bab 4 kelompok 4
DESCRIPTION
metalurgiTRANSCRIPT
108
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
BAB IV
PENGUJIAN TARIK
4.1 Tujuan Pengujian
1. Mengetahui tegangan yield, tegangan ultimate, regangan, dan
konstraksi suatu bahan.
2. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap parameter-parameter
diatas.
3. Mengetahui cara pengujian tarik.
4.2 Teori Dasar Pengujian
4.2.1 Definisi Kekuatan Tarik
Kekuatan tarik merupakan kemampuan bahan untuk
menerima beban tarik tanpa mengalami kerusakan dan dinyatakan
sebagai tegangan maksimum sebelum putus dianggap sebagai data
terpenting yang diperoleh dari hasil pengujian tarik. Kekuatan tarik
pada baja akan naik seiring dengan naiknya kadar karbon dan
paduan. Bahan yang memiliki kadar karbon tinggi, kekerasannya
tinggi juga, sehingga kekuatan tariknya meningkat.
4.2.2 Hubungan Tegangan dan Regangan
Hubungan tegangan dan regangan dapat diketahui dengan
jelas pada diagram tegangan regangan yang didasarkan dari data
yang diperoleh dalam pengujian tarik. Pada tahap awal, dari uji
tarik, hubungan antara beban atau gaya yang diberikan berbanding
lurus dengan perubahan panjang bahan tersebut, hal ini mengikuti
aturan Hooke sebagai berikut: “Rasio tegangan (stress) dan
regangan (strain) adalah konstan”. Stress atau tegangan adalah
beban dibagi luas penampang bahan. Sedangkan strain atau
regangan adalah pertambahan panjang dibagi panjang awal bahan.
109
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Dengan rumusan:
Stress =
Strain =
Keterangan:
F = gaya tarik
A = luas penampang
ΔL = pertambahan panjang
Lo = panjang awal
Hubungan antara stress dan strain adalah
Gambar 4.1 Hubungan Regangan - Tegangan
Sumber :Anonymous 32 : 2012
Pada pengujian tarik, benda uji diberi beban tarik secara
aksial yang bertambah besar secara kontinyu dan dilakukan juga
pengamatan pertambahan panjang.
110
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Gambar 4.2 Grafik hasil uji tarik
Sumber :Anonymous 33: 2012
Dalam hal ini:
Batas elastis σf
Pada gambar 4.2 dinyatakan pada titik A. Bila sebuah bahan diberi
beban sampai pada titik A. Kemudian beban dihilangkan maka
bahan tersebut akan kembali ke kondisi semula. Tetapi jika beban
ditarik sampai melewati titik A, hokum Hooke tidak lagi berlaku
dan terdapat perubahan permanen dari bahan
Batas proporsional
Titik sampai dimana penerapan hukum Hooke masih bisa ditolerir.
Tidak ada standarisasi tentang nilai ini. Dalam praktek biasanya
batas proporsional sama dengan batas elastis.
Deformasi Plastis
Perubahan bentuk yang tidak kembali ke keadaan semula. Pada
gambar 4.2 yaitu bila bahan ditarik sampai melewati batas
proporsional dan mencapai daerah landing.
Tegangan Luluh Atas
Merupakan tegangan maksimum sebelum bahan memasuki fase
daerah landing peralihan deformasi elastis ke plastis.
111
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Tegangan Luluh Bawah
Tegangan rata-rata daerah landing sebelum benar-benar memasuki
fase deformasi plastis.
Tegangan Tarik Maksimum
Pada titik C(OB), merupakan besar tegangan maksimum, tapi bila
tegangan yang bekerja memiliki batas tersebut maka sebagian dari
perubahan bentuk itu tetap ada walaupun tegangan telah
dihilangkan.
Kekuatan Patah
Titik D merupakan besar tegangan dimana bahan yang di uji patah.
Apabila suatu proses pengujian dihasilkan diagram tegangan
regangan yang tidak memperlihatkan titik yield, maka cara
mencarinya dengan metode offset yaitu dengan cara menarik garis
lurus (garis offset) yang sejajar dengan jarak 0.002 atau 0.02%.
Perpotongan garis offset dengan kurva merupakan tegangan luluh
offset karena bukan merupakan sifat fisik dan dibuat suatu aturan
sembarang.
Gambar 4.3 Metode offset
Sumber : Ferdinand P. Beer, 2012: 60
112
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
4.2.3 Elastisitas dan Plastisitas
Elastisitas (kekenyalan) adalah kemampuan bahan untuk
menerima tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan
bentuk yang permanen ketika tegangan dihilangkan. Bila suatu
benda mengalami tegangan maka akan terjadi perubahan bentuk
bila tegangan yang bekerja besarnya tidak melewati suatu batas
tertentu maka perubahan bentuk yang terjadi hanya bersifat
sementara.
Plastisitas menyatakan kemampuan bahan untuk
mengalami sejumlah deformasi plastis (permanen) tanpa
mengakibatkan terjadinya kerusakan. Bahan yang mengalami
deformasi plastis cukup banyak dikatakan punya keuletan tinggi
sedangkan bahan yang tidak terjadi deformasi plastis dikatakan
sebagai bahan yang mempunyai keuletan rendah.
Gambar 4.5 Sifat mekanik pada diagram tegangan regangan
Sumber :G. Goeredifk, Vlinde (1984: 30)
Sifat Mekanik pada Daerah Elastis:
1. Kekuatan Elastis
Kemampuan untuk menerima beban atau tegangan tanpa
berakibat terjadinya deformasi plastis
2. Kekakuan
Suatu bahan yang memiliki kekakuan tinggi bila mendapat
beban akan mengalami deformasi elastis tapi hanya sedikit saja.
113
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
3. Resistance
Kemampuan untuk menyerap energi tanpa mengakibatkan
terjadinya deformasi plastis. Modulus resilience, Ur adalah
energi regang persatuan volume yang diperlukan sehingga
material mendapat tegangan dari kondisi tidak berbeban ke titik
luluh.
Ur ƸydƩ
Daerah elastis linier:
Material yang mempunyai sifat resilience adalah material
yang mempunyai tegangan luluh tinggi dan modulus elastis
rendah.
4. Modulus Elastisitas / Young
Modulus elastisitas merupakan ukuran kekakuan suatu
material. Makin besar modulus, makin kecil regangan yang
dihasilkan
Gambar 4.6 Diagram tegangan regangan material getas
Sumber :Ferdinand P. Beer , 2012: 59
114
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Sifat Mekanik pada Daerah Plastis
1. Kekuatan Tarik
Kemampuan untuk menerima beban/tegangan tanpa
terjadi rusak atau putus. Ini dinyatakan dengan tegangan
maksimum sebelum putus.
2. Keuletan (ductility)
Kemampuan untuk berdeformasi secara plastis tanpa
menyebakan patah. Dapat diukur dengan besarnya regangan
plastis yang terjadi setelah batang uji putus
3. Ketangguhan
Kemampuan menyerap energi tanpa menyebabkan patah,
dapat diukur dengan besar energi yang diperlukan untuk
mematahkan
4. Plastisitas
Kemampuan bahan untuk mengalami sejumlah deformasi
plastis tanpamengakibatkan terjadinya kerusakan.
4.2.4 Faktor-faktor yang mempengaruhi kekuatan tarik
1. Kadar karbon
Dengan meningkatkan kadar karbon dalam baja, maka akan
didapatkan kekerasan dan kekuatan tarik yang meningkat pula,
sedangkan pemanjangan dan pengecilan luas penampang akan
menurun.
2. Heat treatment
Proses heat treatment yang dilakukan akan menghasilkan sifat
mekanik logam yang kuat, keras serta ductilitasnya akan
bertambah. Selain itu, heat treatment juga akan menentukan
struktur mikro dari specimen.
3. Kecepatan pendinginan
Semakin cepat pendinginan, maka kekerasan akan meningkat,
kekuatan tariknya juga meningkat.
115
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
4. Konduktifitas termal bahan
Konduktifitas termal yang kecil akan memperlambat laju
pendinginan sehingga keuletan baja tinggi, yang menyebabkan
kekuatan tariknya menjadi kecil.
5. Unsur paduan
Adanya unsur paduan yang dapat bersenyawa misalnya nikel,
kromium dan mangan dapat meningkatkan kekuatan tarik karena
unsur paduan tersebut memiliki sifat keras.
6. Impact strength
Impact strength material berbanding terbalik dengan kekuatan
tarik material. Jika impact strength tinggi maka kekuatan tarik
material tersebut rendah.
4.3 Pelaksanaan pengujian
4.3.1 Alat dan Bahan yang Digunakan
1. Mesin Tarik
Alat ini digunakan untuk memberikan beban tarik kepada
spesimen.
Spesifikasi Mesin Tarik
Merk : MFL Piuf – Und Me Bysteme Gmbh D 6800 Mannheim
Kapasitas : 100 kN
Tipe : U PD 10
Tahun : 1982
Mesin ini memiliki tiga skala pengukuran beban, yaitu :
A : 0- 20 kN
A+B : 0-50 kN
A+B+C : 0-100 kN
116
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Gambar 4.10 Mesin Uji Tarik
Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Universitas Brawijaya
2. Jangka Sorong Digital
Digunakan untuk mengukur dimensi specimen
Gambar 4.11 Jangka sorong digital
Sumber :Anonyous34: 2012
3. Spidol
Digunakan untuk menandai spesimen
Gambar 4.12 Spidol
Sumber :Anonymous 35 : 2012
117
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
4. Kertas Gosok
Gambar 4.13 Kertas gosok
Sumber :Anonymous 36 : 2012
5. Penggaris
Gambar 3.14 Penggaris
Sumber :Anonymous 37: 2012
Komposisi Kimia Spesimen
Bahan : Baja ST 37
Komposisi : C = 0.16%
Mn = 0.4%-1.2%
Si = 0.35%
P = 0.035%
S = 0.03%
Al = 0.20
118
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Pergeseran Titik Eutectoid
Tabel 4.1 Komposisi Paduan
Unsur Paduan Komposisi
(%)
Suhu
Eutectoid
Komposisi
Eutectoid
Mn 0.4%-1.2% 723 oC 0.73%
Si 0.35% 723 oC 0.7%
Perhitungan pergeseran titik eutectoid
TC = (𝑇𝐶𝑋%𝐶)
%𝐶 =
725𝑋0,73 + (727𝑋0,7)
0,73+0,7 = 725,08
% C = 725𝑋0,73 +(0,7𝑋727)
725+727 = 0,715
Keterangan : Fe – Fe3C
Pergeseran Titik Eutectoid
Gambar 4.9: Pergeseran Titik Eutectoid
Bentuk dan Dimensi Spesimen
Skala = 1:2
Satuan = mm
Gambar 4.10 : Bentuk dan Dimensi Spesimen
119
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
4.3.2 Prosedur Pengujian
1. Dilakukan proses heat treatment.
2. Spesimen dibersihkan dari kotoran dan terak.
3. Dilakukan pengukuran dimensi spesimen, meliputi diameter
awal dan panjang awal. Kemudian spesimen dibagi ke dalam
segmen-segmen dengan panjang masing-masing 5 mm.
4. Spesimen dipasang dengat erat pada alat uji.
5. Alat uji diatur pada kecepatan angkat 1.2 liter/menit, dengan
pembebanan pada posisi A+B+C, skala pertambahan panjang 0
mm dan jarum beban pada posisi nol.
6. Mesin dinyalakan dan dilakukan pengamatan dengan teliti
terhadap beban, pertambahan panjang dan perubahan diameter
sampai spesimen patah.
7. Setelah patah dilakukan pengukuran dimensi akhir spesimen.
4.4 Hipotesa
Kekuatan tarik suatu material salah satunya dipengaruhi oleh
perlakuan panas dan kecepatan pendinginan. Semakin cepat material
mengalami proses pendinginan maka kekuatan tariknya semakin tinggi.
Perlakuan panas mempengaruhi sifat mekanik logam, struktur
mikro spesimen, serta bentuk butiran. Sedangkan keseluruhan faktor
tersebut mempengaruhi gaya tarik antar atom. Sehingga perlakuan panas
mampu mempengaruhi kekuatan tarik. Kekuatan tarik bila diiurutkan dari
yang paling tinggi ke rendah berdasarkan teori perlakuan panas adalah
annealing, normalizing, tanpa perlakuan, martempering, hardening.
120
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
4.5 Pengolahan Data
4.5.1 Data Kelompok
a) Spesimen Tanpa Perlakuan
Contoh Perhitungan (Tanpa Perlakuan)
1. Luas penampang
a) Luas penampang awal (Ao)
Ao = xDo2
= x (6,42)2
=32,35 mm
2
b) Luas penampang ultimate (Au)
Au = xDu2
= x (5,99)2
= 28,166 mm
2
c) Luas penampang saat patah (Af)
Af = xDf2
= x (3,98)2
= 12,43 mm
2
2. Regangan
a) Regangan ultimate rekayasa (εu)
εu = x 100%
= x 100%
= 25 %
b) Regangan ultimate sejati (εu’)
εu’ = ln (εu+1) x 100%
=ln (25/100+1) x 100%
= 22,31 %
c) Regangan patah rekayasa (εf)
εf = x 100%
= x 100%
121
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
= 31,56 %
d) Regangan patah sejati (εf’)
εf' = (2 x ln x 100%
= (2 x ln x 100%
= 94,37 %
e) Regangan yield (εy)
εy = x 100%
= x 100%
= 10 %
3. Tegangan
a) Tegangan ultimate rekayasa (σu)
σu =
=
= 558,64 N/mm2
b) Tegangan ultimate sejati (σu’)
σu’ = x (εu + 1)
= x (25% + 1)
= 698,3 N/mm2
c) Tegangan patah rekayasa (σf)
σf =
=
= 493,82 N/mm2
d) Tegangan patah rekayasa (σf’)
σf'’ =
=
= 1290,3 N/mm2
122
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
e) Tegangan yield (σy)
σy =
=
= 505,56 N/mm2
4. Kontraksi
Q = x 100 %
= x 100 %
= 15,84 %
5. Modulus Elastisitas
ε = x 100 %
=
= 5055,56
4.5.2 Data Antar Kelompok
b) Spesimen dengan perlakuan Annealing 750oC holding 20 menit
Contoh Perhitungan
1. Luas penampang
a) Luas penampang awal (Ao)
Ao = xDo2
= x (6,2)2
=30,17 mm
2
b) Luas penampang ultimate (Au)
Au = xDu2
= x (5,57)2
= 24,35 mm
2
c) Luas penampang saat patah (Af)
Af = xDf2
123
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
= x (4,3)2
= 14,51 mm
2
2. Regangan
a) Regangan ultimate rekayasa (εu)
εu = x 100%
= x 100%
= 28,57 %
b) Regangan ultimate sejati (εu’)
εu’ = ln (εu+1) x 100%
=ln (0,28+1) x 100%
= 24,68 %
c) Regangan patah rekayasa (εf)
εf = x 100%
= x 100%
= 33,76 %
d) Regangan patah sejati (εf’)
εf' = (2 x ln x 100%
= (2 x ln x 100%
= 73,18 %
e) Regangan yield (εy)
εy = x 100%
= x 100%
= 2,59 %
3. Tegangan
a) Tegangan ultimate rekayasa (σu)
σu =
=
124
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
= 490,55 N/mm2
b) Tegangan ultimate sejati (σu’)
σu’ = x (εu + 1)
= x (22% + 1)
= 627,9 N/mm2
c) Tegangan patah rekayasa (σf)
σf =
=
= 407,68 N/mm2
d) Tegangan patah rekayasa (σf’)
σf'’ =
=
= 847,69 N/mm2
e) Tegangan yield (σy)
σy =
=
= 489,34 N/mm2
4.Kontraksi
Q = x 100 %
= x 100 %
= 51,89 %
5. Modulus Elastisitas
ε = x 100 %
=
= 489,34
125
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Tabel 4.2 Data Hasil Pengujian Spesimen Tanpa Perlakuan
T abel 4.3 Data Hasil Pengujian Spesimen Dengan Perlakuan Annealing 750ᵒC
Holding 20 Menit
126
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Gra
fik 4.1
Gra
fik H
ubun
gan
Teg
ang
an (
Rek
ayas
a-S
ejat
i) d
engan
Reg
angan
127
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
4.6. Pembahasan
A)Data Kelompok
Hubungan antara Tegangan ( rekayasa + sejati ) – regangan (rekayasa)
tanpa perlakuan
1) Tanpa Perlakuan
Hubungan antara tegangan dengan regangan dapat
diketahui dengan jelas pada grafik yang didasarkan dari data yang
diperoleh dari pengujian. Jika beban ditambah secara berlahan
maka pertambahan beban juga menambah regangan. Dalam grafik
terlihat tegangan sejati lebih tinggi dari pada tegangan rekayasa
untuk setiap penambahan regangan rekayasa.
Dari data tanpa perlakuan, untuk regangan 3,125% nilai
tegangan rekayasa sebesar 404,88 N/mm², sedangkan pada
tegangan sejati 504,104 N/mm², pada titik ini adalah titik
proporsional .Pada regangan 25% adalah titik ultimate untuk nilai
tegangan rekayasa sebesar 559,419 N/mm², sedangkan regangan
31,563% adalah titik ultimate untuk nilai tegangan sejati sebesar
1286,720 N/mm² dan kemudian patah. Nila dari tegangan sejati
lebih tinggi dari tegangan rekayasa dikarenakan pada tegangan
rekayasa digunakan luasan awal (Ao) sebagai acuan. Sedangkan
pada tegangan sejati digunakan luasan tiap segmen sebagai acuan
sehingga nilainya lebih besar.
Jika dibandingkan dengan spesimen perlakuan Annealing
maka kita dapat mengetahui bahwa spesimen tanpa perlakuan
memiliki sifat lebih keras dan bersifat getas, bisa kita lihat dengan
membandingkan nilai jangkauan tegangan dengan regangan dari
masing – masing perlakuan.
Spes
imen
Annea
ling 7
50
ᵒC H
old
ing 2
0 M
enit
128
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Hubungan antara Tegangan ( rekayasa + sejati ) – Regangan (rekayasa)
Annealing 750oC holding 20 menit
Hubungan antara tegangan dengan regangan dapat
diketahui dengan jelas pada grafik yang didasarkan dari data yang
diperoleh dari pengujian. Jika beban ditambah secara berlahan
maka pertambahan beban juga menambah regangan. Dalam grafik
terlihat tegangan sejati lebih tinggi dari pada tegangan rekayasa
untuk setiap penambahan regangan rekayasa.
Dari data perlakuan Annealing 750oC holding 20 menit,
untuk regangan 5,19 % nilai tegangan rekayasa sebesar 478,385
N/mm², pada titik ini adalah titik proporsional. Pada regangan
28,57 % adalah titik ultimate untuk nilai tegangan rekayasa
sebesar 516,796 N/mm², sedangkan regangan 33,76 % adalah titik
ultimate untuk nilai tegangan sejati sebesar 847,420 N/mm² dan
kemudian patah. Nila dari tegangan sejati lebih tinggi dari
tegangan rekayasa dikarenakan pada tegangan rekayasa digunakan
luasan awal (Ao) sebagai acuan. Sedangkan pada tegangan sejati
digunakan luasan tiap segmen sebagai acuan.
Jika dibandingkan dengan spesimen tanpa perlakuan maka
kita dapat mengetahui bahwa spesimen tanpa perlakuan memiliki
sifat lebih keras dan bersifat getas, bisa kita lihat dengan
membandingkan nilai jangkauan tegangan dengan regangan dari
masing – masing perlakuan.
129
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Gra
fik 4.3
Gra
fik H
ubun
gan
Reg
angan
(R
ekay
asa-
Sej
ati)
den
gan
Kontr
aksi
Spes
imen
Tan
pa
per
lakuan
T
anpa
per
lakuan
130
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Hubungan Regangan (rekayasa + sejati) – Kontraksi pada
spesimen tanpa perlakuan
Pada grafik terlihat setiap penambahan regangan selalu
diikuti dengan penambahan kontraksi, hal ini menunjukkan
regangan berbanding lurus dengan kontraksi. Pada spesimen yang
diberi beban akan mengalami regangan yang ditunjukkan dengan
pertambahan panjang. Jika nilai regangan yang semakin besar,
maka pertambahan panjang spesimen yang terjadi juga semakin
besar. Semakin panjang spesimen tersebut, maka diameternya akan
semakin kecil sehingga nilai kontraksinya akan menjadi semakin
besar. Dari grafik tersebut juga menunjukkan bahwa nilai regangan
sejati lebih rendah daripada nilai regangan rekayasa dimana pada
grafik garis regangan rekayasa berada di atas garis regangan sejati.
Hal ini karena pada regangan sejati semakin lama hasil pembagian
semakin kecil.
Kontraksi dimulai pada 1,24% dengan regangan rekayasa
sebesar 3,125% sedangkan pada regangan sejati 3,07%. Setiap
penambahan regangan berpengaruh pada kontraksi yang semakin
besar, namun berpengaruh pada mengecilnya diameter spesimen.
Kontraksiter besar mulai terjadi pada 60,4% dengan regangan
sejati sebesar 27,19%, sedangkan pada regangan rekayasa 31,25%.
131
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Gra
fik 4.4
Gra
fik H
ubun
gan
Reg
angan
(R
ekay
asa-S
ejat
i) d
engan
Kontr
aksi
Spes
imen
Annea
ling
750ᵒC
Hold
ing 2
0 M
enit
750ᵒC
Hold
ing
20 M
enit
132
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Hubungan Regangan (rekayasa + sejati) – Kontraksi pada spesimen
Annealing 750oC holding 20 menit
Pada grafik terlihat setiap penambahan regangan selalu
diikuti dengan penambahan kontraksi, hal ini menunjukkan
regangan berbanding lurus dengan kontraksi. Pada spesimen yang
diberi beban akan mengalami regangan yang ditunjukkan dengan
pertambahan panjang. Jika nilai regangan yang semakin besar,
maka pertambahan panjang spesimen yang terjadi juga semakin
besar. Semakin panjang spesimen tersebut, maka diameternya akan
semakin kecil sehingga nilai kontraksinya akan menjadi semakin
besar. Dari grafik tersebut juga menunjukkan bahwa nilai regangan
sejati lebih rendah daripada nilai regangan rekayasa dimana pada
grafik garis regangan rekayasa berada di atas garis regangan sejati.
Hal ini karena pada regangan sejati semakin lama hasil pembagian
semakin kecil.
Kontraksi dimulai pada 3,6% dengan regangan rekayasa
sebesar 5,19% sedangkan pada regangan sejati 5,06%. Setiap
penambahan regangan berpengaruh pada kontraksi yang semakin
besar, namun berpengaruh pada mengecilnya diameter spesimen.
Kontraksi terbesar mulai terjadi pada 43,5% dengan regangan
sejati sebesar 27,13 %, sedangkan pada regangan rekayasa 31,16%.
Jika kita bandingkan antara spesimen tanpa perlakuan dan
spesimen Annealing dilihat dari regangan dan kontraksinya yaitu
pada spesimen tanpa perlakuan regangan patah rekayasa 31,56%,
sejati 95% dengan kontraksi 61,5%. Pada spesimen Annealing
regangan patah rekayasa 33,76%, sejati 67,95% dengan kontraksi
49,3%s dapat di simpulkan bahwa Annealing lebih ulet dibanding
tanpa perlakuan karena nilai regangan dan kontraksinya lebih besar
dibanding tanpa perlakuan.
133
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
134
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Hubungan antara Tegangan (rekayasa + sejati) – Kontraksi pada spesimen
tanpa perlakuan
Pada grafik hubungan tegangan (rekayasa + sejati) –
kontraksi pada spesimen tanpa perlakuan menunjukkan nilai grafik
yang terus meningkat. Dari grafik tersebut menunjukkan bahwa
pada tiap kenaikan nilai kontraksi juga diikuti dengan kenaikan
nilai tegangan. Keduanya memiliki hubungan yang berbanding
lurus hingga titik puncak (ultimate) pada tegangan 699,274N/mm
2,
regangan 22,3%. Kemudian terjadi penurunan tegangan hingga
mencapai titik patah pada tegangan 1286,7N/mm
2 dengan regangan
95,6%. Hal ini karena pada spesimen yang diberi beban terus –
menerus akan mengalami kenaikan nilai tegangan sampai pada titik
tegangan tertinggi dengan terjadinya pertambahan panjang atau
deformasi pada spesimen tersebut. Setelah melewati titik puncak
ultimate maka nilai tegangan mengalami penurunan hingga
spesimen mengalami patah namun nilai kontraksinya tetap
mengalami kenaikan dari titik ultimate sampai titik patah. Adanya
pembebanan yang terus – menerus menyebabkan terjadinya
pertambahan panjang pada spesimen. Semakin panjang spesimen
tersebut, maka diameter akan semakin kecil sehingga nilai
kontraksi semakin besar hingga spesimen mengalami patah. Dari
grafik tersebut bisa kita lihat bahwa nilai tegangan sejati lebih
besar daripada nilai tegangan rekayasa dimana grafik tegangan
sejati berada di atas grafik tegangan rekayasa. Hal ini karena pada
tegangan sejati menggunakan luasan tiap segmen sebagai acuan
sedangkan pada tegangan rekayasa menggunakan luasan awal
sebagai acuan sehingga nilai tegangan sejati lebih besar dari
tegangan rekayasa.
Jika kita lihat dari nilai tegangan dan kontraksinya antar
spesimen tanpa perlakuan dan annealing bisa kita simpulkan
bahwa spesimen tanpa perlakuan lebih keras. Pada spesimen tanpa
perlakuan nilai tegangan ultimate rekayasa 559,4N/mm
2, ultimate
135
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
sejati 699,2N/mm
2 dengan kontraksi patah 61,5% sedangkan pada
spesimen Annealing nilai tegangan ultimate rekayasa 516,7N/mm
2,
ultimate sejati 661,4N/mm
2 dengan kontraksi patah 49,3%.
136
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Gra
fik 4.6
Gra
fik H
ubun
gan
Teg
ang
an (
Rek
ayas
a-S
ejat
i) d
engan
Kontr
aksi
Spes
imen
Annea
ling 7
50
ᵒC H
old
ing 2
0 M
enit
A
nnea
ling
750ᵒC
Hold
ing 2
0 M
enit
137
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Hubungan antara Tegangan (rekayasa + sejati) – Kontraksi pada
spesimen dengan perlakuan Annealing 750oC holding 20 menit
Pada grafik hubungan tegangan (rekayasa + sejati) –
kontraksi pada spesimen dengan perlakuan annealing menunjukkan
nilai grafik yang menerus naik. Dari grafik tersebut menunjukkan
bahwa pada tiap kenaikan nilai kontraksi juga diikuti dengan
kenaikan nilai tegangan. Keduanya memiliki hubungan yang
berbanding lurus hingga mencapai titik puncak (ultimate) pada
tegangan 661,4N/mm
2 dan regangan 25%. Kemudian terjadi
penurunan tegangan hingga mencapai titik patah pada tegangan
847,4N/mm
2 dan regangan 67,9%. Hal ini karena pada spesimen
yang diberi beban terus – menerus akan mengalami kenaikan nilai
tegangan sampai pada titik tegangan tertinggi dengan terjadinya
pertambahan panjang atau deformasi pada spesimen tersebut.
Setelah melewati titik ultimate maka nilai tegangan akan
mengalami penurunan hingga spesimen mengalami patah namun
nilai kontraksinya tetap mengalami kenaikan dari titik ultimate
sampai titik patah. Adanya pembebanan yang terus – menerus
menyebabkan terjadinya pertambahan panjang pada spesimen.
Semakin panjang spesimen tersebut maka diameternya akan
semakin kecil sehingga nilai kontraksinya akan semakin besar
hingga spesimen mengalami patah. Dari grafik tersebut bisa kita
lihat bahwa nilai tegangan sejati lebih besar daripada nilai tegangan
rekayasa dimana grafik tegangan sejati berada di atas grafik
tegangan rekayasa.Hal ini karena pada tegangan sejati
menggunakan luasan tiap segmen sebagai acuan sehingga nilai
tegangan sejati lebih besar dari tegangan rekayasa.
138
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Gra
fik 4
.7 D
iag
rm P
erub
ahan
Tia
p S
egm
en S
pes
imen
T
anpa
Per
lakuan
139
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Grafik Penyusulan Diameter Sebelum dan Sesudah Patah
Tanpa Perlakuan
Pada grafik penyusutan diameter sebelum dan sesudah
patah spesimen tanpa perlakuan menunjukkan bahwa penyusutan
diameter yang terjadi dari segmen ke-1 sampai segmen ke-10
bersifat teratur / stabil dimana necking terjadi pada segmen ke-4
sehingga penyusutan diameter dari diameter awal ke diameter akhir
pada segmen ke-4 yaitu dengan nilai selisih sebesar 2,44 mm dari
diameter awal 6,42mm menjadi 3,98mm. Pengurangan diameter
dari segmen 1 – 10 cukup teratur.Hal ini dikarenakan struktur
butiran pada spesimen tanpa perlakuan memiliki homogenitas
sedang.
140
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Gra
fik 4
.8 D
iag
rm P
erub
ahan
Tia
p S
egm
en S
pes
imen
Annea
ling
750ᵒC
Hold
ing
20 M
enit
141
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Grafik Penyusulan Diameter Sebelum dan Sesudah Patah
Annealing 900oC holding 25 menit.
Pada grafik penyusutan diameter sebelum dan sesudah
patah spesimen annealing menunjukkan bahwa penyusutan
diameter yang terjadi dari segmen ke-1 sampai segmen ke-10
bersifat teratur/stabil. Dimana necking terbesar terjadi pada segmen
ke-7 sehingga penyusutan diameter dari diameter awal ke diameter
akhir pada segmen ke-4 paling besar yaitu dengan selisih sebesar
2,26 mm dari diameter awal 6,18. Penyusutan diameter dari
segmen ke-1 – ke-10 cukup teratur. Hal ini dikarenakan struktur
butiran pada spesimen dengan perlakuan Annealing memiliki
homogenitas tinggi.
142
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Gra
fik 4
.9 G
rafi
k H
ubun
gan
Teg
ang
an (
Rek
ayas
a) d
engan
Reg
angan
(R
ekay
asa)
untu
k s
pes
imen
Tan
pa
Per
laku
an d
an B
erbag
ai P
erla
kuan
T
anpa
Per
laku
an d
an B
erbag
ai P
erla
kuan
143
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Grafik Hubungan Tegangan – Regangan Spesimen Antar perlakuan
Pada grafik hubungan tegangan – regangan spesimen antar
perlakuan menunjukkan urutan kekuatan tarik dari berbagai
perlakuan yang diujikan dari yang paling tinggi sampai yang paling
rendah. Dimulai dari hardening dengan tegangan ultimate
1193,953N/mm
2, kemudian martempering dengan tegangan ultimate
559,419N/mm
2, kemudian normalizing dengan tegangan ultimate
523,75N/mm
2 kemudian tanpa perlakuan dengan tegangan ultimate
534,829N/mm
2, kemudian annealing dengan tegangan ultimate
516,796N/mm
2. Semakin tinggi tegangan volume suatu spesimen
makan semakin tinggi juga kekuatan tariknya karena tegangan dan
kekuatan tarik berbanding lurus. Dari grafik tersebut jika diurutkan
dari yang kekuatan tariknya paling tinggi sampai yang paling
rendah adalah hardening, martempering, tanpa perlakuan,
normalizing, dan annealing.
Spesimen hardening 750oC holding 20 menit memiliki
kekuatan tarik tertinggi karena perlakuan hardening menghasilkan
kekerasan yang maksimum. Padaperlakuan dilakukan pendinginan
cepat sehingga butiran yang dihasilkan ukurannya kecil.
Spesimen martempering 400oC menit memiliki kekuatan
tarik yang terbesar kedua karena pada martempering,
martensite yang telah terbentuk dilunakkan dengan cara
memanaskan kembali material hingga srtukturnya berubah menjadi
partikel besi karbida dalam ferrite hingga kekuatan tariknya lebih
kecil daripada hardening.
Spesimen tanpa perlakuan panas memiliki kekuatan tarik di
bawah martempering dan di atas normalizing. Hal ini
membuktikan bahwa spesimen tanpa perlakuan panas cukup keras.
Ini mungkin dipengaruhi oleh tegangan dalam yang dimilikinya
karena fase yang terdapat di dalamnya masih heterogen (austenite,
cementite, dan ferrite yang bercampur).
144
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
Spesimen normalizing 750oC holding 20 menit menempati
urutan keempat. Normalizing memiliki kekuatan tarik di bawah
spesimen tanpa perlakuan panas karena setelah proses pemanasan
dan holding, spesimen tersebut didinginkan menggunakan media
pendinginan udara pada suhu kamar sehingga fase yang terbentuk
berupa cementite dan ferrite.
Spesimen annealing memiliki kekuatan tarik yang paling
rendah, dikarenakan setelah proses pemanasan dan holding
spesimen didinginkan dengan sangat lembut (di dalam dapur),
sehingga terbentuk fase ferrite yang mempunyai kekuatan tarik
terendah.
Jika kita lihat dari titik patahannya, dari grafik antar
perlakuan sudah sesuai dengan teori karena semakin keras suatu
spesimen maka regangan yang terjadi semakin sedikit dan necking
yang terjadi semakin cepat sehingga lebih mudah putus.
145
Laboratorium Pengujian Bahan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Genap 2012/2013
4.7 Kesimpulan dan Saran
4.7.1 Kesimpulan
Pada grafik hubungan tegangan regangan (Rekayasa – sejati) –
regangan pada specimen tanpa perlakuan menunjukkan grafik
tegangan sejati selalu lebih tinggi daripada tegangan rekayasa. Hal ini
menunjukkan grafik tegangan sejati menggunakan luasan actual
sebagai pembanding sedangkan pada tegangan rekayasa menggunakan
luasan awal. Pada specimen annealing 750°C holding 20 menit
menunjukkan hal yang sama dimana grafik tegangan selalu lebih
tinggi dari tegangan rekayasa.
Pada grafik hubungan regangan (rekayasa – sejati) – kontraksi
menunjukkan grafik regangan sejati lebih rendah daripada regangan
rekayasa. Hal ini karena pada regangan sejati semakin lama hasil
pembagian semakin kecil.
Dari grafik hubungan tegangan (rekayasa – sejati) kontraksi
pada pesimen tanpa perlakuan dan nnealing 750°C holding 20 menit
tegangan sejati selalu berada diatas luas awal sedangkan pada
tegangan rekayasa digunakan luas actual.
Urutan perlakuan panas yang yang menyebabkan kekuatan Tarik
meningkat dari paling besar ke kecil adalah hardening, martempering,
tanpa perlakuan, normalizing, annealing.
4.7.2 Saran
1. Diadakan kotak saran demi perbaikan laboratorium Pengujian
Bahan.
2. Hendaknya praktikan diberi kesempatan melakukan praktikum
sendiri agar lebih memahami materi.