HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN PENELITIAN

A. Hasil Penelitian

Penelitian ini menghasilkan data-data yang berupa angka dalam tabel, gambar grafik dan foto yang meliputi komposisi unsur kimia padamaterial yang digunakan dalam penelitian dengan pengamatan struktur mikro, hasil pengujian tarik, pengujian ketangguhan, pengujian kekerasan, pengujian muai panas dan bentuk patahan.

1. Uji Komposisi

Uji komposisi dilakukan untuk mengetahui prosentase unsur kimia yang terkandung dalam spesimen. Berdasarkan hasil uji komposisi diketahui bahwa spesimen mempunyai kandungan karbon sebesar 0,452% sehingga material tersebut tergolong dalam medium carbon steel atau baja karbon sedang. Prosentase kandungan karbon tersebut dijadikan sebagai dasar pengambilan suhu quenching. Berikut adalah tabel koposisi kimia yang diperoleh dari pengujian unsur kimia di PT. ITOKOH CEPERINDO klaten.

Tabel 5. Komposisi kimia bahan Baja ST 60 Pengujian Pengujian Pengujian Rata-rata

No Nama Unsur Simbol

1. Iron/Ferro

Fe 98,41

2. Manganese

Mn

3. Carbon

C 0,452

4. Silicon

Si

5. Chromium

Cr

6. Tungsten

2. Uji Tarik

Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis dari material baja karbon sedang sebagai material uji dalam penelitian ini. Hasil pengujian tarik pada umumnya adalah parameter kekuatan tarik (ultimate strength ) maupun luluh (yield strength), parameter kaliatan/keuletan yang ditunjukan dengan adanya prosen perpanjangan (elongation) dan prosen kontraksi atau reduksi penampang (reduction of area) maupun bentuk penamang patahannya.

Data ini diperoleh dalam tiga kelomok pengujian yaitu spesimen raw materials, hasil proses quenching Oli Mesran SAE 40 dan hasil dari proses

tempering 0 600

C. Hasil pengujian tarik ditunjukan dalam tabel di bawah ini :

Tabel 6. Hasil pengujian tarik

Kontraksi ( Spesimen ) 2 ( kg / mm )

Perlakuan

Tegangan Tarik

Perpanjangan

(%) Raw Materials

67,74 12,38 46,74 Quenching Oli SAE 40

45,75 Tempering

Pembacaan informasi dari data tersebut di atas akan lebih mudah jika dilihat dalam bentuk grafik diagram batang seperti di bawah ini :

Tegangan (N/mm)

raw material

temper

quench

Gambar 13. Hasil kekuatan tarik baja karbon sedang.

Berdasarkan hasil pengujian tarik menunjukkan bahwa kekuatan

spesimen raw materials sebesar 67,74 kg/mm 2 setelah proses quenching Oli Mesran SAE 40 menjadi 86,88 kg/mm 2 atau mangalami peningkatan

28,26% dan setelah proses tempering 600 2 C menjadi sebesar 81,35 kg/mm atau mengalami kenaikan 20,09 %.

Kekuatan tarik spesimen quenching Oli Mesran SAE 40 turun 6,37% terhadap tempering 600 o C.

Grafik Perpanjangan

ng 10.00% a nj

8.00% pa er P

Raw Materials

Quench

Temper

Gambar 14. Prosentase perpanjangan hasil pengujian tarik.

Berdasarkan gambar diatas dapat dilihat bahwa : Perpanjangan spesimen raw materials sebesar 12,38% menjadi 9,80% setelah proses quenching Oli Mesran SAE 40 atau menurun 20,84%, setelah proses tempering 600 o

C menjadi sebesar 14,06% atau naik 13,53 %. Kenaikan perpanjangan sebesar 43,42% terjadi dari spesimen qunching Oli Mesran SAE 40 terhadap spesimen proses tempering 600 o C.

raw material

quench

temper

Gambar 15. Prosentase dari kontraksi uji tarik

Gambar prosentasi kontraksi di atas menunjukkan bahwa kntraksi spesimen raw materials sebesar 46,88% menjadi sebesar 44,16% setelah proses quenching atau menurun 5,80% dan setelah perlakuan proses temper 600 o

C, kontraksi menjadi 49,15% atau meningkat 4,86%.

3. Kekerasan

Pengujian kekerasan yang dilakukan menggunakan mesin Universal Hardness Tester yang bekas injakannya dapat dilihat dengan mikroskop logam. Setiap spesimen dikenai tiga titik injakan yang menghasilkan data harga kekerasan dari spesimen kelompok raw materials, quenching

Oli Mesran SAE 40, temper suhu 600 o

C seperti pada tabel.

Tabel 7. Hasil pengujian kekerasan

Harga Kekerasan ( Sepecimen )

Perlakuan

Suhu Pemanasan

( ùC)

( HRC )

Raw Materials - 100,0 Quenching SAE 40

830 118,3 Tempering 600 0 C 600 112,13

Pembacaan data hasil pengujian kekerasan tersebut di atas dapat mudah dibaca dengan ditabulasikan dalam bentuk grafik diagram batang seperti di bawah ini :

Raw Materials

quench

temper

Gambar 16. Grafik hasil pengujian kekerasan

Berdasarkan grafik diatas menunjukkan bahwa kekerasan spesimen raw material sebesar 100,0 HRC setelah di quenching Oli mesran SAE 40 menjadi 118,3 HRC atau naik 18,27 %, menjadi sebesar 112,13 HRC setelah

di temper 600 o

C, atau naik 12,13 % terhadap spesimen raw materials. Kekerasan spesimen quenching SAE 40 sebesar 118,3 HRC mengalami

penurunan sebesar 5,19 % terhadpa spesimen temper 600 o

C yaitu 112,13

4. Hasil Pengujian Ketangguhan (impact)

Pengujian impact dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis dari material baja karbon sedang sebagai material uji dalam penelitian ini. Hasil pengujian impact pada umumnya adalah parameter ketangguhan (nilai pukulan takik), parameter keliatan/keuletan yang ditunjukan dengan reduksi penampang (reduction of area) maupun bentuk penampang patahannya.

Data pengujian ini diperoleh dalam tiga kelompok pengujian yaitu spesimen raw materials, hasil proses quenching Oli Mesran SAE 40, temper 600 o

C. Hasil pengujian impact ini dapat ditunjukkan dalam tabel di bawah

ini:

Tabel 8. Hasil pengujian impact

Perlakuan

Suhu Pemanasan

ùC) Harga Ketangguhan Raw Materials

( Sepecimen )

- 0,465 Quenching SAE 40

830 0,617 Tempering 600 0 C 600 0,902

Pembacaan informasi data hasil pengujian kekerasan tersebut diatas dapat mudah dibaca dengan ditabulasikan dalam bentuk grafik diagram batang seperti di bawah ini :

0.600 (J A CT 0.500

0.400 IMP RGA 0.300

HA 0.200 0.100

0.000 Raw Materials

Quench

Temper

Gambar 17. Grafik hasil pengujian Impact

Berdasarkan grafik di atas hasil pengujian impact menunjukkan bahwa ketanguhan spesimen raw material sebesar 0,465 J/mm 2 mengalami kenaikan terhadap spesimen quenching Oli SAE 40 yang mempunyai nilai ketangguhan

sebesar 0,617 J/mm 2 atau mengalami kenaikan sebesar 32,69%, setelah mengalami proses temper 600 o

C dari quenching Oli Mesaran SAE 40 ketanguhan spesimen uji meningkat sebesar 0,902 J/mm 2 atau meningkat

sebesar 93,98% dari spesimen raw materials Ketangguhan spesimen quenching Oli Mesaran SAE 40 sebesar 0,617

2 J/mm o mengalami kenaikan terhadap spesimen temper 600

C yang mempunyai ketangguhan sebesar 0, 902 J/mm 2 atau mengalami kenaikan

ketangguhan sebesar 46,19%.

5. Muai Panas

Pengujian muai panas yang dilakukan dengan alat dilatometer, data akan keluar secara digital memudahkan untuk melakukan pengamatan. Pembacaan data hasil pengujian kekerasan tersebut di atas dapat mudah

dibaca dengan ditabulasikan dalam bentuk grafik diagram batang seperti dibawah ini :

Raw Quench Temper

Gambar 18. Hasil uji muai panas linier

Berdasarkan grafik di atas menunjukkan bahwa perpanjangan spesimen raw materials sebesar 1721x10 -6 mm setelah mengalami proses quenching Oli Mesran SAE 40 meningkat menjadi 2828x10 -6 mm atau naik 64,37%,

C atau naik 5,44%. Spesimen muai panas temper Oli Mesran SAE 40 naik setelah dilakuakan proses quenching sebesar 35,85%.

menjadi 1814x10 -3 mm setelah mengalami proses temper 600 o

6. Penampang patah uji tarik

Spesimen setelah mengalami penarikan maka akan putus, penampang bentuk patahan inilah yang akan dikaji. Dari hasil pengujian yang telah dilakukan terdapat perbedaan pada bentuk penampang patah pada raw materials , quench dan temper. Hasil pengujian tarik meghasilkan bentuk dan patahan yang berbeda. Raw Material dengan perbesaran 500 kali penampang patahannya berbentuk partial cup-cone dengan tekstur berbutir kasar

menandakan tidak adanya perpanjangan keuletan (getas) dengan kekerasan yang tinggi.

Gambar 19. Penampang patah raw materials Spesimen dengan quenching yang menggunakan Oli Mesran SAE 40 dengan pembesaran 500 kali memberikan gambaran bentuk patahan jenis cup cone. Perbedaan diantara raw material dengan quench terletak pada tekstur spesimen quench yang cenderung lebih kasar dan rata menanadakan adanya perpanjangan atau sedikit liat dan menurunya kekerasan.

Gambar 20. Penamang patah quenching

Perlakuan panas dengan proses tempering pada suhu 600 0 C memperoleh penampang patahan yang berbentuk cup-cone dengan butiran

lebih kasar dan berserat dibandingkan dengan raw material dan quenching

menandakan bahan ini bersifat liat. Hasil penampang patahan ini dapat dilihat dalam gambar di bawah ini :

Gambar 21. Penamang patah temper

7. Penampang patah uji ketangguhan

Spesimen setelah dikenai pengujian pukul takik akan patah pada penampang kritis yang telah di tentukan, penampang hasil patahan inilah yang akan di amati. Penampang hasil patahan pengujian takik secara teliti dapat dilihat perbedaanya, masing-masing bentuk patahan mempunyai karakteristik yang bebeda. secara umum bentuk patahan pada pengujian pukul takik ada tiga bentuk yaitu : patah getas/rapuh, patah liat dan patah campuran. Penampang patah raw material tampak terjadi pengecilan penampang dengan bentuk kristal yang kasar dan tidak rata, sehingga menunjukkan bahan ini mempunyai sifat lunak.

Gambar 22. Penampang patah raw materials

Spesimen dengan quenching yang menggunakan Oli Mesran SAE 40 terlihat rata tanpa terjadi pengecilan penampang, tekstur dengan butiran sangat halus dan berserat menandakan bahan ini mempunyai kekerasan tinggi

dan ketangguhan rendah.Spesimen yang di temper pada suhu 600 0 C terlihat

penampang patahan butiran kasar dan berserat tetapi pada ujungnya patahan cenderung rata menunjukkan bahan mempunyai kekerasan yang tidak terlalu tinggi. Hasil penampang patahan ini dapat dilihat dalam gambar di bawah ini

Gambar 23. Bentuk Penampamng Patah Hasil Quenching dengan proses tempering pada suhu 600 0

C memperoleh penampang

patahan yang berbentuk partial cup-cone dengan butiran agak kasar.

Gambar 24. Bentuk penampang patah hasil temper

8. Foto Mikro

Eksperimen yang telah dilakukan adalah pengujian kekerasan, pengujian ketangguhan ,pengujian tarik dan pengujian muai panas, untuk memperkuat hasil dilakukan foto struktur mikro. Berikut hasilnya dari foto mikro :

a. Raw Materials Struktur mikro raw materials dapat dilihat dengan mikroskop logam untuk diambil datanya.struktur yang tampak adalah perlit dan ferit, dimana perlit berwarna gelap dan ferit berwarna putih.susunan kristal sesuai dengan kadar karbon yang dikandung bahan yaitu 0,473 % C. Pada struktur mikro raw materials jumlah butir kristalnya dalam satu satuan luas adalah .± butir seperti terlihat pada gambar.

Perlit

Ferrit

Gambar 25. Foto mikro spesimen raw materials

b. Hardening dengan Quenching Oli Mesran SAE 40 830 o C Struktur mikro quenching terlihat struktur perlit dan ferit, dimana perlit

berwarna gelap dan ferit berwarna putih.

Gambar 26. Foto mikro spesimen quenching.

c. Tempering 600 o C Proses tempering 600 o

C sering disebut high temperature tempering yang menghasilkan bentuk campuran ferit dan sementit. Ferrit

Perlit

Gambar 27. Foto mikro spesimen temper 600 o C

B Pembahasan

Data hasil penelitian yang ditabulasikan dalam bentuk diagram batang dan gambar struktur mikro serta penampang patahan diketahui ada perbedaan karakteristik kekuatan tarik statis dan ketangguhan dari spesimen penelitian antara raw materials, proses quenching Oli Mesran SAE 40 dengan suhu 830 o C dan yang mengalami proses tempering dengan suhu pemanasan 600 o

C yang menggunakan waktu penahan 30 menit. Dari hasil penelitian tersebut diatas menunjukkan bahwa raw materials mempunyai struktur mikro yang tampak

Struktur yang tampak ini sesuai dengan kadar karbon yang terkandung bahan yaitu 0,452 %C. bentuk kristal yang besar dan hampir berimbang, hasil patahan raw materials tampak terjadi pengecilan penampang dengan bentuk kristal yang kasar dan tidak rata, sehingga menunjukkan bahan ini mempunyai sifat liat dan lunak Hasil kekerasan yang dimiliki sebesar 100,0 HRC dengan hasil

ketangguhan 0,465 J/mm 2 , hasil muai panas 1721x10 -6 / o

C dan hasil kekuatan

tarik sebesar 67,74 kg/mm 2 .

Proses perlakuan panas quenching Oli Mesran SAE 40 dilakukan untuk mengetahui seberapa perbedaan perubahan kondisi bahan sebagai treatment awal pada penelitian ini. dengan media quenching Oli Mesran SAE 40 struktur mikro yang dihasilkan menunjukkan kekerasan tinggi dengan adanya struktur baru ini (martensit) yang seperti jarum, tetapi ketangguhannya menurun terhadap raw materials . Ferrit dengan bongkahan besar dan tersebar tidak teratur, diantara perlit dan martensit yang baru terbentuk pada proses ini, perlakuan quenching Oli Mesran SAE 40 terlihat bentuk patahan yang rata tanpa terjadi pengecilan penampang, tekstur dengan butiran sangat halus dan berserat menandakan bahan ini mempunyai kekerasan tinggi dan ketangguhannya rendah, karena struktur yang telah terbentuk setelah di celup adalah martensit. Struktur martensit mempunyai kelemahan yaitu getas, sehingga harus di temper agar dapat dipakai dalam peralatan maupun konstruksi mesin yang mensyaratkan keuletan (Amstead,1997). Hasil kekerasan yang dimiliki sebesar 118,3 HRC dengan hasil

2 -6 ketangguhan 0,617 J/mm o , hasil muai panas 3314x10 /

C dan hasil kekuatan tarik sebesar 86,88 kg/mm 2 .

C (high temperature tempering) akan mengubah martensit menjadi ferrit dan sementit, dengan lepasnya karbon dari martensit dan akan membentuk sementit lagi. perpanjangan betambah berarti keuletan bahan naik dan kekuatan tariknya naik, sehingga penampang patahan akan membentuk partial cup-cone dengan butiran lebih kasar lagi. hasil kekerasan yang dimiliki sebesar 118,3 HRC dengan hasil ketangguhan

Proses tempering dengan suhu 600 o

C dan hasil kekuatan tarik sebesar 81,35 Kg/mm 2 . Melihat hasil penelitian di atas telah memberikan gambaran yang jelas bahwa kelompok penelitian dari perlakuan panas carbon ST 60 (medium carbon ST 60) yang terdiri dari kelompok perbedaan dari raw materails, quenching

0,902 J/mm 2 , hasil muai panas 3911x10 -6 / o

Oli Mesran SAE 40 dan temper 600 o

C, memberikan hasil yang baik pada quenching Oli Mesran SAE 40 di bandingkan dengan raw materials dengan tegangan luluh dan kekerasan mengalami peningkatan ketika di keraskan (hardening), tetapi mulai menaik setelah dilanjutkan dengan proses tempering. Kekerasan setelah di hardening meningkat tajam dan akan perlahan menurun jika suhu temper dinaikkan, dapat dilihat juga dari reduksi penampang patahan uji tarik, uji ketangguhan.

Fenomena semacam ini menunjukkan bahwa dengan proses hardening bahan akan sangat keras dan cenderung getas sehingga perpanjangan dan reduksi penampang hampir tidak ada dan bentuk penampang patahnya flat sehingga kekuatan tariknya tinggi di bandingkan raw materials. Spesimen mengalami kenaikan kekuatan tarik dan kekerasan jika dilanjutkan pada proses tempering,

sehingga perpanjangan dan reduksi penampangnya mulai ada walaupun sedikit serta bentuk penampang patahannya tidak lagi flat.

Pola hubungan suhu tempering dengan kekuatan tarik jelas tampak sekali, semakin tinggi suhu pemanasan, nilai kekuatan tariknya semakin meningkat. demikian juga terhadap nilai kekerasannya, semakin tenggi. Dengan kata lain kekerasan sebanding dengan kakuatan tariknya.