pengaruh kadar garam dapur (nacl) dalam media pendingin terhadap tingkat kekerasan

59
PENGARUH KADAR GARAM DAPUR (NaCl) DALAM MEDIA PENDINGIN TERHADAP TINGKAT KEKERASAN PADA PROSES PENGERASAN BAJA V-155 Skripsi Diajukan dalam rangka penyelesaian studi Strata 1 Untuk mencapai gelar Sarjana Pendidikan Oleh : Nama : M. Taufan Rizal NIM : 5214000045 Program Studi : Pendidikan Teknik Mesin S1 Jurusan : Teknik Mesin FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2005 U N I V E R S I T A S N E G E R I S E M A R A N G

Upload: jemrys

Post on 12-Aug-2015

361 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

PENGARUH KADAR GARAM DAPUR (NaCl) DALAM

MEDIA PENDINGIN TERHADAP TINGKAT KEKERASAN

PADA PROSES PENGERASAN BAJA V-155

Skripsi

Diajukan dalam rangka penyelesaian studi Strata 1

Untuk mencapai gelar Sarjana Pendidikan

Oleh :

Nama : M. Taufan Rizal

NIM : 5214000045

Program Studi : Pendidikan Teknik Mesin S1

Jurusan : Teknik Mesin

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2005

UNIVERSIT

AS NEGERI S

E

MARANG

Page 2: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

ABSTRAK

M. Taufan Rizal, 2005. Pengaruh Kadar Garam Dapur (NaCl) dalam Media

Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan pada Proses Pengerasan Baja V-155.

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh garam dapur (NaCl)

dalam media pendingin air dengan kadar yang berbeda-beda yaitu 9%, 16% dan 23%

terhadap tingkat kekerasan baja V-155 yang diuji dengan Rockwell C setelah

dikeraskan pada proses hardening dan untuk mengetahui proporsi media pendingin

manakah yang menghasilkan kekerasan tertinggi dari penggunaan media pendingin

air yang ditambahkan NaCl dengan kadar yang berbeda-beda tersebut.

Bahan yang digunakan adalah baja V-155 yang diproduksi oleh PT. Bohlindo

Baja. Spesimen dalam penelitian ini berbentuk silinder dengan diameter 40 mm dan

tebal 15 mm, Jumlah spesimen keseluruhan adalah 12 buah spesimen, yang terbagi

menjadi 4 kelompok yaitu 3 buah spesimen untuk raw material (kelompok kontrol), 3

buah spesimen untuk perlakuan dengan 9% NaCl, 3 buah spesimen untuk perlakuan

dengan 16% NaCl dan 3 buah spesimen untuk perlakuan dengan 23% NaCl.

Selanjutnya dilakukan pengujian kekerasan dengan alat uji Rockwell C dan pengujian

struktur mikro. Variabel bebas dalam penelitian ini adalah banyaknya kadar garam

dapur (NaCl) yang dilarutkan dalam media pendingin air dengan prosentase yang

berbeda-beda yaitu 9%, 16% dan 23%. Sedangkan variabel terikatnya adalah nilai

kekerasan bahan yang diuji dengan Rockwell C.Data hasil pengujian dianalisa dengan

teknik deskriptif dan hasil analisa ditampilkan dalam bentuk diagram batang

(histogram).

Kekerasan pada proses hardening dengan media pendingin air yang

ditambahkan garam dapur (NaCl) yang berbeda yaitu 9%, 16% dan 23% adalah 49,67

HRC, 51,11 HRC dan 53,33 HRC. Dari hasil penelitian diketahui bahwa ada

pengaruh kadar garam dapur (NaCl) dalam media pendingin terhadap tingkat

kekerasan pada proses pengerasan baja V-155. Semakin tinggi kadar garam dapur

semakin tinggi pula nilai kekerasannya. Kekerasan tertinggi dicapai pada media

pendingin dengan konsentrasi 23% NaCl yaitu sebesar 53,33 HRC disusul media

pendingin dengan konsentrasi 16% NaCl sebesar 51,11 HRC dan yang terendah

adalah media pendingin dengan konsentrasi 9% NaCl sebesar 49,67 HRC.

Untuk mendapatkan kekerasan maksimal pada proses pengerasan baja V-155

disarankan agar menggunakan media pendingin larutan garam dapur (NaCl) pada

konsentrasi jenuh yaitu 23% NaCl karena menghasilkan laju pendinginan yang paling

optimal.

KATA PENGANTAR

Page 3: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Puji syukur senantiasa peneliti panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga skripsi yang berjudul Pengaruh

Kadar Garam Dapur (NaCl) dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

pada Proses Pengerasan Baja V-155 dapat diselesaikan dengan baik.

Dalam menyelesaikan skripsi ini, peneliti tidak lepas mendapatkan bantuan dari

berbagai pihak baik berupa bimbingan maupun dorongan. Pada kesempatan yang baik

ini peneliti ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Prof. Dr. Soesanto, M.Pd., Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

2. Drs. Pramono, Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.

3. Drs. Murdani, M.Pd., Dosen Pembimbing I yang dengan sabar membimbing

peneliti dalam menyelesaikan skripsi ini.

4. Drs. Budiarso Eko, M.Pd., Dosen Pembimbing II yang dengan sabar membimbing

peneliti dalam menyelesaikan skripsi ini.

5. Bapak Puji, pembimbing lapangan atas bantuan dan arahannya.

6. Bapak dan ibukuyang selalu mendoakan dan memberikan motivasi.

7. Semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan skripsi ini.

Semoga bantuan yang telah diberikan dengan tulus ikhlas kepada peneliti

mendapat imbalan dari Allah SWT.

Peneliti menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih jauh dari sempurna,

karena itu kritik dan saran yang membangun sangat peneliti harapkan. Semoga skripsi

ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amiin

Page 4: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Semarang, Februari 2005

Peneliti

Page 5: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

PERNYATAAN SELESAI BIMBINGAN

Yang bertanda tangan di bawah ini pembimbing skripsi dari mahasiswa :

Nama : M. Taufan Rizal

NIM : 5214000045

Prodi : Pend. Teknik Mesin S1

Menyatakan bahwa mahasiswa tersebut telah selesai bimbingan skripsinya yang

berjudul : Pengaruh Kadar Garam Dapur (NaCl) dalam Media Pendingin Terhadap

Tingkat Kekerasan pada Proses Pengerasan Baja V-155

Dan skripsi tersebut siap untuk diujikan.

Demikian semoga menjadi periksa.

Semarang, Februari 2005

Pembimbing I Pembimbing II

Drs. Murdani, M.Pd. Drs. Budiarso Eko, M.Pd. NIP. 130894848 NIP. 131285577

Mengetahui,

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Drs. Pramono

NIP. 131474226

Page 6: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Pada bagian-bagian mesin sering dijumpai suatu bahan yang

memerlukan kekerasan dan keliatan, sebagai contoh roda gigi. Pada roda

gigi diperlukan suatu permukaan yang keras sedang inti tetap ulet. Pada

roda gigi dapat mengalami kerusakan berupa gigi patah, aus atau

berlubang-lubang permukaannya, serta tergores permukaannya. Untuk

mendapatkan suatu konstruksi bahan yang keras, maka dapat dilakukan

suatu proses pengerasan bahan (Hardening). Hardening dapat diartikan

sebagai pemanasan bahan hingga suhu 800 oC sampai suhu 900

oC dan

didinginkan dengan cepat (Beumer, 1994: 92).

Menurut penggunannya besi dan baja diklasifikasikan menjadi: Baja

konstruksi, baja mesin dan baja perkakas (Beumer, 1994: 85). Baja V-155

adalah termasuk baja mesin (Machinery stells). Dalam penelitian ini bahan

yang digunakan sebagai sampel adalah baja V-155 karena baja V-155 sudah

memenuhi syarat untuk dipakai dalam konstruksi permesinan atau

komponen mesin, namun masih terbatas pada pemakaian pada bagian-

bagian yang mendapat beban tidak terlalu berat dan tidak menerima

gesekan yang terlalu tinggi, karena kurang keras. Untuk memperbaiki sifat-

sifat tekniknya maka baja V-155 perlu mendapatkan perlakuan panas (Heat

treatment). Proses perlakuan panas adalah proses perubahan sifat mekanik

Page 7: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

dengan jalan mengubah struktur melalui pemanasan dan kecepatan

pendinginan. Untuk mengubah nilai kekerasan cara yang digunakan adalah

dengan salah satu perlakuan panas yang sering disebut dengan proses

hardening atau pengerasan.

Proses pengerasan (hardening) baja karbon biasanya dilakukan

dalam dapur pemanas dan umumnya menggunakan air dan oli sebagai

media pendinginnya tanpa penambahan bahan lain. Dalam penelitian ini

digunakan media pendingin air yang ditambahkan garam dapur (NaCl)

dengan kadar yang berbeda-beda yaitu 9%, 16% dan 23%. Kadar garam

dapur maksimal dipilih sebesar 23% karena dimungkinkan pada

konsentrasi tersebut keadaan larutan jenuh, dalam arti bila kadar garam

dapur dinaikkan prosentasenya sudah tidak akan mempengaruhi efektifitas

pendinginan karena garam dapur yang terkandung dalam larutan akan

mengendap. Hal ini diperkuat dengan pendapat dari Zuhdan Kun Prasetyo

(1988), yang menyatakan bahwa larutan garam dapur akan jenuh pada

konsentrasi sebesar 23%, dan untuk mengerti secara pasti ada tidaknya

pengaruh perlakuan yang diberikan, maka dilakukan pengujian kekerasan

dengan uji kekerasan Rockwell C. Air dipakai sebagai media pendingin

karena air dapat menurunkan suhu dengan cepat yang diikuti dengan

penurunan suhu di dalam benda tersebut, sehingga diperoleh lapisan yang

keras yang lebih merata. Garam dapur (NaCl) mampu meningkatkan laju

pendinginan apabila dilarutkan dalam air. Dengan adanya penambahan

Page 8: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

garam dapur yang berbeda-beda, kemungkinan akan menghasilkan tingkat

kekerasan yang berbeda-beda pula.

Berdasarkan pemikiran diatas, maka diadakan penelitian dengan

judul “Pengaruh Kadar Garam Dapur (NaCl) dalam Media Pendingin

terhadap Tingkat Kekerasan pada Proses Pengerasan Baja V-155”.

B. Identifikasi dan Pembatasan Masalah

1. Identifikasi Masalah

Perlakuan panas adalah suatu proses pemanasan dan pendinginan

logam dalam keadaan padat sedangkan hardening adalah proses pemanasan

baja sampai suhu di daerah atau di atas daerah kritis disusul dengan

pendinginan yang cepat, sehingga akan membentuk struktur martensit pada

permukaan baja yang dapat meningkatkan kekerasan baja (Amstead, 1993:

144).

Sebagai media pendingin yang digunakan dalam penelitian ini adalah

air yang ditambah garam dapur (NaCl) dengan kadar yang berbeda-beda yaitu

9%, 16% dan 23%. Kadar garam dapur maksimal dipilih sebesar 23% karena

dimungkinkan pada konsentrasi tersebut keadaan larutan jenuh, dalam arti bila

kadar garam dapur dinaikkan prosentasenya sudah tidak akan mempengaruhi

efektifitas pendinginan karena garam dapur yang terkandung dalam larutan

akan mengendap. Adanya media pendingin pada proses hardening yang

berbeda-beda tersebut akan mengakibatkan perubahan struktur kristal baja.

Untuk memperoleh baja yang mempunyai sifat-sifat yang dikehendaki

(kekerasan tinggi, kekuatan tarik tinggi dan keuletan), bahan baja masih harus

Page 9: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

diberi perlakuan panas. Permasalahan-permasalahan yang mungkin timbul

dari adanya proses perlakuan panas pada baja V-155 adalah: Bagaimanakah

pengaruh suhu pada proses hardening terhadap tingkat kekerasan Rockwell C,

apakah waktu pendinginan mempengaruhi proses hardening, apakah proses

pengerjaan awal benda kerja mempengaruhi tingkat kekerasan baja V-155

setelah dikeraskan, apakah ada perbedaan nilai kekerasan dengan

menggunakan media pendingin air yang ditambah garam dapur (NaCl) dengan

kadar yang berbeda-beda.

2. Pembatasan Masalah

Untuk menghindari kesalahpahaman dan menimbulkan masalah baru

yang menyimpang dari tujuan, maka diberikan pembatasan masalah sebagai

berikut:

a. Proses perlakuan panas yang dilakukan adalah proses hardening.

b. Media pendingin yang digunakan adalah air yang ditambah garam dapur

(NaCl) dengan kadar yang berbeda-beda yaitu 9%, 16% dan 23%.

c. Spesimen yang digunakan adalah baja V-155.

d. Pengujian kekerasan yang dilakukan dengan menggunakan pengujian

Rockwell C.

C. Permasalahan

Berdasarkan identifikasi dan pembatasan masalah di atas maka masalah

yang akan dibahas dalam penelitian ini adalah:

Page 10: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

1. Adakah pengaruh kadar garam dapur (NaCl) dalam media pendingin terhadap

tingkat kekerasan baja V-155 setelah dikeraskan dalam proses hardening?

2. Proporsi media pendingin manakah yang menghasilkan kekerasan tertinggi

dari penggunaan media pendingin air yang ditambahkan garam dapur (NaCl)

dengan kadar 9%, 16% dan 23%?

D. Penegasan Istilah

Untuk menghindari adanya salah pengertian di dalam judul skripsi

ini, maka perlu ditegaskan istilah yang dianggap penting. Dengan demikian

ada kesamaan pendapat di dalam memberikan penafsiran.

1. Pengaruh

Pengaruh adalah daya yang ada atau timbul dari sesuatu (orang, benda

dan sebagainya) yang berkuasa atau yang berkekuatan. Pengaruh dalam

penelitian ini adalah hubungan yang mempengaruhi antara penggunaan garam

dapur (NaCl) dalam media pendingin dalam kadar yang bervariasi terhadap

kekerasan pada proses pengerasan baja V-155.

2. Garam Dapur (NaCl)

Bahan ini berupa bahan padat putih, memiliki bentuk kristal kubus

yang transparan, tidak dapat terbakar serta mempunyai titik leleh 801 oC.

(Effendie:1989).

3. Pendingin

Page 11: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Pendingin dalam kamus besar bahasa Indonesia adalah alat untuk

mendinginkan sesuatu. Dalam penelitian ini mempunyai pengertian, yaitu

media atau alat pendingin yang digunakan untuk menurunkan temperatur

bahan yang temperaturnya tinggi (Anton Maulana, 1983: 207). Bahan

pendingin yang digunakan dalam penelitian ini adalah air yang ditambahkan

garam dapur (NaCl) dengan kadar NaCl masing-masing yaitu: 9 %, 16 % dan

23 %.

4. Kekerasan

Kekerasan adalah merupakan suatu tahanan dari bahan terhadap

perubahan bentuk tetap (Kamus Besar Bahasa Indonesia,1989: 425). Dalam

penelitian ini adalah kemampuan dan kekuatan bahan menerima penetrasi

dari bahan lain yang terstandar, yaitu dengan menggunakan pengujian

Rockwell.

5. Proses Pengerasan (Hardening)

Hardening adalah proses pemanasan baja sampai suhu di daerah atau

di atas daerah kritis disusul dengan pendinginan yang cepat, sehingga akan

membentuk struktur martensit pada permukaan baja yang dapat

meningkatkan kekerasan baja (Amstead, 1993: 144).

6. Baja V-155

Baja V-155 adalah salah satu nama baja dari produk Bohler, angka

155 menunjukan kekuatan tarik maksimumnya sama dengan 1550 N/mm2.

Baja V-155 adalah baja paduan untuk konstruksi mesin dengan kadar sebagai

Page 12: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

berikut: 0,38% C, 0,20% Si, 0,70% Mn. 1,50% Cr, 0,20% Mo dan 1,64% Ni

(Grade Bohler PT. Bohlindo Baja).

Dari penegasan istilah dapat disimpulkan bahwa dalam penelitian

ini adalah meneliti seberapa besar pengaruh kadar garam dapur (NaCl)

dalam media pendingin air, apabila kadar garam dapur (NaCl) yang

digunakan 9%, 16% dan 23% terhadap kekerasan baja V-155 setelah

dikeraskan dengan proses hardening yang selanjutnya diuji dengan

pengujian Rockwell skala C.

E. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui pengaruh kadar garam dapur (NaCl) dalam media

pendingin terhadap tingkat kekerasan baja V-155 setelah dikeraskan dalam

proses hardening?

2. Untuk mengetahui proporsi media pendingin manakah yang menghasilkan

kekerasan tertinggi dari penggunaan media pendingin air yang ditambahkan

garam dapur (NaCl) dengan kadar 9%, 16% dan 23% ?

F. Manfaat Penelitian

Manfaat dari penelitian “ Pengaruh Kadar Garam Dapur (NaCl) dalam

Media Pendingin terhadap Tingkat Kekerasan pada Proses Pengerasan Baja V-

155 “ adalah sebagai berikut :

Page 13: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

1. Bagi dunia industri pengerjaan logam, merupakan masukan yang dapat

dipakai sebagai pedoman dalam produksinya, dengan maksud dapat

diketahui perlakuan panas yang akan diterapkan sesuai dengan kondisi benda

kerja, media pendingin yang dipakai, suhu pemanasan yang dikenakan dan

laju pendinginan yang diterapkan.

2. Bagi dunia pendidikan adalah suatu pengembangan dan pengalaman di

bidang pengerasan baja.

3. Bagi pembaca hasil penelitian ini dapat digunakan untuk menambah

pengetahuan tentang pengerasan baja.

4. Bagi peneliti penelitian ini merupakan sarana untuk melatih diri agar

bertambah pengetahuan serta ketrampilan dalam melakukan penelitian.

G. Sistematika skripsi

Secara garis besar sistematika skripsi dapat dibagi menjadi tiga bagian

yaitu: bagian pendahuluan, bagian isi dan bagian akhir skripsi. Adapun rincian

sistematika skripsi ini adalah sebagai berikut:

1. Bagian awal Skripsi

Bagian ini berisi halaman judul, halaman pengesahan, abstraksi, motto dan

persembahan, kata pengantar, daftar isi, daftar tabel, daftar gambar dan daftar

lampiran.

2. Bagian Isi Skripsi

Bagian ini berisi:

Page 14: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

BAB I : Pendahuluan, berisi tentang latar belakang masalah, permasalahan,

penegasan istilah, tujuan dan manfaat penelitian dan sistematika

skripsi.

BAB II : Landasan teori dan hipotesis, berisi tentang landasan teori sebagai

telaah kepustakaan, kerangka berpikir dan hipotesis penelitian.

BAB III : Metode penelitian, berisi tentang populasi, sampel, variabel,

metode penyusunan data dan metode analisis data penelitian.

BAB IV : Hasil penelitian dan pembahasan, berisi tentang hasil penelitian

dan laporan analisis hasil.

BAB V : Penutup, berisi tentang simpulan dan saran.

3. Bagian Akhir Skripsi

Bagian akhir skripsi berisi tentang daftar pustaka dan lampiran.

BAB II

LANDASAN TEORI DAN HIPOTESIS

A. Landasan Teori

1. Baja V-155

Baja merupakan paduan yang terdiri dari besi, karbon dan unsur lainya

dalam prosentase tertentu. Baja dapat didefinisikan sebagai suatu campuran

besi dan karbon, dimana unsur karbon menjadi dasar campurannya,

kandungan karbon dalam baja sekitar 0,1%-1,7% sedangkan unsur lainnya

dibatasi persentasenya (Amanto, 1999:2). Secara garis besar baja dapat

dikelompokkan menjadi dua yaitu baja karbon dan baja paduan. Baja karbon

dibagi menjadi tiga yaitu baja karbon rendah (< 0,3% C), baja karbon sedang

Page 15: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

(0.3% - 0,7% C) dan baja karbon tinggi (0,7% - 1,4 % C). Sedangkan baja

paduan dibagi menjadi baja paduan rendah (jumlah paduan kurang dari 8%)

dan baja paduan tinggi (jumlah paduan lebih dari 8%) (Amstead,1993: 51).

Secara umum baja dapat dibedakan menjadi dua kelompok

berdasarkan kegunaannya, yaitu baja konstruksi dan baja perkakas.

Kandungan karbon baja konstruksi sekitar 0,06 % - 0,55 %, dibuat dalam

bentuk profil, batangan, pipa dan pelat. Baja dapat dibedakan lagi menurut

kegunaannya yaitu: baja perkakas dingin, baja perkakas panas, baja

konstruksi mesin, baja pencetak plastik, baja stainless dan baja tahan panas

(Grade Bohler PT. Bohlindo Baja). Sedangkan baja perkakas mempunyai

kadar karbon 0,5 % - 1,5 %, digunakan untuk perkakas seperti martil, pisau,

kikir, gergaji, mata bor dan sebagainya.

Baja V-155 merupakan baja paduan rendah yang diantaranya

digunakan untuk baling-baling, poros engkol, bantalan, roda gigi dan

sebagainya. Baja V-155 mempunyai unsur kimia sebagai berikut: 0,38% C,

0,20% Si, 0,70% Mn, 1,5% Cr, 0,2% Mo, 1,64% Ni, 96,79% Fe, 0,13% Cu,

0,05% W, 0,03% S, 0,04% Co (Bohler Steel Manual).

a. Karbon Dalam Baja

Hubungan antara karbon dan besi sebagian besar tergantung pada

dua faktor utama, yaitu:

1) Karbon dan besi secara kimiawi membentuk lapisan semen

(Cementite), tetapi ini akan keluar sebagai bahan yang terpisah

Page 16: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

diantara struktur dan dikenal sebagai satu fasa, yang sedikit berbeda

dari fasa besi.

2) Besi adalah elemen allotropik, yaitu bisa keluar lebih dari satu bentuk

kristal.

Walaupun karbon merupakan solusi pada baja lebur, tetapi

masalah dalam baja padat timbul dalam struktur pengkristalan bukan

sebagai karbon tetapi berupa campuran kimia yang sangat keras yaitu

cementite (Fe3C) dan hal ini dapat dilihat dengan menggunakan

mikroskop, ini yang disebut fase kedua dari baja.

Gambar 1. Diagram kesetimbangan (Alois Sconmets, 1985: 40)

Cementite bisa tampak dalam baja dalam dua bentuk, yaitu:

campuran yang baik sekali dengan ferrite dan membentuk pearlite yang

mengandung kira-kira 13 % cementite dan 8 % ferrite, atau tampil sendiri

Page 17: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

sebagai cementite. Kehadiran cementite bebas akan tergantung pada

jumlah karbon didalam baja dan bisa dilihat pengaruh karbon terhadap

unsur-unsur pokok, Pertama pada baja karbon rendah, sebagai contoh

baja akan lunak dengan 0,3 % C. Kandungan karbon ini tidak akan cukup

untuk merubah ferrite menjadi pearlite dan akibatnya baja akan terdiri

dari keduanya yaitu ferrite dan pearlite. Pearlite itu sangat keras sebab

adanya unsur pokok cementite, tetapi adanya cementite akan

menyebabkan kekenyalan, tergantung pada perbandingan antara ferrite

dan pearlite. Bila pearlite lebih sedikit, maka baja tersebut akan lebih

lunak, sebaliknya bila kandungan karbon naik ditemukan lebih banyak

pearlite dan bila sampai 0,85 % C, baja tersebut hampir terdiri dari

pearlite semuanya dan bila kadar karbon mendekati tingkat ini, kekerasan

dari logam akan naik dan akan diimbangi dengan berkurangnya

kekenyalan dan kekuatannya (ketahanan terhadap beban kejut). Bila

kadar karbon lebih dari 0,85 % C, baja tersebut akan terdiri dari pearlite

dan akan terbebas dari ferrite yang akan menyebabkan kekerasan dan

kerapuhan.

Banyak elemen allotropik, yaitu yang dapat keluar lebih dari satu

bentuk, misalnya karbon bisa keluar dalam bentuk intan atau grafit. Pada

temperetur normal besi murni (ferrite) adalah lunak, kenyal dan magnetis,

dan dalam keadaan ini disebut sebagai alpha (α). Bila dipanaskan sampai

suhu 910 oC, struktur kristalnya akan berubah, sifat magnetisnya akan

hilang dan volumenya akan sedikit bertambah, dan besi tersebut dikenal

Page 18: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

sebagai besi γ (gamma). Ada dua hal penting dalam perubahan dari

bentuk α kebentuk γ. Pertama adalah γ tidak bisa mempertahankan

cementite dalam keadaan padat. Cementite akan berubah dengan cepat

dari γ ke besi α. Hal ini adalah bila kandungan karbon naik, titik kritis

(perubahan dari γ ke α) menjadi tertekan dan terjadi pada suhu terendah.

Bila kandungan karbon 0,85% atau lebih, titik kritis terjadi pada

temperatur yang lebih tinggi dan kesemuanya ini diperlihatkan pada

diagram kesetimbangan di atas. Garis atas menunjukan titik kritis atas

dan garis horisontal yang melalui titik yang paling bawah menunjukan

titik kritis bawah.

Pada temperatur diatas titik kritis atas bentuk campurannya

dikenal dengan nama austenite. Bila kadar karbon hanya 0,85%,

perubahan dari besi γ ke α menyebabkan semua cementite dikeluarkan

dari semua larutan sekaligus dan membentuk pearlite. Perubahan dari γ

ke α terjadi di sekitar daerah temperatur yang ditunjukan dengan jarak

vertikal antara titik-titik kritis atas dan bawah pada diagram.

Dengan kandungan karbon kurang dari 0,85%, ferrite nampak

pertama kali waktu pendinginan dan ketika besi γ diperkaya menjadi

0,85%, ini akan berubah menjadi pearlite. Dengan kandungan karbon

lebih dari 0,85%, cementite nampak pertam kali waktu pendinginan dan

ketika besi γ yang tersisa dikurangi menjadi 0,85% C akan berubah

menjadi pearlite. Ferrite itu lunak dan kenyal, oleh karena itu baja

karbon rendah akan menunjukan sifat-sifat yang serupa sesuai dengan

Page 19: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

jumlah kandungan ferritenya. Pearlite sangat keras dan akan memberikan

sifatnya ini kepada baja sehingga menjadi keras. Peningkatan proporsi

pearlite membuat logam tersebut kekenyalannya berkurang dan

ketahanan terhadap deformasi meningkat, cementite sangat keras dan

getas.

b. Pengaruh Unsur Paduan Dalam Baja

Unsur campuran adalah unsur yang sangat penting dalam

pembuatan baja, jumlah persentase dan bentuknya membawa pengaruh

yang amat besar terhadap sifatnya. Pengaruh unsur paduan dalam baja

adalah sebagai berikut:

1) Unsur Karbon (C)

Unsur ini menaikan besaran kekuatan bengkok, tekan dan takik, tetapi

menurunkan keliatan dan kemampuan tarik, kemampuan tempa dan

las, sifat penghantar listrik dan panas. Penurunan keliatan akibat

bertambahnya kadar C yang diikuti dengan naiknya kekerasan dapat

diikuti dengan cara perlakuan panas.

2) Mangan (Mn)

Dapat menaikan kekuatan dengan menurunkan kecepatan

pendinginan kritis yang diperlukan untuk memperoleh struktur

martensit. Penambahan unsur mangan didalam baja paduan

menambah kekuatan dan ketahanan panas baja paduan itu serta

penampilan yang lebih bersih dan berkilat.

3) Nikel (Ni)

Page 20: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Nikel mempertinggi kekuatan dan regangannya sehingga baja paduan

ini menjadi liat dan tahan tarikan serta tahan karat atau korosi. Oleh

karena itu, baja paduan ini biasa digunakan untuk membuat sudu-sudu

turbin, roda gigi, bagian-bagian mobil dan sebagainya.

4) Krom (Cr)

Unsur ini memberikan kekuatan dan kekerasan baja meningkat serta

tahan karat dan tahan aus. Penambahan unsur kromium biasanya

diikuti dengan penambahan nikel. Biasanya baja paduan ini

digunakan untuk bahan poros dan roda gigi.

5) Molibdenum (Mo)

Penambahan molibdenum akan memperbaiki baja karbon menjadi

tahan terhadap suhu yang tinggi, liat, dan kuat. Untuk baja-baja

perkakas Mo dapat menggantikan Wolfram (W).baja paduan ini biasa

digunakan sebagai bahan untuk membuat alat-alat potong, misalnya

pahat.

6) Wolfram (W)

Penambahan unsur ini memberikan pengaruh yang sama seperti

penambahan molibdenum dan biasanya juga dicampur dengan unsur

Ni dan Cr.

7) Silisium (Si)

Page 21: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Unsur ini menurunkan kemampuan pengubahan bentuk dingin oleh

karena itu hanya diijinkan 0,2% Si. Si meningkatkan sifat tahan

elektris dan digunakan di lempeng dinamo.

8) Belerang (S)

Sulfur meningkatkan kemampuan diregangkan karena itu digunakan

sampai 0,3% didalam baja automatik (free cutting stell).

9) Vanadium (V)

Penambahan unsur ini akan memperbaiki struktur kristal baja menjadi

halus dan tahan aus terlebih bila dicampur dengan kromium. Baja

paduan ini banyak digunakan untuk membuat roda gigi, batang

penggerak, dan sebagainya.

10) Kobalt (Co)

Penambahan unsur ini akan memperbaiki sifat kekerasan baja

meningkat dan tahan aus serta tetap keras pada suhu yang tinggi. Baja

paduan ini banyak digunakan untuk konstruksi pesawat terbang atau

konstruksi yang harus tahan panas dan tahan aus.

11) Alumunium (Al)

Meninggikan pengerasan dari baja nitrat dengan membentuk Al-

nitrat. Juga memperbaiki ketahanan terhadap api. Dalam penelitian ini

digunakan baja V-155 yang merupakan baja paduan dengan

komponen-komponen paduan terdiri dari: 0,38% C, 0,20% Si, 0,70%

Mn, 1,5% Cr, 0,2% Mo dan 1,64% Ni. Baja V-155 merupakan salah

Page 22: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

satu nama baja dari produk Bohler yang sering digunakan untuk

pembuatan baling-baling, poros engkol, bantalan, roda gigi dan

sebagainya.

2. Proses Pengerasan Baja (Hardening)

Proses pengerasan baja dilakukan melalui dua tahap, yaitu:

a. Pemanasan

Pada saat pemanasan menuju suhu pengerasan harus dilakukan

secara bertahap, yakni pemanasan pendahuluan dan pemanasan akhir,

agar tegangan akibat pemanasan sedapat mungkin tetap rendah. Benda

kerja harus dilakukan pemanasan pendahuluan secara perlahan-lahan

hingga menuju ke intinya. Benda kerja yang besar dan suhu akhir yang

tinggi memerlukan beberapa tahap pelaksanaan, yang setiap tahapnya

membutuhkan cukup waktu untuk peralihan panas. Pemanasan akhir

menuju suhu pengerasan harus berlangsung cepat untuk mencegah rongga

terak, penyerapan arang permukaan dan pembentukan butiran kasar.

Kenaikan suhu sedapat mungkin harus berlangsung merata ke arah inti

benda kerja.

Peralihan wujud struktur baja oleh pemanasan mengikuti diagram

fasa karbon. Diagram fasa merupakan peta yang menunjukan hubungan

antara temperatur, komposisi dan struktur kristal yang terdapat dalam

sistem pada kesetimbangan tertentu. (Alexander, 1990: 49).

Page 23: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Melalui perlakuan panas struktur baja dapat berubah. Bila baja

eutektoid dipanaskan dengan suhu 723 oC, maka karbida besi (sementit)

akan terurai menjadi besi (Fe) dan karbon (C). unsur karbon tersebut

menjadi bebas terlarut di dalam besi. Kemampuan melarutkan karbon

tersebut hanya dimiliki oleh besi gamma. Larutan ini terjadi pada suhu

ketika baja masih padat, karenanya disebut larutan padat (austenit). Baja

eutektoid beralih menjadi austenite pada saat melampaui suhu 723 oC.

Dengan adanya unsur-unsur yang terkandung didalam baja maka akan

berpengaruh pada suhu kritis yang berdampak pada perubahan pengaruh

suhu 723 oC. Di dalam penelitian ini suhu yang digunakan untuk

memanaskan baja adalah 850 oC.

Page 24: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Gambar 2. Diagram besi karbida (Amstead, 1993: 140)

Peralihan wujud struktur baja pemanasan lambat akan berlaku

sebaliknya bila dilakukan pendinginan lambat. Kristal besi akan terurai

bila suhu menurun akibatnya austenite akan berubah kembali menjadi

pearlite pada suhu lebih kecil dari 723 oC. Dipandang dari segi kisi ruang,

maka kisi γ yang terpusat bidang akan berubah menjadi kisi α yang

terpusat ruang. Apabila pendinginan dilakukan dengan cepat, austenite

dihalangi untuk menguraikan kristal besi atau cementite menjadi pearlite.

Kisi γ terpusat bidang akan menjadi kisi α terpusat ruang, tetapi bagi

atom karbon tidak cukup waktu untuk meninggalkan pusat kubus. Atom

besi akan menempati pusat kubus α pada waktu yang bersamaan. Oleh

karena itu tidak cukup tempat dua atom, massa kisi α akan mengalami

suatu keadaan paksaan yang akan menimbulkan tegangan. Tegangan

tersebut akan mengakibatkan struktur baja yang keras dan getas yang

dikenal dengan martensit.

b. Pendinginan

Setelah benda kerja memperoleh suhu pengerasan yang merata

hingga ke intinya, maka benda kerja segera didinginkan dengan cepat

(dikejutkan). Akibatnya keadaan austenite tetap dipertahankan hingga

Page 25: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

mencapai suhu yang rendah dan membentuk martensit. Suhu

pembentukan martensit akan makin rendah bila kandungan karbon makin

tinggi.

Pada kenyataannya laju pendinginan sangat mempengaruhi hasil

proses hardening, bahkan bila dibandingkan pengaruh pemanasan maka

pengaruh laju pendinginan lebih besar dan lebih nyata. Laju pendinginan

yang cepat akan menghasilkan logam dengan kekerasan yang lebih tinggi

bila dibandingkan dengan laju pendinginan yang lambat. Waktu yang

diperlukan untuk mencapai kekerasan maksimal adalah kurang dari satu

menit. Laju pendinginan ini dipengaruhi oleh viskositas atau kekentalan

bahan pendingin. Jika bahan pendingin berupa cairan, semakin rendah

viskositasnya akan lebih mudah menyerap panas sehingga laju

pendinginan logam pada proses hardening akan semakin cepat karena laju

perpindahan kalor dari benda ke bahan pendingin lebih besar. Berbeda

dengan bahan pendingin yang mempunyai viskositas yang semakin tinggi

maka penyerapan panas juga akan semakin lambat atau bahkan bertahap.

Laju pendinginan yang cepat akan menghasilkan besi atau baja dengan

kekerasan yang lebih tinggi.

Diagram fasa besi karbon seperti yang ditunjukan pada gambar

diatas tidak menggambarkan pengaruh dari berbagai laju pendinginan,

waktu pemanasan dan struktur baja yang didapat jika pendinginan ditunda

pada suhu tertentu. Diagram waktu-suhu-alih wujud (diagram WSA)

seperti ditunjukan pada gambar.

Page 26: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Gambar 3. Diagram WSA suatu baja dengan kadar 0,4% C (Alois

Sconmets, 1985: 44)

Diagram WSA mempunyai skala suhu tegak lurus dan skala waktu

mendatar. Jika baja yang diwakili oleh diagram ini didinginkan dengan

cepat dari suhu pengerasan (sekitar 820 oC sampai 860

oC) menuju sekitar

600 oC,. maka setelah sekitar satu detik mulai berlangsung peralihan

wujud menjadi pearlite di titik A pada garis liku S kiri, yang berakhir

kira-kira sepuluh detik di titik B. Jika kita lakukan pengejutan menuju

suhu 320 oC, maka setelah sekitar satu menit mulai berlangsung

pembentukan struktur tahap antara di titik C, yang berakhir di titik D

setelah sekitar sembilan menit. Jika dilakukan pengejutan menuju suhu

yang lebih rendah pada kecepatan yang sama, maka pada sekitar 180 oC

mulai berlangsung peralihan wujud menjadi martensit. Bila peralihan

wujud berlangsung lebih perlahan-lahan, misalnya di sebelah dalam

Page 27: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

benda-benda yang besar, maka disana baja akan lebih lambat mencapai

suhu pengejutan dan garis pendinginan 2 dalam gambar 3 yang kini

kecuramannya berkurang dapat memotong garis liku S pertama di dua

titik secara bergantian, dalam kasus ini berlangsung juga wujud tahap

pearlite atau tahap antara yang termasuk ke dalam daerah suhu yang

terpotong (Alois Sconmets, 1985: 44).

Diagram WSA selalu menampilkan daerah suhu yang

mencerminkan kecenderungan terbesar austenit melakukan peralihan

wujud dan kecepatan pendinginan yang dibutuhkan untuk membentuk

martensit tanpa melalui struktur pearlite. Untuk ini garis-garis

pendinginan tidak boleh memotong garis liku S pertama di titik manapun.

Makin kecil kandungan karbon dalam baja, maka akan makin ke kiri letak

garis liku S pertama dan akan makin curam pula garis pendinginan 1,

yang berarti bahwa pendinginan harus dilakukan lebih cepat supaya

terbentuk martensit. Diagram WSA yang ditunjukan oleh gambar 3

adalah untuk baja dengan kadar 0,4% C. Setiap jenis baja memiliki

diagram WSA sendiri-sendiri, tetapi pada prinsipnya adalah sama.

3. Struktur Baja yang Dikeraskan

Bila baja Hipoeutektoid didinginkan secara perlahan-lahan, austenit

bertransformasi ferit menjadi perlit. Baja dengan susunan demikian lunak dan

ulet. Bila baja didinginkan dengan lebih cepat baja akan mempunyai susunan

berlainan, baja akan lebih keras tetapi kurang ulet. Pencelupan di dalam air

Page 28: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

akan menyebabkan pendinginan yang cepat dan menghasilkan struktur

martensit. Martens, seorang ilmuwan kebangsaan Jerman menemukan

struktur ini pada tahun 1878. Martensit didapatkan dengan mencelupkan baja

karbon dalam air dan terbentuklah fase transisi yang terjadi dekomposisi

austenit dengan cepat dan merupakan larutan padat karbon. Di bawah

mikroskop tampak jarum-jarum, lihat gambar 4.

Kekerasan martensit tergantung pada kadar karbon dan berkisar antara

Rockwell C 45 dan C 67. Martensit sukar dipotong, bahannya rapuh dan

bersifat magnetik (Amstead, 1993: 147).

Gambar 4. a. Struktur baja tahan karat dicelup dalam air untuk

menampilkan austenit.

b. Struktur baja SAE 1095 yang dicelup dalam air. Terlihat

martensit, pembesaran 562 x (Amstead, 1993: 146).

4. Kekerasan Maksimum Baja

Page 29: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Kekerasan maksimum yang dapat dicapai tergantung pada kadar

karbon. Kekerasan maksimum dapat dicapai bila austenit seluruhnya berubah

menjadi martensit dan nilai kekerasannya dapat mencapai 66 sampai 67

Rockwell C. Untuk mencapai hal ini maka kadar kadar karbon harus sama

atau lebih dari 0,60 %.

Gambar 5. Kekerasan maksimum sebagai fungsi dari kadar karbon (Amstead,

1993: 147).

Untuk mencapai kekerasan maksimum karbon harus larut sempurna

dalam austenit. Laju pendinginan maksimal yang dapat menghasilkan 100%

martensit disebut kecepatan pendinginan atau pencelupan kritis. Selain itu

harus diusahakan agar jumlah austenit sisa dapat ditekan seminimal mungkin

karena austenit sisa akan melunakkan sturktur (Amstead, 1993: 147).

Untuk menyepuh keras atau hardening kita memanaskan benda pada

suhu 800 oC sampai 900

oC tergantung pada kadar zat arang dan selanjutnya

dapat didinginkan dengan cepat. Pada saat penyepuhan keras banyak terjadi

tegangan yang dapat menjurus pada perubahan bentuk dan retakan benda

kerja.

5. Bahan Pendingin (Quenching Medium)

Page 30: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Tujuan dari proses quenching adalah untuk mendapatkan kekerasan

yang optimal. Kekerasan (hardness) adalah sifat mekanik yang berhubungan

dengan kekuatan dan merupakan fungsi dari kadar karbon dalam baja.

Sebagai media pendingin yang dipakai di dalam penelitian ini dipergunakan

air yang ditambahkan garam dapur (NaCl) dengan kadar yang bervariasi

yaitu: 9%, 16% dan 23%.

a. Air (H2O)

Air adalah suatu jenis zat yang dalam kondisi tertentu bisa

berbentuk padat, cair dan gas dengan rumus kimia H2O. Air membeku

pada suhu 273oK = 0

oC, dan menguap di bawah tekanan normal pada

373oK = 100

oC, air memiliki berat jenis pada suhu 277

oK = 4

oC.

Air mempunyai sifat pendinginan yang baik sehingga dalam

proses pengerasan logam banyak dipakai sebagai media pendingin. Pada

baja dengan kadar karbon rendah dan sedang sangat cocok dilakukan

dengan pendinginan air.

b. Garam Dapur (NaCl)

Bahan ini berupa bahan padat putih, memiliki bentuk kristal kubus

yang transparan, tidak dapat terbakar serta mempunyai titik leleh 801oC

(Effendie: 1989). Garam dapur merupakan senyawa yang tersusun dari

asam kuat HCl dan basa kuat NaOH. Apabila unsur ini direaksikan, maka

akan terbentuk NaCl dan H2O. Hasil dari bahan tadi bila disatukan akan

membentuk suatu larutan yang disebut larutan garam. Larutan yang

terbentuk merupakan campuran yang homogen, partikel-partikelnya

Page 31: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

sangat kecil namun tersebar merata meskipun dibiarkan dalam waktu

yang lama. NaCl atau garam dapur tidak akan mengendap bila dibiarkan

dan tidak dapat dipisahkan dari air dengan cara penyaringan. Partikel-

partikel NaCl, ion-ionnya dalam air tidak akan dapat terlihat dengan

mikroskop. Zat terlarut dan pelarutnya benar-benar tercampur secara

homogen (Benny Karyadi: 1996).

Mengingat asam dalam air akan menghasilkan H+ dan basa dalam

air akan menghasilkan OH-, maka bila kedua larutan tersebut

dicampurkan, kedua ion tersebut akan membentuk H2O dan kedua sifat

larutan akan hilang, dengan kata lain asam dinetralkan oleh basa, dan

basa dinetralkan oleh asam.

H+ + OH H2O

HCl + NaOH NaCl + H2O

Reaksi yang saling menghilangkan disebut reaksi penetralan, jadi

dalam reaksi penetralan asam oleh basa dan basa oleh asam akan

dihasilkan garam dan air. Pada reaksi penetralan asam kuat oleh basa kuat

atau basa kuat oleh asam kuat hampir semua ion H+ dan ion OH- bereaksi

membentuk air dan pH larutan menjadi 7 atau netral (Hiskia Ahmad:

1996).

Apabila NaCl dilarutkan dalam air, maka ikatan ion positif dan ion

negatif terputus dan ion-ion tersebut berinteraksi dengan molekul air. Ion-

ion ini dikelilingi oleh molekul air dan peristiwa ini disebut hidrasi. Ion-

ion Na+

dan Cl- yang dikelilingi oleh molekul air ditulis sebagai Na

+(aq)

Page 32: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

dan Cl-(Aq). Penguraian senyawa elektrolit ini dalam air dinyatakan

dengan persamaan reaksi yang disebut reaksi ionisasi. Kristal NaCl yang

dilarutkan dalam air dapat dituliskan dengan persamaan reaksi ionisasi

sebagai berikut :

NaCl + H2O NaOH + HCl.

Sehingga apabila baja (Fe3C) dicelupkan dalam medium pendingin

larutan air garam akan terjadi pendinginan yang cepat karena apabila

airnya telah menguap akan terjadi selubung uap air tetapi ada bintik-

bintik ion Na+

(Aq) + Cl-(Aq) pada seluruh permukaan benda kerja, maka

selubung uap air tersebut diceraikan oleh bintik-bintik ion Na+ dan ion

Cl-. Keadaan yang demikian itu berlangsung terus menerus dan

mengakibatkan pendinginan tidak terhambat, sehingga benda kerja akan

cepat dingin dan hasil kekerasan akan tinggi.

6. Pengujian Kekerasan

Kekerasan dapat didefinisikan sebagai ketahanan bahan terhadap

penetrasi pada permukaannya. Pengujian kekerasan dalam penelitian ini

adalah menggunakan pengujian Rockwell. Kekerasan Rockwell merupakan

indeks kekerasan lain yang digunakan dalam teknik dan ada hubungannya

bilangan kekerasan Brinell (BKB).

Besaran ini ditentukan dengan menghitung kedalaman penetrasi suatu

penekanan standar yang kecil. Dengan menggunakan bentuk penekanan dan

beban yang berbeda-beda diperoleh beberapa skala rockwell. Jadi berbeda

Page 33: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

dengan kekuatan yang menjadi ukuran dari tegangan yang diperlukan untuk

merubah bentuk atau mematahkan bahan (Lawrence Van Vlack, 1991: 11).

Pada pengujian Rockwell pengukurannya dilakukan dengan ukuran

dalamnya penekanan, jadi bukan luas bekas penekanan. Makin keras bahan

maka makin dangkal masuknya intan atau bola baja (indentor), dan

sebaliknya apabila bahan itu makin lunak maka makin dalam masuknya

indentor. Indentor yang digunakan adalah berbentuk kerucut intan dan

bersudut 120 derajat untuk menguji logam yang mempunyai kekerasan diatas

200 HB, dan pembulatan pada ujungnya dengan jari-jari 0,2 mm tercantum

dalam skala C (cone). Sedangkan diameter indentor bola baja berdiameter

1/16”, 1/8”, 1/4” dan 1/2”, dipergunakan untuk menguji logam-logam yang

lunak di bawah 200 HB (kekerasan Brinell).

Pengujian dengan cara rockwell mempunyai beberapa kelebihan

dibanding dengan pengujian yang lain, namun juga terdapat kerugian-

kerugian.

a. Keuntungan dari pengujian Rockwell adalah:

1) Dengan kerucut intan dapat diukur kekerasan baja yang disepuh

keras.

2) Dengan bekas tekanan yang kecil benda kerja rusak akan lebih

sedikit.

3) Penentuan kekerasan akan berlangsung cepat oleh karena penekanan

pada benda dan pengukuran pembesaran dalamnya bekas penekanan

adalah satu pelaksanaan.

Page 34: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

b. Kerugian dari pengujian Rockwell adalah:

1) Dengan bekas penekanan yang kecil maka kekerasan rata-rata tidak

dapat ditentukan untuk bahan yang tidak homogen, seperti besi tuang.

2) Dengan pembesaran dalamnya bekas tekanan yang kecil terdapat

kemungkinan kesalahan yang besar dalam pengukuran (Beumer,

1994: 29).

Dalam pengukuran Rockwell ada beberapa skala ukuran, yaitu A, B,

C, D sampai K. Tabel di bawah ini menunjukan beberapa skala yang sering

digunakan dalam pengujian kekerasan Rockwell.

Tabel 1. Skala Rockwell

Skala Simbol Indentor Gaya

(Kgf) Untuk Bahan

Page 35: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

A

B

C

D

E

F

G

H

K

HRA

HRB

HRC

HRD

HRE

HRF

HRG

HRH

HRK

Kerucut intan 120o

Bola baja 1/16”

Kerucut intan 120o

Kerucut intan 120o

Bola baja 1/8”

Bola baja 1/16”

Bola baja 1/16”

Bola baja 1/8”

Bola baja 1/8”

60

100

150

100

100

60

150

60

150

Baja tipis dan yang

dikeraskan

Baja lunak dan tidak

dikeraskan

Baja temper, baja

paduan sepuh keras

Baja sepuh keras

Besi tuang, paduan

Al, paduan Mg

Tembaga dan

kuningan (loyang)

Perunggu, perunggu

meriam, dan

tembaga berilium

Thermoplastin dan

alumunium lunak

Alumunium, paduan

magnesium

(Engkos Koswara, 1999: 16)

Baja V-155 merupakan baja paduan maka baja ini tepat untuk diuji

kekerasannya dengan memakai uji kekerasan Rockwell pada skala C (HRC).

Setelah dikenai perlakuan panas (pengerasan) skala Rockwell C tetap dapat

digunakan.

Prosedur penekanan dan pembacaan hasil pada pengujian Rockwell C

(HRC) adalah sebagai berikut:

a. Bahan yang diletakan di atas landasan dinaikan hingga menyentuh

kerucut dimana jarum mulai bergerak

b. Bahan ditekan dengan beban awal yang besarnya 10 kg. Kedalaman

masuknya penekanan oleh beban awal ini dinyatakan dengan h1. (lihat

gambar 6.1). Pemberian beban awal ini dimaksudkan agar perbedaan

tingkat kekerasan bagian permukaan dari benda uji yang dimungkinkan

Page 36: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

akan berbeda dengan bagian dalam dapat dihindari, sekaligus dapat

diketahui secara akurat (Engkos Koswara, 1999: 18).

c. Beban utama (150 kg) ditambahkan secara berangsur-angsur sehingga

jarum berputar berlawanan arah dengan arah putaran jarum jam. Bila

jarum berhenti berarti penambahan beban utama sudah penuh. Kedalaman

masuknya penekanan oleh beban utama ini dinyatakan dengan h2 (lihat

gambar 6.2).

d. Setelah jarum berhenti ditunggu selama kurang lebih dua detik.

Kemudian beban utama dihilangkan sehingga jarum berputar searah

dengan putaran jarum jam. Sesudah beban utama dihilangkan maka

kerucut akan terangkat sedikit sehingga kedalaman masuknya penekanan

yang dinyatakan dengan h3 yang lebih kecil dari h2 (lihat gambar 6.3)

selisih dari h2 dan h3 adalah pantulan elastis dari bahan.

e. Hasil kekerasan dapat langsung dibaca yaitu penunjuk jarum setelah

beban utama dihilangkan dimana beban awal masih menekan bahan.

f. Selanjutnya beban awal dihilangkan sehingga jarum kembali kedalam

keadaan bebas.

Benda uji Benda uji Benda uji h1 h2 h3

p utama p awal

120o

120o

Page 37: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

saat beban awal saat beban utama bekas injakan

1 2 3

Gambar 6. Proses penekanan pada Rockwell C (Engkos Koswara, 1999: 21)

Jadi pada pengujian Rockwell ada tiga tahap pengukuran, yaitu:

a. Tahap pertama dengan beban mula (minor load) Po = 10 kg. Pemberian

beban awal ini dimaksudkan agar perbedaan tingkat kekerasan bagian

permukaan dari benda uji yang dimungkinkan akan berbeda dengan

bagian dalam dapat dihindari, sekaligus dapat diketahui secara akurat

(Engkos Koswara, 1999: 18).

b. Tahap kedua dengan beban akhir (mayor load) Pi menurut masing-masing

skala.

c. Tahap pengukuran kekerasan pada beban 10 kg, setelah beban mayor

dihilangkan.

Untuk menghitung angka kekerasan bahan, rumus kekerasan

Rockwell ditulis (Beumer, 1994: 23):

R = c

)1h3h(k −−………………………………(Beumer, 1994: 23)

Keterangan:

Page 38: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

k : Angka ketetapan bahan: 0,20 untuk kerucut intan dan 0,26 untuk

bola baja.

H3 : Dalamnya penekanan indentor setelah beban utama dihilangkan.

H1 : Dalamnya penekanan pada beban mula.

C : Angka skala pembagi pada mesin pembagi (0,002 mm tiap skala)

(Beumer, 1994: 23).

Dengan demikian untuk penekanan indentor kerucut intan

dirumuskan sebagai berikut:

R = 002,0

)1h3h(20,0 −− = 100 -

002,0

)1h3h( −……..(Beumer, 1994: 23)

B. Kerangka Berpikir

Hardening adalah proses pemanasan baja sampai suhu di daerah kritis

dilanjutkan dengan pendinginan yang cepat. Cara yang baik adalah memanaskan

dan mencelupkan beberapa potong baja pada berbagai media pendingin

kemudian disusul dengan pengujian kekerasan.

Pada proses perlakuan panas akan selalu dihadapkan pada berbagai

macam variabel yang saling mempengaruhi seperti: komposisi bahan, temperatur

pemanasan, holding time, media pendingin serta teknik pendinginan. Setiap

proses perlakuan panas menuntut adanya ketepatan nilai pendinginan agar

dicapai sifat-sifat bahan yang diinginkan sesuai dengan tujuannya. Nilai

pendinginan untuk proses pengerasan dituntut tinggi, oleh karena itu perlu

dipertimbangkan penggunaan media pendingin yang mempunyai nilai

Page 39: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

pendinginan yang tinggi. Pada proses pengerasan baja V-155 dalam penelitian ini

dipilih media pendingin larutan garam dapur (NaCl) sebagai pendingin karena

dimungkinkan akan memberikan efektifitas pendinginan yang lebih besar jika

dibandingkan dengan air. Agar dapat diketahui ada tidaknya perbedaan pengaruh

dari kadar garam dapur yang berbeda-beda, maka dalam penelitian ini digunakan

kadar garam dapur yang bervariasi yaitu: 9%, 16% dan 23%, dengan volume

pendinginan yang sama yaitu 4 liter. Untuk mengetahui secara pasti ada tidaknya

pengaruh perlakuan yang diberikan, maka dilakukan pengujian kekerasan dengan

mesin uji kekerasan Rockwell C.

C. Hipotesis Penelitian

Berdasarkan kerangka berpikir diatas, maka peneliti mengajukan

hipotesis sebagai berikut: “Ada perbedaan pengaruh kadar garam dapur yang

bervariasi yaitu 9%, 16% dan 23% dalam media pendingin air terhadap nilai

kekerasan akibat proses pengerasan baja V-155”

Page 40: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

BAB III

METODE PENELITIAN

Metode penelitian merupakan suatu cara yang digunakan dalam kegiatan

penelitian sehingga pelaksanaan dan hasil penelitian dapat dipertanggungjawabkan

secara ilmiah. Penelitian ini menggunakan metode eksperimen yaitu suatu metode

untuk mencari hubungan sebab akibat antara dua faktor yang sengaja ditimbulkan

oleh peneliti, dengan mengurangi atau menyisihkan faktor-faktor lain yang bisa

mengganggu.

A. Bahan

Bahan penelitian ini adalah baja V-155 (VCN 150) produksi dari

perusahaan BOHLER (PT. BOHLINDO BAJA), yang dalam penjualannya

berbentuk besi lonjoran (silinder) dengan berbagai ukuran. Baja V-155

mempunyai kadar sebagai berikut: 0,38% C, 0,20% Si, 0,70% Mn. 1,50% Cr,

0,20% Mo dan 1,64% Ni (Grade Bohler PT. Bohlindo Baja).

Spesimen yang dipakai dalam penelitian ini tebal (panjang) benda kerja

yaitu 15 mm dengan diameter 40 mm. Jumlah benda uji secara keseluruhan

adalah 12 buah dengan perincian: Untuk pendinginan air ditambah 9 % NaCl 3

buah, pendinginan air ditambah 16 % NaCl 3 buah, pendinginan air ditambah 23

% 3 buah dan kontrol 3 buah.

Page 41: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

B. Alat

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Mesin gergaji besi, digunakan untuk memotong bahan menjadi ukuran

spesimen yang telah ditetapkan.

2. Mesin bubut, digunakan untuk meratakan dan menghaluskan spesimen yang

telah dipotong dengan mesin gergaji.

3. Dapur pemanas, digunakan untuk memanaskan benda uji sampai pada suhu

850 oC.

4. Tempat atau wadah pendingin, digunakan untuk menempatkan media

pendingin.

5. Mesin Uji kekerasan bahan, digunakan untuk menguji kekerasan bahan

setelah dilakukan proses hardening.

C. Variabel Penelitian

Variabel yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1. Variabel bebas

Variabel bebas dalam penelitian ini adalah kadar garam dapur, yaitu

banyaknya garam dapur yang dilarutkan ke dalam media pendingin air dengan

prosentase yang berbeda yaitu: 9%, 16% dan 23%.

2. Variabel terikat

Variabel terikat dalam penelitian ini adalah nilai kekerasan bahan yang

diuji dengan Rockwell setelah dilakukan proses hardening dengan pendingin

air yang ditambah garam dapur dengan prosentase yang berbeda-beda.

Page 42: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

3. Variabel kontrol

Variabel kontrol yang dimaksud disini adalah semua faktor yang

mempengaruhi hasil Hardening yaitu: dapur pemanas, temperatur pemanasan,

waktu pemanasan serta alat uji kekerasan.

D. Metode Pengumpulan Data

Pengumpulan data dalam penelitian ini diperoleh dari hasil pengujian

kekerasan Rockwell C dari masing-masing perlakuan kemudian dicatat secara

lengkap. Eksperimen dilakukan di Laboratorium Teknik Mesin Universitas Gajah

Mada.

Tabel 2. Data hasil pengujian

No Spesimen Nilai Kekerasan Bahan (HRC)

1 2 3 Rata-rata

1 Raw material

2 9% NaCl

3 16% NaCl

4 23% NaCl

Tahapan-tahapan yang dilakukan dalam proses pengumpulan data yaitu:

1. Persiapan Bahan dan Alat Penelitian

Bahan-bahan yang perlu dipersiapkan dalam penelitian ini adalah baja

V-155 produksi perusahaan BOHLER (PT. BOLINDO BAJA), air dan garam

dapur (NaCl). Sedangkan alat yang perlu dipersiapkan meliputi mesin gergaji,

jangka sorong, mesin bubut, neraca, gelas ukur, dapur pemanas listrik

otomatis, mesin uji kekerasan Rockwell dan tempat pendingin.

Page 43: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

2. Pembentukan Spesimen

Langkah-langkah dalam pembentukan spesimen dalam penelitian ini

adalah sebagai berikut:

a. Pemotongan Bahan

Pemotongan bahan yang berupa baja V-155 (VCN 150) dalam

bentuk silinder dengan diameter 40 mm dengan ketebalan 15 mm ditambah

untuk pemotongan dan pemakanan perataan. Pemotongan ini dilakukan

dengan mesin gergaji besi.

Gambar 7. Bentuk dan ukuran spesimen

b. Meratakan Permukaan Benda kerja pada Mesin Bubut

Untuk meratakan permukaan benda kerja dilakukan langkah-langkah

sebagai berikut:

1) Memasang benda kerja pada cekam dan kencangkan

2) Memasang pahat setinggi senter

3) Mesin dihidupkan dan lakukan pemakanan pada permukaan benda

kerja

40 mm 15 mm

Page 44: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

4) Mematikan mesin dan memeriksa permukaan benda kerja, bila sudah

rata lakukan finishing.

5) Melakukan pembubutan untuk semua benda kerja.

3. Pengujian Komposisi

Pengujian komposisi dilakukan untuk mengetahui unsur-unsur yang

terkandung di dalam baja V-155 (VCN 150). Pengujian dilakukan di PT.

ITOKOH CEPERINDO Klaten.

a. Memasang benda kerja pada landasan

b. Kemudian menyalakan sumber sinar yang digunakan untuk menghasilkan

warna spektro baja.

c. Memposisikan lensa pengubah warna spektro, sehingga warna-warna

tersebut diubah menjadi data.

d. Mengoperasikan mesin printer untuk mencetak data komposisi, dimana

datanya terlampir.

4. Penakaran Media Pendingin

Langkah-langkah yang perlu dipersiapkan adalah sebagai berikut:

a. Menakar garam dapur (NaCl) dalam neraca/timbangan.

b. Menakar air dalam gelas ukur.

c. Mencampurkan garam dapur (NaCl) dan air ke dalam tempat bahan

pendingin.

d. Mengaduk larutan garam dapur (NaCl) dan air agar rata.

5. Proses hardening

Untuk proses hardening dilakukan tahapan-tahapan sebagai berikut:

Page 45: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

a. Pemanasan Spesimen

Langkah-langkah yang harus dilakukan adalah sebagai berikut:

1) Memasukan semua benda kerja ke dalam dapur pemanas.

2) Kemudian menutup dapur pemanas dan mengatur suhu yang telah

ditentukan, yaitu diatur pada suhu pemanasan 850 oC dengan waktu

penahanan 1 jam, kemudian hidupkan mesin pemanas.

3) Mengambil benda kerja dari dapur pemanas menggunakan penjepit

benda kerja dan benda kerja siap didinginkan.

Gambar 8. Dapur Pemanas (Oven)

b. Pendinginan Spesimen pada Media Pendingin

Untuk pendinginan spesimen pada media pendingin dilakukan

langkah-langkah sebagai berikut:

1) Pengambilan spesimen dari mesin pemanas menggunakan penjepit

benda kerja, dan memasukannya ke dalam media pendingin yang telah

disediakan.

Page 46: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

2) Melakukan pendinginan pada semua bahan secara bersama-sama

dengan perincian 3 buah spesimen didinginkan dalam air ditambah 9 %

NaCl, 3 buah spesimen didinginkan dalam air ditambah 16 % NaCl dan

3 buah spesimen didinginkan dalam air ditambah 23 % NaCl.

3) Menunggu beberapa saat agar dingin, kemudian benda kerja

dibersihkan.

4) Benda kerja siap untuk diuji kekerasannya dengan mesin uji Rockwell.

6. Pengujian Kekerasan

Pengujian ini dilakukan dengan mesin uji kekerasan Rockwell.

Langkah kerja pengujian Rockwell sebagai berikut:

a. Bahan yang diletakan di atas landasan dinaikan hingga menyentuh

kerucut dimana jarum mulai bergerak

b. Bahan ditekan dengan beban awal yang besarnya 10 kg.

c. Beban utama (150 kg) ditambahkan secara berangsur-angsur sehingga

jarum berputar berlawanan arah dengan arah putaran jarum jam. Bila

jarum berhenti berarti penambahan beban utama sudah penuh.

d. Setelah jarum berhenti ditunggu selama kurang lebih dua detik.

Kemudian beban utama dihilangkan sehingga jarum berputar searah

dengan putaran jarum jam.

e. Hasil kekerasan dapat langsung dibaca yaitu penunjuk jarum setelah

beban utama dihilangkan dimana beban awal masih menekan bahan.

Page 47: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Hasil pengujian dari masing-masing kelompok perlakuan tersebut

kemudian dicatat secara lengkap, kemudian masing-masing kelompok

perlakuan dibandingkan untuk mengetahui perbedaannya.

Gambar 9. Mesin Uji Kekerasan

7. Foto Mikro

Langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut:

a. Spesimen yang akan dilakukan uji foto mikro harus rata terhadap bidang

ukur. Maka setelah spesimen tersebut diamplas, lakukan finishing dengan

menggosok spesimen dengan autosol.

b. Nyalakan mikroskop dengan menekan ON pada power switch.

c. Letakan spesimen pada stage.

d. Pilih cahaya yang sesuai dengan memutar light intensity control knop.

e. Pilih perbesaran lensa dengan memutar revolving nosepiece.

Page 48: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

f. Lihat gambar pada eyepiece yaitu pada lensa okuler.

g. Fokuskan gambar.

h. Pilih lokasi yang akan diinginkan dengan memutar stage drive control

knop.

Gambar 10. Mikroskop Optik

i. Pemotretan: masukan film pada kamera, pilih spesifik gambar yang akan

diambil dengan photo unit adjuster dial, dan tekan expose untuk

melakukan pemotretan.

E. Teknik Analisis Data

Teknik analisis data yang dipakai dalam penelitian ini menggunakan

statistik deskriptif yang dilakukan dengan cara melukiskan dan merangkum

Page 49: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

pengamatan dari penelitian yang telah dilakukan. Metode deskriptif, yaitu suatu

metode dalam meneliti status kelompok manusia, suatu objek, suatu set kondisi,

suatu sistem pemikiran maupun suatu kelas peristiwa pada masa sekarang. Tujuan

dari penelitian deskriptif ini adalah untuk membuat deskriptif, gambaran atau

lukisan secara sistematis, faktual dan akurat mengenai fakta-fakta, sifat-sifat serta

hubungan antar fenomena yang diselidiki (Nazir, 1983 : 63).

F. Alur Penelititan

Baja karbon

Spesimen

Uji Komposisi

Proses Hardening Raw material

Pendingin

Air + 9% NaCl

Pendingin

Air + 16% NaCl

Pendingin

Air + 23% NaCl

Pengujian Kekerasan Rockwel

Analisis Data dan Pembahasan

Simpulan

Uji Foto Mikro

Page 50: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil

Data yang dihasilkan dari penelitian ini berupa angka dan grafik yang meliputi

uji komposisi, pengujian kekerasan dan pengamatan foto mikro pada material baja

V-155.

1. Uji Komposisi

Klasifikasi pada uji komposisi ini ditentukan berdasarkan pada unsur

karbon dan unsur-unsur lain yang terkandung dalam suatu material. Sifat-sifat

baja seperti keuletan, kekerasan, kekuatan dan lain sebagainya sangat

dipengaruhi oleh komposisi kimia dari bahan tersebut. Uji komposisi

dilakukan untuk mengetahui prosentase unsur-unsur kimia yang terkandung

dalam baja dan untuk mengetahui bahan tersebut termasuk jenis baja yang

digunakan. Adapun hasil pengujian komposisi kimia pada spesimen baja

V-155 adalah sebagai berikut:

Tabel 3. Hasil Uji Komposisi

Unsur Kadar (%) Unsur Kadar (%)

Fe

C

Mn

P

Students

Si

Cu

Ni

95,23

0,390

0,620

0,017

0,027

0,027

0,138

1,638

Cr

Mo V

Ti

Al

W

Nb

1,406

0,218 0,00

0,00

0,00

0,04

0,01

Page 51: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Baja paduan dibagi menjadi baja paduan rendah (jumlah paduan

kurang dari 8%) dan baja paduan tinggi (jumlah paduan lebih dari 8%)

(Amstead, 1993 : 51).

Dari data yang didapat pada pengujian komposisi kimia spesimen

mengandung bahan paduan kurang dari 8%. Maka baja V-155 yang digunakan

sebagai spesimen dapat diklasifikasikan ke dalam baja paduan rendah.

2. Uji Kekerasan

Pengujian kekerasan menghasilkan data harga kekerasan dari spesimen

seperti yang terlihat dari tabel di bawah ini:

Tabel 4. Hasil Pengujian Kekerasan

No

Spesimen

Nilai kekerasan (HRC)

1 2 3 Rata-rata

1 Raw material (A0) 34,33 32,33 32 32,89

2 9% NaCl (A1) 50 49,33 49,67 49,67

3 16% NaCl (A2) 51,67 51 50,67 51,11

4 23% NaCl (A3) 53 52,33 54,67 53,33

Data hasil pengujian kekerasan pada tabel diatas lalu diolah dalam

bentuk grafik seperti terlihat dibawah ini:

32.89

49.6751.11 53.33

0

10

20

30

40

50

60

Kekera

san (

HR

C)

Spesimen

A0

A1

A2

A3

Page 52: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Gambar 11. Grafik Rata-rata Nilai Kekerasan

Dari hasil eksperimen pengujian kekerasan didapatkan nilai rata-rata

kekerasan pada setiap spesimen adalah sebagai berikut:

a. Pada kelompok spesimen raw material (A0) mempunyai nilai kekerasan

32,89 HRC berfungsi sebagai pembanding (kelompok kontrol).

b. Data hasil kekerasan spesimen A1 sebesar 49,67 HRC mengalami

kenaikan nilai kekerasan sebesar 33,78% terhadap raw material.

Kelompok spesimen A2 sebesar 51,11 HRC mengalami kenaikan nilai

kekerasan sebesar 2,82% terhadap spesimen A1. Sedangkan kelompok

spesimen A3 yang mempunyai nilai kekerasan sebesar 53,33 HRC

mengalami kenaikan kekerasan sebesar 4,16% terhadap kelompok

spesimen A2.

c. Nilai kekerasan kelompok spesimen A2 sebesar 51,11 HRC mengalami

kenaikan nilai kekerasan terhadap raw material sebesar 35,65%. Untuk

kelompok spesimen A3 yang mempunyai nilai kekerasan sebesar 53,33

HRC mengalami kenaikan nilai kekerasan sebesar 38,33% terhadap raw

material dan 6,86% terhadap A1.

Jadi pada kelompok spesimen yang dilakukan perlakuan panas dengan

pendingin air garam (NaCl) yang berbeda yaitu 9%, 16% dan 23% mengalami

kenaikan nilai kekerasan.

Untuk lebih jelasnya lihat tabel dibawah ini:

Page 53: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Tabel 5. Hasil nilai kekerasan

No Spesimen Kenaikan nilai kekerasan (%)

1

2

3

4

5

6

A0 � A1

A0 � A2

A0 � A3

A1 � A2

A1 � A3

A2 � A3

33,78

35,56

38,33

2,82

6,86

4,16

3. Foto Struktur Mikro

Berikut ini adalah hasil foto mikro dari eksperimen yang telah

dilakukan:

a. Foto struktur mikro raw material tanpa perlakuan menunjukan struktur kristal

yang kasar.

Pearlit

Ferrit

Page 54: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Gambar 12. Foto struktur mikro raw material (A0), pembesaran 200 X

b. Gambar di bawah ini menunjukan foto struktur mikro spesimen A1 yang telah

dihardening dengan media pendingin 9% NaCl menunjukan struktur kristal

yang lebih halus dibandingkan dengan raw material.

Gambar 13. Foto struktur mikro kelompok spesimen A1, pembesaran 200 X

c. Pada gambar dibawah ini menunjukan foto struktur mikro spesimen A2 yang

telah dihardening dengan media pendingin 16% NaCl menunjukan struktur

kristal yang lebih halus dibandingkan dengan raw material dan kelompok A1.

Pearlit

Ferrit

Page 55: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

d. Pada gambar di bawah ini menunjukan foto struktur mikro spesimen A3 yang

telah dihardening dengan media pendingin 23% NaCl menunjukan struktur

kristal yang lebih halus dibandingkan dengan raw material, kelompok

spesimen A1 dan A2.

Gambar 15. Foto struktur mikro kelompok spesimen A3, pembesaran 200 X

B. Pembahasan

Data hasil penelitian yang dideskripsikan dalam bentuk diagram batang

(grafik histogram) diketahui ada perbedaan tingkat kekerasan dari spesimen yang

dihardening dengan media pendingin air garam (NaCl) yang berbeda yaitu 9%,

16% dan 23%.

Data-data yang diperoleh dari hasil pengujian kelompok spesimen raw

material tanpa perlakuan mempunyai nilai rata-rata kekerasan yang lebih rendah

dibandingkan dengan kelompok spesimen A1, A2 dan A3.

Gambar 14. Foto struktur mikro kelompok spesimen A2, pembesaran 200 X

Pearlit

Ferrit

Page 56: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

Eksperimen kedua adalah kelompok spesimen A1 yang dihardening dengan

media pendingin 9% NaCl mempunyai nilai rata-rata kekerasan lebih rendah

dibandingkan dengan kelompok spesimen A2 dan A3 tetapi mempunyai nilai

kekerasan lebih tinggi dibandingkan dengan raw material.

Pada eksperimen ketiga yaitu pengujian kelompok spesimen A2 yang

dihardening dengan media pendingin 16% NaCl mempunyai nilai kekerasan lebih

rendah dibandingkan dengan kelompok spesimen A3 tetapi mempunyai nilai

kekerasan lebih tinggi dibandingkan dengan raw material dan kelompok spesimen

A1.

Pada eksperimen yang keempat yaitu kelompok spesimen A3 yang

dihardening dengan media pendingin 23% NaCl mempunyai nilai rata-rata

kekerasan yang paling tinggi dibandingkan dengan raw material dan kelompok

spesimen A1 dan A2.

Dari data-data yang diperoleh diatas dapat dilihat bahwa perubahan nilai

kekerasan yang terjadi pada setiap kelompok spesimen disebabkan beberapa

faktor yang mempengaruhinya, diantaranya seberapa banyak kadar garam dapur

(NaCl) dalam media pendingin pada proses hardening. Dalam penelitian ini pada

saat baja dipanaskan terbentuklah kristal-kristal berbutir halus yang seragam pada

semua bagian ketika baja masih padat, karenanya disebut larutan padat (Austenit).

Apabila baja dalam keadaan austenit kemudian didinginkan secara perlahan-

lahan, maka akan kembali seperti semula sebelum dipanaskan. Tetapi apabila

didinginkan dengan cepat maka dapat dikatakan keadaan larutan padat (Austenit)

itu juga tetap berada dalam keadaan dingin sebab tidak ada waktu untuk

Page 57: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

membentuk kristal-kristal yang besar. Keadaan ini disebut martensit. Kristal

martensit kecil sekali (halus) sehingga baja mempunyai sifat sangat kuat dan

keras (Amanto, 1999 :77).

Pada hasil foto mikro kelompok raw material terlihat struktur mikronya

tampak kasar dan mempunyai tingkat kekerasan paling rendah. Kelompok

spesimen A1 terlihat struktur mikronya tampak lebih halus dibandingkan dengan

raw material dan tingkat kekerasan pada spesimen A1 lebih besar dari pada raw

material. Pada kelompok spesimen A2 struktur mikronya tampak lebih halus

dibandingkan dengan raw material dan kelompok spesimen A1. Tingkat

kekerasan kelompok spesimen A2 juga lebih besar dari pada raw material dan

kelompok A1. Pada spesimen A3 struktur kristalnya lebih halus dan nilai

kekerasannya lebih tinggi dari pada kelompok spesimen raw material, A1 dan

A2. Jadi semakin halus struktur mikro dalam baja maka baja akan semakin keras

pula.

Page 58: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

A. Simpulan

Dari hasil penelitian dapat ditarik simpulan sebagai berikut:

1. Ada pengaruh kadar garam dapur (NaCl) dalam media pendingin terhadap

nilai kekerasan pada proses pengerasan baja V-155. Semakin tinggi kadar

garam dapur (NaCl) dalam media pendingin semakin tinggi pula nilai

kekerasannya.

2. Dari ketiga variasi kadar garam dapur (NaCl) yang berbeda-beda yaitu 9%,

16% dan 23%, yang menghasilkan nilai kekerasan yang tertinggi adalah

media pendingin dengan 23% NaCl sebesar 53,33 HRC disusul media

pendingin dengan 16% NaCl sebesar 51,11 HRC dan yang terendah adalah

media pendingin dengan 9% NaCl sebesar 49,67 HRC.

B. SARAN

1. Untuk mendapatkan kekerasan maksimal pada pengerasan baja V-155

disarankan agar menggunakan larutan garam dapur (NaCl) sebagai media

pendinginnya dengan konsentrasi larutan jenuh yaitu 23 % NaCl.

2. Perlu penelitian lebih lanjut untuk media pendingin larutan garam dapur

(NaCl) diatas 23 % NaCl.

Page 59: Pengaruh Kadar Garam Dapur (Nacl) Dalam Media Pendingin Terhadap Tingkat Kekerasan

DAFTAR PUSTAKA

Amstead. B. H, Sriati Djaprie, 1997. Teknologi Mekanik Jilid 1. Jakarta : Erlangga

Arikunto Suharsimi, 1993. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktek. Jakarta:

Rineka Cipta

Balai Pustaka. 1996. Kamus Besar Bahasa Indonesia. Jakarta : Departemen

Pendidikan dan Kebudayaan

Daryanto, Hari, 1971. Ilmu Bahan. Jakarta : Bumi Aksara

Djaprie Sriati, 1997. Ilmu dan Teknologi Bahan. Jakarta : Erlangga

Gruber Karl, Alois Schonmetz, 1985. Pengetahuan Bahan dalam Pengerjaan Logam.

Bandung: Angkasa

Mudjijana, 2000. Pelatihan Teknisi Jurusan Teknik Mesin Lab. Bahan Teknik.

Yogyakarta : Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik UGM

Sucahyo Bagyo,1999. Ilmu logam. Surakarta : Tiga Serangkai

Sudjana Hardi, Engkos Koswara, 1999. Pengujian Logam. Bandung : Humaniora

Utama Pers

Sumanto, 1996 Pengetahuan Bahan Untuk Mesin dan Listrik, Yogyakarta : Andi

Offset

Surdia Tata, 2000. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta : PT. Pradnya Paramita

Zakharov, B. 1962. Heat Treatment of Metals. Moscow: Peace Publisher

Hiskia Ahmad. 1996. Kimia Larutan. Bandung : Citra Aditya Bakti