YULIUS WAHYU BIMA GUMELAR NIM : 135214046 … · pengaruh lingkungan pantai terhadap laju korosi...

i

PENGARUH LINGKUNGAN PANTAI TERHADAP LAJU KOROSI

DAN SIFAT MEKANIK PADA BAJA KARBON SEDANG

DENGAN PERLAKUAN QUENCHING DAN TEMPERING

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Oleh :

YULIUS WAHYU BIMA GUMELAR

NIM : 135214046

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2017

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

ii

EFFECT OF THE BEACHENVIRONMENT TO CORROSION

RATE AND MECHANICAL PROPERTIES OF MEDIUM CARBON

STEEL WITH QUENCHING ANDTEMPERINGTREATMENT

Final Project

Presented as Partial Fulfillment of The Requirements

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

in Mechanical Engineering

By :

YULIUS WAHYU BIMA GUMELAR

Student Number : 135214046

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2017


iii


iv


v


vi


vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis haturkan kepada Allah, Bapa, Putra dan Roh Kudus

yang selalu melimpahkan rahmat-Nya kepada penulis hingga dapat menyelesaikan

skripsi ini.

Skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus dipenuhi bagi

mahasiswa Teknik Mesin sebelum dinyatakan lulus sebagai Sarjana Teknik.

Pelaksanaan dan penulisan skripsi ini tidak lepas dari bantuan banyak pihak, baik

berupa materi, bimbingan, kerja sama serta dukungan moral. Dalam kesempatan

ini penulis mengucapkan terimakasih kepada :

1. Sudi Mungkasi S.Si., M.Math.Sc., Ph.D.,Dekan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, MT., Ketua Program Studi Teknik Mesin,

Universitas Sanata Dharma.

3. Doddy Purwadianto S.T., M.T., Dosen Pembimbing Akademik.

4. Budi Setyahandana S.T., MT., Dosen Pembimbing Skripsi.

5. Seluruh Dosen dan Tenaga Kependidikan Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma.

6. Martono Dwiyaning Nugroho, Ag. Ronny Widaryawan, Intan

Widanarko dan semua Laboran yang lain.

7. Ibu dan kakak saya tercinta, terimakasih atas dukungan moral,

finansial, doa dan motivasi tiada henti hingga tugas akhir ini dapat

selesai.

8. Sahabat-sahabat Kumpul Ceria (Widi, Santi, Ade, Heri), terimakasih

atas dukungan dan semangat tiada henti.

9. Seseorang yang spesial yang akan selalu menjadi penyemangat

tersendiri.

10. Teman-teman satu kelompok Taufan dan Bagus.


viii


ix

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ……..………………………………………………………. i

TITLE PAGE …………….……………………………………………………… ii

HALAMAN PERSETUJUAN DOSEN………………………...……………….iii

HALAMAN PENGESAHAN ……………………………………………….….. iv

PERNYATAAN HASIL KARYA ...……………………………………………..v

LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH ……………….….vi

KATA PENGANTAR .......................................................................................... vii

DAFTAR ISI .......................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL .................................................................................................. xi

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xii

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xv

INTISARI ............................................................................................................. xvi

ABSTRACT ........................................................................................................ xvii

BAB I ...................................................................................................................... 1

1.1. Latar Belakang ......................................................................................... 1

1.2. Rumusan Masalah .................................................................................... 2

1.3. Tujuan Penelitian ...................................................................................... 2

1.4. Manfaat Penelitian .................................................................................... 3

1.5. Batasan Masalah ....................................................................................... 3

1.6. Metode Pengumpulan Data ...................................................................... 3

BAB II ..................................................................................................................... 5

2.1. Baja ........................................................................................................... 5

2.1.1. Klasifikasi Baja ................................................................................. 5

2.1.2. Diagram Fasa Fe-C ........................................................................... 6

2.1.3. Struktur Mikro Baja .......................................................................... 7

2.1.4. Sifat Mekanik Baja ............................................................................ 9

2.2. Perlakuan Panas ...................................................................................... 10

2.2.1. Media Pendinginan.......................................................................... 14

2.3. Korosi ..................................................................................................... 15


x

2.3.1. Macam-macam Korosi .................................................................... 16

2.3.2. Faktor-faktor Laju Korosi ............................................................... 22

2.4. Pengujian Bahan ..................................................................................... 26

2.4.1. Pengujian Tarik ............................................................................... 26

2.4.2. Pengamatan Struktur Mikro ............................................................ 34

2.4.3. Pengamatan Bentuk Patahan ........................................................... 35

2.5. Tinjauan pustaka ..................................................................................... 38

BAB III ................................................................................................................. 40

3.1. Skema Penelitian .................................................................................... 40

3.1. Persiapan Benda Uji ............................................................................... 41

3.2. Peralatan Yang Digunakan ..................................................................... 41

3.3. Pembuatan Benda Uji ............................................................................. 47

3.4. Proses Perlakuan Panas ( Heat Treatment ) Benda Uji .......................... 48

3.4.1. Perlakuan Normalizing Benda Uji .................................................. 48

3.5.2. Proses Quenching Benda Uji .......................................................... 49

3.5.3. Proses Tempering Benda Uji ........................................................... 51

3.6. Penempatan Benda Uji Pada Lingkungan Pantai ................................... 51

3.7. Pengujian Benda Uji ............................................................................... 52

3.7.1. Uji Tarik .......................................................................................... 52

3.7.2. Pengamatan Struktur Mikro ............................................................ 54

3.7.3. Perhitungan Laju Korosi ................................................................. 55

BAB IV ................................................................................................................. 57

4.1. Pengujian Tarik ...................................................................................... 57

4.2. Pengamatan Struktur Mikro ................................................................... 71

4.3. Pengamatan Bentuk Patahan .................................................................. 73

4.4. Perhitungan Laju Korosi ........................................................................ 77

BAB V ................................................................................................................... 88

5.1. Kesimpulan ............................................................................................. 88

4.2. Saran ....................................................................................................... 88

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 90

LAMPIRAN ……………………………………………………………………. 91


xi

DAFTAR TABEL

Tabel 4. 1 Tabel data uji tarik benda uji quenching dan tempering ...................... 58

Tabel 4. 2 Data uji tarik benda uji quenching dan tempering standar deviasi ...... 62

Tabel 4. 3 Tabel data uji tarik benda uji perlakuan panas normalizing ................ 63

Tabel 4. 4 Data uji tarik benda uji perlakuan panas normalizing setelah standar

deviasi ................................................................................................. 66

Tabel 4. 5 Tabel data laju korosi benda uji quenching tempering ........................ 78

.Tabel 4. 6 Tabel data laju korosi benda uji perlakuan panas normalizing .......... 79

Tabel 4. 7 Laju korosi benda uji perlakuan quenching tempering ........................ 86

Tabel 4. 8 Laju korosi benda uji dengan perlakuan normalizing .......................... 86


xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Diagram Fasa Besi-Karbida-Besi ....................................................... 7

Gambar 2. 2 Continuos Cooling Transformation Diagram .................................. 12

Gambar 2. 3 Korosi Merata (Uniform attack) ....................................................... 16

Gambar 2. 4 Korosi Sumuran ............................................................................... 17

Gambar 2. 5 Korosi Erosi pada Flange ................................................................. 18

Gambar 2. 6 Korosi Logam Tak Sejenis ............................................................... 19

Gambar 2. 7 Korosi Tegangan (Stress Corrosion)................................................ 19

Gambar 2. 8 Korosi Celah ..................................................................................... 20

Gambar 2. 9 Korosi Lelah (Fatigue Corrosion) ................................................... 21

Gambar 2. 10 Korosi Batas Butir .......................................................................... 22

Gambar 2. 11 Grafik Laju Korosi dan Suhu ......................................................... 23

Gambar 2. 12 Grafik Laju Korosi dan Kecepatan Alir Fluida .............................. 23

Gambar 2. 13 Grafik Laju Korosi dan pH............................................................. 24

Gambar 2. 14 Grafik Laju Korosi dan Konsentrasi O₂ ......................................... 25

Gambar 2. 15 Grafik Laju Korosi dan Waktu Kontak .......................................... 26

Gambar 2. 16 Kurva tegangan-regangan rekayasa ............................................... 27

Gambar 2. 17 Kurva tegangan-regangan benda uji bahan getas ........................... 29

Gambar 2. 18 Grafik tegangan- regangan baja yang memperlihatkan kesamaan

modulus elastisitas ......................................................................... 32

Gambar 2. 19 Kurva tegangan-regangan pada baja karbon rendah .................... 33

Gambar 2. 20 Ilustrasi bentuk patahan benda uji tarik sesuai dengan

tingkat keuletan/kegetasan ....................................................... 34

Gambar 2. 21 Tahapan perpatahan ulet pada sempel uji tarik .............................. 36

Gambar 2. 22 Patah getas pada spesimen uji tarik ................................................ 37

Gambar 3. 1 Skema Penelitian……………………………………………...........40

Gambar 3. 2 Mesin Bubut ..................................................................................... 41

Gambar 3. 3 Kikir ................................................................................................. 41

Gambar 3. 4 Jangka Sorong .................................................................................. 42

Gambar 3. 5 Mesin Uji Tarik ................................................................................ 42


xiii

Gambar 3. 6 Mikroskop Metallurgi ...................................................................... 43

Gambar 3. 7 Oven ................................................................................................. 43

Gambar 3. 8 Stopwatch ......................................................................................... 44

Gambar 3. 9 Autosol ............................................................................................. 44

Gambar 3. 10 Amplas ........................................................................................... 45

Gambar 3. 11 Neraca Digital ................................................................................ 45

Gambar 3. 12 Accu Zurr ....................................................................................... 45

Gambar 3. 13 Gerinda Tangan .............................................................................. 46

Gambar 3. 14 Oli .................................................................................................. 46

Gambar 3. 15 Thermometer .................................................................................. 47

Gambar 3. 16 HNO3 5% ........................................................................................ 47

Gambar 3. 17 Standar ASTM A370-03a .............................................................. 47

Gambar 3. 18 Bentuk Spesimen Uji Tarik ........................................................... 48

Gambar 3. 19 Benda uji didinginkan pada udara terbuka ..................................... 49

Gambar 3. 20 Benda uji saat di quenching ........................................................... 50

Gambar 3. 21 Benda uji setelah di quenching....................................................... 51

Gambar 3. 22 Benda uji setelah di tempering ....................................................... 51

Gambar 3. 23 Benda uji diletakkan dilingkungan pantai ...................................... 52

Gambar 3. 24 Gambar benda uji pada mesin uji tarik ................................. 53

Gambar 3. 25 Benda uji struktur mikro ................................................................ 54

Gambar 3. 26 Benda uji ditimbang ....................................................................... 55

Gambar 3. 27 Benda uji dibersihkan ..................................................................... 55

Gambar 3. 28 Benda uji direndam dalam air accu ................................................ 56

Gambar 3. 29 Benda uji bersih ditimbang ............................................................ 56

Gambar 4. 1 Grafik UTS benda uji quenching dan tempering………….………67

Gambar 4. 2 Grafik UTS benda uji perlakuan panas normalizing ....................... 68

Gambar 4. 3 Grafik perbandingan benda uji quenching tempering dan perlakuan

normalizing ...................................................................................... 68

Gambar 4. 4 Foto makro benda ujiawal sebelum terkorosi .................................. 69

Gambar 4. 5 Foto makro benda uji bulan keempat terkorosi. (a) Benda uji

perlakuan normalizing ; (b) Benda uji quenching tempering ............................... 70


xiv

Gambar 4. 6 Grafik regangan benda uji quenching tempering ............................. 70

Gambar 4. 7 Grafik regangan benda uji perlakuan normalizing .......................... 71

Gambar 4. 8 Struktur mikro benda uji quenching tempering................................ 72

Gambar 4. 9 Struktur mikro benda uji perlakuan panas normalizing ................... 72

Gambar 4. 10 Bentuk patahan benda uji tarik bulan ke 0 ..................................... 73

Gambar 4. 11 Bentuk patahan benda uji tarik terkorosi 1 bulan ........................... 73




Gambar 4. 15 Bentuk patahan benda uji tarik bulan ke 0 ..................................... 75





Gambar 4. 20 Foto makro terkorosi 1 bulan benda uji quenching tempering....... 80




Gambar 4. 24 Foto makro terkorosi 1 bulan benda uji perlakuan normalizing .... 82




Gambar 4. 28 Grafik laju korosi benda uji quenching tempering ......................... 84

Gambar 4. 29 Grafik laju korosi benda uji perlakuan normalizing....................... 84

Gambar 4. 30 Grafik perbandingan laju korosi ..................................................... 85


xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Hasil pengujian komposisi

Lampiran 2 Grafik Uji Tarik benda uji Quenching Tempering

Lampiran 3 Grafik Uji Tarik benda uji Normalizing


xvi

INTISARI

Kondisi Indonesia yang dekat dengan lingkungan laut merupakan faktor

yang dapat mempercepat proses korosi. Adapun tujuan dari penelitian ini adalah

untuk mengetahuisifat mekanik dan laju korosi baja karbon sedang yang diberi

perlakuan panas quenching tempering dan bahan dengan perlakuan panas

normalizing.

Dalam penelitian ini, bahan yang digunakan adalah baja karbon

sedang.Berdasarkan uji komposisi kadar karbonnya 0,65%C.Proses korosi

dilakukan dengan cara benda uji diletakkan pada lingkungan pantai dan akan

dilakukan pengujian secara berkala,sebelum terkorosi, korosi 1 bulan, 2 bulan, 3

bulan dan 4 bulan.Jenis pengujian dan pengamatan yang dilakukan adalah

kekuatan tarik, bentuk patahan dan laju korosi.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekuatan tarik benda uji quenching

temperingselalu lebih tinggi setiap bulannya dibanding benda uji normalizing.

Kekuatan tarik tertinggi benda uji quenching dan tempering adalah 89,73 kg/mm²

dan terendah 82,23 kg/mm² pada bulan keempat. Pada benda uji normalizing

kekuatan tarik tertinggi sebesar 73,61 kg/mm² dan 70,78 kg/mm² pada bulan

keempat terkorosi. Jenis patahan benda uji quenching dan tempering serta benda

uji normalizingsama yakni jenis patahan ulet. Hasil perhitungan laju korosi pada

benda uji quenching tempering dan benda uji normalizing sama-sama mengalami

kenaikan nilai laju korosi. Pada benda uji quenching tempering 1 bulan terkorosi

laju korosi sebesar 88,13 mdd dan pada benda uji 4 bulan terkorosi sebesar 197,68

mdd, sedangkan benda uji normalizing laju korosi 1 bulan sebesar 105,41 mdd

dan 213,10 mdd pada bulan keempat terkorosi.

Kata kunci :korosi, baja karbon sedang, normalizing, quenching-tempering


xvii

ABSTRACT

Indonesia's condition close to the coastal environment is a factor that can

accelerate the corrosion process. The purpose of this research is to know the

mechanical properties and corrosion rate of medium carbon steel which is given

heat treatment of quenching tempering and materials with heat treatment

normalizing.

In this research, the material used was a medium carbon steel.Based on the

composition test of carbon content of 0.65% C.The corrosion process is carried

out by means of test specimens placed on the coastal environment and will be

tested periodically, before corroded, corrosion 1 month, 2 months, 3 months and 4

months. The types of tests and observations made are tensile strength, fracture

shape and corrosion rate.

The results showed that the tensile strength of the quenching tempering

specimens was always higher each month than the normalizing specimens. The

highest ultimate tensile strength of the quenching and tempering specimens was

89,73 kg/mm² and the lowest 82,23 kg/mm² in the fourth month. The highest

ultimate tensile strength of the normalizing specimens was 73,61 kg/mm² and

70,78 kg/mm² in the fourth month corroded. The type of fracture of the

quenchingtempering specimens and the normalizing specimens is the same type of

ductile. The result of calculation of corrosion rate on the quenching tempering and

normalizing specimens has increased the corrosion rate. The specimens quenching

tempering first month, corrosion rate was 88.13 mdd and on the fourth month

corrosion specimens was 197.68 mdd, whereas the specimens normalizing the

first month corrosion rate was 105.41 mdd and 213.10 mdd in the fourth month

corroded.

Keywords: corrosion, medium carbon steel, normalizing, quenching-tempering


1

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1.Latar Belakang

Kondisi alam Indonesia yang beriklim tropis, dan dekat dengan

lingkungan laut merupakan faktor yang dapat mempercepat proses korosi.

Akibat kerusakan yang ditimbulkan korosi tersebut, maka dapat diperkirakan

secara kasar bahwa biaya penanggulangan korosi secara umum mencapai 2-

5% dari GNP (Journal Korosi & Material, Indonesia Corrosion Association :

2000), maka dapat dibayangkan besarnya biaya yang harus dikeluarkan untuk

penanggulangan korosi tersebut.Korosi merupakan permasalahan yang serius

dalam dunia industri terutama pada dunia material karena sangat

merugikan.Korosi dapat mengurangi kemampuan dan umur dari suatu

kontruksi.

Korosi adalah rusaknya suatu bahan atau menurunnya kualitas suatu

bahan karena terjadi reaksi dengan lingkungan sekitarnya. Karena korosi

merupakan proses atau reaksi elektrokimia yang bersifat alamiah berlangsung

dengan sendirinya,oleh karena itu korosi tidak dapat dicegah atau dihentikan.

Korosi hanya dapat dikendalikan atau diperlambat laju korosinya.

Dalam penelitian ini penulis ingin mengetahui bagaimana sifat

mekanikdan laju korosi dari baja karbon sedang yang mendapat perlakuan

panas quenching dan tempering yang dibandingkan dengan baja yang

mendapat perlakuan panas normalizing di lingkungan pantai.

Arief (2012) melakukan penelitian yang berjudul “Pengaruh

Quenching dan Tempering Terhadap Kekerasan dan Kekuatan Tarik Serta

Struktur Mikro Baja karbon Sedang Untuk Mata Pisau Pemanen Sawit”,

mengatakan bahwa hasil proses tempering dapat menurunkan nilai kekerasan

dan kekuatan tarik. Sementara hasil mikro strukur memperlihatkan bahwa

diameter butiran bahan menunjukkan kenaikan diameter butiran selama proses

heat transfer. Dari penelitian ini, penulis ingin mengetahui bagaimana


2

pengaruh lingkungan pantai terhadap baja karbon sedang 0,65% C yang sudah

dengan perlakuan panas quenching tempering dibandingkan bahan dengan

perlakuan panas normalizing sebagai pembanding terhadap laju korosi dan

perubahan sifat mekanik ketika sebelum berada di lingkungan pantai dan

ketika berada di lingkungan pantai selama 1 bulan, 2 bulan, 3 bulan dan 4

bulan.

1.2.Rumusan Masalah

Komponen dalam bidang industri terutama pada dunia material sangat

dirugikan karena korosi yang dapat menyebabkan pengurangan kekuatan dan

volume pada material industri. Dalam penelitian ini penulis ingin mengetahui

sejauh mana lingkungan korosif pantai akan mempengaruhi kekuatan dari

baja karbon sedang yang sudah mendapat perlakuan panas quenching dan

tempering.

Pengujian dilakukan pada baja karbon sedang 0,65% C. Pengujian

diawali dengan pemberian perlakuan panas quenching tempering dan akan

dibandingkan dengan bahan dengan perlakuan panas normalizingyang

kemudian dilakukan di lingkungan pantai, sehingga terjadi korosi dan

dilakukan dalam waktu 1 bulan, 2 bulan, 3 bulan dan 4 bulan.

1.3.Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah :

a. Mengetahui kekuatan tarik baja perlakuanquenching temperingdan baja

perlakuan normalizingdi lingkungan pantai

b. Pengamatan bentuk patahan baja perlakuan quenching tempering dan baja

perlakuannormalizingdi lingkungan pantai

c. Mengetahui jenis korosi baja perlakuanquenching tempering dan baja

perlakuan normalizing di lingkungan pantai

d. Mengetahui laju korosi baja perlakuan quenching tempering dan baja

perlakuan normalizing di lingkungan pantai


3

1.4.Manfaat Penelitian

Penelitian yang dilakukan diharapkan dapat memberikan manfaat antara lain :

a. Dapat dipergunakan sebagai referensi pada penelitian selanjutnya.

b. Dapat menentukan dan membandingkan hasil dari laju korosi dan

kekuatan tarik untuk bahan baja karbon sedang dengan perlakuan

quenching tempering dan bahan dengan perlakuannormalizingdi

lingkungan pantai dari waktu ke waktu.

c. Memberi data untuk perkembangan pembangunan pembangunan yang

menggunakan baja karbon sedang di lingkungan pantai.

1.5.Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian dan penyusunan tugas akhir ini adalah:

a. Material yang digunakan adalah baja karbon sedang dengan kadar

karbon 0,65% C.

b. Benda uji diberikan perlakuan panas quenching dan tempering.

c. Waktu penelitian adalah 1 bulan, 2 bulan, 3 bulan dan 4 bulan.

d. Pengujian dan pengamatan yang dilakukan: laju korosi, kekuatan tarik,

struktur mikro dan bentuk patahan.

e. Pengujian dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin, Universitas Sanata

Dharma, Yogyakarta.

f. Lokasi penelitian di pantai Baru Pandansimo, Bantul, Yogyakarta.

1.6.Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data yang dilakukan penulis antara lain:

a. Literatur

Studi literatur digunakan sebagai dasar acuan dan referensi penulis

yang diantaranya mencakup : landasan teori, gambar, grafik dan yang

berkaitan dengan penelitian.

b. Konsultasi dan Diskusi

Konsultasi dan diskusi dilakukan dengan dosen pembimbing, laboran

yang membantu proses penelitian serta teman-teman mahasiswa lain


4

yang bertujuan untuk mendapatkan hasil penelitian, analisa dan

pembahasan yang baik, juga untuk bertukar dan berbagi informasi,

masukan antar mahasiswa yang berhubungan dengan penelitian yang

dilaksanakan.

c. Pengujian Benda Uji

Data yang diperoleh berdasarkan proses korosi di lingkungan pantai

Baru Pandansimo Bantul, dengan cara benda uji yang digantung

selama 1 bulan, 2 bulan, 3 bulan dan 4 bulan yang sebelumnya telah

mendapatkan perlakuan panas quenching tempering. Kemudian

spesimen diambil dan diuji di Laboratorium Fakultas Sains dan

Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.


5

5

BAB II

DASAR TEORI

Dalam penelitian ini penulis menggunakan baja karbon sedang dengan

kadar karbon 0,65% C profil bulat/silinder. Untuk mendalami tentang teori

baja, penulis menjelaskan dasar-dasar teori serta seluk beluk tentang baja dan

pengaruh lingkungan pantai terhadap baja dan juga efek perlakuan panas yang

diberikan.

2.1.Baja

Baja adalah logam paduan antara besi (Fe) dan karbon (C), dimana besi

sebagai unsur dasar dan karbon sebagai unsur paduan utamanya. Persentase

komposisi karbon pada baja berkisar antara 0,05-1,7% dengankomposisi

tersebut dapat menentukan klasifikasi baja. Persentase unsur karbonpada baja

memiliki pengaruh langsung terhadap kekerasan baja (Amstead, 1987).

Dalam proses pembuatan baja akan terdapat unsur-unsur lain selain karbon

yang akan tertinggal di dalam baja seperti Mangan (Mn), Silikon (Si),

Kromium (Cr), Vanadium (V), dan unsur lainnya. Berdasarkan komposisi

dalam prakteknya baja terdiri dari beberapa macam yaitu: Baja Karbon

(Carbon Steel), dan Baja Paduan (Alloy Steel).

2.1.1. Klasifikasi Baja

Baja karbon berdasarkan persentase kadar karbonnya dikelompokkan

menjadi tiga macam (R.E Smallman, 1991, p.450) :

a. Baja Karbon Rendah

Kandungan karbon pada baja ini kurang dari 0,3%. Karena kadar

karbon yang rendah maka baja ini lunak dan tentu saja tidak dapat

dikeraskan, dapat ditempa, dituang, mudah dilas dan dapat dikeraskan

permukaannya (case hardening). Baja dengan presentase karbon kurang


6

dari 0,15% memiliki sifat mudah di mesin, mampu las dan biasanya

digunakan untuk konstruksi jembatan, bangunan, dan lainnya.

b.Baja Karbon Menengah

Kandungan karbon pada baja ini antara 0,3% sampai 0,7% . Baja

jenis ini dapat dikeraskan dan ditempering, dapat dilas dan mudah

dikerjakan pada mesin dengan baik. Baja ini dapat ditempa secara

mudah tetapi susah dilas semudah baja kontruksi dan baja struktur.

Penambahan kandungan karbon akan mempertinggi kekuatan tarik tetapi

mengurangi kemampuan regangnya. Penggunaan baja karbon menengah

ini biasanya digunakan untuk poros/as, engkol, gear, crankshaft dan

sparepart lainnya.

c. Baja Karbon Tinggi

Kandungan karbon pada baja ini antara 0,7% sampai 1,70%.

Karena kadar karbon yang tinggi maka baja ini lebih mudah dan cepat

dikeraskan dari pada yang lainnya dan memiliki kekerasan yang baik,

tetapi susah dibentuk pada mesin dan sangat susah untuk dilas. Baja ini

memiliki kekuatan tarik, kekerasan dan ketahanan terhadap korosi lebih

tinggi, tetapi kemampuan regangnya kurang. Penggunaan baja ini untuk

pegas/per, rel kereta api, tali kawat baja, ban roda kereta api dan alat-alat

pertanian.

2.1.2. Diagram Fasa Fe-C

Diagram kesetimbangan besi karbon adalah diagram yang

menampilkan hubungan antara temperatur dimana terjadi perubahan fasa

selama proses pendinginan dan pemanasan yang lambat dengan kadar

karbon. Gambar 2,1Diagram Fasa Besi-Karbida-Besi ini merupakan dasar

pemahaman untuk semua operasi-operasi perlakuan panas. Dimana fungsi

diagram fasa adalah memudahkan memilih temperatur pemanasan yang


7

sesuai untuk setiap proses perlakuan panas baik proses anil, normalizing

maupun proses pengerasan.

Gambar 2.1Diagram Fasa Besi-Karbida-Besi

(Sumber : William D. Callister. Materials Science And Engineering 7ed)

2.1.3. Struktur Mikro Baja

Jika baja karbon dilihat dibawah mikroskop metallurgi, maka

strukturmikro dapat dikenali sebagai perlit, ferrit, sementit (karbida besi),

austenit atau bainit dengan beberapa variasi tergantung dari

perlakuannya.Sementit atau karbida besi merupakan struktur terkeras pada

diagram karbon dengan kandungan karbon 6,67% C. Dalam diagram

karbon telihat bahwa karbida besi (Fe3C) berada pada bagian sebelah

kanan diagram. Baja yang mengalami perlakuan panas akan mengalami

allotropic yang berlainan.


8

Modifikasi yang dimaksud adalah:

1. Austenit atau Besi Austenit merupakan larutan pada sela antarakarbon

dan besi dengan struktur FCC, dan mampu melarutkan maksimum 2%

karbon secara intersitas pada temperature 1129oC dalam bentuk larutan

padat, austenit bersifat liat dan lunak.

2. Ferrit adalah besi dengan struktur BBC yang mampu melarutkan

0,008% C pada temperatur kamar dan maksimal 0,025% Cpada

temperatur 723˚C. Ferrit membentuk larutan padat intersiti dengan

karbon pada luasan yang sempit dengan struktur yang paling luas.

3. Perlit merupakan campuran eutektoit dengan kandungan 0,8% karbon

yang tampak tersusun berlapis-lapis secara bergantian dari ferrit dan

sementit. Oleh karena itu perlit mempunyai sifat antara ferrit dan

sementit yaitu cukup kuat dan tahan terhadap korosi. Perlit terbentuk

pada suhu 723˚C, dimana pada saat pendinginan 0,8% karbon akan

menghasilkan 100% perlit pada komposisi eutectoid. Bila laju

pendinginan lambat maka karbon dapat berdifusi lama sehinga

terbentuk perlit kasar, sedangkan bila laju pendinginan dipercepat

maka akan terbentuk perlit halus.

4. Sementit atau karbida besi adalah senyawa kimia antara besi dengan

karbon dengan kandungan karbon sebanyak 6,67% karbida besi (Fe3C)

menyatakan bahwa tiga atom besi terikat oleh salah satu atom karbon

yang menjadi sebuah karbida besi. Sementit memberikan kekerasan

yang tinggi pada baja.

5. Struktur martensit terbentuk karena adanya pemanasan kemudian

didinginkan dengan cepat (quenching) yang terbentuk dibawah

temperatur eutectoid tetapi masih dibawah temperatur tuang, karena

austenit tidak stabil pada pendinginan diatas, sehingga terjadi secara

serentak strukturnya berubah menjadi kubus pusat ruang tetragonal

(BBC). Pada keadaan ini tidak terjadi difusi melainkan pengerasan

sebab semua atom karbon tetap tertinggal dalam lapisan padat karena


9

strukturnya tidak berbentuk kubus maka karbon terperangkap sehingga

sulit terjadi slip sehingga dalam hal ini martensit mempunyai sifat

keras, rapuh, dan mempunyai kekuatan tarik yang tinggi. Sifat

martensit yang tidak stabil harus ditemper untuk menghilangkan

tegangan dalam agar diperoleh sifat yang lebih liat dan kuat (Surdia,

1999).

2.1.4. Sifat Mekanik Baja

Sifat mekanik suatu bahan adalah kemampuan bahan untuk

menahan beban-beban yang dikenakan padanya.Beban-beban tersebut

dapat berupa beban tarik, tekan, bengkok, geser, puntir, atau beban

kombinasi. Sifat-sifat mekanik yang terpenting antara lain :

1. Kekuatan (strength) menyatakan kemampuan bahan untuk menerima

tegangan tanpa menyebabkan bahan tersebut menjadi patah. Kekuatan

ini ada beberapa macam, dan ini tergantung pada beban yang bekerja

antara lain dapat dilihat dari kekuatan tarik, kekuatan geser, kekuatan

tekan, kekuatan puntir, dankekuatan bengkok.

2. Kekerasan (hardness) dapat didefenisikan sebagai kemampuan bahan

untuk bertahan terhadap goresen, pengikisan (abrasi), penetrasi. Sifat

ini berkaitan erat dengan sifat keausan (wear resistance).Dimana

kekerasan ini jugamempunyai korelasi dengan kekuatan.

3. Keuletan (elasticity) menyatakan kemampuan bahan untuk menerima

tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang

permanen setelah tegangan dihilangkan. Keuletan juga menyatakan

seberapa banyak perubahan bentuk yang permanen mulai terjadi,

dengan kata lain keuletanmenyatakan kemampuan bahan untuk

kembali ke bentuk dan ukuran semula setelah menerima beban yang

menimbulkan deformasi.


10

4. Kekakuan (stiffness) menyatakan kemampuan bahan untuk menerima

tegangan/beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk

(deformasi) atau defleksi. Dalam beberapa hal kekakuan ini lebih

penting daripada kekuatan.

5. Plastisitas (plasticity) menyatakan kemampuan bahan untuk mengalami

sejumlah deformasi plastis yang permanen tanpa mengakibatkan

terjadinya kerusakan. Sifat ini sangat diperlukan bagi bahan yang akan

diproses dengan berbagai proses pembentukan seperti, forging, rolling,

extruding dan sebagainya. Sifat ini sering juga disebut sebagai keuletan

(ductility).

6. Ketangguhan (toughness) menyatakan kemampuan bahan untuk

menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan.

Juga dapat dikatakan sebagai ukuran banyaknya energi yang diperlukan

untuk mematahkan suatu benda kerja pada suatu kondisi tertentu.Sifat

ini dipengaruhi oleh banyak faktor, sehingga sifat ini sulit untuk diukur.

7. Kelelahan (fatigue) merupakan kecenderungan dari logam untuk patah

apabila menerima tegangan berulang-ulang (cyclic stress) yang

besarnya masih jauh dibawah batas kekuatan elastisitasnya. Sebagian

besar dari kerusakan yang terjadi pada komponen mesin disebabkan

oleh kelelahan.Karenanya kelelahan merupakan sifat yang sangat

penting tetapi sifat ini juga sulit diukur karena sangat banyak faktor

yang mempengaruhinya.

8. Mulur (creep) merupakan kecenderungan suatu logam mengalami

deformasi plastis yang besarnya merupakan fungsi waktu, pada saat

bahan tersebut menerima beban yang besarnya relatif tetap.

2.2. Perlakuan Panas

Perlakuan panas atau heat treatment adalah kombinasi operasi

pemanasan pada logam dibawah temperatur lebur logam tersebut dan


11

pendinginan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat dengan

waktu tertentu (Avner, 1974).

Perlakuan panas didefinisikan sebagai kombinasi dari proses

pemanasan danpendinginan dengan kecepatan tertentu yang dilakukan

terhadap logam/paduan dalam keadaan padat, sebagai upaya untuk

memperoleh sifat-sifat tertentu. Perubahan sifat tersebut terjadi karena ada

perubahan struktur mikro selama proses pemanasan dan pendinginan

dimana sifat logam atau paduan sangat dipengaruhi oleh struktur mikro.

Proses perlakuan panas terdiri dari beberapa tahapan, dimulai dari proses

pemanasan bahan hingga pada suhu tertentu dan selanjutnya didinginkan

juga dengan cara tertentu. Tujuan dari perlakuan panas adalah

mendapatkan sifat-sifat mekanik yang lebih baik dan sesuai dengan yang

diinginkan seperti meningkatkan kekuatan dan kekerasan, mengurangi

tegangan, melunakkan, mengembalikan pada kondisi nomal akibat

pengaruh pada pengerjaan sebelumnya, dan menghaluskan butir kristal

yang akan berpengaruh pada pengerjaan sebelumnya, dan menghaluskan

butir kristal yang akan berpengaruh pada keuletan bahan (ASM handbook

Vol 4, 1991).

Dalam proses pendinginan pada pembuatan material baja dilakukan

secara menerus mulai dari suhu yang lebih tinggi sampai dengan suhu

rendah. Pengaruh kecepatan pendinginan menerus terhadap struktur mikro

yang terbentuk ditunjukkan pada Gambar 2.2Continuos Cooling

Transformation Diagram


12

Gambar 2.2Continuos Cooling Transformation Diagram

1. Normalizing

Normalizing adalah proses pemanasan pada suhu austenit dan

didinginkan diudara terbuka. Cara normalizing adalah memanaskan baja

pada suhu 10˚C-40˚C di atas daerah kritis, kemudian pendinginan dengan

udara terbuka.Normalizingbiasanya diterapkan pada baja karbon rendah

dan baja paduan untukmenghilangkan pengaruh pengerjaan bahan

sebelumnya, menghilangkan tegangandalam, dan memperoleh sifat-sifat

fisik yang diinginkan (Amstead dan Djaprie,1995). Hasil proses

normalizing baja akan berbutir lebih halus, lebih homogenydan keras dari

hasil annealing (Wardoyo, 2005).

2. Quenching

Proses quenchingmerupakan proses pengerjaan logam dengan

pendinginan secara cepat. Sehingga melalui quenchingakan mencegah

adanya proses yang dapat terjadi pada pendinginan lambat seperti

pertumbuhan butir. Secara umum, quenching akan menyebabkan

menurunnya ukuran butir dan dapat meningkatkan nilai kekerasan pada

suatu paduan logam. Laju quenching tergantung padabeberapa faktor yaitu

suhu, panas pada penguapan, viskositas, media pendingin dan


13

agritasi(aliran media pendingin).Kecepatan pendinginanquenching dengan

air lebih besar dibandingkan pendinginan dengan oli, sedangkan pendingin

dengan udara memiliki kecepatan yang paling kecil (Syaefudin, 2001).

Pada umumnya baja yang telah mengalami proses quenching

memiliki kekerasan yang tinggi serta dapat mencapai kekerasan yang

maksimum tetapi agak rapuh. Dengan adanya sifat yang rapuh, makakita

harus menguranginya dengan melakukan proses lebih lanjut seperti

tempering(Mulyadi dan Suitra, 2010).

3. Tempering

Tempering didefinisikan sebagai proses pemanasan logam setelah

dikeraskan (quenching) pada temperatur tempering(di bawah suhu kritis)

sehingga diperoleh ductilitytertentu, yang dilanjutkan dengan proses

pendinginan (Koswara, 1991). Suhu pemanasan pada proses tempering

dapatdibedakan sebagai berikut:

a. Tempering suhu rendah

Tempering ini mempunyai suhu pemanasan 150 300 . Proses ini

tidakakan menghasilkan penurunan kekerasan yang berarti. Tempering

ini hanyauntuk mengurangi tegangan-tegangan kerut dan kerapuhan

dari baja. Proses ini biasa digunakan pada alat-alat potong, mata bor

dan sebagainya.

b. Tempering suhu menengah

Tempering ini mempunyai suhu pemanasan 300 550 . Tempering

padasuhu sedang bertujuan untuk menambah keuletan dan sedikit

menurunkan kekerasan. Peningkatan suhu temperingakan mempercepat

penguraianmartensit dan kira-kira pada suhu 315 perubahan fase

menjadi martensittemper berlangsung dengan cepat. Proses ini

digunakan pada alat-alat kerja yang mengalami beban berat, misalnya

palu, pahat, dan pegas.

c.Tempering pada suhu tinggi


14

Tempering ini mempunyai suhu pemanasan 550 650 . Tempering

suhutinggi bertujuan memberikan daya keuletan yang besar dan

sekaliguskekerasannya menjadi agak rendah.Tingginya suhu

temperingdanlamanyaholding time pada benda kerjatergantung pada

jenis dan kekerasan baja yang dikehendaki. Semakin tinggi dansemakin

lama holding time yang diberikan, semakin banyak terbentuk trosit

dansorbit sehingga kekerasan menjadi lebih rendah, keuletannya

bertambah. Prosestempering umumnya pada roda gigi, poros,batang

penggerak dan sejenisnya(Schonmetzdan Gruber, 1985)

2.2.1. Media Pendinginan

Media pendingin yang digunakan untuk mendinginkan baja

bermacam-macam. Berbagai bahan pendingin yang digunakan dalam proses

perlakuan panasantara lain :

1. Air

Air adalah senyawa kimia dengan rumus kimia H₂O.Air memiliki

sifat tidakbewarna, tidak berasa dan tidak berbau.Air memiliki titik beku

0 dan titik didih 100 (Halliday dan Resnick, 1985). Pendinginan

menggunakan air akanmemberikan daya pendinginan yang cepat

dibandingkan dengan oli (minyak)karena air dapat dengan mudah

menyerap panas yang dilewatinya dan panasyang terserap akan cepat

menjadi dingin. Kemampuan panas yang dimiliki airbesarnya 10 kali dari

minyak (Soedjono, 1978). Sehingga akan dihasilkankekerasan dan

kekuatan yang baik pada baja. Pendinginan menggunakan airmenyebabkan

tegangan dalam, distorsi dan retak (Gary, 2011).

2. Minyak

Minyak yang digunakan sebagai fluida pendingin dalam perlakuan

panasadalah yang dapat memberikan lapisan karbon pada kulit

(permukaan) bendakerja yang diolah. Selain minyak yang khusus


15

digunakan sebagai bahanpendinginan pada proses perlakuan panas, dapat

juga digunakan minyak bakaratau oli. Viskositas oli dan bahan dasar oli

sangat berpengaruh dalam prosespendinginan sampel. Oli yang

mempunyai viskositas lebih rendah memilikikemampuan penyerapan

panas lebih baik dibandingkan dengan oli yangmempunyai viskositas lebih

tinggi karena penyerapan panas akan lebih lambat(Soedjono, 1978).

3. Udara

Pendinginan udara dilakukan untuk perlakuan panas yang

membutuhkanpendinginan lambat.Udara yang disirkulasikan ke dalam

ruangan pendinginandibuat dengan kecepatan yang rendah. Udara sebagai

pendingin akanmemberikan kesempatan kepada logam untuk membentuk

kristal-kristal dankemungkinan mengikat unsur-unsur lain dari udara

(Soedjono, 1978).

4. Garam

Garam dapat dipakai sebagai media pendinginan disebabkan

memiliki sifatmendinginkan yang teratur dan cepat. Bahan yang

didinginkan di dalam cairan garam akan mengakibatkan ikatanya menjadi

lebih keras karena padapermukaan benda kerja tersebut akan mengikat zat

arang (Soedjono, 1978).Cairan garam merupakan larutan garam dan air,

titik didih larutan akan lebihtinggi daripada pelarut murninya.

2.3. Korosi

Definisi dari korosi adalah perusakan atau penurunan mutu dari material

akibat bereaksi dengan lingkungan (Corrosion Engineering,1987), dalam hal

ini adalah interaksi secara kimiawi.Sedangkan penurunan mutu yang

diakibatkan interaksi secara fisik bukan disebut korosi, namun biasa dikenal

sebagai erosi dan keausan. Contoh korosi antara lain: karat besi dan

paduannya pada temperatur kamar, kerak baja pada temperatur tinggi, noda

pada perak, dan sebagainya.Pencegahan korosi sampai sekarang sudah

banyak dilakukan karena korosi banyak membebani peradaban manusia.


16

a. Biaya korosi yang sangat mahal, baik akibat korosi itu sendiri maupun

guna pencegahannya.

b.Korosi sangat memboroskan sumber daya alam.

c. Korosi sangat membahayakan manusia, bahkan mendatangkan maut.

Korosi yang terjadi pada logam, dikarenakan kebanyakan logam

ditemukan di alam dalam bentuk oksida.Logam juga memiliki

kecenderungan untuk kembali kekeadaan pada saat ditemukan di alam.

2.3.1. Macam-macam Korosi

a. Korosi Merata (Uniform attack)

Adalah korosi yang terjadi pada permukaan logam akibat reaksi

kimia karena pH air yang rendah dan udara yang lembab, sehingga

makin lama logam makin menipis.Biasanya korosi ini terjadi pada pelat

baja atau profil logam yang bersifat homogen. Korosi jenis ini dapat

dicegah dengan cara diberi lapisan lindung yang mengandung inhibitor.

Gambar 2.3Korosi Merata (Uniform attack)

b. Korosi Sumuran (Pitting corrosion)

Korosi ini sangat berbahaya karena pada bagian permukaan

hanya lubang kecil saja, namun pada bagian dalamnya terjadi lubang

yang besar seperti sumuran.Korosi ini terjadi akibat adanya sistem anoda

pada logam, dimana daerah tersebut terdapat konsentrasi Cl ‾ yang


17

tinggi.Pada Gambar 2.4 menunjukkan korosi sumuran pada pipa, dimana

terdapat lubang-lubang kecil permukaan pipa.

Korosi jenis ini dapat dicegah dengan cara :

a. Pemilihan bahan yang homogen

b. Diberikan inhibitor sebagai pelindung

c. Diberikan coating material dengan dan menggunakan potensi.

Gambar 2.4Korosi Sumuran

(Sumber : Chamberlain. KOROSI. p. 138)

c. Korosi Erosi (Errosion corrosion)

Korosi ini terjadi karena keausan dan menimbulkan bagian-

bagian yang tajam dan kasar, bagian-bagian inilah yang mudah terjadi

korosi dan juga diakibatkan karena fluida yang sangat deras dan dapat

mengikis pelindung pada logam. Pada Gambar 2.5 merupakan contoh

korosi erosi pada flange dari paduan tembaga yang mengalami erosi

benturan akibat pemasangan paking kurang pas.


18

Gambar 2.5Korosi Erosi pada Flange


d. Korosi Logam Tak Sejenis (Dissimilar Metals)

Merupakan korosi akibat dua logam tak sejenis yang tergandeng

(coupled) membentuk sebuah sel korosi basah sederhana. Sebutan lain

yang sering digunakan adalah korosi dwilogam (KR. Treathewey, 1991,

p.109). Korosi ini sering dijumpai pada sambungan sambungan pipa

yang berbeda jenis logamnya. Pemilihan logam yang sama jenisnya

sangat penting untuk menghindari korosi ini. Pada Gambar 2.6

merupakan contoh korosi logam yang tak sejenis ketiga logam

disatukan.


19

Gambar 2.6Korosi Logam Tak Sejenis

e. Korosi Tegangan (Stress Corrosion)

Korosi tegangan terjadi karena butiran logam yang berubah bentuk

yang diakibatkan karena logam mengalami perlakuan khusus, seperti

diregang, ditekuk.Sehingga butiran menjadi tegang dan butiran ini sangat

mudah bereaksi dengan lingkungan. Apabila logam yang telah mengalami

stress maka logam harus direlaksasi.

Gambar 2.7Korosi Tegangan (Stress Corrosion)



20

Gambar 2.7 diatas merupakan contoh korosi tegangan pada pipa tarik-

dingin sesudah disimpan di sebuah rak laboratourium kimia selama enam

bulan, kegiatan ini menyebabkan retak sepanjang 300 mm.

f. Korosi Celah (Crevice Corrosion)

Korosi celah adalah dengan perubahan yang tinggi pada lubang

sempit yang disebabkan adanya perbedaan penambahan oksigen dengan

konsentrasi oksigen dalam celah lebih rendah sehingga sulit bagi oksigen

untuk menembus lubang kecil.Korosi ini, disebabkan oleh adanya

sejumlah kecil larutan yang terstagnasi (diam) karena adanya hole, gasket

seperti pada Gambar 2.8 dibawah ini.Sambungan penyebab timbulnya

celah, sehingga korosi ini sering juga disebut korosi deposit, korosi

retakan.Korosi ini banyak terjadi dalam cairan, dan perancangan dan

desain yang benar dapat menanggulangi terbentuknya celahsehingga

korosi celah dapat dikurangi.

Gambar 2.8Korosi Celah

(Audouard, J.P et al, CORROSION/88, paper 413, St. Louis,

MO, March 21–25, 1988.)


21

g. Korosi Lelah (Fatigue Corrosion)

Korosi ini terjadi karena logam mendapatkan beban siklus yang

terus berulang sehingga semakin lama logam akan mengalami patah

karena terjadi kelelahan logam. Korosi ini biasanya terjadi pada turbin

uap, pengeboran minyak dan propeller kapal.Pada Gambar 2.9 merupakan

contoh korosi lelah.

Gambar 2.9Korosi Lelah (Fatigue Corrosion)

h. Korosi Batas Butir (Intergranular Corrosion)

Korosi ini menyerang pada daerah sepanjang batas butir atau

daerah sekitarnya. Seperti diketahui, logam merupakan susunan butiran-

butiran kristal seperti pasir. Butiran-butiran tersebut saling terikat

membentuk mikrostruktur. Korosi ini disebabkan karena adanya

perubahan sifat metalurgi, terjadi pada suhu pemanasan 400oC 800

oC

dimana krom akan tertarik oleh karbon untuk membentuk kromium

karbida (chromium carbide) dibatas butir. Sehingga permukaan dari

material menjadi lemah. Pada Gambar 2.10 merupakan contoh korosi batas

butir pada baja karbon 0,15 persen dengan perbesaran 500 kali.


22

Gambar 2.10Korosi Batas Butir


2.3.2. Faktor-faktor Laju Korosi

Beberapa faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi proses korosi

antara lain, yaitu :

1. Suhu

Suhu merupakan faktor penting dalam proses terjadinya korosi, di

mana kenaikan suhu akan menyebabkan bertambahnya kecepatan

reaksi korosi. Hal ini terjadi karena makin tinggi suhu maka energi

kinetik dari partikel-partikel yang bereaksi akan meningkat sehingga

melampaui besarnya harga energi aktivasi dan akibatnya laju

kecepatan reaksi (korosi) juga akan makin cepat, begitu juga

sebaliknya (Fogler, 1992). Gambar 2.11 merupakan grafik hubungan

antara laju korosi dan suhu.


23

Gambar 2.11Grafik Laju Korosi dan Suhu

2. Kecepatan Alir Fluida atau Kecepatan Pengadukan

Laju korosi cenderung bertambah jika laju atau kecepatan

aliran fluida bertambah besar. Hal ini karena kontak antara zat

pereaksi dan logam akan semakin besar sehingga ion-ion logam akan

makin banyak yang lepas sehingga logam akan mengalami kerapuhan

korosi (Kirk Othmer, 1965).Pada Gambar 2.12 merupakan grafik

hubungan antara laju korosi dan kecepatan alir fluida.

Gambar 2.12Grafik Laju Korosi dan Kecepatan Alir Fluida

3. Konsentrasi Bahan Korosif

Hal ini berhubungan dengan pH atau keasaman dan kebasaan

suatu larutan. Larutan yang bersifat asam sangat korosif terhadap


24

logam dimana logam yang berada didalam media larutan asam akan

lebih cepat terkorosi karena merupakan reaksi anoda. Sedangkan

larutan yang bersifat basa dapat menyebabkan korosi pada reaksi

katodanya karena reaksi katoda selalu serentak dengan reaksi anoda

(Djaprie, 1995).Gambar 2.13 memperlihatkan grafik hubungan laju

korosi dan pH lingkungan.

Gambar 2.13Grafik Laju Korosi dan pH

4. Oksigen

Adanya oksigen yang terdapat di dalam udara dapat bersentuhan

dengan permukaan logam yang lembab.Sehingga kemungkinan menjadi

korosi lebih besar. Di dalam air (lingkungan terbuka), adanya oksigen

menyebabkan korosi (Djaprie,1995). Gambar 2.14 memperlihatkan grafik

hubungan antara Laju Korosi dan Konsentrasi O₂.


25

Gambar 2.14Grafik Laju Korosi dan Konsentrasi O₂

5. Waktu Kontak

Dalam proses terjadinya korosi, laju reaksi sangat berkaitan erat

dengan waktu. Gambar 2.15 menunjukkan grafik hubungan laju korosi

dan waktu kontak bahwa pada dasarnya semakin lama waktu logam

berinteraksi dengan lingkungan korosif maka semakin tinggi tingkat

korosifitasnya. Laju korosi dapat dihitung dengan metode kehilangan

berat atau weight gain loss (WGL).Laju korosi dinyatakan dalam mdd

(milly desi per day). Dengan menghitung massa logam yang telah

dibersihkan dari oksida dan massa tersebut dinyatakan sebagai massa

awal lalu dilakukan selama waktu tertentu. Setelah itu dilakukan

penghitungan massa kembali dari suatu logam setelah dibersihkan

logam tersebut dari hasil korosi yang terbentuk dan massa tersebut

dinyatakan sebagai massa akhir. Dengan mengambil beberapa data

seperti luas permukaan, waktu dan massa jenis logam yang di uji maka

dihasilkan suatu laju korosi.


26

Gambar 2.15Grafik Laju Korosi dan Waktu Kontak

2.4. Pengujian Bahan

Pengujian bahan ini dilakukan untuk mengetahui sifat fisis dan

mekanis dari benda uji yang diteliti.

2.4.1. Pengujian Tarik

Uji tarik rekayasa dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan

dasar kekuatan bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan.

Pada uji tarik benda uji diberi beban gaya tarik sesumbu dan bertambah

besar secara berkelanjutan,bersamaan dengan itu dilakukan pengamatan

mengenai perpanjangan yang dialami benda uji (Djaprie, 1987:276).

1. Perilaku Mekanik Material

Pengujian tarik yang dilakukan pada suatu material padatan

(logam dan non logam) dapat memberikan keterangan yang relatif

lengkap mengenai perilaku material tersebut terhadap pembebanan

mekanis. Informasi penting yang bisa didapat adalah:

a. Batas proporsionalitas (proportionality limit)

Merupakan daerah batas dimana tegangan dan regangan

mempunyai hubungan proporsionalitas satu dengan lainnya. Setiap

penambahan tegangan akan diikuti dengan penambahan regangan

secara proporsional dalam hubungan linier σ = Eε(bandingkan dengan


27

hubungan y = mx; dimana y mewakili tegangan; x mewakili regangan

dan m mewakili slope kemiringan dari modulus kekakuan).

Bentuk kurva tegangan-regangan yang umum disajikan pada

Gambar 2.16.

Gambar 2.16Kurva tegangan-regangan rekayasa

(Sumber : Djaprie. Metalurgi Mekanikp.278 Edisi 3)

b. Batas elastis (elastic limit)

Daerah elastis adalah tegangan terbesar yang masih dapat ditahan

oleh bahan tanpa terjadi regangan sisa permanen yang terukur pada

saat beban telah ditiadakan. Dengan bertambahnya ketelitian

pengukuran regangan, nilai batas elastiknya menurun hingga suatu

batas yang sama dengan batas elastis sejati yang diperoleh dengan cara

pengukuran regangan mikro. Dengan ketelitian regangan yang sering

digunakan (10-4

inci/inci), batas elastik lebih besar daripada batas

proporsional.Penentuan batas elastik memerlukan prosedur pengujian

yang diberi beban-tak diberi beban (loading-unloading).


28

c. Titik luluh (yield point) dan kekuatan luluh (yield strength)

Titik ini merupakan suatu batas dimana material akan terus

mengalami deformasi tanpa adanya penambangan beban. Tegangan

(stress) yang mengakibatkan bahan menunjukan mekanisme luluh ini

disebut tengangan luluh (yield stress). Titik luluh ditunjukkan oleh titik

Y, gejala luluh umumnya hanya ditunjukkan oleh logam-logam ulet

dengan struktur kristal BCC dan FCC yang membentuk interstitial solid

solution dari atom atom karbon, boron, hidrogen dan oksigen. Interaksi

antara dislokasi dan atom-atom tersebutmenyebabkan bajaulet seperti

mild steel menunjukkan titik luluh bawah (lower yield point) dan titik

luluh atas (upper yield point).Baja berkekuatan tinggi dan besi tuang

yang getas umumnya tidak memperlihatkan batas luluh yang

jelas.Untuk menentukan kekuatan luluh material seperti inimaka

digunakan suatu metode yang dikenal sebagai Metode Offset.Dengan

metode ini kekuatan luluh (yield strength) ditentukan sebagai tegangan

dimana bahan memperlihatkan batas penyimpangan/deviasi tertentu

dari proporsionalitas tegangan dan regangan. Pada gambar di bawah ini

garis offset OX ditarik paralel dengan OP, sehingga perpotonganXW

dan kurva tegangan-regangan memberikan titik Y sebagai kekuatan

luluh. Umumnya garis offset OX diambil 0.1–0.2% dari regangan total

dimulai dari titik O.


29

Gambar 2.17Kurva tegangan-regangan benda uji bahan getas

Kekuatan luluh atau titik luluh merupakan suatu gambaran

kemampuan bahan menahan deformasi permanen bila digunakan dalam

penggunaan struktural yang melibatkan pembebanan mekanik seperti

tarik, tekan bending atau puntiran. Di sisi lain, batas luluh ini harus

dicapai ataupun dilewati bila bahan (logam) dipakai dalam proses

manufaktur produk- produk logam seperti proses

rolling,drawing,stretching dan sebagainya. Dapat dikatakan bahwa titik

luluh adalah suatu tingkat tegangan yang:

•Tidak boleh dilewati dalam penggunaan struktural (in service)

•Harus dilewati dalam proses manufaktur logam (forming process)

d. Kekuatan tarik maksimum (ultimate tensile strength)

Merupakan tegangan maksimum yang dapat ditanggung oleh

material sebelum terjadinya perpatahan (fracture).Nilai kekuatan tarik

maksimum σ uts ditentukan dari beban maksimum F maks dibagi luas

penampang awal Ao.

UTS =

……………………………….(1)


30

Pada bahan ulet tegangan maksimum ini ditunjukan oleh M dan

selanjutnya bahan akan terus berdeformasi hingga titik B. Bahan yang

bersifat getas memberikan perilaku yang berbeda dimana tegangan

maksimum sekaligus tegangan perpatahan. Dalam kaitannya dengan

penggunaan strukturalmaupun dalam proses forming bahan, kekuatan

maksimum adalah batas tegangan yang sama sekali tidak boleh

dilewati.

e. Kekuatan Putus (Breaking Strength)

Kekuatan putus ditentukan dengan membagi beban pada saat

benda uji putus (F breaking) dengan luas penampang awal Ao.Untuk

bahan yang bersifat ulet pada saat beban maksimumM terlampaui dan

bahan terus terdeformasi hingga titik putus B maka terjadi mekanisme

penciutan (necking) sebagai akibat adanya suatu deformasi yang

terlokalisasi. Pada bahanulet kekuatan putus adalah lebih kecil

daripada kekuatan maksimum sementara pada bahangetas

kekuatan putus adalah sama dengan kekuatan maksimumnya.

f. Keuletan (ductility)

Keuletan merupakan suatu sifat yang menggambarkan

kemampuan logam menahan deformasi hingga terjadinya perpatahan.

Sifat ini dalam beberapa tingkatan, harus dimiliki oleh bahan bila ingin

dibentuk (forming) melalui proses rolling, bending, stretching,

drawing, hammering, cutting dan sebagainya. Pengujian tarik

memberikan dua metode pengukuran keuletan bahan yaitu :

Persentase perpanjangan (elongation)

Diukur sebagai penambahan panjang ukur setelah perpatahan

terhadap panjang awalnya.

Elongasi, ( ) ⁄ …........................(2)


31

Dimana Lƒ adalah panjang akhir dan L adalah panjang awal dari

benda uji

Persentase pengurangan/reduksi penampang (Area Reduction)

Diukur sebagai pengurangan luas penampang (cross-selection)

setelah perpatahan terhadap luas penampang awalnya

Rereduksi penampang,

( ) ⁄ ] …………(3)

Dimana ƒ adalah luas penampang akhir dan adalah luas

penampang awal.

g. Modulus elastisitas (E)

Modulus elastisitas atau modulus Young merupakan ukuran

kekakuan suatu material.Semakin besar harga modulus ini maka

semakin kecil regangan elastis yang terjadi padasuatu tingkat

pembebanan tertentu, atau dapat dikatakan material tersebut semakin

kaku (stiff). Pada grafik tegangan-regangan Gambar 2.18, modulus

kekakuan tersebutdapat dihitung dari slope kemiringan garis elastis

yang linier, diberikan oleh :

⁄ atau …………………………………...(4)

Dimana adalah sudut yang dibentuk oleh daerah elastis kurva

tegangan-regangan.Modulus elastisitas suatu material ditentukan oleh

energi ikat antar atom-atom, sehingga besarnya nilaimodulus ini

tidak dapat dirubah oleh suatu proses tanpa merubah struktur

bahan. Sebagai contoh diberikan oleh Gambar 2.18.


32

Gambar 2.18Grafik tegangan- regangan baja yang memperlihatkan

kesamaan modulus elastisitas

h. Modulus kelentingan (modulus of resilience)

Mewakili kemampuan material untuk menyerap energi dari luar

tanpa terjadinya kerusakan. Nilai modulus dapat diperoleh dari luas

segitiga yang dibentuk oleharea elastisdiagram tegangan-regangan.

i. Modulus ketangguhan (modulus of toughness)

Merupakan kemampuan material dalam menyerap energi

terjadinya perpatahan.Secara kuantitatif dapat ditentukan dari luas

area keseluruhan dibawah kurva tegangan regangan hasil pengujian

tarik.Pertimbangan desain yangmengikut sertakan modulus

ketangguhan menjadi sangat penting untuk komponen-komponen

yang mungkin mengalami pembebanan berlebih secara tidak

disengaja. Material dengan modulus ketangguhan yang tinggi akan

mengalami distorsi yang besar karena pembebanan berlebih, tetapi hal

ini tetap disukai dibandingkan material dengan modulus yang rendah

dimana perpatahan akan terjadi tanpa suatu peringatan terlebih

dahulu.


33

j. Kurva tegangan-regangan rekayasa dan sesungguhnya

Kurva tegangan-regangan rekayasa didasarkan atas dimensi awal

(luas area dan panjang) dari benda uji, sementara untuk mendapatkan

kurva tegangan-regangan sesungguhnya diperlukan luas area dan

panjang aktual pada saat pembebanan setiap saat terukur.Perbedaan

kedua kurva tidaklah terlampau besar pada regangan yang kecil, tetapi

menjadi signifikan pada rentang terjadinya pengerasan regangan

(strain hardening), yaitu setelah titik luluh terlampaui.Secara khusus

perbedaan menjadi demikian besar di dalam daerah necking. Pada

kurva tegangan-regangan rekayasa, dapat diketahui bahwa benda uji

secara aktual mampu menahan turunnya beban karena luas area awal

Ao bernilai konstan pada saat penghitungan tegangan

⁄ Sementara pada kurva tegangan-regangan sesungguhnya luas

area aktual adalah selalu turun hingga terjadinya perpatahan dan benda

uji mampu menahan peningkatan tegangan karena .

Gambar 2.19Kurva tegangan-regangan pada baja karbon rendah

Sampel hasil pengujian tarik dapat menunjukkan beberapa tampilan

perpatahan seperti diilustrasikan oleh Gambar 2.20 dibawah ini :


34

Gambar 2.20Ilustrasi bentuk patahan benda uji tarik sesuai

dengan tingkat keuletan/kegetasan

2.4.2. Pengamatan Struktur Mikro

Pengamatan struktur mikro adalah suatu pengujian untuk mengetahui

susunan fasa pada suatu benda uji atau spesimen. Struktur mikro dan sifat

paduannya dapat diamati dengan berbagai cara bergantung pada sifat

informasi yang dibutuhkan. Salah satu cara dalam mengamati struktur suatu

bahan yaitu dengan teknik metalografi (pengujian mikroskopik).

a. Metalogafi

Metalografi adalah ilmu yang berkaitan dengan penyusun dari

mikrostruktur logam dan paduan yang dapat dilihat langsung oleh mata

maupun dengan bantuan peralatan seperti mikroskop optik, mikroskop

elektron SEM (Scanning ElectronMicroscope), dan difraksi sinar-X.

Metalografi tidak hanya berkaitan dengan struktur logam tetapi juga

mencakup pengetahuan yang diperlukan untuk preparasi awal permukaan

bahan. Sampel metalografi harus memenuhi criteria yaitu mewakili

sampel, cacat dipermukaan minimum bebas goresan, lubang cairan

lengket, inklusi, presipitat, fasa terlihat jelas, permukaan sampel datar

sehingga perbesaaran maksimum mampu dicapai, dan permukaan sampel

bagian pinggir tidak rusak (Noviano, 2010).

Secara umum prinsip kerja mikroskop optik adalah sinar datang

yang berasal dari sumber cahaya melewati lensa kondensor, lalu sinar

datang itu menuju glass plane yang akan memantulkannya menuju sampel.

Sebelum mencapai sampel, sinar datang melewati beberapa lensa


35

pembesar. Kemudian sinar datang tersebut sebagian akan dipantulkan

kembali, sedangkan sebagian lagi akan menyimpang akibat mengenai

permukaan yang telah terkorosi pada saat pengetsaan. Sinar datang yang

dipantulkan kembali ke mikroskop optik akan diteruskan ke lensa okuler

sehingga dapat diamati.

2.4.3. Pengamatan Bentuk Patahan

Pengamatan ini mengamati bentuk patahan dari benda uji akibat

pengujian tarik. Benda uji memperlihatkan beberapa jenis patahan yang

berbeda-beda. Jenis perpatahan yang umum adalah patah getas dan patah

ulet. Pada Gambar 2.20 memperlihatkan beberapa jenis patahan akibat

tegangan tarik yang terjadi pada logam.

1. Perpatahan ulet

Perpatahan ulet memberikan karakteristk berserabut (fibrous) dan

gelap (dull) seperti pada Gambar 2.21 disajikan tahapan terjadinya

perpatahan ulet pada sempel uji tarik, sementara perpatahan getas

ditandai dengan permukaan patahan yang berbutir (granular) dan terang

seperti disajikan pada Gambar 2.22. Perpatahan ulet umumnya lebih

disukai karena bahan yang ulet umumnya lebih tangguh dan

memberikan peringantan lebih dahulu sebelum terjadinya

kerusakan.Pengamatan kedua tampilan perpatahan itu dapat dilakukan

baik dengan mata telanjang maupun dengan bantuan alat stereoscan

macroscope.Pengamatan yang lebih detil dimungkinkan dengan

penggunaan SEM (Scanning Electron Microscope).


36

Gambar 2.21Tahapan perpatahan ulet pada sempel uji tarik

(Sumber : Sriati Djaprie. Metalurgi Mekanikp.262 Edisi 3)

a. Penyempitan awal

b. Pembentukan rongga- rongga kecil (cavity)

c. Penyatuan rongga rongga membentuk suatu retakan

d. Perambatan retak

e. Perpatahan geser akhir pada sudut 45o

2. Perpatahan getas

Perpatahan getas memiliki ciri-ciri sebagai berikut:

1. Tidak ada atau sedikit sekali deformasi plastis yang terjadi pada

material

2. Retak/perpatahan merambat sepanjang bidang-bidang kristalin

membelah atom-atom material (transgranular).

3. Pada material lunak dengan butir kasar (coarse-grain)

maka dapat dilihat pola-pola yang dinamakan chevrons or

fan-like pattern yang berkembang keluar dari daerah awal

kegagalan.


37

4. Material keras dengan butir halus (fine-grain) tidak memiliki

pola-pola yang mudah dibedakan.

5. Material amorphous (seperti gelas) memiliki permukaan patahan

yang bercahaya dan mulus.

Gambar 2.22Patah getas pada spesimen uji tarik


38

2.5. Tinjauan pustaka

Penelitian dari Arief Murtiono yang berjudul “Pengaruh Quenching

dan Tempering Terhadap Kekerasan dan Kekuatan Tarik Serta Struktur

Mikro Baja Karbon Sedang Untuk Mata Pisau Pemanen

Sawit”menyatakan bahwa perlakuan panas (heat treatment) didefenisikan

sebagai kombinasi operasi pemanasan dan pendinginan yang terkontrol

dalam keadaan padat untuk mendapatkan sifat-sifat tertentu pada baja/logam

atau paduan. Salah satu metode perlakuan panas tersebut dengan proses

quenching dan tempering. Proses ini dilakukan pada temperatur austenite

(830˚C) selama 45 menit kemudian didinginkan dengan air es dan udara

bebas, kemudian di-temper pada temperature 550 , 600 , dan 650

dengan lama waktu penahanan 1 jam dan 2 jam. Hasil pengujian

memperlihatkan bahwa nilai kekerasan optimum adalah 825,6 BHN setelah

quenching pada suhu 830˚C dan 333 BHN setelah di-temper selama 1 jam

pada suhu 550 . Hasil pengujian tarik diperoleh tegangan luluh (yield

strength) 607,72MPa dan tegangan batas (ultimate strength) 939MPa.

Besarnya kenaikan butiran dari raw material 5,6 μm menjadi 5,9 μm setelah

quenching, dan setelah tempering naik menjadi 6,12 μm, 6,93 μm, dan 7,15

μm. Dari penelitian ini disimpulkan bahwa proses tempering dapat

menurunkan nilai kekerasan dan kekuatan tarik. Sementara hasil mikro

struktur memperlihatkan bahwa diameter butiran bahan menunjukkan

kenaikan diameter butiran selama proses heat treatment. Dimana korelasi

antara diameter butiran dan sifat mekanis adalah berbanding terbalik sesuai

dengan rumus yang dikemukakan oleh Hall and Petch method.

Penelitian dari Agustinus Bowo Sulistyo (2007) yang berjudul “Efek

Lingkungan Pantai dan Waktu Korosi Terhadap Laju Korosi dan

Karakteristik Baja Profil L” menyatakan bahwa penulis ingin mengetahui

perbedaan antara hasil pengujian tarik, struktur makro dan mikro, mengetahui

perbedaan diagram regangan dan tegangan. Perbedaan laju korosi dan

kekerasan bahan baja rendah dengan profil siku sebelum atau sesudah


39

diletakkan dipantai dalam waktu 2, 4 dan 6 bulan.Hasil pengujian

memperlihatkan bahwa nilai beban maksimum, kekerasan bahan yang

tertinggi adalah benda uji awal atau sebelum terkorosi.Semakin lama

peletakan benda uji di daerah pantai, maka hasil pengujian yang diperoleh

terus menurun. Nilai beban maksimum pada benda uji sebelum terkorosi

sebesar 890,92 kg, benda uji yang telah terkorosi menurun beban

maksimumnya menjadi 500,4 kg pada terkorosi 6 bulan. Sedangakan nilai

regangan tertinggi terdapat terdapat pada benda uji sebelum terkorosi yaitu

17,89% dan 10,19% pada terkorosi 6 bulan. Hasil pengujian kekerasan

tertinggi yaitu 182,6 kg/mm² pada benda uji sebelum terkorosi dan menurun

pada benda uji setelah terkorosi menjadi 151 kg/mm² pada korosi 6 bulan.

Sementara pengamatan struktur mikro menunjukkan bahwa benda uji

sebelum terkorosi dan sesudah terkorosi terlihat sama atau tidak berbeda

secara signifikan. Dari penelitian ini disimpulkan bahwa proses korosi dapat

menurunkan nilai beban maksimum, regangan dan nilai kekerasannya.

Sementara hasil struktur mikro memperlihatkan hasil yang sama.


40

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Skema Penelitian

Gambar 3.1 Skema Penelitian

Pembuatan Benda Uji

Perlakuan Panas Quenching

dan Tempering

Perlakuan PanasNormalizing

Benda Uji

Awal Sebelum

Terkorosi

Pengujian Bahan

1. Uji Tarik

2. Perhitungan laju korosi

3. Pengamatan Bentuk Patahan

Hasil Penelitian dan Pembahasan

Kesimpulan

Uji Komposisi

Benda Uji

terkorosi 1

bulan

Benda Uji

terkorosi 2

bulan

Benda Uji

terkorosi 3

bulan

Benda Uji

terkorosi 4

bulan

Pengamatan Struktur Mikro

Persiapan Bahan


41

3.1. Persiapan Benda Uji

Penelitian ini menggunakan baja karbon sedang dengan kandungan karbon

0,65% dan dengan paduan logam lainya.

3.2. Peralatan Yang Digunakan

Alat-alat yang digunakan dalam pembuatan dan pengujian benda uji meliputi:

a. Alat yang digunakan dalam pembuatan benda uji

1. Mesin bubut

Gambar 3.2 Mesin Bubut

2. Kikir

Gambar 3.3 Kikir


42

3. Jangka sorong

Gambar 3.4Jangka Sorong

Jangka sorong yang digunakan untuk mengukur dimensi dari benda

uji, jangka sorong yang digunakan memiliki ketelitian 0,05 mm.

b. Alat yang digunakan dalam pengujian benda uji

1. Mesin Uji Tarik

Alat uji tarik ASTM A370 dengan seri GOTECT KT-7010AZ

Taiwan, ROC dengan kemampuan maksimal tarik 1 Ton (1000

kg).

Gambar 3.5Mesin Uji Tarik


43

2. Mikroskop Metallurgi

Gambar 3.6Mikroskop Metallurgi

Mikroskop metalurgi digunakan untuk pengamatan struktur mikro

benda uji quenching tempering dan benda uji dengan perlakuan

normalizing.

3. Oven

Gambar 3.7Oven


44

4. Stopwatch

Gambar 3.8Stopwatch

5. Autosol

Gambar 3.9Autosol

6. Amplas


45

Gambar 3.10Amplas

7. Neraca Digital

Neraca Digital digunakan untuk menimbang berat awal dari benda

uji dan perubahannya setelah dibersihkan dari korosi. Neraca

digital yang digunakan memiliki ketelitian 0,01 gram.

Gambar 3.11Neraca Digital

8. Accu Zurr

Gambar 3.12 Accu Zurr


46

9. Gerinda Tangan

Gambar 3.13 Gerinda Tangan

10. Oli

Oli digunakan sebagai media pendingin dalam proses quenching.

Gambar 3.14 Oli

12. Thermometer


47

Gambar 3.15Thermometer

13. Kain

14. Alkohol 95 dan HNO 5

Gambar 3.16HNO3 5%

3.3. Pembuatan Benda Uji

Sebelum penelitian dimulai, benda uji dibentuk dengan mengacu

pada ukuran standard ASTM A370-03a.Pembuatan spesimen uji

menggunakan mesin bubut. Ukuran dari spesimen uji akan menyesuiakan

mesin uji tarik di Laboratorium Ilmu Logam, Teknik Mesin, Universitas

Sanata Dharma.

Gambar 3.17 Standar ASTM A370-03a


48

Tahap Tahap Pembuatan Benda Uji

1. Memilih baja silinder dengan ukuran diameter 13,5 mm

2. Menentukan ukuran benda uji berdasar standar ASTM A370-

03a dengan skema sebagai berikut:

3mm

10mm 13mm

100 mm

Gambar 3.18 Bentuk Spesimen Uji Tarik

3. Baja silinder dibentuk menggunakan mesin bubut sesuai

dengan bentuk dan ukuran yang telah ditentukan.

3.4. Proses Perlakuan Panas ( Heat Treatment ) Benda Uji

Proses perlakuan panas pada umumnya untuk memodifikasi struktur

mikro baja sehingga meningkatkan sifat mekanik, salah satunya yaitu

kekerasan (Smallman and Bishop, 1999). Perlakuan panas didefinisikan

sebagai kombinasi dari proses pemanasan dan pendinginan dengan kecepatan

tertentu yang dilakukan terhadap logam/paduan dalam keadaan padat, sebagai

upaya untuk memperoleh sifat-sifat tertentu.

Sebelum benda uji diberi perlakuan panas quenching tempering

terlebih dahulu benda uji dinormalizing untuk mengembalikan baja ke sifat

awalnya.

3.4.1.Perlakuan Normalizing Benda Uji

Normalizing biasanya diterapkan pada baja untuk mengilangkan

pengaruh pengerjaan bahan sebelumya, menghilangkan tegangan dalam


49

dan memperoleh sifat-sifat fisik yang diinginkan (Amsted dan Djaprie,

1995).

Langkah-langkah proses normalizing adalah sebagai berikut :

1. Benda uji dimasukkan dalam oven dan dipanaskan hingga suhu 830

2. Benda uji ditahan pemanasaanya selama 60 menit.

3. Setelah proses penahanan benda uji didinginkan dengan udara terbuka

seperti pada Gambar 3.19.

Gambar 3.19Benda uji didinginkan pada udara terbuka

3.5.2. Proses Quenching Benda Uji

Terdapat beragam media pendinginyangdigunakan dalam proses

quenchingantara lain : air, larutan air garam, minyak/oli. Air dan oli

merupakanmedia pendingin yang paling banyak dipakaiuntuk

mengeraskan baja karena mudah dalamproses pencelupannya. Pendinginan

dengan airlebih cepat dibandingkan dengan oli, sehinggakemungkinan

terjadinya retak lebih besar, olehkarena itu oli lebih banyak digunakan

sebagai media pendingin.Namun pemilihan media pendingin tersebut

terkadang tidak sesuai dengan hasil kekerasan yang diinginkan, untuk itu

perlu dilakukan riset dan percobaan agar didapat hasil yang


50

diinginkan.Dalam penelitian ini dipilih media oli yang dipanaskan hingga

100 sebagai media pendinginnya.

Langkah-langkah proses quenching benda uji adalah sebagai berikut :

1. Benda uji yang sudah selesai dinormalizing, dimasukkan kembali ke

dalam oven dan dipanaskan hingga suhu 850 Pemanasan akan

ditahan disuhu yang sama selama 60 menit.

2. Oli disiapkan dengan dipanaskan hingga 100 .

3. Benda uji yang sudah ditahan selama 60 menit, dicelupkan dengan

cepat kedalam oli yang sudah dipanaskan seperti pada Gambar 3.20

dan ditunggu hingga benda uji dingin.

4. Benda uji dibersihkan dari terak dan oli yang masih menempel pada

benda uji seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.21 dibawah ini.

Gambar 3.20Benda uji saat di quenching


51

Gambar 3.21Benda uji setelah di quenching

3.5.3. Proses Tempering Benda Uji

Baja yang telah dikeraskan bersifat rapuh dan kurang cocok

digunakan.Melalui tempering, kekerasan dan kerapuhan dapat diturunkan

sampai memenuhi syarat penggunaan.Proses tempering terdiri dari

pemanasan kembali baja yang telah dipanaskan atau dikeraskan pada suhu

di bawah suhu kritis disusul dengan pendinginan.

Langkah-langkah proses quenching benda uji adalah sebagai berikut :

1. Benda uji yang telah diquenching dimasukkan kembali kedalam oven

dan dipanaskan kembali hingga suhu 600 .

2. Suhu oven ditahan selama 60 menit disuhu yang sama.

3. Setelah benda uji ditahan selama 60 menit, lalu oven dimatikan.

4. Benda ujiditunggu hingga dingin didalam oven tanpa dikeluarkan.

Pada Gambar 3.22 menunjukkan benda uji setelah selesai proses di

tempering.

Gambar 3.22Benda uji setelah di tempering

3.6. Penempatan Benda Uji Pada Lingkungan Pantai


52

Pengujian dilingkungan pantai bertujuan membandingkan laju korosi

antara benda uji yang diberi perlakuan panas normalizing dan benda uji yang

mendapat perlakuan panas quenching dan tempering. Pengujian benda uji

dilingkungan pantai dilakukan dengan cara menggantung benda uji

dilingkungan pantai, seperti pada Gambar 3.23. Lama waktu pengujian adalah

4 bulan dengan setiap bulan beberapa benda uji perlakuan panas

normalizingdan benda uji quenching tempering akan diambil dan diuji. Setiap

benda uji yang diambil akan diuji tarik dan dihitung laju korosinya.

Gambar 3.23Benda uji diletakkan dilingkungan pantai

3.7. Pengujian Benda Uji

Pengujian benda uji bertujuan untuk mendapatkan data dimana dari data

tersebut akan dibandingkan antara benda uji yang mendapat perlakuan panas

quenching temperingdan yang mendapat perlakuan panas normalizingyang

belum mengalami korosi maupun mengalami korosi 1 bulan, 2 bulan, 3

bulan dan 4 bulan.

3.7.1. Uji Tarik

Pengujian tarik dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan

dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi

bahan. Pada uji tarik benda uji diberi beban gaya tarik sesumbu yang

bertambah besar secara kontinu, bersamaan dengan itu dilakukan


53

pengamatan mengenai perpanjangan yang dialami benda uji (Djaprie,

1986:276). Mesin yang digunakan adalah jenis Universal Testing

Machine dengan kekuatan tarik maksimum 1 Ton (1000 kg).

Adapun langkah-langkah pengujian tarik adalah :

a. Benda uji diukur menggunakan jangka sorong untuk mendapatkan

dimensi awal.

b. Benda uji dipasang pada grip (penjepit) atas dan bawah pada mesin uji

tarik dengan menaikan atau menurunkan grip bagian bawah, sehingga

benda uji berada pada posisi grip dengan tepat dan betul-betul vertikal

seperti pada Gambar 3.24.

c. Pada bagian ujung-ujung gauge length benda uji dipasang alat

pengukur pertambahan panjang (Ekstensometer).

d. Benda uji diberi beban sehingga benda uji akan bertambah panjang dan

sampai pada saat benda uji tersebut mengalami kegagalan atau patah.

e. Data hasil penarikan yang terlihat pada panel mesin dicatat. Data ini

meliputi nilai pertambahan panjang, beban tarik, beban maksimum,

beban ketika benda uji patah dan print out diagram pertambahan

panjang berbanding beban.

Gambar 3.24Gambar benda uji pada mesin uji tarik


54

3.7.2. Pengamatan Struktur Mikro

Pengamatan struktur mikro bertujuan untuk membandingkan

struktur mikro dari benda uji yang diteliti dengan kondisi yang mendapat

perlakuan panas quenching tempering dan perlakuan panas normalizing,

serta mempelajari sifat logam.

Langkah-langkah pengujian struktur mikro :

a. Permukaan benda uji dihaluskan dan dibersihkan sehingga permukaan

tersebut rata dan sejajar, gunakan amplas mulai dari yang kasar hingga

amplas yang halus.

b. Benda uji digosok dengan autosol yang di oleskan pada kain, sampai

permukaan mengkilap seperti kaca.

c. Permukaan benda uji dietsa dengan menggunakan larutan NaOH,

kemudian diamkan selama 60 detik.

d. Benda uji dimasukkan kedalam alkohol untuk menetralkan bahan etsa

kemudian dicuci dengan aquades dan dikeringkan.

Pengamatan permukaan benda uji yang telah dietsa dengan menggunakan

mikroskop.Pada Gambar 3.25 benda uji siap dilakukan pengamatan

struktur mikro setelah dietsa menggunakan larutan NaOH.

Gambar 3.25Benda uji struktur mikro


55

3.7.3. Perhitungan Laju Korosi

Perhitungan laju korosi digunakan untuk mengetahui laju korosi

dari benda uji setiap bulannya, korosi 1 bulan, 2 bulan, 3 bulan dan 4

bulan.Pengujian laju korosi juga untuk membandingkan laju korosi antara

benda uji yang diberi perlakuan panas quenching tempering serta benda uji

dengan perlakuan panas normalizing.

Langkah-langkah pengujian laju korosi :

1. Benda uji yang diambil dari pantai terlebih dahulu ditimbang untuk

mengetahui pertambahan beratnya seperti pada Gambar 3.26.

Gambar 3.26Benda uji ditimbang

2. Benda uji dibersihkan dari terak-terak korosi yang menempel pada

permukaan seperti pada Gambar 3.27

Gambar 3.27Benda uji dibersihkan


56

3. Benda uji direndam dalam air accu supaya benda uji benar-benar

bersih dari korosi seperti pada Gambar 3.28.

Gambar 3.28Benda uji direndam dalam air accu

4. Benda uji dibersihkan menggunakan sabun, kemudian ditimbang

kembali untuk mendapat berat bersih dari benda uji seperti pada

Gambar 3.29 dibawah ini.

Gambar 3.29Benda uji bersih ditimbang


57

57

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

Data yang diambil pada tugas akhir ini adalah data yang digunakan untuk

mengetahui perbandingan kekuatan antar benda uji baik benda uji dengan

perlakuan panas quenching tempering maupun benda uji dengan perlakuan panas

normalizing. Data yang digunakan adalah data uji tarik, data visual berupa

struktur mikro dan makro, bentuk patahan dan perhitungan laju korosi yang akan

membandingkan antara benda uji dengan perlakuan panas quenching tempering

dan benda uji dengan perlakuan panas normalizing.

4.1. Pengujian Tarik

Data hasil pengujian tarik merupakan benda uji awal sebelum terkorosi

dan yang sudah terkorosi di daerah pantai dalam waktu 1 bulan, 2 bulan, 3 bulan

dan 4 bulan guna menunjukkan pengaruh terhadap kekuatan tarik dari benda uji

tersebut. Data yang diperoleh pada pengujian tarik adalah kekuatan tarik (UTS),

regangan, beban maksimal (F max).

Jumlah benda uji pada perlakuan quenching temperingberjumlah

20 buah benda uji yang akan diuji setiap bulannya 4 benda uji, sedangkan untuk

benda uji dengan perlakuan panas normalizing berjumlah 19 buah benda uji

dikarenakan salah satu benda uji mengalami kecacatan saat diberi perlakuan

panas. Setiap bulannya akan diuji 4 benda uji pula, namun pada bulan terakhir

hanya 3 benda uji.

A. Data uji tarik disajikan pada Tabel 4.1 dan 4.2


58

58

Tabel 4.1Tabel data uji tarik benda uji quenching dan tempering

Nama spesimen F max

(kg)

A

(mm²)

UTS

(kg/mm²)

(%)

TI

Benda uji tanpa

dikorosikan

506,3 5,73 88,36 23,59

T2 634,8 6,84 92,81 20,54

T3 632,7 7,07 89,49 17,14

T4 688,6 7,80 88,28 28,24

Rerata 615,6 6,86 89,73 22,38

T5

Korosi 1 bulan di

pantai

673,1 7,55 89,15 18,95

T6 607,8 7,07 85,97 15,26

T7 578,9 7,31 79,19 8,57

T8 547,0 5,73 95,46 11,63

Rerata 601,7 6,92 87,44 13,60

T9

Korosi 2 bulan di

pantai

573,9 5,73 100,16 10,00

T10 499,3 5,52 90,45 8,60

T11 488,9 5,73 85,32 10,72

T12 525,9 6,16 85,37 11,40

Rerata 522 5,78 90,33 10,18

T13

Korosi 3 bulan di

pantai

477,2 5,52 86,45 5,64

T14 360,7 4,34 83,11 4,53

T15 458,2 5,31 86,29 5,00

T16 478,2 5,31 90,06 5,12

Rerata 443,57 5,12 86,48 5,07

T17

Korosi 4 bulan di

pantai

470,0 5,73 82,02 5,91

T18 399,1 4,72 84,56 5,82

T19 459,5 4,53 101,43 3,63

T20 362,9 4,53 80,11 3,20

Rerata 422,87 4,88 87,03 4,64


59

Dari data Tabel 4,1 terlihat adanya range data yang cukup lebar.

Selanjutnya digunakan Standar Deviasi untuk menyeleksi apakah data layak

digunakan.

Deviasi Standar =

√

2

1

)(

n

i

xxi

(Harinaldi, STATISTIK, p.36, 2005)

Standar Deviasi data ketiga

Data ke3 xi ( xi - x )²

T 9 100,16 96,73

T 10 90,45 0,02

T 11 85,32 25,05

T 12 85,37 24,55

x 90,33

( ( xi x )²) = 146,34

Deviasi Standar =

√

2

1

)(

n

i

xxi

= √

n

i 1

2)33,9034,146(

= 6,93

Data valid = rerata data standar deviasi


60

= 90,33 6,98

Data terbesar = 90,33 + 6,98

= 97,31

Data terkecil = 90,33 – 6,98

= 83,35

Setelah dilakukan Standar Deviasi, data ketiga menjadi seperti berikut :

Benda Uji UTS

T10 90,45

T11 85,32

T12 85,37

Standar Deviasi data kelima

Data ke 5 xi ( xi - x )²

T 17 82,02 25,10

T 18 84,56 6,10

T 19 101,43 207,36

T 20 80,11 5,80

x 87,03

( ( xi x )²) = 244,36

Deviasi Standar =

√

2

1

)(

n

i

xxi


61

= √

n

i 1

2)03,8836,244(

= 9,03


= 87,03 9,03


= 96,06

Data terkecil = 87,03– 9,03

= 78,00

Setelah dilakukan Standar Deviasi, data kelima menjadi seperti berikut :

Benda Uji UTS

T17 82,02

T18 84,56

T20 80,11

Setelah dilakukan Standar Deviasi Tabel 4.1 Data uji tarik benda uji quenching

dan tempering menjadi seperti pada Tabel 4.2 dengan data T19 dapat dihilangkan

karena rangenya yang terlalu lebar.


62

Tabel 4.2Data uji tarik benda uji quenching dan tempering standar deviasi

Nama spesimen F max

(kg)

A

(mm²)

UTS

(kg/mm²)

ε (%)

TI

Benda uji tanpa

dikorosikan

506,3 5,73 88,36 23,59

T2 634,8 6,84 92,81 20,54

T3 632,7 7,07 89,49 17,14

T4 688,6 7,80 88,28 28,24

Rerata 615,6 6,86 89,73 22,38

T5

Terkorosi 1 bulan di

pantai

673,1 7,55 89,15 18,95

T6 607,8 7,07 85,97 15,26

T7 578,9 7,31 79,19 8,57

T8 547,0 5,73 95,46 11,63

Rerata 601,7 6,915 87,44 13,60

T10 Terkorosi 2 bulan di

pantai

499,3 5,52 90,45 8,60

T11 488,9 5,73 85,32 10,72

T12 525,9 6,16 85,37 11,40

Rerata 504,7 5,80 87,05 10,24

T13


pantai

477,2 5,52 86,45 5,64

T14 360,7 4,34 83,11 4,53

T15 458,2 5,31 86,29 5,00

T16 478,2 5,31 90,06 5,12

Rerata 443,58 5,12 86,48 5,07

T17 Terkorosi 4 bulan di

pantai

470 5,73 82,02 5,91

T18 399,1 4,72 84,56 5,82

T20 362,9 4,53 80,11 3,20

Rerata 410,67 4,99 82,23 4,98


63

Tabel 4.3Tabel data uji tarik benda uji perlakuan panas normalizing

Nama spesimen F max

(kg)

A

(mm2)

UTS

(kg/mm²)

ε

(%)

P1

Benda uji tanpa

dikorosikan

603,6 7,07 85,37 18,95

P2 588,1 8,05 73,06 17,86

P3 516,2 7,07 73,01 20,92

P4 491,3 7,80 62,99 16,32

Rerata 549,80 7,50 73,61 18,51

P5


pantai

527,5 7,55 69,87 18,78

P6 559,1 7,55 74,05 8,32

P7 404,2 8,05 50,21 19,47

P8 580,4 5,94 97,71 15,76

Rerata 517,80 7,27 72,96 15,58

P9


pantai

384,4 6,16 62,40 5,87

P10 427,6 5,73 74,62 5,94

P11 432,2 6,16 70,16 7,56

P12 451,2 6,16 73,25 7,14

Rerata 423,85 6,05 70,11 6,63

P13


pantai

395,5 5,31 74,48 4,46

P14 334,7 5,11 65,50 4,12

P15 454,1 5,73 79,25 3,94

P16 359,7 4,91 73,26 4,51

Rerata 386,00 5,27 73,12 4,26

P17 Terkorosi 4 bulan di

pantai

276,3 3,80 72,71 3,73

P18 267 3,80 70,26 3,24

P19 217,8 3,14 69,36 2,89

Rerata 253,70 3,58 70,78 3,29


64

Dari data Tabel 4.3 terlihat pula adanya range data yang cukup lebar.

Selanjutnya digunakan Standar Deviasi untuk menyeleksi apakah data layak

digunakan.

Standar Deviasi data ketiga


P 9 62,40 59,41

P 10 74,62 20,36

P 11 70,16 0,003

P 12 73,25 9,88

x 70,11

( ( xi x )²) = 89,65

= √

n

i 1

2)11,7065,89(

= 5,47


= 70,11 5,47


= 75,58


= 64,64


65

Setelah dilakukan Standar Deviasi, data ketiga menjadi seperti berikut :

Benda Uji UTS

P10 74,62

P11 70,16

P12 73,25

Standar Deviasi data keempat


P 13 74,48 1,84

P 14 65,50 58,10

P 15 79,25 37,55

P16 73,26 0,02

x 73,12

( ( xi x )²) = 97,51

= √

n

i 1

2)12,7351,97(

= 5,70


= 73,12 5,70


= 78,82


= 67,42


66

Setelah dilakukan Standar Deviasi, data keempat menjadi seperti berikut :

Benda Uji UTS

P13 74,48

P14 65,50

P16 73,26

Setelah dilakukan Standar Deviasi Tabel 4.3 Data uji tarik benda uji perlakuan

panas normalizingmenjadi seperti pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4Data uji tarik benda uji perlakuan panasnormalizing setelah standar

deviasi

Nama spesimen F max

(kg)

A

(mm2)

UTS

(kg/mm²)

ε

(%)

P1

Benda uji tanpa

dikorosikan

603,6 7,07 85,37 18,95

P2 588,1 8,05 73,06 17,86

P3 516,2 7,07 73,01 20,92

P4 491,3 7,80 62,99 16,32

Rerata 549,80 7,50 73,61 18,51

P5

Korosi 1 bulan di

pantai

527,5 7,55 69,87 18,78

P6 559,1 7,55 74,05 8,32

P7 404,2 8,05 50,21 19,47

P8 580,4 5,94 97,71 15,76

Rerata 517,80 7,27 72,96 15,58


pantai

427,6 5,73 74,62 5,94

P11 432,2 6,16 70,16 7,56

P12 451,2 6,16 73,25 7,14

Rerata 437,00 6,02 72,68 6,88


pantai

395,5 5,31 74,48 4,46

P14 334,7 5,11 65,50 4,12

P16 359,7 4,91 73,26 4,51

Rerata 363,30 5,11 71,08 4,36


pantai

276,3 3,80 72,71 3,73

P18 267 3,80 70,26 3,24

P19 217,8 3,14 69,36 2,89

Rerata 253,70 3,58 70,78 3,29


67

B. Kekuatan Tarik (UTS)

Perhitungan kekuatan tarik pada tabel diperoleh dari persamaan (1).

Kekuatan Tarik =

Gambar 4.1Grafik kekuatan tarik benda uji quenching dan tempering

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 1 2 3 4Kek

uata

n T

ari

k (k

g/m

m²)

Lama Korosi (Bulan)

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4

Kek

ua

tan

Ta

rik

(k

g/m

m²)

Lama Korosi


68

Gambar 4.2Grafik kekuatan tarik benda uji normalizing

Gambar 4.3Grafik perbandingan benda uji perlakuanquenching

tempering dan normalizing

Dari Tabel 4.2 dan Tabel 4.4 maupun dari Gambar 4.1 dan Gambar 4.2

nampak bahwa kekuatan tarik benda uji dengan perlakuan panas quenching

tempering maupun benda uji normalizing mengalami penurunan kekuatan namun

penurunan tidak terlalu signifikan. Kekuatan tarik awal dari benda uji quenching

tempering sebesar 89,73 kg/mm² lalu kekuatan tarik benda uji pada bulan keempat

menjadi 82,23 kg/mm² atau mengalami penurunan kekuatan tarik sebesar 8,35%.

Kekuatan tarik benda uji perlakuannormalizingmemiliki kekuatan tarik awal

sebesar 73,61 kg/mm² lalu kekuatan tariknya pada bulan keempat menjadi 70,78

kg/mm² atau mengalami penurunan sebesar 3,38%.

Penurunan dari kekuatan tarik pada benda uji dengan perlakuan panas

quenching tempering maupun benda ujinormalizing setiap bulannya disebabkan

karena berkurangnya kualitas dari benda uji karena proses korosi tiap bulannya,

hal ini juga didukung Gambar 4.4 dan Gambar 4.5 foto makro dari benda uji

quenching tempering dan benda uji normalizingyang memperlihatkan

menurunnya kualitas dari benda uji dari awal bulan sebelum terkorosi dan

50

60

70

80

90

100

0 1 2 3 4 5 6

Kek

ua

tan

Ta

rik

(k

g/m

m²)

Lama Korosi (Bulan) Benda Uji Quenching Tempering

Benda Uji Normalizing


69

dibandingkan dengan benda uji terkorosi 4 bulan. Penurunan kekuatan tarik pada

benda uji quenching tempering paling besar terjadi pada bulan ketiga menuju

bulan keempat, pada bulan ketiga kekuatan tarik sebesar 86,48 kg/mm² lalu pada

bulan keempat kekuatan tarik benda uji sebesar 82,23 kg/mm². Penurunan

kekuatan tarik dari benda uji quenching tempering yang lebih besar dari pada

benda uji perlakuan panas normalizingdapat disebabkan oleh telah hilangnya kulit

yang dihasilkan pada proses quenching awal yang merupakan bagian terkuat dari

benda uji quenching tempering, hal ini juga berbanding lurus dengan laju korosi

benda uji quenching tempering yang memiliki perbandingan laju korosi terbesar

pada bulan ketiga sebesar 69,6 mdd dan bulan keempat sebesar 20,37 mdd.

Kekuatan tarik benda uji quenching tempering selalu memiliki nilai lebih besar

dibanding kekuatan tarik benda uji dengan perlakuan normalizingsetiap bulannya.

Gambar 4.4Foto makro benda ujiawal sebelum terkorosi


70

(a) (b)

Gambar 4.5Foto makro benda uji bulan keempat terkorosi. (a) Benda uji

perlakuan normalizing; (b) Benda uji quenching tempering

C. Regangan/Elongasi( )

Perhitungan regangan/elongasi dari tabel diperoleh dari:

( ) ] ⁄

Gambar 4.6Grafik regangan benda uji quenching tempering

0

5

10

15

20

25

0 1 2 3 4

Reg

an

gan

(%

)

Lama Korosi ( Bulan)


71

Gambar 4.7Grafik regangan benda uji perlakuan normalizing

Dari Gambar 4.6 dan Gambar 4.7 nampak bahwa regangan dari benda uji

quenching tempering maupun benda uji normalizing mengalami penurunan nilai

regangan yang cukup drastis. Regangan awal dari benda uji quenching tempering

sebesar 22,38% dan regangan pada benda uji empat bulan sebesar 4,98% atau

regangan dari benda uji quenching tempering turun 77,74%. Benda ujinormalizing

juga mengalami penurunan nilai regangan, regangan awal benda uji sebesar

18,51% dan regangan pada benda uji empat bulan sebesar 3,29% ataunilai

regangan benda uji perlakuan normalizing menurun sebesar 82,22%.Nilai

regangan ini menurun dikarenakan mengecilnya diameter dari benda uji yang

mengurangi luasanya untuk meregang serta berkurangnya kualitas dari benda uji

akibat terkorosi tiap bulannya yang dibuktikan pula pada Gambar 4.4 dan Gambar

4.5.

4.2. Pengamatan Struktur Mikro

Pengambilan gambar struktur mikro dilakukan dengan cara

pengamatan benda uji pada mikroskop, kemudian dilakukan pemotretan.

Pengamatan struktur mikro dilakukan untuk membandingkan benda uji yang

mendapat perlakuan panas quenching tempering dan benda uji yang mendapat

perlakuan panas normalizing.

0

5

10

15

20

0 1 2 3 4

Reg

an

ga

n (

%)

Lama Korosi ( Bulan)


72

Gambar 4.8Struktur mikro benda uji quenching tempering

Gambar 4.9Struktur mikro benda uji normalizing

Gambar 4.8 menunjukan struktur mikro dari benda uji quenching tempering

yang terdiri dari butir-butir ferit (berwarna putih), perlit (berwarna hitam) dan

bainit (agak keabuan).Apabila semakin luas dan besar warna putih pada suatu

mikro baja, maka semakin banyak ferit yang terbentuk berarti bahwa material

tersebut semakin lunak dan ulet.Pada fasa perlit terdiri dari lapisan-lapisan halus

yang bersifat kuat dan keras (Haryadi, 2005). Dengan pendinginan yang lambat

saat proses tempering maka karbon akan berdifusi lama sehingga terbentuk perlit

kasar. Pada Gambar 4.9 pada benda uji perlakuan panas normalizingmenunjukan

struktur mikro awal dari benda uji baja yang terdiri dari ferit dan perlit.

perlit

bainit

ferit

ferit

05101520

0

R

L… R…

perlit


73

4.3. Pengamatan Bentuk Patahan

Hasil pengamatan jenis patahahan benda uji, baik benda uji dengan

perlakuan panas quenching tempering maupun dengan perlakuan normalizing.

A. Benda uji dengan perlakuan panas quenching tempering

Gambar 4.10Bentuk patahan benda uji tarik bulan ke 0

Gambar 4.11Bentuk patahan benda uji tarik terkorosi 1 bulan


74




75


B. Benda uji dengan perlakuan panasnormalizing

Gambar 4.15Bentuk patahan benda uji tarik bulan ke 0


76




77



Dari keseluruhan bentuk patahan dari benda uji tersebut, baik benda uji

quenching tempering dan benda uji dengan perlakuan normalizingsetiap bulannya

menunjukkan bahwa kedua jenis benda uji merupkan jenis patah ulet.

4.4. Perhitungan Laju Korosi

Perhitungan laju korosi digunakan untuk mengetahui laju korosi dari

benda uji setiap bulannya.Pengujian laju korosi juga untuk membandingkan


78

laju korosi antara benda uji perlakuan panas quenching tempering serta benda

uji perlakuan panas normalizing.

A. Data perhitungan laju korosi disajikan pada Tabel 4.5 dan Tabel 4.6

Tabel 4.5Tabel data laju korosi benda uji quenching tempering

Nama spesimen

Penurunan

Berat (gram)

perhitungan luas

(dm²)

pengurangan berat

per hari (mg)

Laju Korosi

(mdd)

TI Benda uji

tanpa

dikorosikan

0 0,404 0 0

T2 0 0,401 0 0

T3 0 0,396 0 0

T4 0 0,392 0 0

Rerata 0 0,398 0 0

T5 Korosi 1

bulan di

pantai

0,76 0,404 25,33 62,71

T6 1,04 0,385 34,67 90,11

T7 1,32 0,380 44,00 115,86

T8 0,94 0,374 31,33 83,84

Rerata 1,02 0,386 33,83 88,13

T10 Korosi 2

bulan di

pantai

3,12 0,393 52,00 132,19

T11 2,64 0,404 44,00 108,92

T12 2,06 0,401 34,33 85,54

Rerata 2,61 0,400 43,44 108,88

T13 Korosi 3

bulan di

pantai

6,06 0,396 67,33 170,00

T14 7,1 0,395 78,89 199,58

T15 6,82 0,391 75,78 193,96

T16 5,32 0,406 59,11 145,68

Rerata 6,33 0,397 70,28 177,31

T17 Korosi 4

bulan di

pantai

8,24 0,400 68,67 171,50

T19 9,39 0,406 78,25 192,71

T20 9,59 0,397 79,92 201,55

Rerata 9,07 0,401 75,61 188,58


79

.Tabel 4.6 Tabel data laju korosi benda uji perlakuan panas normalizing

Nama spesimen

Penurunan

Berat (gram)

perhitungan

luas (dm²)

pengurangan berat

per hari (mg)

Laju Korosi

(mdd)

P1 Benda uji

tanpa

dikorosikan

0 0,383 0 0

P2 0 0,387 0 0

P3 0 0,397 0 0

P4 0 0,399 0 0

Rerata 0 0,392 0 0

P5 Terkorosi 1

bulan di

pantai

1,39 0,400 46,33 115,90

P6 1,21 0,400 40,33 100,94

P7 1,16 0,397 38,67 97,28

P8 1,28 0,397 42,67 107,51

Rerata 1,26 0,398 42,00 105,41

P10 Terkorosi 2

bulan di

pantai

3,43 0,382 57,17 149,84

P11 3,38 0,405 56,33 139,25

P12 4,61 0,414 76,83 185,79

Rerata 3,81 0,400 63,44 158,30

P13 Terkorosi 3

bulan di

pantai

7,41 0,392 82,33 209,92

P14 7,36 0,406 81,78 201,65

P16 7,35 0,389 81,67 209,76

Rerata 7,37 0,396 81,93 207,11

P17 Terkorosi 4

bulan di

pantai

9,83 0,392 81,92 209,04

P18 10,22 0,395 85,17 215,52

P19 10,28 0,399 85,67 214,74

Rerata 10,11 0,395 84,25 213,10

B. Pengamatan korosi secara makro

Dari pengamatan foto makro benda uji quenching temperingpada Gambar

4.20 sampai Gambar 4.23, korosi pada benda uji semakin bertambah banyak

dan bertambah buruk setiap bulannya. Begitu juga pada benda uji dengan

perlakuan panas normalizing pada Gambar 4.24 sampai Gambar 4.27 dengan

korosi yang semakin buruk setiap bulannya. Hal ini sesuai dengan teori yang

mengatakan bahwa laju korosi dan waktu kontak saling berkaitan sesuai

Gambar 2.15 dimana semakin lama waktu logam berinteraksi dengan

lingkungan korosif maka semakin tinggi kontak korosifnya.


80

Gambar 4.20Foto makro terkorosi 1 bulan benda uji quenching tempering



81




82

Gambar 4.24Foto makro terkorosi 1 bulan benda uji normalizing



83




84

C. Perhitungan laju korosi pada tabel diperoleh dari rumus:

[1/luas permukaan (dm²)] x pengurangan berat perhari (mg)

Gambar 4.28Grafik laju korosi benda uji quenching tempering

Gambar 4.29Grafik laju korosi benda uji perlakuan normalizing

0

50

100

150

200

1 2 3 4Laju

Koro

si (

mg/d

m²/

hari

)

Lama Korosi (Bulan)

0

50

100

150

200

250

1 2 3 4Laju

Koro

si (

mg/d

m²/

hari

)

Lama Terkorosi (Bulan)


85

Gambar 4.30Grafik perbandingan laju korosi

Perhitungan yang dilakukan untuk benda uji quenching tempering maupun

benda uji normalizing dengan satuan laju korosi 1 mg dalam 1 dm² dan dalam 1

hari (mdd). Nilai laju korosi yang digunakan tiap bulan adalah nilai laju korosi

dari 4 spesimen dan diambil nilai rata-rata untuk menentukan laju korosi tiap

bulannya, bulan pertama, kedua, ketiga dan keempat.

Dari Tabel 4.5 untuk data laju korosi benda uji quenching tempering dan

Tabel 4.6 untuk benda uji dengan perlakuan normalizing, nilai laju korosi sama-

sama mengalami peningkatan nilai laju korosi tiap bulannya. Pada bulan pertama

untuk benda uji quenching tempering laju korosinya sebesar 88,13 mdd lalu naik

pada bulan-bulan selanjutnya sebesar 108,88 mdd, 177,31 mdd dan pada bulan

keempat 188,58 mdd. Selama 4 bulan laju korosi benda uji quenching tempering

meningkat 113,98 %. Laju korosi pada benda degan perlakuan normalizing bulan

pertama sebesar 105,41 mdd lalu naik menjadi 158,30 mdd, 207,11 dan pada

bulan keempat sebesar 213,10 mdd. Selama 4 bulan laju korosi benda uji dengan

perlakuan normalizing sebesar 102,16%.

Dari kedua benda uji memiliki persamaan yakni laju korosinya selalu

meningkat tiap bulannya, nilai pertambahan terbesar laju korosi terjadi pada bulan

kedua menuju bulan ketiga yakni naik sebesar 68,43 mdd untuk benda uji

quenching tempering dan naik sebesar 49,81 mdd pada benda uji dengan

0

50

100

150

200

250

0 1 2 3 4 5

md

d (

mg/d

m²/

hari

)

Lama Korosi (Bulan) benda uji quenching tempering

benda uji normalising


86

perlakuan normalizing, dan laju korosi dari kedua benda uji mengalami kenaikan

terkecil pada bulan keempat naik kurang dari 10 mdd tiap benda ujinya. Hal ini

sesuai dengan teori Gambar 2.15 yang menyatakan hubungan antara laju korosi

dan waktu, dimana laju korosi akan semakin tinggi dengan lamanya waktu kontak.

Laju korosi yang semakin tinggi berbanding lurus dengan kehilangan berat dari

benda uji, dimana kehilangan berat semakin banyak setiap bulanya.Benda uji

quenching dan tempering memiliki nilai laju korosi yang lebih rendah dibanding

benda uji dengan perlakuan normalizingdi setiap bulannya.

Tabel 4.7Laju korosi benda uji perlakuan quenching tempering

NO Benda Uji Laju korosi (mdd)

1. Benda uji 1 bulan terkorosi 88,13




Tabel 4.8Laju korosi benda uji dengan perlakuannormalizing

NO Benda Uji Laju korosi (mdd)






88

87

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai

berikut :

1. Kekuatan tarik pada benda uji quenching tempering selalu lebih tinggi

pada tiap bulannya dibanding benda uji normalizing. Kekuatan tarik benda

uji quenching tempering dan benda uji normalizing tertinggi masing-

masing sebesar 89,73 kg/mm² dan 73,61 kg/mm² sebelum terkorosi dan

kedua benda uji mengalami penurunan kekuatan tarik setiap bulannya.

2. Bentuk patahan pada benda uji quenching tempering maupun benda uji

tanpa normalizing termasuk jenis ulet.

3. Jenis korosi yang terjadi pada benda uji quenching tempering maupun

benda uji normalizing adalah korosi merata atau uniform attack.

4. Laju korosi benda uji quenching dan tempering lebih rendah dibanding

benda uji perlakuan normalizing di setiap bulannya. Benda uji quenching

tempering mengalami kenaikan laju korosi sebesar 113,98 %, dengan laju

korosi pada bulan ke 1 sebesar 88,13 mdd. Laju korosi benda uji

normalizing juga mengalami kenaikan sebesar 102,16 %, dengan laju

korosi pada bulan ke 1 sebesar 105,41 mdd.

4.2. Saran

Setelah melakukan proses penelitian dan pegambilan data penulis masih

banyak terdapat kekurangan. Oleh karena itu agar penelitian-penelitian

berikutnya mendapatkan hasil yang lebih baik, maka perlu diperhatikan hal-

hal sebagai berikut:


88

87

1. Dalam penelitian diperlukan percobaan yang tidak sebentar, maka akan

lebih baik jika dipersiapkan jumlah material yang lebih untuk

mengantisipasi kekurangan material dikemudian hari.

2. Dalam proses pemasangan benda uji dilingkungan pantai sebaiknya

dipersiapakan benda uji lebih sebagai cadangan untuk mengantisipasi

kemungkinan cacat atau hilangnya benda uji saat di pantai.

3. Alat-alat pendukung tugas akhir, khusunya mesin uji tarik agar segera

dinaikkan kapasitasnya supaya dapat mendukung penelitian lebih lanjut

dan tidak perlu menguji diluar universitas.


89

DAFTAR PUSTAKA

Arai, T et al. (1991), ASM Handbook: Volume 4 Heat Treating.

Budi Utomo, Jenis Korosi Dan Penanggulangannya; KAPAL, Vol.6, No 2, 2009.

Diater, G.E., (1992), Metalurgi Mekanik, Jilid 2, edisi ketiga, alih bahasa oleh

Sriati Djaprie, Erlangga, Jakarta.

Fontana, M.G.(1987), Corrosion Engineering,Third Edition, Departement of

Metallurgi Engineering Fontana Corrosion Center The Ohio State

University.

Harinaldi.(2005), Statistik Untuk Teknik dan Sains, Erlangga, Jakarta.

Indonesia Corrosion Association,Journal Korosi & Material,: (2000)

Mersilia, A. (2016),Pengaruh Heat Treatment Dengan Variasi Media Quenching

Air Garam Dan Oli Terhadap Struktur Mikro Dan Nilai Kekerasan Baja

Pegas Daun AISI 6135, Universitas Lampung, Lampung.

Murtiono, A. (2012), Pengaruh Quenching dan Tempering Terhadap Kekerasan

dan Kekuatan Tarik Serta Struktur Mikro Baja Karbon Sedang Untuk Mata

Pisau Permanen Sawit, Universitas Sumatera Utara, Sumatera Utara.

Setyahandana, B., Materi Kuliah Bahan Teknik Manufaktur, Universitas Sanata

Dharma, Yogyakarta.

Smallman, R.E. (1991), Metalurgi Fisik Modern, PT. Gramedia Pustaka Utama,

Jakarta..

Sulistyo, A.B.(2007), Efek Lingkungan Pantai Dan Waktu Korosi Terhadap Laju

Korosi Dan Karakteristik Baja, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

Surdia, Tata.and Shinroku S. (1999), Pengetahuan Bahan Teknik, cetakan

keempat, PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Tretheway, KR. dan Chamberlain, J. (1991), Korosi untuk mahasiswa dan

rekayasawan, edisi pertama, PT. Gramedia Utama, Jakarta.

Yani, A.Pengujian Logam. http://www.academia.edu/9753508/Pengujian Logam

(diakses 22 Mei 2016 ).

Zuchry, M. (2011), Pengaruh Karburasi Dengan Variasi Media Pendingin

Terhadap Micro Structur Baja Karbon, Palu:Universitas Tadulako Palu.


http://www.academia.edu/9753508/Pengujian%20Logam

90

LAMPIRAN


91

Lampiran 1. Pengujian Komposisi


92

Lampiran 2. Grafik Uji Tarik Benda Uji Quenching Tempering

Benda Uji Bulan 0 Benda Uji Bulan 0

Benda Uji Bulan 0 Benda Uji Bulan 0

P(Kg) P(Kg) P(Kg)

P(Kg) P(Kg)

88,28 kg/mm

89,49 kg/mm

88,36 kg/mm 92,81 kg/mm


93

Benda Uji 1 Bulan Benda Uji 1 Bulan


P(Kg)

P(Kg)

P(Kg)

P(Kg)

95,15 kg/mm

79,19 kg/mm

95,46 kg/mm

85,97 kg/mm


94



P(Kg) P(Kg)

P(Kg) P(Kg)

100,16 kg/mm

85,32 kg/mm 85,37 kg/mm

90,45 kg/mm


95



P(Kg) P(Kg)

P(Kg) P(Kg)

86,49 kg/mm

90,06 kg/mm 86,29 kg/mm

83,13 kg/mm

P(Kg)

86,45 kg/mm 86,11 kg/mm P(Kg)

P(Kg)


96



P(Kg) P(Kg)

P(Kg) P(Kg)

82,02 kg/mm

80,11 kg/mm

101,43 kg/mm

84,56 kg/mm


97

Lampiran 2. Grafik Uji Tarik Benda Uji Normalizing



P(Kg) P(Kg)

P(Kg)

P(Kg)

P(Kg)

85,37 kg/mm

62,99 kg/mm

73,01 kg/mm

73,06 kg/mm


98



P(Kg)

P(Kg)

P(Kg) P(Kg)

77,93 kg/mm

74,05 kg/mm

65,56 kg/mm

69,87 kg/mm

97,71 g/mm 50,21 g/mm

P(Kg) P(Kg)

P(Kg) P(Kg)


99



P(Kg)

P(Kg) P(Kg)

P(Kg)

62,40 kg/mm 74,62 kg/mm

70,16 kg/mm 73,25 kg/mm


100



P(Kg)

P(Kg)

P(Kg) P(Kg)

74,48 kg/mm

65,50 kg/mm

79,25 kg/mm 73,26 kg/mm


101


Benda Uji 4 Bulan

P(Kg)

P(Kg)

P(Kg)

72,71 kg/mm 70,26 kg/mm

69,36 kg/mm


YULIUS WAHYU BIMA GUMELAR NIM : 135214046 … · pengaruh lingkungan pantai terhadap laju korosi...

Documents

Transcript of YULIUS WAHYU BIMA GUMELAR NIM : 135214046 … · pengaruh lingkungan pantai terhadap laju korosi...