Hardening to metal is getting good metal properties such as in strength. By heat treatment in 4 stage namely: preheating, post heating, holding time and cooling will be get the strength with special carbon composition. Strength of amutit steels can be reach by heat treatment with holding time and the hardness of this material will be maximum. The hardness in 10, 20, 30, 40 minute after holding time are 60,08 HRC, 62,693 HRC, 64,52 HRC, 65,146 HRC. This information is known that the hardness of amutit steel is influence by holding time and also temperature

effendi, Sairul

English

Sairul Effendi

ZENODO

PENGARUH PERBEDAAN WAKTU PENAHANAN SUHU STABIL TERHADAP KEKERASAN LOGAM

NEUROSURGERY ENTHUSIASTIC WOMEN SOCIETY

JURNAL POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA

JURNAL AUSTENIT VOLUME 1, NOMOR 1, APRIL 2009Jurnal Austenit ~ 39 ~PENGARUH PERBEDAAN WAKTU PENAHANAN SUHU STABILTERHADAP KEKERASAN LOGAMSairul EffendiJurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri SriwijayaJl.Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139 Telp: 0711-353414, Fax: 0711-453211RINGKASANPada logam baja dilakukan pengerasan (hardening) untuk memperoleh sifat tahan aus yang tinggi,kekuatan dan fatigue limit/strength yang lebih baik, dengan suatu proses heattreatment (perlakuanpanas), dalam beberapa tahap proses yaitu: Pemanasan awal, Pemanasan lanjut, Penahanan waktu suhustabil, dan Pendinginan. Kekerasan yang dapat dicapai tergantung pada kadar karbon dalam logambaja dan kekerasan yang terjadi akan tergantung pada temperatur pemanasan, waktu penahanan danlaju pendinginan yang dilakukan pada proses laku panas. Kekerasan baja amutit yang dapat dicapaipada proses perlakuan panas dengan waktu penahanan yaitu melakukan penahanan suhu supayapemanasan homogen sehingga kekerasan dapat mencapai maksimum, menunjukkan bahwa kekerasanmeningkat cukup besar yaitu pada waktu penahanan 10 menit kekerasan naik menjadi rata-rata 60,08HRC dari 34,24 HRC sebelum dilakukan proses perlakuan panas, kemudian naik menjadi 62,693 HRCpada waktu penahanan 20 menit, 64,52 HRC pada waktu penahanan 30 menit dan mencapaimaksimum pada waktu penahanan 40 menit yaitu 65,146 HRC. Dari informasi tersebut diketahuibahwa tingkat kekerasan logam baja amutit dipengaruhi oleh waktu penahanan disamping temperaturpemanasan dan laju pendinginan. sehingga dengan variasi waktu waktu penahanan tersebut telah dapatdirancang kekerasan yang ingin dicapai untuk sesuatu produk yang dibuat dengan bahan baja amutit.Kata kunci: Heattreatment, Hardening, Waktu penahanan, HomogenABSTRACTSHardening to metal is getting good metal properties such as in strength. By heat treatment in 4 stagenamely: preheating, post heating, holding time and cooling will be get the strength with special carboncomposition. Strength of amutit steels can be reach by heat treatment with holding time and thehardness of this material will be maximum. The hardness in 10, 20, 30, 40 minute after holding timeare 60,08 HRC, 62,693 HRC, 64,52 HRC, 65,146 HRC. This information is known that the hardnessof amutit steel is influence by holding time and also temperature.PENDAHULUANBahan-bahan pada saat sekarang,khususnya logam semakin baik dan rumit,digunakan pada peralatan modern yangmemerlukan bahan dengan kekuatan impak danketahanan fatige yang tinggi disebabkanmeningkatnya kecepatan putar dan pergerakanlinear serta peningkatan frekwensi pembebananpada komponen. Untuk mendapatkan kekuatandari bahan tersebut dapat dilakukan denganproses perlakuan panas. Perlakuan panas adalahsuatu proses pemanasan dan pendinginan logamdalam keadaan padat untuk mengubah sifat-sifat fisis logam tersebut.Melalui perlakuan panasyang tepat,tegangan dalam dapat dihilangkan, besarbutiran dapat diperbesar atau diperkecil,ketangguhandapat ditingkatkan atau dapatdihasilkan suatu permukaan yang kerasdisekeliling inti yang ulet. Faktor-faktor yangmempengaruhi hasil kekerasan dalamperlakuanpanas antara lain; Komposisi kimia, LangkahPerlakuan Panas, Cairan Pendinginan,Temperatur Pemanasan, dan lain-lain.Proses hardening cukup banyak dipakaidi Industri logam atau bengkel-bengkel logamlainnya. Alat-alat permesinan atau komponenmesin banyak yang harus dikeraskan supayatahan terhadap tusukan atau tekanan dangesekan dari logam lain, misalnya roda gigi,JURNAL AUSTENIT VOLUME 1, NOMOR 1, APRIL 2009Jurnal Austenit ~ 40 ~poros-poros dan lain-lain yang banyak dipakaipada benda bergerak. Dalam kegiatan produksi,waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikansuatu produksi adalah merupakan masalah yangsangat sering dipertimbangkan dalam Industridan selalu dicari upaya-upaya untukmengoptimalkannya.Pengoptimalan ini dilakukan mengingatbahwa waktu (lamanya) menyelesaikan suatuproduk adalah berpengaruh besar terhadapbiaya produksi.Sifat Mekanis Baja AmutitBaja amutit termasuk pada baja paduan,yang mempunyai unsur-unsur sebagai berikut:Carbon (C) 0,95 %, Mangan (Mn) 1,1%, Chrom(Cr) 0,5%, Vanadium (V) 0,12%, Wolfram(W)0,55%, Silikon (Si) 0,3%Baja amutit ini digunakan antara lain untuk:1. Alat potong2. Blanking3. Punches4. Milling Cutter5. Die part6. Roller die7. Check plug8. Gauge Blok9. Angle Blok Plastick Moulding10. Twist drill11. Tap12. Centre bits13. Pins14. Ejecting MandrelsKarena termasuk kedalam baja paduan makasifatnya sama dengan baja paduan, secaraumum yaitu:1. Keuletan yang tinggi tanpa pengurangankekuatan tarik2. Kemampuan kekerasan sewaktu pencelupandalam minyak atau udara dan dengandemikian kemungkinan retak ataudistorsinya kurang.3. Tahan terhadap korosi dan kekerasantergantung pada jenis paduan4. Tahan terhadap perubahan suhu, ini berartisifat fisisnya tidak banyak berubah5. Memiliki kelebihan dalam sifat metalurgiseperti butirnya yang halus.KekerasanKekerasan didefinisikan sebagaiketahanan sebuah benda (benda kerja) terhadappenetrasi/daya tembus dari bahan lain yangkebih keras (penetrator). Kekerasan merupakansuatu sifat dari bahan yang sebagian besardipengaruhi oleh unsur-unsur paduannya dankekerasan suatu bahan tersebut dapat berubahbila dikerjakan dengan cold worked sepertipengerolan, penarikan, pemakanan dan lain-lainserta kekerasan dapat dicapai sesuai kebutuhandengan perlakuan panas. Kekerasan suatu bahan(baja) dapat diketahui dengan pengujiankekerasan memakai mesin uji kekerasan(hardness tester) menggunakan tigacara/metoda yang telah banyak/ umumdilakukan yaitu metoda Brinell, Rockwell danVickers.Metoda RockwellPrinsip pengujian pada metoda Rockwelladalah dengan menekankan penetrator ke dalambenda kerja dengan pembebanan dankedalaman indentasi memberikan hargakekerasan yaitu perbedaan kedalaman indentasiyang didapatkan dari beban mayor dan minor.Pengujian dengan Rockwell C memakaipenetrator Speroconical Diamond (permataberbentuk kerucut) dengan sudut puncakkerucut permata 120o dan dengan beban minor10 kg dan beban mayor 150 kg atau beban awalFo = 10 kg, beban tambahan F1 = 140 kg,beban total F = 10 + 140 = 150 kg.Kekerasan Rockwell C dapat juga ditulisdengan:HRC = 100 - edimana:e = Pertambahan kedalaman indentasipermanen dengan beban awal, setelahbeban awal dihilangkan dan pertambahandinyatakan dengan satuan 0,002 mm.Mesin uji kekerasan dengan metoda Rockwelldipakai karena:1. Digunakan untuk mengukur benda kerjayang dikeraskan.2. Mesin uji kekerasan Rockwell dapatmemberikan harga kekerasan secaralangsung dari benda kerja yang ditest padapenunjuk (indikator) sehingga membuatwaktu pengujian relatif lebih cepat.HardeningHardening dilakukan untuk memperolehsifat tahan aus yang tinggi, kekuatan dan fatiguelimit/strength yang lebih baik. Kekerasan yangdapat dicapai tergantung pada kadar karbondalam baja dan kekerasan yang terjadi akantergantung pada temperature pemanasan(temperatur autenitising), waktu penahanan danlaju pendinginan yang dilakukan serta seberapatebal bagian penampang yang menjadi kerasJURNAL AUSTENIT VOLUME 1, NOMOR 1, APRIL 2009Jurnal Austenit ~ 41 ~banyak tergantung pada hardenability.Untukmemperoleh kekerasan yang baik (martensityang keras) maka pada saat pemanasan harusdapat dicapai struktur austenit, karena hanyaaustenit yang dapat bertransformasi menjadimartensit.Bila pada saat pemanasan masih terdapatstruktur lain maka setelah di quench akandiperoleh struktur yang tidak seluruhnya terdiridari martensit. Bila struktur lain itu bersifatlunak, misalnya ferit maka tentunya kekerasanyang tercapai juga tidak akan maksimum.Untuk menentukan temperature pemanasanyang baik untuk proses pengerasan yangdilakukan terhadap suatu baja perlu dilakukansuatu percobaan pemanasan dan quenchingpada beberapa teperatur dan dianalisis strukturyang terjadi.Pada beberapa literatur dan juga padabrosur dari pabrik pembuat baja dapat diperolehdaerah temperatur pemanasan untuk hardeningdari berbagai jenis baja. Tetapi beberapakahtemperatur pemanasan yang tepat untuk suatuproses hardening masih akan saling tergantungjuga pada beberapa factor lain, antara lainwaktu penahanan.Waktu PenahananWaktu Penahanan dilakukan untukmendapatkan kekerasan maksimum dari suatubahan pada proses hardening dengan menahanpada temperature pengerasan untukmemperoleh pemanasan yang homogensehingga struktur austenitnya homogen atauterjadi kelarutan karbida ke dalam austenit dandiffusi karbon dan unsur paduannya.Pedoman untuk menentukan waktu penahanandari berbagai jenis baja:Baja Konstruksi dari Baja Karbon dan BajaPaduan RendahYang mengandung karbida yang mudahlarut, diperlukan waktu penahanan yangsingkat, 5 - 15 menit setelah mencapaitemperature pemanasannya dianggap sudahmemadai.Baja Konstruksi dari Baja PaduanMenengahDianjurkan menggunakan waktupenahanan 15 -25 menit, tidak tergantungukuran benda kerja.Low Alloy Tool SteelMemerlukan waktu penahanan yangtepat, agar kekerasan yang diinginkan dapattercapai. Dianjurkan menggunakan 0,5 menitper milimeter tebal benda, atau 10 sampai 30menit.High Alloy Chrome SteelMembutuhkan waktu penahanan yangpaling panjang di antara semua baja perkakas,juga ter-gantung pada temperaturpemanasannya. Juga diperlukan kom-binasitemperatur dan waktu penahanan yang tepat.Biasanya dianjurkan menggunakan 0,5 menitper milimeter tebal benda dengan minimum 10menit, maksimum 1 jam.Hot-Work Tool SteelMengandung karbida yang sulit larut,baru akan larut pada 10000 C. Pada temperaturini kemungkinan terjadinya pertumbuhan butirsangat besar, karena itu waktu penahanan harusdibatasi, 15 -30 menit.High Speed SteelMemerlukan temperatur pemanasan yangsangat tinggi, 1200 - 13000C. Untuk mencegahterjadinya pertumbuhan butir waktu penahanandiambil hanya beberapa menit saja.Penelitian ini bertujuan untukmengungkapkan informasi ilmiah tentang adatidaknya (kondisi) antara pengaruh perlakuanpanas dengan waktu penahanan dengankekerasan logam baja. Informasi ilmiah tersebutdiharapkan terungkap melalui serangkaiananalisis data yaitu terhadap data-data hasilpercobaan (pengujian) kekerasan suatuperlakuan panas dengan waktu penahanan suhustabil (waktu penahanan) yang berbeda daribeberapa sampel yang dilakukan dilaboratorium.Dan dengan peneltian ini diharapkanbermanfaat bagi berbagai pihak yangmemerlukan antara lain: Industri permesinanlogam dan bengkel-bengkel mesin lainnya,yaitu dalam rangka merancang kekerasan danwaktu memproduksi sesuatu job dalamperlakuan panas (heat treatment). Pihakpengelola bengkel pendidikan dalam merancangwaktu job/praktek siswa/mahasiswa dalampercobaan atau praktikum, karena tiap logambaja tidak sama caraperlakuaan panasnya danwaktu penahanan suhu stabil.Pihak Industri kecil atau home industridapat menambah pengetahuan dan teknikmembuat dan merencanakan waktu perlakuanpanas pada logam baja dan merencanakan caraperlakuan panas pada logam baja.JURNAL AUSTENIT VOLUME 1, NOMOR 1, APRIL 2009Jurnal Austenit ~ 42 ~METODA PENELITIANPada penelitian ini menggunakan bahansebagai sampel adalah baja amutit denganukuran φ 32 x 20 mm dengan jumlah 100 buah,dimana untuk setiap waktu penahanan 25 buahbenda kerja. Waktu penahanan dilakukandengan variasi 10 menit, 20 menit, 30 menitdan 40 menit.Peralatan yang digunakan adalah MesinHardness Tester Gnehm Horgen OM-150 untukmenguji kekerasan dan Mesin NaberthermLabothermn N9 untuk perlakuan panas danwaktu penahanan. serta untuk alat pendukunglainnya adalah mesin bubut untukpembentukkan benda kerja, mesinmetallography untuk penghalusan permukaanbenda kerja tempat pengetesan, crustingpanjang untuk pengambilan benda kerja, Olisebagai media pendingin dan lain sebagainya.Data hasil pengetesan diuji kebenarannyadengan uji normalitas data dan liniearitas datauntuk memberikan gambaran hasil yangdicapai.HASILHasil penelitian dapat dilihat pada grafikdi bawah yang menunjukkan hubungankekerasan baja amutit setelah diprosesheattreatment dengan waktu penahanan yangbarvariasi yaitu 10, 20, 30 dan 40 menit. Padawaktu penahanan dengan 10 menit diperolehkekerasan rata-rata 60,08 HRC, 20 menit62,6932 HRC, 30 menit 64,52 HRC dan 40menit 65,146 HRC sementara sebe-lum diheattreatment rata-rata keke-rasan 34,24 HRC.PEMBAHASANDengan melihat grafik dapat diketahuibahwa kekerasan mengalami kenaikkan setelahdilakukan waktu penahanan dan mencapaipuncaknya pada waktu penahanan dengan 40menit. Jadi waktu penahanan berpengaruh/berfungsi menaikkan kekerasan logam bajaamutit sejalan dengan kelengkungan kurva yangdibentuk oleh grafik di atas. Dan denganmelakukan uji normalitas data terhadap datahasil pengujian kekerasan baja amutit yangtelah di heattreatment dengan waktu penahananmenggunakan teori/ alat rockwell C diketahuibahwa data tersebut terdistribusi normal.Kemudian dengan uji regresi linearitasdiketahui bahwa data tersebut membentuksedikit kelengkungan dan ini sesuai denganteori pada tinjauan pustaka, bahwa tidakmungkin semakin lama waktu penahanankekerasan akan naik terus menerus, karena adaketerbatasan lamanya waktu penahanan. Kalauhol-ding time terlalu lama maka akan terjadipertumbuhan butiran yang menyebabkanturunnya kekerasan.Jadi kalau diteruskan waktu penahanan(garis grafik) maka secara teori harus pada titiktertentu garis menuju ke bawah (kekerasanmenurun).KESIMPULAN DAN SARANKesimpulan1. Dengan proses hardening pada baja amutit,kekerasan naik dari rata-rata 34,24, sebelumdihardening, menjadi rata-rata kekerasan63,2375 setelah dihardening dengan waktupenahanan.2. Waktu penahanan berpengaruh terhadapkekerasan baja amutit yang diperolehsetelah proses hardening di mana kekerasannaik seperti ditunjukkan pada grafik di atas.3. Kekerasan maksimum dicapai denganwaktu penahanan di atas 40 menit ditinjaudari grafik di atas untuk baja amutit denganukuran∅ 32 x 20 mm.Saran-saran1. Hasil penelitian ini, perlu dilanjutkandengan waktu penahanan diatas 40 menituntuk melihat pada waktu penahananberapa terjadi kekerasan maksimum danpada waktu penahanan berapa terjadipenurunan kekerasan pada baja amutitdengan ukuran∅ 32 x 20 mm.2. Penelitian ini perlu dilanjutkan denganukuran dan bentuk yang barvariasi darispecimen/sample sehingga hasil penelitianini dapat digunakan dalam bidang yanglebih luas di masyarakat dan memudahkanpengguna atau yang memanfaatkan hasilpenelitian ini untuk aplikasi dilapangan.JURNAL AUSTENIT VOLUME 1, NOMOR 1, APRIL 2009Jurnal Austenit ~ 43 ~DAFTAR PUSTAKAAlexander, W.O., 1991 Dasar Metalurgy UntukRekayasawan, Gramedia, Jakarta.Beumer, Bj.M., 1985. Ilmu Bahan Logam,Bharata Aksara, JakartaChijiwa, Kenji, 1985. Teknik PengecoranLogam, Pradnya Paramitha, Jakarta.High Grade Steels, 1998. Suherman,W, Prinsip-prinsip Perlakuan Panas, ITS, Surabaya.Sujana, 1992, Metoda Statistik, Edisi ke-5,Tarsito, BandungSurdia, T. 1983, Teknik Pengolahan Bahan.Pradnya Paramitha, Jakarta.Steels and Machinery Steels for Economy andSafety, ASSAB, 1997.

https://jurnal.polsri.ac.id/index.php/austenit/article/download/89/26

PENGARUH PERBEDAAN WAKTU PENAHANAN SUHU STABIL TERHADAP KEKERASAN LOGAM

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

ZENODO

NEUROSURGERY ENTHUSIASTIC WOMEN SOCIETY

JURNAL POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA