laporan metfis kelompok a4

7/24/2019 Laporan Metfis Kelompok A4

1/266

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYAFAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK MESINMALANG

LAPORAN PRAKTIKUM UJI MATERIAL

LABORATORIUM PENGUJIAN BAHAN FT UB

Disusun oleh:

Kelompok A4Ardy Haryanto 0910620035Djoni Setioadji 1010620043

Dharu Feby S. 1010623007Faishal Kamal 1110620064

Ony Ika Prahesti 1110623052

Semester Ganjil 2012/2013


2/266


3/266


4/266


5/266


6/266


7/266


8/266


9/266

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena atas limpahan rahmat dan

hidayah-Nya sehingga laporan praktikum Uji Material ini dapat terselesaikan

dengan baik

Pembuatan laporan ini bertujuan untuk memenuhi persyaratan dari

praktikum Uji Material. Penulis berharap laporan ini dapat memberikan manfaat

bagi kelancaran bidang akademik mahasiswa khususnya dan pembaca pada

umumnya.

Dalam pembuatan laporan ini, penulis mengucapkan terima kasih kepada

semua pihak yang telah membantu menyelesaikan laporan ini. Secara khusus

penulis mengucapkan terima kasih kepada.

1. Ibu Putu Hadi Setyarini, ST., MT. selaku Kepala Laboratorium

Pengujian Bahan Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas

Brawijaya sekaligus sebagai dosen pembimbing.

2.

Bapak Suhastomo selaku Laboran Laboratorium Pengujian Bahan

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya.

3.

Para asisten Laboratorium Pengujian Bahan Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Brawijaya.

4. Teman-teman mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Brawijaya yang telah membantu baik secara moril maupun

materiil.

Pembuatan laporan ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu penulis

mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak demi

perbaikan laporan ini.

Malang, November 2012

Penulis


10/266

DAFTAR ISI

LEMBAR PERSETUJUAN

KATA PENGANTAR.................................................................................... i

DAFTAR ISI.................................................................................................. ii

DAFTAR GAMBAR...................................................................................... vii

DAFTAR TABEL.......................................................................................... xiii

BAB I PENDAHULUAN

1.1.

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

1.2. Teori Dasar Pengujian Bahan ................................................................

1.2.1. PengujianDestructivedanNon-Destructive ...............................

1.2.2.

Sifat Mekanik Logam .................................................................

1.2.3. Perlakuan Panas ..........................................................................

1.2.4. Diagram Fase Fe-Fe3C ................................................................

1.2.5.

Diagram Pendinginan Besi Murni ..............................................

1.2.6. Diagram TTT ..............................................................................

1.2.7.

Diagram CCT..............................................................................

1.2.8.

Pergeseran TitikEutectoid..........................................................

BAB II PENGUJIAN KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR

2.1.

Tujuan Pengujian ....................................................................................

2.2. Teori Dasar Pengujian ............................................................................

2.2.1.

Definisi Kekerasan ......................................................................

2.2.2.

Macam - macam Metode Pengujian Kekerasan .........................

2.2.3. Pembentukan Butir .....................................................................

2.2.4. Struktur Kristal Logam ...............................................................

2.2.5. Mekanisme Deformasi dan Slip..................................................

2.2.6. Cacat Pada Logam dan Dislokasi ...............................................

2.2.7. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kekerasan ..........................

2.3. Pelaksanaan Pengujian ...........................................................................

2.3.1.

Alat yang Digunakan Dalam Pengujian .....................................


11/266

a) Spesifikasi Alat yang Digunakan Dalam Pengujian

Kekerasan ............................................................................

b)

Spesifikasi Alat yang Digunakan Dalam Pengujian

Mikrostruktur ......................................................................

2.3.2. Bahan yang Digunakan Dalam Pengujian ..................................

2.3.3. Pergeseran TitikEutectoid..........................................................

2.3.4. Bentuk dan Dimensi Spesimen ...................................................

2.3.5. Prosedur Pungujian .....................................................................

a)

Pengujian Kekerasan ...........................................................

b)

Pengujian Mikrostruktur .....................................................

2.4.

Hipotesa ..................................................................................................

2.4.1. Pengujian Kekerasan ..................................................................

2.4.2. Pengujian Mikrostruktur .............................................................

2.5. Pengolahan Data .....................................................................................

2.5.1.

Data Kelompok ...........................................................................

2.5.2.

Data Antar Kelompok .................................................................

2.6. Pembahasan ............................................................................................

2.7.

Kesimpulan dan Saran ............................................................................

2.7.1. Kesimpulan ................................................................................

2.7.2. Saran ...........................................................................................

BAB III PENGUJIANIMPACT

3.1. Tujuan Pengujian ....................................................................................


3.2.1.

Definisi KekuatanImpact...........................................................3.2.2. Macam - macam Metode PengujianImpact...............................

3.2.3.

Tipe dan MacamNotchPada SpesimenImpactPukul Takik .....

3.2.4. Macam - macam Patahan dan Sifatnya .......................................

3.2.5. Faktor-faktor yang Mempengaruhi KekuatanImpact................

3.3.

Pelaksanaan Pengujian ...........................................................................

3.3.1. Alat yang Digunakan Dalam Pengujian .....................................

3.3.2. Prosedur Pengujian .....................................................................


12/266

3.4. Hipotesa ..................................................................................................

3.5. Pengolahan Data .....................................................................................

3.5.1.

Data Kelompok ...........................................................................

3.5.2.


3.6. Pembahasan ............................................................................................

3.7. Kesimpulan dan Saran ............................................................................

3.7.1. Kesimpulan .................................................................................

3.7.2. Saran ...........................................................................................

BAB IV PENGUJIAN TARIK

4.1.



4.2.1. Definisi Kekuatan tarik ...............................................................

4.2.2. Hubungan Tegangan dan Regangan ...........................................

4.2.3.

Elastisitas dan Plastisitas ............................................................

4.2.4.

Kurva Tegangan Regangan Rekayasa dan Sejati .......................

4.2.5. Faktor - faktor yang Mempengaruhi Kekuatan Tarik .................

4.3.


4.3.1. Alat yang Digunakan Dalam Pengujian .....................................

4.3.2. Bahan yang Digunakan Dalam Pengujian ..................................

4.3.3.


4.3.4.

Bentuk dan Dimensi Spesimen ...................................................


4.4. Hipotesa ..................................................................................................

4.5.

Pengolahan Data .....................................................................................4.5.1. Data Kelompok ...........................................................................

4.5.2.


4.6. Pembahasan ............................................................................................

4.6.1. Pembahasan Grafik Tegangan (Rekayasa-Sejati) Regangan

Rekayasa .....................................................................................

4.6.2. Pembahasan Grafik Regangan (Rekayasa-Sejati) - Kontraksi ...

4.6.3. Pembahasan Grafik Tegangan (Rekayasa-Sejati) - Kontraksi ....


13/266

4.6.4. Pembahasan dengan Pengecilan Diameter Pada Tiap Spesimen

4.6.5. Pembahasan Grafik Tegangan (Rekayas-Sejati) Regangan

Rekayasa Berbagai Perlakuan Panas ..........................................

4.7.


4.7.1. Kesimpulan .................................................................................

4.7.2. Saran ...........................................................................................

BAB V PENGUJIANJOMINY

5.1.


5.2.

Teori Dasar Pengujian ............................................................................

5.2.1.

Sifat Kemampukerasan Baja .......................................................

5.2.2. Perubahan Mikrostruktur Pada Pergeseran Baja ........................

5.2.3. Macam - macam Pengujian Kemampukerasan...........................

5.2.4. Faktor - faktor yang Mempengaruhi Kemampukerasan Baja .....

5.3.


5.3.1.

Alat yang Digunakan Dalam Pengujian .....................................


5.4.

Hipotesa ..................................................................................................

5.5. Pengolahan Data .....................................................................................

5.5.1. Data Kelompok ...........................................................................

5.5.2.


Suhu Sama Holding Beda ....................................................

Suhu Beda Holding Sama ....................................................

5.6. Pembahasan ............................................................................................

5.6.1 Data Kelompok ............................................................................5.6.2 Data Antar Kelompok ..................................................................

5.7.


5.7.1. Kesimpulan ................................................................................

5.7.2.

Saran ...........................................................................................

BAB VI CASE HARDENING

6.1.



14/266


6.2.1. Macam-MacamCase Hardening................................................

6.2.2.

Carburizing.................................................................................

6.2.3.

PackCarburizing........................................................................

6.2.4. Faktor-Faktor yang MempengaruhiPackCarburizing..............

6.3. Pelaksanaan Pengujian ...........................................................................

6.3.1. Alat Yang Digunakan Dalam Pengujian .....................................


6.3.3.


6.3.4.

Bentuk Dimensi Spesimen ..........................................................

6.3.5.

Prosedur Pengujian .....................................................................

6.4. Hipotesa ..................................................................................................

6.5. Pengolahan Data .....................................................................................

6.5.1. Data Kelompok ...........................................................................

6.5.2.


Suhu Sama Media Pendingin Beda .....................................

Suhu Beda Media Pendingin Sama .....................................

6.6.

Pembahasan ............................................................................................

6.6.1. Data Kelompok ...........................................................................

6.6.2. Data Antar Kelompok .................................................................

6.7. Kesimpulan dan Saran ............................................................................

6.7.1. Kesimpulan .................................................................................

6.7.2.

Saran ...........................................................................................

DAFTAR PUSTAKA..................................................................................... xiv


15/266

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Indentation Test............................................................................ .3

Gambar 1.2 Seratch Test................................................................................... .4

Gambar 1.3 Testile Strenth Test........................................................................ .4

Gambar 1.4 Bending Test.................................................................................. .5

Gambar 1.5 Impact Test.................................................................................... .5

Gambar 1.6 Microstruktur Test........................................................................ .6

Gambar 1.7 Microstruktur Test........................................................................ .6

Gambar 1.8 Hypereutectoid Magnet Inspection............................................... .7

Gambar 1.9Penetran Test

................................................................................ .8

Gambar 1.10 Edy Current Test........................................................................... .9

Gambar 1.11 Ultra Sonic Inspection.................................................................. .9

Gambar 1.12 Radiographic Inspection............................................................... 10

Gambar 1.13 Perlakuan Panas ............................................................................ 14

Gambar 1.14 Hardening..................................................................................... 15

Gambar 1.15 Annealing...................................................................................... 15

Gambar 1.16 Normalizing................................................................................... 18

Gambar 1.17 Hubungan Antara Tempering dengan Kekerasan ......................... 19

Gambar 1.18 ProsesMartempering.................................................................... 19

Gambar 1.19 Austempering................................................................................ 20

Gambar 1.20 Flame hardening........................................................................... 23

Gambar 1.21 Pergeseran Stationer ...................................................................... 23

Gambar 1.22 Pergeseran Progess ........................................................................ 23

Gambar 1.23 Pengerasan Spinning ..................................................................... 24

Gambar 1.24 Pergeseran Prosif Spinning ........................................................... 24

Gambar 1.25 Pergeseran dengan Electrolite ....................................................... 25

Gambar 1.26 PergeseranInduction..................................................................... 25

Gambar 1.27 Perbedaan Diagram Fasa ............................................................... 26

Gambar 1.28 Diagram Fase Fe-Fe3c ................................................................... 27


16/266

viii

Gambar 1.29 Diagram Fase Fe-Fe3C .................................................................. 32

Gambar 1.30 Diagram Fase Fe-Fe3C ................................................................ 35

Gambar 1.31 Subtitusi ........................................................................................ 36

Gambar 1.32 Padat Tertata ................................................................................. 37

Gambar 1.33 Interstisi ......................................................................................... 37

Gambar 1.34 Diagram Pendinginan Besi Murni ................................................ 38

Gambar 1.35 Kurva Pendinginan Diagram TTT ................................................ 40

Gambar 1.36 Diagram TTT ................................................................................ 41

Gambar 1.37 Potongan Diagram TTT Atas ........................................................ 42

Gambar 1.38 Potongan Diagram TTT Bawah .................................................... 43

Gambar 1.39 Laju PendinginanQuenching

........................................................ 43

Gambar 1.40 QuenchingInterupsi ...................................................................... 44

Gambar 1.41 Laju PendinginanAnnealing......................................................... 45

Gambar 1.42 Diagram CCT ................................................................................ 46

Gambar 1.43 Diagram Pergeseran Titik Eutectoid ............................................. 47

Gambar 1.44 Grafik Pergeseran TititkEutectoid............................................... 49

Gambar 2.1 Uji Brinell ..................................................................................... 52

Gambar 2.2 Vickers Method............................................................................. 54

Gambar 2.3 Rockwell Method........................................................................... 56

Gambar 2.4 MekanismeElastic Hardness....................................................... 58

Gambar 2.5 Scheroscope.................................................................................. 58

Gambar 2.6 Pembentukan Butir ........................................................................ 58



Gambar 2.9 Simple Cubic................................................................................. 60

Gambar 2.10 Body-Centerd Cubic (BCC).......................................................... 60

Gambar 2.11 Face Centred Cubic (FCC)........................................................... 61

Gambar 2.12 Hexagonal Close Packed (HCP)................................................... 61

Gambar 2.13 Struktur Kristal Kisi Bravais ......................................................... 62

Gambar 2.14 Deformasi ...................................................................................... 63


17/266

ix

Gambar 2.15 Slip ................................................................................................ 64

Gambar 2.16 Twinning....................................................................................... 64

Gambar 2.17 Creep Corve to Time ..................................................................... 65

Gambar 2.18 Vacancy......................................................................................... 66

Gambar 2.19 Interstisi ......................................................................................... 67

Gambar 2.20 Cacat Garis .................................................................................... 67

Gambar 2.21 Planner Defect.............................................................................. 68

Gambar 2.22 Dislokasi Sisi ................................................................................ 69

Gambar 2.23 Dislokasi Ulir ................................................................................ 69

Gambar 2.24 Dislokasi Campuran ...................................................................... 70

Gambar 2.25Slip System

.................................................................................... 70

Gambar 2.26 Electric Brinell Hardness Tester.................................................. 74

Gambar 2.27 Centrifugal Sand Paper Machine................................................. 75

Gambar 2.28 MicroscopeLogam ....................................................................... 75

Gambar 2.29 Kamera .......................................................................................... 76

Gambar 2.30 Etsa ................................................................................................ 76

Gambar 2.31 Kertas Gosok ................................................................................. 77

Gambar 2.32 Batu Hijau ..................................................................................... 77

Gambar 2.33 Kain Flanel .................................................................................... 78

Gambar 2.34 Pergeseran TitikEutectoid............................................................ 79

Gambar 2.35 Bentukdan Dimensi Spesimen ...................................................... 79

Gambar 2.36 Foto Mikro Tanpa PerlakuanPanas ............................................... 83

Gambar 2.37 Foto Mikro dengan Perlakuan PanasHardening450oC

Holding15 menit .......................................................................... 85

Gambar 2.38 Diagram Hubungan Perlakuan Panas dengan Tingkat

KekerasanPadaSpesimenNormalizing(800o

C , 15) dan

Tanpa Perlakuan ............................................................................ 95

Gambar 2.39 Diagram Hubungan Perlakuan Panas dengan

Tingkat Kekerasan ........................................................................ 98

Gambar 3.1 Cara PengujianCharpy.................................................................. 103


18/266

x

Gambar 3.2 Cara Pembebanan Charpy............................................................. 104

Gambar 3.3 Prinsip PengujianImpact Izod...................................................... 105

Gambar 3.4 Mesin Pengujian Tarik Kejut ........................................................ 105

Gambar 3.5 Mesin Pengujian Puntir Kejut ....................................................... 106

Gambar 3.6 V Notch.......................................................................................... 106

Gambar 3.7 U Notch......................................................................................... 107

Gambar 3.8 Keyhole Notch............................................................................... 107

Gambar 3.9 Patah getas .................................................................................... 107

Gambar 3.10 Patah ulet ....................................................................................... 108

Gambar 3.11 Patah Campuran ............................................................................ 108

Gambar 3.12 Pengaruh ukuranNotch

................................................................. 109

Gambar 3.13 Pengaruh Temperatur TerhadapImpactStrength......................... 110

Gambar 3.14 Pengaruh kekerasan TerhadapImpact Strenght............................ 111

Gambar 3.15 Pengaruh ketebalan Bahan TerhadapImpact Strenght................. 112

Gambar 3.16 PengaruhUkuran Butir TerhadapImpact Strenght........................ 112

Gambar 3.17 Charpy Impact Testing Machine................................................... 113



Gambar 3.20 Bentuk dan Dimensi Spesimen ..................................................... 115

Gambar 3.21 Diagram Hubungan Energi Patah dengan

Berbagai Macam Perlakuan .......................................................... 124

Gambar 4.1 Grafik Tegangan-Regangan Baja KarbonRendah......................... 128

Gambar 4.2 Grafik Tegangan-Regangan Baja Karbon ..................................... 129

Gambar 4.3 Metode Offset ................................................................................ 130

Gambar 4.4 Necking ......................................................................................... 131

Gambar 4.5 Daerah Kelentingan....................................................................... 132

Gambar 4.6 Modulus Ketangguhan .................................................................. 133

Gambar 4.7 kurva tegangan-regangan (rekayasa dan sejati) ............................ 133

Gambar 4.8 Efek penambahan Karbon ............................................................. 136

Gambar 4.9 Bidang slip .................................................................................... 137


19/266

xi

Gambar 4.10 Mesin Uji Tarik ............................................................................. 138

Gambar 4.11 Jangka Sorong Digital ................................................................... 138

Gambar 4.12 Spidol ............................................................................................ 139

Gambar 4.13 Grafik Pergeseran TitikEutectoid................................................. 140


Gambar 4.15 Grafik Hubungan Tegangan (Rekayasa + Sejati)

Regangan (Rekayasa) Pada Spesimen Tanpa Perlakuan .............. 147

Gambar 4.16 Grafik HubunganTegangan (Rekayasa + Sejati)

Regangan (Rekayasa) Pada Spesimen dengan

PerlakuanHardening750oCHolding10 menit ............................ 149

Gambar 4.17 Grafik Hubungan Regangan (Rekayasa + Sejati)

Kontraksi Pada Spesimen Tanpa Perlakuan.................................. 151


Kontraksi Pada Spesimen dengan


Gambar 4.19 Grafik Hubungan Tegangan (Rekayasa + Sejati)

Kontraksi Pada Spesimen Tanpa Perlakuan.................................. 155


Kontraksi Pada Spesimen dengan


Gambar 4.21 Diagram Pertambahan Panjang Tiap Segmen ............................... 159

Gambar 4.22 Grafik Pengecilan Diameter Tiap Segmen

Hardening 7500C, 10' .................................................................... 161

Gambar 4.23 Grafik Tegangan (Rekayasa) - tegangan (rekayasa)

berbagai perlakuan ........................................................................ 163

Gambar 5.1 GrafikHardness Penetration........................................................ 168

Gambar 5.2 Hubungan Antara Jarak Pendinginan dan Kekerasan................... 171


Gambar 5.4 Penjepit ......................................................................................... 174


20/266

xii

Gambar 5.5 Dapur Listrik ................................................................................. 174

Gambar 5.6 Bejana Pendingin .......................................................................... 175

Gambar 5.7 Elektrical Brinell Hardness Test.................................................. 175

Gambar 5.8 Stopwatch...................................................................................... 176

Gambar 5.9 Centrifugal Sand Paper Machine................................................. 176

Gambar 5.10 Penggaris ....................................................................................... 177

Gambar 5.11 Spidol ............................................................................................ 177



Gambar 5.14 Grafik Hubungan Antara Jarak Penyemprotan dengan

Kekerasan Pada Suhu 800 oCHolding

10 Menit dan

Tanpa Perlakuan ............................................................................ 188


Kekerasan Pada Suhu Sama (800 oC) danHoldingBeda ............. 190


Kekerasan Pada Suhu beda danHolding Sama (10)................... 192

Gambar 6.1 Grafik Untuk Menentukan Karbonasi Bahan Cair ........................ 198

Gambar 6.2 Pack Carburizing.......................................................................... 199

Gambar 6.3 Vacancy(Kekosongan) ................................................................. 200

Gambar 6.4 Substitusi(Pergantian) .................................................................. 200

Gambar 6.5 Interstisi(Penyisipan) ................................................................... 201

Gambar 6.6 Kotak Baja .................................................................................... 206

Gambar 6.7 Dapur listrik .................................................................................. 207

Gambar 6.8 Micro hardness Vickers Tester..................................................... 208

Gambar 6.9 Alat Penimbang ............................................................................. 208




Gambar 6.13 Grafik Perbandingan Suhu 800 oCHolding30 Menit dengan

Tanpa Perlakuan ............................................................................ 217


21/266

xiii

Gambar 6.14 Grafik Perbandingan Suhu Sama dengan

Media Pendingin Beda .................................................................. 219

Gambar 6.15 Grafik Perbandingan Suhu Berbeda dengan

Media Pendinginan Sama ............................................................. 222


22/266

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Macam-macam Annealing............................................................ 15

Tabel 1.2 Unsur Paduan................................................................................ 48

Tabel 2.1 Skala Mohs.................................................................................. 51

Tabel 2.2 Pembebanan Vickers .................................................................... 53

Tabel 2.3 Pembebanan Knoop ...................................................................... 54

Tabel 2.4 Skala Pembebanan Rockwell ....................................................... 56

Tabel 2.5 Perbandingan Antara Kristal Logam ............................................ 62

Tabel 2.6 Unsur Paduan................................................................................ 78

Tabel 2.7 Analisa Varian .............................................................................. 90

Tabel 2.8 Rata-rata Berbagai Perlakuan Panas ............................................. 94

Tabel 3.1 Unsur Paduan Spesimen ............................................................... 109

Tabel 3.2 Hubungan Antara Perlakuan Panas dengan Energi Patah ............ 123


Tabel 4.2 Tanpa Perlakuan ........................................................................... 144

Tabel 4.3 Hardening 7500C, 10.................................................................. 144

Tabel 4.4 Normalizing 7500

C, 10............................................................... 145

Table 4.5 Martempering 7500C, 10............................................................ 145

Tabel 4.6 Annealing 7500C, 10.................................................................. 146

Tabel 5.1 Perbedaan Metode Jominy dengan Metode Grossman ................ 171


Tabel 5.3 Data Tanpa Perlakuan................................................................... 181

Tabel 5.4 Pengujian Jominy 800oC : 10...................................................... 184

Tabel 5.5 Perlakuan 800

o

C : 15................................................................... 186Tabel 5.6 Perlakuan 900oC : 10................................................................... 187


Tabel 6.2 Suhu Pemanasan 9500Media Pendingin Udara ........................... 212

Tabel 6.3 Tanpa Perlakuan ........................................................................... 213

Tabel 6.4 Suhu Pemanasan 9500Media Pendingin Air ................................ 214

Tabel 6.5 Suhu Pemanasan 9500Media Pendingin Air Garam .................... 214

Tabel 6.6 Suhu Pemanasan 9500Media Pendingin Oli ................................ 215


23/266

Tabel 6.7 Suhu Pemanasan 9000C Media Pendinginan Udara .................... 215

Tabel 6.8 Suhu Pemanasan 8500C Media Pendingin Udara ........................ 216


24/266

1

Laboratorium Pengujian Bahan

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Perkembangan teknologi di zaman modern ini terjadi dengan

sedemikian cepatnya perkembangan ini sejalan dengan semakin

meningkatnya kebutuhan hidup manusia yang dari waktu ke waktu menuntut

peningkatan baik dalam kebutuhan kualitas manusia yang tidak terbatas

terus memacu para ilmuwan untuk melakukan teknologi baru yang semakin

canggih yang dapat menjawab tantangan tersebut salah satu aspek

peningkatan dalam bidang rekayasa mekanik adalah menekankan material.

Suatu material mempunyai sifat-sifat tertentu yang dibedakan atas sifat

fisik, mekanik dan thermal salah satu yang penting dari sifat tersebut adalah

sifat mekanik, sifat mekanik adalah salah satu acuan untuk melakukan

proses selanjutnya terhadap suatu material tersebut. Contohnya untuk

dibentuk dan dilakukan proses permesinan untuk mengetahui sifat mekanik

pada suatu logam atau material harus dilakukan pengujian terhadap material

tersebut.

Pengujian yang sangat erat hubungannya dengan pemilihan bahan

yang akan digunakan dalam kontruksi, suatu alat, selain itu juga bisa untuk

membuktikan suatu teori yang sudah atau penemuan baru di bidang

metalurgi. Dalam proses perencanaan dapat juga ditentukan jenis bahan

maupun dimensinya, sehingga apabila tidak sesuai dapat dicari penggantinya

yang lebih cepat.

Pada kenyataannya suatu bahan memiliki sifat tertentu yang sesuai

dengan keinginan dan sekaligus memiliki sifat lain yang tidak sesuai dengan

keinginan dan kebutuhan, misalnya besi yang kuat tetapi mudah berkarat

atau baja yang ulet atau mudah aus, untuk mempertahankan sifat baik suatu

bahan diperlukan rekayasa bahan, suatu bahan dapat diberi perlakuan

tertentu atau dapat dipacu dengan bahan lain. Salah satu perlakuan yang

dapat dilakukan pada material dalam perlakuan panas.


25/266

2


1.2.Teori Dasar Pengujian Bahan

1.2.1.Pengujian Destructivedan Non-Destructive

A.

Pengujian destructive merupakan pengujian yang dilakukan

terhadap suatu material atau spesimen sampai performa

material tersebut mengalami kerusakan. Pengujian ini

dilakukan untuk mengetahui performa material yang

bersangkutan. Salah satunya bila material dikenai kerja dari

luar dengan besar gaya yang berbeda-beda. Pengujian ini

umumnya jauh lebih mudah untuk dilaksanakan. Selain itu

memberikan informasi yang lebih baik dari pada pengujian

secara non-destructive.

Macam-macam pengujian destructiveantara lain :

1. Uji Kekerasan

Secara umum semua sifat mekanik dapat terwakili

oleh sifat kekerasan bahan. Kebanyakan orang berasumsi

bahwa yang keras itu kuat, tetapi hal ini merupakan

pernyataan yang salah. Bahwa ada suatu bahan yang

memiliki kesebandingan antara kekerasan dan kekuatan

itu benar, tetapi ada juga sifat yang perbandingannya

justru terbalik bahwa bahan yang keras itu rapuh. Oleh

karena itu, definisi yang spesifik antara kekerasan dan

kekuatan kendati masing-masing memiliki korelasi.

Berdasarkan pernyataan di atas, maka pengujian

kekerasan yang dibakukan pemakaiannya yakni :

a.

Pengujian kekerasan dengan cara penekanan

(indentation test)

b.

Pengujian kekerasan dengan cara goresan

(scratch test)

c. Pengujian kekerasan dengan cara dinamik

(dynamic test)

Proses pengujian kekerasan harus dilakukan sesuai

dengan metode serta prosedur pengujian yang telah


26/266

3


dilakukan sehingga hasil pengujian dapat diterima dan

dapat digunakan sebagai acuan dalam pemilihan bahan

teknik sebagai bahan baku, hyper-eutectoid, ataupun

menjadi petunjuk perubahan sifat bahan (kekerasan)

sebelum atau sesudah proses perlakuan panas dilakukan.

a. Pengujian kekerasan dengan cara penekanan

(indentation test)

Pengujian ini merupakan pengujian

kekerasan terhadap bahan (logam) dimana

dalam menentukan kekerasannya dilakukan

dengan menganalisis indentasi atau bekas

penekanan pada benda uji sebagai reaksi dari

pembebanan tekan.

Gambar 1.1 :Indentation Test

Sumber:Anonymous1, 2010

b.

Pengujian kekerasan dengan cara goresan

(scratch test)

Merupakan pengujian kekerasan

terhadap benda (logam) dimana dalam

menentukan kekerasannya dilakukan dengan

mencari kesebandingan dari bahan yang

dijadikan standart.


27/266

4


Gambar 1.2 : Seratch Test

Sumber :Anonymous2, 2010

c. Pengujian kekerasan dengan cara dinamik

(dynamic test)

Merupakan pengujian kekerasan

dengan mengukur tinggi pantulan dari bola

baja atau intan (hammer) yang dijatuhkan

dari ketinggian tertentu.

2.

Pengujian Tarik

Pengujian ini merupakan proses pengujian yang

biasa dilakukan karena pengujian tarik dapat

menunjukkan perilaku bahan selama proses pembebanan.

Gambar 1.3 : Testile Strenth Test


3. Pengujian Lengkung

Pengujian ini merupakan salah satu pengujian sifat

mekanik bahan yang dilakukan terhadap spesimen dari

bahan, baik bahan yang akan digunakan pada kontraksi

atau komponen yang akan menerima pembebanan

lengkung maupun proses pelengkungan dalam

pembentukan. Pelengkungan (bending) merupakan

proses pembebanan terhadap suatu bahan pada suatu titik


28/266

5


di tengah-tengah dari bahan yang ditahan di atas dua

tumpuan.

Gambar 1.4 :Bending Test


4. UjiImpact

Uji impact dilakukan untuk menentukan kekuatan

material. Sebagai sebuah metode uji impact yang

digunakan dalam dunia industri JIS menetapkan secara

khusus uji impact charpydan uji impact izod.

Gambar 1.5 :Impact Test


5. Uji Struktur

Uji struktur mempelajari struktur material logam.

Untuk keperluan pengujian, material logam dipotong-

potong, kemudian potongan diletakkan di bawah dan

dikikis dengan material alat penggores yang sesuai. Uji

struktur ini dilaksanakan secara makroskopik atau

mikroskopik. Dalam uji makroskopik, permukaan

spesimen dengan mata telanjang atau melalui lup untuk

mengetahui status penetrasi, jangkauan yang terkena

panas dari keausannya. Dalam pemeriksaan mikroskopik,


29/266

6


permukaan spesimen diperiksa melalui mikroskopik

metalurgi untuk mengetahui jenis struktur dan rasio

komponennya untuk menentukan sifat materialnya.

Gambar 1.6 :Microstruktur Test


Gambar 1.7 :Microstruktur Test

Sumber :Anonymous7,2010

B.

Pengujian non-destructive (NDT) adalah aktivitas tes atau

inspeksi terhadap suatu benda untuk mengetahui adanya cacat,

retak, atau discontinuitylain tanpa merusak benda yang kita tes

atau inspeksi. Pada dasarnya, tes ini dilakukan untuk menjamin

bahwa material yang kita gunakan masih aman dan belum

melewati damage tolerance. NDT dilakukan paling tidak

sebanyak dua kali. Pertama, selama dan diakhihr proses

fabrikasi, untuk menentukan suatu komponen dapat diterima

setelah melalui tahap fabrikasi. Kedua, NDT dilakukan setelah

komponen digunakan dalam jangka waktu tertentu. Tujuannya

adalah menemukan kegagalan parsial sebelum melampui

damage tolerance.

Pengujian non-destructive dibagi menjadi beberapa macam,

yaitu :


30/266

7


1. Uji visual

Biasanya metode ini menjadi langkah yang pertama

kali diambil dalam NDT. Metode ini bertujuan untuk

menemukan cacat atau retak permukaan dan korosi. Dengan

bantuan visual optical, sehingga crack yang berada di

permukaan material diketahui.

2. Uji hyper-eutectoidmagnet

Metode magnetic Hyper-eutectoidInspection (MPI)

merupakan pengujian untuk mengetahui cacat permukaan

(surface) dan permukaan bawah (sub-surface) suatu

komponen dari bahan ferromagnetik seperti besi, nikel, dan

cobalt. Dengan menggunakan prinsip magnetisasi, bahan

yang akan diuji akan dialiri arus listrik. Adanya cacat yang

tegak lurus dengan medan magnet akan menyebabkan

kebocoran medan magnet. Kebocoran ini mengindikasikan

adanya cacat pada material. Cara yang digunakan adalah

dengan menaburkan hyper-eutectoid magnetik di

permukaan. Hyper-eutectoid tersebut akan berkumpul pada

daerah yang mengalami kebocoran medan magnet sehingga

arah medan magnet akan berbelok dan terjadi kebocoran

fluks magnetik. Bocoran fluks magnetik ini akan menarik

butir-butir ferromagnetik di permukaan sehingga cacat

dapat diperlihatkan.

Gambar 1.8 :Hypereutectoid Magnet Inspection



31/266

8


3. Uji cairan penetran (liquid penetran test)

Metode ini sangat sederhana, dimana saat melakukan

pengujian dilakukan penyemprotan dengan cairan warna

terang. Tujuannya untuk mengetahui keretakan atau

kerusakan pada material solid baik logam maupun non-

logam. Cairan ini harus memiliki daya penetrasi yang baik

dan viskositasnya yang rendah. Prosedur liquid penetrant

adalah sebagai berikut.

Sebelum diaplikasikan cairan penetrant dilakukan

precleanning dimana spesimen dibersihkan, setelah itu

diaplikasikan penyemprotan cairan penetrant, selama dwell

time (waktu penetrasi cairan), spesimen dibiarkan, setelah

dwell time selesai, cairan sisa dapat dibersihkan secara

berkala. Setelah itu spesimen di dinginkan pada suhu 225oF

, selanjutnya diaplikasikan cairan developer tujuannya

memunculkan cairan yang disemprotkan sebelumnya.

Penampakan cairan penetrant dapat diidentifikasi setelah

cacat muncul.

Gambar 1.9 :Penetran Test


4.

Edy current test

Inspeksi ini memanfaatkan prinsip elektromagnetik.

Prinsipnya arus listrik dialirkan pada komponen untuk

membangkitkan medan magnet di dalamnya. Jika medan

magnet ini dikenakan pada logam yang akan di inspeksi

maka akan terbangkit arus eddy. Arus eddy kemudian akan


32/266

9


membangkitkan medan magnet pada komponen yang

mengindikasinya bila ada cacat.

Gambar 1.10 :Edy Current Test


5.

Ultrasonic inspection

Prinsip yang digunakan adalah gelombang suara yang

dirambatkan pada spesimen uji pada sinyal yang dihasilkan

diamati atau dilaminasi pada material.

Gambar 1.11 : Ultra Sonic Inspection


6.Radiographic inspection

Radiographic test adalah suatu pengujian dengan

menggunakan emisi spektografik dari radiasi sinar-x yang

memanfaatkan sifat sinar-x yang dapat menembus logam

dan merefleksikannya dengan menghasilkan emisi radiasi

dalam bentuk spektografik yang dapat menunjukkan cacat

pada logam. Prosesnya dengan meradiasikan sinar-x ke


33/266

10


sebuah spesimen dan melihat hasilnya dalam gambaran

emisi spektografik di balik spesimen.

Gambar 1.12 :Radiographic Inspection


1.2.2.Sifat Mekanik Logam

Sifat mekanik logam adalah sifat suatu material atau

kemampuan material untuk menerima beban atau gaya tanpa

mengalami kerusakan . Sifat-sifat logam antara lain:

1. Kekuatan

Merupakan kemampuan bahan untuk menerima

gaya berupa ketegangan tanpa mengalami kerusakan

(patah). Menurut beban yang bekerja, diantaranya

kekuatan tekan, kekuatan tarik, kekuatan torsi, kekuatan

kelengkungan, dan kekuatan geser.

2. Kekerasan

Merupakan kemampuan material logam menerima

gaya berupa penetrasi, indentasi, dan pernggoresan.

3. Kekakuan

Merupakan kemampuan bahan menerima beban

atau ketegangan tanpa mengalami deformasi.

4. Ketangguhan

Merupakan kemampuan suatu material untuk

menyerap sejumlah energi tanpa mengalami kerusakan.

5. Kelelahan


menyerap sejumlah energi tanpa mengalami kerusakan


34/266

11


6. Kekenyalan


menerima beban sampai terdeformasi dan mampu kembali

ke bentuk semula apabila beban dihilangkan.

7. Plastisitas

Merupakan kemampuan bahan untuk terdeformasi

secara plastis, dan tidak kembali kebentuk semula apabila

beban dihilangkan.

8.

Mulur

Merupakan waktu dimana terjadi deformasi secara

permanen saat fase sekunder.

9. Keuletan


terdeformasi.

Dalam pengujian bahan ada yang disebut dengan

pembebanan yang sangat berpengaruh, macam pembebanan ada

dua yaitu:

a.

Pembebanan statis

Pembebanan statis adalah pembebanan pada

material logam dengan titik tangkap garis arah gaya

maupun besarnya tetap (statis).

b.

Pembebanan dinamis

Pembebanan dinamis adalah kebalikan dari

pembebanan statis, yaitu pembebanan yang titik tangkap,

arah dan besarnya gaya berubah.

Selain itu ada hal lain yang mempengaruhi pengujian bahan.

Hal-hal tersebut dapat mempengaruhi sifat mekanik seperti yang

disebabkan oleh:

1. Unsur kimia

Perubahan unsur kimia pada logam dapat

mempengaruhi sifat mekaniknya antara lain:


35/266

12


a.Nikel

i. Untuk meningkatkan keuletan.

ii.

Untuk meningkatkan ketahanan korosi.

iii.

Keuletan dan tahan gesek.

b. Chromium

i. Menambah kekerasan baja.

ii. Membentuk karbida.

iii. Menambah elastisitas.

c.

Mangan

i. Meningkatkan kekerasan.

ii. Meningkatkan ketahanan terhadap suhu tinggi.

iii. Membuat bahan mengkilap.

2. Ukuran butir

Ukuran butir pada baja sangat berpengaruh, ukuran

butir yang besar dan homogen membuat baja mempunyai

sifat yang ulet, sedangkan untuk ukuran butir yang kecil dan

tidak homogen maka baja tersebut akan bersifat kaku dan

keras. Pengaruh aliran butir dan keuletan logam dapat

dihitung dengan rumus Hall :

2

1

.

DKfy , dimanan

g

mD

1

y : ketegangan yield

f : ketegangan fracture

K : Kostanta

D : diameter butir

m: pembesaran

y : luas bagian

3. Fase Struktur

Fasa dapat mempengaruhi sifat mekanik baja, karena

pada tiap-tiap fasa pada baja memiliki struktur mikro sendiri

dengan sifat mekanik, fisik dan kimia yang berbeda-beda.


36/266

13


Misalnya fasa martensite memiliki sifat-sifat keras, rapuh,

magnetic dengan nilai kekerasan 650-700 BHN.

Baja yang memiliki struktur teratur memiliki sifat

mekanik lebih baik dari pada baja yang strukturnya tidak

teratur.

4. Cacat

Cacat terjadi saat proses pertambahan Kristal atau

proses heat treatment.

5.

Endapan

Reaksi pengendapan terjadi saat baja berada pada

suhu dua fase, yang dipengaruhi laju pendinginan biasanya

terjadi endapan saat pendinginan lambat.

1.2.3.Perlakuan Panas

Perlakuan panas adalah proses pemanasan dan pendinginan

yang terkontrol untuk merubah sifat fisik dan mekanik material,

macam-macam perlakuan panas.

1.

Heating

Heatingadalah proses perlakuan panas dengan suhu

dan waktu tertentu untuk mencapai sifat tertentu.

2.

Holding

Holdingadalah proses perlakuan panas dengan suhu

telah ditetapkan dan waktu tertentu untuk mendapatkan

struktur atom yang seragam

3.

Cooling

Proses pendinginan yang dilakukan agar struktur

atom tetap terdapat 3 macam pendinginan yaitu

pendinginan udara pendinginan dapur dan quenching.


37/266

14


Gambar 1.13 : Perlakuan Panas

Sumber:Anonymous13, 2012

4.

Perlakuan Panas Fisik

Metode untuk merubah sifat mekanik materi,

metode perlakuan panas hardening, annealing,

normalizing,tempering.

1. Hardening

Merupakan perlakuan panas yang bertujuan

untuk memperoleh kekerasan maksimum pada logam

baja. Baja tersebut dipanaskan dan selanjutnya

ditahan. Untuk baja eutectoiddipanaskan sampai (20-

30)oc di atas AC3 dan untuk baja eutectoiddan hyper-

eutectoid dipanaskan sampai (20-30)oC di atas AC1,

kemudian didinginkan cepat di dalam air atau

tergantung pada komposit kimia, bentuk dan

dimensinya. Kecepatan pendingan harus sesuai

supaya terjadi transformasi yang sempurna dari

austenite menjadi austenite. Kekerasan maksimum

yang dicapai tergantung kadar karbon. Semakin tinggi

kadar karbon semakin tinggi kekerasan maksmimum

yang didapat.


38/266

15


Gambar 1.14 :Hardening


2. Annealing

Merupakan perlakuan panas yang digunakan

untuk meningkatkan keuletan, menghilangkan

tegangan dalam, menghaluskan ukuran butiran dan

menigkatkan sifat mampu mesin. Prosesnya adalah

dengan memanaskan material sampai temperatur

tertentu, holdingbeberapa saat, kemudian didinginkan

secara perlahan dalam dapur pemanas atau media

terisolasi.

Gambar 1.15 :Annealing


Table 1.16 : Macam-MacamAnnealing

Type of

Annealing

Steels subject

to the process

Heating

tempature

oC

Cooling rate Purpose

FullAnnealing Hypoculectoid

eutectoid,

small and

medium size

AC3+20-30

AC1+20-30

Down to 500-

600oC at a rate

of:

1) 50-100oC

1. Softening

2. Stress

Relieving

3. Structer


39/266

16


steel casting per hour for

carbon steel

2)

20-60oC per

hour for

alloy steels

Processing

Annealing

Hypocutectoid Between

AC1 and

Ac3

Ditto 1. Softening

2.

Stress reliving

Spheroidising

(globular parlite

Annealing)

Hyper-

eutectoid

AC1+20-30 Down to 500-

600oC at a rate

of 20-30oC per

hour

1. Softening

2. Improvement

of

machinability

(cutting)

3. Improvement

of cold

broaching.

4. Preparation of

structure for

subsequent

Hardening.

Isothermal

Annealing

Chielly for

alloy steels

AC3+20-30

AC1-20-30

Rapid cooling

down to AC1 -

20-30, holding

at the said

temperatur

followed by air

cooling.

The same as for

fullAnnealing

Interdiflusion

Annealing

(homogentnation)

Large steel

casting and

ingots

AC3+150-

250

With the funace To eliminate

coarse cast

structure and

segregation.


40/266

17


High Tempering

flow temperatur

Annealing

Hypereulectoid

and high-alloy

structure steels

AC1-15-30 With the

furnace or in

the air

1. Softening

2.

Stress reliving

3.

Improvement

of

machinability

Recryslallisation

Annealing

All grades of

steels

following cold

working

Ref. to Tabel 5.3 Regeneration of

structure after

cold working


3. Normalizing

Perlakuan panas yang digunakan untuk mengharuskan

struktur butiran yang mengalami pemanasan berlebihan

(overheated), menghilangkan tegangan dalam meningkatkan

permesinan dan memperbaiki sifat mekanik material,

prosesnya dengan pemanasan sampai (30-50)oC di atas AC3

dan didinginkan pada udara sampai temperatur ruang.

Pendinginan di sini lebih cepat dari pada full annealing

sehingga paerlite yang terjadi menjadi lebih halus sehingga

menjadi lebih keras dan kuat dibanding yang diperoleh

annealing. Normalizing juga menghasilkan struktur kimia

yang lebih homogen sehingga akan memberi respon yang

baik terhadap proses pengerasan (hardening). Karena itu baja

yang akan dikeraskan perlu di-normalizing terlebih dahulu.

Pada normalizing hendaknya tidak dilakukan pemanasan

terlalu tinggi karena butir kristal austenit yang terjadi akan

terlalu besar sehingga pada pendinginan lambat dan diperoleh

butir pearlite atau ferrite yang kasar dan mengakibatkan

berkurangnya keuletan atau ketangguhan.


41/266

18


Gambar 1.16 :Normalizing


4.

Tempering

Digunakan untuk mengurangi tegangan dalam

melunakan bahan setelah di hardening dan meningkatkan

keuletan. Hal ini karena baja yang dikeraskan dengan

pembentukan austenitebiasanya sangat getas, sehingga tidak

cukup baik untuk berbagai pamakaian. Pembentukan

austenitejuga meninggalkan tegangan sisa yang sangat tinggi

dan kurang menguntungkan. Karena itu biasanya setelah

pengerasan diikuti tempering. Prosesnya adalah dengan

memanaskan baja berstruktur austenitesampai dibawah suhu

kritis, ditahan kemudian didinginkan dengan kecepatan tinggi

untuk menghasilkan austenite, kemudian dipanaskan kembali

pada temperatur di bawah temperatur eutectoid untuk

melunakan austenitedengan mengubah strukturnya menjadi

hyper-eutectoidbesi karbid dalamferrite.


42/266

19


Gambar 1.17 : Hubungan Antara Temperingdengan Kekerasan


Temperingdibagi menjadi dua, yaitu:

a.

Martempering

Merupakan perbaikan dari prosedur

quenchingdan digunakan untuk mengurangi distorsi

dan chocking.

Gambar 1.18 : ProsesMartempering


b. Austempering

Tujuannya adalah meningkatkan ductility,

ketahanan impactdan mengurangi distorsi. Struktur

yang dihasilkan adalah bainite. Austempering

adalah proses perlakuan panas yang dikembangkan


43/266

20


langsung dari diagram transformasi isothermal

untuk memperoleh struktur yang seluruhnya bainite.

Pendinginan dilakukan dengan quenching sampai

temperatur di atas Ms dan dibiarkan demikian

sampai transformasi menjadi bainite selesai.

Gambar 1.19 :Austempering


b. Perlakuan Panas Fisik

Metode untuk mengubah sifat material dengan cara

menggunakan zat kuning, macam-macam metode perlakuan

panas kimiawi : carburizing, nitriding, cyaniding, carbonitriding,

sulfating.

1.

Carburizing

Suatu proses penjenuhan lapisan permukaan baja

dengan karbon. Baja yang diikuti dengan hardening akan

mendapatkan kekerasan permukaan yang sangat tinggi,

sedang bagian tengahnya tetap lunak. Macam-macam

carburizing:

a) Pack Carburizing

Prosesnya material dimasukkan dalam kotak yang

berisi medium kimia aktif padat. Kotak tersebut

dipanaskan sampai 900o-950oC, waktu total ditentukan

kedalaman kekerasan yang rendah dicapai.


44/266

21


b) PasteCarburizing

Medium kimia yang digunakan berbentuk pasta,

prosesnya yaitu bagian yang dikeraskan ditutup dengan

pasta dengan ketebalan 3-4 mm kemudian dikeringkan

dan dimasukkan dalam kotak, prosesnya dilakukan pada

920-930oC.

c) GasCarburizing

Di sini logam dilepaskan dalam atmosfir yang

mengandung karbon yaitu gas alam maupun gas buatan

bainitekerja dipanaskan 850-900oC.

d) LiquidCarburizing

Proses Carburizing dilakukan pada medium kimia

akfif cair komposisi medium kimianya adalah soda abu,

NaCl, SiC, dan kadang-kadang dilengkapi NH4Cl. Suhu

proses antara 850-900oC.

2. Nitriding

Proses ini merupakan proses penjenuhan permukaan

baja dengan nitrogen yaitu dengan cara melakukan holding

dalam waktu yang agak lama pada temperatur 480-650oC

dalam lingkungan amoniak (NH3). Macam-macamnya:

a.

Strength Nitriding

Digunakan untuk meningkatkan kekerasan,

ketahanan gesek danfatigue.

b. Anti Corosion Nitriding

Bahan yang digunakan biasanya besi tuang dan baja

paduan. Derajat kelarutan nitrogen yang dapat dicapai

adalah 30-70oC.

3.

Cyaniding

Proses ini merupakan proses penjenuhan permukaan

baja dengan unsur karbon dan nitrogen, bertujuan untuk

meningkatkan kekerasan, ketahanan gesek dan kelelahan.


45/266

22


Bila proses ini dilakukan di udara disebut karbon nitriding,

macam-macam yaitu:

a.

High Temperatur Liquid Cyaniding

b.

High Temperatur Gas Cyaniding

c. Low Temperatur Liquid Cyaniding

d. Low Temperatur Gas Cyaniding

e. Low Temperatur Solid Cyaniding

4. Carbonitriding

Carbonitriding adalah kombinasi antara gas

carbonitriding dan nitriding, carbonitriding adalah

pengerasan pada permukaan dimana baja dipanaskan diatas

suhu kritisnya didalam lingkungan gas terjadi penyerapan

karbon dan nitrogen.

5. Sulphating

Perlakuan panas yang digunakan untuk meningkatkan

ketahanan gesek dari bagian-bagian mesin maupun alat-alat

dari bahan tertentu penjenuhan permukaan sulfur.

c. Perlakuan Panas Permukaan

1. FlameHardening

Proses ini disebut juga pengerasan dalam waktu yang

singkat, baja dengan kandungan karbon sampai suhu

pengerasan dengan busur nya dan gas asitelan. Kemudian

didinginkan cepat untuk memperoleh permukaan yang keras,

dalam proses ini tidak ada penambahan unsur-unsur kimia

apapun. Pemanasan dilakukan dengan nyala gas asitelan yang

dibiarkan memanasi logam sampai suhu kritis. Dan

permukaan yang telah dipanaskan langsung disemprotkan

dengan air, agar kekerasan pada permukaan baja keras seperti

yang diinginkan, tebal lapisan pengerasan tergantung pada

eaktu pemanasan dan suhu nyala.


46/266

23


Gambar 1.20 :Flame hardening


Macam-macamflame hardening:

1. Pengerasan Stationer

Baik nyala maupun benda yang dikeraskan berada

dalam keadaaan diam, pergeseran bersifat setempat.

Gambar 1.21 : Pergeseran Stationer


2. Pengerasan Progesif

Nyala bergerak menuju ke benda yang diam metode

ini berguna untuk mengeraskan bagian yang las

Gambar 1.22: Pengerasan Progresif


3. Pengerasan Spinning

Nyala tetap diam sedangkan benda berotasi. Metode

ini digunakan untuk pengerasan bagian melingkar.


47/266

24


Gambar 1.23 : Pengerasan Spinning


4. Pengerasan Progresif Spinning

Nyala bergerak pada benda yang berputar . metode

ini digunakan untuk mengeraskan permukaan benda

melingkar contoh rolling.

Gambar 1.24 : Pengerasan Progresif Spinning


2.

Electrolite BathHardeningPemanasan yang dilakukan dalam suatu larutan

elektrolit yang biasanya digunakan adalah 5% - 10% sodium

karbonat dan digunakan arus DC. Pada tegangan tinggi 200-

220 V. Prosesnya yaitu pada baja dipakai sebagai katoda,

sehingga terbentuk gelembung-gelembung hidrogen tipis.

Karena konduktivitas dari gelembung hidrogen rendah

sehingga arus meningkat cepat pada katoda. Akibatnya

katoda mengalami pemanasan pada temperatur yang sangat

tinggi (2000oC). Logam yang akan dikeraskan tersebut

dicelupkan dalam elektrolit sedalam bagian yang akan

dikeraskan. Setelah dipanaskan aliran listrik diputus dan

elektrolit digunakan sebagai media quenching.


48/266

25


Gambar 1.25 :Electrolite BathHardening

Sumber : Anonymous 26, 2012

3. Induction SurfaceHardening

Pemanasan yang dilakukan dengan menggunakan arus

listrik frekuensi tinggi. Logam yang berbentuk silindris

diletakkan pada indicator ini. Jadi pemanasan permukaan

dipengaruhi oleh frekuensi dan waktu pemanasan.

Pendinginan dilakukan dengan penyemprotan air setelah

proses pemanasan selesai.

Gambar 1.26 : PengerasanInduction


1.2.4. Diagram Fase Fe-Fe3c

Diagram fase adalah diagram yang menggambarkan

kandungan unsur-unsur dalam suatu logam. Suhu dan fase yang


49/266

26


terbenruk dalam logam tersebut. Diagram itu sangat penting sekali.

Karena logam dapat memiliki beberapa fase dan tiap-tiap fase

memiliki struktur mikro sendiri dan kimia yang berbeda-beda.

Kemunculan bermacam-macam fase umumnya terjadi pada

padatan logam (solid metal). Fase-fase terjadi antara lain karena

pada suatu kondisi logam akan terbentuk larutan, sedangkan pada

kondisi lain logam tidak dapat membentuk larutan.

Gambar 1.27 : Perbedaan Diagram Fasa

Sumber : Avner, 1974 : 207

a.

Dua logam sama sekali tidak dapat larut dalam padat.

b. Dua logam yang larut sebagian dalam padat.

c. Dua logam yang larut sempurna dalam padat.

Dari gambar diatas terlihat bahwa ketiganya memiliki

perbedaan pada mendatar. Pada diagram fase (a) garis melintangdi

sekitar bagian, (b) garis melintang di satu bagian saja, dan (c) tidak

ada garis melintang. Garis ini dikenal sebagai garis ekuatik, yaiu :

Cair padat 1 + padat 2Garis fase yang penting adalah diagram fase yaitu garis

solidasi dan garis liquidis. Garis solidis adalah garis yang

membatasi fase padat sempurna pada diagram Fe-Fe3c. Terlihat

beberapa garis transformasi seperti yang dijelaskan sebelumnya,

yaitu garis eutektik (f), garis solidus (ACF) , dan garis liquidus

(ACD). Di samping ini ada beberapa garis transformasi, yaitu :


50/266

27


a.Garis A1-1 (k) adalah garis yang menandai reaksi eutectoid,

yaitu :

padat padat 2 + padat 3

b.

Garis l-m (G3) adalah garis yang membatasi fase austenitepada

baja hypo-euectoid.

c. Garis Al-m (le) adalah garis yang membatasi faseaustenitepada

baja hyper-eutectoid.

Dengan diagram fase Fe-Fe3c dapat ditentukan fase titik

tertentu beserta proporsinya dengan bantuan hokum pengungkit

(level rule). Selain garis-garis di atas terdapat garis AC yang

merupakan titik transformasi magnetic untuk besi atauferrite.

Gambar 1.28 : Diagram Fase Fe-Fe3cSumber :Anonymous28, 2011

Penjelasan diagram Fe-Fe3C :

A : Titik cair besi

B : Titik pada cairan yang ada hubungannya dengan reaksi

hyper-eutectoid.


51/266

28


H : Larutan pada S yang ada hubungannya dengan reaksi

hyper-eutectoid, kelarutan karbon maksimum adalah

0,1%.

J : Titik hyper-eutectoid, selama pendinginan austenitepada

kompisi J, fase terbentuk dari larutan pada pada

kompisi H dan cairan pada kompisi B.

N : Titik transformasi besi besi , titik transformasi A4

dari besi murni.

C : Titik eutektik, selama pendinginan fase ada hubungan

dengan reaksi eutektik. Kelarutan maksimum dari karbon

2,14%. Paduan besi karbon sampai pada komposisi ini

disebut juga baja.

E : Titik yang menyatakan pada fase ada hubungan dengan

reaksi eutektik. Kelarutan maksimum dari karobon 2,14%.

Paduan besi karbon sampai komposisi ini disebut baja.

G : Titik transformasi besibesi . Titik A3untuk besi.

P : Titik yang menyatakan ferrite, fase , ada hubungan

dengan reaksi.

S : Titik eutectoid, selama pendinginan ferrite pada

komposisi P dan semenit pada komposisi K (sama dengan

F) terbentuk simultan dari austenite pada komposisi S.

reaksi eutectoid ini dinamakan transformasi A1 dan fase

eutectoidini dinamakan pearlit.

GS : Garis yang menyatakan hubungan antara temperatur dan

komposisi, dimana mulai terbentuk ferritedari austenite.

Garis ini disebut garis A3.

ES : Garis menyatakan hubungan antara temperatur dan

komposisi, dimana mulai terbentuk cementite dari

austenite, dinamakan garis ACm.

Ao : Ttitik tranformasi magnetic untuk semenit.

A2 : Titik tranformasi magnetic untuk semenit.


52/266

29


a. Transformasi pada Diagram Fase Fe-Fe3C

Paduan besi karbon sangat luas penggunaannya.

Karena itu perlu pengetahuan lebih terperinci lagi. Berikut

ini akan dibahas mengenai transformasi paduan besi

karbon , yaitu baja Eutectoid (0,83%C), baja Hypo-

eutectoid(0%C < 0,83%C), dan bajaHyper-eutectoid(%C

< 2%C).

1. Transformasi BajaEutectoid(0,83%C)

Transformasi yang dibahas adalah transformasi

yang terjadi pada kondisi equilibrium. Untuk

pembahasan ini digunakan diagram fase Fe-Fe3C. Baja

eutectoid, paduan besi - karbon dengan kadar karbon, C

= 0,83% adalah paduan dengan komposisi eutectoid.

Pada temperatur diatas garis liquidus berupa larutan

cair (liquid). Bila temperatur diturunkan secara

perlahan, pada saat mencapai garis liquidus (di titik 1)

akan mulai terbentuk inti austenite yang selanjutnya

akan tumbuh menjadi dendrite austenite. Pembekuan

selesai di titik 2 (pada garis solidus). Seluruhnya sudah

menjadi austenite. Pada pendinginan selanjutnya tidak

terjadi perubahan hingga temperatur mencapai titik 3,

di garis A1, temperatur kritis bawah. Di sini austenite

yang mempunyai komposisi eutectoid ini akan

mengalami reaksi eutectoid:

Austeniteferrite+ cementite(pearlit)

Terbentuknya pearlite ini dimulai dengan

terbentuknya inti cementite (biasanya pada batas butir

austenite). Inti ini akan bertumbuh dengan mengambil

sejumlah karbon dari austenitedisekitarnya (cementite,

Fe3C, mengandung 6,67% C sedang austenite

mengandung 0,8% C). karenanya austenite di sekitar

inti cementite itu akan kehabisan karbon dan austenite


53/266

30


dengan kadar karbon yang sangat rendah ini pada

temperatur ini akan menjadi ferrite (transformasi

allotropik). Ferrite ini juga akan bertumbuh, yaitu

dengan mengambil besi dari austenite disekitarnya,

sehingga austenite disekitar ferrite itu akan kelebihan

karbon dan mulai membentuk cementite di sebelah

ferriteyang ada. Demikian selanjutnya sampai seluruh

austenite habis, dan yang terjadi adalah suatu struktur

yang berlapis-lapis (lamellar) yang terdiri dari lamel-

lamel cementite-ferrite-cementite. Struktur ini

dinamakanpearlite.

2. Transformasi BajaHypo-eutectoid(0%C < 0,83%C)

Sebagai contoh untuk pembahasan pada baja

hypo-eutectoid ini diambil baja dengan 0,25% C.

Paduan ini akan mulai membeku pada titik 1 dengan

membentuk inti ferrite delta, yang nanti akan tumbuh

menjadi dendrit ferrite delta. Hingga temperatur

mencapai titik 2 (temperatur Hyper-eutectoid) paduan

terdiri dari ferrite delta dan liquid. Pada titik 2 akan

terjadi reaksi hyper-eutectoid:

Ferritedelta + liquidaustenite

Pada paduan ini tidak semua liquid habis dalam

reaksi itu, sehingga pada temperatur sedikit dibawah

titik 2 struktur terdiri dari liquiddan austenite. Makin

rendah temperatur makin banyak liquid yang menjadi

austenite sehingga pada titik 3 seluruhnya sudah

menjadi austenite.

Perubahan berikutnya baru akan terjadi pada titik

4 (pada A3), akan mulai terjadi transformasi allotropik

menjadi . Transformasi ini dimulai dengan

terbentuknya initi inti ferrite pada batas butir

austenite. Austenite pada paduan ini mengandung


54/266

31


0,25% C sedangferritedi temperatur ini hanya mampu

melarutkan sedikit sekali karbon, karena itu austenite

yang akan menjadi ferrite harus mengeluarkan

kabonnya ssehingga sisa austenite akan menjadi lebih

kaya karbon. Makin rendah temperaturnya makin

banyak ferriteyang terjadi, makin tinggi kadar karbon

pada sisa austenite (komposisi austenite akan

mengikuti garis A3). Pada saat mencapai titik 5 masih

ada 0,25/0,80% austenite, kadar karbonnya 0,80%

(komposisi eutectoid). Sisa austenite ini selanjutnya

akan mengalami reaksi eutectoidmenjadipearlite.

3. Transformasi BajaHyper-eutectoid(0,83%C < 2%C)

Perhatikan suatu paduan dengan 1,3% C. Paduan

mulai membeku pada titik 1 dengan membentuk

austenitedan pembekuan selesai di titik 2, seluruhnya

sudah berupa austenite. Selanjutnya tidak terjadi

perubahan sampai temperatur mencapai garis solvus

Acm. Garis ini merupakan batas kelarutan karbon dalam

austenite, dan batas kelarutan ini makin rendah dengan

makin rendahnya temperatur. Pada titk 3 paduan telah

mencapai batas kemampuannya melarutkan karbon

untuk temperatur itu. Pada temperatur dibawah titik 3

kemampuan melarutkan karbon juga turun, berarti

harus ada karbon yang keluar dari larutan (austenite).

Dan memang dengan pendinginan lebih lanjut akan

terjadi pengeluaran karbon, hanya saja karbon yang

keluar ini akan berupa cementite, dan cementite ini

akan mengendap pada batas butir austenite. Makin

rendah temperatur paduan makin banyak cementite

yang mengendap pada batas butir austenite, dan

austenite sendiri akan makin kaya Fe, dan pada

temperatur titik 4, komposisi austenite tepat mencapai


55/266

32


komposisi eutectoid. Pada temperatur eutectoid ini

austenite akan mengalami reaksi eutectoid menjadi

pearlite.Cementite yang mengendap pada batas butir

austenite tidak membentuk butiran seperti halnya

ferrite (yang terbentuk setelah melewati garis A1),

tetapi hanya mengumpul pada batas butir austenite,

menyelubungi butir asutenit.

b.

Fase-Fase yang Terdapat pada Diagram Fase Fe-Fe3C

Gambar 1.29 : Diagram Fase Fe-Fe3C


1. Ferrite

Adalah larutan padat karbon yang mempunyai struktur

kristal BBC (Body Centered Cubic). SifatFerrite:

- Stabil di bawah suhu 810oC

- Tidak dapat dikeraskan karena kandungan karbon sedikit,

kandungan maksimum 0,025% C yaitu pada suhu 723oC.


56/266

33


- Lunak, liat, tahan karat.

- BHN = 60-100 BHN

2. Austenite

Adalah larutan padat karbon yang mempunyai struktur

FCC (Face Centered Cubic). Sifat austenite:

- Stabil pada suhu sekitar 1350oC

-

Dapat dikeraskan dengan 2% C

- Dapat ditempa dimana tegangan tarik sekitar 5000 Psi.

- Specific volume rendah dibanding mikrostruktur lain.

- Lunak, non-magnetic,malleable, tidak ductile.

- BHN: 170-200 BHN

3. Martensite

Adalah larutan pada dari karbon dan besi. Terbentuk

dari pendinginan cepat (quenching) dari austenite. Sistem

kritasl BCT (Body Centered Tetragonal), sifat mertensite:

-

Stabil di bawah suhu 1500oC

- Keras, rapuh, magnetic

- Kandungan karbon > 92%

-

Konduktor panas dan listrik rendah

-

BHN: 650-700 BHN

4. Cementite

Adalah senyawa besi dan karbon dengan kandungan

karbon 6,67% disebut juga besi carbide, sifat cementite:

- Stabil di bawah 1500oC

-

BHN : 820 BHN

-

Rapuh, magnetic.

- Campuran cementitedan austenitedisebutLedeburite.

- Campuran cementitedanferritedisebutpearlite.

5. Ledeburite


57/266

34


Disebut besi eutectoid dengan kandungan karbon 4,3%

terjadi di bawah suhu 723oC. Sifat:

- Rapuh, keras, getas

- BHN: 700 BHN

6. Pearlite

Adalah baja eutectoid yang tersusun atas 2 fase yaitu

ferritedan cementitedengan kandungan karbon 0,83%. Sifat

pearlite:

- Keras, tak tahan karat

- BHN: 160-200 BHN

7. Besi delta

Terjadi pada temperatur 1400oC 1500oC, kandungan

karbon 0,1%. Sifat :

- Lunak.

- Dapat ditempa.

8. Troslite

Adalah campuran ferrite dan carbide. Dibentuk pada

pemanasan martensite pada suhu 250oC 400oC atau

pendinginan lambat dari austenite. Stabil di atas suhu 400oC.

Sifat:

- Magnetic, tidak kuat, ulet

- Konduktivitas tinggi (lebih tinggi dariAustenitee)

- Kekerasan 330-400 BHN.

9.

Sarbite

Campuran ferrite dan cementite dengan proses

pembentukan martensite pada suhu 250oC 400oC dengan

pendinginan austenite yang sangat lambat. Kekerasannya 270-

320 BHN.


58/266

35


c. Jenis-Jenis Reaksi Pada Diagram Fe-Fe3C

Gambar 1.30 : Diagram Fe-Fe3C


Pada diagram fasa Fe-Fe3C terdapat tiga macam reaksi, yaitu :

1. ReaksiEutectoid

Reaksi yang terjadi pada daerah dengan kadar karbon

0,8% C dan temperatur 723C. Pada diagram Fe-Fe3C di

atas, reaksi ini terdapat 2 padatan yaitu dan bereaksi

menjadi padatan baru , begitu juga sebaliknya.

+

2. Reaksi eutectid

Reaksi yang terjadi pada karbon 4,3% dan temperatur

1148C pada diagram Fe-Fe3C di atas, reaksi ini terdapat 2

fase yaitu A dan B yang kemudian bereaksi menjadi fase cair,

begitu juga sebaliknya.

+ l

3. ReaksiPeritectic

Reaksi yang terjadi pada temperatur 1495 C. Daerah

eutectoid pada diagram Fe-Fe3C di atas, terdapat 2 padatan

yaitu dan yangbereaksi menjadi fase cair (l), begitu juga

sebaliknya.


59/266

36


+ l

d. Solid Solution

Pada dasarnya suatu larutan terdiri dari zat terlarut (solite)

dan pelarut (soluent). Sedangkan solid solution atau larutan padat

keadaan ini terjadi karena terdiri dari dua atau lebih dari jenis

atom yang berkombinasi. Solid solution terjadi pada fase

austenite, sebagian dari karbon akan terlarut dan jika dipanaskan

melebihi suhu austenite akan menjadi logam liquid. Solid

solution dibagi menjadi 3, yaitu :

1. Larutan Padat Substitusi

Pada larutan ini atom solite padat mengisi tempat atom

soluent. Sehingga mudah terbentuk jika memiliki ukuran

yang sama dan struktur atom yang serupa. Jika jari-jari atom

lebih dari 15% maka kedua komponennya mempunyai

struktur kristal yang berbeda.

Gambar 1.31 : Subtitusi


2.

Larutan Padat Tertata

Pada larutan padat substitusi persebaran atom solite

cenderung kacau. Namun pada larutan padat ini cenderung

tersusun secara tertata meskipun tidak rapi. Penataan ini

jarang terjadi pada suhu tinggi karena pengaruh panas yang

lebih besar cenderung mengacaukan susunan yang tertata.

Bila penataan telah selesai maka akan terbentuk senyawa.


60/266

37


Gambar 1.32 : Padat Tertata


3. Larutan Padat Interstisi

Untuk atom terlarut ukurannya lebih kecil daripadapelarutnya. Pada suhu di bawah 912C besi murni mempunya

struktur BCC dan di atas 912C mempunyai struktur FCC.

Pada FCC terdapat ruang sisipan yang lebih besar dari pusat

sel. Sehingga atom yang lebih kecil bisa masuk pada ruang

sisipan tersebut. Pada BCC ruang sisipan antar atom besi jauh

lebih kecil, jadi daya larut karbon dalam BCC sangat terbatas.

Gambar 1.33 : Interstisi

Sumber :Anonymous33, 2012z

1.2.5. Diagram Pendinginan Besi Murni

Diagram pendinginan besi murni adalah diagram yang

menampilkan hubungan antara temperatur, struktur mikro, dan fase

yang terjadi pada besi saat pendinginan berlangsung.


61/266

38


a.Transformasi pada Diagram Pendinginan Besi Murni

Gambar 1.34 : Diagram Pendinginan Besi Murni


Keterangan diagram pendinginan besi murni :

Garis 1538C :Garis transformasi dimana logam cair yang

mendingin membentuk fasa besi delta

dengan struktur BCC.

Garis 1394C :Garis transformasi dimana terjadi

perubahan fasa besi delta dengan struktur

BCC menjadi fasa besi gamma (austenite)

dengan struktur FCC.

Garis 912C :Garis transformasi dimana terjadi

perubahan fasa besi gamma dengan

struktur FCC menjadi besi alpha denganstruktur BCC.

Garis 770C : Garis dimana terjadi transformasi magnetic

padaferrite.

b. Fasa-Fasa yang Terdapat pada Diagram Pendinginan Besi Murni

1. Austenite : Larutan padat karbon yang memiliki

struktur Kristal FCC.


62/266

39


Sifatnya yaitu :

- Stabil pada suhu sekitar 1350oC

-

Dapat dikeraskan dengan 2% C

-

Lunak, non-magnetic, malleable, tidak

ductile

2. Ferrite : Larutan padat karbon yang memiliki

struktur kristal BCC.

Sifatnya yaitu :

-

Stabil di bawah suhu 810oC

- Lunak, tahan karat

3. Besi delta : Fasa yang memiliki struktur kristal BCC.

Berada di antara

temperatur 1400C-1500C. Atom karbon

dapat larut sampai 0,1%.

Sifatnya yaitu :

-

Lunak

- Dapat ditempa

1.2.6. Diagram TTT

Pendinginan non equilibrium dari baja yang telah

dipanaskan hingga mencapai siklus austenite dapat digambarkan

dalam satu diagram hubungan antara waktu, temperatur dan hasil

akhir austenite atau dikenal dengan diagram TTT. Secara umum

diagram ini memberikan informasi mengenai permukaan dan akhir

dari proses transformasi akibat pendinginan waktu dan kecepatanpendinginan. Diagram TTT juga menunjukkan besar presentase

transformasi yang dicapai dari austenitepada temperatur tertentu.


63/266

40


Gambar 1.35 : Kurva Pendinginan Diagram TTT


Dari gambar diatas terlihat bahwa disebelah kiri kurva tidak

terjadi deformasi, austenitehanya berubah kestabilan. Selanjutnya

austeniteyang sudah tidak stabil tersebut mengalami dekomposisi

secara isothermal. Pendinginan yang sangat cepat berpotensi

terhadap hyper-eutectoid ukuran butiran anti kritis yang berubah

disamping meningkatkan austenite yang dapa

laporan metfis kelompok a4

Documents