BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil
Bab ini berisikan data angka, grafik dan foto-foto hasil penelitian setelah dilakukan perlakuan heat treatment, yaitu pada kondisi suhu tertentu. Berikut ini
adalah data hasil pengujian sifat mekanis awal dari raw material tanpa perlakuan panas 30°C dapat dilihat pada tabel 4.1 dan hasil dari uji komposisi kimia dapat
dilihat pada tabel 4.2.
Tabel 4.1 Sifat Mekanis Raw Material Spesimen
Kekerasan BHN
σy Mpa
σu Mpa ε Diameter Butir μm
Raw Material
275,4 658,418
749,077 9,96
3,83
Tabel 4.2 Hasil Uji Komposisi Kimia Baja Stainless Steel M303 Extra No
Parameter Satuan
Hasil
1 2
3 4
5 6
7 8
9
10 11
12 Fe
C Si
Mn P
S Cr
Mo Ni
Cu Ti
V 70,525
0,480 0,225
0,638 0,025
0,020
24,749 0,154
3,000 0,040
0,055 0,089
Universitas Sumatera Utara
Hasil pengujian komposisi kimia spesimen baja karbon sedang mengandung unsur penyusun utama besi Fe = 70,525 karbon C = 0,480 yang berguna
untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan pada baja, silikon Si = 0,225 berguna untuk meningkatkan kekuatan, kekerasan, keuletan, ketahanan aus, dan
ketahanan terhadap panas dan tahan korosi dan dapat menaikan tegangan tarik, mangan Mn = 0,638 yang berguna untuk meningkatkan kekerasan dan
mampu meningkatkan keuletan, kromium Cr = 24,749 berguna untuk menghasilkan struktur yang lebih halus dan membuat sifat baja yang dikeraskan
lebih baik serta berguna untuk meningkatkan tegangan tarik, keuletan, tahan terhadap karat. Serta unsur-unsur lainnya didapatkan dalam persentase lebih
rendah.
4.1.1 Hasil Uji Kekerasan
Kekerasan logam dapat diartikan sebagai kemampuan suatu bahan terhadap pembebanan dalam perubahan yang tetap, ketika gaya tertentu
diberikan pada suatu benda uji. Pengujian kekerasan dalam penelitian ini dilakukan agar dapat diketahui pengaruh proses heat treatment terhadap
perubahan kekerasan material baja stainless steel M303 Extra. Penghitungan nilai kekerasan dari benda uji yang dilakukan dalam
penelitian ini adalah dengan menggunakan skala brinell yang bekas injakannya atau indentasinya dapat dilihat dengan teropong indentor dan nilai
BHN-nya disesuaikan dengan tabel kekerasan. Pada tabel 4.3 adalah tabel kekerasan Spesimen setelah dilakukan
proses perlakuan panas, dimana pada proses hardening didinginkan dengan
Universitas Sumatera Utara
media pendingin oli SAE 40 dan air es quenching dan lama waktu penahanan proses tempering adalah 1 jam.
Tabel 4.3 Pengujian Kekerasan Bedasarkan Skala Brinell Quenching Oli SAE 40 dan Air Es
Spesimen Nilai
Kekerasan BHN Rata-
Rata Standar
Deviasi
Hardening 1000°C 1 Jam, Quenching Oli SAE 40 506,6
14,80 Tempering 300
˚C 1 Jam, Setelah Quenching Oli SAE 40
457,6 6,80
Tempering 350 ˚C 1 Jam, Setelah Quenching Oli
SAE 40 447,4
6,80 Tempering 400
˚C 1 Jam, Setelah Quenching Oli SAE 40
477,4 6,80
Tempering 450 ˚C 1 Jam, Setelah Quenching Oli
SAE 40 438
7,35 Tempering 500
˚C 1 Jam, Setelah Quenching Oli SAE 40
441 6,00
Tempering 550 ˚C 1 Jam, Setelah Quenching Oli
SAE 40 420,8
11,60 Tempering 600
˚C 1 Jam, Setelah Quenching Oli SAE 40
345,4 8,80
Hardening 1000°C 1 Jam, Quenching Air Es 499,2
18,13 Tempering 300
˚C 1 Jam, Setelah Quenching Air Es
435,4 12,80
Tempering 350 ˚C 1 Jam, Setelah Quenching Air
Es 420,8
11,60 Tempering 400
˚C 1 Jam, Setelah Quenching Air Es
409,6 10,80
Tempering 450 ˚C 1 Jam, Setelah Quenching Air
426,6 14,21
Universitas Sumatera Utara
Es Tempering 500
˚C 1 Jam, Setelah Quenching Air Es
409,6 10,80
Tempering 550 ˚C 1 Jam, Setelah Quenching Air
Es 383
10,00 Tempering 600
˚C 1 Jam, Setelah Quenching Air Es
298,6 8,80
Tabel 4.3 jika disajikan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada gambar 4.1 berikut ini yang nilai kekerasannya dibandingkan dengan nilai kekerasan
raw material tanpa perlakuan panas.
Gambar 4.1 Grafik Hubungan Antara Kekerasan dan Jenis Perlakuan
Keterangan dari gambar 4.1 di atas dapat dilihat untuk jenis perlakuan yaitu RM adalah Raw Material, H adalah proses Hardening, dan T adalah
proses Tempering. Dari data kekerasan yang disajikan di atas terlihat bahwa nilai kekerasan material setelah di hardening dengan penahanan 1 jam dan
didinginkan dengan media oli dan air es sangat jauh meningkat dari 275,4 BHN menjadi 506,6 BHN dan 499,2 BHN. Pada bahan dengan media oli, hal
ini disebabkan karena bahan yang telah dipanaskan pada fasa austenit
Universitas Sumatera Utara
memiliki struktur atom FCC Face Centered Cubic fasa ini bersifat non magnetik dan ulet, dan dengan penggunaan media oli akan memperngaruhi
kekerasan karena dengan penggunaan oli akan menyebabkan timbulnya selaput karbon yang dapat memperbaiki sifat pada baja. Sedangkan Pada
bahan dengan media air es, hal ini disebabkan karena proses quenching terbentuk struktur martensite yang keras, yang merupakan fasa menstabil
yang terbentuk dengan pendinginan cepat. Karena pada waktu pendinginan yang cepat fasa austenit tidak sempat berubah menjadi fasa ferit atau pearlit
karena tidak ada kesempatan bagi atom – atom karbon yang telah larut dalam austenite untuk mengadakan pergerakan difusi dan berbentuk sementit oleh
karena itu terjadi fase martensit yang sangat keras. Akan tetapi, bahan yang keras ini bersifat getas dan belum layak digunakan sehingga diperlukan
proses tempering untuk mengurangi kegetasan atau kerapuhan dari bahan. Data kekerasan yang disajikan pada proses tempering setelah di-quenching
dengan media oli dengan penahanan 1 jam dilihat bahwa rata – rata kekerasannya secara bertahap menurun dengan bertambahnya suhu
tempering, sedangkan pada proses tempering setelah di-quenching dengan media air es dengan penahanan 1 jam dilihat bahwa rata – rata kekerasanya
secara bertahap menurun. Namun pada suhu tempering 450°C kekerasan naik yang disebabkan laju difusi lambat hanya sebagian kecil karbon dibebaskan,
hasilnya sebagian struktur tetap keras tetapi mulai kehilangan kerapuhannya.
Universitas Sumatera Utara
4.1.2 Hasil Uji Tarik
Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis dari material akibat pengaruh perubahan suhu. Dalam penelitian ini pengujian
tarik hanya dilakukan pada nilai kekerasan yang optimum dari proses tempering. Dan dibandingkan dengan nilai kekuatan tarik dari raw
materialnya. Adapun spesimen yang akan diuji tarik setelah proses tempering yaitu tempering 300°C 1 jam, setelah quenching oli dan air es, tempering
350°C 1 jam, setelah quenching oli dan air es, tempering 450°C 1 jam, pendinginan oli dan air es.
Hasil pengujian tarik terdiri dari tiga parameter yaitu tegangan luluh yield strength tegangan batas ultimate strength dan keuletan yang
ditunjukkan oleh besarnya regangan. Data hasil pengujian tarik dapat dilihat pada tabel 4.4 berikut ini.
Tabel 4.4 Tabel Data Hasil Uji Tarik
Spesimen σy MPa
σu MPa ε
Raw Material 658,418
749,077 9,96
Hardening 1000°C,quenching oli SAE 40
1155,671 1335,313
0,6 Tempering 300°C 1 Jam, Setelah
Quenching Oli SAE 40 862,776
1056,966 4,48
Tempering 350°C 1 Jam, Setelah Quenching Oli SAE 40
1072,023 1357,013
4,20
Universitas Sumatera Utara
Tempering 450°C 1 Jam, Setelah Quenching Oli SAE 40
1065,785 1141,785
5,60
Hardening 1000°C, Quenching Air Es
905,018 1214,235
2,20
Tempering 300°C 1 Jam , Setelah Quenching Air Es
1063,912 1261,064
4,16
Tempering 350°C 1 Jam, Setelah Quenchingair Es
1141,117 1347,075
5,20
Tempering 450°C 1 Jam, Setelah Quenching Air Es
1172,406 1308,822
6,48
Tabel 4.4 bila disajikan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada gambar 4.2 berikut ini yang nilai tegangannya dibandingkan dengan nilai tegangan
raw material tanpa perlakuan panas.
Gambar 4.2 Grafik Hubungan Antara Tegangan Batas Ultimate Strangth
dan Tegangan Luluh Yield Strength dengan Jenis Perlakuan Tempering
1335,313 1056,986
1357,013 1141,785
749,077 1214,235
1261,064 1347,075
1308,822 1155,671
862,776 1072,023 1065,785
658,418 905,018
1063,912 1141,177
1172,406
0,60 4,48
4,20 5,60
9,96
2,20 4,16
5,20 6,48
2 4
6 8
10 12
200 400
600 800
1000 1200
1400 1600
1800 2000
R e
gan gan
T e
gan gan
[ M
P a]
ultimate Oli ultimate Air Es
yield Oli Yield Air Es
Regangan Oli Regangan Air Es
RM
H T300°C
T350°C T450°C
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar 4.2 di atas dapat kita lihat bahwa akibat proses hardening setelah di quenching oli dan air es penahanan 1 jam dapat meningkatkan
tegangan batas ultimate strangth yaitu 749,077 MPa menjadi 1335,313 Mpa dan 1214,235 Mpa. Pada proses tempering memperlihatkan bahwa rata-
rata kekuatan tariknya secara bertahap menurun dengan bertambahnya waktu
tempering. Namun pada proses tempering suhu T350°C 1 jam yang
sebelumnya pada proses hardening didinginkan dengan oli memperlihatkan nilai tegangan luluh dan tegangan batas naik sedangkan daya keuletan dan
ketangguhan menurun. Sedangkan daya keuletan dan ketangguhan yang
paling tinggi memperlihatkan pada proses tempering suhu T450°C 1 jam.
Pada proses tempering yang sebelumnya di hardening dengan quenching air es memperlihatkan naiknya tegangan luluh yield strangth dan tegangan
batas ultimate strangth rata - rata naik secara bertahap akibat dari proses tempering dimana semakin tinggi suhu tempering maka tegangan luluh yield
strangth dan tegangan batas ultimate strangth juga naik. Karena baja yang telah dipanaskan sampai suhu austenite dan didinginkan dengan air es, baja
tersebut belum layak digunakan karena bersifat sangat rapuh britles dan getas. Setelah tempering memperlihatkan bahwa pada proses tempering dapat
meningkatkan tegangan luluh dan tegangan batas secara bertahap. Sedangkan semakin tinggi suhu tempering dapat menambah daya keuletan dan
ketangguhan pada bahan. Pada bahan yang paling tinggi memperlihatkan
pada proses tempering suhu T450°C 1 jam. Hal ini dapat disimpulkan bahwa
proses tempering tidak hanya meningkatkan ketangguhan pada baja tetapi memberikan sifat tarik yang lebih tinggi.
Universitas Sumatera Utara
4.1.3 Hasil Uji Fatigue
Pengujian fatigue dilakukan untuk mengetahui hubungan kekuatan fatigue terhadap masa pakai life time
serta mengetahui pengaruh perlakuan pada material baja stainless steel M303 Extra terhadap kekuatan fatigue.
Dalam penelitian ini pengujian fatigue hanya dilakukan pada hasil yang optimal pada proses uji tarik. Adapun spesimen yang akan di uji fatique
setelah proses uji tarik yaitu raw material, hardening 1000°C setelah di- queching air es, tempering 350°C 1 jam setelah quenching air es.
Hasil pengujian fatigue terdiri dari dua parameter yaitu siklus life time, tegangan luluh yield strength. Secara umum hasil pengujian fatigue
dapat dilihat pada tabel 4.5.
Tabel 4.5 Tabel Data Hasil Uji Fatique SPESIMEN
Waktu S SIKLUS N
Raw Material 307.608
313.883.600 Hardening air es 1000°C
14.400 14.810.400
Tempering 350°C 1 Jam, Setelah quenching air es
41.400 42.228.000
Tabel 4.5 bila disajikan dalam bentuk grafik dapat dilihat pada gambar 4.3, 4.4 dan 4.5 berikut :
Universitas Sumatera Utara
a. Kurva S-N
Kategori