pengaruh temper dengan quench media oli · pdf filetempering tempering adalah pemanasan...
TRANSCRIPT
PENGARUH TEMPER DENGAN QUENCH MEDIA OLI MESRAN SAE 20W – 50 TERHADAP KARAKTERISTIK
MEDIUM CARBON STEEL
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Sarjana Pendidikan
Universitas Negeri Semarang
Disusun oleh :
NUR MIFTAKHUDDIN 5201401004
PENDIDIKAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2006
ii
ABSTRAK Nur Miftakhuddin, 5201401004 Pend. Teknik Mesin FT UNNES, 2006, “Pengaruh Temper Dengan Quench Media Oli Mesran SAE 20W – 50 Terhadap Karakteristik Medium Carbon Steel”
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh temper dengan quench media oli Mesran SAE 20W – 50 terhadap karakteristik mekanis dan fisis pada medium carbon steel. Proses temper dilakukan dengan suhu 6000C dengan quench pada suhu 8200C.
Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah Pre-Eksperimental Design bertipe Static Group Comparations, bahan baku material untuk spesimen adalah baja EMS 45 produksi PT. BHINEKA BAJANAS. Spesimen uji tarik menggunakan standart ASTM E8 A48, spesimen impact mengacu pada ASTM E23, dan spesimen muai panjang berdasarkan ASTM E8. Hasil uji komposisi menunjukkan material dasar termasuk dalam golongan medium carbon steel dengan kandungan karbon 0,452 %.
Pengujian struktur mikro menunjukkan struktur mikro raw materials terdiri dari ferit dan perlit, setelah dilakukan quench dan temper terjadi perubahan dimana butiran ferit pada quench menjadi lebih kecil dibandingkan raw materials dan kembali mengalami pembesaran butir saat dilakukan proses temper. Kekerasan vickers rata-rata pada raw materials ditunjukkan mulai titik pengujian 0,3 mm dari tepi sebesar 165,82 dan mengalami gradasi kenaikan pada quench dan temper yang mulai menunjukkan kestabilan kekerasan pada titik pengujian 0,7 mm dengan kekerasan vickers sebesar 237,7. Kekuatan tarik EMS 45 sebesar 67,74 kg/mm2 dan mengalami kenaikan sebesar 18,27 % saat dilakukan proses temper dengan tegangan maksimum sebesar 80,12 kg/mm2. Kekuatan impact terbesar terjadi pada spesimen temper sebesar 1,625 J/mm2 atau mengalami kenaikan sebesar 4,17 % terhadap raw materials dan 2,68 % terhadap quench. Keliatan pengujian impact memperlihatkan keliatan spesimen sebesar 5,69 % pada raw materials dan meningkat 45,13 % pada quench dan 73,64 % pada spesimen temper. Hasil pengujian muai panjang menunjukkan muai panjang EMS 45 sebesar 1721 x 10-6 mm dan mengalami kenaikan menjadi 2959 x 10-6 mm pada spesimen quench dan 2014 x 10-6 mm pada spesimen temper.
Beberapa hal yang perlu disarankan dari penelitian lanjutan adalah penggunaan jenis medium carbon steel yang berbeda dengan variasi suhu pada proses temper dan media pendingin saat quench. Pengambilan foto mikro spesimen dilakukan dengan memperhatikan daerah terjadinya perbedaan tingkat kekerasan dalam spesimen.
Kata kunci: temper, quench, medium carbon steel, kekerasan, kekuatan tarik, impact, muai panjang
iii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi ini telah dipertahankan di hadapan sidang panitia ujian skripsi
Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang pada :
Hari :
Tanggal :
Panitia Ujian Ketua Sekretaris
Drs Pramono Drs Supraptono, MPd NIP. 131474226 NIP. 131125645 Pembimbing Anggota Penguji
Pembimbing I Penguji I
Drs. Budiarso Eko, MPd Drs. Budiarso Eko, MPd NIP. 131285577 NIP. 131285577 Pembimbing II Penguji II
Heri Yudiono, MT Heri Yudiono, MT NIP. 132058804 NIP. 132058804
Penguji III
Drs Murdani, MPd NIP.
Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik
Prof, Dr. Soesanto NIP. 130875753
iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
Moto
• Jadilah engkau pema’af dan suruhlah orang mengerjakan yang ma’ruf serta
berpalinglah dari orang-orang yang bodoh.
• Janganlah hanya belajar melalui kesalahan yang kita lakukan, tapi ambilah
hikmah dari kebenaran yang kita kerjakan.
Persembahan
• Bapak dan Ibu tercinta yang selalu memberikan dorongan dan doa.
• Mbah Mad, eyang kakung yang aku sayangi
• Kakakku yang selalu memberikan bantuan selama kuliahku.
v
PRAKATA
Segala puji syukur peneliti panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan segala rahmat dan hidayahnya, sehingga peneliti dapat
menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Sholawat serta salam peneliti curahkan
kepada Nabi Agung Muhammad SAW Nabi yang terakhir.
Penyusunan skripsi ini tidak terlepas dari bimbingan dan bantuan dari
berbagai pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini peneliti menyampaikan
banyak terima kasih kepada :
1. Prof. Dr. Soesanto, dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
2. Drs.Pramono, ketua jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.
3. Drs. Budiarso Eko, MPd, dosen pembimbing I yang telah memberikan
bimbingan dan dorongan kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.
4. Heri Yudiono, MT, dosen pembimbing II skripsi ini yang dengan penuh
kesabaran telah memberikan petunjuk, bimbingan, arahan dan motivasi
5. Drs. Hadromi, MT yang telah memberikan kesempatan dan ide kepada penulis
untuk penulisan skripsi ini.
6. Teman-teman seperjuanganku Bambang, Nur, Wisnu, teman-teman PTM’01,
senior-senior, Laboran dan Teknisi serta semua pihak yang turut membantu
penelitian ini yang tidak mungkin kami sebutkan satu persatu.
Semoga Allah SWT memberikan balasan atas jasa-jasa beliau yang telah
membantu dan membimbing peneliti dalam menyelesaikan skripsi ini. Penyusun
menyadari bahwa skripsi ini masih sangat jauh dari sempurna, maka kritik dan
vi
saran yang konstruktif dan membangun sangat penulis harapkan. Akhir kata
penulis berharap semoga skripsi ini memberikan manfaat dan tambahan ilmu bagi
para pembaca.
Semarang, April 2006
Penyusun
vii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i
ABSTRAK ....................................................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................... iii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ................................................................... iv
PRAKATA....................................................................................................... v
DAFTAR ISI.................................................................................................... vii
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... ix
DAFTAR TABEL............................................................................................ xi
DAFTAR LAMPIRAN.................................................................................... xii
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang ........................................................................ 1
B. Permasalahan ........................................................................... 2
C. Penegasan Istilah ..................................................................... 3
D. Tujuan ...................................................................................... 4
E. Manfaat .................................................................................... 4
F. Sistematika Skripsi .................................................................. 5
BAB II LANDASAN TEORI
A. Baja Karbon ............................................................................ 6
B. Quenching ............................................................................... 8
C. Tempering ............................................................................... 10
D. Pelumas ................................................................................... 11
E. Pengujian Tarik ....................................................................... 13
F. Pengujian Kekerasan ............................................................... 17
viii
G. Pengujian impact ..................................................................... 19
H. Pengujian Muai Panjang ......................................................... 22
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
A. Desain Penelitian...................................................................... 24
B. Material Spesimen ................................................................... 24
C. Peralatan Penelitian ................................................................. 27
D. Alur Penelitian ........................................................................ 27
E. Cara Penelitian ........................................................................ 29
F. Tempat Penelitian ................................................................... 30
G. Teknik Pengumpulan Data ...................................................... 30
H. Analisis Data ........................................................................... 32
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
1. Hasil uji komposisi ............................................................ 33
2. Hasil foto mikro spesimen ................................................ 34
3. Hasil pengujian kekerasan.................................................. 35
4. Hasil pengujian tarik ......................................................... 39
5. Hasil pengujian impact ...................................................... 43
6. Hasil pengujian muai panjang ........................................... 46
B. Pembahasan.............................................................................. 48
BAB V PENUTUP
A. Simpulan .................................................................................. 51
B. Saran......................................................................................... 52
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 53
LAMPIRAN – LAMPIRAN ........................................................................... 54
ix
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Diagram fasa Fe – Fe3C ................................................................. 9
Gambar 2. Contoh hasil pengujian tarik ......................................................... 14
Gambar 3. Diagram tegangan regangan .......................................................... 15
Gambar 4. Bentuk penampang patah pada pengujian tarik.............................. 17
Gambar 5. Prinsip pengujian kekerasan vickers .............................................. 19
Gambar 6. Prinsip pengukuran pengujian ketangguhan ................................. 21
Gambar 7. Dimensi spesimen tarik .................................................................. 25
Gambar 8. Spesimen uji tarik........................................................................... 25
Gambar 9. Dimensi spesimen impact.............................................................. 25
Gambar 10. Spesimen impact .......................................................................... 25
Gambar 11. Dimensi spesimen kekerasan ....................................................... 26
Gambar 12. Spesimen kekerasan ..................................................................... 26
Gambar 13. Dimensi spesimen muai panjang.................................................. 26
Gambar 14. Spesimen muai panjang................................................................ 26
Gambar 15. Diagram alur penelitian................................................................ 28
Gambar 16. Foto mikro raw materials............................................................. 34
Gambar 17. Foto mikro spesimen quench........................................................ 34
Gambar 18. Foto mikro spesimen temper ........................................................ 35
Gambar 19. Grafik kekerasan raw materials ................................................... 36
Gambar 20. Grafik kekerasan quench .............................................................. 37
x
Gambar 21. Grafik kekerasan temper .............................................................. 38
Gambar 22. Grafik tegangan ............................................................................ 40
Gambar 23. Grafik perpanjangan dan reduksi penampang.............................. 41
Gambar 24. Penampang patah uji tarik raw materials..................................... 42
Gambar 25. Penampang patah uji tarik quench ............................................... 42
Gambar 26. Penampang patah uji tarik temper................................................ 42
Gambar 27. Grafik impact EMS 45 ................................................................. 43
Gambar 28. Penampang patah impact raw materials ...................................... 44
Gambar 29. Penampang patah impact quench ................................................. 44
Gambar 30. Penampang patah impact temper.................................................. 45
Gambar 31. Grafik keliatan spesimen.............................................................. 46
Gambar 32. Grafik muai panjang spesimen..................................................... 47
xi
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Komposisi kimia EMS 45 ................................................................ 33
Tabel 2. Hasil pengujian kekerasan ................................................................ 35
Tabel 3. Hasil pengujian tarik ......................................................................... 39
Tabel 4. Hasil pengujian impact...................................................................... 43
Tabel 5. Hasil perhitungan keliatan spesimen impact..................................... 45
Tabel 6. Hasil pengujian muai panjang .......................................................... 47
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Hasil uji komposisi EMS 45 ...................................................................... 54
Lampiran 2. Hasil uji kekerasan Vickers ........................................................................ 55
Lampiran 3. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen raw materials 1 ...... 56
Lampiran 4. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen raw materials 2 ...... 57
Lampiran 5. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen raw materials 3 ...... 58
Lampiran 6. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen quench 1 ................ 59
Lampiran 7. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen quench 2................. 60
Lampiran 8. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen quench 3 ................ 61
Lampiran 9. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen temper 1 ................ 62
Lampiran 10. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen temper 2 .............. 63
Lampiran 11. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen temper 3 .............. 64
Lampiran 12. Rekapitulasi hasil pengujian tarik ............................................................ 65
Lampiran 13. Hasil pengujian impact ............................................................................ 66
Lampiran 14. Hasil penghitungan keliatan spesimen ..................................................... 67
Lampiran 14. Hasil pengujian muai panjang ................................................................. 68
Lampiran 15. Surat Penetapan Dosen Pembimbing Skripsi Mahasiswa ....................... 69
Lampiran 16. Surat Tugas Panitia Ujian ........................................................................ 70
Halaman
1
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Pemakaian baja dalam kehidupan sehari-hari mensyaratkan faktor
keuletan, kekerasan, tahan aus dan sebagainya. Peningkatan kualitas baja ini dapat
dilakukan dengan cara penambahan unsur atau dengan melakukan perlakuan
panas (heat treatment) pada baja.
Poros engkol sebagai salah satu komponen dalam sebuah mesin yang
berfungsi untuk menyalurkan tenaga dari satu bagian ke bagian yang lain dengan
penerimaan beban yang beragam dalam siklus kerjanya. Pembebanan yang
dialami poros engkol ini dapat berupa gaya tekan dari piston, gaya gesek pada
bantalan connecting road, gaya puntir dari fly wheel dan kombinasi saat dilakukan
pemindahan tranmisi sehingga poros harus dibuat dengan memperhatikan beban-
beban tersebut.
Perlakuan panas pada baja memegang peranan penting dalam upaya
meningkatkan kekerasan baja sesuai kebutuhan. Proses ini meliputi pemanasan
baja pada suhu tertentu, dipertahankan pada waktu tertentu dan didinginkan pada
media tertentu puIa. Perlakuan panas mempunyai tujuan untuk meningkatkan
keuletan, menghilangkan tegangan internal, menghaluskan butir kristal,
meningkatkan kekerasan, meningkatkan tegangan tarik logam dan sebagainya.
Tujuan ini akan tercapai seperti apa yang diinginkan jika memperhatikan faktor
2
yang mempengaruhinya, seperti suhu pemanasan dan media pendingin yang
digunakan.
Pengerjaan logam untuk mendapatkan komponen pada umumnya diawali
dengan pengerjaan mesin yang kemudian diberikan perlakuan panas sebagai salah
satu upaya untuk memperbaiki sifat dan kualitas komponen seperi annealing,
normalizing, hardening atau tempering.
Hardening merupakan proses pemanasan baja sampai suhu di daerah atau
di atas daerah kritis disusul dengan pendinginan yang cepat yang dinamakan
quench (Djafrie, 1995). Akibat proses hardening pada baja, maka timbul tegangan
dalam (internal stresses), dan rapuh (brittles) yang menyebabkan baja tersebut
belum cocok untuk segera digunakan sehingga baja tersebut perlu dilakukan
proses lanjut yaitu temper. Atas dasar tujuan untuk memperbaiki sifat baja
tersebut, maka peneliti memilih perlakuan panas temper dengan quenching media
oli Mesran SAE 20W – 50. Perubahan sifat baja dapat diketahui dengan cara
melakukan pengujian tarik, kekerasan, impact dan muai panas. Penelitian ini
memfokuskan pada baja EMS 45 sebagai bahan penelitian.
B. Permasalahan
Adapun yang menjadi permasalahannya adalah :
1. Bagaimanakah karakteristik sifat mekanis medium carbon steel (kekuatan tarik,
impact, kekerasan dan muai panjang) akibat proses temper dengan quench
media oli Mesran SAE 20W – 50?
3
2. Bagaimanakah karakteristik sifat fisis (foto mikro) medium carbon steel akibat
proses temper dengan quench media oli Mesran SAE 20W – 50?
C. Penegasan Istilah
1. Baja EMS 45
Baja EMS 45 merupakan jenis baja yang diproduksi oleh PT. BHINEKA
BAJANAS dengan kandungan kimia sesuai dengan katalog 0,48 % C;
0,3% Si; 0,7% Mn.
2. Quenching
Quenching merupakan proses pemanasan baja sampai suhu didaerah atau
diatas daerah kritis disusul dengan pendinginan yang cepat (Djafrie, 1995).
3. Tempering
Tempering adalah pemanasan kembali dari baja yang telah dikeraskan
pada suhu dibawah suhu kritis yang disusul dengan pendinginan (Djaprie,
1989:148) untuk menghilangkan tegangan dalam (sisa) dari baja akibat
proses quenching.
4. Karakteristik bahan
Karakteristik bahan merupakan parameter yang diukur setelah dilakukan
serangkaian pengujian bahan, meliputi karakteristik mekanis yang terdiri
dari kekerasan, kekuatan tarik, impact, muai panjang dan karakteristik fisis
yang berupa foto mikro spesimen.
4
D. Tujuan
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui karakteristik sifat mekanis (kekuatan tarik, impact,
kekerasan dan muai panjang) akibat proses temper dengan quench media oli
Mesran SAE 20W – 50?
2. Untuk mengetahui karakteristik sifat fisis (foto mikro) medium carbon steel
akibat proses temper dengan quench media oli Mesran SAE 20W – 50?
E. Manfaat
Adanya penelitian mengenai pengaruh temper dengan quench media oli
Mesran SAE 20W - 50 terhadap karakteristik medium carbon steel dapat diambil
manfaat sebagai berikut :
1. Kontribusi terhadap pengetahuan tentang properties sifat fisis yaitu struktur
mikro dan mekanis yaitu kekuatan tarik, ketangguhan, kekerasan dan muai
panas pada bahan medium carbon steel yang dihasilkan dari proses temper
dengan quench media oli Mesran SAE 20W – 50.
2. Dapat membantu mengatasi masalah-masalah yang ada pada industri otomotif,
khususnya yang berhubungan dengan elemen-elemen mesin dan poros.
3. Memberikan wawasan baru bagi perancangan poros engkol yang
membutuhkan kekuatan bahan yang tinggi.
5
F. Sistematika Skripsi
Sistematika skripsi ini terbagi menjadi tiga bagian, yaitu:
1. Bagian pendahuluan berisi halaman judul, halaman pengesahan, abstrak, motto
dan persembahan, prakata, daftar isi, daftar gambar, daftar tabel dan daftar
lampiran.
2. Bagian isi skripsi terdiri dari Bab I Pendahuluan, meliputi latar belakang,
permasalahan, tujuan, manfaat dan sistematika skripsi. Bab II Landasan Teori,
meliputi baja karbon, quenching, tempering, pelumas, pengujian tarik,
pengujian kekerasan, pengujian impact dan pengujian muai panjang. Bab III
Metodologi Penelitian, meliputi desain penelitian, material spesimen, peralatan
penelitian, alur penelitian, cara penelitian, tempat penelitian, teknik
pengumpulan data dan analisis data. Bab IV Hasil Penelitian dan Pembahasan,
meliputi hasil penelitian dan pembahasan hasil penelitian. Bab V Penutup,
meliputi simpulan dan saran dari hasil penelitian.
3. Bagian akhir skripsi berisi daftar pustaka dan lampiran.
6
BAB II LANDASAN TEORI
A. Baja Karbon
Baja merupakan salah satu jenis logam yang banyak digunakan dengan
unsur karbon sebagai salah satu dasar campurannya. Di samping itu baja juga
mengandung unsur-unsur lain seperti sulfur (S), fosfor (P), silikon (Si),
mangan (Mn), dan sebagainya yang jumlahnya dibatasi. Sifat baja pada
umumnya sangat dipengaruhi oleh prosentase karbon dan struktur mikro. Struktur
mikro pada baja karbon dipengaruhi oleh perlakuan panas dan komposisi baja.
Karbon dengan unsur campuran lain dalam baja membentuk karbid yang
dapat menambah kekerasan, tahan gores dan tahan suhu baja. Perbedaan
prosentase karbon dalam campuran logam baja karbon menjadi salah satu cara
mengklasifikasikan baja. Berdasarkan kandungan karbon, baja dibagi menjadi tiga
macam, yaitu :
1. Baja karbon rendah
Baja kabon rendah (low carbon steel) mengandung karbon dalam
campuran baja karbon kurang dari 0,3%. Baja ini bukan baja yang keras karena
kandungan karbonnya yang rendah kurang dari 0,3%C. Baja karbon rendah tidak
dapat dikeraskan karena kandungan karbonnya tidak cukup untuk membentuk
struktur martensit (Amanto, 1999).
7
2. Baja karbon menengah
Baja karbon sedang mengandung karbon 0,3%C – 0,6%C (medium
carbon steel) dan dengan kandungan karbonnya memungkinkan baja untuk
dikeraskan sebagian dengan perlakuan panas (heat treatment) yang sesuai. Baja
karbon sedang lebih keras serta lebih lebih kuat dibandingkan dengan baja karbon
rendah (Amanto, 1999).
3. Baja karbon tinggi
Baja karbon tinggi mengandung 0,6%C – 1,5%C dan memiliki kekerasan
tinggi namun keuletannya lebih rendah, hampir tidak dapat diketahui jarak
tegangan lumernya terhadap tegangan proporsional pada grafik tegangan
regangan. Berkebalikan dengan baja karbon rendah, pengerasan dengan
perlakuan panas pada baja karbon tinggi tidak memberikan hasil yang optimal
dikarenakan terlalu banyaknya martensit sehingga membuat baja menjadi getas.
Sifat mekanis baja juga dipengaruhi oleh cara mengadakan ikatan karbon
dengan besi. Menurut Schonmetz (1985) terdapat 3 bentuk utama kristal saat
karbon mengadakan ikatan dengan besi, yaitu :
1. Ferit, yaitu besi murni (Fe) terletak rapat saling berdekatan tidak teratur, baik
bentuk maupun besarnya. Ferit merupakan bagian baja yang paling lunak,
ferrit murni tidak akan cocok digunakan sebagai bahan untuk benda kerja yang
menahan beban karena kekuatannya kecil.
2. Karbid besi (Fe3C), suatu senyawa kimia antara besi dengan karbon sebagai
struktur tersendiri yang dinamakan sementit. Peningkatan kandungan karbon
8
akan menambah kadar sementit. Sementit dalam baja merupakan unsur yang
paling keras.
3. Perlit, merupakan campuran antara ferrit dan sementit dengan kandungan
karbon sebesar 0,8%. Struktur perlitis mempunyai kristal ferrit tersendiri dari
serpihan sementit halus yang saling berdampingan dalam lapisan tipis mirip
lamel.
Proses pengerasan pada baja karbon menengah akan memberikan hasil
yang lebih optimal dibandingkan dengan baja karbon yang lain karena dengan
kandungan karbon yang cukup banyak dapat membentuk martensit untuk
menambah kekerasan baja.
B. Quenching
Proses pengerasan baja merupakan salah satu dari proses perlakuan panas
yang bertujuan untuk meningkatkan kekerasan baja, hal ini dilakukan dengan
memanaskan suatu baja karbon ke dalam daerah temperatur yang dianjurkan
untuk pengerasan baja.
Proses pengerasan baja dilakukan dalam 2 tahap pengerjaan:
1. Pengerjaan pertama dalam pengerasan baja adalah memanaskan baja sampai
pada temperatur yang lebih tinggi dari temperatur kritis (gambar 1). Suhu ini
dipengaruhi oleh kandungan karbon. Berdasarkan kandungan karbon EMS 45
yang sebesar 0,452%, quenching dilakukan pada suhu 8200C.
9
Gambar 1. Diagram fasa Fe – Fe3C
Tujuan pemanasan adalah untuk mengubah baja dari keadaan normal dan tipe
struktur perlit lunak ke struktur larutan padat yang disebut austenit.
Pemanasan harus dilakukan secara bertahap (preheating) dan perlahan-lahan
untuk memperkecil deformasi ataupun resiko retak. Setelah temperatur
pengerasan (austenitizing) tercapai, ditahan dalam selang waktu tertentu
(holding time).
2. Pengerjaan kedua adalah baja yang dipanaskan tersebut kemudian didinginkan
secara cepat (quenching). Pada dasarnya pengerjaan kedua dalam pengerasan
baja adalah mendinginkan atau melindungi suatu perubahan austenit dari
pendinginan lain sampai temperatur mendekati 7900C. Jika berhasil
mendinginkan austenit sampai 7900C akan mengubah dengan cepat ke suatu
struktur yang keras dan relatif rapuh yang dikenal martensit. Martensit adalah
10
fasa metastabil terbentuk dengan laju pendinginan cepat. Martensit yang keras
mempunyai susunan kristal BCT (Body Centred Tetragonal). Kekerasan yang
dapat dicapai dalam proses pengerasan akan tergantung dari kandungan
karbon, temperatur pemanasan, sistem pendinginan serta bentuk dan ketebalan
bahan (Amanto, 1999:77).
C. Tempering
Tempering adalah pemanasan kembali dari baja yang telah dikeraskan
pada suhu dibawah suhu kritis yang disusul dengan pendinginan (Djaprie,
1989:148) untuk menghilangkan tegangan dalam (sisa) dari baja akibat proses
quenching. Melalui temper, kekerasan, dan kerapuhan dapat diturunkan sampai
memenuhi persyaratan. Kekerasan turun, kekuatan tarik akan turun, sedang
keuletan dan ketangguhan akan meningkat (Djafrie, 1985). Proses temper
dimungkinkan karena struktur martensit yang tidak stabil. Proses ini akan
menyebabkan martensit berubah menjadi troosit atau sorbit sesuai dengan suhu
penemperannya. Troosit dan sorbit tersebar halus dalam bentuk karbid pada
lapisan ferrit.
Temperatur pemanasan pada proses tempering memiliki beberapa
tingkatan :
1. Tempering suhu rendah
Tempering ini mempunyai suhu pemanasan 1500– 3000C. Proses ini tidak
akan menghasilkan penurunan kekerasan yang berarti. Tempering ini hanya
untuk mengurangi tegangan-tegangan kerut dan kerapuhan dari baja.
11
2. Tempering suhu menengah
Tempering ini mempunyai suhu pemanasan 3000 - 5500C. Tempering pada
suhu sedang bertujuan untuk menambah keuletan dan sedikit menurunkan
kekerasannya. Peningkatan suhu temper akan mempercepat penguraian
martensit dan kira-kira pada suhu 3150C perubahan fase menjadi martensit
temper berlangsung dengan cepat.
3. Tempering pada suhu tinggi
Tempering ini mempunyai suhu pemanasan 5500 - 6500 C. Tempering suhu
tinggi bertujuan memberikan daya keuletan yang besar dan sekaligus
kekerasannya menjadi agak rendah.
Tingginya suhu penemperan dan holding time pada benda kerja
tergantung pada jenis dan kekerasan baja yang dikehendaki. Semakin tinggi dan
semakin lama holding time yang diberikan, semakin banyak terbentuk trosit dan
sorbit sehingga kekerasan menjadi lebih rendah, keuletannya bertambah. Proses
pendinginan temper dalam tempering umumnya bersifat alami yaitu pendinginan
benda kerja pada udara terbuka. Tempering pada penelitian ini dilakukan pada
suhu 6000C untuk mendapatkan keuletan spesimen yang maksimal.
D. Pelumas
Kemampuan suatu jenis media pendingin dalam mendinginkan spesimen
bisa berbeda-beda. Perbedaan kemampuan mendinginkan media pendingin
disebabkan oleh temperatur, kekentalan, kadar larutan dan bahan dasar media
pendingin. Pelumas adalah minyak yang mempunyai sifat untuk selalu melekat
12
dan menyebar pada permukaan-permukaan yang bergesekan, sehingga membuat
pengausan dan kenaikan suhu kecil sekali (Soedjono, 1978). Viskositas oli, dan
bahan dasar oli membawa pengaruh dalam mendinginkan spesimen.
Bahan dasar minyak dapat dibedakan menjadi tiga jenis yaitu minyak
yang berasal dari hewan diperoleh dengan cara merebus atau memasak tulang-
belulang atau lemak babi, minyak pelumas dari tumbuhan dan minyak pelumas
mineral diperoleh dengan cara penyulingan (destilasi) minyak bumi secara
bertahap. Minyak pelumas sintetik merupakan campuran beberapa organik,
terutama hidro karbon. Dalam minyak bumi mengandung parafin (CnH2n–2), siklik
parafin naftena (CnH2n) dan aromatik (CnHn), jumlah susunan tergantung jumlah
minyaknya.
Dalam perdagangan ada dua macam viskositas, misalnya SAE 20 dan
SAE 20 W. SAE 20W tidak begitu peka terhadap temperatur, sedangkan oli SAE
20 peka terhadap temperatur (Suyanto, 1989 : 412). Indek kekentalan diikuti huruf
W yang menunjukkan kekentalan pada suhu 200C, sedangkan kekentalan yang
tidak diikuti huruf W menyatakan kekentalan pada suhu 1000C, dengan adanya
perkembangan teknologi lebih dari satu tingkat klasifikasi viskositasnya yang
dikenal dengan minyak pelumas multigrande. Penulisan angka viskositas
misalnya SAE 20W – 50 dengan maksud standar olinya SAE 20 pada suhu 200C
dan standar sampai SAE 50 pada suhu 1000C, sehingga minyak pelumas ini bila
digunakan di lingkungan suhu dingin akan bersikap sebagai pelumas SAE 20W
13
sedangkan bila digunakan dilingkungan suhu panas akan bersikap sebagai minyak
pelumas SAE 50W.
Penggunaan pelumas sebagai media pendingin dalam proses perlakuan
akan menyebabkan timbulnya lapisan karbon pada bagian permukaan spesimen
yang akan mempengaruhi sifat mekanis spesimen. Tingkat lapisan ini tergantung
pada laju shear, yaitu kecepatan tiap tebal film pelumas. Kerusakan pada zat aditif
pelumas karena peningkatan temperatur dapat menyebabkan terjadinya penurunan
ketebalan lapisan karbon saat pelumas digunakan sebagai media pendingin.
Penggunaan pelumas Mesran SAE 20W – 50 pada sebagian besar kendaraan
bermotor mendorong peneliti untuk menggunakannya sebagai media
pendingin pada quenching.
E. Pengujian Tarik
Pembebanan tarik merupakan suatu pembebanan pada benda dengan
memberikan gaya yang berlawanan pada benda dengan arah menjauh dari titik
tengah, atau dengan memberikan gaya pada salah satu ujung benda dan ujung
lainnya diikat. Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis
suatu logam dan paduannya. Pengujian ini paling sering dilakukan karena
merupakan dasar pengujian-pengujian dan studi mengenai kekuatan bahan. Akibat
dari penarikan gaya terhadap bahan adalah perubahan bentuk (deformasi) bahan,
yaitu pergeseran butiran kristal logam hingga terlepasnya ikatan kristal tersebut
karena gaya maksimum.
14
Proses terjadinya deformasi pada bahan hingga putus, dapat dievaluasi
melalui tahapan pembebanan tarik. Hasil pengukuran dari pengujian tarik adalah
suatu kurva yang memberikan hubungan antara gaya yang dipergunakan dan
perpanjangan yang dialami oleh spesimen.
Gambar 2. Contoh hasil pengujian tarik
Sifat mekanik pertama yang dapat diketahui berdasarkan kurva pengujian
tarik yang dihasilkan adalah kekuatan tarik maksimum yang diberi simbol σu.
simbol u didapat dari kata ultimate yang berarti puncak. Jadi besarnya kekuatan
tarik ditentukan oleh tegangan maksimum yang diperoleh dari kurva tarik.
Tegangan maksimum ini diperoleh dari :
σuo
u
AP
= ......................................................................................... (1)
σu
σy σf
15
dimana Pu = beban maksimum (kg)
Ao = luas penampang awal (mm2)
Pada awal pemberian pembebanan, kurva tegangan regangan
memberikan grafik dengan garis yang menunjukkan kesepadanan antara tegangan
dan regangan bahan. Artinya bahan ini tetap berada pada keadaan proporsional.
Penghentian pembebanan pada kondisi ini akan mengembalikan bahan ke bentuk
yang semula karena masih dalam batas deformasi elastis.
Pada kurva tarik baja karbon rendah batas ini mudah terlihat, tetapi pada
bahan lain batas ini sukar sekali untuk diamati oleh karena daerah linier dan tidak
linier bersambung secara kontinyu. Oleh karena itu untuk menentukan titik luluh
diambil dengan metoda off set yaitu suatu metoda yang menyatakan bahwa titik
luluh adalah suatu titik pada kurva yang menyatakan dicapainya regangan plastis
sebesar 0,2 %.
Gambar 3. Diagram Tegangan Regangan a. Bahan tidak ulet, tidak ada deformasi plastis misalnya besi cor b. Bahan ulet dengan titik luluh misalnya pada baja karbon rendah c. Bahan ulet tanpa titik luluh yang jelas misalnya alumunium. Diperlukan
metode off set untuk mengetahui titik luluhnya d. Kurva tegangan regangan sesungguhnya.
a b c d
16
Batas kesepadanan tegangan regangan ditandai dengan berubahnya
bentuk kurva yang tidak lagi menunjukkan adanya kesepadanan antara tegangan
dengan regangan. Jarak antara titik awal pemberian beban sampai pada batas ini
disebut dengan regangan yang dirumuskan dengan :
e = Lo
LΔ , .......................................................................................... (2)
dimana e = regangan bahan
Batas elastis mengenal dengan adanya modulus elastsisitas atau modulus
Young, suatu sifat yang menyatakan kekakuan dari suatu bahan yang didalam
kurva tarik. Sifat ini menyatakan hubungan yang linier dari tegangan dan
regangan dimana berlaku persamaan :
E = eσ , ............................................................................................ (3)
dimana E = modulus Young
σ = tegangan.
Pemberian beban tarik pada pengujian tarik mengakibatkan terjadinya
perpatahan pada bahan. Sifat mekanis lain yang dapat diketahui dari pengujian
tarik adalah reduksi penampang atau reduction of area pada saat patah. Sifat ini
dinyatakan dengan persamaan :
q = o
fo
A)A - (A
, ............................................................................... (4)
dimana Ao = luas penampang awal (mm2)
Af = luas penampang patah (mm2)
q = reduksi penampang
17
Saat spesimen uji tarik mengalami perpatahan akan terbentuk suatu
penampang patah. Menurut bentuknya jenis perpatahan dapat berbentuk simetri,
kerucut mangkok (cup cone), rata dan tak teratur. Sedangkan berdasarkan
teksturnya dapat berupa silky (seperti sutera), butir halus, butir kasar atau
granular, berserat (fibrous), kristalin, glassy (seperti kaca) dan pudar.
Gambar 4. Bentuk patahan pada pengujian tarik
F. Pengujian Kekerasan
Proses pengujian kekerasan logam dapat diartikan sebagai kemampuan
suatu bahan terhadap pembebanan dalam perubahan yang tetap, ketika gaya
tertentu diberikan pada suatu benda uji. Harga kekerasan bahan tersebut dapat
dianalisis dari besarnya beban yang diberikan terhadap luasan bidang yang
menerima pembebanan.
Secara garis besar terdapat tiga metode pengujian kekerasan logam yaitu
penekanan, goresan, dan dinamik. Proses pengujian yang mudah dan cepat dalam
memperoleh angka kekerasan yaitu dengan metode penekanan. Dikenal ada tiga
jenis metode penekanan, yaitu : Rockwell, Brinnel, Vickers yang masing-masing
memiliki perbedaan dalam cara menentukan angka kekerasannya. Metode Brinell
(a) Flat
granular
(b) Cup-cone
(c) Partial
cup-cone Silky
(d) Star
fracture
(c) Irregular fibrous
18
dan Vickers menentukan angka kekerasannya dengan menitikberatkan pada
penghitungan kekuatan bahan terhadap daya luas penampang yang menerima
pembebanan, sedangkan pada metode Rockwell ditentukan dengan
menitikberatkan pada kedalaman indentor pada benda uji.
Prinsip pengujian Brinell sama dengan pengujian Vickers, hanya pada
pengujian Vickers digunakan indentor yang berbentuk piramid dengan alas bujur
sangkar yang bersudut puncak antara dua sisi yang berhadapan sebesar 1360.
Sudut ini dipilih karena nilai tersebut mendekati sebagian besar nilai
perbandingan yang diinginkan antara diameter lekukan dan diameter bola penekan
pada pengujian Brinell.
Pengujian kekerasan Vickers banyak dilakukan pada penelitian karena
hasil dari pengukuran kekerasan Vickers tidak tergantung pada besarnya gaya
tekan seperti pada pengujian Brinell, jadi dengan gaya yang berbeda-beda akan
tetap akan diperoleh nilai kekerasan yang sama (Suherman : 1987). Pengujian
kekerasan Vickers dapat digunakan untuk mengukur nilai kekerasan pada benda
yang sangat lunak sampai pada benda yang sangat keras, juga akan menghasilkan
nilai kekerasan yang relatif kontinyu untuk suatu beban tertentu.
Angka kekerasan Vickers (VHN) didefinisikan sebagai beban dibagi luas
permukaan lekukan (Djaprie : 1987). Pada praktiknya luas ini dihitung dari
pengukuran mikroskopik panjang diagonal jejak. VHN dapat dirumuskan dengan
persamaan sebagai berikut:
19
( )22 d
1,854Pd
2α2Psin
VHN == .......................................................... (5)
dimana P = Beban yang diberikan (kg)
d = Panjang diagonal bekas injakan (mm)
α = Sudut puncak indentor (136o)
Gambar 5. Prinsip pengujian kekerasan Vickers
G. Pengujian Impact
Baja karbon yang biasanya bersifat ulet dapat diubah menjadi getas bila
berada kondisi tertentu. Menurut G. E. Diater (1988), terdapat tiga faktor dasar
yang mendukung terjadinya patah getas, keadaan tegangan tiga sumbu, suhu
rendah dan laju regangan tinggi atau laju pembebanan yang cepat. Ketiga faktor
tersebut tidak harus ada secara bersamaan pada waktu terjadi patah getas sehingga
untuk menentukan kepekaan bahan terhadap patah getas, sering kali digunakan
pengujian impact.
20
Tujuan utama pengujian impact ialah untuk mengukur kegetasan bahan
atau juga keliatan bahan terhadap beban tiba-tiba dengan cara mengukur
perubahan energi potensial sebuah palu godam yang dijatuhkan pada ketinggian
tertentu. Perbedaan tinggi ayunan palu godam merupakan ukuran energi yang
diserap oleh benda uji. Besar energi yang diserap tergantung pada keuletan bahan
uji. Bahan yang ulet menunjukkan nilai impact yang besar. Benda uji disiapkan
secara khusus, ukuran dan bentuknya ditentukan sesuai standart. Jenis pengujian
impact yang dikenal ada dua macam, yaitu dengan metode Izod dan Charpy.
Pengujian impact berdasarkan prinsif hukum kekekalan energi yang
menyatakan jumlah energi mekanik konstan. Gambar 6 menunjukkan palu godam
dilepas dengan ketinggian H1 dari pusat benda uji yang bersudut α dan setelah
menabrak benda uji palu mengayun sampai ketinggian H2 dari pusat benda uji
yang bersudut β. Pada kondisi ini besar tenaga kinetik Ek1 dan Ek2 sama dengan
nol karena kecepatan V1dan V2 sama dengan nol yaitu berada pada kondisi
berhenti. Besarnya tenaga potensial Ep1=mgH1 dan tenaga potensial Ep2=mgH2.
Jadi tenaga yang diserap benda uji atau tenaga untuk mematahkan benda uji yaitu,
W = Ep1 – Ep2
W = GR (cos β - cos α) J .............................................................. (6)
21
Gambar 6. Prinsip pengukuran pengujian ketangguhan.
Nilai impact bahan (K) merupakan hasil bagi tenaga untuk mematahkan
benda uji (Joule) dengan luas penampang patah benda uji (mm2), dirumuskan
dengan :
0AWK = ........................................................................................... (7)
dimana W = energi terserap (J)
G = massa berat palu godam (kg)
R = jarak titik pusat ke titik berat palu godam (m)
α = sudut jatuh dalam
β = sudut ayun dalam
K = nilai pukulan takik (J/mm2)
A0 = luas penampang batang semula dibawah takikan (mm2)
Luas penampang patah pada hasil pengujian impact menjadi salah satu
metode dalam menentukan keliatan bahan, dirumuskan dengan :
Keliatan = %100AA
b
d × .................................................................... (8)
dimana Ad = luas penampang liat (mm2)
Ab = luas penampang getas (mm2)
22
Perbedaan pada struktur bahan dapat menyebabkan perbedaan pada
bentuk patahan hasil impact. Sifat peretakan dapat terjadi dalam tiga bentuk :
1. Keretakan getas atau keretakan bersuara, adalah rata dan mempunyai
permukaan yang kilap. Kalau potongan – potongannya kita sambungkan lagi
ternyata keretakan atau kepatahan itu tidak diikuti dengan deformasi bahan,
tipe ini mempunyai pukulan takik yang rendah.
2. Patahan liat atau patahan perubahan bentuk, patah ini mempunyai permukaan
yang tidak rata dan tampak seperti bludru, buram dan berserat, tipe ini
mempunyai pukulan yang tinggi.
3. Patahan campuran, patahan yang sebagian getas sebagian liat, patahan ini
terjadi paling banyak.
H. Pengujian Muai Panjang
Pada suhu 00K atom-atom suatu bahan tidak bergerak dan jarak antar
atom tetap. Apabila suhu dinaikkan, peningkatan energi memungkinkan atom-
atom bergetar pada jarak antar atom rata-rata yang lebih besar, hal ini
menghasilkan pemuaian pada bahan tersebut. Valensi ion juga berpengaruh pada
jarak antar atom. Pelepasan elektron pada sebuah atom menyebabkan
berkurangnya jarak antar atom. Banyaknya jumlah atom yang berdekatan mampu
meningkatkan gaya tolak menolak elektron sehingga jarak antar atom juga
meningkat.
Energi ikatan antar atom suatu bahan seperti logam dipengaruhi oleh
bentuk struktur kristalnya. Struktur kristal tertentu mempunyai ikatan yang kuat
daripada struktur kristal yang lain atau sebaliknya. Perubahan keadaan padat pada
23
struktur logam dapat terjadi dengan adanya perlakuan panas sehingga
memungkinkan untuk mengubah sifat muai logam dengan adanya perlakuan panas
tersebut.
Prinsip pengukuran dilatometer adalah perubahan panjang benda uji
karena kenaikan suhu benda uji diteruskan secara mekanik ke inductive
displacement tranducer. Perubahan yang ditampilkan pada display bukanlah harga
perubahan panjang yang sebenarnya, hal ini disebabkan oleh batang penekan dan
penumpu benda uji yang juga ikut memuai. Selain itu juga dipengaruhi oleh
kecepatan pemanasan dan atmosfer di sekitar. Untuk mendapatkan perubahan
benda uji yang sebenarnya (absolut) diperlukan kalibrasi pengukuran. Kalibrasi
dilakukan pada kondisi pengukuran yang sama dengan keadaan pengukuran benda
uji dan dilakukan dengan menggunakan benda uji standar yang sudah diketahui
koefisien muai panasnya, dirumuskan dengan :
ΔL koreksi = Lf pengukuran material standar – (αL × ΔT) material standar
ΔL spesimen = Lf pengukuran – ΔL koreksi ............................................... (9)
24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
A. Desain Penelitian
Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental yang
dilakukan di laboratorium teknik dengan penekanan pada karakteristik mekanik
(kekuatan tarik, kekerasan, muai panjang, impact) dan fisis (struktur mikro)
bahan. Kategori rancangan percobaan yang dipilih adalah Pre-Eksperimental
Designs bertipe Static Group Comparations, jadi ada kelompok
percobaan/eksperimen dan kelompok kontrol. Kelompok eksperimen terdiri dari
spesimen yang telah mengalami perlakuan panas yaitu spesimen temper dan
spesimen quench, masing-masing kelompok berjumlah 3 spesimen. Eksperimen
untuk kelompok kontrol (raw materials) dilakukan sebagai pembanding,
bagaimanakah perbedaan yang terjadi antara material yang telah mengalami
temper dan quench dengan material yang tidak mengalami perlakuan panas (raw
materials).
B. Material Spesimen
Penelitian ini menggunakan medium carbon steel EMS 45 produksi
PT BHINEKA BAJANAS sebagai bahan penelitian. Bahan ini dibentuk menjadi
spesimen kekuatan tarik, ketangguhan, muai panjang dan kekerasan.
1. Dimensi spesimen pengujian tarik
Dimensi spesimen pengujian tarik berdasarkan standard ASTM E8, A 48.
25
Gambar 7. Dimensi spesimen uji tarik
Gambar 8. Spesimen uji tarik
2. Dimensi spesimen pengujian impact
Dimensi spesimen pengujian impact berdasarkan standard ASTM E23
Gambar 9. Dimensi spesimen impact
Gambar 10. Spesimen impact
3. Dimensi spesimen pengujian kekerasan
Dimensi spesimen pengujian kekerasan menggunakan tabung silindris dengan
tebal 10 mm.
26
Gambar 11. Dimensi spesimen kekerasan
Gambar 12. Spesimen kekerasan
4. Spesimen muai panjang
Dimensi spesimen pengujian impact berdasarkan standard ASTM E8
Gambar 13. Dimensi spesimen muai panjang
Gambar 14. Spesimen muai panjang
27
C. Peralatan Penelitian
Peralatan penelitian berupa sarana peralatan yang digunakan dalam
pembuatan spesimen maupun pengambilan data. Alat-alat yang digunakan antara
lain :
1. Mesin bubut
2. Mesin frais
3. Mesin uji komposisi
4. Dapur pemanas
5. Mesin uji tarik
6. Mesin uji kekerasan
7. Mesin uji impact
8. Mesin uji muai panjang
9. Jangka sorong
D. Alur Penelitian
Secara garis besar, penelitian ini dapat digambarkan seperti bagan
dibawah ini:
28
Medium Carbon Steel
Uji komposisi
Pembuatan spesimen
Medium Carbon Steel
Uji komposisi
Pembuatan spesimen
Quenching Tempering Raw Materials
Uji tarik
Uji kekerasan
Uji muai panjang
Uji impact
Pembahasan dan analisis data
Simpulan
Gambar 15. Diagram alur penelitian
29
E. Cara Penelitian
1. Pembuatan spesimen
Pembuatan spesimen tarik dan kekerasan dengan menggunakan mesin
bubut konvensional, sedangkan pada pembuatan spesimen impact dan muai
panjang menggunakan menggunakan mesin skrap konvensional. Pada tahapan
akhir pengerjaan spesimen dilakukan penghalusan.
2. Proses Pemanasan
Pemanasan diawali dengan persiapan bahan dan dapur pemanas.
Pemanasan dilakukan dengan menggunakan dapur listrik. Spesimen quenching
dipanaskan pada 8200C sedangkan pada proses tempering diatur pada suhu 6000C.
3. Proses Quenching
Proses quenching dilakukan dengan cara mendinginkan semua spesimen
yang telah dipanaskan pada suhu 8200C kedalam oli Mesran SAE 20W – 50
secara kejut.
4. Proses Tempering
Proses tempering dilakukan dengan cara memanaskan kembali spesimen
temper pada suhu 6000C kedalam oven kemudian didinginkan secara alami pada
udara terbuka.
5. Pengujian spesimen
Pengujian spesimen ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik material
hasil quenching dan tempering suhu 6000C serta raw materials. Setiap pengujian
kelompok spesimen yang digunakan adalah 3 buah.
30
F. Tempat Penelitian
Pembuatan spesimen dilakukan di laboratorium produksi jurusan Teknik
Mesin Universitas Negeri Semarang. Uji komposisi dilakukan di PT. ITOKOH
CEPERINDO Klaten. Pemanasan spesimen dilakukan di laboratorium pengecoran
SMK Negeri 7 semarang. Pengujian spesimen tarik, spesimen impact, kekerasan,
foto mikro dan makro dilakukan di Laboratorium Bahan Diploma Teknik Mesin
Universitas Gadjah Mada Yogyakarta, sedangkan pengujian muai panjang
dilaksanakan di laboratorium bahan jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri
Semarang.
G. Teknik Pengumpulan Data
Penelitian akan menghasilkan data-data yang dalam pencatatannya
dimasukkan dalam lembar penelitian. Lembar penelitian ini dikelompokkan
berdasarkan jenis pengujian spesimen, dengan menggunakan lembar pengamatan
tersebut diharapkan penelitian yang dilakukan dapat berjalan dengan tertib dan
data yang didapat tercatat dengan baik. Lembar penelitian yang digunakan dalam
penelitian ini adalah sebagai berikut:
Tabel 1. Lembar Pengamatan Uji Tarik
Spesimen Pu A0 σu σy Lo Lf e do df q
31
Tabel 2. Lembar Pengamatan Pengujian Kekerasan
Spesimen P d α VHN
Tabel 3. Lembar Pengamatan Uji Ketangguhan
Spesimen α β R G W A0 K
Tabel 4. Lembar Pengamatan Keliatan
Spesimen Ad Ab Keliatan
Tabel 5. Lembar Pengamatan Uji Muai Panjang
Spesimen αL Cu ΔT ΔL2 Cu ΔL koreksi ΔL2 spesimen ΔL spesimen
32
H. Analisis Data
Teknik analisis data yang dipakai dalam penelitian ini menggunakan data
deskriptif yang dilakukan dengan cara melukiskan dan merangkum pengamatan
dari penelitian yang dilakukan. Data yang dihasilkan digambarkan secara grafis
dalam histogram atau poligon.
Pengujian struktur mikro dilakukan dengan cara pengamatan, yaitu
membandingkan hasil foto struktur mikro sehingga dapat dianalisis mengenai
struktur, ukuran dan bentuk butiran dari masing-masing kelompok perlakuan.
Foto makro bentuk penampang patahan juga dapat dianalisis bentuk dan
perambatan retak masing-masing perlakuan.
33
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
Hasil dalam penelitian ini berupa data angka, gambar, grafik dan foto-foto
penelitian. Pengujian komposisi dilakukan untuk mengetahui kandungan unsur
dalam material dan memastikan bahwa material penelitian yang digunakan dalam
golongan medium carbon steel.
1. Hasil uji komposisi
Unsur-unsur yang terkandung dalam baja akan mempengaruhi sifat-sifat
mekanis dan fisis dari baja yang bersangkutan. Jenis-jenis baja umumnya
ditentukan berdasarkan kandungan unsur karbon yang terkandung dalam material
baja tersebut. Tabel berikut ini menunjukkan data komposisi kimia unsur-unsur
yang ada dalam material spesimen. Berdasarkan kandungan karbon dalam
material dapat disimpulkan bahwa material yang digunakan tergolong medium
carbon steel dengan kadar karbon 0,452 %. Berikut tabel kandungan unsur kimia
dalam material secara lengkap.
Tabel 1. Komposisi kimia EMS 45
No Unsur Kimia Kandungan
(% berat) No Unsur Kimia
Kandungan
(% berat)
1 Fe 98,4100 9 Mo 0,0040
2 C 0,4523 10 Cu 0,0040
3 Si 0,2203 11 Al 0,0000
34
4 Mn 0,6923 12 Nb 0,1000
5 P 0,0107 13 V 0,0000
6 S 0,0093 14 W 0,0400
7 Ni 0,0473 15 Ti 0,0000
8 Cr 0,1130
2. Hasil foto mikro spesimen
Pengujian foto mikro bertujuan untuk mengetahui struktur yang
terkandung dalam spesimen penelitian. Struktur mikro yang berbeda akan
memberikan pengaruh yang berbeda pada sifat mekanis bahan. Bentuk
penampang mikro untuk tiap jenis spesimen dengan perbesaran 200 kali adalah
sebagai berikut :
Gambar 16. Foto mikro raw materials
Gambar 17. Foto mikro spesimen quench
Ferrit
Perlit
Ferrit
Perlit
35
Gambar 18. Foto mikro spesimen temper
3. Hasil pengujian kekerasan
Proses pengujian kekerasan logam dapat diartikan sebagai kemampuan
suatu bahan terhadap pembebanan dalam perubahan yang tetap, ketika gaya
tertentu diberikan pada suatu benda uji. Pengujian kekerasan dalam penelitian ini
dilakukan berurutan pada jarak awal 0,1 mm dari tepi menuju ke tengah dengan
jarak antar titik 0,2 mm sejauh 1.1 mm. Data hasil pengujian ini dikelompokkan
menjadi 2 kelompok, yaitu data untuk spesimen raw materials dan data pengujian
spesimen quench dan temper. Secara umum, hasil pengujian kekerasan yang
didapat dari pengujian terlihat dalam tabel berikut ini.
Tabel 2. Hasil pengujian kekerasan
Jarak titik
(mm)
VHN
0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1
Raw materials 171,5 166,1 165,8 166,7 166,1 164,4
Quench 263,7 260,3 253,5 240,7 237,7 237,7
Temper 260,8 253,8 243,8 237,7 237,7 237,7
Ferrit
Perlit
36
Tabel di atas jika disajikan dalam bentuk diagram garis seperti pada
gambar berikut ini:
GRAFIK KEKERASAN RAW MATERIALS
171.5
166.1165.8
166.7166.1
164.4
160
162
164
166
168
170
172
174
0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1
Jarak Titik (mm)
VH
N
Gambar 19. Grafik kekerasan raw materials
Berdasarkan pada hasil pengujian kekerasan yang digambarkan dalam grafik
distribusi kekerasan raw materials di atas menunjukkan besarnya kekerasan
vickers pada raw materials jarak 0,1 mm sebesar 171,5; jarak 0,3 mm sebesar
166,4; jarak 0,5 mm sebesar 165,8; jarak 0,7 mm sebesar 166,7; jarak 0,9 mm
sebesar 166,1 dan pada jarak 1,1 sebesar 164,4.
37
GRAFIK KEKERASAN QUENCH
263.7260.3
253.5
240.7237.7 237.7
220
230
240
250
260
270
0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1
Jarak titik (mm)
VH
N
Gambar 20. Grafik kekerasan quench
Berdasarkan pada hasil pengujian kekerasan yang digambarkan dalam grafik
distribusi kekerasan quench di atas menunjukkan besarnya kekerasan vickers pada
spesimen quench jarak 0,1 mm sebesar 263,7; jarak 0,3 mm sebesar 260,3; jarak
0,5 mm sebesar 253,5; jarak 0,7 mm sebesar 240,7; jarak 0,9 mm sebesar 237,7
dan pada jarak 1,1 sebesar 237,7. Terhadap raw materials kenaikan kekerasan
pada tiap titik pada spesimen quench berturut-turut sebesar 53,76%; 56,71%;
52,90%; 44,39%; 43,11%; 4,59%
38
GRAFIK KEKERASAN TEMPER
237.7237.7237.7
243.8
253.8
258.7
225
230
235
240
245
250
255
260
265
0.1 0.3 0.5 0.7 0.9 1.1
Jarak Titik (mm)
VH
N
Gambar 21. Grafik kekerasan temper
Berdasarkan pada hasil pengujian kekerasan yang digambarkan dalam grafik
distribusi kekerasan temper di atas menunjukkan besarnya kekerasan vickers pada
spesimen temper jarak 0,1 mm sebesar 260,8; jarak 0,3 mm sebesar 253,8; jarak
0,5 mm sebesar 243,8; jarak 0,7 mm sebesar 237,7; jarak 0,9 mm sebesar 237,7
dan pada jarak 1,1 sebesar 237,7. Kenaikan terhadap raw materials masing-
masing titik berturut-turut sebesar 50,85 %; 52,80%; 47,04%; 42,59%; 43,11%;
44,59%. Kekerasan spesimen temper ini mengalami penurunan jika dibandingkan
dengan spesimen quench masing-masing titik berturut-turut sebesar 1,90%;
2,50%; 3,83%; 1,25%; 0%; 0%.
39
4. Hasil pengujian tarik
Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis dari
spesimen dalam penelitian ini. Hasil pengujian tarik terdiri dari tiga parameter
yaitu parameter kekuatan tarik (ultimate strength), parameter kekuatan luluh
(yield strength) dan parameter keuletan yang ditunjukkan oleh besarnya regangan
serta bentuk penampang patah yang terjadi.
Hasil pengujian tarik terlihat dalam grafik uji tarik pada setiap spesimen.
Data hasil pengujian ini dikelompokkan menjadi 2 kelompok, yaitu data untuk
spesimen raw materials dan data pengujian spesimen quench dan temper, masing-
masing data pada kelompok spesimen diambil rata-rata hasil pengujian. Secara
umum hasil pengujian diatas jika disajikan dalam tabel dibawah ini.
Tabel 3. Hasil pengujian tarik
Spesimen Teg. Max
(kg/mm2)
Teg. Luluh
(kg/mm2)
Perpanjangan
(%)
Reduksi Penampang
(%)
Raw materials 67,74 43,44 12.38% 46,74%
Quench 86,44 63,41 10.87% 38,67%
Temper 80,12 59,03 14.50% 42,27%
Tabel di atas jika disajikan dalam bentuk diagram garis seperti pada
gambar berikut ini:
40
GRAFIK TEGANGAN SPESIMEN
43.44
63.4159.03
67.74
86.44
80.12
35.00
45.00
55.00
65.00
75.00
85.00
95.00
Raw Materials Quench Temper
Tega
ngan
(kg/
mm
2 )
Teg. Max Teg. Luluh
Gambar 22. Grafik tegangan
Berdasarkan pada hasil pengujian kekuatan tarik yang digambarkan dalam grafik
tegangan di atas menunjukkan kekuatan tarik material baja EMS 45 sebesar
67,74 kg/mm2. Spesimen quench mempunyai tegangan maksimum sebesar
86,44 kg/mm2 atau mengalami kenaikan sebesar 27,61 % terhadap raw materials.
Spesimen temper mempunyai tegangan maksimum sebesar 80,12 kg/mm2 atau
mengalami kenaikan sebesar 18,27 % terhadap raw materials tetapi mengalami
penurunan sebesar 7,32 % dibandingkan spesimen quench. Berdasarkan grafik
tegangan luluh di atas menunjukkan bahwa tegangan luluh terbesar terjadi pada
spesimen quench yaitu sebesar 63,41 kg/mm2 atau mengalami kenaikan sebesar
45,99 % terhadap raw materials. Tegangan luluh sebesar 59,03 kg/mm2 pada
spesimen temper menggambarkan adanya penurunan sebesar 6,92 % terhadap
spseimen quench tetapi mengalami kenaikan 24,59 % terhadap raw materials
yang hanya sebesar 43,44 kg/mm2.
Temper
41
Grafik Perpanjangan dan Reduksi Penampang
12.38%10.87%
14.50%
46.74%
38.67%42.27%
0.00%
5.00%
10.00%
15.00%
20.00%
25.00%
30.00%
35.00%
40.00%
45.00%
50.00%
Raw Materials Quench Temper
PerpanjanganReduksi penampang
Gambar 23. Grafik perpanjangan dan reduksi penampang
Berdasarkan pada hasil pengujian kekuatan tarik yang digambarkan dalam grafik
perpanjangan dan reduksi penampang di atas menunjukkan perpanjangan
minimum hasil pengujian spesimen EMS 45 terjadi pada spesimen quench sebesar
10,87 %. Peningkatan sebesar 33,34 % terhadap spesimen quench terjadi pada
spesimen temper dengan perpanjangan yang sebesar 14,5 %, raw materials baja
EMS 45 mempunyai perpanjangan sebesar 12,38 %. Berdasarkan grafik reduksi
penampang di atas menunjukkan reduksi penampang raw materials baja EMS 45
sebesar 46,74 %. Spesimen quench mempunyai reduksi penampang sebesar 38,67
% atau mengalami penurunan sebesar 17,27 % sedangkan spesimen temper
mengalami penurunan reduksi penampang sebesar 9,55 % dibandingkan raw
materials dengan reduksi penampang sebesar 42,27 %.
Temper
42
Pengujian tarik berakhir dengan terjadinya perpatahan pada spesimen.
Dari hasil pengujian yang telah dilakukan terdapat perbedaan pada bentuk
penampang patah pada raw materials, quench dan temper. Spesimen raw
materials dan quench dengan pembesaran 20 kali memberikan gambaran bentuk
patahan jenis partial cup cone. Perbedaan diantara keduanya terletak pada tekstur
spesimen quench yang cenderung lebih halus. Spesimen temper mempunyai
bentuk patahan cup cone dengan butir yang halus. Bentuk penampang patah untuk
tiap jenis spesimen seperti gambar dibawah ini.
Gambar 24. Penampang patah uji tarik raw materials
Gambar 25. Penampang patah uji tarik quench
Gambar 26. Penampang patah uji tarik temper
Initial Crack
Final Fracture
Final Fracture
Initial Crack
Initial Crack
Final Fracture
43
5. Hasil pengujian impact
Pengujian impact bertujuan untuk mengukur kegetasan bahan atau
keuletan bahan terhadap beban tiba-tiba dengan cara mengukur perubahan energi
potensial sebuah palu godam yang dijatuhkan pada ketinggian tertentu. Data hasil
pengujian ini dikelompokkan menjadi 2 kelompok, yaitu data untuk spesimen raw
materials dan data pengujian spesimen quench dan temper. Secara umum, hasil
pengujian impact yang didapat dari pengujian terlihat dalam data berikut ini.
Tabel 4. Hasil pengujian impact
Spesimen Impact (J/mm2)
Raw materials 1,560
Quench 1,583
Temper 1,625
Data di atas jika disajikan dalam bentuk diagram garis seperti pada
gambar berikut.
GRAFIK IMPACT EMS 45
1.560
1.583
1.625
1.520
1.540
1.560
1.580
1.600
1.620
1.640
Raw Materials Quench Temper
Har
ga Im
pcat
(J/m
m2 )
Temper
Gambar 27. Grafik impact EMS 45
44
Berdasarkan pada hasil pengujian impact yang digambarkan dalam grafik di atas
menunjukkan kekuatan impact raw materials sebesar 1,560 J/mm2. Spesimen
quench mempunyai harga impact 1,583 J/mm2 atau mengalami kenaikan sebesar
1,45 %, spesimen temper mempunyai harga impact sebesar 1,625 J/mm2 atau
mengalami kenaikan sebesar 4,17%. Kekuatan impact spesimen temper
mengalami kenaikan sebesar 2,68 % dibandingkan dengan spesimen quench.
Pengujian impact berakhir dengan terjadinya perpatahan spesimen. Dari
hasil pengujian yang telah dilakukan terdapat perbedaan pada bentuk penampang
patah raw materials, quench dan temper. Bentuk penampang patah untuk tiap
jenis spesimen adalah seperti gambar dibawah ini.
Gambar 28. Penampang patah impact raw materials
Gambar 29. Penampang patah impact quench
45
Gambar 30. Penampang patah temper
Dari gambar penampang patah pada pengujian impact dapat diketahui keliatan
bahan dengan membandingkan luasan penampang patah pada masing-masing
spesimen antara luasan getas dan luasan liat pada spesimen, yang terlihat seperti
dalam tabel dibawah ini.
Tabel 5. Hasil perhitungan keliatan spesimen impact
Spesimen Keliatan
Raw materials 5,69 %
Quench 8,25 %
Temper 9,87 %
Data di atas jika disajikan dalam bentuk diagram garis seperti pada
gambar berikut.
46
GRAFIK KELIATAN SPESIMEN IM PACT
5.69%
8.25%
9.87%
5.00%
6.00%
7.00%
8.00%
9.00%
10.00%
Raw materials Quench temper
Kel
iata
n
Gambar 31. Grafik keliatan spesimen
Berdasarkan hasil pengujian impact yang digambarkan dalam grafik keliatan
spesimen diatas menunjukkan bahwa spesimen temper mempunyai keliatan yang
tinggi sebesar 9,87 % mengalami kenaikan sebesar 19,64 % terhadap quench atau
73,64 % terhadap raw materials. Spesimen quench mempunyai keliatan sebesar
8,25 % mengalami kenaikan sebesar 45,13 % terhadap raw materials yang hanya
mempunyai keliatan sebesar 5,69 %.
6. Hasil pengujian muai panjang
Pada suhu 00K atom-atom suatu bahan tidak bergerak dan jarak antar
atom tetap. Apabila suhu dinaikkan, peningkatan energi memungkinkan atom-
atom bergetar pada jarak antar atom rata-rata yang lebih besar, hal ini
menghasilkan pemuaian pada bahan tersebut. Pengujian muai panjang bertujuan
untuk mengukur perpanjangan muai spesimen akibat kenaikan suhu yang
Temper
47
diberikan. Secara umum, hasil pengujian muai panjang yang didapat dari
pengujian terlihat dalam data berikut ini:
Tabel 6. Hasil pengujian muai panjang
Spesimen Muai panjang (mm)
Raw materials 1721×10-6
Quench 2959×10-6
Temper 2014×10-6
Data di atas jika disajikan dalam bentuk diagram garis seperti pada
gambar berikut ini:
GRAFIK MUAI PANJANG
1721
2959
2014
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
Raw Materials Quench Temper
Mua
i Pan
jang
(10-6
)
Gambar 32. Grafik muai panjang spesimen
Berdasarkan pada hasil pengujian muai panjang yang digambarkan dalam grafik
di atas menunjukkan muai panjang raw materials sebesar 1721×10-6mm,
spesimen quench mempunyai muai panjang sebesar 2959×10-6 mm atau
mengalami kenaikan sebesar 71,95 %, spesimen temper mempunyai harga muai
Temper
48
panjang sebesar 2014×10-6 mm atau mengalami kenaikan sebesar 17,03%.
Terhadap spesimen quench harga muai panjang spesimen temper mengalami
penurunan sebesar 31,94 %.
B. Pembahasan
Hasil pengujian mekanis yang telah disajikan dalam bentuk diagram garis
dan penampang patahan diketahui ada perbedaan antara raw materials, quench
dan spesimen temper. Hasil pengujian kekerasan raw materials menunjukkan
kestabilan kekerasan mulai titik 0,3 mm dari tepi dengan kekerasan vickers rata-
rata sebesar 165,82. Peningkatan kekerasan pada jarak 0,1 mm dimungkinkan
terjadi akibat proses pembubutan pada saat pembuatan spesimen. Distribusi
kekerasan masing-masing titik pada spesimen quench dan temper disebabkan
karena proses pendinginan yang berawal dari tepi spesimen.
Hasil kekuatan tarik rata-rata untuk spesimen raw materials sebesar
67,74 kg/mm2. Bentuk penampang patah adalah partial cup cone dengan tekstur
berbutir kasar. Dari hal ini diketahui bahwa bahan mempunyai sifat ulet sehingga
perpanjangan yang reduksi penampangnya besar dibuktikan dengan hasil foto
mikro yang memperlihatkan butiran ferrit yang cukup besar. Spesimen yang telah
mengalami perlakuan yaitu quench dan temper mempunyai kekuatan tarik yang
lebih tinggi. Kekuatan tarik spesimen quench 86,44 kg/mm2 dengan perpanjangan
10,87 % dan reduksi penampang sebesar 38,67 %, kekuatan tarik spesimen temper
80,12 kg/mm2 dengan perpanjangan 14,5 % dan reduksi penampang sebesar
42,27 %. Kekuatan tarik spesimen temper mengalami penurunan dibandingkan
49
dengan spesimen quench, hal ini disebabkan karena laju pendinginan pada temper
yang lebih lambat dibandingkan dengan quench sehingga matriks ferit yang lunak
dan ulet pada spesimen temper mempunyai waktu untuk membentuk partikel yang
besar sehingga menyebabkan penurunan kekuatan tarik tapi mampu meningkatkan
keuletan spesimen, dibuktikan dengan hasil foto mikro yang memperlihatkan
besarnya butiran yang lebih besar dibandingkan quench.
Hasil pengujian impact yang disajikan dalam bentuk diagram garis dan
penampang patahan menunjukkan kekuatan impact spesimen quench
1,583 J/mm2, spesimen temper 1,625 J/mm2 dengan kekuatan impact raw
materials sebesar 1,563 J/mm2. Foto mikro pada spesimen quench dan raw
materials menunjukkan adanya ferit dan perlit dengan kuantitas yang hampir
berimbang, namun dengan adanya lapisan karbon pada spesimen quench
menyebabkan peningkatan pada kekuatan impact. Pada spesimen temper
peningkatan kekerasan baja akibat proses quench diikuti dengan peningkatan
keliatan bahan karena tempering sehingga meningkatkan ketangguhan bahan,
didukung dengan hasil perhitungan keliatan spesimen. Kenaikan keliatan pada
spesimen temper disebabkan karena lamanya proses pendinginan material
sehingga jarak kegetasan spesimen meningkat yang menyebabkan penurunan luas
penampang liat menjadi 79,18 mm2 dari sebelumnya yang sebesar 80,37 mm2
pada spesimen quench.
Ketebalan daerah keras menyebabkan perbedaaan pada kecenderungan
muai panjang bahan seperti yang diperlihatkan pada perbedaan muai panjang pada
50
raw materials, quench dan temper yang masing-masing sebesar 1721 x 10-6 mm,
2959 x 10-6 mm dan 2014 x 10-6 mm. Spesimen quench yang hanya
51
BAB V PENUTUP
A. Simpulan
Berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan, maka dapat diambil
simpulan sebagai berikut:
1. Karakteristik mekanis yang spesimen EMS 45 menunjukkan kekerasan
spesimen temper yang stabil mulai pada jarak 0,7 mm dengan besar
kekerasan vickers sebesar 237,7 dan kekerasan vickers sampai jarak
pengujian 0,5 mm berturut-turut sebesar 258,7; 253,8; 243,8. Kekuatan tarik
hasil temper dengan quench media oli Mesran SAE 20W – 50 sebesar
80,12 kg/mm2 atau mengalami penurunan sebesar 7,32 % terhadap quench
dan mengalami kenaikan sebesar 18,27 % terhadap raw materials. Kekuatan
impact terbesar terdapat pada spesimen temper yang sebesar 1,625 J/mm2
atau mengalami kenaikan sebesar 4,17 % dari raw materials yang sebesar
1,560 J/mm2. Harga muai panas temper sebesar 2014 x 10-6 mm atau
mengalami penurunan sebesar 31,94 % terhadap spesimen quench dan
mengalami kenaikan 17,03 % terhadap raw materials.
2. Hasil foto mikro spesimen temper memperlihatkan butiran ferit yang lebih
besar dibandingkan dengan quench sesuai dengan perbedaan karakteristik
mekanis masing-masing spesimen.
52
B. Saran
1. Proses quench menyebabkan terjadinya penurunan angka kekerasan pada
material yang dimulai dari tepi spesimen, untuk mendukung data tersebut
pada penelitian selanjutnya saat pengambilan foto mikro hendaknya
dilakukan dengan memperhatikan daerah terjadinya penurunan kekerasan.
2. Penelitian ini hanya menggunakan variasi tempering pada suhu tinggi
sebesar 6000C, untuk mengetahui lebih jelas perbedaan karakteristik
medim carbon steel pengujian selanjutnya hendaknya menggunakan
variasi tempering pada suhu rendah, suhu menengah dan suhu tinggi
dengan variasi media pendingin serta menggunakan jenis medium carbon
steel yang lain sehingga dapat diketahui pengaruh unsur campuran dalam
bahan.
3. Pada pemanfaatan secara praktis temper dengan quench media oli Mesran
SAE 20W – 50 ini dapat digunakan sebagai alternatif untuk mendapatkan
bahan dengan kekuatan dan ketangguhan sejauh kebutuhan pengguna.
53
DAFTAR PUSTAKA Beumer, B.J.M. 1978. “Ilmu Pengetahuan Logam”. Semarang: PT. Bhratara
Karya Aksara. Beumer, B.J.M. 1980, “Pengetahuan Bahan”. Semarang: PT. Bhratara Karya
Aksara. Doan, G.E. 1952. “The Principles of Physical Metallurgy”. New York:
Mc Graw Boo Company. Djafri, Sriati. 1983. “Teknologi Mekanik Jilid I”. Terjemahan dari
Manufacturing Processes”, Jakarta: Erlangga. Djafri, Sriati. 1987. “Metalurgi Mekanik”. Terjemahan dari Mechanical
Metallurgy. Jakarta: Erlangga. Djafri, Sriati. 1990. “Dasar Metalurgi untuk Rekayasa”. Terjemahan dari
Essential Metallurgy for Engineers. Jakarta: Erlangga. Hari, A. dan Daryanto. I999. “Ilmu Bahan”. Jakarta: Bumi Aksara. James F. Shackford. 1992. “Introduction to Material Science for Engineers”.
New York: Macmilan Publishing Company. Schonmentz, Gruber. 1985. “Pengetahuan Bahan dalam Pengerjaan Logam”.
Bandung Aksara. Vlack, Van. 1992. “Ilmu dan Teknologi Bahan”. Jakarta: Erlangga
56
Lampiran 3. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen raw materials 1
gaya max = 79,91 kN mm max = 148 mm mm luluh = 90 mm d0 = 12,0 mm df = 9,0 mm L0 = 81 mm Lf = 89,9 mm
Teg max = 0A
Pu
= 22
2
m/s 10 x mm 113,04m/s kg 79910
= 70,69 kg/mm2
Teg luluh = 69,7014090
× kg/mm2
= 42,99 kg/mm2
q = 0
f0
AAA −
= )d(4/
)d - (d4/2
0
2f
20
ππ
= 113,04
58,6304,113 −
= 43,75 %
perpanjangan = 0
0f
LLL −
= 81
819,89 −
= 10,99 %
σu
σf
σy
lvii
Lampiran 4. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen raw materials 2
gaya max = 79,16 kN mm max = 141 mm mm luluh = 94 mm d0 = 12,2 mm df = 8,9 mm L0 = 79,6 mm Lf = 89,5 mm
Teg max = 0A
Pu
= 22
2
m/s 10 x mm 146,85m/s kg 79160
= 67,75 kg/mm2
Teg luluh = 75,6714194
× kg/mm2
= 45,65 kg/mm2
q = 0
f0
AAA −
= )d(4/
)d - (d4/2
0
2f
20
ππ
= 116,84
80,6084,116 −
= 47,96 %
perpanjangan = 0
0f
LLL −
= 6,79
6,795,89 −
= 12,44 %
σu
σf
σy
lviii
Lampiran 5. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen raw materials 3
gaya max = 78,19 kN mm max = 143 mm mm luluh = 92 mm d0 = 12,4 mm df = 8,9 mm L0 = 78 mm Lf = 88,7 mm
Teg max = 0A
Pu
= 22
2
m/s 10 x mm 120,70m/s kg 78190
= 64,78 kg/mm2
Teg luluh = 78,6414194
× kg/mm2
= 41,68 kg/mm2
q = 0
f0
AAA −
= )d(4/
)d - (d4/2
0
2f
20
ππ
= 120,70
17,6270,120 −
= 48,49 %
perpanjangan = 0
0f
LLL −
= 78
787,88 −
= 13,72 %
σu
σf
σy
lix
Lampiran 6. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen quench 1
gaya max = 106,83 kN mm max = 194 mm mm luluh = 141 mm d0 = 12,3 mm df = 9,6 mm L0 = 80,8 mm Lf = 89,6 mm
Teg max = 0A
Pu
= 22
2
m/s 10 x mm 118,76m/s kg 106830
= 89,95 kg/mm2
Teg luluh = 95,89194141
× kg/mm2
= 66,31 kg/mm2
q = 0
f0
AAA −
= )d(4/
)d - (d4/2
0
2f
20
ππ
= 118,76
18,7276,118 −
= 39,22 %
perpanjangan = 0
0f
LLL −
= 8,80
8,806,89 −
= 10,89 %
σu
σf
σy
lx
Lampiran 7. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen quench 2
gaya max = 105,14 kN mm max = 189 mm mm luluh = 140 mm d0 = 12,5 mm df = 9,7 mm L0 = 79,8 mm Lf = 88,6 mm
Teg max = 0A
Pu
= 22
2
m/s 10 x mm 122,66m/s kg 105140
= 85,72 kg/mm2
Teg luluh = 72,85189140
× kg/mm2
= 63,50 kg/mm2
q = 0
f0
AAA −
= )d(4/
)d - (d4/2
0
2f
20
ππ
= 122,66
33,7366,122 −
= 40,22 %
perpanjangan = 0
0f
LLL −
= 8,79
8,796,88 −
= 11,03 %
σu
σf
σy
lxi
Lampiran 8. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen quench 3
gaya max = 102,61 kN mm max = 191 mm mm luluh = 138 mm d0 = 12,5 mm df = 9,9 mm L0 = 81,3 mm Lf = 90 mm
Teg max = 0A
Pu
= 22
2
m/s 10 x mm 122,66m/s kg 102610
= 83,66 kg/mm2
Teg luluh = 66,83191138
× kg/mm2
= 60,44 kg/mm2
q = 0
f0
AAA −
= )d(4/
)d - (d4/2
0
2f
20
ππ
= 122,66
81,7766,122 −
= 36,56 %
perpanjangan = 0
0f
LLL −
= 3,81
3,8190 −
= 10,70 %
σu
σf
σy
lxii
Lampiran 9. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen temper 1
gaya max = 102,79 kN mm max = 186 mm mm luluh = 138 mm d0 = 12,9 mm df = 9,8 mm L0 = 80,5 mm Lf = 91,8 mm
Teg max = 0A
Pu
= 22
2
m/s 10 x mm 130,63m/s kg 102790
= 78,69 kg/mm2
Teg luluh = 69,78186138
× kg/mm2
= 58,38 kg/mm2
q = 0
f0
AAA −
= )d(4/
)d - (d4/2
0
2f
20
ππ
= 130,63
64,7663,130 −
= 41,33 %
perpanjangan = 0
0f
LLL −
= 5,80
5,808,91 −
= 14,04 %
σu
σy
σf
lxiii
Lampiran 10. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen temper 2
gaya max = 101,29 kN mm max = 185 mm mm luluh = 139 mm d0 = 12,7 mm df = 9,6 mm L0 = 80,5 mm Lf = 92,8 mm
Teg max = 0A
Pu
= 22
2
m/s 10 x mm 126,61m/s kg 101290
= 80,00 kg/mm2
Teg luluh = 00,80185139
× kg/mm2
= 60,11 kg/mm2
q = 0
f0
AAA −
= )d(4/
)d - (d4/2
0
2f
20
ππ
= 126,61
87,7261,126 −
= 42,45 %
perpanjangan = 0
0f
LLL −
= 5,80
5,808,92 −
= 15,14 %
σu
σf σy
liii
Lampiran 11. Grafik dan perhitungan pada hasil uji tarik spesimen temper 3
gaya max = 96,99 kN mm max = 177 mm mm luluh = 127 mm d0 = 12,3 mm df = 9,3 mm L0 = 78,9 mm Lf = 90,2 mm
Teg max = 0A
Pu
= 22
2
m/s 10 x mm 118,76m/s kg 96990
= 81,67 kg/mm2
Teg luluh = 67,81177127
× kg/mm2
= 58,60 kg/mm2
q = 0
f0
AAA −
= )d(4/
)d - (d4/2
0
2f
20
ππ
= 118,76
64,6776,118 −
= 43,05 %
perpanjangan = 0
0f
LLL −
= 9,78
9,782,90 −
= 14,32 %
σu
σy
σf
liv
Lampiran 12. Rekapitulasi hasil pengujian tarik
HASIL PENGUJIAN TARIK EMS 45
SPESIMEN Pu
(kg/mm2)
A0
(mm2)
σu
(kg/mm2)
σy
(kg/mm2)
Lo
(mm)
Lf
(mm)
e
(%)
do
(mm)
df
(mm)
q
(%)
Raw Materials 1 70.69 113,04 70,69 42,99 81 89,9 34,83 12,0 9,0 43,75
Raw Materials 2 67.75 116,84 67,75 45,65 79,6 89,5 38,12 12,2 8,9 47,96
Raw Materials 3 64.78 120,70 64,78 41,68 78 88,7 33,63 12,4 8,9 48,49
Rata-rata 67,74 43,44 12,38 46,74
Quench 1 89.95 118,76 89,95 66,31 80,8 89,6 30,17 12,3 9,6 39,22
Quench 2 85.72 122,66 85,72 63,50 79,8 88,6 34,93 12,5 9,7 40,22
Quench 3 83.66 122,66 83,66 60,44 81,3 90 31,33 12,5 9,9 36,56
Rata-rata 86,44 63,41 10,87 38,67
Temper 1 78.69 130,63 78,69 58,38 80,5 90,8 32,20 12,9 9,8 41,33
Temper 2 80.00 126,61 80,00 60,11 80,5 90,8 33,07 12,7 9,8 42,45
Temper 3 81.67 118,76 81,67 58,60 78,9 90,2 39,48 12,3 9,3 43,05
Rata-rata 80,12 59,03 14,50 42,27
lvi
Lampiran 14. Hasil penghitungan keliatan spesimen
HASIL PENGHITUNGAN KELIATAN SPESIMEN
Spesimen Ad Ab Keliatan
Raw Materials 82,32 4,68 5,69%
Quench 80,37 6,63 8,25%
Temper 79,18 7,82 9,87%
lvii
Lampiran 15. Hasil pengujian muai panjang
HASIL PENGUJIAN MUAI PANJANG
Spesimen αL Cu
(1/0C)
ΔT
(0C)
L2 Cu
(10-6mm)
ΔL koreksi
(10-6mm)
ΔL2 spesimen
(10-6mm)
ΔL spesimen
(10-6mm)
Raw Materials 1 17 241 4685 588 2313 1725
Raw Materials 2 17 241 4685 588 2300 1712
Raw Materials 3 17 241 4685 588 2313 1725
Quench 1 17 241 4685 588 3565 2977
Quench 2 17 241 4685 588 3680 3092
Quench 3 17 241 4685 588 3395 2807
Temper 1 17 241 4685 588 2580 1992
Temper 2 17 241 4685 588 2470 1882
Temper 3 17 241 4685 588 2755 2167