TUGAS AKHIR SIFAT FISIS DAN MEKANIK BAJA KARBON RENDAH DENGAN Sifat Fisis dan Mekanik Baja Karbon Rendah Dengan Perlakuan Karburizing Arang Sekam Padi ARANG SEKAM PADI.
TUGAS AKHIR
SIFAT FISIS DAN MEKANIK BAJA KARBON RENDAH DENGAN
PERLAKUAN KARBURIZING ARANG SEKAM PADI
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
EKO WIDODO
NIM : D.200.120.024
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
ii
iii
iv
v
MOTTO
“Shalat itu adalah tiang agama,shalat itu adalah kunci segala kebaikan”
(H.R Tablani)
“Muliakan anak-anakmu dan baguskanlah pendidikan mereka”
(H.R At-thabrani dan khatib)
“Jadilah diri kita sendiri karena itu lebih baik daripada berpura-pura
menjadi orang lain yang lebih baik”
(Penulis)
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan penuh harap ridho Allah SWT, teriring perasaan
syukur dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi,
setelah melewati berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal
lelah, Saya mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada :
Bapak dan ibu tercinta yang dengan segala kasih sayang,
kesabaran,
keikhlasan
dan
pengorbanannya
senantiasa
membimbing dan mendo’akanku.
Teman-teman
Teknik
mesin
angkatan
2012
yang
selalu
menyemangati dan hadir seperti keluarga.
Teman seperjuangan mahasiswa bimbingan Bapak Ir. Supriyono,
MT., Ph.D yang selalu saling membantu dan berjuang bersama.
Dosen Universitas Muhammadiyah Surakarta Teknik Mesin
yang telah membimbing saya didalam perkuliahan.
Bapak Dosen pembimbing akedemik Ir. Agus Haryanto, MT.
Bapak Dosen pembimbing utama tugas akhir Ir. Supriyono, MT.,
Ph.D. Saya berterima kasih atas pengarahan dan bimbingannya
yang telah banyak saya terima selama berada di Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
vii
SIFAT FISIS DAN MEKANIK BAJA KARBON RENDAH DENGAN
PERLAKUAN KARBURIZING ARANG SEKAM PADI
Eko Widodo dan Supriyono
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
Email : weko946@gmail.com
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk menyelediki pengaruh variasi media
carburizing terhadap kekerasan dan struktur mikro dari baja karbon rendah
pada proses peck carburizing. Proses pack carburizing banyak digunakan
untuk meningkatkan sifat mekanik baja yang memerlukan permukaan yang
keras tetapi tangguh di bagian dalam. Pada penelitian ini media carburizing
yang digunakan adalah arang sekam padi dengan prosentase berat 80%
dan bahan kimia aktif NaCO3 sebesar 20%. Dalam penelitian ini proses
carburizing dilakukan pada temperatur 9800 dengan waktu penahanan 2
jam dengan media arang sekam padi dan raw material. Hasil penelitian ini
menunjukan bahwa media arang sekam padi mempunyai nilai kekerasan
234.674 VHN dengan rata-rata kekerasan 206.869 VHN untuk raw material
200.541 dengan rata-rata 183.817 VHN. Jadi raw meaterial setelah di
carburizing mengalami peningkatan kekerasan sebesar 12.54%. Dengan
demikian
waktu
penahan
pada
proses
carburizing
mempengaruhi
kekerasan material.
Kata kunci : Baja lunak, Pack Carburizing, Arang sekam padi.
viii
ABSTRACT
This research is conducted to investigate the influence of the use of
carburizing treatment toward the hardness and the microstructure of low
carbon steel I the process of pack carburizing. Pack carburizing is mostly
used
to increase mechanical properties of steel which needs a solid
surface but strong inside. In this research,carburizing medium used is 80%
of rice husk charcoal and 20% of an active chemical NaCO 3. Carburizing
process is carried out at a temperature of 980 0 with 2 hours detention time.
It uses rice husk charcoal and raw material media. The result of the
reseach shows that rice husk charcoal medium has 234.674 VHN with an
average of 206.869 VHN. The raw material medium has 200.541 VHN an
average of 183.817 VHN. The raw material is increased its hardness after
being given the carburizing treatment. Therefore,the detention time in
carburizing process affects the hardness of the materials.
Keywords : low carbon steel, pack carburizing, rice husk charcoal
ix
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat
dan karunia- Nya yang telah terlimpahkan kepada penulis, sehingga
Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan
Sidang Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat
bantuan dari berbagai pihak, pada kesempatan ini, penulis dengan
penuh keikhlasan hati ingin menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono MT. Ph.D selaku Dekan Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo BR. ST. MSc., Ph.D selaku Ketua Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
3. Bapak Ir. Supriyono, MT., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing
yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam
penyusunan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Sunhaji yang telah senantiasa membimbing dalam
mengumpulkan data dan memberi masukan dalam proses uji
kekerasan dan struktur mikro.
5. Bapak Ir. Agus Haryanto, MT. selaku Pembimbing Akademik.
x
6. Dosen jurusan Teknik Mesin beserta Staff Tata Usaha Fakultas
Teknik
7. Ibu tercinta dan teristimewa yang senantiasa selalu mencintai,
menyayangi, memberikan dukungan, menenangkan hati dan
mendo’akan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
8. Bapak tercinta
mendidik
yang
telah
memberikan
kasih
sayang,
dan memberikan pendidikan akan hidup kepada
penulis.
9. Teman
saya
angkatan
2012
yang
sudah
banyak
membantu
dan mendukung saya dalam perkuliahan selama di
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Akhir kata, penulis mohon maaf sebelum dan sesudahnya, jika
sekiranya terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penulisan
Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasan-keterbatasan
antara lain waktu, dana, literatur yang ada, dan pengetahuan yang
penulis miliki. Harapan penulis semoga laporan ini bermanfaat untuk
pembaca.
Tugas Akhir ini semoga dapat bermanfaat khususnya bagi
penulis dan pihak lain yang membutuhkan, Amin ya Robbaallamin.
Surakarta, 30 Maret 2017
Penulis
xi
DAFTAR ISI
Halaman judul .....................................................................................
i
Halaman Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ........................................
ii
Halaman Persetujuan .........................................................................
iii
Halaman Pengesahan ........................................................................
iv
Lembar Soal Tugas Akhir ...................................................................
v
Halaman Motto ...................................................................................
vi
Halaman Persembahan ......................................................................
vii
Abstrak ............................................................................................... viii
Kata Pengantar ...................................................................................
x
Daftar Isi .............................................................................................
xii
Daftar Gambar .................................................................................... xiv
Daftar Tabel ........................................................................................
xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ..................................................................
1
1.2 Batasan Masalah ...............................................................
2
1.3 Rumusan Masalah.............................................................
2
1.4 Tujuan Penelitian ...............................................................
3
1.5 Manfaat Penelitian .............................................................
3
1.6 Sistematika Penulisan .......................................................
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ...............................................................
6
2.2 Landasan teori...................................................................
8
2.2.1. Pengertian baja karbon ..................................................
8
xii
2.2.2. Carburizing ....................................................................
12
2.2.3. Difusi pada baja .............................................................
14
2.2.4. Pengerasan permukaan baja .........................................
16
2.2.5. Pendinginan udara(annealing) .......................................
17
2.2.6. Uji kekerasan pada baja ................................................
17
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian .....................................................
19
3.2 Metodologi Penelitian .......................................................
20
3.3 Cara kerja .........................................................................
27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Benda kerja yang diteliti ...................................................
30
4.2 Pengujian struktur mikro...................................................
31
4.3 Hasil pengujian kekerasan ...............................................
33
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan .....................................................................
38
5.2 Saran ...............................................................................
39
DAFTAR PUSTAKA............................................................................
40
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
2.1
Diagram fasa Fe-Fe3C ...................................................
11
2.2
Pengaruh temperatur karburasi pada case depth ...........
14
2.3
Proses terjadinya difusi ..................................................
15
3.1
Skema diagram alir penelitian ........................................
19
3.2
Raw material .................................................................
20
3.3
Arang Sekam padi..........................................................
21
3.4
Naco3 .............................................................................
21
3.5
Tanah liat ......................................................................
22
3.6
Gerabah .........................................................................
22
3.7
Dapur pemanas (furnace) ..............................................
23
3.8
Electrical discharger machine (EDM) .............................
23
3.9
Mesin pengamplas .........................................................
24
3.10
Autosol ...........................................................................
24
3.11
Timbangan digital ...........................................................
25
3.12
Uji komposisi kimia. ........................................................
25
3.13
Alat uji kekerasan vikers.................................................
26
3.14 inverted mettalurgi microscope(struktur mikro) ...............
26
4.1
Struktur mikro raw material ...........................................
31
4.2
Struktur mikro setelah di karburizing(2 jam) ...................
32
4.3
Grafik perbandingan sebelum/sesudah di karburizing ....
35
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
4.1 Komposisi kimia karbon rendah ........................................
28
4.2 Harga kekerasan spesimen raw material .........................
33
4.3 Haga kekerasan setelah di karburizing 2 jam ....................
34
xv
SIFAT FISIS DAN MEKANIK BAJA KARBON RENDAH DENGAN
PERLAKUAN KARBURIZING ARANG SEKAM PADI
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
EKO WIDODO
NIM : D.200.120.024
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
ii
iii
iv
v
MOTTO
“Shalat itu adalah tiang agama,shalat itu adalah kunci segala kebaikan”
(H.R Tablani)
“Muliakan anak-anakmu dan baguskanlah pendidikan mereka”
(H.R At-thabrani dan khatib)
“Jadilah diri kita sendiri karena itu lebih baik daripada berpura-pura
menjadi orang lain yang lebih baik”
(Penulis)
vi
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan penuh harap ridho Allah SWT, teriring perasaan
syukur dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi,
setelah melewati berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal
lelah, Saya mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada :
Bapak dan ibu tercinta yang dengan segala kasih sayang,
kesabaran,
keikhlasan
dan
pengorbanannya
senantiasa
membimbing dan mendo’akanku.
Teman-teman
Teknik
mesin
angkatan
2012
yang
selalu
menyemangati dan hadir seperti keluarga.
Teman seperjuangan mahasiswa bimbingan Bapak Ir. Supriyono,
MT., Ph.D yang selalu saling membantu dan berjuang bersama.
Dosen Universitas Muhammadiyah Surakarta Teknik Mesin
yang telah membimbing saya didalam perkuliahan.
Bapak Dosen pembimbing akedemik Ir. Agus Haryanto, MT.
Bapak Dosen pembimbing utama tugas akhir Ir. Supriyono, MT.,
Ph.D. Saya berterima kasih atas pengarahan dan bimbingannya
yang telah banyak saya terima selama berada di Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
vii
SIFAT FISIS DAN MEKANIK BAJA KARBON RENDAH DENGAN
PERLAKUAN KARBURIZING ARANG SEKAM PADI
Eko Widodo dan Supriyono
Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta
Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan, Kartasura
Email : weko946@gmail.com
ABSTRAK
Penelitian ini dilakukan untuk menyelediki pengaruh variasi media
carburizing terhadap kekerasan dan struktur mikro dari baja karbon rendah
pada proses peck carburizing. Proses pack carburizing banyak digunakan
untuk meningkatkan sifat mekanik baja yang memerlukan permukaan yang
keras tetapi tangguh di bagian dalam. Pada penelitian ini media carburizing
yang digunakan adalah arang sekam padi dengan prosentase berat 80%
dan bahan kimia aktif NaCO3 sebesar 20%. Dalam penelitian ini proses
carburizing dilakukan pada temperatur 9800 dengan waktu penahanan 2
jam dengan media arang sekam padi dan raw material. Hasil penelitian ini
menunjukan bahwa media arang sekam padi mempunyai nilai kekerasan
234.674 VHN dengan rata-rata kekerasan 206.869 VHN untuk raw material
200.541 dengan rata-rata 183.817 VHN. Jadi raw meaterial setelah di
carburizing mengalami peningkatan kekerasan sebesar 12.54%. Dengan
demikian
waktu
penahan
pada
proses
carburizing
mempengaruhi
kekerasan material.
Kata kunci : Baja lunak, Pack Carburizing, Arang sekam padi.
viii
ABSTRACT
This research is conducted to investigate the influence of the use of
carburizing treatment toward the hardness and the microstructure of low
carbon steel I the process of pack carburizing. Pack carburizing is mostly
used
to increase mechanical properties of steel which needs a solid
surface but strong inside. In this research,carburizing medium used is 80%
of rice husk charcoal and 20% of an active chemical NaCO 3. Carburizing
process is carried out at a temperature of 980 0 with 2 hours detention time.
It uses rice husk charcoal and raw material media. The result of the
reseach shows that rice husk charcoal medium has 234.674 VHN with an
average of 206.869 VHN. The raw material medium has 200.541 VHN an
average of 183.817 VHN. The raw material is increased its hardness after
being given the carburizing treatment. Therefore,the detention time in
carburizing process affects the hardness of the materials.
Keywords : low carbon steel, pack carburizing, rice husk charcoal
ix
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat
dan karunia- Nya yang telah terlimpahkan kepada penulis, sehingga
Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan
Sidang Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat
bantuan dari berbagai pihak, pada kesempatan ini, penulis dengan
penuh keikhlasan hati ingin menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono MT. Ph.D selaku Dekan Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo BR. ST. MSc., Ph.D selaku Ketua Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
3. Bapak Ir. Supriyono, MT., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing
yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk dalam
penyusunan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Sunhaji yang telah senantiasa membimbing dalam
mengumpulkan data dan memberi masukan dalam proses uji
kekerasan dan struktur mikro.
5. Bapak Ir. Agus Haryanto, MT. selaku Pembimbing Akademik.
x
6. Dosen jurusan Teknik Mesin beserta Staff Tata Usaha Fakultas
Teknik
7. Ibu tercinta dan teristimewa yang senantiasa selalu mencintai,
menyayangi, memberikan dukungan, menenangkan hati dan
mendo’akan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir.
8. Bapak tercinta
mendidik
yang
telah
memberikan
kasih
sayang,
dan memberikan pendidikan akan hidup kepada
penulis.
9. Teman
saya
angkatan
2012
yang
sudah
banyak
membantu
dan mendukung saya dalam perkuliahan selama di
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Akhir kata, penulis mohon maaf sebelum dan sesudahnya, jika
sekiranya terdapat kesalahan dan kekurangan dalam penulisan
Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasan-keterbatasan
antara lain waktu, dana, literatur yang ada, dan pengetahuan yang
penulis miliki. Harapan penulis semoga laporan ini bermanfaat untuk
pembaca.
Tugas Akhir ini semoga dapat bermanfaat khususnya bagi
penulis dan pihak lain yang membutuhkan, Amin ya Robbaallamin.
Surakarta, 30 Maret 2017
Penulis
xi
DAFTAR ISI
Halaman judul .....................................................................................
i
Halaman Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ........................................
ii
Halaman Persetujuan .........................................................................
iii
Halaman Pengesahan ........................................................................
iv
Lembar Soal Tugas Akhir ...................................................................
v
Halaman Motto ...................................................................................
vi
Halaman Persembahan ......................................................................
vii
Abstrak ............................................................................................... viii
Kata Pengantar ...................................................................................
x
Daftar Isi .............................................................................................
xii
Daftar Gambar .................................................................................... xiv
Daftar Tabel ........................................................................................
xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ..................................................................
1
1.2 Batasan Masalah ...............................................................
2
1.3 Rumusan Masalah.............................................................
2
1.4 Tujuan Penelitian ...............................................................
3
1.5 Manfaat Penelitian .............................................................
3
1.6 Sistematika Penulisan .......................................................
4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ...............................................................
6
2.2 Landasan teori...................................................................
8
2.2.1. Pengertian baja karbon ..................................................
8
xii
2.2.2. Carburizing ....................................................................
12
2.2.3. Difusi pada baja .............................................................
14
2.2.4. Pengerasan permukaan baja .........................................
16
2.2.5. Pendinginan udara(annealing) .......................................
17
2.2.6. Uji kekerasan pada baja ................................................
17
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian .....................................................
19
3.2 Metodologi Penelitian .......................................................
20
3.3 Cara kerja .........................................................................
27
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Benda kerja yang diteliti ...................................................
30
4.2 Pengujian struktur mikro...................................................
31
4.3 Hasil pengujian kekerasan ...............................................
33
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan .....................................................................
38
5.2 Saran ...............................................................................
39
DAFTAR PUSTAKA............................................................................
40
LAMPIRAN
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar
Halaman
2.1
Diagram fasa Fe-Fe3C ...................................................
11
2.2
Pengaruh temperatur karburasi pada case depth ...........
14
2.3
Proses terjadinya difusi ..................................................
15
3.1
Skema diagram alir penelitian ........................................
19
3.2
Raw material .................................................................
20
3.3
Arang Sekam padi..........................................................
21
3.4
Naco3 .............................................................................
21
3.5
Tanah liat ......................................................................
22
3.6
Gerabah .........................................................................
22
3.7
Dapur pemanas (furnace) ..............................................
23
3.8
Electrical discharger machine (EDM) .............................
23
3.9
Mesin pengamplas .........................................................
24
3.10
Autosol ...........................................................................
24
3.11
Timbangan digital ...........................................................
25
3.12
Uji komposisi kimia. ........................................................
25
3.13
Alat uji kekerasan vikers.................................................
26
3.14 inverted mettalurgi microscope(struktur mikro) ...............
26
4.1
Struktur mikro raw material ...........................................
31
4.2
Struktur mikro setelah di karburizing(2 jam) ...................
32
4.3
Grafik perbandingan sebelum/sesudah di karburizing ....
35
xiv
DAFTAR TABEL
Tabel
Halaman
4.1 Komposisi kimia karbon rendah ........................................
28
4.2 Harga kekerasan spesimen raw material .........................
33
4.3 Haga kekerasan setelah di karburizing 2 jam ....................
34
xv