BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Ilmu logam adalah ilmu mengenai bahan-bahan logam dimana ilmu ini berkembang bukan berdasarkan teori saja melainkan atas dasar pengamatan, pengukuran dan pengujian.
Pengujian bahan logam saat ini semakin meluas baik dalam konstruksi, permesinan, bangunan, maupun bidang lainnya. Hal ini disebabkan karena sifat logam yang bisa diubah, sehingga pengetahuan tentang metalurgi terus berkembang.
Untuk mengetahui kualitas suatu logam, pengujian sangat erat kaitannya dengan pemilihan bahan yang akan dipergunakan dalam konstruksi suatu alat, selain itu juga bisa untuk membuktikan suatu teori yamg sudah ada ataupun penemuan baru dibidang metalurgi. Dalam proses perencanaan, dapat juga ditentukan jenis bahan maupun dimensinya, sehingga apabila tidak sesuai dapat dicari penggantinya yang lebih tepat. Disamping tidak mengabaikan faktor biaya produksi dan kualitasnya.
Adapun pengujian yang akan kita lakukan adalah:
Ø Uji Kekerasan
Ø Uji Jomini
Ø Uji Struktur Mikro
Ø Uji Impak
Ø Uji Tarik
1.2. MAKSUD DAN TUJUAN
1.2.1. Maksud Pengujian
Melalui praktikum ini, mahasiswa diharapkan dapat :
1. Mengenal alat pengujian, mengetahui bagaimana cara menggunakan, kemampuan dan sifat-sifatnya.
2. Untuk mengetahui parameter - parameter pengujian
3. Untuk mengetahui perhitungan suatu pengujian material yang dikaitkan dengan penggunaanya didalam praktek.
4. Mengetahui sifat – sifat karakteristik dan spesifik dari material logam.
5. Mempratekkan teori – teori yang diperoleh dalam mata kuliah ilmu logam kedalam praktikum pengujian material
6. Melengkapi syarat mata kuliah dan syarat mengikuti Praktek Kerja Nyata.
7. Menambah pengetahuan dan kemampuan menyusun suatu laporan.
1.2.2. Tujuan Pengujian
Melalui pengujian ini diharapkan dapat mengetahui sifat – sifat logam seperti sifat mekanik, sifat fisik dan lain sebagainya. Sifat mekanik adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima beban atau gaya tanpa menimbulkan kerusakan pada benda tersebut. Beberapa sifat mekanik antara lain :
Ø KEKUATAN ( STRENGHT )
Menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan bahan menjadi patah, kekuatan ini terdiri dari : kekuatan tarik, kekuatan tekan, kekuatan geser, dan lain sebagainya.
Ø KEKERASAN ( HARDNESS )
Menyatakan kemampuan bahan untuk tahan terhadap goresan, pengikisan
( abrasi ).Sifat ini berkaitan terhadap sifat tahan aus ( wear resistance ).
Ø KEKENYALAN ( ELASTICITY )
Menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanent setelah tegangan dihilangkan. Tetapi apabila tegangan melampaui batas maka perubahan bentuk akan terjadi walaupun beban dihilangkan.
Ø KEKAKUAN ( STIFNESS )
Adalah kemampuan bahan untuk menerima tegangan atau beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk atau defleksi.
Ø PLASTISITAS ( PLASTICITY )
Menyatakan kemampuan bahan untuk mengalami sejumlah deformasi plastis ( yang permanent ) tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Sifat ini sering disebut sebagai keuletan ( ductility ).
Ø KETANGGUHAN ( TOUGHNESS )
Menyatakan kemampuan bahan untuk menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan atau banyaknya energi yang diperlukan untuk mematahkan suatu bahan.
Ø MERANGKAK ( CREEP )
Merupakan kecenderungan suatu logam untuk mengalami deformasi plastis yang besarnya merupakan fungsi waktu pada saat menerima beban yang besarnya relatif besar.
Ø KELELAHAN ( FATIQUE )
Merupakan kecenderungan dari logam untuk patah bila menerima tegangan berulang – ulang yang besarnya masih jauh dibawah batas kekuatan elastisnya.
BAB II
UJI KEKERASAN
2.1. Tujuan Pengujian
Salah satu sifat mekanik dahan yang penting adalah kekerasan. Untuk mengetahui nilai kekerasan dari suatu bahan, dilakukan pengujian kekerasan menurut suatu metode tertentu.
Pengujian kekerasan ini bertujuan :
1. Untuk memperoleh harga kekerasan suatu logam.
2. Untuk mengetahui perubahan suatu sifat dan perubahan suatu kekerasan dari logam setelah di Heat Treatment.
3. Untuk mengetahui kekerasan baja terhadap kecepatan pendinginan.
4. Untuk mengetahui perbedaan kekerasan yang disebabkan oleh media pendingin.
2.2. Dasar Teori
2.2.1. Pengertian Kekerasan
Kekerasan suatu bahan pada umumnya, menyatakan terhadap deformasi dan untuk logam dengan sifat tersebut merupakan ukuran ketahanannya terhadap deformasi plastik atau deformasi permanen. apabila yang menyatakan kekerasan sebagai ukuran terhadap lekukan dan ada pula yang mengartikan kekerasan sebagai ukuran kemudahan dan kuantitas khusus yang menunjukkan sesuatu mengenai kekuatan dan perlakuan panas dari suatu logam.
Terdapat 3 jenis ukuran kekerasan secara umum, yang bergantung pada cara pengujian ketiga jenis tersebut adalah:
1. Kekerasan goresan ( Stracht Hardness ), adalah kekerasan yang diukur dari hasil goresan yang terdapat pada benda kerja. misalnya cara pengujian MOHS.
2. Kekerasan Lekukan ( Identation Hardness ), adalah harga kekerasan yang diukur dari hasil lekukan yang terdapat pada benda kerja.
3. Kekerasan Pantulan ( Rebound ) atau kekerasan dinamik ( Dinamic Hardness ), adalah harga kekerasan yang diukur dari hasil pantulan yang lakukan pada saat pengujian.
Misalnya cara penekanan : BRINELL, MEYER, VICKERS, ROCKWELL, dan lain-lain.
Penentuan kekerasan untuk keperluan industri biasanya digunakan metode. Pengukuran ketahanan penetrasi bola kecil, kerucut atau piramida. Pengujian kekerasan adalah salah satu dari sekian banyak pengujian yang dipakai. Karena dapat dilaksanakan pada benda uji yang kecil tanpa kesukaran mengenai spesifikasinya.
Pengukuran kekerasan digolongkan dalam kelompok pengujian tak merusak. dan diterapkan untuk inspeksi sebagai suku cadang karena kekerasan dengan kekuatan tarik sedang ketahanan aus berbanding terbalik dengan kekerasan.
2.2.2. Pengaruh Proses Perlakuan Panas Terhadap Kekerasan
Macam-masam proses perlakuan panas
1. Thermal Treatments.
2. Thermochemical Treatment.
3. Inovatif Surface Treatment.
Pada tiap perlakuan panas diatas mempunyai pengaruh yang berbeda – beda pada kekerasan misalnya thermochemical treatments, pengaruhnya terhadap kekerasan hanya pada kedalaman tertentu dari benda kerja, sesuai dengan yang diinginkan pada pengujian kekerasan yang dilakukan, perlakuan panas yang digunakan adalah thermal treatment yang meliputi : annealing ( full annealing, recrystalization annealing, stress relief annealing ), normalizing, hardening, tempering.
Tiap-tiap perlakuan panas memberikan efek yang berbeda pada bahan yang dikenai, sedangkan pada thermal treatment prosesnya meliputi:
1. Hardening
Adalah proses pemanasan logam ( baja ) diatas temperature kritis untuk beberapa waktu, lalu dicelupkan kedalam media pendingin, dengan cara seperti ini tingkat kekerasan akan meningkat. Hardening juga dapat didefinisikan sebagai suatu proses yang bertujuan untuk mendapatkan struktur martensite yang keras dengan sifat kekerasan yang tinggi dan kekenyalan yang rendah.
2. Tempering
Adalah memanaskan kembali baja yang telah dikeraskan untuk menghilangkan tegangan dalam. Pada proses tempering baja yang telah diheat treatments dipanasi kembali pada suhu 150 oC - 650 oC.
3. Anealing
Adalah proses heat treatment dimana pemanasannya dilakukan sampai mencapai temperature tertentu, dan ditahan pada temperature tertentu yang diinginkan, kemudian didinginkan perlahan. Tujuan anealing adalah untuk menghilangkan tegangan dalam. Pada peristiwa ini dilakukan pemanasan sampai diatas suhu kritis ( ±60 oC ), kemudian setelah suhu rata didinginkan diudara.
4. Normalizing
Adalah suatu proses heat treatments yang dilakukan untuk mendapatkan struktur butiran yang halus dan seragam. Pada proses ini dilakukan pemanasan diatas suhu kritis 721 oC ( ±60 oC ), kemudian setelah merata didinginkan diudara.
Pada percobaan kita menggunakan proses annealing yang bertujuan :
Ø Melunakkan regangan sisa
Ø Menghaluskan ukuran butir
Ø Memperbaiki sifat kelistrikan
Ø Melunakkan dan memperbaiki keuletan
Secara khusus jenis annealing yang dipergunakan adalah full annealing. Full annealing digunakan untuk membuat baja yang lebih lunak, menghaluskan butir dan dalam beberapa hal dapat memperbaiki machineability. Baja dalam proses pengerjaan mengalami pemanasan sampai temperatur yang tinggi. Biasanya butir kristalnya akan terlalu besar, sehingga sifat mekaniknya kurang baik. Maka butiran kristal tersebut perlu dihaluskan dengan full annealing.
Pada baja hypoutektoid dipanaskan dengan range temperatur 30 oC - 60 oC diatas A1 pada dapur pemanas, ditahan pada temperatur itu dan didinginkan secara lambat ( dengan media udara ), sedangkan pada baja hypotektoid perbedaannya hanya pada pemanasan pada range 30 oC - 60 oC diatas garis A1.
2.2.3. Macam – macam Pengujian Kekerasan Yang Dilakukan
Pengujian yang paling banyak dipakai adalah penekanan-penekanan tertentu pada benda kerja dengan bahan tertentu dengan mengukur ukuran penekanan yang berbentuk diatasnya :
a. Metode Brinel
b. Metode Vickers
c. Metode Rockwell
Pada laporan ini akan dijelaskan dua metode pengujian kekerasan yang berkaitan dengan pengujian yang telah dilaksanakan. Metode yang dilakukan pada pengujian ini adalah Metode Brinell dan Metode Vickers.
a) Metode Pengujian Brinel
Pengujian dengan metode ini dilakukan dengan memberikan penekanan kepermukaan suatu speciment uji. Penekanan ini dilakukan dengan menggunakan suatu penekan (indentor) berbentuk bola. Pada suatu beban tertentu seperti pada gambar berikut dibawah ini :
| |||||||
Gambar 2.1. Metode Pengujian Brinell.
Identor terbuat dari berbagai jenis bahan untuk mengukur berbagai tingkat nilai kekerasan.
Jenis Indentor yang digunakan antara lain:
a) Bola baja untuk menguji kekerasan Brinell maximum 400.
b) Bola hultgren untuk menguji kekerasan Brinell maximum 600.
c) Bola karbida wolfram.
Setelah dilakukan pengujian nilai kekerasan Brinell dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
HB=![]()
Dimana : HB = Nilai kekerasan Brinell
F = Besar beban ( Kg )
D = Diameter Indentor ( mm )
d = Diameter Indentasi ( mm )
Place of calib : Future-Tech Corp
Model : FB-1
S/No : 2502
Made In Japan
Gambar 2.2. Brinell Hardness Tester.
b) Metode Pengujian Vickers
Kekerasan ini diukur dengan mempergunakan alat penguji vickers. Dalam pengujian ini dipakai piramid dimana dengan sudut bidang duanya 136o sebagai penekan.
Hasil pengujian tidak tergantung pada besarnya beban / gaya tekan. Alat ini dapat mengukur kekerasan bahan mulai dari sangat lunak ( 5 VHN ) sampai yang sangat keras ( 1500 VHN ), tanpa perlu mengganti daya tekan dapat dipilih antara 1 – 120 Kg tergantung kekerasan atau ketebalan bahan yang diuji.
Kekerasan vickers pada prinsipnya sama dengan kekerasan brinell, yaitu beban dibagi luas tapak penekanan.
Rumus Kekerasan Vickers :
HV = ![]()
= ![]()
Dimana :
F : Force ( Kgf )
D : Diagonal Tapak ( mm )
Ө : Sudut puncak identor ( 136 º )
Gambar 2. 3 Mekanisme Pengujian Vickers.
Cara Pengujian Vickers :
Piramida intan yang memiliki sudut bidang berhadapan ( 136º ), ditekankan kepermukaan bagian yang akan diukur dengan beban sebesar P, setelah ditiadakan kemudian diambil panjang diagonal – diagonalnya, kekerasan vickers didapat dari perbandingan antara beban dengan luas tapak penekan
Model : FV- 100E
S/No : FV2009
Place of calib : Future-Tech
Made In Japan
Gambar 2.4. Vickers Hardness Tester
2.3. Prosedur Pengujian
1. Pembuatan benda yang telah di standarkan.
2. Pemilihan metode pengujian kekerasan yang di pakai berdasarkan atas keperluan.
3. Benda uji di panaskan pada dapur pemanas sampai pada suhu diatas temperatur yang telah ditentukan dalam full annealing.
4. Penahan pada temperatur tersebut sampai dalam waktu tertentu.
5. Pendinginan benda uji menggunakan media udara.
6. Permukaan benda uji di bersihkan sehingga permukaan tersebut rata dan sejajar terhadap permukaan meja uji.
7. Pengukuran kekerasan ( pada metode shore dilakukan pada beberapa titik pada permukaan benda uji ).
8. Khusus metode Brinell, dilakukan pengukuran diameter dengan Imprint Diameter Measuring Device untuk memperoleh nilai kerkerasan.
15 12
Gambar 2.5. Specimen.
Prosedur pengujian benda kerja :
· Pemanasan semua speciment dalam pemanas ( nabertherm ) :
1. Speciment 1 suhu 7250 C Holding 6’ pendinginan air
2. Speciment 2 suhu 7500 C Holding 6’ pendinginan air
3. Speciment 3 suhu 7980 C Holding 6’ pendinginan air
4. Speciment 4 suhu 8000 C Holding 6’ pendinginan air
· Perlakuan selanjutnya yaitu pembersihan penampang permukaan dari terak. Dalam pembersihan ini penampang harus bersih dan rata serta tegak lurus terhadap sisi lainnya.Dimaksudkan supaya didapat hasil pengukuran yang tepat agar diperoleh nilai yang sebenarnya.
· Prosedur pengujian Brinell yaitu :
1. Menentukan besar beban sesuai jenis dan ketebalan bahan.
2. Memasang indentor pada dudukannya.
3. Specimen uji diletakkan pada landasan dengan posisi penampang tegak lurus terhadap indentor.
4. Menaikkan landasan sampai specimen dan indentor bersinggungan.
5. Melakukan penekanan sampai beban yang telah ditentukan.
6. Pemberian holding time selama.
a) 15 detik untuk besi dan baja.
b) 30 detik untuk tembaga dan paduannya.
c) Beberapa menit untuk timah timbel dan paduannya.
7. Menghilangkan beban dari specimen.
8. Menghitung diameter bekas indentasi.
9. Menghitung nilai kekerasan sesuai rumus
Setelah dapat nilai kekerasan Brinnell ( HB ) penulisannya adalah sebagai
berikut :
HB = A HB C / D / E
Dimana ; HB = symbol nilai kekerasan Brinell.
A = hasil perhitungan dari rumus.
C = besar pembebanan yang dikenakan .
D = diameter indentor.
E = holding time dalam detik.
Misal : 120 HB 10 / 1000 / 5”
mempunyai arti nilai kekerasan brinall : 120
diameter indentor : 10
besar beban : 1000
· Prosedur pengujian Vickers yaitu :
1) Menentukan beban yang akan digunakan.
2) Memasang indentor piramida intan.
3) Meletakkan specimen pada landasan sehingga penampangnya tegak lurus terhadap indentor.
4) Menyetel ketinggian atau kenaikan specimen, agar seratnya terlihat pada microscope kemudian menggeser posisi sensor dengan indentor.
5) Melakukan penekanan dengan menekan tombol start.
6) Menuggu speciment ditekan sampai lampu holding padam.
7) Mengeser posisi indentor dengan sensor kembali, kemudian menghitung diagonal batas penekanan yang terjadi.
8) Menghitung nilai kekerasan yang sesuai dengan rumus.
2.4. Data Pengujian
2.4.1. Kekerasan Brinell.
Bahan : ST 37
Media pendingin : Air
Dimensi : - panjang : 15 mm - diameter : 10 mm
Mesin penguji : Mesin Brinell Hardness Tester
Tabel 2.1 Kekerasan Brinell
No | Suhu ( oC ) | Bahan | Beban (F) ( Kg ) | D ( mm ) | d ( mm ) | Kekerasan ( HB ) |
1 2 3 4 | 725 750 798 800 | ST 37 ST 37 ST 37 ST 37 | 1000 1000 1000 1000 | 10 10 10 10 | 3,4 2,8 2,8 2.6 | 106,869 159,235 159,235 176,928 |
Rumus Kekerasan brinell
HB =![]()
HB1 =![]()
= 106,869 HB
HB2 =![]()
= 159,235 HB
HB3 =![]()
= 159,235 HB
HB4 =![]()
= 176,928 HB
2.4.2. Kekerasan Vickers.
Bahan : ST 37
Holding : 6 menit
Media pendingin : Air
Dimensi : - Panjang : 15 mm
- diameter : 10 mm
Mesin penguji : Mesin Vickers Hardness Tester
Tabel 2.6 Kekerasan Vickers
No | Suhu (oC) | Bahan | Beban ( F ) ( Kg ) | Diagonal ( d ) ( mm ) | Kekerasan ( HV ) |
1 2 3 4 | 725 750 798 800 | ST 37 ST 37 ST 37 ST 37 | 3 0 30 30 30 | 0,5935 0,5515 0,538 0,546 | 191,79 182,868 192,456 186,57 |
Rumus Kekerasan vickers
HV = 1,854 ![]()
HV1 = 1,854 ![]()
= 191,79 HV
HV2 = 1,854 ![]()
= 182,868 HV
HV3= 1,854 ![]()
= 192,456 HV
HV4 = 1,854 ![]()
= 186,57 HV
2.5. Perhitungan Ketelitian Pengujian
A. Perhitungan Ketelitian Pengujian Kekerasan Brinell
1. Diameter penekanan rata – rata (Identasi rata - rata) ![]()
2. Standar Deviasi (SD)
SD = ![]()
= ![]()
3. Daerah Penyimpangan Pengukuran Iudentasi
Dr ± SD = 2,9±
= 0
4. Standar Deviasi Rata-rata
SDr =![]()
5. Daerah Pengukuran yang Memenuhi Syarat
Dr ± SDr = 0± 0,725
= 0,725 s.d -0,725
6. Kesalahan Relatif
Kr = ![]()
7. Ketelitian Pengukuran
Kp = 100% - Kr
= 100% - 0 % = 56.71 %
Grafik 2.1: Hubungan antara Temperatur dan Kekerasan (HB)
B. Perhitungan Ketelitian Pengujian Kekerasan Vickers
1. Diagonal penekanan rata – rata (Identasi rata - rata) ![]()
2. Standar Deviasi (SD)
SD = ![]()
= ![]()
3. Daerah Penyimpangan Pengukuran Iudentasi
Dr ± SD = 2,229 ± 0,557
= 2,786 s.d 1,672
4. Standar Deviasi Rata-rata
SDr =![]()
5. Daerah Pengukuran yang Memenuhi Syarat
Dr ± SDr = 2,229 ± 0,139
= 2,368 s.d 2,09
6. Kesalahan Relatif
Kr = ![]()
7. Ketelitian Pengukuran
Kp = 100% - Kr
= 100% - 6,235 % = 93,765 %
Grafik 2.2: Hubungan antara Temperatur (oC ) dan Kekerasan (HV) ]
2.5 Analisa
Setiap metode pengujian memiliki angka konversi kekerasan yang berbeda-beda oleh karena itu nilai kekerasan yang didapat juga akan berbeda walaupun dilakukan proses heat treatment yang sama. benda uji setelah dilakukan proses heat treatment pada dasarnya memiliki angka kekerasan yang berbanding lurus dengan temperatur pemanasan dengan kata lain kekerasan meningkat seiring dengan kenaikan temperatur pemanasan kemudian didinginkan dengan cepat.
Berdasarkan hasil pengujian kekerasan baja ST 37 (memiliki komposisi kimia C = 0.25%, Mn = 3.3%, S = 0.13%, dan Si = 0.55%) dengan metode Brinell dan metode Vickers dapat diketahui perbedaan temperatur dan tingkat nilai kekerasan. Dari grafik 2.1 dan grafik 2.2 dapat pula diketahui bahwa bila temperatur , kekerasannya berubah ( naik Turun).
Perubahan kekerasan suatu logam sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:
1. Tingginya temperatur pemanasan
2. Lamanya waktu penahanan , dan
3. Laju pendinginan yang cepat (tegantung pada komposisi kimia dari logam yang diproses.
Perubahan kekerasan suatu logam akan meningkat bila dipanaskan sampai Temperatur di atas daerah kritis disusul dengan pendinginan yang cepat dan apabila kadar karbon diketahui, maka temperatur pemanasanya dapat dibaca dari diagram keseimbangan besi karbida besi. Akan tetapi bila komposisi baja tidak diketahui, maka akan sulit untuk menentukan temperatur yang tepat.
BAB III
UJI JOMINI
3.1 Tujuan Pengujian
Untuk mengetahui sifat mampu keras pada suatu logam dilakukan pengujian jomini. Percobaan jomini berhubungan dengan pengaruh Heat Treatment dan kecepatan pendinginan terhadap kekerasan suatu bahan atau logam.
3.2 Teori Dasar
3.2.1. Kemampuan Pengerasan (Hardebility).
3.2.2. Perlakuan panas (heat treatment) :
Perlakuan panas /heat treatment terhadap baja adalah proses pengubahan stuktur daja dengan cara pemanasan sampai temperature tertentu selanjutnya diholding pada temperatur tersebut beberapa saat kemudian didinginkan (cooling)
Tahap-tahap dari proses heat treatmen :
Ø Heating yaitu proses pemanasan logam sampai temperatur tertentu dengan maksud memberi kesempatan agar terjadi perubahan struktur baru pada logam tersebut.
Ø Holding yaitu proses penahanan pada temperatur tertentu yang bertujuan agar struktur – struktur yang terbentuk tersebut secara merata sebelum proses pendinginan dilakukan.
Ø Cooling yaitu proses pendinginan dengan kecepatan tertentu guna mendapatkan struktur yang diinginkan.
Waktu ( menit ) D
Gambar 3.1 Diagram Temperatur-Waktu
Keterangan gambar:
A – B : Heating
B – C : Holding
C – D : Cooling
C1 : Pendinginan dengan media air garam (Na CL)
C2 : Pendinginan dengan media air
C3 : Pendinginan dengan media udara
C4 : Pendinginan dengan media minyak
C5 : Pendinginan dalam tungku (furnance )
Macam-macam proses heat treatmen :
a. Hardening
Bertujuan untuk memberikan kekerasan maksimum pada baja. Awalnya dilakukan proses heating, kemudian dilakukan holding kemudian pendinginan cepat dalam air, olie dan lain-lain. Kecepatan pendinginan yang sesuai akan mendapatkan transformasi yang sempurna dari austenit menjadi martensit, pearit, bainit, dan lain-lain. Pada tabel dibawah ini dapat dilihat bermacam-macam media pendinggin dan kecepatan pendinginannya.
b. Temppering
Bertujuan untuk menggurangi tegangan dalam, menurunkan kekerasan baja yang telah dihardening dan meningkatkan keuletan.
Macam-macam temppering :
a. Austemper, menghasilkan struktur bainit, bertujuan untuk mengurangi distorsi dan meningkatkan kekuatan impact dan ductitas.
b. Martempering, digunakan untuk mencegah struktur distorsi dan retak (cracking) selama pendinginan yang cepat.
c. Normalizing
Bertujuan untuk mengubah struktur baja yang mengalami pemanasan berlebihan (over heating), menghilangkan internal stress, meningkatkan machinability dan kekuatan bahan.
d. Anealing
Bertujuan untuk menggurangi kekerasan, menghilangkan internal stress, memperbaiki struktur dan dan menigkatkan machinability.
Prosesnya adalah dengan pamanasan, holding beberapa saat dan pendinginan secara perlahan-lahan dalam dapur pemanas atau media yang terisolasi.
Setelah melalui proses laku panas (heat treatment) benda uji di holding selama 6 menit, lalu didinginkan melalui media pendingin tersebut berpengaruh pada kecepatan pendinginan (rapit cooling). Hal ini dipengaruhi oleh faktor-faktor yang ada dalam media pendingin itu sendiri, antara lain:
1. Viskositas
Makin tinggi viskositasnya, maka kemampuan untuk menyerap panas semakin berkurang sehingga hardenabilitynya semakin berkurang sebab waktu yang lama untuk menjadi dingin.
2. Inisial temperatur cairan pendinginan
Semakin rendah temperatur cairan pendingin, maka semakin besar laju pendinginan sehingga hardenabilitasnya meningkat.
3. Debit fluida pendingin
Debit ini akan mempengaruhi kapasitas kalor yang dipindahkan dari spesimennya. Semakin tinggi debit fluidanya makin cepat kalor yang ditransfer, karena luas bidang kontaknya semakin besar pula, dan hardenabilitasnya meningkat pula.
3.2.3. Pengaruh Pada Media Pendinginan
Sifat mampu keras (hardenability) pada baja yang biasa diukur melalui percobaan jomini dengan spesimen seperti pada gambar,dipengaruhi oleh enam faktor :
1. Komposisi baja
Meliputi kandungan karbon dan unsur paduan, karbon digunakan untuk meningkatkan kekerasan baja. Penambahan unsur paduan juga meningkatkan kemampukerasan suatu baja.
2. Ukuran butir
Dengan temperatur austenit lebih tinggi (19260F) akan menghasilkan butiran yang lebih kasar dibandingkan dengan yang dipanaskan pada temperatur austenit (15000F). Dengan demikian sifat kemampukerasan baja menjadi lebih meningkat.
3. Homogenitas bahan
Suatu logam yang mempunyai struktur homogen akan mempunyai hardenability lebih tinggi daripada struktur yang tidak homogen.
4. Dimensi baja
Laju pendinginan pada benda yang besar lebih lambat dari benda kerja dengan ukuran kecil. Suatu baja dibuat dengan ukuran yang kecil dapat mencari kekerasan yang lebih tinggi sampai bagian tengahnya, sedangkan ukuran yang besar mungkin saja mencapai kekerasan maksimum. jadi pada bahan pada dimensi yang kecil kecepatan pendinginanya lebih besar sehingga pada hardenability akan lebih besar.
5. Konduktivitas thermal bahan
Konduktivitas yang memperlambat laju pendinginan,sehinggah hardenability baja juga kecil.
6. Kecepatan pendinginan
Semakin cepat pendinginan dilakukan maka kekerasan bahan akan meningkat.
Pada penggujian jomini yang perlu dibedakan antara pengertian kekerasan dan kemampukerasan (hardenability). Kekerasan adalah ukuran dari pada daya tahan terhadap deformasi plastis, sedangkan kemampukerasan adalah kemampuan bahan untuk dikeraskan. Pada percobaan ini batang bulat dengan ukuran tertentu dipanaskan didaerah austenit dan dicelurkan pada ujungnya dalam air dengan kecepatan aliran dan tekanan tertentu seperti pada gambar 6 dan 7. Nilai kekerasan sepanjang gradien laju pendinginan diukur dengan ukuran kekerasan rockwell dan hasilnya digambar sebagai kurva kemampu kekerasan.
Pengujian jkomini merupakan salah satu pengujian untuk menentukan sifat mampu keras suatu bahan. Dalam pengujian jomini tidak lepas dari proses Heat Treatment, yaitu diantaranya:
Pada uji jomini kita juga dapat melihat proses tebentuknya kekerasan pada spesimen benda kerja dengan diagram TTT :
Gambar 3.2 Diagram TTT
Berdasarkan diagram transformasi TTTdi atas, dapat dijelaskan bahwa pada:
Daerah A : Dimana terjadi pendinginan secara cepat dan mendapatkan semprotan air secara langsung, struktur austenit tidak sempat mengalami perubahan menjadi pearlite maupun ferrite, pendinginan cepat mengakibatkan austenite berubah menjadi martensite yang bersifat keras dan getas.
Daerah B : Struktur austenite mengalami perubahan menjadi bainite yang merupakan struktur transisi antara martensite dan ferrite yang bersifat lunak dan getas.
Daerah C : Bentuk struktur ferrite yang bersifat lunak dan ulet, sedang kekerasannya menurun dibandingkan di daerah A, hal ini disebabkan pada daerah ini struktur austenite sempat mengalami perubahan struktur atomnya sebelum mengalami pendinginan.
Daerah D : Struktur austenite mengalami perubahan menjadi pearlite yang merupakan transisi antara ferrite dan smentite yang cenderung bersifat ulet dan lunak, tergantung komposisi ferrite dan cementite dan kandungan karbonnya
3. 2.4. Hubungan Antara Hardenability dan Kekerasan
Hardenability adalah kemampuan untuk mengeras sampai kekerasan tertentu pada suatu bahan. Bila bahan tersebut dikenakan suatu perlakuan panas. Sedangkan kekerasan adalah kemampuan bahan untuk menahan penetrasi dari luar.
Besarnya kekerasan dipengaruhi beberapa faktor :
1.Kandungan Karbon
Semakin besar kandungan karbon semakin tinggi kekerasannya sehingga menjadi getas.
2.Jarak Pendinginan
Jarak pendinginan pada speciment setelah mengalami perlakuan panas pada tiap titik akan berbeda- beda, semakin jauh jarak pendinginan maka kekerasannya akan semakin kecil.
3.Heat Treatment
Pada perinsipnya, perlakuan panas pada baja untuk membuat homogen unsur – unsur paduan yang terdapat pada dalam logam sehingga didapat komposisi yang seragam ( uniform ) dan mempunyai kekerasan tertentu dengan mengukur laju pendinginan.
3. 2.5. Pengaruh Rapid Cooling pada sifat Baja.
Kecepatan pendinginan mempengaruhi kekerasan dan hardenability. Hal ini disebabkan kecepatan pendinginan yang tinggi. Bahan tidak memiliki kesempatan untuk kembali ke struktur semula, semakin cepat pendinginan bahan tersebut dapat menyebabkan terbentuknya struktur yang bersifat keras tanpa melalui tahapan – tahapan ferrite, pearlite yang mana tahapan itu mempengaruhi hasil akhir dari kekerasan suatu bahan.
Faktor yang mempengaruhi pendinginan antara lain:
1.Konduktifitas
Konduktifitas berpengaruh pada bahan logam yang berpengaruh pada kecepatan pendinginan dikarenakan konduktifitas yang besar, maka kecepatan pendinginanjuga besar.
2.Ukuran atau Dimensi
Dimensi yang besar pada benda uji akan meningkatkan kecepatan pendinginan dimana pendinginan dibutuhkan waktu yang lama untuk mendapatkan pendinginan yang merata. Sebaliknya semakin kecil ukuran bahan, maka semakin cepat pendinginan.
3.Media Pendingin
Media pendingin, seperti: oil, udara, air, memiliki kecepatan pendinginan yang berbeda dalam pendinginan bila digunakan pada bahan, serta pada waktu pendinginan yang sama.
3.3 Prosedur Pengujian
3.3.1 Alat dan bahan yang digunakan
a. Bahan : ST 60
Ukuran : D = 28 mm
d = 25 mm
L = 100 mm
D = 28
Gambar 3.3 Bentuk speciment jomini
Pemanasan:
- Pemanasan baja ST 60 dimasukan kedalam tungku atau dapur pemanas.
- Pemanasan dengan 785 0 C dan diholding selama 6’.
Pendinginan:
- Specimen dikeluarkan dan disemprot air dimulai dari ujungnya.
- Setelah dingin speciment dikikir dua sisi.
b. Alat yang digunakan :
1. Tungku listrik ( Nebertherm ).
2. Rockwell Hardness Tester.
3. Tang penjepit.
4. Bejana pendingin.
5. Jangka sorong.
6. Kikir.
Gambar 3.4 Rocwell Super facial Hardnes Tester
3.3.2 Jalannya pengujian
1. Speciment dibersihkan dan kemudian diukur dimensinya.
2. Speciment dipanaskan dalam tungku listrik sampai temperature yang ditentukan.
3. Setelah sampai pada temperatur yang ditentukan lalu diholding selama 6’.
4. Pindahkan speciment kedudukan yang telah disediakan.
5. kikir dan bersihkan diberi jarak interval 4 mm sebanyak 10 titik.
6. Ukur kekerasannya pada mesin Rockwell tepat pada titik interval.
3.4 Perhitungan Data Jomini
Tabel 3.1 Pengolahan data kekerasan
No | ||||
1 | 89 | 83 | 6 | 39 |
2 | 80 | 79 | 1 | 1 |
3 | 77 | 75 | 2 | 4 |
4 | 76 | 74 | 2 | 4 |
5 | 73 | 74 | -1 | 1 |
6 | 72 | 70 | 2 | 4 |
7 | 67 | 71 | -4 | 16 |
8 | 69 | 72 | -3 | 9 |
9 | 65 | 69 | -4 | 16 |
10 | 65 | 66 | -1 | 1 |
a. Kekerasan rata –rata
b. Standard deviasi
SD = ![]()
- Standard deviasi rata – rata
- Batas pengukuran
BP = ![]()
= 95,1082 s/d 94,8918
e. Kesalahan ralatif
KR =![]()
f. Ketelitian pengukuran
KP = 100% - KR = 100% - 0,014% = 99,986 %
KR =
f. Ketelitian pengukuran
KP = 100% - KR = 100% - 0,014% = 99,986 %
3.4.1 Analisa Reagresi
Y = a + b X
Dimana :
a = ![]()
; b =![]()
Dimana :
Y = kekerasan
n = jumlah percobaan
X = jarak
SdbTabel 3.2 Hubungan kekerasan dengan jarak
NO | X | Y | X2 | Y2 | X.Y |
1 | 4 | 89 | 16 | 7.921 | 356 |
2 | 8 | 80 | 64 | 6.400 | 640 |
3 | 12 | 77 | 144 | 5.929 | 924 |
4 | 16 | 76 | 256 | 5.776 | 1.216 |
5 | 20 | 73 | 400 | 5.329 | 1.460 |
6 | 24 | 72 | 576 | 5.184 | 1.728 |
7 | 28 | 67 | 784 | 4.489 | 1.876 |
8 | 32 | 69 | 1024 | 4.761 | 2.208 |
9 | 36 | 65 | 1296 | 4.225 | 2.340 |
10 | 40 | 64 | 1600 | 4.096 | 2.560 |
b = ![]()
= ![]()
a = ![]()
= ![]()
Dari persamaan regresi maka didapat nilai Y untuk tiap nilai X
Tabel 3.3 Hasil regresi
No | Posisi (X) mm | Y = 76,230+ (-0,1332).X | ||
1 | 4 | 75,697 | ||
2 | 8 | 75,164 | ||
3 | 12 | 74,631 | ||
4 | 16 | 74,098 | ||
5 | 20 | 73,566 | ||
6 | 24 | 73,033 | ||
7 | 28 | 72,500 | ||
8 | 32 | 71,967 | ||
9 | 36 | 71,434 | ||
10 | 40 | 70,902 | ||
Grafik. 3.1 Hubungan antara Kekerasan dengan Jarak
Analisa
Untuk Perbandingan dengan yang tidak dilakukan proses perlakuan panas, yang tadinya kekerasannya lebih tinggi Setelah dilakukan perlakuan panas pada pengujian jomini ternyata kekerasan benda kerja menurun, ini disebabkan karena dilakukan perlakuan panas berulang atau jarak waktu dan jenis pendinginan yang berbeda dari sebelumnya mengakibatkan struktur berubah dimana martensit semakin berkurang dan akan lebih banyak terbentuk pearlit dan bainit, sehingga kekerasan logam menjadi menurun (Lebih Lunak)
Berdasarkan grafik 3.1 diatas diketahui:
* Pada Zona 4-
Dimana terjadi pendinginan secara cepat dan mendapatkan semprotan air secara langsung, struktur austenit tidak sempat mengalami perubahan menjadi pearlite maupun ferrite, pendinginan cepat tapi mengakibatkan austenite berubah menjadi martensite yang bersifat keras dan getas.
* Setelah Zona 4 s.d 40
Struktur austenite mengalami perubahan menjadi bainite yang merupakan struktur transisi antara martensite dan ferrite yang bersifat lunak dan getas. Bentuk struktur ferrite yang bersifat lunak dan ulet, sedang kekerasannya menurun dibandingkan di zona 4, hal ini disebabkan pada daerah ini struktur austenite sempat mengalami perubahan struktur atom karena mengalami pendinginan yang lambat.
BAB IV
MIKROSTRUKTUR
4.1 Maksud dan Tujuan
Pengujian tersebut bertujuan untuk mengetahui struktur mikro logam serta sifat – sifatnya. Selain itu juga untuk mengetahui pengaruh Heat Treatment terhadap perubahan struktur mikro dan perubahan sifat logam serta membandingkannya dengan sifat mekanik yang diinginkannya.
4.2. Teori Dasar
Sifat – sifat logam, terutama sifat mekanik sangat dipengaruhi oleh struktur logam disamping komposisi kimianya. Misalnya suatu logam atau paduan (dengan komposisi kimia tertentu) akan mempunyai sifat mekanik yang berubah – ubah, bila struktur mikronya diubah.
Struktur mikro dapat diubah dengan jalan memberikan proses perlakuan panas atau Heat Treatment pada logam atau logam paduan, selain proses perlakuan panas, proses deformasi juga dapat mengubah struktur mikro dari logam atau logam paduan. Dalam pemeriksaan metalografi ini akan dilakukan dahulu perlakuan panas, kemudian dilakukan pemeriksaan struktur mikro pada beberapa sample.
Pada pengujian ini menggunakan ST-37 dengan cara dilaku panaskan dengan thermal treatment yang mana terdiri dari annealing ( full annealing, annealing); normalizing, hardening ,tempering.
Transportasi fasa yang terjadi pada saat pemanasan recrystalization, annealling stress relif dalam proses fullannealing.
* Baja dipanaskan tepat pada Temperatur kritis ( A1 ), belum tampak adanya perubahan struktur mikro.
* baja dipanaskan tepat melewati temperatur kritis (7230 C ) akan mengalami reaksi ![]()
eutektoid, yaitu lamel-lamel ferrit dan sementit dari perlit akan bereaksi menjadi austenit.
* Perlit ( ferrit sementit ) = austeneaksi ini berlangsung pada temperatur konstan temperatur tidak akan naik sampai seluruh ferrit dan sementit dalam perlit habis menjadi austenit.
* Setelah perlit habis maka mulai terjadi kenaikan temperatur, maka ferrit hypoeutektoid akan mengalami transformasi allotropik ( ferrit BBC menjadi ferrit FCC ), transformasi ini berlangsung pada temperatur konstan. Transfomasi allotropik berlangsung bersamaan dengan naiknya temperatur, makin tinggi temperatur makin banyak ferrit yang bertransformasi menjadi austenit.
* Ferrit hypouetektoid telah berubah seluruhnya menjadi austenit ketika tempertur mencapai titik kritis A3.
Pada saat penahanan temperature dengan waktu tertentu akan terjadi difusi oleh atom-atom untuk menghomogenkan austenit yang terbentuk.. Pada saat perbandingan austenit akan bertransformasi kembali, sehingga struktur mikro yang terbentuk sesuai dengan laju perbandingan, misalnya perlit kasar, perlit halus, bainit bawah, bainit atas, martensit dsb.
Transformasi pendinginan lambat dengan media udara :
v Austenit akan mulai membentuk inti ferrit pada saat temperature kritis A3 ( inti ferrit pada batas butir austenit )
v Transformasi ini terjadi karena perubahan allotropic dan besi gamma ke besi alpha. Karena ferrit hanya dapat melarutkan sangat sedikit sekali, maka karbon pada austenit akan semakin banyak bila ferrit semakin banya terbentuk ( dengan turunnya temperatur ).
v Besarnya kandungan karbon dalam austenit dengan menurunnya temperature mengikuti garis temperature kritis A3, sehingga pada saat temperature mencapai temperatur kritis A3, komposisi sisa austenit sama dengan komposisi eutectoid. Pada temperature ini austenit berubah menjadi perlit lamellar.
v Prosesnya dengan tumbuhnya sementit yang kaya karbon di perlakukan sejumlah besar karbon dari austenit akan mengalami kekurangan karbon dan berubah menjadi ferrit. Untuk berubahnya austenit menjadi ferrit ini dikeluarkan sejumlah karbon yang akan menjadi sementit.
v Dengan demikian akan membentuk struktur yang lamellar yang dinamakan perlit. Perpindahan atom itu berlangsung secara difusi, karenanya membutuhkan waktu yang panjang. Karena itu perlit terjadi pada proses pendinginan yang berlangsung cukup lambat.
v Transformasi austenit menjadi perlit ( reaksi eutectoid ) mengeluarkan sejumlah panas, sehingga reaksi eutectoid berlangsung pada temperature konstan ( temperature akan turun bila reaksi sudah selesai ).
v Saat berada pada temperature kritis transformasi hanya terjadi pada austenit. Ferrit yang terbentuk sebelumnya ( ferrit hypoeutektoid ) tidak mengalami parubahan.
v Pada temperatur yang lebih rendah lagi tidak terjadi transformasi fase.
Proses full annealing ini digunakan untuk membuat baja lebih lunak, menghaluskan butir dan dalam beberapa hal dapat mamperbaiki maehinability. Baja dalam proses pengerjaan mengalami temperature pengerjaan yang tinggi dan dapat menghasilkan butiran-butiran kristal yang terlalu besar sehingga sifat mekaniknya kurang baik. Dengan proses full annealing inilah butiran kristal
tersebutdihaluskan.
Gambar 4.1 Diagram Fe3C
Diagram ini dapat dipergunakan untuk mengetahui jenis bahan serta paduan bahan tersebut hingga penentuan prosentase bahan tersebut dalam diagram ini kita dapat membandingkan fase – fase campuran besi karbon, antara lain sebagai berikut ;
1. Ferrite
Ferrite merupakan larutan padat yang terdapat pada beberapa atom karbon yang maksimal 0,02% pada Temperatur ± 7400C satuan gugusnya berbentuk BCC ( bodi center cubik ) bersifat lunak liat dan magnetis.
2. Cementite
Merupakan karbon dalam besi tuang yang terikat dengan besi membentuk cementite atau Fe3C yang mengandung 6,67 % berat karbon. Sementite adalah senyawa intersisi yang sangat keras dan rapuh. Tetapi kekuatan kompresinya cukup tinggi. Cementite ini juga merupakan komponen pearlite.
3. Austenite
Merupakan larutan padat bersel satu satuan kubus pusat permukaan
atau FCC (Face Center Cubic). Bahan dengan fasa austenite mempu-
nyai sifat ulet karena kandungan karbonya sangat kecil yaitu 0,8%.
4. Besi Delta
Merupakan larutan karbon didalam besi yang berada diantara temperatur 1400 0 C – 1535 0C ( temperatur cair dan kristalnya berbentuk kubus setengah badan / BCC ) dan daya larut karbon maksimum 0,1 % pada Temperatur 14900C
5. Ledeburit
Merupakan eutektoid dengan kadar karbon 4,3 % yang terjadi pada Temperatur dibawah 1130 0C. tersusun dari fase pearlite dan cementite mempunyai sifat keras dan rapuh.
6. Martensite
Merupakan larutan padat dari karbon dan unsur – unsur dari besi alfa dengan perubahan atom – atomnya. Martensite terbentuk pada pendinginan austenite yang sangat cepat dan temperatur diatas temperatur kritisnya. Martensite ini terbentuk pada temperatur dibawah 1450 0 C yang mempunyai sifat kuat, keras , rapuh dan penghantar listrik yang kurang baik.
7. Pearlite
Merupakan baja eutektoid yang terdiri atas 2 yaitu ferrite dan cementite, yang mengandung karbon 0,8% yang terjadi pada temperatur dibawah 723 0C.
8. Bainit
Merupakan campuran yang sangat halus dari ferrite dan karbid dibentuk pada keadaan trasformasi isotermis dari austenite mulai dari Temperatur 250 – 400 0C mempunyai sifat keras, cukup ulet dan magnetis.
FCC | BCC | HCP |
Gambar 4.2 Struktur Kristal Logam
Keterangan gambar ;
1. Face Cubic Centered ( FCC ) yaitu suatu atom disetiap sudut dan satu atom lagi disetiap bidang , atom ini tersusun atas 14 atom.
2. Body Cubic Centered ( BCC ) yaitu satu atom disetiap sudutnya dan satu atom lagi di tengah – tengah bidang kubus , atom ini terdiri atas 9 atom.
3. Hexagonal Closed – Packed ( HCP ) yaitu tersusun atas 2 buah hexagonal yang terdiri dari satu atom tiap sudut dan satu atom di tengah – tengahnya, terdapat juga 3 atom yang menyelinap diantara bangun hexagonal, atom ini tersusun atas 17 atom.
4. 2. 1. Proses Heat Treatment
Proses ini adalah proses pemanasan dan pendinginan logam yang terkontrol, dengan maksud untuk mengubah sifat logam secara fisik.
Heat treatment secara khusus terbagi menjadi :
a. Pemanasan sampai temperatur dan kecepatan pendinginan tertentu.
b. Holding Time pada waktu tertentu sehingga temperaturnya merata pada semua bagian logam.
c. Pendinginan dengan media pendingin yang bervariasi, seperti: air, oil, es, udara, dan lain – lain.
4.2.2. Pengaruh Perlakuan Panas Pada Struktur Mikro
perlakuan panas yang di lakukan pada suatu bahan yang menimbulkan perubahan struktur dan sifat perlakuan panas akan mengakibatkan perubahan terhadap struktur mikro serta sifat mekaniknya. Perlakuan panas juga mempengaruhi kekerasan yang sama, semakin tinggi Temperatur pemanasan maka harga kekasaran akan naik, begitu juga pada saat penggosokan juga akan mengakibatkan perubahan struktur dan sifat dari bahan.
Dari percobaan mikroskop ini akan dapat di ketahui perubahan struktur mikro dan sifat serta fasa bahan dengan membandingkan foto hasil referensi bahan uji setelah dipotret.
4.2.3. Pengetsaan
Tujuan dari pengetsaan adalah untuk memperjelas struktur permukaan bahan yang di laku panaskan, pengetsaan sangat penting sekali pada proses percobaan struktur mikro, sebab dengan proses pengetsaan dapat terlihat dengan jelas batas struktur, sehingga dapat dibedakan jenis fase penyusun bahan tersebut, pengetsaan dilakukan, bila bahan uji benar – benar bersih dan mengkilat seperti kaca,sehingga butir – butir bahan jelas terlihat pada mikroskop.
4.3 Prosedur Pengujian
4.3.1 Alat dan bahan yang digunakan
Bahan : Baja ST 60
Alat : Microscope
Mesin alat gosok
Bahan etsa, asam nitrat ( NHO3 ) + alcohol
Gambar 4.3. Furnace Nabertherm
|
Gambar 4.4. Mikroskop dan Kamera Digital
|
Gambar 4.5. Mesin Poles
4.3.2 Jalannya pengujian
a. Mengukur speciment yang telah ditentukan .
b. Pengamplasan dengan mesin gosok mulai dari yang kasar sampai yang halus.
c. Setelah speciment mengkilat lalu dietsa dengan larutan kimia yaitu asam nitrat ( NHO3 ) + alcohol.
d. Letakkan speciment dibawah lensa obyektif microscope. Atur sedemikian rupa ketinggiannya sehingga terlihat struktur dengan jelas.
e. Kemudian dilakukan pemotrretan dengan kamera aparatur speed.
f. Analisa struktur micro.
Gambar 4.6. Struktur Ferrite dan Pearlit
4.4. Data Pengujian (Poto Mikrostruktur Baja ST 37)
4.4.1. Poto Mikrostruktur Baja ST 37 dengan Temperatur 750 oC
Larutan Etcha: 5 % Nitrid Acid + 95 % Alkohol = Nital 5 %
Temperatur 750 0C / Pendingin Air
Pembesaran 100 X
Gambar 4.7. Mikrostruktur Baja ST 37 pembesaran 100 X
Keterangan Gambar :
Terang = Ferrite
Gelap = Pearlite
Gambar 4.8 Cara Perhitungan Fasa Ferrit dan Pearlit Baja ST – 37 ( Temperatur 746 0C / Air) Pembesaran 100 x
Dari Gambar Mikrostruktur diatas didapat hasil perhitungan persentasi antara Paerlite dan Ferrite sebagai berikut :
Tabel 4.1 Prosentase Paerlite dan Ferrite
NO. | Pearlite (%) | Ferrite (%) |
1 | 18 | 82 |
2 | 14 | 86 |
3 | 16 | 84 |
4 | 21 | 79 |
5 | 17 | 83 |
Σ | 86/5 = 17.2 | 414/5 = 82.8 |
Tabel 4.2 Data Prosentase Ferrite
No | Ferrite | (Fe - | (Fe - | |
1 | 82 | 82.8 | -0.8 | 0.64 |
2 | 86 | 82.8 | 3.2 | 10.24 |
3 | 84 | 82.8 | 1.2 | 1.44 |
4 | 79 | 82.8 | -3.8 | 14.44 |
5 | 83 | 82.8 | 0.2 | 0.04 |
414/5 = 82.8 | 26.8 |
Tabel 4.3 Data Prosentase Pearlite
No | Paerlite | (Pe – | (Pe – | |
1 | 18 | 17.2 | 0.8 | 0.64 |
2 | 14 | 17.2 | -3.2 | 10.24 |
3 | 16 | 17.2 | -1.2 | 1.44 |
4 | 21 | 17.2 | 3.8 | 14.44 |
5 | 17 | 17.2 | -0.2 | 0.04 |
86/5 = 17.2 | 26.8 | |||
A. Ketelitian pengujian
1.Presentase Ferrite
a) Nilai rata – rata ferrite
b) Standart Deviasi ( SD )
SD = ![]()
= ![]()
= ![]()
= 3,820
c) Batas Hasil Pengukuran ( HP )
Fe ![]()
=43,2 ![]()
3,820 = 39,38 s/d. 47,02
d) Harga Standart Deviasi Rata –rata
e) Kesalahan Relatif
KR = ![]()
% = ![]()
f) Ketelitian Pengukuran (KP)
KP = 100 % - KP = 100% - 1,768% = 98,232%
2.Presentase Pearlit
a) Nilai Rata –rata Pearlite
b) Standart Deviasi ( SD )
SD =![]()
![]()
= ![]()
= 3,7
c) Batas Hasil Pengukuran ( HP )
d) Harga Standart Deviasi Rata-rata
e) Kesalahan Relatif (KR)
KR =![]()
f) Ketelitian pengukuran (KP)
KP = 100 % - KP = 100% - 0,260 % = 99,74 %![*]()
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Ilmu logam adalah ilmu mengenai bahan-bahan logam dimana ilmu ini berkembang bukan berdasarkan teori saja melainkan atas dasar pengamatan, pengukuran dan pengujian.
Pengujian bahan logam saat ini semakin meluas baik dalam konstruksi, permesinan, bangunan, maupun bidang lainnya. Hal ini disebabkan karena sifat logam yang bisa diubah, sehingga pengetahuan tentang metalurgi terus berkembang.
Untuk mengetahui kualitas suatu logam, pengujian sangat erat kaitannya dengan pemilihan bahan yang akan dipergunakan dalam konstruksi suatu alat, selain itu juga bisa untuk membuktikan suatu teori yamg sudah ada ataupun penemuan baru dibidang metalurgi. Dalam proses perencanaan, dapat juga ditentukan jenis bahan maupun dimensinya, sehingga apabila tidak sesuai dapat dicari penggantinya yang lebih tepat. Disamping tidak mengabaikan faktor biaya produksi dan kualitasnya.
Adapun pengujian yang akan kita lakukan adalah:
Ø Uji Kekerasan
Ø Uji Jomini
Ø Uji Struktur Mikro
Ø Uji Impak
Ø Uji Tarik
1.2. MAKSUD DAN TUJUAN
1.2.1. Maksud Pengujian
Melalui praktikum ini, mahasiswa diharapkan dapat :
1. Mengenal alat pengujian, mengetahui bagaimana cara menggunakan, kemampuan dan sifat-sifatnya.
2. Untuk mengetahui parameter - parameter pengujian
3. Untuk mengetahui perhitungan suatu pengujian material yang dikaitkan dengan penggunaanya didalam praktek.
4. Mengetahui sifat – sifat karakteristik dan spesifik dari material logam.
5. Mempratekkan teori – teori yang diperoleh dalam mata kuliah ilmu logam kedalam praktikum pengujian material
6. Melengkapi syarat mata kuliah dan syarat mengikuti Praktek Kerja Nyata.
7. Menambah pengetahuan dan kemampuan menyusun suatu laporan.
1.2.2. Tujuan Pengujian
Melalui pengujian ini diharapkan dapat mengetahui sifat – sifat logam seperti sifat mekanik, sifat fisik dan lain sebagainya. Sifat mekanik adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima beban atau gaya tanpa menimbulkan kerusakan pada benda tersebut. Beberapa sifat mekanik antara lain :
Ø KEKUATAN ( STRENGHT )
Menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan bahan menjadi patah, kekuatan ini terdiri dari : kekuatan tarik, kekuatan tekan, kekuatan geser, dan lain sebagainya.
Ø KEKERASAN ( HARDNESS )
Menyatakan kemampuan bahan untuk tahan terhadap goresan, pengikisan
( abrasi ).Sifat ini berkaitan terhadap sifat tahan aus ( wear resistance ).
Ø KEKENYALAN ( ELASTICITY )
Menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanent setelah tegangan dihilangkan. Tetapi apabila tegangan melampaui batas maka perubahan bentuk akan terjadi walaupun beban dihilangkan.
Ø KEKAKUAN ( STIFNESS )
Adalah kemampuan bahan untuk menerima tegangan atau beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk atau defleksi.
Ø PLASTISITAS ( PLASTICITY )
Menyatakan kemampuan bahan untuk mengalami sejumlah deformasi plastis ( yang permanent ) tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Sifat ini sering disebut sebagai keuletan ( ductility ).
Ø KETANGGUHAN ( TOUGHNESS )
Menyatakan kemampuan bahan untuk menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan atau banyaknya energi yang diperlukan untuk mematahkan suatu bahan.
Ø MERANGKAK ( CREEP )
Merupakan kecenderungan suatu logam untuk mengalami deformasi plastis yang besarnya merupakan fungsi waktu pada saat menerima beban yang besarnya relatif besar.
Ø KELELAHAN ( FATIQUE )
Merupakan kecenderungan dari logam untuk patah bila menerima tegangan berulang – ulang yang besarnya masih jauh dibawah batas kekuatan elastisnya.
BAB II
UJI KEKERASAN
2.1. Tujuan Pengujian
Salah satu sifat mekanik dahan yang penting adalah kekerasan. Untuk mengetahui nilai kekerasan dari suatu bahan, dilakukan pengujian kekerasan menurut suatu metode tertentu.
Pengujian kekerasan ini bertujuan :
1. Untuk memperoleh harga kekerasan suatu logam.
2. Untuk mengetahui perubahan suatu sifat dan perubahan suatu kekerasan dari logam setelah di Heat Treatment.
3. Untuk mengetahui kekerasan baja terhadap kecepatan pendinginan.
4. Untuk mengetahui perbedaan kekerasan yang disebabkan oleh media pendingin.
2.2. Dasar Teori
2.2.1. Pengertian Kekerasan
Kekerasan suatu bahan pada umumnya, menyatakan terhadap deformasi dan untuk logam dengan sifat tersebut merupakan ukuran ketahanannya terhadap deformasi plastik atau deformasi permanen. apabila yang menyatakan kekerasan sebagai ukuran terhadap lekukan dan ada pula yang mengartikan kekerasan sebagai ukuran kemudahan dan kuantitas khusus yang menunjukkan sesuatu mengenai kekuatan dan perlakuan panas dari suatu logam.
Terdapat 3 jenis ukuran kekerasan secara umum, yang bergantung pada cara pengujian ketiga jenis tersebut adalah:
1. Kekerasan goresan ( Stracht Hardness ), adalah kekerasan yang diukur dari hasil goresan yang terdapat pada benda kerja. misalnya cara pengujian MOHS.
2. Kekerasan Lekukan ( Identation Hardness ), adalah harga kekerasan yang diukur dari hasil lekukan yang terdapat pada benda kerja.
3. Kekerasan Pantulan ( Rebound ) atau kekerasan dinamik ( Dinamic Hardness ), adalah harga kekerasan yang diukur dari hasil pantulan yang lakukan pada saat pengujian.
Misalnya cara penekanan : BRINELL, MEYER, VICKERS, ROCKWELL, dan lain-lain.
Penentuan kekerasan untuk keperluan industri biasanya digunakan metode. Pengukuran ketahanan penetrasi bola kecil, kerucut atau piramida. Pengujian kekerasan adalah salah satu dari sekian banyak pengujian yang dipakai. Karena dapat dilaksanakan pada benda uji yang kecil tanpa kesukaran mengenai spesifikasinya.
Pengukuran kekerasan digolongkan dalam kelompok pengujian tak merusak. dan diterapkan untuk inspeksi sebagai suku cadang karena kekerasan dengan kekuatan tarik sedang ketahanan aus berbanding terbalik dengan kekerasan.
2.2.2. Pengaruh Proses Perlakuan Panas Terhadap Kekerasan
Macam-masam proses perlakuan panas
1. Thermal Treatments.
2. Thermochemical Treatment.
3. Inovatif Surface Treatment.
Pada tiap perlakuan panas diatas mempunyai pengaruh yang berbeda – beda pada kekerasan misalnya thermochemical treatments, pengaruhnya terhadap kekerasan hanya pada kedalaman tertentu dari benda kerja, sesuai dengan yang diinginkan pada pengujian kekerasan yang dilakukan, perlakuan panas yang digunakan adalah thermal treatment yang meliputi : annealing ( full annealing, recrystalization annealing, stress relief annealing ), normalizing, hardening, tempering.
Tiap-tiap perlakuan panas memberikan efek yang berbeda pada bahan yang dikenai, sedangkan pada thermal treatment prosesnya meliputi:
1. Hardening
Adalah proses pemanasan logam ( baja ) diatas temperature kritis untuk beberapa waktu, lalu dicelupkan kedalam media pendingin, dengan cara seperti ini tingkat kekerasan akan meningkat. Hardening juga dapat didefinisikan sebagai suatu proses yang bertujuan untuk mendapatkan struktur martensite yang keras dengan sifat kekerasan yang tinggi dan kekenyalan yang rendah.
2. Tempering
Adalah memanaskan kembali baja yang telah dikeraskan untuk menghilangkan tegangan dalam. Pada proses tempering baja yang telah diheat treatments dipanasi kembali pada suhu 150 oC - 650 oC.
3. Anealing
Adalah proses heat treatment dimana pemanasannya dilakukan sampai mencapai temperature tertentu, dan ditahan pada temperature tertentu yang diinginkan, kemudian didinginkan perlahan. Tujuan anealing adalah untuk menghilangkan tegangan dalam. Pada peristiwa ini dilakukan pemanasan sampai diatas suhu kritis ( ±60 oC ), kemudian setelah suhu rata didinginkan diudara.
4. Normalizing
Adalah suatu proses heat treatments yang dilakukan untuk mendapatkan struktur butiran yang halus dan seragam. Pada proses ini dilakukan pemanasan diatas suhu kritis 721 oC ( ±60 oC ), kemudian setelah merata didinginkan diudara.
Pada percobaan kita menggunakan proses annealing yang bertujuan :
Ø Melunakkan regangan sisa
Ø Menghaluskan ukuran butir
Ø Memperbaiki sifat kelistrikan
Ø Melunakkan dan memperbaiki keuletan
Secara khusus jenis annealing yang dipergunakan adalah full annealing. Full annealing digunakan untuk membuat baja yang lebih lunak, menghaluskan butir dan dalam beberapa hal dapat memperbaiki machineability. Baja dalam proses pengerjaan mengalami pemanasan sampai temperatur yang tinggi. Biasanya butir kristalnya akan terlalu besar, sehingga sifat mekaniknya kurang baik. Maka butiran kristal tersebut perlu dihaluskan dengan full annealing.
Pada baja hypoutektoid dipanaskan dengan range temperatur 30 oC - 60 oC diatas A1 pada dapur pemanas, ditahan pada temperatur itu dan didinginkan secara lambat ( dengan media udara ), sedangkan pada baja hypotektoid perbedaannya hanya pada pemanasan pada range 30 oC - 60 oC diatas garis A1.
2.2.3. Macam – macam Pengujian Kekerasan Yang Dilakukan
Pengujian yang paling banyak dipakai adalah penekanan-penekanan tertentu pada benda kerja dengan bahan tertentu dengan mengukur ukuran penekanan yang berbentuk diatasnya :
a. Metode Brinel
b. Metode Vickers
c. Metode Rockwell
Pada laporan ini akan dijelaskan dua metode pengujian kekerasan yang berkaitan dengan pengujian yang telah dilaksanakan. Metode yang dilakukan pada pengujian ini adalah Metode Brinell dan Metode Vickers.
a) Metode Pengujian Brinel
Pengujian dengan metode ini dilakukan dengan memberikan penekanan kepermukaan suatu speciment uji. Penekanan ini dilakukan dengan menggunakan suatu penekan (indentor) berbentuk bola. Pada suatu beban tertentu seperti pada gambar berikut dibawah ini :
| |||||||
Gambar 2.1. Metode Pengujian Brinell.
Identor terbuat dari berbagai jenis bahan untuk mengukur berbagai tingkat nilai kekerasan.
Jenis Indentor yang digunakan antara lain:
a) Bola baja untuk menguji kekerasan Brinell maximum 400.
b) Bola hultgren untuk menguji kekerasan Brinell maximum 600.
c) Bola karbida wolfram.
Setelah dilakukan pengujian nilai kekerasan Brinell dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
HB=![]()
Dimana : HB = Nilai kekerasan Brinell
F = Besar beban ( Kg )
D = Diameter Indentor ( mm )
d = Diameter Indentasi ( mm )
Place of calib : Future-Tech Corp
Model : FB-1
S/No : 2502
Made In Japan
Gambar 2.2. Brinell Hardness Tester.
b) Metode Pengujian Vickers
Kekerasan ini diukur dengan mempergunakan alat penguji vickers. Dalam pengujian ini dipakai piramid dimana dengan sudut bidang duanya 136o sebagai penekan.
Hasil pengujian tidak tergantung pada besarnya beban / gaya tekan. Alat ini dapat mengukur kekerasan bahan mulai dari sangat lunak ( 5 VHN ) sampai yang sangat keras ( 1500 VHN ), tanpa perlu mengganti daya tekan dapat dipilih antara 1 – 120 Kg tergantung kekerasan atau ketebalan bahan yang diuji.
Kekerasan vickers pada prinsipnya sama dengan kekerasan brinell, yaitu beban dibagi luas tapak penekanan.
Rumus Kekerasan Vickers :
HV = ![]()
= ![]()
Dimana :
F : Force ( Kgf )
D : Diagonal Tapak ( mm )
Ө : Sudut puncak identor ( 136 º )
Gambar 2. 3 Mekanisme Pengujian Vickers.
Cara Pengujian Vickers :
Piramida intan yang memiliki sudut bidang berhadapan ( 136º ), ditekankan kepermukaan bagian yang akan diukur dengan beban sebesar P, setelah ditiadakan kemudian diambil panjang diagonal – diagonalnya, kekerasan vickers didapat dari perbandingan antara beban dengan luas tapak penekan
Model : FV- 100E
S/No : FV2009
Place of calib : Future-Tech
Made In Japan
Gambar 2.4. Vickers Hardness Tester
2.3. Prosedur Pengujian
1. Pembuatan benda yang telah di standarkan.
2. Pemilihan metode pengujian kekerasan yang di pakai berdasarkan atas keperluan.
3. Benda uji di panaskan pada dapur pemanas sampai pada suhu diatas temperatur yang telah ditentukan dalam full annealing.
4. Penahan pada temperatur tersebut sampai dalam waktu tertentu.
5. Pendinginan benda uji menggunakan media udara.
6. Permukaan benda uji di bersihkan sehingga permukaan tersebut rata dan sejajar terhadap permukaan meja uji.
7. Pengukuran kekerasan ( pada metode shore dilakukan pada beberapa titik pada permukaan benda uji ).
8. Khusus metode Brinell, dilakukan pengukuran diameter dengan Imprint Diameter Measuring Device untuk memperoleh nilai kerkerasan.
15 12
Gambar 2.5. Specimen.
Prosedur pengujian benda kerja :
· Pemanasan semua speciment dalam pemanas ( nabertherm ) :
1. Speciment 1 suhu 7250 C Holding 6’ pendinginan air
2. Speciment 2 suhu 7500 C Holding 6’ pendinginan air
3. Speciment 3 suhu 7980 C Holding 6’ pendinginan air
4. Speciment 4 suhu 8000 C Holding 6’ pendinginan air
· Perlakuan selanjutnya yaitu pembersihan penampang permukaan dari terak. Dalam pembersihan ini penampang harus bersih dan rata serta tegak lurus terhadap sisi lainnya.Dimaksudkan supaya didapat hasil pengukuran yang tepat agar diperoleh nilai yang sebenarnya.
· Prosedur pengujian Brinell yaitu :
1. Menentukan besar beban sesuai jenis dan ketebalan bahan.
2. Memasang indentor pada dudukannya.
3. Specimen uji diletakkan pada landasan dengan posisi penampang tegak lurus terhadap indentor.
4. Menaikkan landasan sampai specimen dan indentor bersinggungan.
5. Melakukan penekanan sampai beban yang telah ditentukan.
6. Pemberian holding time selama.
a) 15 detik untuk besi dan baja.
b) 30 detik untuk tembaga dan paduannya.
c) Beberapa menit untuk timah timbel dan paduannya.
7. Menghilangkan beban dari specimen.
8. Menghitung diameter bekas indentasi.
9. Menghitung nilai kekerasan sesuai rumus
Setelah dapat nilai kekerasan Brinnell ( HB ) penulisannya adalah sebagai
berikut :
HB = A HB C / D / E
Dimana ; HB = symbol nilai kekerasan Brinell.
A = hasil perhitungan dari rumus.
C = besar pembebanan yang dikenakan .
D = diameter indentor.
E = holding time dalam detik.
Misal : 120 HB 10 / 1000 / 5”
mempunyai arti nilai kekerasan brinall : 120
diameter indentor : 10
besar beban : 1000
· Prosedur pengujian Vickers yaitu :
1) Menentukan beban yang akan digunakan.
2) Memasang indentor piramida intan.
3) Meletakkan specimen pada landasan sehingga penampangnya tegak lurus terhadap indentor.
4) Menyetel ketinggian atau kenaikan specimen, agar seratnya terlihat pada microscope kemudian menggeser posisi sensor dengan indentor.
5) Melakukan penekanan dengan menekan tombol start.
6) Menuggu speciment ditekan sampai lampu holding padam.
7) Mengeser posisi indentor dengan sensor kembali, kemudian menghitung diagonal batas penekanan yang terjadi.
8) Menghitung nilai kekerasan yang sesuai dengan rumus.
2.4. Data Pengujian
2.4.1. Kekerasan Brinell.
Bahan : ST 37
Media pendingin : Air
Dimensi : - panjang : 15 mm - diameter : 10 mm
Mesin penguji : Mesin Brinell Hardness Tester
Tabel 2.1 Kekerasan Brinell
No | Suhu ( oC ) | Bahan | Beban (F) ( Kg ) | D ( mm ) | d ( mm ) | Kekerasan ( HB ) |
1 2 3 4 | 725 750 798 800 | ST 37 ST 37 ST 37 ST 37 | 1000 1000 1000 1000 | 10 10 10 10 | 3,4 2,8 2,8 2.6 | 106,869 159,235 159,235 176,928 |
Rumus Kekerasan brinell
HB =![]()
HB1 =![]()
= 106,869 HB
HB2 =![]()
= 159,235 HB
HB3 =![]()
= 159,235 HB
HB4 =![]()
= 176,928 HB
2.4.2. Kekerasan Vickers.
Bahan : ST 37
Holding : 6 menit
Media pendingin : Air
Dimensi : - Panjang : 15 mm
- diameter : 10 mm
Mesin penguji : Mesin Vickers Hardness Tester
Tabel 2.6 Kekerasan Vickers
No | Suhu (oC) | Bahan | Beban ( F ) ( Kg ) | Diagonal ( d ) ( mm ) | Kekerasan ( HV ) |
1 2 3 4 | 725 750 798 800 | ST 37 ST 37 ST 37 ST 37 | 3 0 30 30 30 | 0,5935 0,5515 0,538 0,546 | 191,79 182,868 192,456 186,57 |
Rumus Kekerasan vickers
HV = 1,854 ![]()
HV1 = 1,854 ![]()
= 191,79 HV
HV2 = 1,854 ![]()
= 182,868 HV
HV3= 1,854 ![]()
= 192,456 HV
HV4 = 1,854 ![]()
= 186,57 HV
2.5. Perhitungan Ketelitian Pengujian
A. Perhitungan Ketelitian Pengujian Kekerasan Brinell
1. Diameter penekanan rata – rata (Identasi rata - rata) ![]()
2. Standar Deviasi (SD)
SD = ![]()
= ![]()
3. Daerah Penyimpangan Pengukuran Iudentasi
Dr ± SD = 2,9±
= 0
4. Standar Deviasi Rata-rata
SDr =![]()
5. Daerah Pengukuran yang Memenuhi Syarat
Dr ± SDr = 0± 0,725
= 0,725 s.d -0,725
6. Kesalahan Relatif
Kr = ![]()
7. Ketelitian Pengukuran
Kp = 100% - Kr
= 100% - 0 % = 56.71 %
Grafik 2.1: Hubungan antara Temperatur dan Kekerasan (HB)
B. Perhitungan Ketelitian Pengujian Kekerasan Vickers
1. Diagonal penekanan rata – rata (Identasi rata - rata) ![]()
2. Standar Deviasi (SD)
SD = ![]()
= ![]()
3. Daerah Penyimpangan Pengukuran Iudentasi
Dr ± SD = 2,229 ± 0,557
= 2,786 s.d 1,672
4. Standar Deviasi Rata-rata
SDr =![]()
5. Daerah Pengukuran yang Memenuhi Syarat
Dr ± SDr = 2,229 ± 0,139
= 2,368 s.d 2,09
6. Kesalahan Relatif
Kr = ![]()
7. Ketelitian Pengukuran
Kp = 100% - Kr
= 100% - 6,235 % = 93,765 %
Grafik 2.2: Hubungan antara Temperatur (oC ) dan Kekerasan (HV) ]
2.5 Analisa
Setiap metode pengujian memiliki angka konversi kekerasan yang berbeda-beda oleh karena itu nilai kekerasan yang didapat juga akan berbeda walaupun dilakukan proses heat treatment yang sama. benda uji setelah dilakukan proses heat treatment pada dasarnya memiliki angka kekerasan yang berbanding lurus dengan temperatur pemanasan dengan kata lain kekerasan meningkat seiring dengan kenaikan temperatur pemanasan kemudian didinginkan dengan cepat.
Berdasarkan hasil pengujian kekerasan baja ST 37 (memiliki komposisi kimia C = 0.25%, Mn = 3.3%, S = 0.13%, dan Si = 0.55%) dengan metode Brinell dan metode Vickers dapat diketahui perbedaan temperatur dan tingkat nilai kekerasan. Dari grafik 2.1 dan grafik 2.2 dapat pula diketahui bahwa bila temperatur , kekerasannya berubah ( naik Turun).
Perubahan kekerasan suatu logam sangat dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:
1. Tingginya temperatur pemanasan
2. Lamanya waktu penahanan , dan
3. Laju pendinginan yang cepat (tegantung pada komposisi kimia dari logam yang diproses.
Perubahan kekerasan suatu logam akan meningkat bila dipanaskan sampai Temperatur di atas daerah kritis disusul dengan pendinginan yang cepat dan apabila kadar karbon diketahui, maka temperatur pemanasanya dapat dibaca dari diagram keseimbangan besi karbida besi. Akan tetapi bila komposisi baja tidak diketahui, maka akan sulit untuk menentukan temperatur yang tepat.
BAB III
UJI JOMINI
3.1 Tujuan Pengujian
Untuk mengetahui sifat mampu keras pada suatu logam dilakukan pengujian jomini. Percobaan jomini berhubungan dengan pengaruh Heat Treatment dan kecepatan pendinginan terhadap kekerasan suatu bahan atau logam.
3.2 Teori Dasar
3.2.1. Kemampuan Pengerasan (Hardebility).
3.2.2. Perlakuan panas (heat treatment) :
Perlakuan panas /heat treatment terhadap baja adalah proses pengubahan stuktur daja dengan cara pemanasan sampai temperature tertentu selanjutnya diholding pada temperatur tersebut beberapa saat kemudian didinginkan (cooling)
Tahap-tahap dari proses heat treatmen :
Ø Heating yaitu proses pemanasan logam sampai temperatur tertentu dengan maksud memberi kesempatan agar terjadi perubahan struktur baru pada logam tersebut.
Ø Holding yaitu proses penahanan pada temperatur tertentu yang bertujuan agar struktur – struktur yang terbentuk tersebut secara merata sebelum proses pendinginan dilakukan.
Ø Cooling yaitu proses pendinginan dengan kecepatan tertentu guna mendapatkan struktur yang diinginkan.
Waktu ( menit ) D
Gambar 3.1 Diagram Temperatur-Waktu
Keterangan gambar:
A – B : Heating
B – C : Holding
C – D : Cooling
C1 : Pendinginan dengan media air garam (Na CL)
C2 : Pendinginan dengan media air
C3 : Pendinginan dengan media udara
C4 : Pendinginan dengan media minyak
C5 : Pendinginan dalam tungku (furnance )
Macam-macam proses heat treatmen :
a. Hardening
Bertujuan untuk memberikan kekerasan maksimum pada baja. Awalnya dilakukan proses heating, kemudian dilakukan holding kemudian pendinginan cepat dalam air, olie dan lain-lain. Kecepatan pendinginan yang sesuai akan mendapatkan transformasi yang sempurna dari austenit menjadi martensit, pearit, bainit, dan lain-lain. Pada tabel dibawah ini dapat dilihat bermacam-macam media pendinggin dan kecepatan pendinginannya.
b. Temppering
Bertujuan untuk menggurangi tegangan dalam, menurunkan kekerasan baja yang telah dihardening dan meningkatkan keuletan.
Macam-macam temppering :
a. Austemper, menghasilkan struktur bainit, bertujuan untuk mengurangi distorsi dan meningkatkan kekuatan impact dan ductitas.
b. Martempering, digunakan untuk mencegah struktur distorsi dan retak (cracking) selama pendinginan yang cepat.
c. Normalizing
Bertujuan untuk mengubah struktur baja yang mengalami pemanasan berlebihan (over heating), menghilangkan internal stress, meningkatkan machinability dan kekuatan bahan.
d. Anealing
Bertujuan untuk menggurangi kekerasan, menghilangkan internal stress, memperbaiki struktur dan dan menigkatkan machinability.
Prosesnya adalah dengan pamanasan, holding beberapa saat dan pendinginan secara perlahan-lahan dalam dapur pemanas atau media yang terisolasi.
Setelah melalui proses laku panas (heat treatment) benda uji di holding selama 6 menit, lalu didinginkan melalui media pendingin tersebut berpengaruh pada kecepatan pendinginan (rapit cooling). Hal ini dipengaruhi oleh faktor-faktor yang ada dalam media pendingin itu sendiri, antara lain:
1. Viskositas
Makin tinggi viskositasnya, maka kemampuan untuk menyerap panas semakin berkurang sehingga hardenabilitynya semakin berkurang sebab waktu yang lama untuk menjadi dingin.
2. Inisial temperatur cairan pendinginan
Semakin rendah temperatur cairan pendingin, maka semakin besar laju pendinginan sehingga hardenabilitasnya meningkat.
3. Debit fluida pendingin
Debit ini akan mempengaruhi kapasitas kalor yang dipindahkan dari spesimennya. Semakin tinggi debit fluidanya makin cepat kalor yang ditransfer, karena luas bidang kontaknya semakin besar pula, dan hardenabilitasnya meningkat pula.
3.2.3. Pengaruh Pada Media Pendinginan
Sifat mampu keras (hardenability) pada baja yang biasa diukur melalui percobaan jomini dengan spesimen seperti pada gambar,dipengaruhi oleh enam faktor :
1. Komposisi baja
Meliputi kandungan karbon dan unsur paduan, karbon digunakan untuk meningkatkan kekerasan baja. Penambahan unsur paduan juga meningkatkan kemampukerasan suatu baja.
2. Ukuran butir
Dengan temperatur austenit lebih tinggi (19260F) akan menghasilkan butiran yang lebih kasar dibandingkan dengan yang dipanaskan pada temperatur austenit (15000F). Dengan demikian sifat kemampukerasan baja menjadi lebih meningkat.
3. Homogenitas bahan
Suatu logam yang mempunyai struktur homogen akan mempunyai hardenability lebih tinggi daripada struktur yang tidak homogen.
4. Dimensi baja
Laju pendinginan pada benda yang besar lebih lambat dari benda kerja dengan ukuran kecil. Suatu baja dibuat dengan ukuran yang kecil dapat mencari kekerasan yang lebih tinggi sampai bagian tengahnya, sedangkan ukuran yang besar mungkin saja mencapai kekerasan maksimum. jadi pada bahan pada dimensi yang kecil kecepatan pendinginanya lebih besar sehingga pada hardenability akan lebih besar.
5. Konduktivitas thermal bahan
Konduktivitas yang memperlambat laju pendinginan,sehinggah hardenability baja juga kecil.
6. Kecepatan pendinginan
Semakin cepat pendinginan dilakukan maka kekerasan bahan akan meningkat.
Pada penggujian jomini yang perlu dibedakan antara pengertian kekerasan dan kemampukerasan (hardenability). Kekerasan adalah ukuran dari pada daya tahan terhadap deformasi plastis, sedangkan kemampukerasan adalah kemampuan bahan untuk dikeraskan. Pada percobaan ini batang bulat dengan ukuran tertentu dipanaskan didaerah austenit dan dicelurkan pada ujungnya dalam air dengan kecepatan aliran dan tekanan tertentu seperti pada gambar 6 dan 7. Nilai kekerasan sepanjang gradien laju pendinginan diukur dengan ukuran kekerasan rockwell dan hasilnya digambar sebagai kurva kemampu kekerasan.
Pengujian jkomini merupakan salah satu pengujian untuk menentukan sifat mampu keras suatu bahan. Dalam pengujian jomini tidak lepas dari proses Heat Treatment, yaitu diantaranya:
Pada uji jomini kita juga dapat melihat proses tebentuknya kekerasan pada spesimen benda kerja dengan diagram TTT :
Gambar 3.2 Diagram TTT
Berdasarkan diagram transformasi TTTdi atas, dapat dijelaskan bahwa pada:
Daerah A : Dimana terjadi pendinginan secara cepat dan mendapatkan semprotan air secara langsung, struktur austenit tidak sempat mengalami perubahan menjadi pearlite maupun ferrite, pendinginan cepat mengakibatkan austenite berubah menjadi martensite yang bersifat keras dan getas.
Daerah B : Struktur austenite mengalami perubahan menjadi bainite yang merupakan struktur transisi antara martensite dan ferrite yang bersifat lunak dan getas.
Daerah C : Bentuk struktur ferrite yang bersifat lunak dan ulet, sedang kekerasannya menurun dibandingkan di daerah A, hal ini disebabkan pada daerah ini struktur austenite sempat mengalami perubahan struktur atomnya sebelum mengalami pendinginan.
Daerah D : Struktur austenite mengalami perubahan menjadi pearlite yang merupakan transisi antara ferrite dan smentite yang cenderung bersifat ulet dan lunak, tergantung komposisi ferrite dan cementite dan kandungan karbonnya
3. 2.4. Hubungan Antara Hardenability dan Kekerasan
Hardenability adalah kemampuan untuk mengeras sampai kekerasan tertentu pada suatu bahan. Bila bahan tersebut dikenakan suatu perlakuan panas. Sedangkan kekerasan adalah kemampuan bahan untuk menahan penetrasi dari luar.
Besarnya kekerasan dipengaruhi beberapa faktor :
1.Kandungan Karbon
Semakin besar kandungan karbon semakin tinggi kekerasannya sehingga menjadi getas.
2.Jarak Pendinginan
Jarak pendinginan pada speciment setelah mengalami perlakuan panas pada tiap titik akan berbeda- beda, semakin jauh jarak pendinginan maka kekerasannya akan semakin kecil.
3.Heat Treatment
Pada perinsipnya, perlakuan panas pada baja untuk membuat homogen unsur – unsur paduan yang terdapat pada dalam logam sehingga didapat komposisi yang seragam ( uniform ) dan mempunyai kekerasan tertentu dengan mengukur laju pendinginan.
3. 2.5. Pengaruh Rapid Cooling pada sifat Baja.
Kecepatan pendinginan mempengaruhi kekerasan dan hardenability. Hal ini disebabkan kecepatan pendinginan yang tinggi. Bahan tidak memiliki kesempatan untuk kembali ke struktur semula, semakin cepat pendinginan bahan tersebut dapat menyebabkan terbentuknya struktur yang bersifat keras tanpa melalui tahapan – tahapan ferrite, pearlite yang mana tahapan itu mempengaruhi hasil akhir dari kekerasan suatu bahan.
Faktor yang mempengaruhi pendinginan antara lain:
1.Konduktifitas
Konduktifitas berpengaruh pada bahan logam yang berpengaruh pada kecepatan pendinginan dikarenakan konduktifitas yang besar, maka kecepatan pendinginanjuga besar.
2.Ukuran atau Dimensi
Dimensi yang besar pada benda uji akan meningkatkan kecepatan pendinginan dimana pendinginan dibutuhkan waktu yang lama untuk mendapatkan pendinginan yang merata. Sebaliknya semakin kecil ukuran bahan, maka semakin cepat pendinginan.
3.Media Pendingin
Media pendingin, seperti: oil, udara, air, memiliki kecepatan pendinginan yang berbeda dalam pendinginan bila digunakan pada bahan, serta pada waktu pendinginan yang sama.
3.3 Prosedur Pengujian
3.3.1 Alat dan bahan yang digunakan
a. Bahan : ST 60
Ukuran : D = 28 mm
d = 25 mm
L = 100 mm
D = 28
Gambar 3.3 Bentuk speciment jomini
Pemanasan:
- Pemanasan baja ST 60 dimasukan kedalam tungku atau dapur pemanas.
- Pemanasan dengan 785 0 C dan diholding selama 6’.
Pendinginan:
- Specimen dikeluarkan dan disemprot air dimulai dari ujungnya.
- Setelah dingin speciment dikikir dua sisi.
b. Alat yang digunakan :
1. Tungku listrik ( Nebertherm ).
2. Rockwell Hardness Tester.
3. Tang penjepit.
4. Bejana pendingin.
5. Jangka sorong.
6. Kikir.
Gambar 3.4 Rocwell Super facial Hardnes Tester
3.3.2 Jalannya pengujian
1. Speciment dibersihkan dan kemudian diukur dimensinya.
2. Speciment dipanaskan dalam tungku listrik sampai temperature yang ditentukan.
3. Setelah sampai pada temperatur yang ditentukan lalu diholding selama 6’.
4. Pindahkan speciment kedudukan yang telah disediakan.
5. kikir dan bersihkan diberi jarak interval 4 mm sebanyak 10 titik.
6. Ukur kekerasannya pada mesin Rockwell tepat pada titik interval.
3.4 Perhitungan Data Jomini
Tabel 3.1 Pengolahan data kekerasan
No | ||||
1 | 89 | 83 | 6 | 39 |
2 | 80 | 79 | 1 | 1 |
3 | 77 | 75 | 2 | 4 |
4 | 76 | 74 | 2 | 4 |
5 | 73 | 74 | -1 | 1 |
6 | 72 | 70 | 2 | 4 |
7 | 67 | 71 | -4 | 16 |
8 | 69 | 72 | -3 | 9 |
9 | 65 | 69 | -4 | 16 |
10 | 65 | 66 | -1 | 1 |
a. Kekerasan rata –rata
b. Standard deviasi
SD = ![]()
- Standard deviasi rata – rata
- Batas pengukuran
BP = ![]()
= 95,1082 s/d 94,8918
e. Kesalahan ralatif
KR =![]()
f. Ketelitian pengukuran
KP = 100% - KR = 100% - 0,014% = 99,986 %
KR =
f. Ketelitian pengukuran
KP = 100% - KR = 100% - 0,014% = 99,986 %
3.4.1 Analisa Reagresi
Y = a + b X
Dimana :
a = ![]()
; b =![]()
Dimana :
Y = kekerasan
n = jumlah percobaan
X = jarak
SdbTabel 3.2 Hubungan kekerasan dengan jarak
NO | X | Y | X2 | Y2 | X.Y |
1 | 4 | 89 | 16 | 7.921 | 356 |
2 | 8 | 80 | 64 | 6.400 | 640 |
3 | 12 | 77 | 144 | 5.929 | 924 |
4 | 16 | 76 | 256 | 5.776 | 1.216 |
5 | 20 | 73 | 400 | 5.329 | 1.460 |
6 | 24 | 72 | 576 | 5.184 | 1.728 |
7 | 28 | 67 | 784 | 4.489 | 1.876 |
8 | 32 | 69 | 1024 | 4.761 | 2.208 |
9 | 36 | 65 | 1296 | 4.225 | 2.340 |
10 | 40 | 64 | 1600 | 4.096 | 2.560 |
b = ![]()
= ![]()
a = ![]()
= ![]()
Dari persamaan regresi maka didapat nilai Y untuk tiap nilai X
Tabel 3.3 Hasil regresi
No | Posisi (X) mm | Y = 76,230+ (-0,1332).X | ||
1 | 4 | 75,697 | ||
2 | 8 | 75,164 | ||
3 | 12 | 74,631 | ||
4 | 16 | 74,098 | ||
5 | 20 | 73,566 | ||
6 | 24 | 73,033 | ||
7 | 28 | 72,500 | ||
8 | 32 | 71,967 | ||
9 | 36 | 71,434 | ||
10 | 40 | 70,902 | ||
Grafik. 3.1 Hubungan antara Kekerasan dengan Jarak
Analisa
Untuk Perbandingan dengan yang tidak dilakukan proses perlakuan panas, yang tadinya kekerasannya lebih tinggi Setelah dilakukan perlakuan panas pada pengujian jomini ternyata kekerasan benda kerja menurun, ini disebabkan karena dilakukan perlakuan panas berulang atau jarak waktu dan jenis pendinginan yang berbeda dari sebelumnya mengakibatkan struktur berubah dimana martensit semakin berkurang dan akan lebih banyak terbentuk pearlit dan bainit, sehingga kekerasan logam menjadi menurun (Lebih Lunak)
Berdasarkan grafik 3.1 diatas diketahui:
* Pada Zona 4-
Dimana terjadi pendinginan secara cepat dan mendapatkan semprotan air secara langsung, struktur austenit tidak sempat mengalami perubahan menjadi pearlite maupun ferrite, pendinginan cepat tapi mengakibatkan austenite berubah menjadi martensite yang bersifat keras dan getas.
* Setelah Zona 4 s.d 40
Struktur austenite mengalami perubahan menjadi bainite yang merupakan struktur transisi antara martensite dan ferrite yang bersifat lunak dan getas. Bentuk struktur ferrite yang bersifat lunak dan ulet, sedang kekerasannya menurun dibandingkan di zona 4, hal ini disebabkan pada daerah ini struktur austenite sempat mengalami perubahan struktur atom karena mengalami pendinginan yang lambat.
BAB IV
MIKROSTRUKTUR
4.1 Maksud dan Tujuan
Pengujian tersebut bertujuan untuk mengetahui struktur mikro logam serta sifat – sifatnya. Selain itu juga untuk mengetahui pengaruh Heat Treatment terhadap perubahan struktur mikro dan perubahan sifat logam serta membandingkannya dengan sifat mekanik yang diinginkannya.
4.2. Teori Dasar
Sifat – sifat logam, terutama sifat mekanik sangat dipengaruhi oleh struktur logam disamping komposisi kimianya. Misalnya suatu logam atau paduan (dengan komposisi kimia tertentu) akan mempunyai sifat mekanik yang berubah – ubah, bila struktur mikronya diubah.
Struktur mikro dapat diubah dengan jalan memberikan proses perlakuan panas atau Heat Treatment pada logam atau logam paduan, selain proses perlakuan panas, proses deformasi juga dapat mengubah struktur mikro dari logam atau logam paduan. Dalam pemeriksaan metalografi ini akan dilakukan dahulu perlakuan panas, kemudian dilakukan pemeriksaan struktur mikro pada beberapa sample.
Pada pengujian ini menggunakan ST-37 dengan cara dilaku panaskan dengan thermal treatment yang mana terdiri dari annealing ( full annealing, annealing); normalizing, hardening ,tempering.
Transportasi fasa yang terjadi pada saat pemanasan recrystalization, annealling stress relif dalam proses fullannealing.
* Baja dipanaskan tepat pada Temperatur kritis ( A1 ), belum tampak adanya perubahan struktur mikro.
* baja dipanaskan tepat melewati temperatur kritis (7230 C ) akan mengalami reaksi ![]()
eutektoid, yaitu lamel-lamel ferrit dan sementit dari perlit akan bereaksi menjadi austenit.
* Perlit ( ferrit sementit ) = austeneaksi ini berlangsung pada temperatur konstan temperatur tidak akan naik sampai seluruh ferrit dan sementit dalam perlit habis menjadi austenit.
* Setelah perlit habis maka mulai terjadi kenaikan temperatur, maka ferrit hypoeutektoid akan mengalami transformasi allotropik ( ferrit BBC menjadi ferrit FCC ), transformasi ini berlangsung pada temperatur konstan. Transfomasi allotropik berlangsung bersamaan dengan naiknya temperatur, makin tinggi temperatur makin banyak ferrit yang bertransformasi menjadi austenit.
* Ferrit hypouetektoid telah berubah seluruhnya menjadi austenit ketika tempertur mencapai titik kritis A3.
Pada saat penahanan temperature dengan waktu tertentu akan terjadi difusi oleh atom-atom untuk menghomogenkan austenit yang terbentuk.. Pada saat perbandingan austenit akan bertransformasi kembali, sehingga struktur mikro yang terbentuk sesuai dengan laju perbandingan, misalnya perlit kasar, perlit halus, bainit bawah, bainit atas, martensit dsb.
Transformasi pendinginan lambat dengan media udara :
v Austenit akan mulai membentuk inti ferrit pada saat temperature kritis A3 ( inti ferrit pada batas butir austenit )
v Transformasi ini terjadi karena perubahan allotropic dan besi gamma ke besi alpha. Karena ferrit hanya dapat melarutkan sangat sedikit sekali, maka karbon pada austenit akan semakin banyak bila ferrit semakin banya terbentuk ( dengan turunnya temperatur ).
v Besarnya kandungan karbon dalam austenit dengan menurunnya temperature mengikuti garis temperature kritis A3, sehingga pada saat temperature mencapai temperatur kritis A3, komposisi sisa austenit sama dengan komposisi eutectoid. Pada temperature ini austenit berubah menjadi perlit lamellar.
v Prosesnya dengan tumbuhnya sementit yang kaya karbon di perlakukan sejumlah besar karbon dari austenit akan mengalami kekurangan karbon dan berubah menjadi ferrit. Untuk berubahnya austenit menjadi ferrit ini dikeluarkan sejumlah karbon yang akan menjadi sementit.
v Dengan demikian akan membentuk struktur yang lamellar yang dinamakan perlit. Perpindahan atom itu berlangsung secara difusi, karenanya membutuhkan waktu yang panjang. Karena itu perlit terjadi pada proses pendinginan yang berlangsung cukup lambat.
v Transformasi austenit menjadi perlit ( reaksi eutectoid ) mengeluarkan sejumlah panas, sehingga reaksi eutectoid berlangsung pada temperature konstan ( temperature akan turun bila reaksi sudah selesai ).
v Saat berada pada temperature kritis transformasi hanya terjadi pada austenit. Ferrit yang terbentuk sebelumnya ( ferrit hypoeutektoid ) tidak mengalami parubahan.
v Pada temperatur yang lebih rendah lagi tidak terjadi transformasi fase.
Proses full annealing ini digunakan untuk membuat baja lebih lunak, menghaluskan butir dan dalam beberapa hal dapat mamperbaiki maehinability. Baja dalam proses pengerjaan mengalami temperature pengerjaan yang tinggi dan dapat menghasilkan butiran-butiran kristal yang terlalu besar sehingga sifat mekaniknya kurang baik. Dengan proses full annealing inilah butiran kristal
tersebutdihaluskan.
Gambar 4.1 Diagram Fe3C
Diagram ini dapat dipergunakan untuk mengetahui jenis bahan serta paduan bahan tersebut hingga penentuan prosentase bahan tersebut dalam diagram ini kita dapat membandingkan fase – fase campuran besi karbon, antara lain sebagai berikut ;
1. Ferrite
Ferrite merupakan larutan padat yang terdapat pada beberapa atom karbon yang maksimal 0,02% pada Temperatur ± 7400C satuan gugusnya berbentuk BCC ( bodi center cubik ) bersifat lunak liat dan magnetis.
2. Cementite
Merupakan karbon dalam besi tuang yang terikat dengan besi membentuk cementite atau Fe3C yang mengandung 6,67 % berat karbon. Sementite adalah senyawa intersisi yang sangat keras dan rapuh. Tetapi kekuatan kompresinya cukup tinggi. Cementite ini juga merupakan komponen pearlite.
3. Austenite
Merupakan larutan padat bersel satu satuan kubus pusat permukaan
atau FCC (Face Center Cubic). Bahan dengan fasa austenite mempu-
nyai sifat ulet karena kandungan karbonya sangat kecil yaitu 0,8%.
4. Besi Delta
Merupakan larutan karbon didalam besi yang berada diantara temperatur 1400 0 C – 1535 0C ( temperatur cair dan kristalnya berbentuk kubus setengah badan / BCC ) dan daya larut karbon maksimum 0,1 % pada Temperatur 14900C
5. Ledeburit
Merupakan eutektoid dengan kadar karbon 4,3 % yang terjadi pada Temperatur dibawah 1130 0C. tersusun dari fase pearlite dan cementite mempunyai sifat keras dan rapuh.
6. Martensite
Merupakan larutan padat dari karbon dan unsur – unsur dari besi alfa dengan perubahan atom – atomnya. Martensite terbentuk pada pendinginan austenite yang sangat cepat dan temperatur diatas temperatur kritisnya. Martensite ini terbentuk pada temperatur dibawah 1450 0 C yang mempunyai sifat kuat, keras , rapuh dan penghantar listrik yang kurang baik.
7. Pearlite
Merupakan baja eutektoid yang terdiri atas 2 yaitu ferrite dan cementite, yang mengandung karbon 0,8% yang terjadi pada temperatur dibawah 723 0C.
8. Bainit
Merupakan campuran yang sangat halus dari ferrite dan karbid dibentuk pada keadaan trasformasi isotermis dari austenite mulai dari Temperatur 250 – 400 0C mempunyai sifat keras, cukup ulet dan magnetis.
FCC | BCC | HCP |
Gambar 4.2 Struktur Kristal Logam
Keterangan gambar ;
1. Face Cubic Centered ( FCC ) yaitu suatu atom disetiap sudut dan satu atom lagi disetiap bidang , atom ini tersusun atas 14 atom.
2. Body Cubic Centered ( BCC ) yaitu satu atom disetiap sudutnya dan satu atom lagi di tengah – tengah bidang kubus , atom ini terdiri atas 9 atom.
3. Hexagonal Closed – Packed ( HCP ) yaitu tersusun atas 2 buah hexagonal yang terdiri dari satu atom tiap sudut dan satu atom di tengah – tengahnya, terdapat juga 3 atom yang menyelinap diantara bangun hexagonal, atom ini tersusun atas 17 atom.
4. 2. 1. Proses Heat Treatment
Proses ini adalah proses pemanasan dan pendinginan logam yang terkontrol, dengan maksud untuk mengubah sifat logam secara fisik.
Heat treatment secara khusus terbagi menjadi :
a. Pemanasan sampai temperatur dan kecepatan pendinginan tertentu.
b. Holding Time pada waktu tertentu sehingga temperaturnya merata pada semua bagian logam.
c. Pendinginan dengan media pendingin yang bervariasi, seperti: air, oil, es, udara, dan lain – lain.
4.2.2. Pengaruh Perlakuan Panas Pada Struktur Mikro
perlakuan panas yang di lakukan pada suatu bahan yang menimbulkan perubahan struktur dan sifat perlakuan panas akan mengakibatkan perubahan terhadap struktur mikro serta sifat mekaniknya. Perlakuan panas juga mempengaruhi kekerasan yang sama, semakin tinggi Temperatur pemanasan maka harga kekasaran akan naik, begitu juga pada saat penggosokan juga akan mengakibatkan perubahan struktur dan sifat dari bahan.
Dari percobaan mikroskop ini akan dapat di ketahui perubahan struktur mikro dan sifat serta fasa bahan dengan membandingkan foto hasil referensi bahan uji setelah dipotret.
4.2.3. Pengetsaan
Tujuan dari pengetsaan adalah untuk memperjelas struktur permukaan bahan yang di laku panaskan, pengetsaan sangat penting sekali pada proses percobaan struktur mikro, sebab dengan proses pengetsaan dapat terlihat dengan jelas batas struktur, sehingga dapat dibedakan jenis fase penyusun bahan tersebut, pengetsaan dilakukan, bila bahan uji benar – benar bersih dan mengkilat seperti kaca,sehingga butir – butir bahan jelas terlihat pada mikroskop.
4.3 Prosedur Pengujian
4.3.1 Alat dan bahan yang digunakan
Bahan : Baja ST 60
Alat : Microscope
Mesin alat gosok
Bahan etsa, asam nitrat ( NHO3 ) + alcohol
Gambar 4.3. Furnace Nabertherm
|
Gambar 4.4. Mikroskop dan Kamera Digital
|
Gambar 4.5. Mesin Poles
4.3.2 Jalannya pengujian
a. Mengukur speciment yang telah ditentukan .
b. Pengamplasan dengan mesin gosok mulai dari yang kasar sampai yang halus.
c. Setelah speciment mengkilat lalu dietsa dengan larutan kimia yaitu asam nitrat ( NHO3 ) + alcohol.
d. Letakkan speciment dibawah lensa obyektif microscope. Atur sedemikian rupa ketinggiannya sehingga terlihat struktur dengan jelas.
e. Kemudian dilakukan pemotrretan dengan kamera aparatur speed.
f. Analisa struktur micro.
Gambar 4.6. Struktur Ferrite dan Pearlit
4.4. Data Pengujian (Poto Mikrostruktur Baja ST 37)
4.4.1. Poto Mikrostruktur Baja ST 37 dengan Temperatur 750 oC
Larutan Etcha: 5 % Nitrid Acid + 95 % Alkohol = Nital 5 %
Temperatur 750 0C / Pendingin Air
Pembesaran 100 X
Gambar 4.7. Mikrostruktur Baja ST 37 pembesaran 100 X
Keterangan Gambar :
Terang = Ferrite
Gelap = Pearlite
Gambar 4.8 Cara Perhitungan Fasa Ferrit dan Pearlit Baja ST – 37 ( Temperatur 746 0C / Air) Pembesaran 100 x
Dari Gambar Mikrostruktur diatas didapat hasil perhitungan persentasi antara Paerlite dan Ferrite sebagai berikut :
Tabel 4.1 Prosentase Paerlite dan Ferrite
NO. | Pearlite (%) | Ferrite (%) |
1 | 18 | 82 |
2 | 14 | 86 |
3 | 16 | 84 |
4 | 21 | 79 |
5 | 17 | 83 |
Σ | 86/5 = 17.2 | 414/5 = 82.8 |
Tabel 4.2 Data Prosentase Ferrite
No | Ferrite | (Fe - | (Fe - | |
1 | 82 | 82.8 | -0.8 | 0.64 |
2 | 86 | 82.8 | 3.2 | 10.24 |
3 | 84 | 82.8 | 1.2 | 1.44 |
4 | 79 | 82.8 | -3.8 | 14.44 |
5 | 83 | 82.8 | 0.2 | 0.04 |
414/5 = 82.8 | 26.8 |
Tabel 4.3 Data Prosentase Pearlite
No | Paerlite | (Pe – | (Pe – | |
1 | 18 | 17.2 | 0.8 | 0.64 |
2 | 14 | 17.2 | -3.2 | 10.24 |
3 | 16 | 17.2 | -1.2 | 1.44 |
4 | 21 | 17.2 | 3.8 | 14.44 |
5 | 17 | 17.2 | -0.2 | 0.04 |
86/5 = 17.2 | 26.8 | |||
A. Ketelitian pengujian
1.Presentase Ferrite
a) Nilai rata – rata ferrite
b) Standart Deviasi ( SD )
SD = ![]()
= ![]()
= ![]()
= 3,820
c) Batas Hasil Pengukuran ( HP )
Fe ![]()
=43,2 ![]()
3,820 = 39,38 s/d. 47,02
d) Harga Standart Deviasi Rata –rata
e) Kesalahan Relatif
KR = ![]()
% = ![]()
f) Ketelitian Pengukuran (KP)
KP = 100 % - KP = 100% - 1,768% = 98,232%
2.Presentase Pearlit
a) Nilai Rata –rata Pearlite
b) Standart Deviasi ( SD )
SD =![]()
![]()
= ![]()
= 3,7
c) Batas Hasil Pengukuran ( HP )
d) Harga Standart Deviasi Rata-rata
e) Kesalahan Relatif (KR)
KR =![]()
f) Ketelitian pengukuran (KP)
KP = 100 % - KP = 100% - 0,260 % = 99,74 %![*]()
Tidak ada komentar:
Posting Komentar