PENGARUH SUHU CARBURIZING MENGGUNAKAN MEDIA ARANG BATOK KELAPA TERHADAP KEKERASAN DAN KETAHANAN AUS RODA GIGI BAJA AISI 4140 SKRIPSI

PENGARUH SUHU CARBURIZING MENGGUNAKAN MEDIA ARANG BATOK KELAPA TERHADAP KEKERASAN DAN KETAHANAN AUS RODA GIGI BAJA AISI 4140

SKRIPSI

Diajukan dalam rangka penyelesaian studi Strata 1 untuk mencapai gelar Sarjana Teknik

Oleh

Nama

: Ahmad Aniq Sofiyyudin

NIM

: 5250401038

Program Studi

: Teknik Mesin S1

Jurusan

: Teknik Mesin

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2007

HALAMAN PENGESAHAN Skripsi tahun 2007, pengaruh suhu carburizing menggunakan media arang batok kelapa terhadap kekerasan dan ketahanan aus roda gigi baja AISI 4140. Telah dipertahankan dihadapan team penguji pada Hari

:

Tanggal

: Panitia Ujian :

Ketua

Sekretaris

Drs. Supraptono, M. Pd NIP. 131125645

Basyirun, S. Pd, M. T NIP. 132094389 Team Penguji : Ketua Penguji I

M. Noer Ilman, S.T., M.Sc.,Ph.D NIP. 132133374 Pembimbing I

Anggota Penguji II

M. Noer Ilman, S.T, M.Sc.,Ph.D NIP. 132133374

Drs. Aris Budiyono, M. T. NIP. 132084481

Pembimbing II

Anggota Penguji III

Drs. Aris Budiyono, M. T NIP. 132084481

Hadromi, SPd., M.T NIP. 132255793 Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik

Prof. Dr. Soesanto NIP. 130875753

ii

ABSTRAK

Dalam dunia industri, khususnya konstruksi dan perancangan membutuhkan bahan yang bagus dan lebih baik. Roda gigi tergolong komponen yang sangat penting di dalam industri. Selama ini banyak dilakukan pengembangan-pengembangan yang bertujuan untuk mendapatkan roda gigi yang lebih baik. Diantaranya penelitian dalam proses carburizing. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh variasi suhu pemanasan carburizing terhadap nilai kekerasan dan keausan, dan sesudah dilakukannya proses quenching, struktur mikro dan makro pada baja AISI 4140. Penelitian menggunakan metode eksperimen. Pada penelitian ini spesimen adalah roda gigi di potong, di ampelas kemudian raw materials di foto mikro, spesimen yang lain diberikan perlakuan yaitu carburizing dengan media arang batok kelapa di campur dengan barium carbonat (BaCo3), dengan variasi suhu 8500C, 9000C, 9500C holding time 6 jam, kemudian dilakukan pengujian struktur mikro, makro, pengujian kekerasan dan keausan. Pengujian yang sama juga dilakukan pada spesimen raw materials. Setelah pengujian selesai spesimen dipanaskan pada suhu 9000C selama 30 menit, kemudian di quenching dimedia air. Setelah itu dilakukan pengujian struktur mikro, struktur makro, uji kekerasan dan keausan. Hasil uji komposisi kimia 96,99 Fe, 0,796 Mn, 0,486 C, 0,173 Si, 1,053 Cr, 0,053 Ni, 0,05 W, 0,003, 0,022 Si, 0,092 Cu, 0,192 Mo, 0,01 Nb. Hasil pengujian struktur mikro, raw material terdiri atas ferrite dan pearlite. Pada spesimen setelah di carburizing suhu 8500C terdiri atas struktur ferrite, pearlite, dan daerah pergerakan sementite 150μm dari tepi. Spesimen setelah di carburizing suhu 9000C terdiri atas struktur ferrite, pearlite, dan daerah pergerakan sementite 200μm dari tepi. Pada spesimen setelah di carburizing suhu 9500C terdiri atas struktur ferrite, pearlite, dan daerah pergerakan sementite 525μm dari tepi. Pada spesimen yang telah mengalami proses carburizing 8500C, 9000C, 9500C dan di quenching terbentuk struktur ferrite dan martensit. Pengujian foto makro menunjukkan tebalnya lapisan carburizing. Spesimen setelah di carburizing suhu 8500C dengan ketebalan 0,7 mm. Spesimen setelah di carburizing suhu 9000C dengan ketebalan 1 mm, Spesimen setelah di carburizing suhu 9500C dengan ketebalan 1,5 mm. Semakin tinggi suhu pemanasan maka lapisannya semakin tebal. Pengujian kekerasan pada spesimen raw materials dan spesimen yang telah mengalami proses carburizing pada suhu 8500C, 9000C, 9500C, dengan jarak awal dari tepi 50μm, dan selanjutnya 200μm. memperlihatkan peningkatan sejalan dengan tinggi suhu pemanasan. Pada pengujian kekerasan spesimen raw materials mempunyai nilai kekerasan 179,32 kg/mm2, pada spesimen carburizing suhu 8500C pada mempunyai nilai kekerasan 219,002 kg/mm2. Spesimen carburizing suhu 9000C pengujian dengan nilai 277,83 kg/mm2 , spesimen carburizing suhu 9500C pengujian dengan nilai 293,168 kg/mm2. Pengujian kekerasan spesimen yang telah di quenching mempunyai nilai yang semakin tinggi dibandingkan spesimen hasil carburizing. Pada pengujian spesimen carburizing suhu 8500C dan di quenching mempunyai nilai kekerasan 786,26 kg/mm2 . Spesimen carburizing suhu 9000C dan di quenching dengan nilai 799,176 kg/mm2 , spesimen carburizing suhu 9500C dan di quenching dengan nilai 818,256 kg/mm2, Pengujian keausan menunjukkan hasil yang semakin turun, raw materials yaitu 0,182 gram, spesimen carburizing 8500C yaitu 0,103 gram, carburizing 9000C yaitu 0,84 gram, carburizing 9500C yaitu 0,075 gram. spesimen carburizing 8500C dan di quenching 0,063 gram. spesimen carburizing 9000C dan di quenching dengan 0,056 gram,spesimen carburizing 9500C dan di quenching dengan nilai 0,051 gram. Pada perhitungan laju keausan juga mengalami penurunan, raw materials yaitu 0,000024669 gram/mm2.s, spesimen carburizing 8500C yaitu 0,000014367 gram/mm2.s, carburizing 9000C yaitu 0,000011554 gram/mm2.s, carburizing 9500C yaitu 0,000010869 gram/mm2.s. spesimen carburizing 8500C dan di quenching yaitu 0,00000883 gram/mm2.s, carburizing 9000C di quenching yaitu 0,000008281gram/mm2.s, spesimen carburizing 9500C di quenching yaitu 0,000007521 gram/mm2.s. Simpulan dalam penelitian ini adalah pengujian kekerasan dan keausan, maupun perhitungan laju keausan hasil paling baik adalah pada suhu pemanasan carburizing 9500C, yaitu pengujian kekerasan 306,44kg/mm2, pengujian keausan 0,075gram, laju keausan 0,000010869gram/mm2.s. dan pada spesimen yang telah mengalami quenching dengan suhu carburizing 9500C. Kata kunci : baja AISI 4140, carburizing, quenching, laju keausan

iii

MOTTO

<

Actually there is an ease after the difficulty (Qor’an, Al-Insyiroh: 6)

<

Kegagalan adalah keberhasilan yang tertunda dan jangan pernah takut untuk mencoba, gagal adalah modal awal untuk melangkah selanjutnya. Kalau belum pernah gagal berarti belum punya modal untuk melangkah di kemudian hari nanti.

<

Siapa yang pergi menuntut ilmu maka ia berada di jalan ALLAH SWT hingga ia kembali (HR. Tirmidzi).

<

“Sungguh beruntung bagi orang yang mau tirakat banter dan bekerja keras.” (H.R. Ahmad)

iv

PERSEMBAHAN

Skripsi ini kupersembahkan untuk : <

Ibu tercinta, Siti Mutmainah yang selama ini memberikan kasih sayang, dengan sabar senantiasa mendoakanku, dan memberikan banyak nasehat yang sangat berarti.

<

Kakakku: Umi Mukminatul Mahmudah dan Zuana Turrosyidah yang senantiasa memberikan semangat, dukungan moril dan materiil.

<

Teman-teman terbaikku : Akhmad Mustolih, Dihrod Andika, Limas Figurawati, Fitri Estu Wahanani, Kurnia Triartanti, Yulianingsih, Nuning Prasetya, Ririk Pratitis, M. Habib Musthofa, Heri Prasetyo, Dwi Atmoko Wicaksono, Tri Teguh Anggara, Isrinda Wisit yang selalu memberikan semangat, dan dukungan untuk berbuat lebih baik

<

Adikku : Latif Rowi, M. Ghosin, Dwi Puji Asih, Sri Patmawati, Esti Marhanis, yang senantiasa memberikan semangat untuk menyelesaikan skripsi ini.

<

Penghuni Tut Wuri Handayani Kost.

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga proses penelitian dan sekaligus penulisan skripsi ini berjalan dengan lancar. Peneliti menyadari bahwa dalam penelitian dan penulisan skripsi ini tidak lepas dari hambatan yang peneliti hadapi, namun dengan bantuan dan bimbingan dari bebagai pihak penelitian ini dapat terlaksana dengan baik. Pada kesempatan ini peneliti ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1

Prof. Dr. Soesanto selaku dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

2

Drs. Pramono selaku ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.

3

M. Noer Ilman, S.T, M.Sc.,Ph.D selaku dosen pembimbing I yang dengan penuh kesabaran membimbing, mengarahkan dan memotivasi peneliti.

4

Drs. Aris Budiyono, M. T selaku dosen pembimbing II yang dengan penuh kesabaran membimbing, mengarahkan dan memotivasi peneliti.

5

Pak Aji dan Mas Yanto, Lab. Bahan Teknik Mesin S1 Universitas Gadjah Mada yang telah banyak membantu selama penelitian.

6

Pak lilik, Pak Ardian, Pak Puji Lab. Bahan Teknik Diploma Teknik Mesin Universitas Gadjah Mada yang telah banyak membantu peneliti.

7

Teman-teman seperjuangan TM’01, Laboran, Teknisi, serta

semua pihak

yang tidak bisa disebutkan satu persatu yang telah membantu dalam menyusun skripsi ini.

vi

Peneliti berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca dan peneliti. Peneliti menyadari bahwa skripsi ini jauh dari sempurna, maka kritik dan saran yang membangun sangat peneliti harapkan.

Semarang,

Peneliti

vii

Febuari 2007

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN JUDUL....................................................................................... i HALAMAN PENGESAHAN.......................................................................... ii ABSTRAK .............................................................................................. ...... iii MOTTO .................................................................................................. .......iv PERSEMBAHAN ................................................................................... ....... v KATA PENGANTAR ............................................................................ .......vi DAFTAR ISI .......................................................................................... ..... viii DAFTAR TABEL .................................................................................. .......xi DAFTAR GAMBAR ............................................................................. ...... xii DAFTAR LAMPIRAN .......................................................................... ...... xv BAB I. PENDAHULUAN A. Alasan pemilihan judul ....................................................... ....... 1 B. Permasalahan Penelitian...................................................... ....... 3 C. Tujuan Penelitian................................................................. ....... 3 D. Manfaat Penelitian .............................................................. ....... 4 E. Penegasan Istilah ................................................................. ....... 4 BAB II. LANDASAN TEORI A. Baja ................................................................................... ....... 7 B. Baja AISI 4140................................................................... ...... 10 C. Struktur Baja ...................................................................... ...... 11 D. Besi .................................................................................... ...... 13 E. Baja Paduan ...................................................................... ...... 17

viii

F. Roda Gigi .......................................................................... ...... 20 G. Surface Treatment .............................................................. ...... 22 H. Quenching ......................................................................... ...... 29 I. Pengujian Kekerasan ......................................................... ...... 31 J. Pengujian Keausan ............................................................ ...... 33 K. Pengujian Struktur Mikro................................................... ...... 34

BAB III. METODE PENELITIAN A. Bahan dan Dimensi Spesimen............................................ ...... 37 B. Waktu dan Tempat Penelitian ........................................... ...... 38 C. Desain Penelitian ............................................................... ...... 38 D. Diagram Alur Penelitian ................................................... ...... 46 E. Metode Pengumpulan Data ................................................ ...... 47

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN A. Hasil Penelitian ..................................................................... ...... 48 1. Komposisi bahan penelitian ............................................. ...... 48 2. Struktur Mikro................................................................... ...... 51 3. Struktur makro .................................................................. ...... 63 4. Uji kekerasan..................................................................... ...... 65 5. Uji Keausan ...................................................................... ...... 71 6. Laju Keausan..................................................................... ...... 73 B. Pembahasan ........................................................................... ...... 75

ix

BAB V. PENUTUP A. Simpulan ................................................................................ ...... 80 B. Saran ...................................................................................... ...... 81 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................ ...... 82 LAMPIRAN ........................................................................................... ...... 83

x

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1. Principal Type of Standard Alloy Steels ................................................10 Tabel 2. Klasifikasi roda gigi ............................................................................... 20 Tabel 3. Lembar pengamatan kekerasan ............................................................. 47 Tabel 4. Lembar pengamatan keausan ................................................................. 48 Tabel 5. Typical Mechanical Properties and Applications of Low-Alloy Steels...50 Tabel 6. Hasil uji komposisi kimia ...................................................................... 51 Tabel 7. Hasil pengujian kekerasan setelah di carburizing.................................. 65 Tabel 8. Hasil pengujian kekerasan setelah di quenching.....................................67 Tabel 9. Hasil pengujian keausan ....................................................................... 71 Tabel 10. Hasil perhitungan laju keausan ............................................................. 74

xi

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1. Diagram besi-karbida-besi ................................................................. 7 Gambar 2. Struktur baja zat arang.......................................................................12 Gambar 3. Diagram Transformasi.......................................................................14 Gambar 4. Struktur kubik pemusatan ruang logam ............................................15 Gambar 5. Sel satuan pemusatan ruang (logam).................................................16 Gambar 6. Struktur kubik pemusatan sisi pada logam........................................17 Gambar 7. Sel satuan kubik pemusatan sisi (logam) ..........................................17 Gambar 8. Macam-macam roda gigi ................................................................. 21 Gambar 9. Mekanisme difusi intertisi................................................................ 23 Gambar 10. Grafik waktu karbonisasi dalam bahan karbonisasi cair.................26 Gambar 11. Mekanisme pendinginan .................................................................30 Gambar 12. Prinsip pengukuran kekerasan vickers ............................................ 32 Gambar 13. Pemeriksaan benda uji dengan mikroskop metalurgi..................... 36 Gambar 14. Foto Spesimen yang akan diuji ....................................................... 37 Gambar 15a. Kotak dan tutup spesimen ............................................................ 40 Gambar 15b. Peletakan spesimen saat pemanasan ............................................. 40 Gambar 16. Oven listrik yang digunakan dalam carburizing .............................. 41 Gambar 17. Mesin foto struktur mikro .............................................................. 42 Gambar 18. Mesin foto makro ............................................................................. 42 Gambar 19. Alat Uji Kekerasan Vickres .............................................................. 43 Gambar 20. Skema uji keausan............................................................................ 45

xii

Gambar 21. Diagram alur penelitian.................................................................... 46 Gambar 22. Struktur mikro material uji (raw materials).................................... 52 Gambar 23. Struktur mikro spesimen yang telah di carburizing pada suhu 8500C holding time 6 jam, perbesaran 200x ............................................... 54 Gambar 24. Struktur mikro spesimen yang telah di carburizing pada suhu 9000C holding time 6 jam, perbesaran 200x ............................................... 55 Gambar 25. Struktur mikro spesimen yang telah di carburizing pada suhu 9500C holding time 6 jam, perbesaran 200x ............................................... 56 Gambar 26. Struktur mikro bagian kepala roda gigi suhu carburizing a).8500C, b).9000C, dan c). 9500C................................................................. 57 Gambar 27. Struktur mikro spesimen yang telah di carburizing pada suhu 8500C, dan di quenching jam, perbesaran 200x........................................... 59 Gambar 28. Struktur mikro spesimen yang telah di carburizing pada suhu 9000C, dan di quenching jam, perbesaran 200x........................................... 60 Gambar 29. Struktur mikro spesimen yang telah di carburizing pada suhu 9500C, dan di quenching jam, perbesaran 200x........................................... 61 Gambar 30. Struktur mikro bagian kepala roda gigi suhu carburizing a).8500C, b).9000C, dan c). 9500C dan di quenching .................................... 62 Gambar 31. Foto makro spesimen setelah di carburizing: a).8500C, b).9000C, dan

c).9500C,

dan

spesimen

carburizing:

a).

8500C,

b).9000C,c).9500C yang di quenching.............................................. 64 Gambar 32. Grafik hasil pengujian kekerasan baja AISI 4140.......................... 66

xiii

Gambar 33. Grafik hasil pengujian kekerasan baja AISI 4140 carburizing + quenching 9000C ............................................................................. 69 Gambar 34.

Grafik hasil pengujian keausan baja AISI 4140............................ 72

Gambar 35.

Grafik laju keausan baja AISI 4140 .............................................. 74

xiv

DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Hasil Uji Komposisi Kimia Raw Materials ..................... ..............83 Lampiran 2. Data Uji Kekerasan Raw Materials ................................................ 84 Lampiran 3. Data Uji Kekerasan Carburizing Suhu 8500C................................ 85 Lampiran 4. Data Uji Kekerasan Carburizing Suhu 9000C................................ 86 Lampiran 5. Data Uji Kekerasan Carburizing Suhu 9500C................................ 87 Lampiran 6 Data Uji Kekerasan di Carburizing 8500C ,di Quenching 9000C .. 88 Lampiran 7. Data Uji Kekerasan di Carburizing 9000C ,di Quenching 9000C .. 90 Lampiran 8. Data Uji Kekerasan di Carburizing 9500C ,di Quenching 9000C .. 92 Lampiran 9. Hasil Uji Keausan dan Laju Keausan ............................................. 94

xv

BAB I PENDAHULUAN

A. Alasan Pemilihan Judul Dalam dunia industri, khususnya di bidang konstruksi dan perancangan, tentunya membutuhkan bahan-bahan yang mampu memenuhi keinginan dari si pemakai atau mempunyai sifat-sifat yang lebih bagus dan lebih baik. Misalnya memiliki kekuatan tarik, kekerasan dan ketahanan lelah/fatik yang tinggi, ketahanan aus sehingga produk yang terbuat dari logam tersebut awet dan tahan lama, tahan korosi, tahan aus, dan sebagainya. Roda Gigi didalam dunia industri mempunyai peranan yang sangat penting. Hal ini dikarenakan sejak dahulu sampai sekarang roda gigi merupakan komponen yang tidak dapat digantikan disetiap mesin produksi atau perkakas dalam dunia industri. Selama ini banyak sekali pengembangan-pengembangan yang dilakukan oleh para peneliti agar dalam pembuatan roda gigi menghasilkan roda gigi yang baik, hal ini disebabkan dalam dunia industri banyak sekali roda gigi yang rusak, aus, patah, dikarenakan roda gigi tersebut tidak kuat terhadap gesekan dan tekanan yang dihasilkan saat dua roda gigi bersinggungan pada saat mesin bekerja. Pengarbonan/Carburizing yaitu proses pemberian atau penambahan kandungan karbon yang lebih banyak pada bagian permukaan dibanding dengan dinding bagian dalam, sehingga kekerasan permukaannya lebih meningkat. Sedang pada bagian dalamnya diharapkan masih memiliki keuletan/keliatan.

1

2

Berdasarkan uraian di atas peneliti mengambil permasalahan” Pengaruh suhu carburizing menggunakan media arang batok kelapa terhadap kekerasan dan ketahanan aus roda gigi baja AISI 4140”. Variasi suhu karbonisasi yang digunakan adalah 8500 C, 9000 C, 9500 C. Penentuan suhu ini berdasar bahwa karbonisasi secara umum dilaksanakan pada suhu 9000 C - 9500 C (Beumer, 1980 : 37). Peneliti menggunakan suhu optimal serta suhu dibawahnya untuk dijadikan sebagai variasi dalam penelitian ini. Hal ini untuk melihat apakah benar suhu 9000 C - 9500 C suhu yang optimal untuk proses karbonisasi, sehingga akan diketahui suhu yang terbaik untuk proses karbonisasi. Dapat dilihat pada diagram fasa besikarbida-besi, baja dengan kadar karbon 0,4% bila dipanaskan diatas temperatur 8000C akan berada di daerah Ac3/daerah diatas daerah austenit dan terjadinya perubahan dari struktur BCC menjadi FCC. dan ketika kadar karbon lebih besar daripada eutectoid (0,8%C), maka karbida besi (Fe3C) akan mulai memisah dari austenite. Sementite (Fe3C) merupakan struktur yang sangat keras. Dengan proses carburizing variasi suhu 8500 C, 9000 C, 9500 C akan menghasilkan baja yang semakin keras. Pemilihan suhu pemanasan 9000C sebelum di lakukannya proses quenching, didasarkan bahwa semua baja pada dasarnya jika dipanaskan diatas suhu 7230C akan mengalami perubahan struktur dan karakteristik, baja yang dicelupkan/quenching dengan cepat akan menghasilkan struktur martensite. Pencelupan dari titik A3 akan menghasilkan struktur yang halus, sedangkan pendinginan secara perlahanlahan atau pencelupan dari suhu yang lebih tinggi akan menghasilkan struktur yang kasar, maka dari itu peneliti sengaja memilih suhu 9000C untuk melihat

3

perubahan struktur dan karakteristik yang dihasilkan spesimen yang telah di carburizing kemudian di quenching. B. Permasalahan Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, permasalahan yang akan diungkap dalam penelitian ini adalah: 1. Bagaimanakah nilai kekerasan, ketahanan aus dari roda gigi sebelum dan sesudah dilakukannya carburizing dengan menggunakan media arang batok kelapa. 2. Bagaimanakah nilai kekerasan, ketahanan aus dari roda gigi sesudah dilakukannya proses quenching dengan menggunakan media air. 3. Bagaimanakah bentuk struktur mikro dari material sebelum dan sesudah dilakukan carburizing dengan menggunakan media arang batok kelapa. 4. Bagaimanakah bentuk struktur mikro dari material sesudah dilakukan proses quenching dengan menggunakan media air. C. Tujuan Penelitian dan Manfaat Penelitian 1. Tujuan dari diadakannnya penelitian ini secara rinci adalah: a. Mengetahui bagaimanakah nilai kekerasan, ketahanan aus dari roda gigi

sebelum

dan

sesudah

dilakukannya

carburizing

dengan

menggunakan media arang batok kelapa. b. Mengetahui bagaimanakah nilai kekerasan, ketahanan aus dari roda gigi sesudah dilakukannya proses quenching dengan menggunakan media air.

4

c. Mengetahui bagaimanakah bentuk struktur mikro

dari material

sebelum dan sesudah dilakukan carburizing dengan menggunakan media arang batok kelapa. d. Mengetahui bagaimanakah bentuk struktur mikro sebelum

dan

sesudah

dilakukan

proses

dari material

quenching

dengan

menggunakan media air. 2. Dari penelitian ini diharapkan akan memberikan manfaat dalam kontribusinya terhadap pembangunan nasional serta ilmu pengetahuan dan teknologi yaitu:

a. Sebagai pengembangan dari teori yang telah didapat peneliti saat perkuliahan. b. Memberikan sumbangan pustaka bagi dunia pendidikan. c. Memberikan terobosan-terobosan baru kepada masyarakat dalam pengembangan heat treatment. D. Penegasan Istilah Penegasan istilah dimaksudkan untuk memberikan gambaran yang lebih jelas dan agar terdapat kesatuan pengertian dari beberapa istilah yang terdapat dalam rancangan skripsi ini. Istilah-istilah tersebut antara lain : 1. Pengaruh Dalam Kamus Bahasa Indonesia, pengaruh adalah daya yang ada atau timbul dari sesuatu (orang, benda dan sebagainya) yang berkuasa atau yang berkekuatan. (WJS. Poerwadarminto, 1976 : 664). Pengaruh dalam penelitian ini adalah hubungan yang mempengaruhi dampak suhu

5

pemanasan pada proses pengarbonan dengan media arang batok kelapa terhadap pengujian kekerasan dan keausan baja karbon sedang. 2. Suhu pemanasan Suhu pemanasan adalah tingginya temperatur dimana bahan dipanaskan pada saat carburizing. 3. Pengarbonan (Carburizing) Pengarbonan/Carburizing yaitu proses pemberian atau penambahan kandungan karbon yang lebih banyak pada bagian permukaan dibanding dengan dinding bagian dalam, sehingga kekerasan permukaannnya lebih meningkat. Sedang pada bagian dalamnya diharapkan masih memiliki keuletan/keliatan. 4. Kekerasan Kekerasan adalah kemampuan dan ketahanan bahan menerima penetrasi dari bahan lain. Pada penelitian ini menggunakan uji kekerasan Vickers yaitu suatu alat uji kekerasan dengan indentor berbentuk piramida intan yang dasarnya berbentuk bujur sangkar. Besarnya sudut antara permukaan-permukaan piramida yang berhadapan adalah 1360 . 5. Keausan Keausan dalam penelitian ini adalah keausan goresan. Keausan goresan yaitu

fenomena

abrasi

akibat

pemolesan

dengan

bahan

abrasi

(Surdia,2000) 6. Arang batok kelapa Arang batok kelapa adalah arang yang berbahan dasar atau terbuat dari kulit keras (batok) buah kelapa.

6

7. Struktur Mikro Struktur mikro baja adalah struktur bahan dalam ukuran yang kecil. Pada penelitian ini akan memperlihatkan struktur pembentuk baja pada masing-masing perlakuan dengan pembesaran sehingga dapat dengan jelas dilihat perbedaannya. 8. Struktur Makro Struktur makro adalah ciri bahan yang dapat dilihat mata, meskipun dalam prakteknya kerap kali digunakan pembesaran hingga sepuluh kali. Tujuan utama pemeriksaan makro adalah untuk menampilkan : rongga, inklusi, segregasi komposisi, struktur serat, deformasi, dan efek perlakuan panas setempat, yang semua mempunyai pengaruh yang besar terhadap sifat teknik bahan atau benda. (Alexander ,1991) 9. Baja AISI 4140 Baja ini termasuk golongan Chromium-Molybdenum steels, dengan komposisi 0,40 C, 1,0 Cr, 0,90 Mn, dan 0,20 Mo. dipergunakan untuk pembuatan roda gigi turbin gas, dan transmisi (Smith,1996) Jadi maksud dari penelitian ini adalah melakukan suatu tindakan yang disengaja pada material baja AISI 4140 yaitu dengan meningkatkan kadar karbon permukaan material untuk mengetahui pengaruhnya terhadap kekerasan dan ketahanan aus terhadap benda uji baja AISI 4140.

BAB II LANDASAN TEORI

A. Baja Di dunia industri baja mempunyai peranan yang sangat penting. Baja sebagai bahan baku pelat, pipa, lembaran, profil dan sebagainya. Pembentukan baja dapat melalui proses pengecoran, penempaan, pencanaian.

Karbon

merupakan salah satu unsur penting dalam baja, karena dapat meningkatkan kekerasan dan kekuatan baja. Tinggi rendahnya kadar karbon mempengaruhi tinggi rendahnya suhu kritis (batas zona struktur logam).

Gambar 1. Diagram Besi-Karbida-Besi (Amstead, 1989 )

7

8

Bila kadar karbon baja melampaui 0,20%, suhu dimana sifat ferrite mulai terbentuk dan mengendap dari austenite turun. Baja yang berkarbon 0,80% disebut baja eutectoid dan struktur terdiri dari 100% pearlite. Titik eutectoid adalah suhu terendah dalam logam dimana terjadi perubahan dalam keadaan larut padat dan merupakan suhu keseimbangan terendah dimana austenite terurai menjadi ferrite dan cementite. Bila kadar karbon baja lebih besar dari pada eutectoid, perlu diamati garis pada diagram besi-karbida besi. Garis ini menyatakan suhu dimana karbida besi mulai memisah dari austenite. Karbida besi ini dengan rumus Fe3C disebut cementite. Cementite sangat keras dan rapuh. Baja yang mengandung kadar karbon kurang dari eutectoid (0,80%) disebut baja hypoeutectoid dan baja yang mengandung kadar karbon lebih dari eutectoid disebut baja hypereutectoid (Amstead, 1989 : 141). Pada

proses

perlakuan

panas

diperlukan

pengetahuan

tentang

transformasi fasa, sehingga memungkinkan memperoleh sifat-sifat mekanik bahan dengan mengubah struktur mikro baja. Struktur yang terdapat pada baja antara lain adalah : a.

Ferrite Ferrite mempuyai sel satuan Body Centered Cubic (BCC) yang hanya dapat menampung unsur karbon maksimum 0,025% pada temperatur 7230 C. Ferrite menjadi getas pada temperatur rendah, dan merupakan struktur yang paling lunak pada baja.

9

b. Pearlite Pearlite adalah campuran ferrite dan cementite berlapis dalam suatu struktur butir. Laju pendinginan lambat menghasilkan pearlite kasar dan laju pendinginan cepat menghasilkan pearlite halus, bersifat keras dan lebih tangguh. c. Austenite Austenite mempunyai sel satuan kubus pusat badan atau Face Centered Cubic (FCC) yang mengandung unsur karbon maksimum hingga 1,7%. Fasa ini hanya mungkin ada pada temperatur tinggi. d. Martensite Martensite merupakan fasa larutan padat lewat jenuh dari karbon dalam sel satuan tetragonal pusat badan atau Body Centered Tetragonal (BCT). Makin tinggi kejenuhan karbon maka semakin keras dan getas. Jika baja didinginkan secara cepat dari fasa austenite, maka sel satuan FCC akan bertransformasi secara cepat menjadi BCC. Pendinginan yang cepat ini menyebabkan unsur karbon yang larut dalam BCC tidak sempat keluar (terperangkap) dan tetap berada dalam sel satuan tersebut. Hal ini menyebabkan distorsi sel satuan sehingga sel satuan BCC berubah menjadi BCT. e.

Cementite Cementite merupakan senyawa bersifat sangat keras yang mengandung 6,67% karbon. Cementite sangat keras, tetapi bila bercampur dengan ferrite yang lunak maka kekerasan keduanya menurun.

10

f. Ledeburite Ledeburite merupakan campuran eutektik antara austenite dan cementite, mengandung 4,3% karbon dan terbentuk pada suhu 11300 C.

B. Baja AISI 4140 Baja AISI 4140 merupakan jenis baja paduan rendah, menurut standarisasi AISI (American Iron and Steel Institute) Baja AISI 4140 merupakan baja paduan yang mengandung unsur-unsur paduan 0,36-0,44% C, 0,1-0,35% Si, 0,70-1,00% Mn, 0,9-1,20% Cr, 0,15-0,25% Mo (Smallman, 2000:333). Baja paduan ini sebagian besar digunakan sebagai bahan pembuat komponen-komponen otomotif dan konstruksi, di Amerika biasanya diberikan penandaan dengan empat angka sistem AISI-SAE. dua angka pertama memberitahukan kelompok unsur yang terkandung dalam baja, dan dua angka terakhir memberitahukan persentase kandungan karbon didalam baja tersebut. Klasifikasi baja paduan menurut kandungan unsur-unsurnya adalah sebagai berikut (Smith,1996): Tabel 1. Principal Type of Standard Alloy Steels (Smith,1996:516) Principal Type of Standard Alloy Steels 13xx Manganese 1.75 40xx Molybdenum 0.20 or 0.25: or molybdenum 0.25 and sulfur 41xx Chromium 0.50, 0.80, or 0.95, moliydenum 0.12, 0.20, or 0.30 43xx Nickel 1.83, chromium 0.50 or 0.80, molybdenum 0.25 44xx Molybdenum 0.53 46xx Nickel 0.85 or 1.83, molybdenum 0.20 or 0.25 47xx Nickel 1.05, chromium 0.45, molybdenum 0.20 or 0.35 48xx Nickel 3.50, molybdenum 0.25 50xx Chromium 0.40 51xx Chromium 1.03 52xx Chromium 1.45 61xx Chromium 0.60 or 0.95, vanadium 0.13 or min 0.15 86xx Nickel 0.55, chromium 0.50, molybdenum 0.20

11

87xx Nickel 0.55, chromium 0.55, molybdenum 0.25 88xx Nickel 0.55, chromium 0.50, molybdenum 0.35 92xx Silicon 2.00: or silicon 1.40 and chromium 0.70 50Bxx* Chromium 0.28 or 0.50 51Bxx* Chromium 0.80 81Bxx* Nickel 0.30, chromium 0.40, molybdenum 0.12 94Bxx* Nickel 0.45, chromium 0.40, molybdenum 0.12 *B denotes baron steel, Source: “Alloy Steel: Semifinished: Hot-Rolled and Cold-Finished Bars.” American Iron and Steel Institute, 1970,

C. Struktur Baja Baja mempunyai berbagai sifat mekanis, misalnya kekerasan, kekuatan, dan regangan. sifat-sifat tersebut terjadi dikarenakan karbon yang dikandung baja tidak terpadu. Hal ini tidak hanya disebabkan intensitas zat arang, tetapi juga cara mengadakan ikatan dengan besi yang dapat mempengaruhi sifat baja. Baja yang didinginkan sangat lambat menuju suhu ruangan (keadaan baja pada waktu pengiriman dari pabrik) dibedakan dalam tiga bentuk utama kristal (Schonmetz.1985:40) : 1. Ferrit, kristal besi murni (ferrum = Fe) terletak rapat saling mendekap, tidak teratur, baik bentuk maupun besarnya. Ferrit merupakan bagian baja yang paling lunak. Ferrit murni tidak akan cocok dipergunakan sebagai bahan untuk benda kerja yang menahan beban, hal ini dikarenakan kekuatannya kecil. (gambar a) 2. Karbid besi (Fe3C), suatu senyawa kimia antara (Fe) dengan zat arang (C). Sebagai

unsur

struktur

tersendiri,

dia

dinamakan

cementit

dan

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 karbid besi. Dengan

12

meningkatnya kandungan C, maka semakin besar pula kandungan cementit. Cementit dalam baja, merupakan unsur yang paling keras (270 kali lebih keras dari besi murni). 3. Perlit, merupakan kelompok campuran antara ferrit dan cementit dengan kandungan zat arang seluruhnya sebesar 0,8%.dalam struktur perlitis, semua kristal ferrit dirasuki sepih sementit halus yang memperoleh penempatan saling berdampingan dalam lapisan tipis mirip lamel. diperliatkan pada gambar f

Gambar 2. Struktur Baja Zat Arang (Schonmetz.1985:40) a. b. c. d.

ferrit 0,0% C ferrit + perlit 0,10%C ferrit + perlit 0,16%C ferrit + perlit 0,45%C

e. ferrit + perlit 0,60%C f. perlit laminar 0,85%C g. perlit + sementit 1,1%C h. perlit + sementit 1,5%C

Menurut kadar kandungan zat arangnya baja dibedakan menjadi tiga kelompok utama baja bukan paduan : 1. Baja dengan kandungan kurang dari 0,8%C (baja hypoeutectoid), himpunan ferrit dan perlit (bawah perlitis)

13

2. Baja dengan kandungan 0,8%C (baja eutectoid atau perlitis), terdiri atas perlit murni. 3. Baja dengan kandungan lebih dari 0,8%C (baja

hypereutectoid),

himpunan perlit dan sementit (atas perlitis). Zat arang yang kadarnya melampaui 0,8% mengendap sebagai karbid besi terang membentuk kulit pada batas butiran kristal perlitis yang lebih gelap dan menyelubungi menyerupai jaringan (cementit sekunder). Baja demikian sejak semula keras dan berkebutiran kasar.

D. Besi Besi adalah logam dasar pembentuk baja yang merupakan salah satu material teknik yang sangat populer. Sifat alotropi dari besi yang menyebabkan timbulnya variasi struktur mikro pada berbagai jenis baja. Disamping itu, besi merupakan pelarut yang sangat baik bagi beberapa jenis logam lain. Pengertian alotropik adalah adanya transformasi dari satu bentuk susunan atom (sel satuan) ke bentuk susunan atom yang lain (Rochim, 1994). Besi sangat stabil pada temperatur di bawah 910o C dan disebut sebagai besi alfa (Fe α). Pada temperatur antara 910o C dan 1392o C, besi dikenal dengan besi gamma (Fe γ) dan pada temperatur di atas 1392o C disebut sebagai besi delta (Fe δ). Adanya fenomena alotropi dari besi merupakan suatu hal yang sangat penting dan mencakup dua bentuk susunan atom.pada temperatur di bawah 910o C susunan atomnya berbentuk Body Centered Cubic (BCC). Mulai suhu 910o C akan terjadi perubahan susunan atom. Di atas suhu tersebut susunan

14

atomnya berubah menjadi bentuk Face Centered Cubic (FCC). Jika proses pemanasan dilanjutkan, bentuk susunan atomnya pada temperatur 1392o C berubah kembali menjadi bentuk BCC lagi dan dikenal dengan sebutan besi delta.

Gambar 3. Diagram transformasi Pemanasan lebih lanjut akan mengakibatkan getaran atom semakin besar sehingga pada temperatur 1536o C gaya kohesif yang memelihara susunan atom tersebut tidak ada lagi dan membuat besi menjadi cair. Pada saat membekukan besi cair ke temperatur kamar, maka akan terjadi transformasi yang urutannya kebalikan dari proses pemanasan. Penambahan unsur paduan pada besi, khususnya karbon, memungkinkan membuat berbagai jenis baja yang jika dikombinasikan dengan berbagai metode perlakuan panas akan

15

menghasilkan sifat-sifat yang memadai untuk penggunaan yang tertentu. jika besi yang mengalami pemanasan dan pendinginan maka akan mengakibatkan perubahan bentuk kisi ruang. a. Body Centered Cubic (BCC) Logam kubik pemusatan ruang. Besi mempunyai struktur kubik. Pada suhu ruang sel satuan besi memepunyai atom pada tiap titik sudut kubus dan satu atom pada pusat kubus. Besi merupakan logam yang paling umum dengan struktur kubik pemusatan ruang, tetapi bukan satu-satunya. Tiap atom besi dalam struktur kubik pemusatan ruang ini dikelilingi oleh delapan atom tetangga hal ini berlaku untuk setiap atom, baik yang terletak pada titik sudut maupun dipusat sel satuan. Oleh karena itu setiap atom mempunyai lingkungan geometrik yang sama. Sel satuan logam kubik pemusatan ruang mempunyai dua atom. Satu atom dipusat atom dan seperdelapan atom pada delapan titik sudutnya.

Gambar 4.

Struktur kubik pemusatan ruang logam. Bagian (a) merupakan gambaran skematik dan terlihat atom pada titik pusat. Bagian (b) model bola keras (Van Vlack, 1992 : 78)

16

Gambar 5.

Sel satuan kubik pemusatan ruang (logam). Struktur logam kubik pemusatan ruang mempunyai dua atom per sel satuan dan faktor tumpukan atom sebesar 0,68 (Van Vlack, 1992: 79)

b. Face Centered Cubic (FCC) Logam kubik pemusatan ruang. Pengaturan atom dalam tembaga tidak sama dengan pengaturan atom dalam besi, meski keduanya kubik. Disamping atom pada setiap titik sudut sel satuan tembaga, terdapat sebuah atom ditengah setiap bidang permukaan, namun tak satupun dititik pusat kubus. Struktur kubik pemusatan sisi ini lebih sering dijumpai pada logam antara lain aluminium, tembaga, timah hitam, perak dan nikel mempunyai pengaturan atom seperti ini (demikian pula halnya dengan besi pada suhu tinggi). Logam dengan struktur kubik pemusatan sisi mempunyai empat kali lebih banyak atom. Kedelapan atom pada titik sudut menghasilkan satu atom, dan keenam bidang sisi menghasilkan tiga atom per sel satuan.

17

Gambar 6. Struktur kubik pemusatan sisi pada logam. Bagian (a) pandangan skematis yang memperlihatkan letak pusat atom, dan bagian (b) model bola keras (Van Vlack, 1992 : 80).

Gambar 7. Sel satuan kubik pemusatan sisi (logam). Struktur logam kubik pemusatan sisi mempunyai empat atom per sel satuan dan faktor tumpukan 0,74.

E. Baja Paduan Baja paduan dihasilkan dengan biaya yang lebih mahal dari baja karbon karena bertambahnya biaya untuk penambahan pengerjaan yang khusus yang dilakukan di dalam industri atau pabrik Baja paduan dapat didefinisikan sebagai baja yang dicampur dengan satu atau lebih unsur campuran seperti nikel, kromium, molibdenum,

18

vanadium, mangan, dan wolfram yang digunakan untuk memperoleh sifatsifat baja yang dikehendaki (keras, kuat, dan liat), tetapi unsur karbon tidak dianggap sebagai salah satu unsur campuran. Suatu kombinasi antara dua atau lebih unsur campuran memberikan sifat khas dibandingkan dengan menggunakan satu unsur campuran, misalnya baja yang dicampur dengan unsur kromium dan nikel akan menghasilkan baja yang mempunyai sifat keras dan kenyal (sifat logam ini membuat baja dapat dibentuk dengan cara dipalu, ditempa, digiling, dan ditarik tanpa mengalami patah tau retak-retak). Jika baja dicampur dengan kromium dan molibdenum, akan menghasilkan baja yang mempunyai sifat keras yang baik dan kenyal yang memuaskan serta tahan terhadap panas. Baja paduan digunakan karena keterbatasan baja karbon sewaktu dibutuhkan sifat-sifat yang spesial daripada baja, keterbatasan daripada baja karbon adalah reaksinya terhadap pengerjaan panas dan kondisinya. Sifat-sifat spesial yang diperoleh dengan pencampuran termasuk sifat-sifat kelistrikan, magnetis, dan koefisien spesifik dari pemuaian panas dan tetap keras pada pemanasan yang berhubungan dengan pemotongan logam (Amanto,1999). Pengaruh unsur-unsur paduan dalam baja adalah sebagai berikut ( Schonmetz, 1985 ). 1. Silisium (Si), terkandung dalam jumlah kecil di dalam semua bahan besi dan dibubuhkan dalam jumlah yang lebih besar pada jenis-jenis istimewa. Meningkatkan kekuatan, kekerasan, kekenyalan, ketahanan aus, ketahanan

19

terhadap panas dan karat, ketahanan terhadap keras. tetapi menurunkan regangan, kemampuan untuk dapat ditempa dan dilas. 2. Mangan (Mn), meningkatkan kekuatan, kekerasan, kemampuan untuk dapat ditemper menyeluruh, ketahanan aus, penguatan pada pembentukan dingin, tetapi menurunkan kemampuan serpih. 3. Nikel (Ni), meningkatkan keuletan, kekuatan, pengerasan menyeluruh, ketahanan karat, tahanan listrik (kawat pemanas), tetapi menurunkan kecepatan pendinginan regangan panas. 4. Krom (Cr), meningkatkan kekerasan, kekuatan, batas rentang ketahanan aus, kesudian diperkeras, kemampuan untuk dapat ditemper menyeluruh, ketahanan panas, kerak, karat dan asam, kemudahan pemolesan, tetapi menurunkan regangan (dalam tingkat kecil). 5. Molibdenum (Mo), meningkatkan kekuatan tarik, batas rentang, kemampuan untuk dapat

ditemper menyeluruh, batas rentang panas,

ketahanan panas dan batas kelelahan, suhu pijar pada perlakuan panas, tetapi menurunkan regangan, kerapuhan pelunakan. 6. Kobalt (Co), meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, ketahanan karat dan panas, daya hantar listrik dan kejenuhan magnetis. 7. Vanadium (V), meningkatkan kekuatan, batas rentang, kekuatan panas dan ketahanan lelah, suhu pijar pada perlakuan panas, tetapi menurunkan kepekaan terhadap sengatan panas yang melewati batas pada perlakuan panas.

20

8. Wolfram (W), meningkatkan kekerasan, kekuatan, batas rentang, kekuatan panas, ketahanan terhadap normalisasi dan daya sayat, tetapi menurunkan regangan. 9. Titanium

(Ti),

memiliki

kekuatan

yang

sama

seperti

baja,

mempertahankan sifatnya hingga 400 C, karena itu merupakan kawat las.

F. Roda gigi Dua buah roda berbentuk silinder atau kerucut yang saling bersinggungan pada kelilingnya salah satu diputar maka yang lain akan ikut berputar pula. Alat yang menggunakan cara kerja semacam ini untuk mentransmisikan daya disebut roda gesek. Cara ini baik untuk meneruskan daya kecil dengan putaran yang tidak perlu tepat. Guna mentransmisikan daya besar dan putaran yang tepat tidak dapat dilakukan dengan roda gesek. Untuk ini, kedua roda tersebut harus dibuat bergigi pada kelilingnya sehingga penerusan daya dilakukan oleh gigi-gigi kedua roda yang saling berkait. Roda bergigi semacam ini, yang dapat berbentuk silinder atau kerucut, disebut roda gigi. (Sularso:1997) Roda gigi diklasifikasikan sebagai berikut : Tabel 2. Klasifikasi Roda Gigi ( Sularso.1997:212) Letak poros

Roda gigi

Keterangan

Roda gigi lurus, (a) Roda gigi miring, (b) Roda gigi Roda gigi miring ganda, (c) dengan poros Roda gigi luar sejajar Roda gigi dalam dan pinyon, (d) Batang gigi dan pinyon, (e)

(klasifikasi atas dasar bentuk alur gigi) Arah putaran berlawanan Arah putaran sama Gerakan lurus dan berputar

21

Roda gigi kerucut lurus, (f) Roda gigi kerucut spiral, (g) Roda gigi kerucut ZEROL

Roda gigi dengan poros Roda gigi kerucut miring berpotongan Roda gigi kerucut miring ganda

(klasifikasi atas dasar bentuk jalur gigi)

(Roda gigi Roda gigi permukaan dengan poros berpotongan berpotongan (h) istimewa)

dengan poros berbentuk

Roda gigi miring silang, (i)

Kontak titik

Batang gigi miring silang

Gerakan lurus dan berputar

Roda gigi cacing silindris, (j)

Roda gigi Roda gigi cacing selubung ganda dengan poros (globoid), (k) silang Roda gigi cacing samping Roda gigi hiperboloid Roda gigi hipoid, (l) Roda gigi permukaan silang

Gambar 8. Macam-Macam Roda Gigi ( Sularso.1997:213)

22

E. Surface Treatment ( Perlakuan Permukaan ) Perlakuan pada permukaan (surface treatment) dipergunakan untuk mendapatkan keadaan yang lebih baik pada bagian permukaan. Dalam hubungan dalan suatu komponen permesinan, seperti bantalan, poros ( shaft ) keadaan yang terbaik dengan adanya kekerasan permukaan yang tinggi, karena hal ini berhubungan dengan keausan dan kekuatan terhadap pembebanan. Perlakuan kekerasan

yang dapat digunakan

untuk meningkatkan

permukaan dapat dilakukan dengan jalan pengarbonan,

karbonitriding, cyaniding, nitriding.

1. Karbonisasi atau Carburizing Karbonisasi atau carburizing adalah proses penambahan unsur karbon pada permukaan baja karbon rendah, pemanasan karbonisasi dilaksanakan pada suhu 9000 C – 9500 C (Beumer, 1980 : 50). Unsur karbon dapat diperoleh dari arang kayu, arang tempurung kelapa atau suatu material yang mengandung unsur karbon. Pengarbonan bertujuan memberikan kandungan karbon yang lebih banyak pada bagian permukaan dibanding dengan dinding bagian dalam, sehingga kekerasan pada permukaan lebih meningkat. Tebal lapisan yang dikarbonasikan dalam lingkungan yang menyerahkan karbon tergantung dari waktu, dan suhu karbonisasi. Karbonisasi dapat dilakukan dengan tiga (3) cara, yaitu Karbonisasi padat, Karbonisasi cair dan Karbonisasi gas.

23

a. Karbonisasi dengan perantara zat padat (Pack Carburizing) Menurut Daryanto dan Amanto (1999 : 86) jika karbonisasi menggunakan zat padat maka prosesnya disebut karbonisasi tertutup. Pada proses ini caranya adalah benda kerja dimasukkan ke dalam suatu kotak atau peti yang terbuat dari plat baja dan di kelilingi dengan bahan karbonisasi. Bahan yang biasanya digunakan adalah arang kayu, arang batok kelapa, arang tulang, arang kulit. Keuntungan dari karbonisasi adalah jangka waktu pemanasan awal lebih pendek, sedangkan kelemahannya adalah karbonisasi dalam kotak tidak menguntungkan untuk jumlah besar dan benda kerja yang sulit, karena waktu pemijarannya lama dan penyelenggaraannya berbelit-belit. Mekanisme karbonisasi dengan difusi intertisi, dimana atom karbon menempati ruang antara atom – atom besi dan dengan menaikkan temperatur maka meningkatkan energi aktivasi yang memungkinkan berpindahnya atom karbon ke posisi intertisi berikutnya. Tempat yang ditingggalkan diisi oleh atom karbon yang lainnya. Mekanisme difusi intertisi ditunjukkan seperti gambar di bawah ini. Atom C yang Berdifusi Intertisi

Atom C dari medium pengarbonan (arang)

Atom Fe Gambar. 9. Mekanisme difusi intertisi

24

Setiap proses pengarbonan mencakup tiga proses dasar (lakhtin, 1965), yang meliputi : proses yang terjadi pada medium eksternal berupa pembebasan elemen difusi menjadi atom (ion), kontak elemen difusi dengan permukaan matrik membentuk ikatan kimia, dan penetrasi elemen difusi menuju inti setelah menjadi keadaan jenuh dipermukaan matrik. Selama pemanasan di dalam kotak carburizing terjadi dua macam gas yaitu: - Gas karbondioksida ( CO2) - Gas karbomonooksida (CO) Dengan reaksi sebagai berikut : CO2

+

C

Sebagai sumber

2CO CO2 diperoleh dari bahan tambah yang berupa

BaCO3 atau Na2CO3 sehingga akan terjadi proses: BaO

Ba CO3 Na2CO3

+ CO2 Na2O + CO2

Akibat semakin tingginya temperatur pemanasan maka CO akan lebih banyak terbentuk dari pada CO2 Sehingga akan terjadi reaksi kimia sebagai berikut (Palallo,1995): C

+

CO2

2CO

Pada suhu pengarbonan reaksi ini selalu berlangsung kekanan. Karbon monoksida bebas bereaksi dengan besi, kondisi ini seperti pada reaksi dibawah ini : 2CO + 3Fe

Fe3C +CO2

25

Semakin banyak kandungan karbon dipermukaan, atom karbon mulai berpindah menuju inti melalui mekanisme difusi. Masuknya karbon ke dalam baja tergantung pada temperatur, waktu penahanan ( holding time ), dan bahan pengarbonan (Clark, 1961). Total kedalaman yang dicapai pada temperatur tertentu dinyatakan sebagai fungsi waktu sebagai berikut : Y = k √t Dimana :

Y = total kedalaman fusi t = waktu penahan k = konstanta yang tergantung material Pada pengarbonan padat dipakai arang yang dicampur dengan 10 % -

40 % Na2 CO3, BaCO3 , baja dimasukkan ke dalam campuran ini, ditempatkan dalam suatu kotak dan ditutup rapat kemudian dipanaskan pada temperatur 8500 C – 9500 C (Surdia, 2000). Temperatur ini adalah temperatur austenit paduan besi-karbon yang mempunyai bentuk kisi kristal kubik pemusatan sisi ( fcc ). Bentuk kisi ini mempunyai jarak atom yang lebih besar, sehingga intertsisinya memungkinkan ditempati oleh atom karbon, dengan demikian permukaan baja akan mempunyai kadar karbon yang tinggi. Kandungan karbon akan bervariasi arahnya dalam menuju inti. Pada permukaan, kandungan karbon tinggi dan akan berkurang dalam arah menuju inti. Konsekuensinya struktur mikro akan berubah pula dari permukaan menuju inti. Dikarenakan pada saat proses pengarbonan terjadi pemanasan pada suhu tinggi dan dalam waktu yang

26

lama maka akan dihasilkan struktur baja yang kasar. Dimensi struktur mikro juga sangat berpengaruh terhadap kekerasan baja.

b. Karbonisasi dengan perantara zat cair (Liquid Carburizing) Karbonisasi ini dilakukan dengan rendaman air garam yang terdiri dari karbonat natrium (sodium) dan sianida natrium yang dicampur dengan salah satu bahan klorid natrium atau klorid barium. Proses karbonisasi dengan perantara zat cair sesuai untuk menghasilkan suatu lapisan yang tebalnya sekitar 0,3 mm (Daryanto dan Amanto, 1999 :87). Karbonisasi dengan perantara zat cair dilaksanakan pada suhu antara 8500 C-9500 C (Vijendra, 1998 : 345) Keuntungan menggunakan karbonisasi dengan perantara zat cair adalah pengarangan yang pesat, merata ke semua arah dan mendalam tanpa ada bagian yang lunak, serta permukaan tetap rata oleh karena itu hanya dibutuhkan sedikit pengasahan

( Schonmetz,

1985 : 68)

Gambar 10. Grafik untuk menentukan waktu karbonisasi dalam bahan karbonasi cair (Beumer, 1980 : 43)

27

Dari gambar kedalaman karbonisasi yang terdalam untuk penahanan selama 2 jam ditunjukkan pada suhu 9300 C yaitu dengan menghasilkan kedalaman sebesar lebih kurang 0,85 mm.

c. Karbonisasi dengan perantara zat gas (Gas Carburizing) Pelaksanaan dengan cara ini adalah benda kerja yang sudah di bersihkan dengan baik serta bebas dari minyak dan rongga terak dimasukkan ke dalam oven yang dapat di tutup kedap. Dalam oven dipusari gas pengarangan pada suhu pemijaran sehingga zat arang menyusup ke dalam benda kerja ( Schonmetz, 1985 : 68). Lapisan yang dapat dihasilkan adalah dengan tebal 1 mm dan memerlukan waktu sekitar 4 jam.

2. Karbonitriding Karbonitriding, sianida kering atau nikarbing adalah suatu proses pengerasan permukaan di mana baja dipanaskan dia atas suhu kritis di dalam lingkungan gas dan terjadi penyerapan karbon dan nitrogen. Dapat di gunakan gas ammonia atau gas yang kaya akan karbon. Lapisan yang tahan aus mempunyai ketebalan antara 0,08 sampai 0,75 mm. keuntungan karbonitriding ialah bahwa kemampuan pengerasan lapisan luar meningkat bila ditambahkan nitrogen sehingga dapat dimanfaatkan baja yang relatif murah.

28

3. Cyaniding Cyaniding atau karbonitriding cair merupakan proses di mana terjadi absorpsi karbon dan nitrogen untuk memperoleh permukaan yang keras pada baja karbon rendah yang sulit dikeraskan. Benda yang dikeraskan dimasukkan ke dalam dapur yang mengandung garam cyanida natrium, suhunya sedikit di atas daerah Ac1. Lama pemanasan tergantung pada permukaaan yang dikeraskan. Benda kemudian dicelupkan dalam air atau minyak untuk mendapatkan permukaan yang keras. Tebal lapisan berkisar antara 0,10 sampai 0,40 mm. cyaniding terutama diterapkan untuk perlakuan panas bagian-bagian yang kecil.

4. Nitriding Proses nitriding adalah proses pengerasan permukaan, disini digunakan bahan dan suhu pemanasan yang berlainan. Logam dipanaskan sampai 5100C didalam lingkungan gas ammonia selama beberapa waktu. Nitrogen yang diserap oleh logam akan membentuk nitrida yang keras yang tersebar merata pada permukaan logam. Telah dibuat logam paduan khusus untuk proses ini. Aluminium sebanyak 1 sampai 1,5%, berkombinasi dengan gas membentuk partikel yang stabil dan keras. Suhu pemanasan berkisar antara 4950C 5650C. Pada nitriding cair (liquid nitriding) digunakan garam cyanida cair sedang suhunya dipertahankan dibawah daerah transformasi. Penyerapan nitrogen lebih mudah sedang karbon yang menyerap lebih sedikit di bandingkan dengan proses cyaniding atau karburisasi. Dapat dicapai ketebalan

29

0,03-0,30 mm. Pada proses nitriding terbentuk lapisan permukaan yang sangat tinggi dengan kekerasan antara 900-1100 brinell. Baja nitriding karena pengaruh unsur paduan tertentu lebih kuat daripada baja biasa dan lebih mudah perlakuan panasnya. Sebaiknya jenis ini dibentuk dan mengalami perlakuan panas sebelum nitriding, karena selama nitriding tidak terbentuk kerak. Perlakuan nitriding tidak mempengaruhi struktur dan sifat-sifat bagian dalam karena tidak diperlakukan pencelupan, kemungkinan terjadinya distorsi, retak atau perubahan lainya kecil sekali. Permukaan luar tahan korosi, khususnya dalam air, kabut air garam, alkali minyak kasar atau gas alam.

F. Quenching Quenching adalah sebuah upaya pendinginan secara cepat setelah baja mengalami sebuah perlakuan pemanasan. Pada perlakuan quenching terjadi percepatan pendinginan dari temperatur akhir perlakuan dan mengalami perubahan dari austenite menjadi ferrite dan martensite untuk menghasilkan kekuatan dan kekerasan yang tinggi. Perkerasan maksimum yang dapat dicapai baja yang di quenching hampir sepenuhnya ditentukan oleh konsentrasi karbon dan kecepatan pendinginan yang sama atau lebih tinggi dengan kecepatan pendinginan kritis untuk paduan tersebut. Banyak material dan cara yang dapat digunakan dalam proses quenching pada baja. media quenching meliputi: air, air asin, oli, air – polymer, dan beberapa kasus digunakan inert gas. Air sebagai media quenching mempunyai beberapa keuntungan. Air banyak tersedia mudah didapat, murah, dan tidak berbahaya.

30

Gambar 11.

Mekanisme Pendinginan (Totten,GE ,1993: 70)

Pada Gambar 11. memperlihatkan laju pendinginan panas dari logam sebagai fungsi dari temperatur permukaan logam. Awal pencelupan tahap A, logam akan diselimuti selubung uap yang akan pecah saat logam mendingin. Perpindahan panas saat terbentuknya selubung uap ini buruk, dan logam akan mendingin dengan lambat pada tahap ini. Stabilitas dan lamanya proses pendinginan tahap A sangat dipengaruhi oleh agitasi, umumnya waktu pendinginan tahap ini berkurang dengan peningkatan agitasi. Tahap B Pada tahap ini, logam masih sangat panas dan air akan mendidih. Kecepatan pembentukan uap air menunjukkan sangat tingginya laju perpindahan panas. Tahap C, merupakan tahap pendinginan konveksi dan konduksi. Dimana permukaan logam telah bertemperatur dibawah titik didih air. Tahap ini hanya mengalami perpindahan panas melalui paksa yang terjadi

31

karena gaya luar. Secara umum perpindahan panasnya lebih cepat daripada konveksi alamiah laju pendinginan.

G. Pengujian Kekerasan Pengujian kekerasan adalah salah satu pengujian dari sekian banyak pengujian yang dipakai, karena dapat dilakukan pada benda uji yang relatif kecil tanpa kesukaran mengenai spesifikasi benda uji. Pengujian yang banyak dipakai adalah dengan cara menekankan penekanan tertentu kepada benda uji dengan beban tertentu dan mengukur bekas hasil penekanan yang terbentuk diatasnya (Surdia, 2000). Pengujian yang lazim digunakan dalam menentukan tingkat kekerasan bahan adalah dengan metode uji kekerasan Vickers. Pengujian Vickers memiliki banyak keuntungan. Pengujian Vickers dapat dilakukan tidak hanya pada benda yang lunak akan tetapi juga dapat dilakukan pada bahan yang keras. Bekas penekanan yang kecil pada pengujian Vickers mengakibatkan kerusakan bahan percobaan relatif sedikit. Pada benda kerja yang tipis atau lapisan permukaan yang tipis dapat diukur dengan gaya yang relatif kecil. Dikarenakan

atas

kelebihan

pengujian

kekerasan

Vickers

jika

dibandingkan dengan metode pengujian kekerasan yang lain, maka dalam penelitian ini akan digunakan pengujian Vickers dalam menentukan kekerasan spesimen uji.

32

Proses pengujian kekerasan dengan metoda Vickers mula-mula permukaan logam yang akan diuji ditekan dengan indentor berbentuk piramida intan yang dasarnya berbentuk bujur sangkar. Besar sudut antara permukaan-permukaan piramida yang berhadapan adalah sebesar 136°.

Gambar.12. Prinsip pengukuran kekerasan Vickers Angka kekerasan Vickers (VHN) merupakan angka kekuatan benda uji terhadap pembebanan pada tiap luas penampang bidang yang menerima pembebanan (Koswara,1999). VHN dapat diperoleh dengan persamaan berikut:

VHN=

( 2 ) = 1,854.P

2.P. sin θ d2

d2

Dimana, P = Beban yang digunakan (kg) θ = Sudut antara permukaan intan yang berlawanan (136°) d = Panjang diagonal rata-rata (mm)

33

H. Pengujian Keausan Bila permukaan dari dua komponen saling bersinggungan dan bergerak satu terhadap yang lain, akan terjadi beberapa hal. Terdapat dua jenis keausan utama, yaitu aus abrasi dan aus adhesi. Keduanya mencakup deformasi elastis mupun plastis. Pada aus adhesi dijumpai tahap tertentu dengan terjadinya ikatan antara kedua permukaan yang bersinggungan tadi. Perlu diketahui bahwa saat permukaan bersinggungan dengan tekanan meningkat, kontak akan bertambah juga. salah satu permukaan yang lebih keras mungkin hanaya mengalami deformasi elastis, sedangkan permukaan yang lebih lunak berdeformasi secara elastis maupun plastis. Pada pergerakan relatif antara kedua permukaan, permukaan yang lebih lunak mengalami deformasi dan berbentuk galur-galur, ini disebut aus abrasi. Bila bahan lunak mengalami pengerasan kerja, mungkin ada bagian tertentu yang terlepas. Partikel yang keras, pasir atau oksida yang terperangkap didalam pemukaan tadi akan meningkatkan aus abrasi. Tingkat keausan bergantung pada kekerasan kedua permukaan tadi. Untuk mencegah aus abrasi dapat dilakukan beberapa tindakan : kekerasan permukaan kontak ditingkatkan, digunakan pelumas atau usahakan agar sistem bebas dari permukaan abrasif (Bradbury, 1991). Goresan karena bahan yang lebih keras menyebabkan permukaan kasar. Pemolesan dengan bahan abrasi, kertas ampelas atau campuran debu memberikan fenomena abrasi disebut keausan goresan atau keausan permukaan licin (Surdia,2000). Sebagai perbandingan keausan abrasi oleh

34

kertas ampelas mempunyai laju keausan spesifik yang maksimum, relatif terhadap keausan abrasi karena Pb. Keausan relatif bagi logam murni dan baja yang dianil, mempunyai korelasi baik dengan kekerasan Vickers. Keausan menerima pengaruh yang besar dari laju pergerakan relatif dan tekanan pada bidang kontak. Dalam penelitian ini untuk mengetahui tingkat keausan spesimen digunakan ampelas. Benda uji digesekkan dengan ampelas dengan laju dan tekanan tertentu dan dalam waktu tertentu tertentu pula. Perbandingan berat spesimen sebelum dan sesudah di gesekkan dengan ampelas menunjukkan tingkat keausan tiap-tiap spesimen.

ΔW =

Wo W1

Laju Keausan =

Δw gram A. T mm 2 s

Keterangan : T = Lamanya pengujian keausan A = Luas spesimen uji keausan W = Berat Spesimen Wo = Berat awal spesimen sebelum diuji W 1, W2, W3, W4 = Berat setelah dilakukan pengujian Δw = Hasil selisih berat ΔW 1, ΔW2, ΔW3, ΔW4 = Selisih berat sebelum diuji dan sesudah diuji

I. Pengujian Struktur Mikro

Struktur bahan dalam orde kecil sering disebut struktur mikro. Struktur ini tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, tetapi dapat dilihat dengan menggunakan alat pengamat struktur mikro diantaranya : mikroskop electron, mikroskop field ion, mikroskop field emission, dan mikroskop sinar – X.

35

penelitian ini mengunakan mikroskop cahaya, adapun manfaat dari pengamatan struktur mikro ini adalah: 1. Mempelajari hubungan antara sifat-sifat bahan dengan struktur dan cacat pada bahan. 2. Memperkirakan sifat bahan jika hubungan tersebut sudah diketahui. Persiapan yang harus dilakukan sebelum mengamati struktur mikro adalah pemotongan spesimen, pengampelasan dan pemolesan dilanjutkan pengetsaan. Setelah dipilih bahan uji dan diratakan kedua permukaannya, setelah memastikan rata betul kemudian dilanjutkan dengan proses pengampelasan dengan nomor kekasaran yang berurutan dari yang paling kasar (nomor kecil) sampai yang halus (nomor besar). Arah pengampelasan tiap tahap harus diubah, pengampelasan yang lama dan penuh kecermatan akan menghasilkan permukaan yang halus dan rata. pemolesan dilakukan dengan autosol yaitu metal polish, bertujuan agar didapat permukaan yang rata dan halus tanpa goresan sehingga terlihat mengkilap seperti kaca. Langkah terakhir sebelum melihat struktur mikro adalah dengan mencelupkan spesimen dalam larutan etsa dengan posisi permukaan yang dietsa menghadap keatas. Selama pencelupan akan terjadi reaksi terhadap permukaan spesimen sehingga larutan yang menyentuh spesimen harus segar/baru, oleh karena itu perlu digerak-gerakkan. Kemudian spesimen dicuci, dikeringkan dan dilihat atau difoto dengan mikroskop logam. Pemeriksaan struktur mikro

36

memberikan informasi tentang bentuk struktur, ukuran dan banyaknya bagian struktur yang berbeda.

Gambar 13 .

Pemeriksaan benda uji dengan mikroskop metalurgi. A contoh yang dietsa sedang diperiksa dengan mikroskop. B Penampilan contoh melalui mikroskop

BAB III METODE PENELITIAN Metode penelitian merupakan cara yang dipakai dalam kegiatan penelitian, sehingga pelaksanaan dan hasilnya dapat dipertanggungjawabkan secara kajian akademis dan ilmiah. Penelitian yang dilaksanakan ini menggunakan metode eksperimen dengan menekankan pada subjek mekanika dan sifat fisis bahan. Penelitian dilakukan dengan maksud untuk melihat akibat dari suatu perlakuan. Penelitian agar dapat lebih terarah dalam segala kegiatannya, maka perlu dibagi dalam tahapan-tahapan kerja yang dituangkan dalam langkahlangkah eksperimen, pelaksanaan eksperimen, diagram alur penelitian dan lembar pengamatan. A. Bahan dan Dimensi Spesimen Spesimen dibuat dari baja karbon sedang sebagai bahan uji kekerasan dan uji keausan. Spesimen adalah sebuah roda gigi yang dipotong dahulu sebelum diberi perlakuan carburizing. Berikut ini adalah dimensi spesimen uji kekerasan dan uji keausan :

a

b

Gambar.14. Foto Spesimen yang akan diuji: a). Uji Kekerasan,dan b). Uji Keausan

37

38

B. Waktu dan Tempat Penelitian Penelitian dilaksanakan pada bulan November tahun 2006. adapun pelaksanannya adalah sebagai berikut : 1.

Proses pembuatan spesimen dilakukan di Laboratorium Produksi Jurusan Teknik Mesin UNNES.

2.

Pengujian komposisi dilakukan di PT. Itokoh Ceperindo Klaten

3.

Perlakuan panas dilakukan di ruang dapur pemanas di BLKI Semarang.

4.

Pengujian kekerasan dan pengujian keausan dilaksanakan di Laboratorium Bahan Teknik Mesin S1 UGM Yogyakarta.

5.

Foto struktur mikro dan foto struktur makro dilaksanakan di Laboratorium Bahan Diploma Teknik Mesin UGM Yogyakarta

C. Desain Penelitian 1. Alat dan Bahan Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : a. Gergaji tangan

h. Jangka sorong

b. Kikir

i. Mistar baja

c. Oven

j. Mesin Las Asetilin

d. Gerinda Tangan

k. Kamera digital

e. Mesin Bubut

l. Mesin Uji Keausan

f. Mesin Sekrap

m. Mesin Mikro Hardnes

g. Gergaji

39

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : a. Roda gigi b. Arang Batok Kelapa c. Barium Carbonat (BaCo3) 2. Langkah-langkah Penelitian a. Pembuatan spesimen Proses pembuatan spesimen dimulai dengan proses pemotongan roda gigi, roda gigi dipotong menjadi spesimen raw materials dan spesimen yang akan di berikan treatment, kemudian dilanjutkan dengan proses pengampelasan dan polishing agar spesimen menjadi rata dan halus. b. Uji Komposisi Bahan Uji komposisi dilakukan pada spesimen raw materials hal ini bertujuan untuk mengetahui komposisi kimia yang terkandung dalam bahan spesimen atau prosentase dari tiap unsur pembentuk bahan spesimen misalnya C, Si, Fe, Cu, Mn, Al dan unsur lainnya. c. Proses Pengarbonan Proses pengarbonan dimulai dengan persiapan bahan dan alat pengarbonan. Arang dari batok kelapa terlebih dahulu dibuat serbuk dengan

jalan

ditumbuk/dihaluskan

dan

pengayakan

dengan

menggunakan saringan yang mempunyai diameter lubang 0,5 mm. Didalam proses pemanasan dibutuhkan kotak. Kotak dibuat dari plat baja dengan ukuran panjang 20 cm, lebar 15 cm, dan tinggi 10 cm. Kotak dari plat tersebut kemudian dibuatkan tutup yang terbuat dari

40

bahan yang sama juga dengan ukuran sedikit lebih besar sehingga tutup dapat menutup kotak dengan pas. Pemanasan dilakukan dengan menggunakan dapur listrik.

Pengarbonan dilakukan dengan cara

memasukkan spesimen dalam tiga kotak yang terbuat dari plat baja. Serbuk arang yang telah dicampur dengan 10 % Barium Carbonat (BaCo3) dimasukkan kedalam kotak.tutup dipasang dengan rapat, selanjutnya dipanaskan dalam dapur dengan suhu masing-masing 8500C, 9000C, dan 9500C semuanya selama 6 jam. Pembongkaran dilakukan setelah pengambilan dan didinginkan pada temperatur ruang.

Tutup

10 cm

15 cm 20 cm Gambar 15a. Kotak dan tutup spesimen spesimen

Gambar 15b. Peletakan spesimen saat pemanasan

41

Gambar 16. Oven listrik yang digunakan dalam carburizing d. Quenching Proses quenching dilakukan setelah spesimen mengalami proses carburizing. Spesimen di quenching pada suhu pemanasan 9000C dengan lama pemanasan 30 menit, di quenching pada media air. 3. Pengujian spesimen a. Foto Mikro Sebelum melakukan pengujian foto mikro terlebih dahulu dilakukan pemolesan. Pemolesan dilakukan baik pada raw materials ataupun spesimen yang ditreatment dengan menggunakan ampelas mulai dari ampelas no. 120 sampai no. 1000 kemudian diberi autosol agar lebih halus dan mengkilap. Ini dilaksanakan di laboratorium bahan diploma UGM dengan mesin ampelas. Setelah pemolesan selesai, baru melaksanakan foto mikro terhadap bahan tersebut dengan mesin foto struktur mikro.

42

Gambar 17. Mesin foto struktur mikro b. Foto Makro Setelah dilakukannya mikro dilanjutkan pengambilan foto makro. Foto makro bertujuan untuk melihat ketebalan yang dihasilkan pada setiap spesimen dengan berbagai variasi yang telah ditentukan.

Gambar 18. Mesin foto makro

43

c. Pengujian Kekerasan Pengujian kekerasan dilakukan untuk mengetahui perbedaan dalam setiap perlakuan dan dibandingkan dengan spesimen raw materials. Pengujian kekerasan dilakukan dengan beban 500 gram atau 0,5 kg. Pada spesimen yang telah di carburizing di lakukan pengujian kekerasan 28 titik pada setiap spesimennya, dengan jarak 50μm pada tepi, dan selanjutnya 200μm dan pada spesimen yang di quenching mengalami pengujian kekerasan sebanyak 57 kali dengan jarak 50μm pada tepi, dan selanjutnya 200μm pada setiap spesimennya.

Gambar 19 . Alat uji kekerasan Vickres d. Pengujian Keausan Pengujian keausan dilakukan dengan maksud untuk mengetahui ketahanan benda terhadap gesekan. Prinsip dari pengujian ini adalah

44

dengan jalan menggesekkan benda uji terhadap permukaan lain yang lebih

keras.

Untuk

mengetahui

nilai

keausan

yaitu

dengan

membandingkan berat benda uji sebelum dilakukan penggesekan dengan berat benda uji setelah penggesekan. Dalam pengujian keausan ini menggunakan amplas 320, beban 500 gram, waktu 60 detik Pelaksanaa pengujian keausan adalah sebagai berikut: a.

Menimbang berat tiap-tiap spesimen.

b.

Menempelkan spesimen pada semacam papan dengan perekat besi.

c.

Setelah spesimen benar-benar merekat kuat timbang spesimen beserta papan tadi.

d.

Memasang kertas ampelas pada alat pemutar ampelas ( mesin pemoles).

e.

Menentukan besarnya pemberat, sebagai besarnya gaya tekan.

f.

Menghidupkan mesin pemoles.

g.

Letakkan pemberat pada papan sebelah atas dan lekatkan benda uji pada mesin pemoles yang sudah berputar tahan agar tidak goyang. Selama

penggesekan

harus

ditentukan

waktu

(lamanya)

penggesekan dengan stop watch. h.

Menimbang berat spesimen setelah dilakukan penggesekan.

i.

Membandingkan berat sebelum dan sesudah penggesekan.

45

Papan Spesimen Beban Pemutar amplas Beban Papan Spesimen Baja AISI

Pemutar amplas Gambar 20. Skema Alat ji Keausan

2. Analisa Data dan Pembahasan Dari pengujian yang dikakukan akan diperoleh data-data mengenai nilai kekerasan dan data-data kemudian dianalisa dan dibahas hingga mendapatkan hasil akhir berupa kesimpulan.

46

D. Diagram Alur Penelitian

Spesimen Baja AISI 4140

Uji Komposisi

Carburizing holding time 6 jam

Raw Materials

Suhu 8500 C

Suhu 9000 C

Suhu 9500 C

Quenching 9000C Holding Time 30 menit

Foto Struktur Mikro dan Makro

Pengujian Keausan

Hasil dan Pembahasan

Simpulan

Gambar 21. Diagram Alur Penelitian

Pengujian Kekerasan

47

E. Metode Pengumpulan Data Lembar pengamatan sangat diperlukan dalam suatu penelitian. Langkah ini akan mempermudah dalam proses pengolahan data selanjutnya. Dengan menggunakan lembar pengamatan diharapkan penelitian yang dilakukan dapat berjalan dengan lancar dan tertib serta data yang didapat tercatat dengan baik. Wawancara dengan ahli metalurgi akan memberikan gambaran umum mengenai penelitian yang akan dilakukan. Untuk itu perlu konsultasi dengan pakar/ahli metalurgi sebelum melakukan penelitian dan persiapan bahan serta instrumen lainnya. Adapun lembar pengamatan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: Tabel 3. Lembar Pengamatan Uji Kekerasan Jarak (μm)

d1(μm)

d2(μm)

đ(μm)

đ(mm)

VHN

48

Tabel 4. Lembar Pengamatan Uji Keausan No

Jenis Spesimen

A

T

ΔW

W

W0 W1 W2 W3

W4

Δw1

Δw2

Δw3

Δw4

Δw

Laju

rata-rata

Keausan

1 2 3 4 5 6 7 Keterangan : T

= Lamanya pengujian keausan

A

= Luas spesimen uji keausan

W

= Berat Spesimen

Wo

= Berat awal spesimen sebelum diuji

W 1, W2, W3, W4 = Berat Selisih antara berat sebelum diuji dan sesudah diuji Δw

= Hasil selisih berat

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN

Hasil penelitian dan pembahasan yang akan diuraikan dalam bab ini meliputi: komposisi unsur kimia pada material yang dipergunakan dalam penelitian dengan pengamatan struktur mikronya, hasil pengujian kekerasan dan hasil pengujian keausan.

1. Komposisi bahan penelitian Berbagai jenis macam baja ditentukan berdasarkan atas unsur karbon yang terkandung dalam suatu material tersebut. Begitu juga dengan pengklasifikasian baja

paduan (Alloy steels) didasarkan pada unsur-unsur

yang terkandung didalamnya namun selain kandungan karbon, kandungan yang lainnya juga perlu dicermati. Tabel 6 menunjukkan hasil dari pengujian komposisi material uji yang akann digunakan pada penelitian, dan termasuk dalam baja AISI 4140 yaitu baja paduan rendah, material uji mengandung 0,40 Carbon, 1,053 Chromium, 0,8 Manganese, dan 0,2 Molybdenum. sehingga baja ini tergolong baja Chromium - molybdenum steels hal ini didasarkan pada Tabel Typical Mechanical Properties and Applications of Low-Alloy Steels (Smith,1996). Baja AISI 4140 banyak dipergunakan dalam dunia otomotif, kontruksi dan industri seperti pada pembuatan roda gigi transmisi, turbin gas, dll.

49

50

(Smith,1996). Spesifikasi baja paduan menurut unsur-unsur yang terkandung didalamnya dapat dilihat di Tabel dibawah ini: Tabel 5. Typical Mechanical Properties and Applications of Low-Alloy Steels (Smith,1996)

51

Tabel 6. Hasil Uji Komposisi Kimia No 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Nama Unsur

Simbol

Iron Manganese Carbon Silicon Chromium Nickel Tungsten Phosphorus

Fe Mn C Si Cr Ni W P

Prosen Berat (%) 96,99 0,796 0,486 0,173 1,053 0,053 0,05 0,003

No 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15.

Nama Unsur Sulfur Copper Molibdenum Niobium Aluminium Vanadium Titanium

Prosen Berat (%) 0,022 0,092 0,190 0,01 0 0 0

Simbol S Cu Mo Nb Al V Ti

Berdasarkan hasil uji komposisi yang dilakukan telah dilaksanakan di PT. Itokoh Ceperindo, dan telah tercantum dalam Tabel

6, baja yang

dipergunakan dalam penelitian ini termasuk dalam baja AISI 4140.

2. Struktur Mikro a. Raw Materials Struktur mikro Raw Materials dapat dilihat dengan mikroskop logam. foto mikro pada raw materials dilakukan perbesaran 200X dan menunjukkan warna terang adalah ferrite dan warna gelap adalah pearlite. Pada raw materials struktur ferrite lebih banyak dibandingkan dengan struktur pearlite, hal ini menunjukkan pada spesimen raw materials dapat dilakukan treatment dikarenakan kandungan ferrite yang masih banyak. Seperti ditunjukkan pada gambar 22.

52

Ferrite Pearlite

Gambar. 22. Struktur mikro material uji (raw materials) b. Carburizing Struktur mikro pada spesimen yang telah mendapatkan perlakuan carburizing pada suhu pemanasan 8500C, 9000C, 9500C holding time 6 jam akan mengalami

perbedaan dibandingkan dengan spesimen raw

materials. Pada spesimen yang mendapatkan perlakukan berupa carburizing pada suhu 8500C holding time 6 jam. Mempunyai dua daerah struktur mikro yaitu daerah hypereutectoid dengan adanya kandungan sementit dan pearlite. Sementit menandakan adanya kandungan karbon yang mulai masuk kedalam spesimen. Pada spesimen ini

pergerakan

masuknya sementit telah 150μm dari tepi. Yang kedua adanya daerah hypoeutectoid adanya kandungan pearlite dan ferrite. Kandungan ferrite

53

pada spesimen ini pada jarak 450μm sampai 500μm semakin banyak hal ini menunjukkan carburizing pada suhu 8500C, lapisan karbon yang masuk masih sedikit. Diperlihatkan pada gambar 23. Pada spesimen yang telah melalui proses carburizing pada suhu 9000C holding time 6 jam terdapat tiga daerah struktur mikro. Pada daerah hypereutectoid terdapat pergerakan masuknya sementit yang semakin kedalam yaitu 200μm dari tepi, Pada daerah eutectoid / daerah yang terdiri atas pearlite murni semakin melebar yaitu 650μm. dan daerah hypoeutectoid

sekitar 460 μm. ini menunjukkan semakin banyaknya

karbon yang masuk, dengan semakin banyaknya sementit yang masuk. Diperlihatkan pada gambar 24. Pada spesimen yang telah melalui proses carburizing pada suhu 9500C holding time 6 jam terdapat tiga daerah struktur mikro. Pada daerah hypereutectoid terdapat pergerakan masuknya sementit yang semakin kedalam yaitu 525μm dari tepi, Pada daerah eutectoid / daerah yang terdiri atas pearlite murni yaitu 470μm. dan daerah hypoeutectoid

sekitar

330μm. ini menunjukkan semakin banyaknya karbon yang masuk, dengan semakin banyaknya sementit yang masuk. Dan pearlite yang semakin menyebar. sehingga berpengaruh juga terhadap kekerasan pada spesimen. Diperlihatkan pada gambar 25.

54

55

56

57

a

Sementit Ferrite Pearlite

b Sementit

Pearlite Ferrite

c Sementit

Pearlite Ferrite

Gambar 26. Struktur mikro dengan suhu carburizing : a).8500C, b). 9000C, dan c).9500C

58

c. Carburizing + Quenching Struktur mikro pada spesimen yang telah di carburizing pada suhu 8500C, 9000C, 9500C holding time 6 jam, dan dilanjutkan dengan proses pemanasan pada suhu 9000C, lama penahanan 30 menit dan di quenching dengan media air. Pada spesimen yang telah di carburizing pada suhu 8500C holding time 6 jam dan di quenching, dari tepi roda gigi sampai 1330μm terdapat struktur martensite dan ferrite. Diperlihatkan pada gambar 27. Pada spesimen yang telah di carburizing pada suhu 9000C holding time 6 jam dan di quenching, dari tepi roda gigi sampai pada 1322,5μm terdapat struktur martensite dan ferrite. Stuktur martensite terlihat

lebih

banyak

dibandingkan

pada

spesimen

sebelumnya.

Diperlihatkan pada gambar 28. Pada spesimen yang telah di carburizing pada suhu 9500C holding time 6 jam dan di quenching, dari tepi roda gigi sampai pada 1342,5μm terdapat struktur martensite dan ferrite. Struktur martensite terlihat lebih banyak dibandingkan dua spesien sebelumnya menjadikan spesimen ini lebih keras. Diperlihatkan pada gambar 29

59

60

61

62

a

Ferrite

Martensite

b

Ferrite Martensite

c

Martensite Ferrite

Gambar 30. Struktur mikro setelah di quenching suhu carburizing : a).8500C, b). 9000C, dan c).9500C

63

3.

Foto Makro c. Carburizing Untuk melihat ketebalan yang dihasilkan setelah dilakukannya proses carburizing pada variasi suhu 8500C, 9000C, 9500C holding time 6 jam, dapat dilihat melalui foto makro dengan perbesaran 10X. Dalam foto makro ini jelas terlihat perbedaan ketebalan karbon pada setiap variasi suhu setelah dilakukannya carburizing. Ketebalan karbon pada spesimen yang telah di carburizing 8500C holding time 6 jam adalah 0,7 mm, spesimen yang telah di carburizing 9000C holding time 6 jam adalah 1 mm, dan spesimen yang telah di carburizing 9500C holding time 6 jam adalah 1,5mm. Seperti diperlihatkan pada gambar 31a,31b,dan 31c d. Carburizing + Quenching Begitu juga hal yang sama dilakukan pada spesimen yang telah mengalami proses carburizing pada variasi suhu 8500C, 9000C, 9500C holding time 6 jam,dan dilanjutkan dengan proses quenching dapat dilihat melalui foto makro dengan perbesaran 10X. Dalam foto makro ini jelas terlihat perbedaan ketebalan karbon pada setiap variasi suhu setelah dilakukannya carburizing dan quenching.

Ketebalan karbon pada

spesimen yang telah di carburizing 8500C holding time 6 jam dan di quenching adalah 0,7 mm, spesimen yang telah di carburizing 9000C holding time 6 jam dan di quenching adalah 1 mm, dan spesimen yang telah di carburizing 9500C holding time 6 jam dan di quenching adalah 1,5mm. Ketebalan yang sama dikarenakan proses quenching tidak mempengaruhi ketebalan kandungan karbon pada spesimen roda gigi, tetapi membuat penampakannya terlihat lebih halus. Seperti diperlihatkan pada gambar 31 i, 31 ii,dan 31 iii

64

a

i

b

ii

Tebal lapisan

b ii

c

iii

1mm

Gambar 31.

Foto Makro spesimen setelah di carburizing : a). 8500 C , b). 9000C, dan c). 9500C dan spesimen carburizing: i). 8500 C , ii). 9000C, dan iii). 9500C yang di quenching.

65

4. Uji Kekerasan Pengujian kekerasan menggunakan metode vickers. Dalam pengujian ini spesimen diuji empat buah terdiri satu spesimen raw materials, dan tiga spesimen eksperimen (carburizing 8500C, carburizing 9000C, carburizing 9500C). setiap spesimen dikenai 28 titik injakan kecuali spesimen raw materials diberikan 5 injakan. Sehingga menghasilkan data harga kekerasan seperti pada Tabel 7 dibawah ini: Tabel 7. Hasil pengujian kekerasan setelah dilakukan Carburizing . Jarak (μm) 50 250 450 650 850 1050 1250 1450 1650 1850 2050 2250 2450 2650 2850 3050 3250 3450 3650 3850 4050 4250 4450 4650 4850 5050 5250 5450

Raw Materials 181,33 179,81 178,32 179,81 177,33

Harga Kekerasan (VHN) Carburizing 8500C Carburizing 9000C 275,56 230,62 219,4 188,1 181,33 178,32 176,36 175,39 177,33 175,87 175,39 174,43 175,39 176,84 175,87 176,36 177,33 174,91 175,39 177,83 176,84 175,87 174,91 176,36 177,33 176,36 175,39 173,95

287,33 284,32 279,4 271,8 266,3 225,61 202,85 197,55 186,5 184,41 179,81 177,83 175,87 174,91 175,87 174,43 175,39 176,36 173,95 171,59 170,66 173 170,2 171,12 169,74 170,66 170,2 168,82

Carburizing 9500C 306,44 303,13 293,49 285,31 277,47 269,03 240,37 216,07 222,82 202,85 195,27 193,02 184,41 181,33 179,81 177,83 176,36 174,91 178,32 173 171,59 170,66 169,74 171,12 167,01 165,24 165,68 164,8

66

Pembacaan hasil pengujian kekerasan tersebut diatas dengan mudah dapat kita pahami dengan ditabulasikan ke dalam bentuk grafik seperti dibawah ini : Grafik Uji Kekerasan Carburizing Baja AISI 4140 350

Suhu 850° C Suhu 900° C

300

Suhu 950° C VHN (Kg/mm²)

250

Raw Materials

200

150

100

50

0 0

400

800

1200

1600

2000

2400

2800

3200

3600

4000

4400

4800

5200

5600

Jarak (mikrometer)

Gambar 32. Grafik hasil pengujian kekerasan Dari hasil pengujian kekerasan yang telah digambarkan pada grafik 22 dapat dilihat bahwa hasil pengujian pada raw materials memiliki nilai kekerasan vickers hampir sama dari titik terluar sampai pada titik inti yaitu sebesar 179,32 kg/mm2. Pada spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 8500C bagian mengalami kenaikan 22,129% dengan nilai 219,002 kg/mm2 hal ini menandakan nilai kekerasannya lebih tinggi dibandingkan dengan spesimen raw materials. selanjutnya pada setiap hasil pengujian mengalami penurunan prosentase secara terus menerus, sampai pada titik ke tujuh. Setelah pengujian ke tujuh hasil dari pengujian ini mendekati nilai kekerasan dari spesimen raw materials. Pada spesimen suhu pemanasan carburizing 9000C memiliki nilai kekerasan 277,83 kg/mm2, hal ini menunjukkan nilai kekerasan yang lebih

67

tinggi dibandingkan dengan spesimen raw materials dan spesimen dengan suhu pemanasan 8500C naik 26,86%. selanjutnya pada setiap hasil pengujian mengalami penurunan prosentase secara terus menerus, sampai pada titik kesebelas. Setelah pengujian ke sebelas hasil dari pengujian ini mendekati nilai kekerasan dari spesimen raw materials. Pada spesimen suhu pemanasan carburizing 9500C memiliki nilai kekerasan 293,163 kg/mm2, hal ini menunjukkan nilai kekerasan yang lebih tinggi 5,52% dibandingkan dengan spesimen dengan suhu pemanasan 9000C Setelah pengujian ke lima belas hasil dari pengujian ini mendekati nilai kekerasan dari spesimen raw materials bahkan pada akhir-akhir pengujian nilainya lebih kecil dari nilai raw materials. Pengujian kekerasan tidak hanya dilakukan pada spesimen hasil carburizing, tetapi juga dilakukan pada spesimen yang telah melalui proses quenching. Hal ini bertujuan untuk mengetahui nilai kekerasan spesimen setelah dilakukannya proses quenching. Proses quenching dilakukan pada suhu 9000C holding time 30 menit. Injakan yang dikenakan pada spesimen sama seperti pada pengujian kekerasan pada spesimen hasil carburizing yaitu 57 injakan. Sehingga menghasilkan data harga kekerasan seperti pada Tabel 8: Tabel 8. Hasil pengujian kekerasan setelah di quenching . Jarak (μm) 50 250 450 650 850 1050 1250 1450

Spesimen A 801.9 797.2 787.93 778.82 765.45 748.15 731.44 723.29

Harga Kekerasan (VHN) Spesimen B 811.42 806.65 801.9 792.55 783.36 774.33 765.45 756.73

Spesimen C 830.97 826.01 816.24 811.42 806.64 797.2 787.93 778.82

68

1650 1850 2050 2250 2450 2650 2850 3050 3250 3450 3650 3850 4050 4250 4450 4650 4850 5050 5250 5450 5650 5850 6050 6450 6850 7250 7650 8050 8450 8850 9250 9650 10050 10450 10850 11250 11650 12050 12450 12850 13250 13650 14050 14450

715.27 707.39 695.81 688.25 684.51 680.81 669.87 662.72 655.69 648.77 645.35 638.6 631.94 622.16 615.76 609.46 603.26 597.15 591.13 585.21 582 580.24 579.37 578.21 577.64 576.48 576.77 573.62 570.78 567.95 565.15 562.37 559.61 556.87 554.15 551.45 550.38 551.18 550.11 550.91 551.45 550.38 550.65 551.18

743.92 735.56 719.26 711.32 703.5 695.81 692.01 688.25 680.81 673.49 666.28 655.69 652.22 645.35 635.26 628.66 622.16 615.76 609.46 603.26 600.19 598.36 597.15 594.13 593.53 590.54 588.16 586.98 585.21 582.28 579.37 575.91 574.19 571.91 567.95 564.59 562.37 561.82 559.61 556.33 554.15 553.88 551.45 551.18

769.87 761.07 752.42 748.15 735.56 719.26 715.27 703.5 695.81 688.25 680.81 673.49 666.28 659.2 648.77 641.96 635.26 628.66 622.16 615.76 612.6 610.09 609.46 606.35 602.64 600.19 597.15 592.93 591.13 590.24 588.16 585.21 584.03 581.11 579.37 575.91 573.05 570.78 567.95 564.59 562.37 559.61 556.33 553.88

69

14850 15250 15650 16050 16450

550.11 550.91 551.18 549.31 550.11

549.84 550.91 551.18 550.38 550.91

551.45 551.01 551.45 550.91 550.65

Keterangan : Spesimen A : Spesimen di carburizing pada suhu 8500C dan di quenching pada suhu 9000C. Spesimen B : Spesimen di carburizing pada suhu 9000C dan di quenching pada suhu 9000C. Spesimen C : Spesimen di carburizing pada suhu 9500C dan di quenching pada suhu 9000C.

Pembacaan hasil pengujian kekerasan setelah dilakukannnya proses quenching tersebut diatas dengan mudah dapat kita pahami dengan ditabulasikan ke dalam bentuk grafik seperti dibawah ini :

VHN (Kg/mm²)

Grafik Uji Kekerasan Baja AISI 4140 Carburizing + Quenching 900°C 850 800 750 700

Spesimen A Spesimen B Spesimen C

650 600 550 500 0

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 0 0 0 0 0 0 0 0 Jarak (m ikrom eter)

Keterangan : Spesimen A : Spesimen di carburizing pada suhu 8500C dan di quenching pada suhu 9000C. Spesimen B : Spesimen di carburizing pada suhu 9000C dan di quenching pada suhu 9000C. Spesimen C : Spesimen di carburizing pada suhu 9500C dan di quenching pada suhu 9000C.

Gambar 33. Grafik hasil pengujian kekerasan setelah di quenching

Dari hasil pengujian kekerasan yang telah digambarkan pada grafik 33 dapat dilihat bahwa hasil pengujian pada spesimen yang telah dilakukan proses quenching dengan media pendingin air dengan suhu pemanasan 9000C

70

holding time 30 menit. Pada pengujian kekerasan ini menunjukkan nilai kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan pengujian kekerasan sebelumnya.

Pada spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 8500C

quenching dengan suhu pemanasan 9000C holding time 30 menit. memiliki nilai kekerasan 786,26 kg/mm2, Selanjutnya hasil dari pengujian kekerasan ini secara prosentase terus mengalami penurunan sampai pada pengujian ke 44 nilai kekerasannya mulai stabil, nilai kekerasan terakhir adalah 550,97 kg/mm2. Pada spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 9000C quenching dengan suhu pemanasan 9000C holding time 30 menit.

memiliki nilai

kekerasan 799,176 kg/mm2,yaitu mengalami kenaikan 1,64%. Selanjutnya hasil dari pengujian kekerasan ini secara prosentase terus mengalami penurunan sampai pada pengujian ke 50 nilai kekerasannya mulai stabil, nilai kekerasan terakhir adalah 550,87 kg/mm2. Pada spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 9500C quenching dengan suhu pemanasan 9000C holding time 30 menit.

memiliki nilai

kekerasan 818,256 kg/mm2,atau naik 2,38% Selanjutnya hasil dari pengujian kekerasan ini secara prosentase terus mengalami penurunan sampai pada pengujian ke 53 nilai kekerasannya mulai stabil, nilai kekerasan terakhir adalah 550.73 kg/mm2 Setelah dilakukan pembandingan pada tiap-tiap spesimen setelah mengalami proses carburizing dan quenching.

Maka sekarang akan

dibandingkan antara spesimen yang telah mengalami proses carburizing dengan spesimen yang telah mengalami proses quenching.

Pada setiap

perlakuan diambil lima hasil kekerasan dan dirata-rata pada jarak yang sama. Pada spesimen suhu pemanasan 8500C, mempunyai nilai kekerasan 219,002 kg/mm2 , dan nilai kekerasan setelah di quenching

786,26 kg/mm2

71

mengalami peningkatan kekerasan sebesar 260,38%. Pada spesimen suhu pemanasan 9000C, dengan nilai kekerasan 277,176 kg/mm2 , dan nilai kekerasan setelah di quenching kekerasan sebesar 64,58%.

799,176 kg/mm2 mengalami peningkatan

Pada pengujian kedua mengalami pengikatan

sebesar 187,64%. Pada spesimen suhu pemanasan 9500C, mempunyai nilai kekerasan 293,168 kg/mm2, dan nilai kekerasan setelah di quenching 818,256 kg/mm2 mengalami peningkatan kekerasan sebesar 179,10%. Hal ini menandakan nilai kekerasan pada spesimen yang telah di quenching mengalami peningkatan yang sangat besar dibandingkan dengan nilai kekerasan pada spesimen yang hanya di carburizing.

5.

Uji Keausan Pengujian keausan dilakukan dengan jalan menggesekkan spesimen uji pada kertas ampelas seri 320, beban 500 gram, dengan lama pengujian 60 detik. Data yang diperoleh berupa reduksi berat spesimen uji sebelum dan sesudah terjadi gesekan. Sehingga menghasilkan data harga keausan seperti pada Tabel 9: Tabel 9. Hasil pengujian keausan Δw ( gram )

W ( gram ) No

Jenis Spesimen

Rata–Rata

Wo

W1

W2

W3

W4

Δw1

Δw 2

Δw 3

Δw 4

( gram )

1.

Spesimen A

6,228

6,044

5,862

5,676

5,501

0,184

0,182

0,186

0,175

0,182

2.

Spesimen B

8,638

8,538

8,443

8,323

8,225

0,1

0,095

0,12

0,098

0,103

3.

Spesimen C

6,288

6,204

6,123

6,036

5,951

0,084

0,081

0,087

0,085

0,084

4.

Spesimen D

5,674

5,602

5,527

5,448

5,374

0,072

0,075

0,079

0,074

0,075

5.

Spesimen E

7,911

7,849

7,790

7,725

7,657

0,062

0,059

0,065

0,068

0,063

6.

Spesimen F

5,704

5,648

5,597

5,540

5,481

0,056

0,051

0,057

0,059

0,056

7.

Spesimen G

5,193

5,143

5,088

5,039

4,987

0,051

0,049

0,052

0,051

0,051

72

Keterangan : Spesimen A : Raw Materials Spesimen B : Carburizing suhu 8500C Spesimen C : Carburizing suhu 9000C Spesimen D : Carburizing suhu 9500C Spesimen E : Carburizing suhu 8500C dan di quenching 9000C Spesimen F : Carburizing suhu 9000C dan di quenching 9000C Spesimen G : Carburizing suhu 9500C dan di quenching 9000C W : Berat Spesimen Wo : Berat awal spesimen sebelum diuji W1, W2, W3, W4: Berat Selisih antara berat sebelum diuji dan sesudah diuji

Δw

: Hasil selisih berat

Pembacaan hasil pengujian keausan dengan mudah dapat kita pahami dengan ditabulasikan ke dalam bentuk grafik seperti dibawah ini :

0.182

0.2 0.18 0.16 0.14 0.12 0.1 0.08 0.06 0.04 0.02 0

0.103

E

F im

en

en Sp es

im

0.051

G

0.056

Sp es

im

Sp es

im

Hasil

0.063

en

D

0.075

en

C Sp es

im

en

en Sp es

im Sp es

Sp es

im

en

B

0.084

A

Pengurangan Berat ( gram )

Grafik Uji Keausan Baja AISI 4140

Jenis Spesimen Keterangan : Spesimen A : Raw Materials Spesimen E : Carburizing suhu 8500C dan di quenching 9000C 0 Spesimen B : Carburizing 850 C Spesimen F : Carburizing suhu 9000C dan di quenching 9000C Spesimen C : Carburizing 9000C Spesimen G : Carburizing suhu 9500C dan di quenching 9000C Spesimen D : Carburizing 9500C

Gambar 34. Grafik Hasil Pengujian Keausan baja AISI 4140

73

Dari hasil pengujian keausan yang telah digambarkan pada grafik 34 dapat dilihat bahwa hasil pengujian keausan dapat membandingkan mulai dari spesimen raw materials, spesimen yang telah mengalami carburizing, sampai dengan spesimen yang telah di quenching. Nilai keausan pada raw marerials 0,182 gram. Nilai keausan pada spesimen carburizing 8500C adalah 0,103 gram, ini menunjukkan mengalami penurunan sebesar 43,40%. Nilai keausan pada carburizing 9000C adalah 0,84 gram ini berarti turun sebesar 18,44%. pada

carburizing 9500C dengan hasil sebesar 0,075 gram turun 10,71%.

Penurunan juga terus berlanjut pada spesimen yang telah di quenching, pada spesimen carburizing 8500C di quenching 9000C holding time 30 menit dengan hasil 0,063 gram ini membuktikan setelah di lakukan proses quenching spesimen menjadi lebih keras dan kekerasannya mengalami penurunan sebesar 16%. Pada spesimen carburizing 9000C di quenching 9000C holding time 30 menit dengan hasil 0,056 gram ini menunjukkan terjadi penurunan nilai sebesar 11,11% dibandingkan dengan spesimen sebelumnya. Pada spesimen carburizing 9500C di quenching 9000C holding time 30 menit dengan hasil 0,051 gram ini menunjukkan penurunan nilai keausan sebesar 8,9%. Besarnya hasil pengujian keausan menunjukkan bahwa material memiliki keausan yang besar dan sebaliknya semakin sedikit hasil pengujian keausan menunjukkan material lebih tahan terhadap keausan.

6.

Laju Keausan Laju Keausan adalah hasil bagi pengurangan berat pada uji keausan dengan luas penampang dan waktu. Penghitungan laju keausan sangat diperlukan dikarenakan dalam penampang pada spesimen uji keausan yang berbeda-beda. Dapat dilihat pada Tabel 10 :

74

Tabel 10. Hasil perhitungan laju keausan No

Jenis Spesimen

1.

Spesimen A

Waktu (detik) 60

Luas Penampang (A) 122,96

Pengurangan Berat (gram) 0,182

Laju Keausan (gram/mm2.s ) 0,000024669

2.

Spesimen B

60

119,48

0,103

0,000014367

3.

Spesimen C

60

121,16

0,084

0,000011554

4.

Spesimen D

60

115

0,075

0,000010869

5.

Spesimen E

60

118,9

0,063

0,00000883

6.

Spesimen F

60

112,7

0,056

0,000008281

7.

Spesimen G

60

113,005

0,051

0,000007521

Keterangan : Spesimen A : Raw Materials Spesimen E: Carburizing suhu 8500C dan di quenching 9000C Spesimen B : Carburizing 8500C Spesimen F: Carburizing suhu 9000C dan di quenching 9000C Spesimen C : Carburizing 9000C Spesimen G: Carburizing suhu 9500C dan di quenching 9000C Spesimen D : Carburizing 9500C

Pembacaan hasil pengujian keausan dengan mudah dapat kita pahami dengan ditabulasikan ke dalam bentuk grafik seperti dibawah ini :

0.00003 0.000025 0.00002 0.000015

Hasil

0.00001 0.000005

en E Sp es im en F Sp es im en G

si

m

D Sp e

im en

C es Sp

Sp

es

im

en

m en

Sp e

si Sp e

si

en

A

B

0

m

Laju Keausan ( gram/mm².s )

Grafik Laju Keausan Baja AISI 4140

Jenis Spesimen Keterangan : Spesimen A : Raw Materials Spesimen E : Carburizing suhu 8500C dan di quenching 9000C 0 Spesimen B : Carburizing 850 C Spesimen F : Carburizing suhu 9000C dan di quenching 9000C Spesimen C : Carburizing 9000C Spesimen G : Carburizing suhu 9500C dan di quenching 9000C Spesimen D : Carburizing 9500C

Gambar 35. Grafik Laju Keausan Baja AISI 4140

75

Dari hasil perhitungan laju keausan yang telah digambarkan pada grafik 35 dapat dilihat bahwa hasil laju keausan dapat membandingkan mulai dari spesimen raw materials, spesimen yang telah di carburizing, sampai dengan spesimen yang telah di quenching. Nilai laju keausan pada raw marerials 0,000024669 gram/mm2.s. Nilai laju keausan pada spesimen carburizing 8500C adalah 0,000014367 gram/mm2.s ini menunjukkan mengalami penurunan sebesar 41,76%. Nilai laju keausan pada carburizing 9000C adalah 0,000011554 gram/mm2.s ini berarti turun sebesar 19,57%. pada carburizing 9500C dengan hasil sebesar 0,000010869 gram/mm2.s turun 5,92 %. Penurunan juga terus berlanjut pada spesimen yang telah di quenching, pada spesimen carburizing 8500C di quenching 9000C holding time 30 menit dengan hasil 0,00000883 gram/mm2.s ini membuktikan setelah di lakukan proses quenching spesimen menjadi lebih keras dan kekerasannya mengalami penurunan sebesar 18,75 %. Pada spesimen carburizing 9000C di quenching 9000C holding time 30 menit dengan hasil 0,000008281 gram/mm2.s ini menunjukkan terjadi penurunan nilai sebesar 6,21% dibandingkan dengan spesimen sebelumnya. Pada spesimen carburizing 9500C di quenching 9000C holding time 30 menit dengan hasil 0,000007521 gram/mm2.s ini menunjukkan penurunan nilai laju keausan sebesar 9,1 %.

PEMBAHASAN Setelah proses carburizing spesimen telah mengalami penambahan unsur karbon didaerah tepi. Tebalnya/besarnya unsur karbon didaerah tepi berbedabeda sesuai dengan suhu pemanasan yang dikenakan pada tiap-tiap spesimen. Semakin banyak unsur karbon didaerah tepi spesimen mengakibatkan terdapat banyak struktur pearlite. Pada spesimen hasil carburizing terdapat struktur

76

sementit hal ini dikarenakan masuknya kandungan karbon kedalam spesimen setelah mengalami proses carburizing. semakin banyak kandungan karbon yang masuk kedalam maka semakin luas juga struktur sementit yang terdapat di dalam spesimen tersebut. Semakin kedalam maka kandungan unsur karbon akan semakin berkurang dan ini diikuti juga berkurangnya kandungan pearlite. Semakin mendekati daerah inti maka struktur yang ada adalah akan sama dengan pada spesimen raw materials yaitu ferrite dan pearlite. Pada spesimen yang telah mengalami proses quenching struktur yang muncul yaitu ferrite dan martensit, ini dikarenakan kerasnya spesimen setelah mengalami proses quenching. 1. Uji Kekerasan Dari data-data yang telah dihasilkan dalam penelitian dapat diketahui bahwa pada spesimen raw materials memiliki nilai kekerasan yang relatif sama pada setiap pengujian baik pada pengujian ditepi spesimen maupun pada pengujian yang dilakukan pada inti/tengah spesimen. Hal ini dikarenakan spesimen ini belum diberikan perlakuan. Spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 8500C memiliki nilai kekerasan lebih keras dibandingkan dengan spesimen raw mateials. Pada pengujian kekerasan suhu pemanasan carburizing 8500C nilai kekerasan pada daerah tepi mempunyai nilai yang lebih keras dibandingkan dengan spesimen raw materials, selanjutnya nilainya bertahap menurun sampai pada titik ketujuh nilai kekerasannya mendekati nilai kekerasan pada raw materials. hal ini menunjukkan pada spesimen suhu pemanasan carburizing 8500C tebal kandungan karbon yang dimiliki masih sedikit. Spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 9000C memiliki nilai kekerasan lebih keras dibandingkan dengan spesimen suhu pemanasan

77

carburizing 8500C. Pada pengujian kekerasan suhu pemanasan carburizing 9000C nilai kekerasan pada daerah tepi mempunyai nilai yang lebih keras dibandingkan dengan spesimen suhu pemanasan carburizing 8500C, selanjutnya nilainya bertahap menurun sampai pada titik kesebelas nilai kekerasannya mendekati nilai kekerasan pada raw materials. hal ini menunjukkan pada spesimen suhu pemanasan carburizing 9000C tebal kandungan karbon yang dimiliki semakin tebal. Spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 9500C memiliki nilai kekerasan lebih keras dibandingkan dengan spesimen suhu pemanasan carburizing 9000C. Pada pengujian kekerasan suhu pemanasan carburizing 9500C nilai kekerasan pada daerah tepi mempunyai nilai yang lebih keras dibandingkan dengan spesimen suhu pemanasan carburizing 9000C, selanjutnya nilainya bertahap menurun sampai pada titik kelima belas nilai kekerasannya mendekati nilai kekerasan pada raw materials. hal ini menunjukkan pada spesimen suhu pemanasan carburizing 9500C mempunyai kandungan karbon yang paling tebal dibandingkan dengan spesimen-spesimen yang lainnya. Pada penelitian ini tidak hanya membandingkan spesimen yang di carburizing akan tetapi juga akan membandingkan dengan spesimen yang telah di quenching pada suhu pemanasan 9000C, holding time 30 menit. Spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 8500C di quenching dengan suhu pemanasan 9000C, holding time 30 menit memiliki nilai kekerasan lebih keras dibandingkan dengan spesimen suhu pemanasan carburizing 9500C. Pada pengujian kekerasan suhu pemanasan carburizing 8500C yang telah di quenching ini hasil pengujiannya kekerasannya lebih keras dibandingkan dengan spesimen suhu pemanasan carburizing 9500C,

78

selanjutnya nilainya bertahap menurun dan mencapai nilai stabil pada pengujian ke 44 sampai pada titik terakhir pengujian. Spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 9000C di quenching dengan suhu pemanasan 9000C, holding time 30 menit memiliki nilai kekerasan lebih keras dibandingkan dengan spesimen suhu pemanasan carburizing 8500C di quenching dengan suhu pemanasan 9000C, holding time 30 menit. Pada pengujian kekerasan suhu pemanasan carburizing 9000C yang telah di quenching ini hasil pengujiannya kekerasannya lebih keras dibandingkan dengan spesimen sebelumnya, selanjutnya nilainya bertahap menurun dan mencapai stabil pada pengujian ke 50 sampai pada titik terakhir pengujian. Spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 9500C di quenching dengan suhu pemanasan 9000C, holding time 30 menit memiliki nilai kekerasan lebih keras dibandingkan dengan spesimen suhu pemanasan carburizing 9000C di quenching dengan suhu pemanasan 9000C, holding time 30 menit. Pada pengujian kekerasan suhu pemanasan carburizing 9500C yang telah di quenching ini hasil pengujiannya kekerasannya lebih keras dibandingkan dengan spesimen sebelumnya, selanjutnya nilainya bertahap menurun dan mencapai stabil pada pengujian ke 53 sampai pada titik terakhir pengujian.

2. Uji Keausan Sebuah mesin mempunyai banyak komponen yang bekerja pada pergerakan dengan sebuah gesekan. Pada pergerakan relatif dengan tekanan, selalu terjadi friksi pada bidang kontak. Maka abrasi akan berlanjut, dan merusak ketelitian komponen yang selanjutnya berkembang menjadi lebih

79

parah sampai pada suatu saat komponen mesin akan kehilangan fungsinya dan patah. (Surdia,2000). Untuk itu perlu adanya pengujian keausan terhadap komponen yang nantinya hasilnya dapat dipertimbangkan untuk dipergunakan dalam memperpanjang umur sebuah komponen dalam mesin. Dari tabel dan grafik hasil penelitian dapat diketahui bahwa spesimen memiliki ketahanan terhadap

keausan

sebanding

dengan

peningkatan

kekerasan

pada

permukaaannya. Spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 8500C memiliki ketahanan terhadap keausan yang rendah hal ini disebabkan spesimen ini memiliki kekerasan permukaan yang rendah. Pada spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 9000C memiliki ketahanan terhadap keausan yang meningkat sesuai dengan peningkatan kekerasan pada permukaannya. spesimen dengan suhu pemanasan carburizing 9500C memiliki ketahanan terhadap keausan yang relatif tinggi dibandingkan dengan pada suhu pemanasan carburizing 8500C, dan 9000C . Pada spesimen yang telah di quenching pada suhu 9000C dengan holding time 30 menit mempunyai nilai ketahaan terhadap keausan semakin tinggi pada pemanasan yang semakin tinggi pula. 3. Laju Keausan Laju Keausan didapatkan dari hasil bagi pengurangan berat dengan luas penampang dan waktu. laju keausan diperlukan dikarenakan luas penampang dari tiap-tiap spesimen pada pengujian keausan berbeda-beda. hasil perhitungan laju keausan pada spesimen raw materials mempunyai nilai yang paling tinggi. kemudian pada spesimen yang telah mengalami proses carburizing dan spesimen yang telah mengalami proses quenching mengalami nilai peningkatan sesuai dengan peningkatan suhu pemanasannya. hal ini menandakan semaikin kecil nilai laju keausan maka semakin baik.

80

BAB V PENUTUP

A. Simpulan Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, maka dapat ditarik beberapa simpulan sebagai berikut: 1. Hasil uji kekerasan menunjukkan peningkatan sesuai dengan semakin tingginya suhu pemanasan. Pada raw materials mempunyai nilai kekerasan 179,32 kg/mm2, jika dibandingkan spesimen carburizing suhu 8500C yaitu 219,002 kg/mm2, maka mengalami peningkatan sebesar 22,129%. Nilai keausan raw materials 0,182 gram. Nilai keausan spesimen carburizing suhu 8500C yaitu 0,103 gram. Mengalami penurunan 43,40%. Hal ini menunjukkan adanya peningkatan kekerasan sebelum dan sesudah perlakuan. 2. Hasil uji kekerasan spesimen suhu pemanasan carburizing 8500C dan di quenching, memiliki nilai kekerasan 786,26 kg/mm2 dan spesimen suhu pemanasan carburizing 9000C dan di quenching, memiliki nilai kekerasan 799,176 kg/mm2, ini menunjukkan peningkatan sebesar 1,64%. Pada pengujian keausan spesimen suhu pemanasan carburizing 8500C dan di quenching, memiliki nilai keausan 0,063 gram, dan spesimen suhu pemanasan carburizing 9000C dan di quenching, memiliki nilai keausan 0,056 gram, mengalami penurunan sebesar 11,11 %. Dari hasil tersebut maka spesimen yang telah mengalami proses quenching menunjukkan semakin keras. 80

81

3. Struktur mikro pada raw materials memperlihatkan struktur ferrite dan pearlite saja. Sedangkan pada spesimen yang telah melalui proses carburizing terdapat sementit dikarenakan adanya pergerakan karbon yang masuk kedalam karbon. 4. Struktur mikro spesimen yang telah mengalami proses quenching memperlihatkan struktur ferrite dan martensite. Kandungan martensite lebih banyak dibandingkan ferrite ini menunjukkan spesimen setelah di quenching menjadi semakin keras. B. Saran 1. Pada proses carburizing dengan hasil yang baik adalah pada suhu 9500C hal ini dikarenakan suhu yang ideal untuk mendapatkan nilai kekerasan yang baik. 2. Proses pemolesan sebelum dilakukannya foto mikro, makro, pengujian kekerasan, dan pengujian keausan harus benar-benar halus dan memerlukan ketelitian.

82

DAFTAR PUSTAKA Alexander, W.O, Bradbury, EJ.1991, Dasar Metalurgi untuk Rekayasawan. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama. Amstead, BH, dkk.1995. Teknologi Mekanik Jilid I Edisi ketujuh versi S1. Jakarta: Erlangga. Chenoweth, Harry H ,1983, Applied Edition.USA:McGraw-Hill,lnc.

Strength

Of

Material

4th

Khurmi, R. S. dan Gupta, J. K. 1980. A Tex Book of Machine Design. Moscow : Eurasia Publishing House. Koswara, Engkos. 1999. Pengujian Bahan Logam. Bandung : Humaniora Utama Press. Pollack, Herman W. 1981. Material Science and Metallurgy 3rd ed. Virginia : Reston Publishing Company, Inc. Schonmetz, Alois dan Karl Gruber.1985. Pengetahuan Bahan dalam Pengerjaan Logam. Bandung:Angkasa. Smallman, R. E. 1991, Metalurgi Fisik Modern edisi keempat, Jakarta : Gramedia Pustaka Utama Smith F William, 1996. Principles of Materials Science and Engineering Third Edition. USA: Mc Graw. Hill.Inc Sularso, dan Suga, Kiyokatsu, 2002, Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin cetakan kesepuluh, Jakarta: Pradnya Paramita Surdia,Tata, dan Saito, S. 2000, Pengetahuan Bahan Teknik cetakan kelima Jakarta: Pradnya Paramita. Totten,GE; Bates,CE; Clinson, NA;1993, Handbook of Quenchants and Quenching Technology. USA: ASM Internasional Van Vlack, Lawrence, 1985, Elements Of Materials Science and Engineering 5th Edition, USA: Addison-Wesley Publishing Company. William,D; Callister,JR, 1997. Material Sciene and Engineering an Introduction fourth Edition. USA: John Willey and Sons, lnc

83

Lampiran 1.

84 Lampiran 2 Data Uji Kekerasan Raw Materials Jarak(μm)

d1(μm)

d2(μm)

đ(μm)

đ(mm)

VHN (Kg/mm2)

50

70,5

72,5

71,5

0,0715

181,33

250

70,7

72,8

71,8

0,0718

179,81

450

71,5

72,7

72,1

0,0721

178,32

650

70,7

72,8

71,8

0,0718

179,81

850

72,2

72,3

72,3

0,0723

177,33

85 Lampiran 3 Data Uji Kekerasan Carburizing Suhu 8500C Jarak(μm)

d1(μm)

d2(μm)

đ(μm)

đ(mm)

VHN (Kg/mm2)

50

58,4

57,6

58

0,058

275,56

250

60

66,8

63,4

0,0634

230,62

450

64,9

65,1

65

0,065

219,4

650

69,1

71,3

70,2

0,0702

188,1

850

70,5

72,5

71,5

0,0715

181,33

1050

71,5

72,7

72,1

0,0721

178,32

1250

71,9

73,1

72,5

0,0725

176,36

1450

72,1

73,3

72,7

0,0727

175,39

1650

72,2

72,3

72,3

0,0723

177,33

1850

72,6

72,6

72,6

0,0726

175,87

2050

72,2

73,2

72,7

0,0727

175,39

2250

72,8

72,9

72,9

0,0729

174,43

2450

72,3

73,1

72,7

0,0727

175,39

2650

72,2

72,5

72,4

0,0724

176,84

2850

72,7

72,5

72,6

0,0726

175,87

3050

72

73

72,5

0,0725

176,36

3250

72,3

72,2

72,3

0,0723

177,33

3450

72,5

73,1

72,8

0,0728

174,91

3650

72,4

73

72,7

0,0727

175,39

3850

71,5

72,8

72,2

0,0722

177,83

4050

72,4

72,3

72,4

0,0724

176,84

4250

72,4

72,8

72,6

0,0726

175,87

4450

72,7

72,9

72,8

0,0728

174,91

4650

72

72,9

72,5

0,0725

176,36

4850

72,2

72,3

72,3

0,0723

177,33

5050

72,1

72,9

72,5

0,0725

176,36

5250

72,6

72,8

72,7

0,0727

175,39

5450

73,6

72,4

73

0,073

173,95

86 Lampiran 4 Data Uji Kekerasan Carburizing Suhu 9000C Jarak(μm)

d1(μm)

d2(μm)

đ(μm)

đ(mm)

VHN (Kg/mm2)

50

56,7

56,9

56,8

0,0568

287,33

250

56,8

57,4

57,1

0,0571

284,32

450

57,5

57,6

57,6

0,0576

279,4

650

58,3

58,5

58,4

0,0584

271,8

850

58,8

59,1

59

0,059

266,3

1050

63,9

64,3

64,1

0,0641

225,61

1250

67,2

67,9

67,6

0,0676

202,85

1450

68,4

68,6

68,5

0,0685

197,55

1650

69,9

71

70,5

0,0705

186,5

1850

70,6

71,7

70,9

0,0709

184,41

2050

70,7

72,8

71,8

0,0718

179,81

2250

71,5

72,8

72,2

0,0722

177,83

2450

72,4

72,8

72,6

0,0726

175,87

2650

72,5

73,1

72,8

0,0728

174,91

2850

72,7

72,5

72,6

0,0726

175,87

3050

72,8

72,9

72,9

0,0729

174,43

3250

72,4

73

72,7

0,0727

175,39

3450

72

73

72,5

0,0725

176,36

3650

72,4

73,6

73

0,073

173,95

3850

73,4

73,5

73,5

0,0735

171,59

4050

73,5

73,8

73,7

0,0737

170,66

4250

72,8

73,5

73,2

0,0732

173

4450

73,6

73,9

73,8

0,0738

170,2

4650

73,4

73,8

73,6

0,0736

171,12

4850

73,5

74,2

73,9

0,0739

169,74

5050

73,4

73,9

73,7

0,0737

170,66

5250

73,6

73,9

73,8

0,0738

170,2

5450

73,8

74,4

74,1

0,0741

168,82

87 Lampiran 5 Data Uji Kekerasan Carburizing Suhu 9500C Jarak(μm)

d1(μm)

d2(μm)

đ(μm)

đ(mm)

VHN (Kg/mm2)

50

54,6

55,3

55

0,055

306,44

250

55,2

55,3

55,3

0,0553

303,13

450

55,9

56,5

56,2

0,0562

293,49

650

56,8

57,1

57

0,057

285,31

850

57,6

58

57,8

0,0578

277,47

1050

58,5

58,8

58,7

0,0587

269,03

1250

61,8

62,4

62,1

0,0621

240,37

1450

65,2

65,7

65,5

0,0655

216,07

1650

64,1

64,8

64,5

0,0645

222,82

1850

67,2

67,9

67,6

0,0676

202,85

2050

68,5

69,2

68,9

0,0689

195,27

2250

68,8

69,7

69,3

0,0693

193,02

2450

70,6

71,7

70,9

0,0709

184,41

2650

70,5

72,5

71,5

0,0715

181,33

2850

70,7

72,8

71,8

0,0718

179,81

3050

71,5

72,8

72,2

0,0722

177,83

3250

72

73

72,5

0,0725

176,36

3450

72,5

73,1

72,8

0,0728

174,91

3650

71,5

72,7

72,1

0,0721

178,32

3850

72,8

73,5

73,2

0,0732

173

4050

73,4

73,5

73,5

0,0735

171,59

4250

73,4

73,9

73,7

0,0737

170,66

4450

73,5

74,2

73,9

0,0739

169,74

4650

73,4

73,8

73,6

0,0736

171,12

4850

74,1

74,8

74,5

0,0745

167,01

5050

74,7

75

74,9

0,0749

165,24

5250

74,6

74,9

74,8

0,0748

165,68

5450

74,8

75,2

75

0,075

164,8

88 Lampiran 6 Data Uji Kekerasan di Carburizing 8500C dan di Quenching 9000C Jarak(μm) 50 250 450 650 850 1050 1250 1450 1650 1850 2050 2250 2450 2650 2850 3050 3250 3450 3650 3850 4050 4250 4450 4650 4850 5050 5250 5450

d1(μm)

d2(μm)

đ(μm)

đ(mm)

VHN (Kg/mm2)

35,5

32,5

34

0,034

801,9

34,1

33,7

34,1

0,0341

797,2

34,9

33,7

34,3

0,0343

787,93

34,9

34,1

34,5

0,0345

778,82

35

34,6

34,8

0,0348

765,45

35,4

35

35,2

0,0352

748,15

35,8

35,4

35,6

0,0356

731,44

35,9

35,7

35,8

0,0358

723,29

36

36

36

0,036

715,27

36,4

36

36,2

0,0362

707,39

36,7

36,3

36,5

0,0365

695,81

36,9

36,5

36,7

0,0367

688,25

37

36,6

36,8

0,0368

684,51

37

36,8

36,9

0,0369

680,81

37,4

37

37,2

0,0372

669,87

37,6

37,2

37,4

0,0374

662,72

37,7

37,5

37,6

0,0376

655,69

37,9

37,7

37,8

0,0378

648,77

38,2

37,6

37,9

0,0379

645,35

38,4

37,8

38,1

0,0381

638,6

38,7

37,9

38,3

0,0383

631,94

38,8

38,4

38,6

0,0386

622,16

39,1

38,5

38,8

0,0388

615,76

39,3

38,7

39

0,039

609,46

39,5

38,9

39,2

0,0392

603,26

39,6

39,2

39,4

0,0394

597,15

39,8

39,4

39,6

0,0396

591,13

39,9

39,7

39,8

0,0398

585,21

89

5650 5850 6050 6450 6850 7250 7650 8050 8450 8850 9250 9650 10050 10450 10850 11250 11650 12050 12450 12850 13250 13650 14050 14450 14850 15250 15650 16050 16450

40,1

39,7

39,9

0,399

582

40,2

39,94

39,97

0,03997

580,24

40,2

39,8

40

0,040

579,37

40,1

39,98

40,04

0,04004

578,21

40,3

39,82

40,06

0,04006

577,64

40,4

39,8

40,1

0,041

576,48

40,2

39,98

40,09

0,04009

576,77

40,6

39,8

40,2

0,0402

573,62

40,7

39,9

40,3

0,0403

570,78

40,7

40,1

40,4

0,0404

567,95

40,8

40,2

40,5

0,0405

565,15

40,9

40,3

40,6

0,0406

562,37

40,9

40,5

40,7

0,0407

559,61

40,9

40,7

40,8

0,0408

556,87

41,1

40,7

40,9

0,0409

554,15

41,2

40,8

41

0,041

551,45

41,3

40,78

41,04

0,04104

550,38

41,3

40,82

41,01

0,04101

551,18

41,3

40,8

41,05

0,04105

550,11

41,2

40,84

41,02

0,04102

550,91

41,3

40,7

41

0,041

551,45

41,2

40,88

41,04

0,04104

550,38

41,2

40,86

41,03

0,04103

550,65

41,3

40,72

41,01

0,04101

551,18

41,4

40,7

41,05

0,04105

550,11

41,4

40,74

41,02

0,04102

550,91

41,2

40,82

41,01

0,04101

551,18

41,4

40,76

41,08

0,04108

549,31

41,4

40,7

41,05

0,04105

550,11

90 Lampiran 7 Data Uji Kekerasan di Carburizing 9000C dan di Quenching 9000C Jarak(μm) 50 250 450 650 850 1050 1250 1450 1650 1850 2050 2250 2450 2650 2850 3050 3250 3450 3650 3850 4050 4250 4450 4650 4850 5050 5250 5450

d1(μm)

d2(μm)

đ(μm)

đ(mm)

34,4

33,2

33,8

0,0338

34,3

33,5

33,9

0,0339

34,3

33,7

34

0,034

34,5

33,9

34,2

0,0342

34,7

34,1

34,4

0,0344

34,8

34,4

34,6

0,0346

34,9

34,7

34,8

0,0348

35,1

34,9

35

0,035

35,4

35,2

35,3

0,0353

35,8

35,2

35,5

0,0355

36

35,8

35,9

0,0359

36,3

36,1

36,1

0,0361

36,4

36,2

36,3

0,0363

36,7

36,3

36,5

0,0365

36,9

36,3

36,6

0,0366

36,8

36,6

36,7

0,0367

37

36,8

36,9

0,0369

37,2

37

37,1

0,0371

37,5

37,1

37,3

0,0373

37,7

37,5

37,6

0,0376

37,8

37,6

37,7

0,0377

38,3

37,5

37,9

0,0379

38,5

37,9

38,2

0,0382

38,6

38,2

38,4

0,0384

38,9

38,3

38,6

0,0386

39

38,8

38,8

0,0388

39,2

38,8

39

0,039

39,5

38,9

39,2

0,0392

VHN (Kg/mm2) 811,42 806,65 810,9 792,55 783,36 774,33 765,45 756,73 743,92 735,56 719,26 711,32 703,5 695,81 692,01 688,25 680,81 673,49 666,28 655,69 652,22 645,35 635,26 628,66 622,16 615,76 609,46 603,26

91

5650 5850 6050 6450 6850 7250 7650 8050 8450 8850 9250 9650 10050 10450 10850 11250 11650 12050 12450 12850 13250 13650 14050 14450 14850 15250 15650 16050 16450

39,5

39,1

39,3

0,0393

600,19

39,6

39,12

39,36

0,03936

598,36

39,5

39,3

39,4

0,0394

597,15

39,7

39,3

39,5

0,0395

594,13

39,8

39,24

39,52

0,03952

593,53

39,9

39,34

39,62

0,03962

590,54

39,9

39,5

39,7

0,0397

588,16

39,8

39,68

39,74

0,03974

586,98

39,9

39,7

39,8

0,0398

585,21

40,2

39,6

39,9

0,0399

582,28

40,2

39,8

40

0,040

579,37

40,5

39,74

41,12

0,04112

575,91

40,4

39,96

40,18

0,04018

574,19

40,4

39,92

40,26

0,04026

571,91

40,6

40,2

40,4

0,0404

567,95

40,7

40,34

40,52

0,04052

564,59

40,9

40,3

40,6

0,0406

562,

40,8

40,6

40,62

0,04062

562,37

40,8

40,6

40,7

0,0407

561,82

40,9

40,74

40,82

0,04082

559,61

41,2

40,6

40,9

0,0409

554,15

41,2

40,62

40,91

0,04091

553,88

41,2

40,8

41

0,041

551,45

41,2

40,82

41,01

0,04101

551,18

41,4

40,72

41,06

0,04106

549,84

41,1

40,94

41,02

0,04102

550,91

41,1

40,92

41,01

0,04101

551,18

41,3

40,78

41,04

0,04104

550,38

41,2

40,84

41,02

0,04102

550,91

92 Lampiran 8 Data Uji Kekerasan di Carburizing 9500C dan di Quenching 9000C Jarak(μm) 50 250 450 650 850 1050 1250 1450 1650 1850 2050 2250 2450 2650 2850 3050 3250 3450 3650 3850 4050 4250 4450 4650 4850 5050 5250 5450

d1(μm)

d2(μm)

đ(μm)

đ(mm)

33,6

33,2

33,4

0,0334

33,9

33,1

33,5

0,0335

34,3

33,1

33,7

0,0337

34,5

33,1

33,8

0,0338

34,2

33,6

33,9

0,0339

34,5

33,7

34,1

0,0341

34,5

34,1

34,3

0,0343

34,7

34,3

34,5

0,0345

34,9

34,5

34,7

0,0347

35

34,8

34,9

0,0349

35,1

35,1

35,1

0,0351

35,3

35,1

35,2

0,0352

35,7

35,3

35,5

0,0355

36,1

35,7

35,9

0,0359

36,2

35,8

36

0,036

36,5

36,1

36,3

0,0363

36,8

36,2

36,5

0,0365

36,8

36,6

36,7

0,0367

37,1

36,7

36,9

0,0369

37,2

37

37,1

0,0371

37,4

37,2

37,3

0,0373

37,8

37,2

37,5

0,0375

37,9

37,7

37,8

0,0378

38,4

37,6

38

0,038

38,6

37,8

38,2

0,0382

38,7

38,1

38,4

0,0384

38,9

38,3

38,6

0,0386

39

38,6

38,8

0,0388

VHN (Kg/mm2) 830,97 826,01 816,24 811,42 806,64 797,2 787,93 778,82 769,87 761,07 752,42 748,15 735,56 719,26 715,27 703,5 695,81 688,25 680,81 673,49 666,28 659,2 648,77 641,96 635,26 628,66 622,16 615,76

93

5650 5850 6050 6450 6850 7250 7650 8050 8450 8850 9250 9650 10050 10450 10850 11250 11650 12050 12450 12850 13250 13650 14050 14450 14850 15250 15650 16050 16450

39,1

38,7

38,9

0,0389

612,6

39,2

38,76

38,98

0,03898

610,09

39,3

38,7

39

0,039

609,46

39,4

38,8

39,1

0,0391

606,35

39,5

38,94

39,22

0,03922

602,64

39,4

39,2

39,3

0,0393

600,19

39,5

39,3

39,4

0,0394

597,15

39,8

39,28

39,54

0,03954

592,93

39,8

39,4

39,6

0,0396

591,13

39,9

39,36

39,63

0,03963

590,24

39,8

39,6

39,7

0,0397

588,16

39,9

39,7

39,8

0,0398

585,21

39,9

39,78

39,84

0,03984

584,03

40,2

39,68

39,94

0,03994

581,11

40,1

39,9

40

0,040

579,37

40,5

39,74

40,12

0,04012

575,91

40,6

39,84

40,22

0,04022

573,05

40,4

40,2

40,3

0,0403

570,78

40,5

40,3

40,4

0,0404

567,95

40,6

40,44

40,52

0,04052

564,59

40,8

40,4

40,6

0,0406

562,37

40,9

40,7

40,7

0,0407

559,61

40,9

40,74

40,82

0,04082

556,33

41,2

40,62

40,91

0,04091

553,88

41,4

40,6

41

0,041

551,45

41,1

40,92

41,01

0,04001

551,18

41,2

40,8

41

0,041

551,45

41,3

40,74

41,02

0,04102

550,91

41,3

40,76

41,03

0,04103

550,65

Lampiran 9. TABEL UJI KEAUSAN

No

Jenis Spesimen

Waktu

Luas

(T)

(A)

Selisih Berat

Berat Spesimen (W)

( Δw )

Rata–Rata

W1

W2

W3

W4

Δw1

Δw 2

Δw 3

Δw 4

( Δw )

Laju Keausan

Wo

1.

Spesimen A

60

122,96

6,228

6,044

5,862

5,676

5,501

0,184

0,182

0,186

0,175

0,182

0,000024669

2.

Spesimen B

60

119,48

8,638

8,538

8,443

8,323

8,225

0,1

0,095

0,12

0,098

0,103

0,000014367

3.

Spesimen C

60

121,16

6,288

6,204

6,123

6,036

5,951

0,084

0,081

0,087

0,085

0,084

0,000011554

4.

Spesimen D

60

115

5,674

5,602

5,527

5,448

5,374

0,072

0,075

0,079

0,074

0,075

0,000010869

5.

Spesimen E

60

118,9

7,911

7,849

7,790

7,725

7,657

0,062

0,059

0,065

0,068

0,063

0,00000883

6.

Spesimen F

60

112,7

5,704

5,648

5,597

5,540

5,481

0,056

0,051

0,057

0,059

0,056

0,000008281

7.

Spesimen G

60

113,05

5,193

5,143

5,088

5,039

4,987

0,051

0,049

0,052

0,051

0,051

0,000007521

Keterangan : Spesimen A Spesimen B Spesimen C Spesimen D diuji Spesimen E Spesimen F

: Raw Materials : Carburizing suhu 8500C : Carburizing suhu 9000C : Carburizing suhu 9500C

: Berat Spesimen : Berat awal spesimen sebelum diuji Δw : Hasil selisih berat ΔW 1, ΔW2, ΔW3, ΔW4 : Berat Selisih antara berat sebelum diuji dan sesudah

: Carburizing suhu 8500C dan di quenching 9000C : Carburizing suhu 9000C dan di quenching 9000C

W 1, W2, W3, W4 : Berat setelah dilakukan pengujian

Spesimen G

: Carburizing suhu 9500C dan di quenching 9000C

T A

: Lamanya pengujian keausan : Luas spesimen uji keausan

W Wo

Laju Kausan =

Δw gram A. T mm 2 s