pengujian jominy

Laporan Praktikum Struktur dan Sifat Material 2013

Jurusan Teknik Mesin Universitas Diponegoro 57

BAB IV

UJI JOMINY (JOMINY TEST)

4.1 PENDAHULUAN

4.1.1 Latar Belakang

Pada dunia engineering, penggunaan bahan yang spesifik pada aplikasi tertentu

sangatlah krusial. Salah satu metode yang sering diaplikasi pada metal working adalah

heat treatment atau perlakuan panas. Heat treatment merupakan proses pemanasan dan

pendinginan terkontrol terhadap logam untuk mendapatkan sifat-sifat yang diinginkan.

Proses heat treatment ini terdiri dari dua proses utama yaitu hardening (pengerasan) dan

softening (pelunakan). Namun untuk Jominy test kita hanya akan membicarakan

mengenai kemampukerasan suatu material. Kemampukerasan / hardenability

merupaakan kemampuan sutatu paduan untuk dikeraskan dengan pembentukan

martensit sebagai hasil akhir. [24]

4.1.2 Tujuan Praktikum

1. Melakukan percobaan Jominy test

2. Menentukan kemampukerasan material baja ST 40 dan ST 60

3. Membuatdanmengetahui kurva kemampukerasan material tersebut.

4. Untuk mengetahui pengaruh laju pendinginan terhadap nilai kekerasan

5. Memahami dan mempelajari fungsi diagram TTT dan diagram CCT

6. Membandingkan nilai kekerasan material awal dengan nilai kekerasan material

setelaj uji jominy.



4.2 DASAR TEORI

4.2.1 Definisi Kemampukerasan

Kemampukerasan material didefinisikan sebagai kemampuan suatu material unutk

dikeraskan. Baja dikeraskan dengan cara quenching pada kondisi austenit.Kekerasan

suatu baja juga sangat dipengaruhi oleh kadar karbon yang terkandung dalam material

tersebut. Material non-ferrous dapat dikeraskan dengan memperbanyak impuritas

hingga kadar tertentu. [25]

4.2.2 Mekanisme Transformasi Fasa

A. Diagram Fasa

Diagram fasa adalah diagram yang menyatakan perubahan fasa dari suatu material

pada suhu tertentu dengan tingkat atom pengotor atau atom campuran yang berbeda,

contoh campuran baja atau besi dengan karbon, alumunium dengan nikel, macam-

macam dari fasa yang terbentuk dari material campuran ini adalah Ferrite, austenite,

cementite, bainitite, martensite, pearlite.

Gambar 4.1 Diagram Fasa untuk Fasa Fe-Fe3C

Dilihat dari diagram diatas, mekanisme pembentukan kekerasan material dengan

cara quenching adalah dimana material dipanaskan hingga suhu austenite, yaitu kisaran

800C, kemudian ketika didinginkan kurang dari 10 detik akan terbentuk fasa martensite



yang mempunyai fasa keras, dikarenakan bentuk butirnya yang kecil sehingga dapat

mencegah dislokasi. Untuk mengetahui batas dan waktu yang dibutuhkan untuk

mencapai fasa yang diinginkan tidak cukup hanya menggunakan diagram fasa, sehingga

diperlukan Diagram TTT dan CCT.

B. Time Temperature Transformation ( TTT )

Yaitu perubahan Fasa austenite bergantung pada temperatur dan waktu penahan

pada material hingga didapatkan fasa yang diinginkan, macam dari diagram TTT ini

adalah sebagai berikut :

1. Diagram TTT untuk Ferrite

Yaitu diagram TTT untuk pendinginan dari temperatur Ferrite ke fasa

yang diinginkan.

Gambar 4.2 Diagram TTT untuk Iron-Carbon Alloy ( Ferrite )

Penjelasan dari diagram TTT diatas adalah sebagai berikut :

(a) Garis pendinginan dari austenite untuk menghasilkan fasa 100% bainite

(b) Garis pendinginan dari austenite untuk menghasilkan fasa 50% bainite

dan

50% pearlite

(c) Garis pendinginan dari austenite untuk menghasilkan fasa 100%

martensite



A : Daerah Austenite

B : Daerah Bainite

P : Daerah Pearlite

M: Daerah Martensite

2. Diagram TTT untuk Baja Eutectoid

Baja yang berkarbon 0,80% disebut baja eutectoid dan struktur terdiri

dari 100% pearlite. Titik eutectoid adalah suhu terendah dalam logam

dimana terjadi perubahan dalam keadaan larut padat dan merupakan suhu

keseimbangan terendah dimana austenite terurai menjadi ferrite dan

cementite. Diagam TTT untuk pendinginan Baja berfasa FE3C+ pada

temperatur tepat pada 723 dibawah temperatur austenite.

Gambar 4.3 Diagram TTT untuk Eutectoid

3. Diagram TTT untuk Baja Hipoeutectoid

Baja hypoeutectoid memiliki kadar karbon kurang dari 0,8 % dengan

struktur mikro terdiri dari ferit perlit, adapun diagram TTTnya sebagai

berikut :

Gambar 4.4 Diagram TTT untuk Baja Hipoeutectoid



4. Diagram TTT untuk Baja Hypereutectoid

Baja Hypereutectoid adalah baja yang mengandung karbon lebih dari

0,80% dengan struktur mikro terdiri dari perlit yang terbungkus sementit,

adapun diagram TTTnya sebagai berikut:

Gambar 4.5 Diagram TTT untuk Baja Hypereutectoid

C. Continuous Cooling Transformation ( CCT )

Yaitu perubahan fasa material karena pendinginan secara konstan dari

temperatur austenite ke fasa material yang diinginkan, diagram ini dugunakan untuk

mengetahui fasa yang dihasilkan apabila didinginkan pada suhu tertentu dan waktu

tertentu secara konstan.

Gambar 4.6 Diagram CCT untuk eutectoid Iron-Carbon Alloy



Dari diagram CCT diatas dapat diketahui bahwa untuk membentuk fasa

martensite pada eutectoid iron-carbon alloy, pendinginan maksimal harus kurang dari

10 detik dengan temperatur pendinginan 140C/s dari temperatur awal 800C, jika

melebihi batas waktu tersebut maka akan terbentuk fasa pearlite + martensite dan

pearlite 100%, pada diagram diatas ditunjukkan oleh garis merah putus-putus. [25]

4.2.3 Faktor Kemampukerasan

1. Unsur Paduan

Unsur paduan yang didalam baja contohnya karbon dapat mempengaruh ikekerasan.

Kandungan karbon pada baja dapat dibagi menjadi tiga yaitu baja karbon rendah,

sedang dan tinggi.

2. Perlakuan yang Diberikan

Kekerasan logam dapat diatur dengan merubah sifat materialnya dengan memberikan

perlakuan seperti proses heat treatment.

3. Struktur dan fasa material

Struktur dan fasa material sangat berpengaruh terhadap kekerasan material, semakin

kecil bentuk bentuk butir akan semakin mampu untuh mencegahnya terjadi dislokasi.

4. Impurity

Impurity adalah pengotor dalam suatu material, Impurity mempengaruhi tingkat

kekerasan material karena mengisi kekosongan antar atom dan mencegah dislokasi. [26]

4.2.4 Aplikasi Kemampukerasan

Pada jurnal yang berjudul pemnilitian Effect of Mn on hardenability of 25CrMo

axle stell by an improved end-quench test yang dilakukan oleh Zhang Yutuo, Bian Shu,

dan Han Welxin dari Sehnyang Ligong University dan Institute of Metal Research CAS

jominy end-quench test dilakukan pada Baja 25CrMo yang digunkan sebagai material

pembuatan poros roda lokomotif kereta untuk mengetahui tingkat kemampukerasannya.

Penilitian ini bertujuan untuk mengetahui tingkat kemampukerasan dari paduan

Baja 25CrMo dimana tingkat kekerasan dari poros roda lokomotif kereta dapat

mempengaruhi kecepatan laju kereta dan meningkatkan keamanan transportasi kereta.



4.3 METODOLOGI PENGUJIAN 4.3.1 Diagram Alir Percobaan

Gambar 4.7 Diagram Alir pengujian Jominy

Keterangan :

1. Melakukan pemanasan dalam tungku hingga suhu 800oC hingga suhu 800C dan

ditahan 1 jam.

2. Meletakkan spesimen pada bak pengujian dan di-quenching

3. Memotong spesimen menggunakan mesin pemotong logam

4. Menghaluskan sisi spesimen dengan amplas hingga halus

5. Pemberian titik sebanyak 15 titik pada sisi yang sudah di amplas

Pemanasan Spesimen

Quenching di pengujian

Mulai

Pemotongan spesimen

Pengaamplasan

Pengujian kekerasan

Penitikan spesimen

Kesimpulan

Analisis data

Selesai



6. Melakukan uji kekerasan dengan alat uji Rockwell Hardness tester HR-150 pada

setiap titik

7. Mencatat hasil pengujian dan menganalisa data

8. Menarik kesimpulan dari hasil pengujian kekerasan

4.3.2 Bahandan Peralatan Percobaan

Bahan Percobaan :

1. Spesimen uji (Baja ST 40 dan Baja ST 60)

Gambar 4.8 Spesimen uji Baja ST 40 (A) dan Baja ST 60 (B)

Peralatan Percobaan :

1. Bak Pengujian

Fungsi bak pengujian untuk tempat menaruh specimen.yang siap untuk didinginkan.

Gambar 4.9 Bak Pengujian



2. Rockwell Hardness Tester Model HR-150A

Fungsinya sebagai pengukur atau mengukur kekerasan suatu specimen.

Gambar 4.10 Rockwell Hardness Tester Model HR-150A

3. Tungku Pemanas

Fungsinya sebagai tempat untuk memanaskan specimen.

Gambar 4.11 Tungku Pemanas

4. Grinding Polisher

Fungsi mesin grinding untuk menghaluskan permukaan specimen

Gambar 4.12 Grinding Polisher



5. MesinPemotong Logam

Fungsi mesin pemotong logam untuk memotong specimen.

Gambar 4.13 Mesin Pemotong Logam

6. Thermokopel

Fungsi thermokopel untuk mengukur temperatur spesimen pada saat pemanasan dan

quenching.

Gambar 4.14 Thermokopel

7. Amplas

Fungsi amplas untuk menghaluskan specimen.

Gambar 4.15 Amplas

8. Air

Fungsi air disini untuk mendinginkan specimen.



4.3.3 LangkahPercobaan

Prosedur pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut :

1. Masukkan material ke dalam tungku pemanas sampai temperatur 8000C

Gambar 4.17 Memanaskan benda uji

2. Ambil spesimen menggunakan penjepit dan letakkan spesimen pada mounting fixture

bak pengujian.

3. Nyalakan pompa penyemprot air, dan tunggu sampai spesimen dingin.

Gambar 4.18 Proses pendinginan uji jominy

4. Bersihkan kerak yang menempel pada permukaan spesimen

5. Lakukan pengujian kekerasan pada 15 titik dari daerah awal pendinginan dengan

jarak 2 mm dengan metode Rockwell.

Gambar 4.19 pengujian kekerasan

6. Catat hasil pengujian dan buat kurva kemampukerasannya



4.4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.4.1 Data Percobaan

Perolehan data percobaan hasil jominy pada praktikum Metalurgi Fisik adalah

sebagai berikut :

A. Kekerasan Benda Uji Awal

Tabel 4.1 Kekerasan Benda Uji Awal

B. Kekerasan Benda Uji Setelah Uji Jominy

Pada praktikum uji jominy ini, benda uji diberi titik sebanyak 15 titik, jarak anatar

satu titik dengan titik lainnya adalah 2 mm.

1. Baja ST 40

Baja ST 40 ini setelah diratakan permukaannya kemudian ditandai 15 titik dengan

jarak 3 mm tiap titiknya dan dilakukan uji kekerasan metode Rockwell

Gambar 4.20 Spesimen Baja ST 40

No Baja ST 40 Baja ST 60

1 52 54,5

2 51 55

3 51,5 54,5

Rata - rata 51,5 54,67



Tabel 4.2 Kekerasan baja ST 40 setelah uji jominy

2. Baja ST 60 Baja ST 60 ini telah diratakan permukaannya kemudian ditandai 15 titik dengan

jarak 3 mm tiap titiknya dan dilakukan uji kekerasan metode.

Gambar 4.21 Spesimen Baja ST 60

No Jarak (mm) HRA

1 2 27,5

2 4 34,5

3 6 34

4 8 34,5

5 10 35,5

6 12 34,5

7 14 36

8 16 37,5

9 18 29

10 20 35

11 22 34

12 24 37,5

13 26 36,5

14 28 36,5

15 30 36



Tabel 4.3 Kekerasan baja ST 60 setelah uji jominy

No Jarak (mm) HRA

1 2 46

2 4 49

3 6 51

4 8 53

5 10 53

6 12 53

7 14 52

8 16 52

9 18 52

10 20 51

11 22 52

12 24 53

13 26 53

14 28 43

15 30 43



4.4.2 Analisa Data

1. Baja ST 40

Gambar 4.22 Grafik kekerasan Baja ST 40

Dari data hasil percobaan yang diperoleh dapat dilihat bahwa adanya perbedaan

nilai kekerasan dalam satu spesimen, dari ujung batang sampai jarak tertentu dari ujung

batang. Dari grafik yang di dapat baja ST 40 non perlakuan memiliki tingkat kekerasan

yang lebih tinggi daripada baja ST 40 setelah dilakukan jominy end-quench test. Hal ini

tidak sesuai dengan teori yang ada dimana Baja ST 40 hasil pengujian jominy

seharusnya lebih keras daripada baja ST 40 non perlakuan. Hal ini dapat disebabkan

oleh (1) Pemanasan dan pendinginan yang kurang seragam, (2) perubahan suhu

spesimen pada saat spesimen dipindahkan (3) Kesalahan pada operator (4) Ketika

specimen dipanaskan belum mencapai fasa austenite (5) fasa martensite belum

terbentuk ketika dilakukan proses quenching.

0

10

20

30

40

50

60

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30

Grafik nilai kekerasan baja ST 40

Baja ST 40(Jominy)

Baja ST 40(nonperlakuan)



2. Baja ST 60

Gambar 4.23 Grafik kekerasan baja ST 60

Dari data hasil percobaan yang diperoleh dapat dilihat bahwa adanya perbedaan

nilai kekerasan dalam satu spesimen, dari ujung batang sampai jarak tertentu dari ujung

batang. Dari grafik yang di dapat baja ST 60 non perlakuan memiliki tingkat kekerasan

yang lebih tinggi daripada baja ST 60 setelah dilakukan jominy end-quench test. Hal ini

tidak sesuai dengan teori yang ada dimana Baja ST 60 hasil pengujian Jomint

seharusnya lebih keras daripada baja ST 60 non perlakuan. Hal ini dapat disebabkan

oleh (1) Pemanasan dan pendinginan yang kurang seragam, (2) perubahan suhu

spesimen pada saat spesimen dipindahkan (3) Kesalahan pada operator (4) Ketika

specimen dipanaskan belum mencapai fasa austenite (5) fasa martensite belum

terbentuk ketika dilakukan proses quenching.

0

10

20

30

40

50

60

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42

Grafik nilai kekerasan baja ST 60

Baja ST 60(Jominy)

Baja ST 60(nonperlakuan)



3. Baja ST 40 dan ST 60 setelah uji Jominy

Gambar 4.24 Grafik perbandingannilaikekerasanbaja ST 40 dan ST 60

Dari grafik kemampukerasan baja ST40 dengan baja ST60 dapat dilihat bahwa

kekerasan dari baja ST60 lebih baik daripada ST-40. Hal ini sesuai dengan hubungan

antara kekerasan dengan meningkatnya kadar karbon dalam baja, kekerasan maksimum

hanya dapat dicapai bila terbentuk martensit 100 %. Dan baja ST60 memiliki kadar

karbon yang lebih banyak/besar dibandingkan ST40 ,sehingga baja ST60 mempunyai

kekerasan yang lebih besar. Untuk laju kemampukerasan terlihat pada grafik antara Baja

ST 40 dan Baja ST 60 mempunyai laju kemampukerasan yang relatif sama, namun hal

ini bertentangan dengan teori yangbaja ST40 akan mempunyai laju kekerasan yang lebh

tinggi dibandingkan dengan baja ST 60.

0

10

20

30

40

50

60

Grafik perbandingan nilai kekerasan baja ST 40 dan ST 60

Baja ST 40

Baja ST 60



4.5 PENUTUP

4.5.1 Kesimpulan

Setelah melalukan percobaan Jominy ini serta membuat kurva kemampukerasannya

serta menganalisisnya, dapat disimpulkan :

1. Uji Kemampukerasan/Jominy Test adalah sebuah percobaan pemanasan material

yang kemudian didinginkan dengan cara disemprot pada ujung material yang

bertujuan untuk mengetahui kemampukerasan suatu material.

2. Kekerasan material baja bergantung pada jumlah komposisi karbon, semakin besar

kadar karbon dalam suatu baja maka semakin keras baja tersebut.

3. Material pada temperatur austenit bila diquench akan menyebabkan struktur material

tersebut akan berubah menjadi martensit.

4. Dari grafik perbandingan antara kekerasan baja ST 40 dan baja ST 60 kekerasan

setelah uji jominy lebih rendah daripada kekerasan awal.

5. Baja ST 60 setelah uji jominy memiliki tingkat kekerasan lebih tinggi daripada baja

ST 40 setelah uji jominy.

pengujian jominy

Documents