STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON DENGAN QUENCHING …eprints.ums.ac.id/4572/1/D200030104.pdfTugas...
Transcript of STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON DENGAN QUENCHING …eprints.ums.ac.id/4572/1/D200030104.pdfTugas...
TUGAS AKHIR
STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON DENGANQUENCHING KEMUDIAN ANNEALING
Disusun :
SIDIQ ABDULLAHNIM : D 200 030 104
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Juni 2009
ii
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan
judul :
Studi Sifat Mekanis Baja KarbonDengan Quenching Kemudian Annealing
Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat untuk memperoleh
derajat sarjana S1 Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan
merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan
dan/atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di
lingkungan Universitas Universitas Muhammadiyah Surakarta atau
instansi manapun, kecuali sebagian sumber informasinya saya
cantumkan sebagai mana mestinya.
Surakarta, 25 juni 2009
Yang menyatakan,
Sidiq Abdullah
iii
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas akhir yang berjudul “STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON
DENGAN QUENCHING KEMUDIAN ANNEALING” telah disetujui oleh
pembimbing Tugas Akhir untuk memenuhi syarat untuk memperoleh
derajat sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dipersiapkan oleh ,
Nama : SIDIQ ABDULLAH
N I M : D 200 030 104
Disetujui pada ,
H a r i :…………………………
Tanggal :…………………………
Pembimbing Utama
Dr. Ir. Supriyono, MT
Pembimbing Pendamping
Joko Sedyono,ST.MEng
iv
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir yang berjudul “STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON
DENGAN QUENCHING KEMUDIAN ANNEALING” ,telah dipertahankan
di hadapan tim penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi syarat
untuk memperoleh derajat sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Telah dipersiapkan :
Nama : SIDIQ ABDULLAH
N I M : D 200 030 104
Disahkan pada :
Hari :…………………………………..
Tanggal :…………………………………..
Tim Penguji:
Ketua : Dr. Ir. Supriyono, MT. ………………
Anggota 1 : Joko Sedyono,ST.MEng ………………
Anggota 2 : Ir.Bibit Sugito, MT ………………
Dekan,
Ir. Sri Widodo, MT.
Ketua Jurusan,
Marwan Effendy, ST, MT.
v
vi
HALAMAN MOTTO
“Keutamaan shodaqoh adalah seorang yang belajar suatu ilmu kemudian
ilmu tersebut diamalkan atau diajarkan kepada saudaranya sesama
muslim.”
(H.R. Bukhori Muslim)
"Jangan pernah meremehkan hal sekecil apapun, karenanya mungkin
orang bisa bahagia dan mungkin juga bisa celaka"
(Mofehd El-Karonji)
“Segala sesuatu akan terasa lebih indah dan nikmat bila kita niati ikhlas,
sabar dan tawakal mengharap ridho Allah SWT”.
( Penulis )
“Terlambat bukan alasan untuk tidak merubah keadaan”
( Penulis )
vii
RINGKASAN
Teknologi telah menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari duniaindustri sebab adanya teknologi akan menghasilkan produk industriyang berkualitas tinggi sehingga mampu bersaing di pasaran. Selain ituteknologi dapat mengoptimalkan sumber daya manusia dalam prosespembuatan atau dalam rekayasa suatu material. Dengan demikianteknologi yang berkaitan dengan penyediaan material baru dankarateristiknya dapat meningkatkan jumlah pilihan material yangcocok.
Material yang dipakai adalah baja karbon rendah sesuai ujikomposisi, kadar karbon 0,223%. Pengamatan dilakukan dalam duatahap yaitu, sebelum dan setelah proses quenching kemudianannealing, pengamatan meliputi komposisi kimia, harga tarik, danharga impact.Tujuan penelitia untuk mengetahui perubahan, hargatarik dan harga impact baja karbon rendah akibat quenching kemudianannealing.
Baja karbon ini termasuk dalam kategori baja hypoeutectoid ( C < 0,8% ). Berdasarkan hasil pengujian tarik, diperoleh harga regangan rawmaterialnya adalah sebesar 32.78 %, kemudian setelah mengalamiquenching dilanjutkan annealing didapat harga Regangan rata - ratasebesar 43.7 %. maka mengalami peningkatan keuletan 43 % dari rawmaterialnya, disebabkan terbentuknya struktur ferit yang bersifat ulet,serta mengalami peruncingan pada ujung patahan yang juga dibarengidengan pertambahan panjang ( pemuluran ). Berdasarkan hasil pengujianimpact, diperoleh harga rata - rata raw materialnya 0,952 j/mm2,kemudian setelah mengalami quenching dilanjutkan annealing menjadi1,3623 j/mm2 Dapat disimpulkan bahwa baja karbon setelah mengalamiquenching dilanjutkan annealing maka tingkat ketangguhan akanbertambah yang disebabkan terbentuknya struktur perlit yang bersifattangguh, serta hasil patahan setelah quenching dilanjutkan annealing tlebih kasar dan berserabut.
Kata-kata kunci :Baja karbon, heat treatment,Quenching,annealing
viii
KATA PENGANTAR
Puji syukur alhamdulillah kehadirat Allah SWT atas berkah dan
rahmatnya sehingga penyusunan lapoaran penelitian ini dapat
diselesaikan.
Tugas akhir yang berjudul “STUDI SIFAT MEKANIS BAJA
KARBON DENGAN QUENCHING KEMUDIAN ANNEALING” dapat
diselesikan atas dukungan beberapa pihak.Untuk itu pada kesempatan ini,
penulis dengan segala ketulusan dan keiklasan hati ingin menyampaikan
rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ir. H. Sri Widodo, MT selaku Dekan Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Marwan Effendy, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Surakarta
3. Dr. Ir. Supriyono, MT, selaku Pembimbing I atas bimbinganya
4. Joko Sedyono,ST.MEng, selaku Pembimbing II atas
bimbinganya.
5. Semua pihak yang telah membantu semoga Allah SWT
membalas kebaikanmu.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh
karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun akan penulis terima
dengan senang hati.
Surakarta,26 Juni 2009
Penulis
ix
x
xi
xii
xiii
xiv
xv
DAFTAR SIMBOL
σ
Pmax
A
ε
∆L
Lo
L1
G
R
A
Symbol :
= tegangan tarik (N/mm2)
= beban (N)
= luas penampang (mm2)
= regangan (%)
= pertambahan panjang (mm)
= panjang awal (mm)
= panjang setelah patah (mm)
= Berat beban pembentur (kg)
= Jari-jari pusat putar ke titik berat pebentur (m)
= Sudut kedudukan awal ayunan ( )
= Sudut kedudukan akhir ayunan ( )
= luas penampang patahan (mm²)
xvi
1
BAB I
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Teknologi telah menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari dunia
industri sebab adanya teknologi akan menghasilkan produk industri
yang berkualitas tinggi sehinga mampu bersaing dipasaran. Selain
itu teknologi dapat mengoptimalkan sumberdaya manusia juga dalam
perkembangan teknologi baru dalam proses pembuatan atau dalam
rekayasa suatu material.
Pemilihan material sangat diperlukan pada saat ini yang
hubungannya dengan kemajuan teknologi di bidang industri.
Untuk mendapatkan suatu material yang sesuai dengan yang
diinginkan, diperlukan suatu proses untuk membentuk material yang
mempunyai sifat-sifat fisis dan mekanis yang juga sesuai dengan
fungsi dan kondisi yang diinginkan tersebut. Dengan proses-
proses tersebut diharapkan dapat menghasilkan material yang
lebih baik dibanding dengan material aslinya (raw material),
seperti meningkatkan kekuatan, kekerasan, keuletan, ketangguhan,
ketahanan terhadap korosi dan sebagainya. Dan untuk
mengetahuinya perlu diadakan penelitian terhadap material
yang akan digunakan dengan menganalisis sifat – sifat fisis dan
mekanis sehingga dapat diketahui bahwa material tersebut
cocok untuk kondisi sesuai dengan fungsinya.
2
Produksi barang yang bermutu dan berkualitas sangat
diperlukan untuk meningkatkan kinerja dan produktifitas. Dalam
bidang permesinan penggunaan material logam sangat dominan,
terutama dalam pembuatan perkakas, konstruksi, spare part dan
sebagainya.
Pada saat ini baja merupakan material yang paling banyak
digunakan sebagai bahan industri, karena baja mempunyai sifat-
sifat fisis dan mekanis yang bervariasi. Yaitu bahwa baja memp unyai
sifat dari yang paling lunak dan mudah dibentuk sampai yang paling
keras. Dan faktor yang menyebabkan mengapa baja menjadi
pilihan utama dalam pemilihan material bahan industri karena baja
memiliki nilai ekonomis.
Sifat baja itu sendiripun dapat dibentuk dengan mudah. Salah
satunya dengan proses heat treatment yang dapat membentuk
(merubah) sifat baja dari yang mudah patah menjadi lebih kuat dan
ulet atau juga dapat merubah sifat baja dari yang lunak menjadi
sangat keras dan sebagainya. Proses heat treatment itu sendiri
merupakan salah satu bagian dari proses produksi, namun heat
treatment ini hendaknya dipandang terpisah dari rangkaian
proses produksi. Heat treatment merupakan proses kombinasi
antara pemanasan dan pendinginan terhadap logam atau paduan
dalam keadaan padat dalam jangka waktu tertentu yang
dimaksudkan untuk memperoleh sifat-sifat tertentu pada logam
atau paduan. Pembentukan sifat-sifat inilah yang sangat
3
diperlukan untuk memperoleh material bahan industri yang betul-
betul sesuai dengan kebutuhan dan fungsinya.
Penggunaan baja karbon rendah dalam penelitian ini lebih
disebabkan karena baja karbon rendah memiliki keuletan tinggi dan
mudah dimachining, tetapi kekerasannya rendah dan tidak tahan
aus. Baja ini tidak dapat dikeraskan dengan cara konvensional
karena kadar karbonnya yang rendah, sehingga dilakukan proses
proses perlakuan panas yang diterapkan untuk menghasilkan benda
kerja yang lebih keras dan ulet.
1.2. Perumusan Masalah
Untuk mendapatkan hasil penelitian yang akurat dan lebih
terfokus, tanpa melebar kepada permasalahan yang lain, maka
perlu sekali dibatasi permasalahan yang akan diteliti. Batasan-
batasan tersebut antara lain:
a) Material yang dipakai adalah baja karbon rendah sesuai uji
komposisi kimia yaitu kadar karbon 0,223%.
b) Pengamatan dilakukan dalam dua tahap yaitu, tahap
pengamatan bahan sebelum proses heat treatment dan tahap
pengamatan bahan setelah proses heat treatment.
Pengamatan bahan sebelum proses meliputi pengamatan
struktur kimia, harga kekuatan tarik, dan harga kekuatan
impact. Pengamatan bahan setelah proses meliputi
pengamatan harga kekuatan tarik, dan harga kekuatan impact.
4
c) Pendinginan dengan 2 cara yaitu quenching menggunakan
media air danannealing.
1.3. Tujuan Penelitian
1. Memahami perubahan kekuatan impact baja karbon rendah
(C=0,223) akibat quenching yang dilanjutkan annealing.
2. Memahami perubahan kekuatan tarik baja karbon rendah
(C=0,223) akibat quenching yang dilanjutkan annealing.
1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapat dari penelitian tersebut dibagi menjadi dua,
yaitu :
a) Manfaat langsung
Dapat diketahui secara langsung , harga uji Impact, harga
uji tarik dan Komposisi Kimia sehingga mendapatkan sifat
material yang lebih ulet dan tangguh.
b) Manfaat tak langsung
Data-data hasil penelitian dapat diambil manfaat
bagi produsen sebagai masukan dan referensi untuk
pengembangan produk yang lebih baik.
1.5. Sistematika Penulisan
Dalam penulisan laporan penelitian Tugas Akhir ini,
penulismenyusun dalam 5 bab dengan sistematika sebagai berikut :
5
BAB I PENDAHULUAN
Meliputi latar belakang masalah, perumusan
masalah, pembatasan masalah, tujuan penelitian,
manfaat penelitian, metodologi penelitian dan sistematika
penulisan.
BAB II LANDASAN TEORI
Meliputi tinjauan pustaka, klasifikasi baja
karbon,fasa pada sistem besi karbon, diagram
transformasi untuk pendinginan, pembentukan struktur
pada diagram transformasi pendinginan, pengaruh
unsur paduan pada baja, pengerasan baja
(hardening),proses pendinginan, holding time (waktu
tahan) dan sifat fisis serta mekanis bahan.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Meliputi persiapan benda uji atau spesimen,
bentuk dan pemotongan benda uji, pemolesan,
pengetsaan, pengujian komposisi kimia, heat treatment
yang dilanjutkan quenching, annealing , pegujian tarik
dan impact.
BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN
Berisi tentang data-data pengujian
komposisi kimia, pegujian tarik dan impact. Data-data
yang ditulis adalah data yang diperoleh melalui
pengujian terhadap benda uji berupa baja karbon
6
rendah, kemudian membahas mengenai hasil
penelitian yang telah dilakukan sesuai dengan dasar
teori yang baku.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Pada bab ini berisi tentang kesimpulan yang
berupa data kuantitatif dari hasil pengujian dan
pembahasannya serta memberikan saran-saran yang
bermanfaat bagi sebuah penelitian.