SKRIPSI PENGARUH SUHU TEMPER TERHADAP STRUKTUR...
Transcript of SKRIPSI PENGARUH SUHU TEMPER TERHADAP STRUKTUR...
SKRIPSI
PENGARUH SUHU TEMPER TERHADAP STRUKTUR MIKRO,
IDENTIFIKASI FASA DAN IMPAK PADA BAJA AISI 1045
Disusun oleh :
NAMA : Aulia Rahmah
NPM : 2012.10.235.078
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS BHAYANGKARA JAKARTA RAYA
BEKASI
2016
SKRIPSI
PENGARUH SUHU TEMPER TERHADAP STRUKTUR MIKRO,
IDENTIFIKASI FASA DAN IMPAK PADA BAJA AISI 1045
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Sarjana (S1)
pada Fakultas Teknik Universitas Bhayangkara
Disusun oleh :
NAMA : Aulia Rahmah
NPM : 2012.10.235.078
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS BHAYANGKARA JAKARTA RAYA
BEKASI
2016
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
iv
Aulia Rahmah, 201210235078, [email protected], Fakultas
Teknik Program Studi Teknik Kimia Universitas Bhayangkara Jakarta Raya
Pengaruh Suhu Temper Terhadap Struktur mikro, Identifikasi fasa dan
Impak Pada Baja AISI 1045 dibawah bimbingan Ir. Budiarto, M.Sc dan Ir.
Hernowo Widodo, M.T
ABSTRAK
Tujuan penelitian ini untuk Untuk mengetahui perbedaan struktur mikro,
identitifikasi fasa dan uji impak pada Baja AISI 1045 dengan perbedaan suhu
tempering. Baja AISI 1045 adalah baja karbon yang mempunyai kandungan
karbon sekitar 0,43 – 0,50 yang termasuk dalam golongan baja karbon menengah
(Glyn.et.al,2001) jenis baja ini biasa di gunakan sebagai bahan utama pada mesin
seperti mesin automotive dll. Baja AISI 1045 merupakan salah satu material yang
banyak di produksi dan di gunakan untuk alat – alat atau bagian – bagian mesin
karena baja ini memiliki sifat yang dapat di modifikasi, ulet, tangguh serta
mempunyai banyak keunggulan lainnya.Pada penelitian ini sampel dengan ukuran
10 mm x 10 mm x 5 mm kemudian dilakukan proses temper pada suhu 250˚ C,
300˚ C, 350˚ C masing - masing di tahan 1 jam kemudian di dinginkan hingga
suhu kamar melalui media udara. Baja AISI 1045 dilakukan pengujian struktur
mikro dan komposisi unsur kimia menggunakan SEM – EDX dan untuk
pengujian struktur kristal atau Identifikasi fasa menggunakan alat difraktometer
sinar-x, dengan sumber radiasi Cu dan panjang gelombang K𝛼1=1.5406Å, serta
untuk Pengujian Impak menggunakan metode Charpy. Hasil pengujian struktur
kristal atau ldentifikasi fasa menunjukkan bahwa terdapat tiga puncak tertinggi
pada sampel asli atau sampel yang tidak diberi perlakuan panas memiliki sudut 2θ
adalah 44,76570, 82,3144
0dan 69,9264
0, sampel yang dipanaskan pada 250
0 C dan
didinginkan pada media udara memiliki sudut 2θ adalah 44,77220, 82,3196
0,
25,60100, pada sampel yang dipanaskan pada 300
0 C sudut 2θ adalah 45,0518
0,
82,57760, 65,2978
0 dan pada sampel yang dipanaskan pada 350
0 C sudut 2θ
adalah 44,89190, 82,4240
0, 65,1183
0 dan ukuran kristalit terbesar masing –
masing sampel yaitu 33,71 Å, 27,20 Å, 30,64 Å, 35,63 Å , maka hasil pengujian
ukuran kristalit/butir dan fasa dengan difraktometer sinar-x menunjukkan ukuran
kristalit berubah sesuai perubahan suhu dan fasa yang terbentuk fasa austenite
serta indeks miller (111), (200), dan (220). Hasil pengamatan metalografi pada
morfologi permukaan sampel AISI 1045 sebelum dan sesudah perlakuan panas
dengan variasi suhu temper secara struktur mikro tidak terjadi perubahan yang
signifikan.Hasil pengujian impak dengan metode Charpy menunjukkan nilai
impak naik dengan kenaikkan suhu temper mulai dari 4,68J/mm² sampai 4,7
J/mm².
.
Kata Kunci : Baja AISI 1045, tempering , struktur mikro, struktur
kristal/Identifikasi fasa, Impak.
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
iv
Aulia Rahmah, 201210235078, [email protected], Faculty of
Engineering, Chemical Engineering Program University Bhayangkara
Jakarta Raya Effect of Temperature Temper Against The microstructure,
phase identification and Impact On Steel AISI 1045 under the guidance of Ir.
Budiarto, M.Sc and Ir. Hernowo Widodo, M.T
ABSTRAK
The purpose of this study to determine the difference for the microstructure, phase
identification and impact test on AISI 1045 steel with tempering temperature
difference.AISI 1045 steel is carbon steel having a carbon content of about 0.43 to
0.50 are included in the class of medium carbon steel (Glyn.et.al, 2001) type of
steel is usually used as the main ingredient in machines such as automotive etc.
AISI 1045 steel is a material that is a lot in production and in use for a tool - a tool
or part - machinery for these steels have properties that can be modified, resilient,
tough and has many other advantages. In this study, a sample with a size of 10
mm x 10 mm x 5 mm then performed tempering process at a temperature of 250˚
C, C 300˚, 350˚ C respectively - each in lasting 1 hour and then cooled to room
temperature through the medium of air. AISI 1045 steel testing microstructure and
composition of chemical elements using SEM - EDX and for testing or
identification phase crystal structure using a x-ray diffractometer, with Cu
radiation source and wavelength Kα1 = 1.5406Å, as well as for using the Charpy
Impact Testing. Results of testing the crystal structure or Identification phase
indicates that there are three highest peaks in the original sample or samples that
are not heat-treated to have the angle 2θ is 44.76570, 69.92640 82,31440dan, the
samples were heated at 2500 C and cooled in air media has 2θ angle is 44.77220,
82.31960, 25.60100, the samples were heated at 3000 C angle 2θ is 45.05180,
82.57760, 65.29780 and the samples were heated at 3500 C angle 2θ is 44.89190 ,
82.42400, 65.11830 and the largest crystallite size each - each sample was 33.71
Å, 27.20 Å, 30.64 Å, 35.63 Å, then the test results crystallite size / grain and
phase with ray diffractometer x indicates the crystallite size is changed according
to changes in temperature and the phases austenite phase is formed and the miller
index (111), (200) and (220). The observation of the surface morphology
metallographic AISI 1045 samples before and after heat treatment with tempering
temperature variations in the microstructure does not change that signifikan.Hasil
Charpy impact testing method shows the value of impact rises with the increase of
tempering temperature ranging from 4,68J / mm² to 4 , 7 J / mm².
Keywords: AISI 1045 Steel, tempering, the structure of the crystal microstructure /
Identification phase, Impact.
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
vii
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat
rahmat, taufik dan hidayah-Nya penyusunan skripsi yang berjudul “Pengaruh
Suhu Temper Terhadap Struktur mikro, Identifikasi fasa dan Impak Pada Baja
AISI 1045” dapat diselesaikan dengan baik. Tak lupa shalawat serta salam
senantiasa penulis curahkan kepada kekasih Allah, Rasulullah Muhammad SAW
yang senantiasa menjadi insiprasi bagi penulis untuk menjadi insan yang berguna
bagi bangsa, negara dan agama.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini banyak mengalami
kendala, namun berkat bantuan, bimbingan, kerjasama dari berbagai pihak dan
berkah dari Allah SWT sehingga kendala-kendala yang dihadapi tersebut dapat
diatasi. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-
besarnya kepada :
1. Kedua orang tua penulis, ibunda Dzasmaini dan Ayahanda Umar Luthan
yang telah memberikan perhatian, bantuan moril, material, arahan dan
selalu mendoakan keberhasilan dan keselamatan selama menempuh
pendidikan. Semoga Allah SWT senantiasa selalu memberi kesehatan,
perlindungan , kebahagiaan dan segala kecukupan bagi beliau.
2. Suamiku, mas Yos Bachtiar yang tiada henti memberikan support dan
motivasi serta doa dalam hal dan kondisi apapun dan tulus ikhlas
membantu dalam setiap keadaan apapun.
3. Mamah dan bapak mertua yang saya banggakan dan cintai yang selalu
memberikan do’a, motivasi, kebahagiaan, serta perhatiannya.
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
viii
4. Bapak Irjen Pol. (Purn) Drs. Bambang Karsono, SH, MM selaku Rektor
Universitas Bhayangkara Jakarta Raya.
5. Bapak Bungaran Saing, S. Si, Apt, MM selaku Sekretaris Program Studi
Teknik Universitas Bhayangkara Jakarta Raya.
6. Ibu Reni Masrida, S.T., M.T selaku Kaprodi 3 Program Studi Teknik
Kimia Universitas Bhayangkara Jakarta Raya.
7. Bapak Ir. Budiarto, M.Sc selaku pembimbing I yang telah tulus dan ikhlas
meluangkan waktu, tenaga dan pikiran memberikan bimbingan, motivasi,
arahan, dan saran-saran yang sangat berharga kepada penulis selama
penyusunan skripsi.
8. Bapak Ir. Hernowo Widodo, M.T selaku pembimbing II yang telah tulus
dan ikhlas meluangkan waktu, tenaga dan pikiran memberikan
bimbingan, motivasi, arahan, dan saran-saran yang sangat berharga
kepada penulis selama penyusunan skripsi.
9. Bapak dan Ibu Dosen Program Studi Teknik Kimia khususnya telah
banyak memberikan dorongan nasihat, motivasi, arahan serta bekal ilmu
selama penulis menjalani perkuliahan hingga penulis menyelesaikan
penulisan skripsi ini.
10. Sahabat terhebatku teman-teman mahasiswa/i Program Studi Teknik
Kimia khususnya angkatan 2012 serta seluruh rekan-rekan di Fakultas
Teknik Universitas Bhayangkara Jakarta Raya yang telah banyak
memberikan keceriaan, masukan, dukungan, kepada penulis baik selama
dalam mengikuti perkuliahan maupun dalam penulisan skripsi ini.
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
viiii
11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebut satu persatu yang telah
membantu dalam penyelesaian skripsi ini.
Akhirnya, dengan segala kerendahan hati penulis menyadari masih
banyak terdapat kekurangan, sehingga penulis mengharapkan adanya saran dan
kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini.
Bekasi, Agustus 2016
(Aulia Rahmah)
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
x
DAFTAR ISI
LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................. i
LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. ii
LEMBAR PERNYATAAN ........................................................................... iii
ABSTRAK .....................................................................................................iv
LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI .......................................................vi
KATA PENGANTAR .................................................................................. vii
DAFTAR ISI ................................................................................................... x
DAFTAR TABEL ....................................................................................... xiii
DAFTAR GRAFIK....................................................................................... xiv
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xix
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ........................................................................... 3
1.3 Batasan Masalah ................................................................................ 3
1.4 Tujuan Penelitian............................................................................... 4
1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................. 4
1.5.1 Untuk Peneliti .......................................................................... 4
1.5.2 Untuk Umum ........................................................................... 4
1.6 Metode Pengumpulan Data ................................................................ 5
1.7 Sistematika Penulisan ........................................................................ 5
1.7.1 BAB I : Pendahuluan .............................................................. 5
1.7.2 BAB II :Tinjauan Pustaka ....................................................... 5
1.7.3 BAB III : Metodologi Penelitian ............................................. 6
1.7.4 BAB IV : Hasil Analisis dan Pembahasan ............................... 6
1.7.5 BAB V : Penutup .................................................................... 6
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
xi
2.1 Baja AISI 1045 .................................................................................. 7
2.2 Pengertian Tempering ........................................................................ 10
2.3 Proses Pendinginan Dengan Media Udara ......................................... 12
2.4 Struktur Mikro Pada Baja AISI 1045 Saat Proses Perlakuan Panas
atau Tempering ................................................................................. 13
2.5 Jenis – jenis Perlakuan Panas Pada AISI 1045 .................................... 20
2.6 Pengaruh Unsur Baja AISI 1045 Terhadap Diagram Fasa................... 25
2.7 Pengujian Material ............................................................................ 28
2.8 Pengujian SEM-EDAXS (Scanning Electron Microscope-Energi
Dispersive Analysis X-Ray Spectrometry) ......................................... 29
2.9 Pengujian X-Ray Diffraction (XRD) ................................................... 31
2.10 Pengujian Impak ................................................................................ 37
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat Penelitian
3.1.1 Tempat Penelitian .................................................................. 44
3.1.2 Waktu Penelitian .................................................................... 44
3.2 Instrumen Penelitian
3.2.1 Bahan Penelitian yang Digunakan .......................................... 44
3.2.2 Peralatan yang Digunakan ...................................................... 45
3.3 Penentuan Variabel
3.3.1 Variabel Tetap ....................................................................... 45
3.3.2 Variabel berubah .................................................................... 45
3.4 Prosedur Penelitian
3.4.1 Preparasi Sampel Baja AISI 1045 ........................................... 46
3.4.2 Proses Tempering................................................................... 46
3.4.3 Pemolesan.............................................................................. 48
3.4.4 Pengujian X-Ray Diffractometer (XRD) ................................. 50
3.4.5 Pengujian SEM-EDAX Scanning Electron
Microscope-Energy Dispersive Analysis
X-ray Spectrometry (SEM-EDAXS) ...................................... 52
3.4.6 Uji Impak dengan Metode Charpy ......................................... 54
3.5 Diagram Alir Penelitian
3.5.1 Alur Penelitian Tugas Akhir........................................................57
3.5.2 Diagram Alir Proses ....................................................................58
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
xii
3.6 Metode Penelitian .................................................................................59
BAB IV HASIL ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian
4.1.1 Hasil Pengujian X-Ray Diffractometer (XRD) ......................... 61
4.1.2 Hasil Pengujian SEM-EDAX (Scanning Electron
Microscope-Energy Dispersive Analysis
X-ray Spectrometry) ................................................................ 65
4.1.3 Hasil Pengujian Impak ............................................................ 70
4.2 Pembahasan....................................................................................... 74
4.2.1 Analisis Hasil Pengujian X-Ray Diffractometer (XRD) ........... 74
4.2.2 Analisis Hasil Pengujian SEM-EDAX (Scanning Electron
Microscope-Energy Dispersive Analysis
X-ray Spectrometry) ............................................................... 76
4.2.3 Analisis Hasil Pengujian Impak ............................................. 78
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 79
5.2 Saran ................................................................................................. 80
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN-LAMPIRAN
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
2.1 Komposisi kimia baja AISI 1045 ...................................................... 8
2.2 Komposisi (berat %) kimia baja AISI 1045 ....................................... 8
4.1 Hasil XRD Sampel Tanpa perlakuan (Asli) ..................................... 61
4.2 Hasil XRD Sampel dipanaskan pada temperatur 2500 C
dan didinginkanpada media udara .................................................... 62
4.3 Hasil XRD Sampel Dipanaskan pada temperatur
300o C dan didinginkan pada media udara ....................................... 63
4.4 Hasil XRD Sampel Dipanaskan pada temperatur
350o C dan didinginkan pada media udara ....................................... 64
4.5 Hasil pengujian ketangguhan impak ................................................ 70
4.6 Data kekuatan uji tarik..................................................................... 72
4.7 Data uji impak ................................................................................. 74
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
xv
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Pengaruh kadar Baja AISI 1045 terhadap transformasi martensite ........ 9
2.2 Pengaruh unsur baja AISI 1045 terhadap transformasi martensite ........ 9
2.3 Diagram perlakuan panas tempering ..................................................... 12
2.4 Proses Perlakuan Panas ........................................................................ 16
2.5 TTT Diagram (Time Transformation Temperature) ............................. 16
2.6 Hubungan antara laju pendinginan dan struktur mikro yang terbentuk .. 18
2.7 Struktur mikro pearlite ......................................................................... 18
2.8 Struktur mikro martensite ..................................................................... 20
2.9 Daerah pemanasan quenching pada diagram fasa Fe-C ......................... 21
2.10 Struktur mikro widmanstaten ............................................................... 22
2.11 Diagram kurva pendinginan tahapan yang terjadi pada
permukaan benda ................................................................................. 24
2.12 Diagram perlakuan panas quenching dan tempering ............................. 25
2.13 Diagram fasa Fe-C dan Fe3C ................................................................ 27
2.14 Skematik Scanning Electron Microscope .................................................. 29
2.15 Berkas cahaya difraksi sinar menurut hokum Bragg ............................. 33
2.16 Peristiwa difraksi sinar - X ................................................................... 34
2.17 XRD Peaks .......................................................................................... 36
2.18 Skema impak metode charpy oleh suatu bandul ................................... 39
2.19 Spesimen uji impak .............................................................................. 40
2.20 Perlakuan peletakan spesimen .............................................................. 42
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
xvi
3.1 Tungku pemanas bagian luar ................................................................ 46
3.2 Tungku pemanas bagian dalam ............................................................. 47
3.3 Alat pengatur pada tungku pemanas ..................................................... 47
3.4 Sampel baja AISI 1045 yang di amplas dan di beri pasta
Alumina 20 µm .................................................................................... 49
3.5 Alat XRD (bagian luar) ........................................................................ 50
3.6 Alat XRD (bagian dalam) ..................................................................... 50
3.7 Alat uji SEM-EDAXS .......................................................................... 53
3.8 Alat uji impak (alat uji pukul takik) ...................................................... 54
3.9 Penelitian tugas akhir ........................................................................... 57
3.10 Diagram alir penelitian ......................................................................... 58
4.1 Pola Difraktogram Sinar-X Sampel baja AISI 1045 Tanpa
Perlakuan Panas (Asli) ......................................................................... 61
4.2 Pola Difraktogram Sinar-X Sampel baja AISI 1045 Dipanaskan Pada
Suhu temper 2500 C .............................................................................. 62
4.3 Pola Difraktogram Sinar-X Sampel baja AISI 1045 Dipanaskan Pada
Suhu temper 3000 C .............................................................................. 63
4.4 Pola Difraktogram Sinar-X Sampel baja AISI 1045 Dipanaskan Pada
Suhu temper 3500 C .............................................................................. 64
4.5 Hasil SEM-EDAXS Sampel Baja AISI 1045 Tanpa Perlakuan
Panas (Asli) .......................................................................................... 66
4.6 Hasil SEM-EDAXS Sampel Baja AISI 1045 yang Dipanaskan Pada
Suhu Temper 2500 C dan Didinginkan Pada Media Udara .................... 67
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
xvii
4.7 Hasil SEM-EDAXS Sampel Baja AISI 1045 yang Dipanaskan Pada
Suhu Temper 3000 C dan Didinginkan Pada Media Udara .................... 68
4.8 Hasil SEM-EDAXS Sampel Baja AISI 1045 yang Dipanaskan Pada
Suhu Temper 3500 C dan Didinginkan Pada Media Udara .................... 69
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016
xix
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1……………………………………………………………….. xv
LAMPIRAN 2……………………………………………………………….. xx
BIODATA MAHASISWA…………………………………………………. xxv
KARTU BIMBINGAN SKRIPSI………………………………………….. xxvi
Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016