PENGARUH LAMA PEMANASAN, PENDINGINAN SECARA CEPAT DAN TEMPERING TERHADAP SIFAT TANGGUH BAJA PEGAS DAUN AISI NO. 9260

ABSTRAK
PENGARUH LAMA PEMANASAN, PENDINGINAN SECARA CEPAT
DAN TEMPERING TERHADAP SIFAT TANGGUH BAJA PEGAS DAUN
AISI NO. 9260

Oleh
Desti Nurjayanti

Telah dilakukan penelitian mengenai pengaruh pemanasan, pendinginan secara
cepat, dan tempering terhadap sifat tangguh baja pegas daun AISI No. 9260.
Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui sifat tangguh baja pegas daun yang
biasanya dipakai pada kendaraan bermotor berdasarkan proses pemanasan,
pendinginan secara cepat menggunakan oli, dan tempering sehingga dihasilkan
data tentang ketangguhan baja pegas daun. Proses pemanasan dilakukan dengan
suhu 780 oC dengan waktu tahan 40 dan 60 menit yang selanjutnya didinginkan
secara cepat menggunakan oli. Proses pemanasan merubah fasa baja menjadi
martensit yang bersifat keras dan dilanjutkan dengan proses tempering pada suhu
400 oC dan 600 oC dengan waktu tahan 40 menit yang membuat fasa baja berubah
menjadi martensit temper dan ferit, sehingga kekerasan baja menurun dan
ketangguhan meningkat. Sebelum dilakukan pemanasan, nilai ketangguhan baja
0,23 J/mm2 lebih kecil dari baja yang telah diberikan proses pemanasan,
pendinginan secara cepat, dan tempering yaitu sebesar 0.803 J/mm2.

Kata Kunci: Baja pegas daun, tempering, quenching, ketangguhan baja
(Impact), mikro struktur.

ii

PENGARUH LAMA PEMANASAN, PENDINGINAN SECARA CEPAT
DAN TEMPERING TERHADAP SIFAT TANGGUH BAJA PEGAS DAUN
AISI NO. 9260
(Skripsi)

Oleh
Desti Nurjayanti

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS LAMPUNG
BANDAR LAMPUNG
2013

MENGESAHKAN

1. Tim Pembimbing
Ketua

: Drs. Ediman Ginting, M.Si.

............

Sekretaris

: Drs. Pulung Karo-karo, M.Si.

............

Penguji
Bukan Pembimbing

: Dra. Dwi Asmi, M.Si., Ph.D.

............

2. Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Prof. Suharso, Ph.D.
NIP 19690530 199512 1 001

Tanggal Lulus Ujian Skripsi : 5 April 2013
vi

Judul Skripsi

: PENGARUH LAMA PEMANASAN,
PENDINGINAN SECARA CEPAT DAN
TEMPERING TERHADAP SIFAT
TANGGUH BAJA PEGAS DAUN AISI NO.
9260

Nama Mahasiswa

: Desti Nurjayanti

Nomor Induk Mahasiswa

: 0817041023

Jurusan

: Fisika

Fakultas

: Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

MENYETUJUI
1. Komisi Pembimbing

Drs. Ediman Ginting, M.Si.
NIP. 195708251986031002

Drs. Pulung Karo karo, M.Si.
NIP. 196107231986031003

2. Ketua Jurusan Fiska

Dr. Yanti Yulianti, M.Si.
NIP. 19751219 200012 1 001

v

PERNYATAAN

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya yang
pernah dilakukan oleh orang lain dan sepengetahuan saya tidak ada karya yang
ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali yang secara tertulis diacu dalam
naskah ini sebagaimana disebutkan dalam daftar pustaka. Selain itu saya
menyatakan pula bahwa skripsi ini dibuat oleh saya sendiri.

Apabila ada pernyataan saya yang tidak benar maka saya bersedia dikenai sanksi
sesuai dengan hukum yang berlaku.

Bandar Lampung, April 2013

Desti Nurjayanti
NPM. 0817041023

vii

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta, Kecamatan Duren Sawit,
Kelurahan Pondok Kelapa, pada tanggal 26 Desember
1989, anak ke lima dari lima bersaudara, dari pasangan
Ayah Paiman dan Ibu Anggraeli.
Pendidikan Sekolah Dasar (SD) diselesaikan di SDN 09
pagi Pondok Kelapa, Jakarta Timur pada tahun 2002, kemudian melanjutkan ke
sekolah Lanjutan Tingkat Pertama (SLTP) Negeri 213 Jakarta diselesaikan pada
tahun 2005, kemudian pendidikan Sekolah Menengah Atas (SMA) Negeri 103
Jakarta diselesaikan pada tahun 2008.

Penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Fisika FMIPA Universitas Lampung
melalui jalur SNMPTN pada tahun 2008. Selama menjadi mahasiswa, penulis
pernah menjadi Asisten Fiska Dasar. Penulis pernah melaksanakan Praktek Kerja
Lapangan (PKL) yang berjudul “Hubungan Nilai Abu (Ash) dan Air Bawaan (IM)
Batubara terhadap Nilai Kalori Batubara di PT Bukit Asam (Persero) Tbk. Unit
Pelabuhan Tarahan” di PT. Tambang Batubara Bukit Asam (Persero) tbk Unit
Pelabuhan Tarahan Lampung pada bulan Januari 2012. Penulis juga pernah
melaksanakan Kuliah Kerja Nyata (KKN) di Desa Murni Jaya Kecamatan
Tumijajar Kabupaten Tulang Bawang Barat pada bulan Juli sampai Agustus 2011.
viii

Dalam bidang organisasi yang ada di Universitas Lampung, penulis pernah aktif
sebagai anggota Unit Kegiatan Mahasiswa (UKM) Basket dan anggota Himafi
FMIPA Unila.

ix

MOTTO

“Boleh jadi kamu membenci sesuatu, padahal ia amat baik bagimu, dan boleh jadi
(pula) kamu menyukai sesuatu, padahal ia amat buruk bagimu; Allah mengetahui,
sedang kamu tidak mengetahui.” (Al Baqarah : 216)
“…Allah Meninggikan Orang yang beriman Di Antara Kamu Dan Orang-orang
Yang Diberi Ilmu pengetahuan Beberapa Derajat…” (Almujadaalah : 11)
“Jika Anda tidak bisa menjadi orang pandai, jadilah orang yang baik.”
“Doa memberikan kekuatan pada orang yang lemah, membuat orang tidak
percaya menjadi percaya dan memberikan keberanian pada orang yang
ketakutan.”
“Tidak ada simpanan yang lebih berguna daripada ilmu. Tidak ada sesuatu yang
lebih beruntung daripada adab. Tidak ada kawan yang lebih bagus daripada akal.
Tidak ada benda ghaib yang lebih dekat daripada maut.”

"Wahai orang-orang yang beriman, jadilah kamu penegak keadilan, menjadi saksi
karena Allah, walaupun terhadap dirimu sendiri atau terhadap ibu bapak dan kaum
kerabatmu. Jika ia kaya ataupun miskin, maka Allah lebih tahu kemaslahatannya.
Maka, janganlah kamu mengikuti hawa nafsu karena ingin menyimpang dari
kebenaran. Dan jika kamu memutarbalikkan (kata-kata) atau enggan menjadi
saksi, maka ketahuilah Allah Maha Tahu terhadap segala apa yang kamu
kerjakan.'' (Annisa' : 135)

xi

PERSEMBAHAN

BISSMILLAHIRRAHMANNIRROHIM

Kupersembahkan karya kecilku ini kepada:
Ibunda Anggraeli dan Ayahanda Paiman terkasih dan tercinta yang
telah memperjuangkan seluruh hidupnya untukku, membesarkanku,
mendidikku dengan penuh kesabaran dan kasih sayang serta tak
pernah lelah memberikan yang terbaik sampai aku bisa berdiri tegak
disini dan bangga menjadi anak kalian.
Teh Nung, Aa’ Didin, Aa’ Iwan, Teh Omah, Mas Oji dan kakakkakakku tersayang yang telah memberikan dukungan baik moril
maupun materil. Khususnya, Nenek Dasiah yang selalu memberikan
wejangan berarti mengenai kehidupan. Serta Ibu Eka Efnita, Ahmad
Furqan Baihaqi, Weny Eka Rosaline, dan sahabat-sahabatku yang
telah banyak memberi semangat dan motivasi untuk menyelesaikan
karya terbaik ini.

Saudari-saudariku Soulsister yang telah memberikan arti dari
ukhuwah persahabatan dan air mata kehidupan.

Semua pihak yang telah mendukung dan mendoakanku serta
almamater tercinta Universitas Lampung.

x

SANWACANA

Bismillahirrahmanirrahim

Alhamdulillah penulis panjatkan puji dan syukur ke hadirat Allah Subhanahu
Wata’ala yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “Pengaruh Lama Pemanasan,
Pendinginan Secara Cepat, dan Tempering terhadap Sifat Tangguh Baja Pegas
Daun AISI No. 9260” adalah salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Sains Program Studi Fisika Material Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Lampung.

Dalam proses penyelesaian skripsi ini, penulis banyak mendapat bimbingan,
petunjuk, bantuan, nasihat, saran, dan perhatian dari berbagai pihak. Oleh karena
itu, dengan segala ketulusan dan kerendahan hati penulis sampaikan banyak
terima kasih kepada:
1.

Kedua orang tuaku dan kakak-kakakku, terima kasih atas segala motivasi,
dukungan dan doanya.

2.

Bapak Drs. Ediman Ginting, M.Si., selaku Pembimbing Pertama, terima kasih
atas segala bimbingan, saran dan terima kasih juga karena selalu
membimbing dengan sabar dan tulus dalam proses penyelesaian skripsi ini.

xiii

3.

Bapak Drs. Pulung Karo-karo, M.Si., selaku Pembimbing Kedua, terima
kasih atas segala bimbingan, kritik dan saran dalam proses penyelesaian
skripsi ini.

4.

Ibu Dra. Dwi Asmi, M.Si., Ph.D., selaku Pembahas, terima kasih atas segala
masukan dan saran-saran kepada penulis dalam memperbaiki skripsi ini.

5.

Bapak Akhmad Dzakwan, S.Si., selaku Pembimbing Akademik yang telah
memberikan nasihat-nasihat serta motivasi.

6.

Ibu Dr. Yanti Yulianti selaku Ketua Jurusan Fisika FMIPA Unila.

7.

Seluruh Dosen Jurusan Fisika Unila FMIPA Unila atas ilmu yang diberikan
selama ini.

8.

Seluruh Staf Karyawan Jurusan Fisika Unila FMIPA Unila.

9.

Ahmad Furqan Baihaki, terima kasih atas segala motivasi dan doanya.

10. Weny Eka Rosaline dan Adelina S.E. Sianturi, terima kasih karena selalu ada
buatku dan terima kasih juga atas motivasinya.
11. Teman-temanku seperjuangan jurusan fisika angkatan 2008 terima kasih atas
kebersamaannya.
12. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini, semoga diberikan kebaikan yang berlimpah dari
Allah SWT

Bandar Lampung, April 2013
Penulis

Desti Nurjayanti

xiv

DAFTAR ISI

Halaman
DAFTAR ISI ................................................................................................... xv
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xvii
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
I.

PENDAHULUAN
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5

II.

xix

Latar Belakang ..............................................................................
Rumusan Masalah .........................................................................
Batasan Masalah ............................................................................
Tujuan Penelitian...........................................................................
Manfaat Penelitian.........................................................................

1
3
3
4
4

TINJAUAN PUSTAKA
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
2.8
2.9
2.10
2.11
2.12
2.13

Pengertian Baja .............................................................................
Pengaruh Unsur Paduan pada Baja ...............................................
Pengertian Baja Pegas Daun .........................................................
Diagram TTT (Time Temperature Transformation) .....................
Holding Time (Waktu Tahan) .......................................................
Diagram Fase Fe-Fe3C ..................................................................
Struktur Mikro Baja ......................................................................
Perlakuan Panas (Heat Treatment)................................................
Hardening......................................................................................
Quenching .....................................................................................
Tempering......................................................................................
Ketangguhan Baja .........................................................................
Optical Emission Spectrometry (OES) ..........................................

5
7
8
10
12
12
14
16
17
18
19
21
21

III. METODE PENELITIAN
3.1
3.2

Waktu dan Tempat Penelitian .......................................................
Alat dan Bahan ..............................................................................

xv

22
22

3.3

3.4

3.2.1 Alat ......................................................................................
3.2.2 Bahan ...................................................................................
Prosedur Penelitian ........................................................................
3.3.1 Preparasi Sampel .................................................................
3.3.2 Pengujian Komposisi Kimia ................................................
3.3.3 Perlakuan Panas ...................................................................
3.3.4 Pembuatan Takik .................................................................
3.3.5 Pengujian Ketangguhan (impact).........................................
3.3.6 Pengamatan Struktur Mikro .................................................
Diagram Alir Penelitian ................................................................

22
23
23
23
24
24
25
26
27
29

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
V.

Hasil Preparasi Sampel..................................................................
Uji Komposisi Kimia Baja Pegas Daun AISI No.9260 ................
Uji Ketangguhan (impact) Baja Pegas Daun AISI No.9260 .........
Uji Struktur Mikro Baja Pegas Daun AISI No. 9260 ....................
Hasil Struktur Mikro Tanpa Pemanasan .......................................
Hasil Struktur Mikro Dengan Proses Perlakuan Panas .................

KESIMPULAN DAN SARAN

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

xvi

30
31
34
39
39
41

DAFTAR TABEL

Tabel
Halaman
1. Komposisi Kimia Baja Pegas Daun AISI No.9260 .........................
31
2.

3.

Hasil Uji Ketangguhan (Impact) ASTM E23 Baja Pegas
Daun AISI No. 9260 dengan Metode Charpy pada Suhu
Temper 400 oC .................................................................................

34

Hasil Uji Ketangguhan (Impact) ASTM E23 Baja Pegas
Daun AISI No. 9260 dengan Metode Charpy pada Suhu
Temper 600 oC .................................................................................

35

xix

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam dunia industri saat ini, baja merupakan material yang banyak digunakan
dalam bidang teknik. Baja dan besi merupakan satu-satunya material yang
memenuhi persyaratan teknis maupun ekonomis, selain itu baja memiliki sifat
yang tidak dapat dibandingkan dengan material lain seperti kekerasan, kekuatan,
ketangguhan, dan keuletan yang baik. Baja adalah logam besi yang banyak
digunakan baik dalam dunia industri-industri, kebutuhan rumah tangga (seperti
parang, linggis, pisau dan lainnya) atau bidang kerja lain (Lilipaly et.al, 2011).
Ditinjau dari penggunaannnya, baja dapat digunakan sebagai komponen dan juga
digunakan sebagai konstruksi (Nurman dkk, 2008). Dalam bidang automotif,
sebagian besar peralatannya terbuat dari baja misalnya pegas daun. Pegas daun
termasuk ke dalam golongan baja pegas. Baja pegas sebenarnya tidak mempunyai
kekerasan yang tinggi. Baja ini dapat dikeraskan dan ditingkatkan keuletannya
dengan beberapa cara antara lain dilakukan proses perlakuan panas (Purboputro,
2009). Aplikasi pemakaiannya, semua struktur logam akan terkena pengaruh gaya
luar berupa tegangan-tegangan gesek sehingga menimbulkan deformasi atau
perubahan bentuk yang akan menurunkan ketangguhannya. Usaha menjaga agar
logam lebih tahan gesekan atau tekanan adalah dengan cara perlakuan panas pada
baja, hal ini memegang peranan penting dalam upaya meningkatkan kekerasan

2

baja sesuai kebutuhan. Heat treatment merupakan proses kombinasi antara
pemanasan dan pendinginan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat
dalam jangka waktu tertentu yang dimaksudkan untuk memperoleh sifat-sifat
tertentu pada logam atau paduan (Purboputro, 2009). Salah satu proses perlakuan
panas pada baja adalah pengerasan (hardening), yaitu proses pemanasan baja
sampai suhu di daerah atau diatas daerah kritis disusul dengan pendinginan yang
cepat dinamakan quench. Akibat proses hardening pada baja, maka timbulnya
tegangan dalam (internal stresses) dan rapuh (britles), sehingga baja tersebut
belum cocok untuk segera digunakan. Oleh karena itu, baja tersebut perlu
dilakukan proses lanjut yaitu temper. Dengan proses temper, kegetasan dan
kekerasan dapat diturunkan sampai memenuhi syarat penggunaan, kekuatan tarik
turun sedangkan keuletan dan ketangguhan meningkat (Fariadhie, 2012). Tujuan
dari tempering adalah untuk mendapatkan baja yang lebih tangguh (tough) dan
juga liat (ductile) tanpa banyak mengurangi kekuatan (strength) (Darmawan,
2007).

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan sebelumnya oleh Fitri (2012),
memperlihatkan bahwa ketangguhan baja pegas daun tertinggi tanpa proses
tempering diperoleh pada suhu austenisasi 780 oC dengan waktu tahan 40 menit
yaitu sebesar 0,07 J/mm2. Namun, nilai ketangguhan mengalami penurunan
setelah dilakukan proses heat treatment dibandingkan dengan nilai ketangguhan
awal. Oleh karena itu, pada penelitian ini baja pegas daun dipanaskan pada suhu
austenisasi 780 oC dengan waktu tahan 40 dan 60 menit kemudian langsung
didinginkan secara cepat (quenching) menggunakan oli dan diberikan proses
temper pada suhu 400 oC dan 600 oC dengan waktu tahan masing-masing 40

3

menit. Ketangguhan diuji dengan metode charpy. Sedangkan untuk melihat
perubahan fasa pada struktur baja, dilakukan uji struktur mikro dengan mikroskop
optik. Berdasarkan lamanya pada suhu austenisasi dan variasi suhu tempering,
ketangguhan baja akan berhubungan dengan struktur mikro dan komposisi kimia
baja.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan, diperoleh rumusan masalah
sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh lama pemanasan, pendinginan secara cepat dan temper
terhadap sifat ketangguhan baja pegas daun.
2. Bagaimana persentase komposisi kimia sebagai bahan utama penyusun baja
pegas daun.
3. Bagaimana pengaruh lama pemanasan, pendinginan secara cepat dan temper
terhadap struktur mikro baja pegas daun.

1.3 Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Bahan material yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja AISI No. 9260
sesuai dengan AISI (American Iron and Steel Institute).
2. Proses quenching dengan suhu pemanasan mencapai 780 oC dan waktu tahan
40 dan 60 menit kemudian didinginkan dengan menggunakan oli.
3. Proses tempering dengan suhu pemanasan 400 dan 600
didinginkan dengan suhu ruang.

o

C kemudian

4

4. Mesin yang digunakan dalam pengujian ketangguhan baja pegas daun ini
adalah mesin mesin uji impak tipe Wolpert Germany dengan metode pengujian
charpy.
5. Pengujian yang dilakukan adalah uji komposisi kimia, uji ketangguhan, dan uji
struktur mikro.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini ialah sebagai berikut:
1. Untuk mengetahui pengaruh lama pemanasan, pendinginan secara cepat dan
temper terhadap sifat ketangguhan baja pegas daun.
2. Untuk mengetahui persentase komposisi kimia sebagai bahan utama penyusun
baja pegas daun.
3. Untuk mengetahui pengaruh lama pemanasan, pendinginan secara cepat dan
temper terhadap struktur baja pegas daun.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Memberikan informasi penting terhadap pembaca untuk melakukan penelitian
lebih lanjut mengenai ketangguhan suatu baja, khususnya baja pegas daun.
2. Memberikan informasi penting terhadap industri khususnya industri pandai
besi dalam perlakuan panas baja untuk menghasilkan produk yang lebih baik.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Baja

Baja adalah logam paduan, logam besi sebagai unsur dasar dengan karbon sebagai
unsur paduan utamanya. Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar antara
0,2% hingga 2,1% berat sesuai grade-nya. Fungsi karbon dalam baja adalah
sebagai unsur pengeras dengan mencegah dislokasi bergeser pada kisi kristal
(crystal lattice) atom besi. Baja karbon ini dikenal sebagai baja hitam karena
berwarna hitam, banyak digunakan untuk peralatan pertanian misalnya sabit dan
cangkul. Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain karbon adalah
titanium, krom (chromium), nikel, vanadium, cobalt dan tungsten (wolfram).
Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai
jenis kualitas baja bisa didapatkan. Penambahan kandungan karbon pada baja
dapat meningkatkan kekerasan (hardness) dan kekuatan tariknya (tensile
strength), namun di sisi lain membuatnya menjadi getas (brittle) serta
menurunkan keuletannya (ductility) (Anonimous A, 2012).

Menurut komposisi kimianya baja karbon dapat klasifikasikan menjadi tiga, yaitu
Baja karbon rendah dengan kadar karbon 0,05% - 0,30% C, sifatnya mudah
ditempa dan mudah di kerjakan pada proses permesinan. Penggunaannya untuk

6

komposisi 0,05% - 0,20% C biasanya untuk bodi mobil, bangunan, pipa, rantai,
paku keeling, sekrup, paku dan komposisi karbon 0,20% - 0,30% C digunakan
untuk roda gigi, poros, baut, jembatan, bangunan. Baja karbon menengah dengan
kadar karbon 0,30% - 0,60%, kekuatannya lebih tinggi dari pada baja karbon
rendah. Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong. Penggunaan untuk
kadar karbon 0,30% - 0,40% untuk batang penghubung pada bagian automotif.
Untuk kadar karbon 0,40% - 0,50% digunakan untuk rangka mobil, crankshafts,
rails, ketel dan obeng. Untuk kadar karbon 0,50% - 0,60% digunakan untuk palu
dan eretan pada mesin. Baja karbon tinggi dengan kandungan 0,60% - 1,50% C,
kegunaannya yaitu untuk pembuatan obeng, palu tempa, meja pisau, rahang
ragum, mata bor, alat potong, dan mata gergaji, baja ini untuk pembuatan baja
perkakas. Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong (Arifin dkk, 2008).
Sedangkan menurut kadar zat arangnya, baja dibedakan menjadi tiga kelompok
utama baja bukan paduan yaitu baja dengan kandungan kurang dari 0,8% C (baja
hypoeutectoid), himpunan ferrit dan perlit (bawah perlitis), baja dengan
kandungan 0,8% C (baja eutectoid atau perlitis), terdiri atas perlit murni, dan baja
dengan kandungan lebih dari 0,8% C (baja hypereutectoid), himpunan perlit dan
sementit (atas perlitis) (Mulyadi, 2010).

2.2 Pengaruh Unsur Paduan pada Baja

Pengaruh unsur-unsur paduan dalam baja adalah sebagai berikut (Mulyadi, 2010).
1. Silisium (Si), terkandung dalam jumlah kecil di dalam semua bahan besi dan
dibubuhkan dalam jumlah yang lebih besar pada jenis-jenis istimewa.
Meningkatkan kekuatan, kekerasan, kekenyalan, ketahanan aus, ketahanan

7

terhadap panas dan karat, dan ketahanan terhadap keras. Tetapi menurunkan
regangan, kemampuan untuk dapat ditempa dan dilas.
2. Mangan (Mn), meningkatkan kekuatan, kekerasan, kemampuan untuk dapat di
temper menyeluruh, ketahanan aus, penguatan pada pembentukan dingin, tetapi
menurunkan kemampuan serpih.
3. Nikel (Ni), meningkatkan keuletan, kekuatan, pengerasan menyeluruh,
ketahanan karat, tahanan listrik (kawat pemanas), tetapi menurunkan kecepatan
pendinginan regangan panas.
4. Krom (Cr), meningkatkan kekerasan, kekuatan, batas rentang ketahanan aus,
kemampuan diperkeras, kemampuan untuk dapat ditemper menyeluruh,
ketahanan panas, kerak, karat dan asam, pemudahan pemolesan, tetapi
menurunkan regangan (dalam tingkat kecil).
5. Molibdenum (Mo), meningkatkan kekuatan tarik, batas rentang, kemampuan
untuk dapat ditemper menyeluruh, batas rentang panas, ketahanan panas dan
batas kelelahan, suhu pijar pada perlakuan panas, tetapi menurunkan regangan,
kerapuhan pelunakan.
6. Kobalt (Co), meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, ketahanan karat dan
panas, daya hantar listrik dan kejenuhan magnetis.
7. Vanadium (V), meningkatkan kekuatan, batas rentang, kekuatan panas, dan
ketahanan lelah, suhu pijar pada perlakuan panas, tetapi menurunkan kepekaan
terhadap sengatan panas yang melewati batas pada perlakuan panas.
8. Wolfram (W), meningkatkan kekerasan, kekuatan, batas rentang, kekuatan
panas, ketahanan terhadap normalisasi dan daya sayat, tetapi menurunkan
regangan.

8

9. Titanium (Ti), memiliki kekuatan yang sama seperti baja, mempertahankan
sifatnya hingga 400 C, karena itu merupakan kawat las.

2.3 Pengertian Baja Pegas Daun

Pegas daun ini terbentuk dari sejumlah pelat-pelat (berbentuk seperti daun). Daundaun ini biasanya mempunyai ciri dilengkungkan sehingga daun-daun itu akan
melayani untuk melentur menjadi lurus oleh karena kerja beban, seperti
ditunjukkan pada Gambar 1 di bawah ini.

Gambar 1. Baja Pegas Daun (Daryono, 2010).

Daun-daun itu disatukan bersama oleh sabuk seperti gelang yang disusutkan
melingkarinya pada posisi tengah atau dengan baut yang menembusnya di tengah.
Daun yang lebih panjang dikenal sebagai daun utama (main leaf atau master leaf )
dengan ujung dibentuk menyerupai lubang mata yang mana dipasang dengan baut
untuk mengikat pegas pada tumpuannya. Biasanya pada mata tersebut, pegas
disematkan pada sengkang (shackle), yang juga diberikan bantalan yang terbuat
dari bahan anti gesekan seperti perunggu (bronze) atau karet (rubber). Daun pegas
yang lainnya dikenal sebagai graduated leaves. Agar mencegah terjadinya

9

gesekan atau desakan pada daun yang berbatasan, ujung-ujung dari graduated
leaves diatur dalam bermacam-macam bentuk seperti diperlihatkan oleh Gambar
1. Daun utama akan melawan beban-beban lentur vertikal dan juga beban-beban
yang disebabkan bagian samping kendaraan dan torsi, oleh karena adanya
tegangan disebabkan oleh beban-beban ini, sudah menjadi kebiasaan memberikan
dua daun dengan panjang penuh dan blok bantalan pada daun tersusun (graduated
leaves) seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Jepitan pantul (rebound clips)
diletakkan pada posisi pertengahan panjang pegas, sehingga susunan daun-daun
juga ikut andil menghantarkan tegangan pada daun panjang penuh (full length
leaves) ketika pegas memantul (Daryono, 2010).
Pegas ini biasanya dibuat dari plat baja yang memiliki ketebalan 3 – 6 mm.
Susunan pegas daun terdiri atas 3 – 10 lembar plat yang diikat menjadi satu
menggunakan baut atau klem pada bagian tengahnya. Pada ujung plat terpanjang
dibentuk mata pegas untuk pemasangannya. Sementara itu, bagian belakang dari
plat baja paling atas dihubungkan dengan kerangka menggunakan ayunan yang
dapat bergerak bebas saat panjang pegas berubah-ubah karena pengaruh
perubahan beban. Camber ialah untuk menentukan tinggi lengkungan daun pegas
yang sudah disusun pada saat tidak menerima beban. Pegas daun dipasang di atas
dan di bawah poros roda belakang. Dominan pegas daun dipasang tepat pada
pertengahan panjang pegas tersebut sehingga bagian depan dan belakang sama
panjang (Anonimous D, 2010).

Menurut penelitian yang dilakukan Pramuko Ilmu Purboputro (2009), pegas daun
mengandung 0,300% C sehingga berdasarkan unsur karbon diklasifikasikan

10

sebagai baja karbon sedang. Unsur penyusun utamanya selain besi (Fe) = 97,07%
juga didapatkan unsur silikon (Si) = 1,292% yang berpengaruh dalam
meningkatkan kekuatan, kekerasan, kemampuan diperkeras secara keseluruhan,
tahan aus, ketahanan terhadap panas dan karat, tetapi juga mampu menurunkan
tegangan, kemampuan tempa dan meningkatkan kemampuan las. Mangan (Mn) =
0,735 % berguna untuk meningkatkan kekerasan, kekuatan, dan mampu
diperkeras pada baja. Unsur tambahan dalam jumlah yang relatif kecil yaitu
wolfram (W) = 0,04%, molibden (Mo) = 0,031%, sulphur (S) = 0,013%, niobium
(Nb) = 0,01%, phosphor (P) = 0,004%, vanadium (V) = 0,000%, alumunium (Al)
= 0,000% dan titanium (Ti) = 0,000%.

2.4 Diagram TTT (Time Temperature Transformation)

Dalam diagram TTT ini menunjukkan batas-batas transformasi untuk temperatur
dalam waktu tertentu. Jadi, dari diagram ini dapat dilihat pada temperatur dan
waktu berapa suatu fase mulai dan berakhir terbentuk (Sumiyanto dkk, 2012).
Diagram ini spesifik untuk setiap baja dengan konsentrasi karbon tertentu. Seperti
Gambar 2 di bawah ini.

11

Gambar 2. Diagram TTT (Anonimous B, 2012).

Kurva sebelah kiri menunjukkan saat mulainya transformasi isothermal dan kurva
sebelah kanan menunjukkan saat selesainya transformasi isothermal. Diatas garis
A1, austenit dalam keadaan stabil (tidak terjadi transformasi walaupun waktu
penahannya bertambah). Di bawah temperatur kritis A1 pada daerah di sebelah
kiri kurva awal transformasi austenit tidak stabil (austenit akan bertransformasi)
dan disebelah kanan kurva akhir transformasi terdapat hasil transformasi
isothermal dari austenit, sedang pada daerah diantara dua kurva tersebut terdapat
sisa austenit (yang belum bertransformasi) dan hasil transformasi isotermalnya.
Titik paling kiri dari kurva awal transformasi disebut hidung (nose) diagram ini.
Transformasi austenit diatas nose akan menghasilkan perlit sedangkan di
bawah nose akan menghasilkan bainit. Tetapi bila transformasi berlangsung pada
temperatur yang lebih rendah lagi (dibawah garis Ms = Martensite start) akan

12

diperoleh martensit (Anonimous C, 2012).

2.5 Holding Time (Waktu Tahan)

Holding Time dilakukan untuk mendapatkan kekerasan maksimum dari suatu
bahan pada proses hardening dengan menahan pada temperatur pengerasan untuk
memperoleh pemanasan yang homogen sehingga struktur austenitnya homogen
atau terjadi kelarutan karbida ke dalam austenit dan difusi karbon dan unsur
paduannya. Untuk baja jenis Low Alloy Tool Steel, memerlukan holding time yang
tepat, agar kekerasan yang diinginkan dapat tercapai. Dianjurkan menggunakan
0,5 menit per milimeter tebal benda, atau 10 sampai 30 menit. Holding Time
terlalu lama akan terjadi pertumbuhan butiran yang menyebabkan turunnya
kekerasan (Dalil dkk, 1999).

2.6 Diagram Fase Fe-Fe3C
Diagram Fase Fe-Fe3C merupakan sebuah diagram yang menampilkan hubungan
antara temperatur dimana terjadi perubahan fasa selama proses pendinginan
lambat dan pemanasan lambat dengan kandungan karbon (C). Diagram fasa besi
dan karbida besi Fe3C ini menjadi landasan untuk perlakuan panas terhadap
kebanyakan jenis baja yang kita kenal, seperti Gambar 3 di berikut ini.

13

Gambar 3. Diagram Kesetimbangan Fe-Fe3C (Anonimous D, 2012).
Beberapa istilah dalam diagram kesetimbangan Fe-Fe3C dan fasa-fasa yang
terdapat didalam diagram diatas akan dijelaskan dibawah ini. Berikut adalah
batas-batas temperatur kritis pada diagram Fe-Fe3C (Anonimous C, 2012):
1. A1 adalah temperatur reaksi eutektoid yaitu perubahan fasa γ menjadi α+Fe3C
(perlit) untuk baja hypoeutectoid.
2. A2 adalah titik Currie (pada temperatur 769 oC), dimana sifat magnetik besi
berubah dari feromagnetik menjadi paramagnetik.
3. A3 adalah temperatur transformasi dari fasa γ menjadi α (ferit) yang ditandai
pula dengan naiknya batas kelarutan karbon seiring dengan turunnya
temperatur.

14

4. Acm adalah temperatur transformasi dari fasa γ menjadi Fe3C (sementit) yang
ditandai pula dengan penurunan batas kelarutan karbon seiring dengan
turunnya temperatur.
5. A123, adalah temperatur transformasi γ menjadi α+Fe3C (perlit) untuk baja
hypereutectoid.

2.7 Struktur Mikro Baja

Beberapa fasa yang sering ditemukan dalama baja karbon adalah (Yogantoro,
2010):
a. Austenit
Austenit adalah campuran besi dan karbon yang terbentuk pada pembekuan, pada
proses pendinginan selanjutnya austenit berubah menjadi ferit dan perlit atau
perlit dan sementit. Sifat austenit adalah lunak, lentur dengan keliatan tinggi.
Kelarutan maksimal kandungan karbon sebesar ± 2,06% pada suhu 1148 oC,
struktur kristalnya FCC (Face Center Cubic). Sifat ketangguhan tinggi dan tidak
stabil pada suhu ruang (Saefudin dkk, 2008).
b. Ferit
Fasa ini disebut alpha (α). Ruang antar atomnya kecil dan rapat sehingga akan
sedikit menampung atom karbon. Batas maksimum kelarutan karbon ± 0,025% C
pada temperatur 723 oC, struktur kristalnya BCC (Body Center Cubic). Pada suhu
ruang, kadar kelarutan karbonnya ± 0,008% sehingga dapat dianggap besi murni.
Ferit bersifat magnetik sampai suhu 768 oC. Sifat-sifat ferit adalah ketangguhan
rendah, keuletan tinggi, ketahanan korosi medium dan struktur paling lunak
diantara diagram Fe3C.

15

c. Perlit
Perlit ialah campuran eutectoid antara ferrite dengan cementite yang terbentuk
pada suhu 723 oC dengan kandungan karbon 0,83% (Aisyah, 2012). Fasa perlit
merupakan campuran mekanis yang terdiri dari dua fasa, yaitu ferit dengan kadar
karbon 0,025% dan sementit dalam bentuk lamellar (lapisan) dengan kadar
karbon 6,67% yang berselang-seling rapat terletak bersebelahan. Jadi, perlit
merupakan struktur mikro dari reaksi eutektoid lamellar.
d. Bainit
Bainit merupakan fasa yang terjadi akibat transformasi pendinginan yang sangat
cepat pada fasa austenit ke suhu antara 250 - 550 oC dan ditahan pada suhu
tersebut (isothermal). Bainit adalah strukur mikro dari reaksi eutektoid
(γ⇾α+Fe3C) non lamellar. Bainit merupakan struktur mikro campuran fasa ferit
dan sementit (Fe3C). Kekerasan bainit kurang lebih berkisar antara 300 - 400
HVN.
e. Martensit
Martensit merupakan fasa diantara ferit dan sementit bercampur, tetapi bukan
lamellar, melainkan jarum-jarum sementit. Fasa ini terbentuk austenit meta stabil
didinginkan dengan laju pendinginan cepat tertentu. Terjadinya hanya prepitasi
Fe3C unsur paduan lainnya tetapi larut transformasi isothermal pada 260 oC untuk
membentuk dispersi karbida yang halus dan matriks ferit.
f. Sementit (karbida besi)
Sementit merupakan paduan besi melebihi batas daya larut membentuk fasa
kedua. Karbida besi mempunyai komposisi kimia Fe3C. Dibandingkan dengan
ferit, sementit sangat keras. Karbida besi dalam ferit akan meningkatkan

16

kekerasan baja. Akan tetapi karbida besi murni tidak liat, karbida ini tidak dapat
menyesuaikan diri dengan adanya konsentrasi tegangan, oleh karena itu kurang
kuat.

2.8 Perlakuan Panas (Heat Treatment)

Perlakuan panas didefinisikan sebagai kombinasi operasional pemanasan dan
pendinginan terhadap logam atau paduan dalam keadaan padat dengan waktu
tertentu, yang dimaksud memperoleh sifat-sifat tertentu. Pengerasan permukaan
disebut juga case hardening (Lilipaly, 2011).

Proses perlakuan panas yang (heat treatment) yang dapat membentuk (merubah)
sifat dari baja yang mudah patah menjadi lebih kuat dan ulet atau juga dapat
merubah sifat baja dari yang lunak menjadi sangat keras dan sebagainya.
Pembentukan sifat-sifat inilah yang sangat diperlukan untuk memperoleh material
bahan industri yang betul-betul sesuai dengan kebutuhan dan fungsinya
(Purboputro, 2009).

Perlakuan panas (heat treatment) dapat digunakan untuk mengatur ukuran butir
dan meningkatkan sifat mekanik material. Yang tidak berubah pada proses
perlakuan panas ini ialah komposisi bahan. Conteh proses perlakuan panas adalah
full anealling, normalizing, dan tempering (Darmawan, 2007).

Melalui perlakuan panas yang tepat, tegangan dalam dapat dihilangkan, besar
butiran dapat diperbesar atau diperkecil, ketangguhan dapat ditingkatkan atau
dapat dihasilkan suatu permuakaan yang keras disekelilingi inti yang ulet (Dalil,
1999).

17

Perlakuan panas hampir dilakukan pada material yang akan dilakukan pengerjaan
lanjut, dengan kata lain perlakuan panas menyiapkan material setengah jadi untuk
dilakukan pengerjaan selanjutnya. Pada perlakuan panas akan terjadi distorsi atau
perubahan dimensi yang seharusnya tidak boleh terjadi terutama untuk komponenkomponen permesinan yang mempunyai presisi atau toleransi yang tinggi seperti
dies dan roda gigi. Namun, karena tidak dapat dihindari harus diupayakan agar
distorsi yang terjadi sekecil mungkin. Distorsi dalam proses perlakuan panas baja
dapat timbul antara lain karena adanya perubahan volume yang tidak seragam
pada saat proses pencelupan benda kerja, dapat juga disebabkan karena adanya
gradien temperatur pada benda kerja yang menyimpan tegangan sisa (Hadi, 2010).

2.9 Hardening
Memanaskan suatu bahan hingga diatas suhu transformasi (723 oC) kemudian
didinginkan secara cepat, melalui media pendingin seperti air, oli atau media
pendingin lainnya. Tujuannya adalah untuk mengeraskan bahan. Pengertian
pengerasan ialah perlakuan panas terhadap baja dengan sasaran meningkatkan
kekerasan alami baja. Faktor penting yang dapat mempengaruhi proses hardening
terhadap kekerasan baja yaitu oksidasi oksigen udara. Selain berpengaruh
terhadap besi, oksigen udara berpengaruh terhadap karbon yang terikat sebagai
sementit atau yang larut dalam austenit. Oleh karena itu, pada benda kerja dapat
berbentuk lapisan oksidasi selama proses hardening. Pencegahan kontak dengan
udara selama pemanasan atau hardening dapat dilakukan dengan jalan menambah
temperatur yang tinggi karena bahan yang terdapat dalam baja akan bertambah

18

kuat terhadap oksigen. Jadi semakin tinggi temperatur, semakin mudah untuk
melindungi besi terhadap oksidasi (Schonmetz, 1985).

Pada perlakuan panas ini, panas merambat dari luar ke dalam dengan kecepatan
tertentu. Bila pemanasan terlalu cepat, bagian luar akan jauh lebih panas dari
bagian dalam sehingga dapat diperoleh struktur yang merata. Melalui perlakuan
panas yang tepat, tegangan dalam dapat dihilangkan, besar butir diperbesar atau
diperkecil, ketangguhan ditingkatkan atau permukaan yang keras disekeliling inti
yang ulet (Haryadi, 2006).

2.10 Quenching

Quenching adalah sebuah upaya pendinginan secara cepat setelah baja
mengalami sebuah perlakuan pemanasan. Pada perlakuan quenching terjadi
percepatan pendinginan dari temperatur akhir perlakuan dan mengalami
perubahan dari austenite menjadi ferrite dan martensite untuk menghasilkan
kekuatan dan kekerasan yang tinggi. Banyak material dan cara yang dapat
digunakan dalam proses quenching pada baja. Media quenching meliputi: air, air
asin, oli, air-polymer dan beberapa kasus dengan inert gas (Mulyadi, 2010).
Quenching dilakukan dengan memanaskan baja sampai suhu austenit (struktur γ)
dan dipertahankan dalam jangka waktu tertentu pada suhu austenit tersebut, lalu
didinginkan cepat dalam media pendingin. Pada umumnya, baja yang telah
mengalami proses quenching memiliki kekerasan yang tinggi tetapi agak rapuh.
Sifat rapuh tersebut dapat dikurangi dengan melakukan proses tempering pada
baja yang telah mengalami proses quenching (Malau dkk, 2008).

19

2.11 Tempering

Proses tempering adalah pemanasan kembali hasil proses hardening pada
temperatur dibawah temperatur kritis (A1 / 723 oC), kemudian menahan beberapa
saat, selanjutnya didinginkan dengan lambat yang biasanya dilakukan dengan
udara. Akibat proses hardening pada baja, maka timbulnya tegangan dalam
(internal stresses), dan rapuh (britles), sehingga baja tersebut belum cocok untuk
segera digunakan. Oleh karena itu, baja tersebut perlu dilakukan proses lanjut
yaitu temper. Dengan proses temper, kegetasan dan kekerasan dapat diturunkan
sampai memenuhi syarat penggunaan, kekuatan tarik turun sedangkan keuletan
dan ketangguhan meningkat (Fariadhie, 2012). Tujuan dari tempering adalah
untuk mendapatkan baja yang lebih tangguh (tough) dan juga liat (ductile) tanpa
banyak mengurangi kekuatan (strength) (Darmawan dkk, 2007). Menurut
Mulyanti (1996) meneliti pengaruh perlakuan panas pada paduan baja mangan
austenit dimana kekerasan akan turun dan harga impak akan naik jika dilakukan
proses temper, disebutkan juga bahwa dengan naiknya temperatur austenisasi,
maka kekerasan akan turun dan harga impak akan naik.

Meskipun proses ini menghasilkan baja yang lunak, proses ini berbeda dengan
proses anil karena disini sifat-sifat dapat dikendalikan dengan cermat. Temper
dimungkinkan oleh karena sifat struktur martensit yang tidak stabil (Djaprie,
1990).

Struktur logam yang tidak stabil, tidak berguna untuk tujuan penggunaan, karena
dapat mengakibatkan pecah. Dengan penemperan, tegangan dan kegetasan
diperlunak dan kekerasan sesuai dengan penggunaan (Haryadi, 2006).

20

Temper pada suhu rendah antara 150 oC – 230 oC tidak akan menghasilkan
penurunan yang berarti, karena pemanasan akan menghilangkan tegangan dalam
terlebih dahulu. Penemperan pada suhu hingga 200 oC ini disebut penuaan buatan.
Baja yang memperoleh perlakuan seperti ini memiliki ukuran yang tetap untuk
waktu lama pada suhu ruangan. Penemperan antara suhu 200 oC - 380 oC untuk
memperlunak kekerasan yang berlebihan dan meningkatkan keuletan, sedangkan
perubahan ukuran yang terjadi pada pengejutan diperkecil. Penemperan pada suhu
antara 550 oC - 650 oC untuk meningkatkan kekerasan dengan menguraikan
karbid. Penemperannya hanya pada baja perkakas paduan tinggi. Penemperan baja
bukan paduan berlangsung pada suhu penemperan yang berpedoman pada karbon
dan kekerasan yang dikehendaki (Schonmetz, 1985). Proses temper pada
pemanasan sampai suhu temperatur tertentu (temperatur kritis) dan didinginkan
dengan lambat. Pemanasan dilakukan sampai temperatur yang diperlukan,
biasanya antara 200 oC – 600 oC tergantung pada keperluan.
Menurut Susri Mizhar dan Suherman (2011), setelah proses temper pada
temperatur 600 oC nilai rata-rata kekerasan as bar menurun selama peningkatan
waktu penahanan pada kondisi temper.

2.12 Ketangguhan Baja

Ketangguhan adalah kemampuan bahan untuk berdeformasi secara plastis dan
menyerap energi sebelum dan sesudah putus (Asiri dkk, 2010). Menurut Anang
Setiawan dan Yusa Asra Yuli Wardana (2006), semakin rendah suhu pengujian
maka nilai ketangguhan dari sambungan las semakin rendah, dan semakin tinggi
suhu pengujian maka semakin besar nilai ketangguhan sambungan las.

21

Ketangguhan ini adalah suatu ukuran energi yang diperlukan untuk mematahkan
bahan. Energi yang merupakan hasil kali gaya dan jarak dinyatakan dalam joule.
Suatu bahan ulet dengan kekuatan yang sama dengan bahan rapuh (tidak ulet)
akan memerlukan energi perpatahan yang lebih besar dan mempunyai sifat
tangguh yang lebih baik. Cara standar Charpy atau Izod merupakan dua cara
untuk menentukan ketangguhan. Perbedaan terletak pada bentuk benda uji dan
cara pemberian energi. Karena ketangguhan tergantung pada geometri konsentrasi
energi (Van Vlack, 1992).

2.13 Optical Emission Spectrometry (OES)

Atomic (atau Optical) Emission Spectrometry (AES, OES) adalah teknik penting
untuk analisis multi elemen dari berbagai macam bahan. OES melibatkan
pengukuran radiasi elektromagnetik yang dipancarkan dari atom. Baik data
kualitatif dan kuantitatif dapat diperoleh dari jenis analisis ini. Mesin OES, seperti
Gambar 4 dikalibrasi terlebih dahulu dan masuk ke mode analisa Fe-base. Setelah
dikalibrasi, sampel yang telah dipersiapkan diletakkan di tempat yang telah
disediakan untuk selanjutnya ditembak sebanyak 3x. Selanjutnya data tercatat
secara otomatis di dalam komputer untuk dianalisa (Yunior, 2011).

Gambar 4. Mesin Optical Emission Spectrometry (OES).

III. METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada Bulan September 2012 sampai dengan November
2012. Preparasi sampel dilakukan di Laboratorium Fisika Material Universitas
Lampung (Unila). Pengujian komposisi kimia dilakukan di Laboratorium Teknik
Metalurgi dan Material Universitas Indonesia (UI). Pemanasan, pengujian
ketangguhan dengan quenching dan temper serta pengujian struktur mikro
dilakukan di Laboratorium Material Institut Teknologi Bandung.

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

3.2.1 Alat
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini yaitu mesin pemotong sampel,
mesin wire cut digunakan untuk membuat takik pada sampel, OES (Optical
Emission Spectrometer) digunakan untuk uji komposisi kimia pada sampel,
gunting untuk menggunting label penamaan sampel, cetakan PVC untuk wadah
saat proses mounting, tungku pemanas untuk memanaskan sampel, mesin uji
impak tipe Wolpert Germany untuk menguji ketangguhan sampel baja, mesin
poles untuk memoles sampel sebelum dilakukan proses struktur mikro dan
mikroskop optik untuk melihat struktur mikro pada sampel.

23

3.2.2 Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu baja pegas daun, oli quenching
BP Quendila 32, resin dan hardener, etanol dan HNO3 (Nital), diamond pasta,
lubricant, amplas, dan kain poles.

3.3 Prosedur Penelitian

Adapun prosedur penelitian ini yaitu preparasi sampel, pengujian komposisi
kimia, perlakuan panas, pembuatan takik, pengujian ketangguhan, pengamatan
struktur mikro.

3.3.1 Preparasi Sampel

Sampel yang akan digunakan yaitu baja pegas daun dipotong dengan
menggunakan alat pemotong baja di Laboratorium Fisika Material Universitas
Lampung menjadi 15 bagian. Untuk sampel uji ketangguhan dibuat berdasarkan
ASTM E23 dengan ukuran tinggi dan lebar masing-masing 10 mm dan 7 mm
dengan panjang 55 mm. Holding time yang digunakan yaitu 40 dan 60 menit
dengan sampel masing-masing sebanyak 6 sampel yang nantinya akan ditemper
pada suhu 400 oC dan 600 oC. Satu sampel digunakan untuk sampel asli (original).
Dua sampel lainnya digunakan masing-masing untuk uji komposisi kimia dan
struktur mikro.

24

3.3.2 Pengujian Komposisi Kimia

Pengujian komposisi kimia dilakukan di Laboratorium Teknik Metalurgi dan
Material Universitas Indonesia menggunakan alat uji OES (Optical Emission
Spectrometer) dengan standar ASTM A751.

3.3.3 Perlakuan Panas

Perlakuan panas dilakukan setelah preparasi sampel selesai dengan perlakuan
panas pengerasan. Dalam perlakuan panas pengerasan ini dilakukan beberapa
proses yaitu:
1. Preheating
Pemanasan awal dilakukan sebelum pemanasan pada temperatur austenisasi. Hal
ini dilakukan untuk menghindari terjadinya keretakan pada sampel akibat adanya
shock temperature. Proses pemanasan ini dilakukan pada temperatur 600 oC
dengan waktu tahan 30 menit.
2. Austenisasi
Setelah proses pemanasan awal, pemanasan dilanjutkan hingga temperatur
austenisasi 780 oC dengan waktu tahan 40 dan 60 menit.
3. Pendinginan Cepat (Quenching)
Pendinginan secara cepat dilakukan setelah mencapai termperatur austenisasi dan
waktu tahan yang diinginkan dengan menggunakan oli BP Quendila 32. Siklus
perlakuan panas baja pegas daun dapat dilihat seperti pada Gambar 5 berikut ini.

25

Gambar 5. Siklus perlakuan panas baja pegas daun.

3.3.4 Pembuatan Takik

Sampel yang telah diberikan perlakuan panas diamplas untuk menghilangkan sisasisa pembakaran pada seluruh permukaannya. Setelah itu, diberikan takik pada
sampel yang akan diuji ketangguhannya dengan takik v sedalam 2 mm, pemberian
takik menggunakan mesin wire cut. Pemberian takik dilakukan setelah perlakuan
panas untuk mencegah keretakan pada sampel saat akan diuji ketangguhannya
seperti pada Gambar 6 di berikut ini.

45o

7 mm

10 mm

2 mm
55 cm

Gambar 6. Sketsa sampel uji ketangguhan (impact).

26

3.3.5 Pengujian Ketangguhan (Impact)

Pengujian ketangguhan dilakukan dengan menggunakan metode pengujian
charpy. Pengujian dilakukan pada temperatur suhu ruang dan beban impak yang
digunakan sebesar 300 Joule. Adapun proses pengujian ketangguhan berdasarkan
standar ASTM E23 dengan metode charpy dapat dilihat pada Gambar 7.

(a)

(b)

(c)

(d)
Gambar 7. Proses pengujian ketangguhan (impact) (a) palu godam diangkat keatas
membentuk sudut 180 oC terhadap tempat sampel uji impact (b)
sampel diletakkan di meja pengujian impact (c) palu godam dilepaskan
dari pengait dan menyentuh sampel uji (d) palu godam ditarik kembali
oleh pengait dengan memutar handle.

27

Pertama, palu godam diangkat ke atas oleh pengait dengan cara memutar handle
seperti pada Gambar 6 (a). Kedua, menentukan titik tumpuan, menempatkan
sampel siap uji di meja pengujian impact dan mengatur ulang alat pengukur
energi ke angka semula (angka nol) seperti Gambar 6 (b). Ketiga, melepaskan
palu godam dari pengait sehingga menumbuk sampel uji yang telah dikunci pada
meja pengujian impact seperti Gambar 6 (c). Dari tumbukan ini, akan membuat
sampel terbelah menjadi dua dan menghasilkan energi. Setelah terjadi tumbukan,
alat uji impact diatur kembali seperti semula dan memulainya untuk sampel uji
selanjutnya.

Energi yang diserap bahan dapat dilihat secara langsung pada skala alat uji. Harga
Impak (HI) dinyatakan sebagai jumlah energi yang diserap bahan sampai terjadi
perpatahan dibagi dengan luas penampang benda uji, sehingga:
HI =

E
A

(3.1)

dimana: HI = harga impact
E = energi yang diserap
A = luas penampang benda

3.3.6 Pengamatan Struktur Mikro

Untuk mengetahui struktur mikro dari sampel, digunakan alat mikroskop optik.
Sebelum dilakukan pengamatan struktur mikro, terlebih dahulu sampel
dipersiapkan dengan beberapa tahap sebagai berikut.
Sampel

dilakukan

mounting

menggunakan resin dan hardener.

(pembingkaian)

terlebih

dahulu

dengan

28

Pengamplasan sampel dengan #100, #200, #400, #600, #800, #1000, #1200,
#1500.
Setelah diamplas, sampel dilakukan pemolesan untuk meratakan dan
menghaluskan cuplikan/sampel logam dengan menggunakan kain poles yang
telah diberi diamond pasta dan lubricant.
Mengetsa dengan menggunakan nital yang dibuat dari campuran etanol dan
asam nitrit. Kemudian dilakukan pengamatan struktur mikro. Pembesaran yang
dilakukan yaitu 10x, 20x, dan 40x. Pada proses pemolesan dan pengetsaan,
sampel yang telah selesai dipoles dan dietsa dicuci dengan air sabun dan
alkohol untuk mensterilkan permukaan/cuplikan sampel.

29

3.4 Diagram Alir Peneitian

Diagram alir pada penelitian ini ditunjukkan pada Gambar 8.
Baja Pegas Daun
Uji Komposisi
Persiapan Sampel

Pre-Heating (600 0C)

Austenisasi
780 0C (40’, 60’)

Quenching

Tempering
400 oC
600 oC

Pengujian

Ketangguhan

Struktur Mikro

Data
Pembahasan
Kesimpulan
Gambar 8. Diagram alir penelitian.

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari penelitian yang telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa:
1. Dari hasil pengujian komposisi kimia, baja pegas daun AISI No. 9260
tergolong ke dalam baja karbon medium dengan unsur karbon (C) 0,558% dan
unsur penyusun utamanya besi (Fe = 97,323%), silikon (Si = 0,289%), mangan
(Mn = 0,829%), chrom (Cr = 0,807%).
2. Dari hasil uji ketangguhan, diperoleh bahwa sampel yang mengalami proses
tempering memiliki nilai ketangguhan yang lebih besar dibandingkan dengan
sampel asli (belum diberi perlakuan apa-apa) dan sampel yang belum
mengalami proses tempering.
3. Nilai ketangguhan pada sampel asli dan sebelum tempering berturut-turut ialah
0,23 J/mm2 dan 0,07 J/mm2, sedangkan setelah tempering nilai ketangguhan
naik menjadi 0,803 J/mm2.
4. Nilai ketangguhan tertinggi setelah dilakukan proses tempering yaitu pada suhu
tempering 600 oC dengan waktu tahan austenisasi selama 60 menit sebesar
0,803 J/mm2. Nilai ketangguhan terendah diperoleh pada suhu tempering 400
o

C dengan waktu tahan austenisasi 40 menit yaitu sebesar 0,083 J/mm2.

49

5. Sebelum dilakukan tempering, fasa yang terbentuk yaitu martensit yang
bersifat dengan struktur atom BCT (Body Ceneterd Tetragonal). Setelah proses
tempering, terdapat fasa ferit yang memiliki struktur BCC (Body Centered
Cubic) dengan sifat yang lunak.
6. Dari hasil struktur mikro tanpa pemanasan didapatkan fasa ferit dan perlit
7. Struktur mikro terbaik diperoleh pada suhu tempering 600 oC dengan waktu
tahan austenisasi selama 60 menit, dimana pada suhu tersebut struktur mikro
yang terbentuk lebih halus dengan fasa ferit mendominasi sehingga membuat
sampel menjadi lebih lunak (kekerasan menurun) dan tangguh.

5.2 Saran

Untuk penelitian selanjutnya perlu dilakukan proses pemanasan dengan suhu
diatas 780 oC untuk memperoleh fasa aus

Dokumen yang terkait

Dokumen baru

PENGARUH LAMA PEMANASAN, PENDINGINAN SECARA CEPAT DAN TEMPERING TERHADAP SIFAT TANGGUH BAJA PEGAS DAUN AISI NO. 9260