PENGARUH TEMPER DENGAN QUENCH MEDIA OLI MESRAN SAE 20W – 50 TERHADAPKARAKTERISTIK MEDIUM CARBON STEEL

By : Adrian Dwi Saputra

Assalamu’alaikum wr wb.

Pendahuluan

Pengerjaan logam untuk mendapatkan komponen pada umumnya diawali dengan pengerjaan mesin yang kemudian diberikan perlakuan panas sebagai salah satu upaya untuk memperbaiki sifat dan kualitas komponen seperi annealing, normalizing,hardening atau tempering.Hardening merupakan proses pemanasan baja sampai suhu di daerah atau di atas daerah kritis disusul dengan pendinginan yang cepat yang dinamakan quench (Djafrie, 1995).Akibat proses hardening pada baja, maka timbul tegangan dalam (internal stresses), danrapuh (brittles) yang menyebabkan baja tersebut belum cocok untuk segera digunakan sehingga baja tersebut perlu dilakukan proses lanjut yaitu temper. Atas dasar tujuan untuk memperbaiki sifat baja tersebut, maka peneliti memilih perlakuan panas temper dengan quenching media oli Mesran SAE 20W – 50. Perubahan sifat baja dapat diketahui dengan cara melakukan pengujian tarik, kekerasan, impact dan muai panas. Penelitian ini memfokuskan pada baja EMS 45 sebagai bahan penelitian.

A. Kajian Teori 1. Baja Karbon

Baja merupakan salah satu jenis logam yang banyak digunakan dengan unsur karbon sebagai salah satu dasar campurannya. Disamping itu baja juga mengandung unsur-unsur lain seperti sulfur (S), fosfor (P), silikon (Si),mangan (Mn), dan sebagainya yang jumlahnya dibatasi. Sifat baja pada umumnya sangat dipengaruhi oleh prosentase karbon dan struktur mikro. Struktur mikro pada baja karbon dipengaruhi oleh perlakuan panas dan komposisi baja.

2. Quenching

Proses pengerasan baja merupakan salah satu dari proses perlakuan panas yang bertujuan untuk meningkatkan kekerasan baja,hal ini dilakukan dengan memanaskan suatu baja karbon ke dalam daerah temperatur yang dianjurkan untuk pengerasan baja.

3. Tempering

Tempering adalah pemanasan kembali dari baja yang telah dikeraskan pada suhu dibawah suhu kritis yang disusul dengan pendinginan untuk menghilangkan tegangan dalam (sisa) dari baja akibat proses quenching. Melalui temper, kekerasan, dan kerapuhan dapat diturunkan sampai memenuhi persyaratan. Kekerasan turun,kekuatan tarik akan turun, sedang keuletan dan ketangguhan akan meningkat (Djafrie, 1985). Proses temper dimungkinkan karena struktur martensit yang tidak stabil.Proses ini akan menyebabkan martensit berubah menjadi troosit atau sorbit sesuai dengan suhu penemperannya. Troosit dan sorbit tersebar halus dalam bentuk karbid pada lapisan ferrit.

C. Metodologi Penelitian

D. Pembahasan dan Analisis1. Hasil Penelitian

Hasil dalam penelitian ini berupa data angka, gambar, grafik dan foto-foto penelitian. Pengujian komposisi dilakukan untuk mengetahui kandungan unsure dalam material dan memastikan bahwa material penelitian yang digunakan dalam golongan medium carbon steel.

A. Hasil uji komposisi Unsur-unsur yang terkandung dalam baja akan

mempengaruhi sifat-sifat mekanis dan fisis dari baja yang bersangkutan. Jenis-jenis baja umumnya ditentukan berdasarkan kandungan unsur karbon yang terkandung dalam material baja tersebut.Tabel berikut ini menunjukkan data komposisi kimia unsur-unsur yang ada dalam material spesimen. Berdasarkan kandungan karbon dalam material dapat disimpulkan bahwa material yang digunakan tergolong medium carbon steel dengan kadar karbon 0,452 %.

B. Hasil foto mikro spesimen Pengujian foto mikro bertujuan untuk

mengetahui struktur yang terkandung dalam spesimen penelitian. Struktur mikro yang berbeda akan memberikan pengaruh yang berbeda pada sifat mekanis bahan. Bentuk penampang mikro untuk tiap jenis spesimen dengan perbesaran 200 kali adalah sebagai berikut

Gambar 2: Foto mikro raw materialsGambar 3. Foto mikro spesimen quenchGambar 4: Foto mikro spesimen temper

C. Hasil pengujian kekerasan Berdasarkan pada hasil pengujian

kekerasan yang digambarkan dalam grafik distribusi kekerasan raw materials di atas menunjukkan besarnya kekerasan vickers pada raw materials jarak 0,1 mm sebesar 171,5; jarak 0,3 mm sebesar 166,4; jarak 0,5 mm sebesar 165,8; jarak 0,7 mm sebesar 166,7; jarak 0,9 mm sebesar 166,1 dan pada jarak 1,1 sebesar 164,4.

Gambar 5: Grafik kekerasan quench

e. Hasil pengujian muai panjang Pada suhu 00K atom-atom suatu bahan tidak

bergerak dan jarak antar atom tetap.Apabila suhu dinaikkan, peningkatan energi memungkinkan atom-atom bergetar pada jarak antar atom rata-rata yang lebih besar, hal ini menghasilkan pemuaian pada bahan tersebut. Pengujian muai panjang bertujuan untuk mengukur perpanjangan muai spesimen akibat kenaikan suhu yang diberikan.

D. Hasil pengujian tarikPengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis dari spesimen dalam penelitian ini. Hasil pengujian tarik terdiri dari tiga parameter yaitu parameter kekuatan tarik (ultimate strength), parameter kekuatan luluh (yield strength) dan parameter keuletan yang

Pembahasan

Hasil pengujian mekanis yang telah disajikan dalam bentuk diagram garis dan penampang patahan diketahui ada perbedaan antara raw materials, quench dan spesimen temper. Hasil pengujian kekerasan raw materials menunjukkan kestabilan kekerasan mulai titik 0,3 mm dari tepi dengan kekerasan vickers ratarata sebesar 165,82. Peningkatan kekerasan pada jarak 0,1 mm dimungkinkan terjadi akibat proses pembubutan pada saat pembuatan spesimen. Distribusi kekerasan masing-masing titik pada spesimen quench dan temper disebabkan karena proses pendinginan yang berawal dari tepi spesimen. Hasil kekuatan tarik rata-rata untuk spesimen raw materials sebesa 67,74 kg/mm2. Bentuk penampang patah adalah partial cup cone dengan tekstur berbutir kasar. Dari hal ini diketahui bahwa bahan mempunyai sifat ulet sehingga perpanjangan yang reduksi penampangnya besar dibuktikan dengan hasil foto mikro yangmemperlihatkan butiran ferrit yang cukup besar. Spesimen yang telah mengalami

perlakuan yaitu quench dan temper mempunyai kekuatan tarik yang lebih tinggi.Kekuatan tarik spesimen quench 86,44 kg/mm2 dengan perpanjangan 10,87 % dan reduksi penampang sebesar 38,67 %, kekuatan tarik spesimen temper 80,12 kg/mm2 dengan perpanjangan 14,5 % dan reduksi penampang sebesar 42,27 %.Kekuatan tarik spesimen temper mengalami penurunan dibandingkan dengan spesimen quench, hal ini disebabkan karena laju pendinginan pada temper yang lebih lambat dibandingkan dengan quench sehingga matriks ferit yang lunak dan ulet pada spesimen temper mempunyai waktu untuk membentuk partikel yang besar sehingga menyebabkan penurunan kekuatan tarik tapi mampu meningkatkan keuletan spesimen,dibuktikan dengan hasil foto mikro yang memperlihatkan besarnya butiran yang lebih besar dibandingkan quench.

Hasil pengujian impact yang disajikan dalam bentuk penampang patahan menunjukkan kekuatan impact spesimen quench 1,583 J/mm2, spesimen temper 1,625 J/mm2 dengan kekuatan impact raw materials sebesar 1,563 J/mm2. Foto mikro pada spesimen quench dan raw materials menunjukkan adanya ferit dan perlit dengan kuantitas yang hamper berimbang, namun dengan adanya lapisan karbon pada spesimen quench menyebabkan peningkatan pada kekuatan impact. Pada spesimen temper peningkatan kekerasan baja akibat proses quench diikuti dengan peningkatan keliatan bahan karena tempering sehingga meningkatkan ketangguhan bahan, didukung dengan hasil perhitungan keliatan spesimen. Kenaikan keliatan pada spesimen temper disebabkan karena lamanya proses pendinginan material sehingga jarak kegetasan spesimen meningkat yang menyebabkan penurunan luas penampang liat menjadi 79,18 mm2 dari sebelumnya yang sebesar 80,37 mm2 pada spesimen quench. Ketebalan daerah keras menyebabkan perbedaaan pada kecenderungan muai panjang bahan seperti yang diperlihatkan pada perbedaan muai panjang pada raw materials, quench dan temper yang masing-masing sebesar 1721 x 10-6 mm, 2959 x 10-6 mm dan 2014 x

E. Kesimpulan dan Saran

1. SimpulanBerdasarkan hasil pengujian yang dilakukan, maka dapat diambil

simpulan sebagai berikut: a. Karakteristik mekanis yang spesimen EMS 45 menunjukkan

kekerasan spesimen emper yang stabil mulai pada jarak 0,7 mm dengan besar kekerasan vickers sebesar 237,7 dan kekerasan vickers sampai jarak pengujian 0,5 mm berturut-turut sebesar 258,7; 253,8; 243,8. Kekuatan tarik hasil temper dengan quench media oli Mesran SAE 20W – 50 sebesar 80,12 kg/mm2 atau mengalami penurunan sebesar 7,32 % terhadap quench dan mengalami kenaikan sebesar 18,27 % terhadap raw materials. Kekuatan impact terbesar terdapat pada spesimen temper yang sebesar 1,625 J/mm2 atau mengalami kenaikan sebesar 4,17 % dari raw materials yang sebesar 1,560 J/mm2. Harga muai panas temper sebesar 2014 x 10-6 mm atau mengalami penurunan sebesar 31,94 % terhadap spesimen quench dan mengalami kenaikan 17,03 % terhadap raw materials.

b. Hasil foto mikro spesimen temper memperlihatkan butiran ferit yang lebih besardibandingkan dengan quench sesuai dengan perbedaan karakteristik mekanismasing-masing spesimen.

2. Sarana. Proses quench menyebabkan terjadinya

penurunan angka kekerasan pada material yang dimulai dari tepi spesimen, untuk mendukung data tersebut pada penelitian selanjutnya saat pengambilan foto mikro hendaknya dilakukan dengan memperhatikan daerah terjadinya penurunan kekerasan.

b. Penelitian ini hanya menggunakan variasi tempering pada suhu tinggi sebesar 6000C, untuk mengetahui lebih jelas perbedaan karakteristik medim carbon steel pengujian selanjutnya hendaknya menggunakan variasi tempering pada suhu rendah,suhu menengah dan suhu tinggi dengan variasi media pendingin serta menggunakan jenis medium carbon steel yang lain sehingga dapat diketahui pengaruh unsur campuran dalam bahan.

c. Pada pemanfaatan secara praktis temper dengan quench media oli Mesran SAE 20W – 50 ini dapat digunakan sebagai alternatif untuk mendapatkan bahan dengan kekuatan dan ketangguhan sejauh kebutuhan pengguna.

Lampiran 1: Hasil uji komposisi EMS 45

Sekian dan Terima Kasih

By :Adrian Dwi Saputra5201413019Pend Teknik Mesin S1Universitas Negeri Semarang

Wassalamu’alaikum wr wb.