BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Baja karbon dan baja paduaan. Baja karbon bukan berarti baja yang sama sekali

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Baja Menurut komposisi kimianya baja dapat di bagi dua kelompok besar yaitu: Baja karbon dan baja paduaan. Baja karbon bukan berarti baja yang sama sekali tidak mengandung unsur lain, selain besi dan karbon. Baja karbon mengandung sejumlah unsur lain tetapi masih dalam batas–batas tertentu yang tidak berpengaruh terhadap sifatnya. Unsur–unsur ini biasanya merupakan ikatan yang berasal dari proses pembuatan besi atau baja seperti mangan. Silicon, dan beberapa unsure pengotoran seperti belerang, oksigen, nitrogen,dan lain-lainyang biasanya ditekan sampai kadar yang sangat kecil.(Amanto,1999)

1.Baja karbon Baja dengan kadar mangan kurang dari 0,8 % silicon kurang dari 0.5 % dan unsur lain sangat sedikit, dapat dianggap sebagai baja karbon. Mangan dan silicon sengaja di tambahkan dalam proses pembuatan baja sebagai deoxidizer / mengurangi pengaruh buruk dari beberapa unsur pengotoran. Baja karbon diproduksi dalam bentuk balok, profil, lembaran dan kawat. Baja karbon dapat di golongkan menjadi tiga bagian berdasarkan jumlah kandungan karbon yang terdapat di dalam baja tersebut, penggolangan yang dimaksud adalah sebagai berikut : 1. Baja karbon rendah

4 Universitas Sumatera Utara

Baja karbon rendah yang mengandung 0,022 – 0,3 % C yang dibagi menjadi empat bagian menurut kandungannya yaitu : 1) Baja karbon rendah mengandung 0,04 % C digunakan untuk plat-plat strip. 2) Baja karbon rendah mengandung 0,05 % C digunakan untuk badan kenderaan. 3) Baja karbon rendah mengandung 0,05 – 0,25 % C digunakan untuk konstruksi jembatan dan bangunan 4) Baja karbon rendah mengandung 0,05 – 0,3 % digunakan untuk baut paku keling, karena kepalanya harus di bentuk. 2. Baja karbon menengah Baja karbon ini memiliki sifat –sifat mekanik yang lebih baik dari pada baja karbon rendah.

Baja karbon menengah mengandung 0,3 – 0,6 % C dan

memiliki ciri khas sebagai berikut : 1) Lebih kuat dan keras dari pada baja karbon rendah. 2) Tidak mudah di bentuk dengan mesin. 3) Lebih sulit di lakukan untuk pengelasan. 4) Dapat dikeraskan (quenching) dengan baik. Baja karbon menengah ini digunakan untuk bahan berdasarkan kandungan karbonnya yaitu : a. Baja karbon menengah mengandung 0,35 – 0,45 % C digunakan untuk roda gigi, poros. b. Baja karbon menengah mengandung 0,4 % C di gunakan untuk keperlukan industri kenderaan seperti baut dan mur, poros engkol dan batang torak.

Universitas Sumatera Utara

c. Baja karbon menengah mengandung 0,5 % C di gunakan untuk roda gigi dan clamp. d. Baja karbon menengah mengandung 0,5 – 0,6 % C di gunakan untuk pegas. 3. Baja karbon tinggi. Baja karbon tinggi memeiliki kandungan antara karbon antara 0,6 – 1,7 % karbon memiliki ciri-ciri sebagai berikut : 1) Kuat sekali. 2) Sangat keras dan getas/rapuh. 3) Sulit dibentuk mesin. 4) Mengandung unsur sulfur ( S ) dan posfor ( P ). 5) Mengakibatkan kurangnya sifat liat. 6) Dapat dilakukan proses heat treatment dengan baik. Baja paduan dihasilkan dengan biaya yang lebih mahal dari pada baja karbon karena bertambahnya biaya untuk penambahnya yang khusus yang di lakukan dalam industri atau pabrik. Baja paduan didefenisikan sebagai suatu baja yang dicampur dengan satu atau lebih unsur campuran. Seperti nikel, kromium,molibden, vanadium, mangan atau wolfram yang berguna untuk memperoleh sifat-sifat yang di kehendaki ( kuat, keras, liat), tetapi unsur karbon tidak di anggap sebagai salah satu unsur campuran. Suatu kombinasi antara dua atau lebih unsur campuran, misalnya baja yang yang di campur dengan unsur kromium dan molibden, akan menghasilkan baja yang mempunyai sifat keras yang baik dan sifat kenyal ( sifat logam ini


membuat baja dapat di bentuk dengan cara dipalu, ditempa, digiling dan ditarik tanpa mengalami patah atau retak-retak ). Jika di campurkan dengan krom dan molibden akan menghasilkan baja yang menghasilkan sifat keras yang baik dan sifat kenyal yang memuaskan serta tahan terhadap panas.(Amanto,1999)

2.2. Diagram fasa Salah satu metode untuk mempelajari logam dilakukan dengan menggunakan diagram fase.

Dari diagram fase ini dapat diamati perubahan

struktur logam akibat pengaruh temperature. Struktur dari baja dapat ditentukan oleh komposisi baja dan karbon, gambar 2.1 adalah diagram besi- karbida besi.

Gambar 2.1. Diagram fasa besi karbida besi

Diagram fase besi – karbida besi ( Fe - Fe3C ) memperlihatkan perubahan fase pada pemanasan dan pendinginan yang cukup lambat.

Gambar 2.1

menunjukkan bila kadar karbon baja melampaui 0,20% suhu dimana ferrite mulai terbentuk dan mengendap dari austenit turun. Baja yang berkadar karbon 0.80% disebut baja eutectoid dan struktur terdiri dari 1005 pearlite.

Titik eutectoid


adalah suhu terendah dalam logam dimana logam dimana terjadi perubahan dalam keaadan larutan padat dan merupakan suhu kesetimbangan terendah dimana austenit terurai menjadi ferrite dan sementit. Bila kadar karbon baja lebih besar dari pada eutectoid, perlu diamati garis pada diagram besi karbida besi yang bertanda Acm. Garis ini menyatakan bahwa dimana karbida besi mulai memisah dari austenit. Karbida besi dengan rumus Fe3C disebut sementit. Di bawah ini di uraikan beberapa titik penting dalam perlakuan panas : 1. E : Titik yang menyatakan fase γ, ada hubungan nya dengan reaksi autentik kelarutan maksimum dari karbon 2,14% paduan besi karbon sampai pada komposisi ini disebut baja. 2. G : Titik Transformasi besi γ⇔ besi α. Titik transformasi A3 untuk besi. 3. P : Titik yang menyatakan ferrite , fasa α, ada hubungan reaksi dengan uatotektoid. 4. S : Titik autotektoid. Reaksi autotectoid ini dinamakan transformasi A1, dan fase eutectoid ini dinamakan pearlite. 5. GS : Garis yang menyatakan hubungan antara temperature dan komposisi dimana mulai terbentuk ferrite dan austenit. Garis ini disebut garis A3. 6. A2 : Garis transformasi magnetic untuk besi atau ferrite. 7. A0 ; Garis transformasi magnetic untuk sementit. Baja yang berkadar karbon kurang dari kurang dari komposisi eutectoid (0,8%) di sebut baja hipoeutectoid, dan yang berkadar karbon lebih dan komposisi eutectoid disebut baja hypereutectoid, pada temperature antara 7230C


dan 1130 0C terdapat satu fase yaitu fase austenit dan sementit. Pada temperature 7230C butiran fase tunggal bertransformasi dibawah keseimbangan bentuk α dan Fe3C dalam satu butiran yang bercampur baik, dan lapisan serat – serat bajanya disebut pearlite. ( van vlack,2000) 2.3 Proses Perlakuan Panas Pada Baja Proses perlakuan panas yaitu proses mengubah sifat logam dengan cara mengubah struktur mikro melalui proses pemanasan dan pengaturan kecepatan pendinginan dengan atau tanpa merubah komposisi logam yang bersangkutan. Tujuan proses perlakuan panas untuk menghasilkan sifat-sifat logam yang didinginkan. Perubahan sifat logam akibat proses perlakuan panas dapat mencakup keseluruhan bagian dari logam atau sebagian dari logam. Adanya sifat olotropik dari besi menyebabkan timbulnya variasi struktur mikro dari berbagai jenis logam. Alatropik itu sendiri adalah merupakan transformasi dari satu bentuk susunan atom (sel satuan) kebentuk susunan atom yang lain.

Pada temperature dibawah 900o C sel satuan Body Cubic Center

(BCC), temperature antara 900 dan 1392 o C sel satuan Face Cubic Center ( FCC ) sedangkan temperature dibawa 1392 o C sel satuan kembali menjadi BCC bentuk sel satuan di tunjukkan pada gambar dibawah ini :

Gambar 2.2 bentuk Struktur atom BCC


Gambar 2.3 Bentuk Struktur atom FCC Perubahan bentuk atom (sel satuan) akibat pemanasan di tunjukkan pada gambar dibawah ini

Gambar 2.4. Perubahan Bentuk struktur atom Akibat Pemanasan pada Logam


Proseas perlakuan panas ada dua kategori yaitu : 1.

Softening (Pelunakan) : Adalah usaha untuk menurunkan sifat mekanik agar menjadi lunak dengan cara mendinginkan material yang sudah dipanaskan didalam tungku (annealing) atau mendinginkan dalam udara (normalizing).

2. Hardening (pengerasan) : Adalah usaha untuk meningkatkan sifat material terutama kekerasan dengan cara celup cepat (quenching) material yang sudah di panaskan kedalam suatu media quenching berupa air , air garam, Oli Dan lain-lain. Perubahan dari sifat yang di karenakan proses perlakuan panas mencakup pada daerah keseluruhan dari logam dan hanya sebahagian saja, contoh pada permukaan saja. Secara umum unsur-unsur paduan ditambahkan dalam baja dengan kadar tertontu bertujuan untuk : o Meningkatkan kekerasan o Meningkatkan keuletan o Meningkatkan ketahanan aus o Meningkatkan ketangguhan o Menigkatkan ketahanan korosi o Memperbaiki mampu tempa mesin dan lain-lain (http://arisabadi.blogspot.com/2008_09_01_archive.html)


2.4. Karbon Aktif Karbon aktif ( Active Carbon ) adalah suatu bahan yang berupa karbon omorf, yang sebagian besar terdiri dari karbon bebas serta memiliki “permukaan dalam”(Internal surface) sehingga mempunyai kemampuan daya serap yang baik. Keaktifan untuk menyerap dari karbon aktif ini umumnya tergantung pada jumlah senyawa karbonnya yang berkisar antara 85 % sampai 95 % karbon bebas. Arang, kokas, dan karbon aktif di sebut karbon amorf.

Penyelidikan

dengan sinar X bahwa karbon amorf mempunyai sifat kristal yang tertentu yang tidak menunjukkan sudut dan permukaan bentuk kristal seperti bentuk rhombis, monoklin dan lain-lain.dari penyelidikan yang dilakukan diperoleh kesimpulan bahwa karbon amorf terdiri dari pelat-pelat datar dimana atom C (karbon) tersusun dari dalam kisi hexagon dan setiap atom karbon tenkat secara kovalen dengan ato karbon yang lainnya. Pada graphite, pelat-pelat ini lebih dekat satu dengan yang lainnya dan terikat dengan cara tertentu yang tidak dijumpai pada karbon kristalit. Bila suatu bahan baku amorf atau karbon aktif di panaskan, zat-zat organik mulamula terlepas dan terbentuk kembali struktur oromatis yang thermo-stabil pada kisi-kisi hexagon.

Transformasi ini tidak berlangsung sempurna hingga

mengakibatkan terjadinya cincin atau rantai hidrokarbon. Bentuk , ukuran dan cara susunannya kristalit akan mempengaruhi daya serap dari karbon. Daya serap ini dapat diperbesar dengan memakai gas-gas penoksidasi garam-garam mineral seperti ZnCl2, MgCl2 dan lain-lain. (http://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_aktif)


2.5. Karburisasi (Carburizing) Pada suatu komponen mesin dari baja adakala nya diperlukan keras dan tahan aus pada permukaannya saja, sedangkan pada inti atau bagian dalam tetap dalam keadaan lunak dan ulet. Hal ini akan memberikan kombinasi yang serasi antara bagian luar atau permukaan benda kerja yang keras dan tahan menerima beban, serta tahan aus dengan inti yang lunak dan ulet. Karburising adalah proses menambahkan karbon ke permukaan benda, dilakukan dengan memanaskan benda kerja dalam lingkungan yang banyak mengandung karbon aktif, sehingga karbon berdifusi masuk ke permukaan baja (Wahid Suherman, 1998: 147).

Pada

temperatur karburising, media karbon terurai menjadi CO yang selanjutnya terurai menjadi karbon aktif yang dapat berdifusi masuk ke dalam baja dan menaikkan kadar karbon pada permukaan baja.

Pada proses perlakuan panas, termasuk

karburising selalu mengacu pada diagram fase yang berdasarkan pada karbon dari baja. Baja pada dasarnya adalah paduan besi dan karbon (Fe-C), besi dan karbon selain dapat membentuk larutan padat juga dapat membentuk senyawa karbid besi (sementit, Fe3C). Dalam diagram fase, baja dibedakan menjadi tiga kelompok utama, yaitu :

a. baja eutectoid b. baja hypoeutectoid c. baja hypertectoid

Berdasarkan bentuk fisik media karburisasi dikenal dengan tiga cara karburisasi yaitu:


•

Karburising Padat (Pack Carburizing)

Karburising padat adalah proses karburisasi pada permukaan benda kerja dengan menggunakan karbon yang didapat dari bubuk arang. Bahan karburisasi ini biasanya adalah arang tempurung kelapa, arang kokas, arang kayu, arang kulit atau arang tulang. Benda kerja yang akan dikarburising dimasukkan ke dalam kotak karburisasi yang sebelumnya sudah diisi media karburisasi. Selanjutnya benda kerja ditimbuni dengan bahan karburisasi dan benda kerja lain diletakkan diatasnya demikian selanjutnya (Wahid Suherman, 1998: 150).

Kandungan

karbon dari setiap jenis arang adalah berbeda-beda. Semakin tinggi kandungan karbon dalam arang, maka penetrasi karbon ke permukaan baja akan semakin baik pula.

Bahan karbonat ditambahkan pada arang untuk mempercepat proses

karburisasi.

Bahan tersebut adalah barium karbonat (BaCO3) dan soda abu (NaCO3) yang ditambahkan bersama-sama dalam 10 – 40 % dari berat arang (Y. Lakhtin, 1975: 255).

Sebenarnya tanpa energiserpun dapat terjadi karburisasi, karena

temperature yang tinggi ini mula-mula karbon teroksidir oleh oksigen dari udara yang terperangkap dalam kotak menjadi CO2 (Wahid Suherman, 1998: 149).

Reaksi yang terjadi adalah

CO2 + C (arang) -------------> 2CO Dengan temperatur yang semakin tinggi kesetimbangan rekasi maikn cenderung ke kanan makin banyak CO.


2CO -------------> CO2 + C (larut ke dalam baja)

dimana C yang terbentuk ini merupakan atom karbon (carbon nascent) yang aktif berdifusi masuk ke dalam fase austenit dari baja ketika baja dipanaskan. Besarnya kadar karbon yang terlarut dalam baja pada saat baja dalam larutan pada gamma fase austenit selama karburisasi adalah maksimal 2 %. Kotak karburisasi yang dipanaskan harus dalam keadaan tertutup rapat, hal ini bertujuan untuk mencegah terjadinya reaksi antara media karburisasi dengan udara luar. Cara yang biasanya ditempuh unutk menghindari hal tadi adalah dengan memberikan lapisan tanah liat (clay) antara tutup dengan kotak karburisasi.

Menurut Wahid Suherman

(1998: 150) bahwa “kotak karburisasi dipanaskan dalam dapur sampai temperatur 825 – 925

o

C dengan segera permukaan benda kerja akan menyerap karbon

sehingga dipermukaan akan terbentuk lapisan berkadar karbon tinggi sampai 1,2 %”. Dan menurut B.H Amstead (1979: 152) bahwa “proses karburisasi padat banyak diterapkan untuk memperoleh lapisan yang tebal antara 0,75 – 4 mm. •

Karburising Cair (Liquid Carburizing)

Karburising proses cair adalah proses pengerasan baja dengan cara mencelupkan baja yang telah ditempatkan pada keranjang kawat ke dalam campuran garam cianida, kalsium cianida (KCN), atau natrium cianida (NaCN). Dengan pemanasan akan terjadi reaksi-reaksi:

2NaCN + O2 -------------> 2 NaCNO

4NaCNO -------------> 2NaCN + Na2CO3 + CO + 2N


3Fe + 2CO -------------> Fe3C + CO2

pada proses karburisasi ini selain terserapnya karbon, nitrogen juga ikut terserap. Bahwa karburisasi cair hamper sama dengan cyaniding, yang menyerap nitrogen dan karbon. Bedanya terletak pada tingkat perbandingan banyaknya karbon dan nitrogen yang terserap. Pada karburisasi cair penyerapan karbon lebih dominan. Banyaknya karbon dan nitrogen yang terserap ini tergantung pada kadar cianida dalam salt bath dan temperatur kerjanya. Salt bath untuk karburisasi cair biasanya mengandung 40 – 50 % garam cianida. Temperatur yang digunakan adalah 900

o

C selama 5 menit, kedalaman penetrasi karbon yang dicapai antara 0,1 – 0.25 mm dari permukaan baja. Kadar karbon yang dikarburisasi akan naik dengan semakin tingginya temperatur dan makin lamanya waktu karburisasi. Bila kadar karbon dipermukaan terlalu tinggi maka kekerasan tidak begitu tinggi, karena itu baja yang akan di quenching langsung setelah pemanasan untuk karburisasi hendaknya dipakai temperatur yang tidak begitu tinggi. Selama pemakaian konsentrasi cianida dalam salt bath dapat berubah sehingga tentu saja sifat salt bath dapat berubah, karena itu kondisi salt bath harus secara rutin diperiksa. Apabila terdapat perubahan yang berarti, harus dilakukan penambahan garam baru unutk menjaga konsentrasi tetap sebagaimana semula.

Semua cianida adalah senyawa yang

sangat beracun, karena itu pemakaiannya harus sangat hati-hati. Demikian pula pada saat membuang sisa-sisa cairan yang akan terkena garam cianida tersebut harus benar-benar mengikuti petunjuk dari pihak berwenang


•

Karburising Media Gas (Gas Carburizing)

Proses pengerasan ini dilakukan dengan cara memanaskan baja dalam dapur dengan atmosfer yang banyak mengandung gas CO dan gas hidro karbon yang mudah berdifusi pada temperatur karburisasi 900 o – 950 o C selama 3 jam. Gas-gas pada temperatur karburisasi itu akan bereaksi menghasilkan karbon aktif yang nantinya berdifusi ke dalam permukaan baja.

Pada proses ini lapisan

hypereutectoid yang menghalangi pemasukan karbon dapat dihilangkan dengan memberikan diffusion period, yaitu dengan menghentikan pengaliran gas tetapi tetap mempertahankan temperatur pemanasan. Dengan demikian karbon akan berdifusi lebih ke dalam dan kadar karbon pada permukaan akan semakin naik. Karburising dalam media gas lebih menguntungkan dibanding dengan karburising jenis lain karena permukaan benda kerja tetap bersih, hasil lebih banyak dan kandungan karbon pada lapisan permukaan dalam dikontrol lebih teliti. Menurut B.H Amstead (1979: 153) mengatakan bahwa “proses karburisasi media gas digunakan untuk memperoleh lapisan tipis antara 0,1 – 0,75 mm”.

2.6. Pengerasan (hardening) Pengerasan di lakukan untuk memperoleh sipat tahan aus yang tinggi, kekuatan dan fatigue limit strength yang lebih baik. Kekerasan yang dapat dicapai tergantung pada temperature pemanasan (temperature oustinising), holding time dan laju pendinginan yang di lakukan serta seberapa tebal bagian penampang yangh menjadi keras banyak tergantung pada hardenahility. Untuk memperoleh kekerasan yang baik (martensit yang keras) maka pada saat pemanasan harus dapat dicapai struktur austenit, karena


hanya austenit yang dapat bertransformasi menjadi maartensit. Bila struktur lain itu bersifat lunak, misalnya ferit maka tentunya kekerasan yang tercapai juga tidak akan maksimum. Untuk menentukan temperatur pemanasan dan pada brosur pabrik pembuatan baja perlu dilakukan suatu percobaan pemanasan dan quencing pada temperatur dan dianalisa struktur yang terjadi. Pengerasan (hardening) dilakukan untuk memperoleh sifat kekerasan dan kekuatan yang lebih baik. Kekerasan dapat dicapai tergantung pada kadar karbon dalam baja dan kekerasan yang tyerjadi tergantung pada temperature pemanasan holding time dan laju pendinginan yang di lakukan. Pengerasan yang dilakukan secara langsung, adalah baja dipanaskan untuk menghasilkan struktur austenit dan selanjutnya didinginkan. Pembentukan sifat-sifat dalam baja tergantung pada kandungan karbon, temperatur pemanasan sistim, pendinginan, seta bentuk dan ketebalan bahan. 1. Pengaruh unsur karbon. Supaya dihasilkan suatu perubahan sifat-sifat baja, maka unsur karbon yang larut dalam padat harus secukupnya, setelah dilakukan pendinginan untuk menghasilkan perubahan lapisannya.

Jika kandungan karbon kurang dari

0,15 % maka tidak terjadi perubahan sifat-sifat baja setelah didinginkan kenaikan hubungan karbon berhubungan dengan kenaikan kekuatan dan kekerasan sebagai hasil dan pendinginan, tetapi kenaikan tersebut akan mengurangi kekenyalan pada baja. 2. Pengaruh suhu pemanasan


Supaya terjadi pelarutan yang lengkap sebagai hasil dari pendinginan, maka penting adanya pelarut unsur karbon dengan jumlah cukup pada larutan padat sebagai hasil dari pemanasan. Baja yang mengandung karbon kurang dari 0,83% biasaanya dipanaskan di atas titik kritis atas (tertinggi), seluruh unsur karbon masuk kedalam unsure padat selanjutnya di dinginkian. Baja dengan kandungan karbon lebih dari 0,83% biasanya di panaskan hanya sedikit diatas titik kritis terendah (bawah). Dalam hal ini tidak terjadi perubahan perlit menjadi austenit. Pendinginan yang di lakukan pada suhu itu akan membentuk martensit. Sewaktu kandungan karbon diatas 0,83% tidak terjadi perubahan sementit bebas menjadi austenit, karena larutan telah menjadi keras. Sehingga perlu di lakukan pemanasan pada suhu tinggi sehingga perlu dilakukan pemanasan dalam suhu tinggi sehingga merubahnya dalam bentuk austenit.

Austenit Ini akan menghasilkan struktur

berbentuk kasar tanpa mengalami penambahan yang cukup besar pada kekerasan dan kekuatannya. Akan tetapi menyebabkan baja menjadi lebih rapuh setelah didinginkan.

Lamanya pemanasan tergantung pada tebalnya bahan tidak

berukuran panjang karena akan menghasilkan struktur yang kasar. 3. Pengaruh pendinginan Jika baja didinginkan dengan kecepatan minimum yang disebut dengan kecepatan pendinginan kritis, maka seluruh austenit akan berubah kedalam bentuk martensit.sehingga dihasilkan kekerasan baja yang maksimum. Kecepatan pendinginan kritis tergantung pada komposisi kimia baja. Bila kecepatan pendinginan sedikit lebih rendah dari kecepatan pendinginan kritis akan terbentuk “toorsit”. Toorsit dan sorbit lebih keras dan kuat dari pada


baja yang mempunyai struktur yang seimbang.

Kecepatan pendinginan

tergantung pada pendinginan yang digunankan (Sondang,2009).

2.7. Pendingan secara Cepat ( Quenching ) Metoda pencelupan secara cepat yang di sebut quenching, pada proses ini diperoleh struktur martensit akibat dari penurunan temperatur dan suhu austenit ke suhu kamar yang menyebabkan logam menjadi keras. Pendinginan secara mendadak dari 700 oC lebih adalah suatu pengerjaan yang sangat drastis, dan pendingan yang cepat ini sering mengakibatkan keretakan dan pergeseran benda kerja. Sejumlah media digunakan dalam quenching untuk mendapatkan variasi pendinginan. Larutan soda akustik 5% memberikan pendinginan yang sangat dahsyat, lali dimasukkan air asin, kemudian air dingin.

Air hangat, minyak

mineral, minyak binatang, dan sayur-saturan menberikan pendingingan yang lambat,(Mulyadi,2007) Efek pendinginan yang lambat pada teras terutama pada benda-benda yang besar, adalah bagian dalam baja hampir tidak sekeras bagian luarnya. Oleh karena itu akan terjadi pengendapan karbon, dan bagian tengah baja akan mengandung pearlite. Hal ini tidak merugikan, ikarena teras yang sedikit lebih lunak akan mengubah keadaan menjadi lebih rapuh dan kuat.

2.8. Struktur mikro logam Semua logam mengandung stuktur mikro yang berbeda, bila suatu logam dibersihkan akan terlihat struktur mikro yang berupa goresan-goresan.

Ada


beberapa jenis struktur mikro antara lain ferit, perlit, martensit, dan lain-lain. Beberapa contoh baja karbun seperti gambar dibawah ini.

Gambar 2.5 Struktur mikro baja karbon. Ferrit adalah butiran besi murni, sedangkan perlit adalah lapisan serat ferrit, martensit adalah strukur yang terjadi akibat transfer geser yang cepat didalam kisi atom yang tidak diikat dengan defuse atom.(Amanto,1999) Ferrit ialah kristal besi murni (ferum = Fe). Ferit terletakrapat Saling mendekat dan tidak teratur, baik bentuk maupun besarnya. Ferit merupakan bagian baja yang paling lunak. Ferit murni tidak akan cocok andai kata digunakan sebagai bahan benda kerja yang menampung beban karena kekuatannya kecil. Sementit, (Fe3C) ialah suatu senyawa kimia antar besi (Fe) dengan zat arang (C). Sebagai unsur struktur tersendiri ia mengandung 6,7% zat arang. Rumus kimia

Fe3C menyatakan bahwa senantiasa ada 3 atom besi yang

menyelenggarakan ikatan dengan sebuah atom zat arang ( C ) menjadi sebuah molekul karbit besi. Dengan mengikatnya kandungan C, maka membesar pula kadar sementit. Sementit dalam baja merupakan struktur yang paling keras (Fe3C 270 kali lebih keras dari besi murni). Perit merupakan kelompok campuranerat antara dan sementit dengan kandungan zat arang seluruhnya sebesar 0,8%.

Dalam struktur perlit semua


kristal ferit serpih sementit yang memperoleh penampatan saling berdampingan dengan lapisan tipis.(Verlag,1985) Dan dengan menggunakan alat Mikroskocope struktur permukaan logam dapat dilihan setelah permukaan logam yang akan di uji tersebut di gerinda sehalus mungkin dan di poles dengan mempergunakan larutan poles alumina dan kemudian di etchan dengan campuran asam nitrat dengan ethanol. Sebagai contoh mikro logam yang dapat dilihat seperti gambar di bawah ini : (Material teknik PTKI,2009)

Gambar 2.6 Struktur Mikro Logam Universitas Sumatera Utara

2.9. Sifat kekerasan logam Kekerasan adalah ketahanan beban terhadap deformasi plastis, karena pembebanan setempat pada permukaan berupa goresan atau penekanan. Sifat ini banyak berhubungan dengan sifat kekuatan, daya tahan aus, dan kemampuan dikerjakan dengan mesin atau (mampu mesin). Cara pengujian kekerasan ada 3 macam, yaitu goresan, menjatuhkan bola baja, dan penekanan, Kekerasan suatu bahan dapat berubah bila di kerjakan dengan pekerjaan dingin atau (cold worked) seperti pengerolan, penariakn serta kekerasan dapat dicapai dengan kebutuhan dengan perlakuan panas.

Kekerasan suatu bahan dapat diketahui dengan

pengujian kekerasan memekai mesin uji kekerasan

(hardness tester )

menggunakan 3 cara atau matoda telah banyak dilakukan, yaitu : metoda brinel, Rockwell dan Vickers. Uji kekarasan Vickers menggunakan penumbuk piramida intan yang dasarnya berbentuk bujur sangkar. Angka kekerasan piramida intan yang disarnya berbentuk bujur sangkar. Angka kekerasan piramida intan (DPH) aatu angka kekerasan Vickers ( VHN atau VPH ), di defenisikan sebagai beban di bagiluas permukaan lekuka. Luas ini di hitung `dari pengukuran mikroskopik panjang diagonal jejak. DPH dapat ditentukan dari persamaan berikut(Surdia, 1995) : VHN = 1854,4

F d2

…………( 2.1

Dimana :

F = beban yang diterapkan, ( kg ) d = Panjang diagonal rata-rata, (mm)


Nilai kekerasan Vickers dapat di tentukan berdasarkan persamaan 2.1 dari data yang diperoleh.: Beban F yang diterapkan = ( 200 ± 0,025 ) gram Nilai skala terkecil (NST) Vickers = 0,5 µm Sehingga angka ketidakpastian (KTP) yang di peroleh adalah KTP + ½ NST KTP skala Vickers = ½ x 0,5 µm = 0,25 µm Sehingga hasil pengukuran di peroleh adalah : d = (d ± 0,25) µm Ke tidak pastian (KTP) hasil perhitungan berdasarkan rumus tersebut adalah sebagai berikut (Sudjana, 1992): VHN = 1854,4

KTP =

δF F

F d2

+2

δd d

Pada hasil pengujian lekukan yang benar yang dibuat oleh penumbuk piramida intan haruslah berbentuk bujur sangkar. Langkah –langkah penyiapan specimen untuk pengujian kekerasan adalah sebagai berikut : 1. Spesimen di potong dengan gergaji sehingga berbentuk ukuran diameter 22 mm dan panjang 30 mm. 2. Specimen diamplas hingga rata dan halus menggunakan kertas amplas no 300, 500, 800, 1000, kemudian di poles. 3. Permukaan yang di uji adalah permukaan yang pinggir. 4. Specimen siap di uji kekerasannya dengn metode Vickers.


BAB II TINJAUAN PUSTAKA. Baja karbon dan baja paduaan. Baja karbon bukan berarti baja yang sama sekali

Recommend Documents