Sebelas Maret. Surakarta. Hal 5-15.

Nurfanani, Ach. 2013. Perbandingan Media Pendingin Oli Sae 5w Dan Air

Garam Pada Proses Quenching Grinding Ball 40 mm terhadap Kekerasan

dan Ketahanan Aus di PT. Semen Indonesia(Persero) Tbk (Skripsi).

Jurusan Teknik Mesin. Universitas Jember. Hal 37-41, 45.

Nurjaman, Fajar., Suharno, Bambang., Astuti, Widi., dan Aryati, Myrna. 2012.

Karakteristik Grinding Ball Impor Asal India dan Cina. Prosiding Seminar

Nasional Material dan Metalugi (SENAMM V). Hal 78-84.

Paxton, Harold W. 1991. Materials of Engineering. United States Steel Professor

Emeritus, Carnegie Mellon University. Hal 13.

Prasetyo, Budi A dan Prasetiyo, Puguh. 2011. Peningkatan Kadar Nikel (Ni) dan

Besi (Fe) dari Bijih Nikel Laterit Kadar Rendah Jenis Saprolit untuk

Bahan Baku Nickel Containing Pig Iron (NCPI/NPI). Majalah Metalurgi,

Vol 26. No ISSN 0126-3188. Hal 123-129.

Rajan, T.V., Sharma. C.P., dan Sharma, Ashok. 1997. Heat Treatment Principles

and Techniques. Revised Edition. Prentice Hall of India Private Limited.

New Delhi-110001. Hal 40-301.

Riansyah Z, Wali. 2012. Pengaruh Temperatur Destabilisasi 850℃, 950℃ dan

1050℃ dengan Perlakuan Sub-Zero terhadap Kekuatan Mekanik Besi

Tuang Putih untuk Aplikasi Grinding Ball (Skripsi). Jurusan Teknik

Matalurgi dan Material. Universitas Indonesia. Depok. Hal 40-41.

Romaeni, Imaniar. 2016. Pembuatan Bola Gerus dari Besi Tuang Putih paduan

Krom Tinggi (Skripsi). Jurusan Fisika. Fakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan Alam. Universitas Lampung. Bandar Lampung. Hal 40-52.

Rosenbreg, Samuel J. 1968. Nickel and Its Alloys. Institute for Materials Research

National Bureau of Standards. Washington, D.C. 20234. Hal 110.

Septianto, Bayu A. dan Setiyorini, Yuli. 2013. Pengaruh Media Pendingin pada

Heat Treatment terhadap Struktur Mikro dan Sifat Mekanik Friction

Wedge AISI 1340. Jurnal Teknik Pomits Vol 2 No. 2 ISSN 2337-3539. Hal

342-347.

Septiyan, Irfan. 2010. Pengaruh Milling Terhadap Peningkatan Kualitas Pasir

Besi Sebagai Bahan Baku Industri Logam (Skripsi). Fakultas Sains Dan

Teknologi, UIN Syarif Hidayatullah. Jakarta.

Shofi, Achmad., Astuti, Widi., dan Nurjaman, Fajar. 2013. Karakteristik Struktur

Mikro dan Sifat Mekanik Besi Tuang Putih Paduan Krom Tinggi Hasil

Thermal Hardening untuk Aplikasi Grinding Ball. Majalah Metalurgi

Vol.28. ISSN 0216-3188 Hal 177-184.

Singh, Ramesh. 2009. Materials Selectiom and Design. Gulf Interstate

Engineering. Houston, Texas. Hal 58.

Smallman, R.E. dan Bishop, R.J. 1995. Modern Physical Metallurgy and

Materials Engineering. Science, process, applications. Sixth Edition.

Butterworth-Heinemann. Oxford Auckland Boston Johannesburg

Melbourne New Delhi. Hal 304.

Standar Industri Indonesia (SII). 1983. Bola Pelumat Logam Ferro. SII-0789-83

(SNI-1069).

Subardi. 2011. Pengaruh Viskositas Media Celup Terhadap Kekerasan dan

Struktur Mikro Besi Tuang ASTM A532. Jurusan Teknik Mesin STTNAS

Yogyakarta. Vol. 11. No 1. Hal 1-10.

Suherman, Wahid. 1988. Ilmu Logam 1. ITS. Surabaya. Hal 145.

Sujiono, E.H., Diantoro, M., dan Samnur. 2014. Karakteristik Sifat Fisis Batuan

Nikel di Sorowako Sulawesi Selatan. Jurnal Pendidikan Fisika Indonesia

Vol. 10 No 2. Hal 163-167.

Sun, Yufu., Hu, Sumeng., Xiao, Zhiyun., You, Sansan., Zhao, Jingyu., dan Lv,

Yezhe. 2012. Effect of Nickel on Low-Temperature Impact Toughness and

Corrosion Resistance of High-Ductility Ductile Iron. Materials and Design

41. Elsevier Science B.V. All rights reserved. Hal 37-42.

Wahjudi, Didik dan Amelia. 2000. Penelitian Optimasi Temperatur yang

Mempengaruhi Kekerasan pada Pembuatan Grinding Ball dengan Cara

Hot Rolling. Jurnal Teknik Mesin Vol 2. No 2. Hal 91-96.

Yogantoro, Anom. 2010. Penelitian Pengaruh Variasi Temperatur Pemanasan Low

Tempering, Medium Tempering dan High Tempering pada Medium Carbon Steel

Produksi Pengecoran Batur-Klaten terhadap Struktur Mikro, Kekerasan

Dan Ketangguhan (Skripsi). Universitas Mahammadiyah. Surakarta. Hal

49-50.

Zulhan, Zulfiadi., Yusuf., Sata, Andi. Y., Solichin., Astuti, Widi., Sibarani,

David., Ralang, M Dye N., dan Bagoes R A, Indra. 2012. Permodelan

Proses Pembuatan Nickel Pig Iron (NPI) dengan Blast Furnace untuk

Menentukan Kebutuhan Kokas, Komposisi Produk dan Terak serta

Kapasitas Pabrik sebagai Fungsi dari Kandungan Nikel Di Bijih dan

Volume Blast Furnace. The third Indonesian Process Metallurgy

Conference (IPM III). Hal 1-10.