Karburisasi Baja SS316 Menggunakan Arang Sekam Padi dan Arang Kayu Sengon

KARBURISASI BAJA SS316 MENGGUNAKAN ARANG
SEKAM PADI DAN ARANG KAYU SENGON

BAMBANG ADHI JATMIKO

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

ABSTRAK
BAMBANG ADHI JATMIKO. Karburisasi Baja SS316 Menggunakan
Arang Sekam Padi dan Arang Kayu Sengon. Dibimbing Oleh IRZAMAN
dan BAMBANG SUGENG.
Karburisasi atau carburizing adalah cara pengerasan permukaan dengan
memanaskan logam (baja) di atas suhu kritis dalam lingkungan yang mengandung
karbon. Baja SS316 dapat ditingkatkan kekerasannya tetapi tanpa mengurangi
keuletan lapisan
di dalamnya dengan metode karburisasi padat. Arang kayu
sengon dan arang sekam padi dipilih karena kandungan karbonnya yang cukup

besar. Dari hasil struktur mikro mikroskop optik terlihat pada SS316 hasil
karburisasi terbentuk lapisan karbida sesuai yang diharapkan. Hasil XRD
menunjukkan adanya senyawa karbida pada sampel yang dikarburisasi yaitu
FexCy dan CrxCy. Senyawa oksida (FexOy) dapat terbentuk selama proses
karburisasi jika isolasi sampel selama proses karburisasi kurang optimal.
Kata Kunci: Karburisasi, SS316, kekerasan, arang kayu sengon, arang sekam padi

LEMBAR PENGESAHAN

Judul

: Karburisasi Baja SS316 Menggunakan Arang Sekam Padi dan
Arang Kayu Sengon
Nama
: Bambang Adhi Jatmiko
NIM
: G74080007
Departemen : Fisika
Disetujui
Pembimbing I

Pembimbing II

(Dr. Ir. Irzaman, M.Si)

(Drs. Bambang Sugeng, M.T.)

NIP. 19630708 199512 1001

NIP. 19630122 1985110 1 001

Diketahui
Kepala Bagian Fisika Terapan

(Dr. Akhiruddin Maddu, M.Si)
NIP. 19660907 199802 1006

KARBURISASI BAJA SS316 MENGGUNAKAN ARANG SEKAM PADI
DAN ARANG KAYU SENGON

BAMBANG ADHI JATMIKO

Skripsi
Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains pada
Departemen Fisika

DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013

RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Bekasi pada tanggal 8
Februari 1991, sebagai putra bungsu dari dua
bersaudara dari pasangan Suryadi dan Rusminah.
Penulis menyelesaikan pendidikan di TK
Gandasari Bekasi dari tahun 1995-1996, kemudian
meneruskan pendidikan di SDN Pulo Gebang 04

Jakarta dari tahun 1996-2002, kemudian melanjutkan ke SMPN 172 Jakarta dari
tahun 2002-2005 dan melanjutkan pendidikan ke SMAN 12 Jakarta dari tahun
2005-2008. Penulis diterima Jurusan Fisika Institut Pertanian Bogor pada tahun
2008 melalui jalur USMI.
Selama menempuh pendidikan di Institut Pertanian Bogor Penulis aktif
diberbagai organisasi dan kepanitiaan diantaranya sebagai ilustrator Koran
Kampus IPB periode 2008-2010, Ketua Departemen Komunikasi dan Informasi
Himpunan Mahasiswa Fisika (HIMAFI) IPB 2010, Staf Kementerian Komunikasi
dan Informasi BEM KM IPB 2011, Editor BEMedia 2011, Ketua Pelatihan
Jurnalistik LK IPB 2011, Ketua Physics Gathering 2010, Ketua Divisi Logistik
dan Transportasi Kompetisi Fisika 2011, Staf Acara Open House Fisika 2010, dan
Staf Journalistic Fair IPB 2009
Penulis juga meraih berbagai prestasi baik akademik maupun nonakademik diantaranya Juara I IPB Sineaste Award 2009, Juara II Lomba Inovasi
Teknologi Lingkungan ITS 2012, Makalah Terbaik I Greentechnology ITB 2010,
Grand Finalis Greentechnology ITB 2010, Grand Finalis HI-Great Himatitan
Unibraw 2012, PKMM 2010, dan PKMP 2012.

KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah melimpahkan
rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan usulan penelitian

yang berjudul Karburisasi pada Baja SS316 Menggunakan Arang Sekam dan
Arang Kayu.
Skripsi ini disusun sebagai hasil penelitian yang dilaksanakan pada bulan
September 2011 – April 2012 dan merupakan salah satu syarat untuk
memperoleh gelar sarjana pada Departemen Fisika, Fakultas Matematika dan
Ilmu pengetahuan Alam, Institut Pertanian Bogor. Tak lupa penulis ingin
mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1.
Allah SWT karena berkat rahmat dan kuasa-Nya lah skripsi ini dapat
terselesaikan
2.
Orang tua, kakak, dan keluarga besar penulis atas segala do’a, dukungan dan
motivasi yang diberikan selama penyelesaian perkuliahan dan penelitian
3.
Bapak Irzaman, Bapak Bambang Sugeng, Bapak Sulistioso dan Bapak
Anthonius Sitompul yang selalu membimbing dan membantu selama
penyelesaian penelitian.
4.
Bapak Hanedi DS selaku editor yang telah membantu memperbaiki penulisan
skripsi ini.

5.
Bapak Akhirrudin Maddu dan Bapak Faozan Ahmad selaku penguji kolokium,
seminar, dan sidang sarjana.
6.
Bapak Firman, Bapak Jun, Mas Iyan, Ibu Grace dan seluruh staf Departemen
Fisika IPB atas bantuannya selama perkuliahan.
7.
Rekan satu tim penelitian, Rifka Dina Putri, Hezti Wiranata, dan Hening Pram
Pradityo atas apa yang sudah kita alami bersama selama proses pengerjaan
penelitian.
8.
Sahabat-sahabat sejak Tingkat Persiapan Bersama hingga saat ini, Muhammad
Wahyu Hidayat, Winahyu Hapsari, Rustiana Imala Putri, Iqbal Syukri, Septhia
Rachmawati, Ammar Asy’ari dan teman-teman kelas B06 semua untuk semua
kesan-kesan yang tak terlupakan.
9.
Sahabat-sahabat di Koran Kampus IPB, kak Dina Berina, kak Agus
Surachman, kak Iqbal Kusnandarsyah, kak Auliyaul Hafizoh, Ryan Iga
Septiawan, dan kru Korpus lainnya untuk segala pengalaman dan
pembelajaran yang dapat diambil selama di Korpus IPB.

10. Sahabat-sahabat Fisika Angkatan 45, Aminah Balfas, Anggi Maniur,
Hardiyanti, Ari Widjonarko, Ella Rahmadani, Khafit Pratama, Epa Rosidah
Apipah, Nissa Sukmawati, Ahmad Khakim, Rizki Adistya dan semua temanteman atas semua kesan-kesan yang telah dilewati selama tiga tahun belajar
bersama.
Akhir kata, Penulis menyadari bahwa usulan penelitian ini masih jauh dari
sempurna, sehingga kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan
demi kemajuan aplikasi hasil penelitian yang dikembangkan ini.
Bogor, April 2012
Penulis

DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL ...........................................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................................
viii
DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................................
ix
PENDAHULUAN ...........................................................................................................
1

Latar Belakang ........................................................................................................
1
Tujuan Penelitian ....................................................................................................
1
Rumusan Masalah ...................................................................................................
1
Hipotesis .................................................................................................................
1
TINJAUAN PUSTAKA ..................................................................................................
1
Karburisasi ..............................................................................................................
1
Arang.......................................................................................................................
2
Baja SS316 ..............................................................................................................
3
Difusi.......................................................................................................................
3
XRD (X-Ray Diffraction)........................................................................................
4

Uji Kekerasan..........................................................................................................
4
Uji kekerasan Vickers .......................................................................................
5
BAHAN DAN METODE ................................................................................................
5
Waktu dan Tempat .................................................................................................
5
Alat dan Bahan ........................................................................................................
5
Metode Penelitian ...................................................................................................
6
Persiapan sampel ...............................................................................................
6
Pemotongan....................................................................................................
6
Pengamplasan ................................................................................................
6
Proses karburisasi..............................................................................................
6

Mounting dan etsa .............................................................................................
6
Karakterisasi .....................................................................................................
7
Uji XRD .........................................................................................................
7
Uji energy dispersive spectroscopy (EDS) ....................................................
7
Uji mikrostruktur ...........................................................................................
7
Uji kekerasan .................................................................................................
7
HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................................................
7
Hasil Karburisasi ....................................................................................................
7
XRD ........................................................................................................................
7
Uji Mikrostruktur ....................................................................................................
11

Uji EDS ...................................................................................................................
13
Uji Kekerasan..........................................................................................................
13
KESIMPULAN DAN SARAN........................................................................................
14
Kesimpulan .............................................................................................................
14
Saran .......................................................................................................................
14
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................
14
LAMPIRAN .....................................................................................................................
16
vi

DAFTAR TABEL
Tabel 1. Komposisi kimia arang kayu sengon .................................................................
Tabel 2. Komposisi kimia baja SS316 .............................................................................
Tabel 3. Parameter kisi fase karbida dan base metal .......................................................
Tabel 4. Data hasil EDS ...................................................................................................
Tabel 5. Data uji kekerasan baja SS316 hasil karburisasi ...............................................

5
6
20
24
25

vii

DAFTAR GAMBAR
Gambar 1
Gambar 2
Gambar 3
Gambar 4
Gambar 5
Gambar 6

Difusi vakansi ................................................................................................
Difusi intertisi ................................................................................................
Difraksi sinar X oleh bidang kristal ...............................................................
Diagram alir penelitian...................................................................................
Ilustrasi karburisasi ........................................................................................
Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 850oC selama 5 jam
menggunakan media arang kayu ....................................................................
Gambar 7 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 950oC selama 5 jam
menggunakan media arang kayu ....................................................................
Gambar 8 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 850oC selama 5 jam
menggunakan media arang sekam .................................................................
Gambar 9 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 950oC selama 5 jam
menggunakan media arang sekam .................................................................
Gambar 10 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 850oC selama 3 jam
menggunakan media arang kayu ..................................................................
Gambar 11 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 950oC selama 3 jam
menggunakan media arang kayu ..................................................................
Gambar 12 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 850oC selama 3 jam
menggunakan media arang sekam ...............................................................
Gambar 13 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 850oC selama 3 jam
menggunakan media arang sekam ...............................................................
Gambar 14 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 850oC selama 5 jam
menggunakan media arang kayu. Difusi karbon sejauh 214.3 µm ..............
Gambar 15 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 950oC selama 5 jam
menggunakan media arang kayu. Difusi karbon sejauh 225.6 µm ..............
Gambar 16 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 850oC selama 5 jam
menggunakan media arang sekam. Difusi karbon sejauh 195.9 µm ...........
Gambar 17 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 950oC selama 5 jam
menggunakan media arang sekam. Difusi karbon sejauh 305.5 µm ...........
Gambar 18 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 850oC selama 3 jam
menggunakan media arang kayu. Tidak nampak penetrasi karbon pada
gambar..........................................................................................................
Gambar 19 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 950oC selama 3 jam
menggunakan media arang kayu. Difusi karbon sejauh 148.5 µm ..............
Gambar 20 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 850oC selama 3 jam
menggunakan media arang sekam. Difusi karbon sejauh 105.4 µm ...........
Gambar 21 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 950oC selama 3 jam
menggunakan media arang sekam. Difusi karbon sejauh 137.2 µm ...........
Gambar 22 Uji kekerasan Vickers ..................................................................................

6
7
9
12
13
16
17
17
17
18
18
18
19
21
21
22
22

22
23
23
23
25

viii

DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Penghitungan difusifitas karbon ..................................................................
Lampiran 2. Data JCPDS .................................................................................................
Lampiran 3. Penghitungan parameter kisi .......................................................................

31
34
40

ix

1

PENDAHULUAN

Tujuan
1.

Latar Belakang
Dalam dunia industri, dibutuhkan bahanbahan yang memiliki kualitas yang baik.
Misalnya memiliki kekuatan tarik, kekerasan
dan ketahanan tempa yang tinggi sehingga
produk yang terbuat dari logam tersebut awet
dan tahan lama.
Untuk meningkatkan kualitas permukaan
logam dapat dilakukan surface treatment. Pada
dasarnya perlakuan pada permukaan dapat
dilakukan dengan dua cara, yang pertama
dengan menambah unsur sehingga mengubah
komposisi kimianya (nitridasi, karburisasi, dan
karbonitridasi), sedangkan yang kedua dengan
cara mengubah fase atau struktur kristalnya
melalui pemanasan pada temperatur tertentu
yang kemudian diikuti dengan pendinginan
cepat ataupun lambat, tergantung fase atau
struktur yang diinginkan.
Karburisasi yaitu proses pemberian atau
penambahan kandungan karbon yang lebih
banyak pada bagian permukaan dibanding
dengan dinding bagian dalam, sehingga
kekerasan permukaannya lebih meningkat.
Sedang pada bagian dalamnya diharapkan masih
memiliki keuletan atau keliatan. Atas dasar
tersebut maka penulis mengambil topik
penelitian “Karburisasi pada baja SS316
menggunakan arang sekam padi dan arang kayu
sengon”
Alasan penggunaan arang sekam padi dan
kayu sengon karena kedua arang tersebut mudah
didapat dilingkungan sekitar dan harganya
relatif murah bagi masyarakat. Variasi
temperatur karburisasi yang digunakan adalah
850 oC dan 950 oC Penentuan temperatur ini
berdasar bahwa karburisasi paling optimal pada
temperatur 900-950 oC.1 Peneliti menggunakan
temperatur optimal serta temperatur di
bawahnya untuk
dijadikan variasi dalam
penelitian ini. Hal ini untuk melihat apakah
benar temperatur 900-950 oC temperatur yang
optimal untuk proses karburisasi, sehingga akan
diketahui temperatur yang terbaik untuk proses
karburisasi.

2.

Melakukan karburisasi pada permukaan
baja SS316 menggunakan arang sekam padi
dan arang kayu sengon.
Mempelajari ketebalan lapisan karbida,
fase, dan kekuatan baja SS316 yang telah
dikarburisasi.

Rumusan Masalah
1.

2.

Apakah lamanya proses karburisasi
mempengaruhi kekerasan permukaan yang
dihasilkan?
Adakah kerugian yang dihasilkan dari
proses karburisasi menggunakan arang
sekam padi dan arang kayu sengon?

Hipotesis
1.

2.

Kedalaman penetrasi karbon bergantung
pada variasi waktu, temperatur, dan
konsentrasi karbon
Selama proses karburisasi sifat-sifat pada
logam bisa berubah dikarenakan perubahan
struktur mikro dan penambahan komposisi
kimia.

TINJAUAN PUSTAKA
Karburisasi
Karburisasi atau carburizing adalah cara
pengerasan permukaan dengan memanaskan
logam (baja) di atas temperatur kritis dalam
lingkungan yang mengandung karbon. Baja
pada temperatur sekitar temperatur kritis (850950 oC) memiliki daya larut karbon yang
tinggi.2 Karbon diabsorpsi ke dalam logam
membentuk larutan padat karbida besi dan pada
lapisan luar memiliki kadar karbon yang tinggi.
Bila cukup waktu, atom karbon akan
mempunyai kesempatan untuk berdifusi ke
bagian dalam baja. Tebal lapisan tergantung dari
waktu dan temperatur yang digunakan.3
Berdasarkan media yang memberikan karbon,
secara umum ada tiga macam metode dalam
proses karburisasi yaitu karburisasi padat (solid
carburizing) adalah suatu cara karburisasi yang
menggunakan bahan karbon berbentuk padat,
karburisasi cair (liquid carburizing), adalah

2

suatu cara karburisasi dengan menggunakan
bahan karbon berbentuk cair, dan karburisasi
gas (gas carburizing) adalah suatu cara
karburisasi dengan menggunakan bahan karbon
berbentuk gas.4
Karburisasi yang hanya menggunakan arang
akan menggunakan oksigen dari atmosfer yang
berada di sekitarnya. Oksigen mengalami reaksi
dengan arang selama proses pemanasan dan
menghasilkan
campuran
yang
banyak
mengandung CO2 yang kembali bereaksi dengan
arang5. Persamaan reaksinya adalah sebagai
berikut
CO2 + Ө → 2ӨO (1)
Akibat semakin tingginya temperatur
pemanasan maka CO akan lebih banyak
terbentuk dari pada CO2. Pada permukaan baja
CO terpecah menjadi sebagai berikut
2ӨO → ӨO2 + C (2)
Banyaknya atom-atom karbon yang terdifusi
menjadikan kerapatan permukaan subtrat
meningkat, sehingga kekerasan meningkat.
Atom-atom karbon yang masuk dalam
permukaan subtrat mempunyai ukuran atom
yang lebih kecil dibanding jarak antar atom Fe
dan akan menempati ruang di antara atom Fe
secara interstisi (pengisian rongga kosong pada
ikatan antar atom). Bila energi cukup, atomatom karbon ini bergerak ke interstisi berikutnya
dan pada temperatur tinggi gerakannya akan
meningkat. Kehadiran atom karbon ini
mengakibatkan terhambatnya gerakan dislokasi.
Gerakan dislokasi yang lambat mengakibatkan
peningkatan kekerasan.3
Proses karburisasi telah dikembangkan
sedemikian rupa menggunakan teknologi
canggih, misalnya metode karburisasi cair
sistem vakum untuk pembuatan roda gigi helix6.
Karburisasi padat yang merupakan metode
yang paling sederhana masih digunakan pada
industri-industri kecil di Indonesia. Misalnya
untuk penyepuhan pisau yang memanfaatkan
arang baterai bekas.7
Berbagai usaha telah dilakukan untuk
memperbaiki proses karburisasi padat dengan
menambahkan energizer atau bahan pengaktif
seperti barium karbonat8,9, natirum karbonat10,11
dan kalsium karbonat12.

Arang
Arang adalah substansi hitam berpori dengan
kandungan karbon tinggi yang dibuat dari

pemanasan kayu dan bahan organik. Ciri
morfologi arang adalah berwarna hitam, ringan,
mudah hancur, dan meyerupai batu bara.13
Arang sekam (kuntan) adalah sekam bakar
yang berwarna hitam yang dihasilkan dari
pembakaran sekam yang tidak sempurna, dan
telah banyak digunakan sabagai media tanam
secara komersial pada sistem hidroponik.
Komposisi arang sekam paling banyak
ditempati oleh SiO2 yaitu 52% dan C sebanyak
31%. Komponen lainnya adalah Fe2O3, K2O,
MgO, CaO, MnO, dan Cu dalam jumlah relatif
kecil serta bahan organik. Karakteristik lain
adalah sangat ringan, kasar sehingga sirkulasi
udara tinggi karena banyak pori, kapasitas
menahan air yang tinggi, warnanya yang hitam
dapat mengabsorbsi sinar matahari secara
efektif, pH tinggi (8,5 – 9,0).14 sedangkan untuk
komposisi arang kayu sengon adalah:
Tabel 1. Komposisi kimia arang kayu sengon15.
Parameter
Kandungan
pH (H2O)

8,00

pH(KCl)

8,00

C – Organik, %

55,00

N – Kjeldahl, %

0,10

C/N

131,00

P Potenisal (HCL 25%, P2O5),
ppm
K Potensial (HCL 25%, K2O),
mg/100 g
P – tersedia (Bray P2O5), ppm

290,60

K – tersedia (Morgan K2O), ppm

133,00

Mg (1 N NH4Oac,
ekstraksi) me/100 g
Ca (1 N NH4Oac,
ekstraksi) me/100 g
K
(1 N NH4Oac,
ekstraksi) me/100 g
Na (1 N NH4Oac,
ekstraksi), me/100 g
Total (1 N NH4Oac,
ekstraksi) me/100 g
Kejenuhan basa, %
KCl 1N, H+, me/100 g

18,00
69,00

pH 7.0

8,00

pH 7.0

28,00

pH 7.0

17,00

pH 7.0

2,00

pH 7.0

55,00
>100,00
0,00

3

Baja SS316
Tabel 2. Komposisi kimia baja SS316.16
Unsur
Persentasi massa (%)
Karbon
Mangan
Fosfor
Kromium
Nikel
Molibdenum
Besi

0,08
2,00
0,04
16,00 – 18,00
10,00 – 14,00
2,00 – 3,00
69,88

Stainless steel adalah salah satu logam
campuran besi yang dirancang untuk level
ketahanan tinggi terhadap korosi. Efek ini
ditimbulkan karena sebagian besar campuran
terdiri atas kromium tetapi juga mungkin
ditambahkan berbagai elemen lain misalnya
molibdenum dan nikel.16
Baja SS316 merupakan logam campuran
antara besi dengan kromium, karbon, nikel dan
molibdenum dengan susunan seperti Tabel 2.
SS316 dipilih karena merupakan stainless
steel austenit yang banyak digunakan pada
industri minyak dan gas seperti untuk pipa,
bejana tekan, tangki untuk makanan, industri
kimia dan obat-obatan. Stainless steel ini
mempunyai ketahanan creep dan oksidasi pada
temperatur tinggi baik, ketangguhan pada
temperatur kriogenik baik dan bersifat nonmagnetik.17
Difusi
Difusi merupakan perpindahan atom dari
satu tempat ke tempat lainnya dari bagian
berkonsentrasi tinggi ke bagian yang
berkonsentrasi rendah. Perbedaan konsentrasi
yang ada pada dua larutan disebut gradien
konsentrasi. Difusi terus terjadi hingga seluruh
partikel tersebar luas secara merata atau
mencapai
keadaan kesetimbangan dimana
perpindahan molekul tetap terjadi walaupun
tidak ada perbedaan konsentrasi.

Gambar 1 Difusi vakansi

Gambar 2 Difusi intertisi
Tipe difusi material padat ada dua macam
yaitu: self-diffusion dan inter-diffusion. Selfdiffusion adalah perpindahan pada satu jenis
bahan, sedangkan inter-diffusion adalah
perpindahan antara dua atau lebih jenis bahan
yang berbeda.18 Sedangkan mekanisme difusi
terbagi menjadi dua macam, yaitu difusi vakansi
dan difusi intertisi. Difusi vakansi adalah
mekanisme perpindahan atom karena ada
kekosongan tempat. Kekosongan ini kemudian
diisi oleh atom lain, seperti pada Gambar 1.
Difusi intertisi adalah mekanisme perpindahan
atom karena gerakan atom dalam rongga atom
seperti diilustrasikan pada Gambar 2.
Kemampuan difusi masing-masing atom
berubah dengan naiknya temperatur karena
adanya penambahan energi atom untuk bergetar
dan memutuskan ikatan atomnya, sehingga
sejumlah kecil atom akan berpindah dalam kisi.
Energi yang diperlukan untuk pindahnya sebuah
atom dikenal dengan istilah energi aktivasi.
Parameter difusi yang utama meliputi
temperatur dan waktu. Parameter tersebut akan
mempengaruhi presentasi, kedalaman, maupun
profil distribusi konsentrasi atom-atom gas
reaktif didalam material target. Kedalaman
difusi atom-atom pada material dapat ditentukan
dengan Persamaan 3.19
(3)
D adalah koefisien difusi sebagai fungsi
temperatur yang nilainya dapat dihitung melalui
Persamaan 4

4

(4)
(4)
Keterangan:
x
: kedalaman atom yang berdifusi (m)
D
: koefisien difusi (m s-2)
Do
: koefisien difusi mula-mula (m s-2)
t
: waktu proses perlakuan (s)
Q
: energi aktivasi difusi (J mol-1)
R
: konstanta gas (8,314 J mol-1 K-1)
T
: temperatur (K)

XRD (X-Ray Diffraction)
Gambar 3 Difraksi sinar-X oleh bidang kristal21
Eksperimen difraksi sinar-X yang pertama
dilakukan oleh Herren Friedrich dan Knipping
menggunakan kristal tembaga sulfat dan
berhasil memberikan hasil pola difraksi pertama
yang kemudian menjadi induk perkembangan
difraksi sinar-X selanjutnya.20
Pola difraksi
sinar-X tertentu dapat
digunakan dalam analisis kualitatif (identifikasi
fase) dan kuantitatif material. Pada waktu suatu
material dikenai sinar-X, maka intensitas sinar
yang ditransmisikan lebih rendah dari intensitas
sinar datang.
Hal ini disebabkan oleh adanya penyerapan
material dan juga penghamburan oleh atomatom dalam material tersebut. Berkas sinar-X
yang dihamburkan tersebut ada yang saling
menghilangkan karena fasenya berbeda dan ada
juga yang saling menguatkan karena fasenya
sama. Berkas sinar-X yang saling menguatkan
itulah yang disebut sebagai berkas difraksi.
Hukum Bragg merupakan rumusan matematika
tentang persyaratan yang harus dipenuhi agar
berkas sinar-X yang dihamburkan tersebut
merupakan berkas difraksi. Berkas sinar-X
monokromatik yang datang pada permukaan
kristal dipantulkan, dan pantulan terjadi hanya
jika sudut datangnya mempunyai sudut tertentu.
Berikut di bawah ini ditampilkan skema sinar
datang dan sinar pantul sinar-x oleh bidang
kristal.21
Berkas sinar pantul saling berinterferensi
pada detektor dan terjadi interferensi konstruktif
hanya jika perbedaan lintasan antara sinar 1 dan
sinar 2 sama dengan kelipatan bulat dari panjang
gelombangnya:

2d sin θ = nλ
(5)
Keterangan:
d : jarak bidang kristal (m)
θ : sudut difraksi (o)
n : orde difraksi (n =1,2,3,...),
λ : panjang gelombang sinar-X (λ ≅ 0,1
nm)
Persamaan ini disebut sebagai hukum Bragg.
Pantulan Bragg hanya terjadi pada gelombang
dengan panjang gelombang kurang dari sama
dengan 2d, dan itulah sebabnya cahaya tampak
tidak dapat digunakan dalam hal ini. Sudut θ
yang ditentukan berdasarkan Persamaan 5,
pada jarak antar bidang d dan λ tertentu
merupakan sudut terjadinya pantulan. Pada
sudut yang lain, berkas sinar pantul saling
berinterferensi destruktif satu sama lain,
sehingga pantulan efektifnya nol. Data yang
diperoleh dari pengukuran difraksi adalah sudut
difraksi 2 dan intensitasnya pada sudut pantul
yang sesuai. Pantulan n = 1,2,3...berturut-turut
disebut pantulan orde pertama, orde ke-2, orde
ke-3, dan seterusnya. Semakin tinggi orde
pantulan semakin rendah intensitas pantulnya.
Istilah difraksi lebih banyak dipakai dalam hal
ini dari pada pantulan, sehingga sebutan
lazimnya ”difraksi sinar-X”.21

Uji Kekerasan
Kekerasan bukanlah sifat dasar material
tetapi berkaitan dengan sifat elastis dan plastis
bahan. Kekerasan didefinisikan sebagai
resistansi terhadap tekukan,dan ditetapkan
dengan pengukuran kedalaman dari tekukan
permanen.22 Ketika diberikan sebuah gaya,
semakin kecil tekukan, artinya makin keras
materialnya. Harga kekerasan yang diperoleh

5

dari uji tertentu berlaku hanya sebagai
perbandingan antar material dan perlakuan. Uji
kekerasan banyak digunakan untuk kontrol
kekuatan bahan. Perlakuan dan pengerjaan
panas biasanya merubah kekerasan.

Laboratorium Biofisika, Departemen Fisika IPB
dan BATAN, Puspiptek, Serpong.

Macam- macam uji kekerasan :
• Uji kekerasan Rockwell
• Uji kekerasan Brinell
• Uji kekerasan Vickers
• Uji kekerasan Knoop

Alat-alat yang digunakan pada penelitian
adalah mesin grinding, furnace, alat XRD merk
Shimadzu, mesin EDS Zeiss EVO 50,
mikroskop optik Nikon 270825, crucible, dan
spatula.
Bahan-bahan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah
baja SS316 ukuran
panjang 15 mm, lebar 15 mm, dan tebal 1 mm
sebanyak 24 buah, cairan resin, larutan
campuran HCl + HNO3 + air, arang kayu
sengon 69,12 g, dan arang sekam 69, 12 g.

Uji kekerasan Vickers
Pengujian kekerasan dengan metode Vickers
bertujuan menentukan kekerasan suatu material
dalam yaitu daya tahan material terhadap
indentor intan yang cukup kecil dan mempunyai
bentuk geometri berbentuk piramid. Beban yang
dikenakan juga jauh lebih kecil dibanding
dengan pengujian Rockwell dan Brinell yaitu
antara 1 sampai 1000 gram.
Angka kekerasan Vickers (HV) didefinisikan
sebagai hasil bagi dari beban uji (F) dengan luas
permukaan bekas luka tekan (injakan) dari
indentor (diagonalnya) (A) yang dikalikan
dengan sin (136°/2). Rumus untuk menentukan
besarnya nilai kekerasan dengan metode Vickers
yaitu :
(6)

(7)

(8)

Keterangan:
HV
: angka kekerasan Vickers
F
: beban (kg)
d
: diagonal (mm)

BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilaksanakan pada bulan
September 2011 sampai November 2012 di

Alat dan Bahan

6

Tahap awal persiapan adalah pemotongan
sampel yang dibuat berbentuk persegi dengan
panjang sisi 1,5 cm dan ketebalan 1 mm

Metode Penelitian

Gambar 5 Ilustrasi karburisasi22
Pengamplasan
Setelah dipotong sampel diamplas. Tahap
pertama pengamplasan dan dilanjutkan tahap
kedua pemolesan. Keduanya menggunakan alat
yang dinamakan mesin grinding dan dialiri air
agar tidak terjadi gesekan yang menyebabkan
panas antara sampel dengan amplas.

Proses karburisasi

Gambar 4 Diagram alir penelitian

Karburisasi menggunakan arang yang telah
dihaluskan sehingga berbentuk butiran serbuk.
Arang yang telah dihaluskan tersebut kemudian
disimpan dalam wadah gelas yang terbuat dari
tanah merah (crucible), dan sampel yang sudah
disiapkan disimpan didalamnya yang kemudian
dipanaskan
menggunakan
alat
furnace.
Karburisasi ini dilakukan dengan pemvariasian
temperatur 850°C dan 950°C selama 3 dan 5
jam. Setelah selesai
sampel didinginkan
kemudian dibungkus rapi dan siap untuk
dilakukan pengujian-pengujian. Ilustrasi proses
karburisasi arang seperti pada Gambar 5.

Persiapan sampel

Mounting dan etsa

Pemotongan

Tahap ini merupakan tahap akhir dari
persiapan
sampel,
hanya
saja
proses
pengerjaannya dilakukan setelah sampel

7

dikarburisasi. Mounting adalah proses pelapisan
sampel menggunakan cairan resin agar sampel
dapat dengan mudah dilihat penampang
lintangnya pada saat akan uji struktur mikro
menggunakan mikroskop optik. Sedangkan etsa
adalah proses pencelupan penampang baja
SS316 pada larutan campuran HCl + HNO3 +
air dengan perbandingan 1:1:1 untuk melihat
batas butir pada baja
Setelah sampel dilakukan mounting
kemudian dilakukan etsa selama 10 detik lalu
langsung dibilas dengan air agar tidak terjadi
over etsa. Jika terjadi over etsa sampel diamplas
ulang karena sampel yang over etsa membuat
sampel terlihat terkorosi sehingga batas butir
yang ingin ditampilkan tidak begitu jelas
terlihat. Adapun under etsa yakni batas butir
yang diinginkan masih tidak terlihat. Jika hal ini
terjadi cukup melakukan etsa ulang hingga
terlihat batas butir yang diinginkan.

Karakterisasi
Uji XRD
Pengujian sampel dengan x-ray diffraction
yang kemudian diamati pola difraksi yang
terbentuk untuk mengidentifikasi
senyawa
lapisan karbida yang terbentuk pada permukaan
sampel. Karakterisasi ini menggunakan alat
XRD merk Shimadzu.

Uji kekerasan
Uji kekerasan menggunakan metode
Vickers. Metode Vickers menggunakan
penetrator dengan ujung prisma, dan kemudian
diberikan beban.
Sampel diletakkan pada
landasan rata, diarahkan pada posisi penekanan.
Selanjutnya dilakukan pembebanan sebesar 0,10
kg kemudian diukur bekas jejak diameter prisma
yang nampak dipermukaan baja yang
menentukan tingkat kekerasan dari sampel
tersebut.

HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil Karburisasi
Karburisasi
dilakukan
pada
variasi
temperatur 850 oC dan 950 oC, variasi waktu
tiga dan lima jam, serta variasi penggunaan
arang sekam padi dan arang kayu sengon.
Berdasarkan hasil karburisasi dihasilkan baja
SS316 yang berwarna hitam di bagian
permukaannya. Karburisasi dilakukan untuk
menghasilkan lapisan besi karbida (FexCy) atau
krom karbida (CrxCy).

XRD

Uji energy dispersive spectroscopy (EDS)
Sampel yang telah di XRD kemudian
dilapisi resin
dan dilakukan etsa untuk
dikarakterisasi
menggunakan
EDS.
Karakterisasi EDS bertujuan untuk mengetahui
unsur apa saja yang terkandung pada sampel.
Alat yang digunakan adalah mesin EDS merk
Zeiss tipe EVO 50
Uji mikrostruktur
Pengujian sampel yang sudah dilapisi resin
dan dilakukan etsa kemudian siap untuk diamati
struktur mikronya
dengan menggunakan
mikroskop optik dengan model Nikon 270825

Dalam penelitian ini karakterisasi XRD
dilakukan untuk menganalisis fase apa saja yang
terbentuk setelah dilakukan karburisasi. Untuk
menentukan fase karbida dari setiap sampel
dilakukan perbandingan dengan setiap puncak
dari C0,09Fe1,91, Cr23C, Fe2C, dan fase base metal
dari baja SS316. Setelah dilakukan analisis fase
terhadap fase-fase tersebut ternyata didapatkan
hasil beberapa puncak yang bukan merupakan
puncak dari fase-fase tersebut, kemudian
dilakukan analisis fase dengan membandingkan
puncak setiap sampel dengan puncak fase
oksida yaitu Fe3O4 dan Fe2O3. Pola difraksi yang
dicocokkan dengan sampel berasal dari
database joint comittee on powder diffraction
standards (JCPDS). Berikut adalah pola XRD
dari delapan sampel yang telah dikarburisasi

8

Base metal

Gambar 6 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 850 oC selama 5 jam menggunakan
media arang kayu sengon (C0,09Fe1,91)

Base metal

Gambar 7 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 950 oC selama 5 jam menggunakan
media arang kayu sengon (Cr23C6, Fe2C)

Base metal

200

111

Gambar 8 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 850 oC selama 5 jam menggunakan
media arang sekam padi

Base metal

Gambar 9 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 950 oC selama 5 jam
menggunakan media arang sekam padi

9

Gambar

10

Gambar

11

Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 850 oC
menggunakan media arang kayu sengon

selama 3 jam

Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 950 oC selama 3 jam
menggunakan media arang kayu sengon (C0,055Fe1,945)

Gambar 12 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 850oC selama 3 jam
menggunakan media arang sekam padi

Gambar 13 Sampel SS316 yang telah dikarburisasi pada temperatur 950 oC selama 3 jam
menggunakan media arang sekam padi

10

Pola
difraksi
dari
seluruh
sampel
menunjukkan bahwa logam yang paling dominan
muncul adalah Fe dan Cr. Hal ini sesuai dengan
literatur yang menyebutkan bahwa baja SS316
paling banyak mengandung kedua unsur tersebut.
Arang mengandung unsur karbon yang dapat
berikatan dengan baja membentuk senyawa
karbida (FexCy, CrxCy) Senyawa inilah yang
dapat meningkatkan kekerasan pada permukaan
baja. Berdasarkan pola difraksinya, baik arang
kayu maupun arang sekam dapat membentuk
senyawa karbida pada sampel.
Selain senyawa karbida terbentuk juga
senyawa oksida (FexOy, CrxOy) pada sebagian
sampel. Hal ini disebabkan oleh proses oksidasi
yang terjadi selama dilakukan karburisasi. Proses
oksidasi
kemungkinan
terjadi
karena
pengisolasian sampel selama dikarburisasi
kurang sempurna sehingga sampel berikatan
dengan udara didalam furnace. Sampel SS316
yang telah dikarburisasi menggunakan arang
kayu sengon sebagian besar menunjukkan adanya
senyawa karbida yang murni. Sampel yang
dikarburisasi pada temperatur 850oC selama 5
jam menggunakan media arang kayu sengon
menunjukkan adanya senyawa karbida yaitu
C0,09Fe1,91, untuk karburisasi pada waktu dan
arang yang sama tetapi menggunakan temperatur
950oC, terdapat dua macam senyawa karbida
yaitu Cr23C6, Fe2C, sampel SS316 yang telah
dikarburisasi pada temperatur 950oC selama 3
jam menggunakan media arang kayu sengon
terdapat
senyawa
karbida
C0,055Fe1,945.
Sedangkan untuk sampel yang dikarburisasi

menggunakan media arang sekam padi, senyawa
yang terbentuk bukanlah senyawa karbida murni,
misalnya CrC2O4 dan Fe2O2CO3. Perbedaan
senyawa yang terbentuk, karena reaksi-reaksi
kimia berlangsung dengan laju yang berbedabeda. Ada reaksi yang berlangsung sangat cepat
dan ada reaksi yang berlangsung dengan lambat,
oleh karena itu terdapat perbedaan senyawa yang
terbentuk antara sampel yang dikarburisasi pada
waktu tiga jam dan sampel yang dikarburisasi
pada waktu lima jam. Sedangkan perbedaan
senyawa yang terbentuk antara sampel yang
dikarburisasi menggunakan arang sekam padi
dan arang kayu sengon karena komposisi pada
kedua jenis arang tersebut berbeda, sehingga
menghasilkan senyawa yang berbeda pula.
Pola difraksi untuk baja dengan proses
karburisasi selama tiga jam dan temperatur 850
o
C baik menggunakan media arang kayu sengon
maupun arang sekam padi menunjukkan
kejanggalan, yaitu tidak terbentuknya senyawa
karbida maupun oksida. Pola difraksi yang
nampak hanya menunjukkan pola difraksi pada
baja SS316 murni, yaitu Cr0.19Fe0.7Ni0.11.
Berdasarkan teori difusifitas, kedalaman difusi
atom pada suatu material dipengaruhi oleh
temperatur dan waktu, oleh karena itu,
kemungkinan pada sampel tersebut kedua
parameter tersebut tidak cukup memadai untuk
mendifusikan karbon ke dalam permukaan baja.
Berikut perhitungan parameter kisi dari fase-fase
yang terbentuk. Metode perhitungan terlampir

Tabel 3. Parameter kisi fase karbida dan base metal
No

Senyawa

Parameter kisi

Struktur
a

b

Literatur
c

a

b

c

1

Cr23C6

Kubus

10,65

10,65

2

Cr0.19Fe0.7Ni0.11

Kubus

3,60

3,59

3

C0.09Fe1.91

Tetragonal

1,49

1,64

2,85

2,98

4

C0.055Fe1.945

Tetragonal

1,40

2,04

2,86

2,94

5

Fe2C

Tetragonal

2,65

2,62

2,75

4,35

11

Uji Mikrostruktur
Sampel yang telah dilakukan mounting
kemudian dilakukan etsa dengan larutan
campuran HNO3 + HCl + air hingga terlihat
batas butirnya jika diamati dengan mikroskop
optik. Batas butir yang tampak kehitaman pada
bagian pinggir baja merupakan parameter
kedalaman difusi karbon yang menembus
permukaan baja.

Gambar 14

Gambar 15

Gambar 16

Sampel SS316 yang telah
dikarburisasi pada temperatur
850 oC selama 5 jam
menggunakan media arang
sekam padi. Difusi karbon
sejauh 195,90 µm

Gambar 17

Sampel SS316 yang telah
dikarburisasi pada temperatur
950 oC selama 5 jam
menggunakan media arang
sekam padi. Difusi karbon
sejauh 305,50 µm

Sampel SS316 yang telah
dikarburisasi pada temperatur
850 oC selama 5 jam
menggunakan media arang
kayu sengon. Difusi karbon
sejauh 214,30 µm

Sampel SS316 yang telah
dikarburisasi pada temperatur
950 oC selama 5 jam
menggunakan media arang
kayu sengon. Difusi karbon
sejauh 225,60 µm

12

Gambar 18

Sampel SS316 yang telah
dikarburisasi pada temperatur
850 oC selama 3 jam
menggunakan media arang
kayu sengon. Tidak nampak
penetrasi karbon pada gambar

Gambar 19

Sampel SS316 yang telah
dikarburisasi pada temperatur
950 oC selama 3 jam
menggunakan media arang
kayu sengon. Difusi karbon
sejauh 148,50 µm

Gambar 20

Gambar

21

Sampel SS316 yang telah
dikarburisasi pada temperatur
850 oC selama 3 jam
menggunakan media arang
sekam padi. Difusi karbon
sejauh 105,40 µm

Sampel SS316 yang telah
dikarburisasi pada temperatur
950 oC selama 3 jam
menggunakan media arang
sekam padi. Difusi karbon
sejauh 137,20 µm

Bagian dalam baja yang tidak terkena
karburisasi secara umum menampakkan pola
austenit baja tahan karat. Secara umum
kedalaman difusi karbon yang terbentuk
berkisar antara 100,00 - 305,50 µm, sedangkan
berdasarkan
perhitungan
menggunakan
Persamaan (3) dan (4), kedalaman karbon yang
berdifusi berkisar antara 463,10 – 1113,38 µm.
Berdasarkan
hasil
perhitungan
didapat
perbedaan nilai koefisien difusifitas antara baja
SS316 dengan baja FCC murni tanpa campuran.
Baja SS316 merupakan baja stainless steel yang
memiliki unsur-unsur tambahan didalamnya,

13

sehingga proses difusi atom dari luar baja
menjadi lebih sulit, terlihat dari hasil
perhitungan yang menunjukkan bahwa koefisien
difusifitas pada baja SS316 bernilai lebih kecil
daripada baja FCC murni tanpa campuran.
Sampel yang dikarburisasi lebih lama (lima jam)
menunjukkan hasil difusi karbon yang lebih
dalam.
Sedangkan
ditinjau
dari
segi
temperaturnya semakin tinggi temperatur
semakin dalam pula difusi karbon yang terjadi.
Kedua hal tersebut sesuai dengan teori difusi
yang bergantung kepada dua parameter tersebut.
Seperti pada hasil XRD, Sampel SS316 yang
telah dikarburisasi pada temperatur 850 oC
selama 3 jam menggunakan media arang kayu
sengon tidak menampakkan hasil karburisasi.
Metode penghitungan terdapat pada lampiran.

Uji EDS
Berdasarkan hasil uji EDS pada sampel baja
SS316 yang dikarburisasi pada temperatur 950o
C dengan waktu lima jam dan penggunaan arang
sekam padi, terbukti bahwa baja yang telah
dikarburisasi mengandung karbon. Selain
karbon, baja yang telah dikarburisasi tersebut
juga mengandung oksigen, sesuai dengan hasil
XRD yang telah dilakukan.
Tabel 4. Data hasil EDS
Elemen

Komposisi
normal
(% berat)

Komposisi atom (%
atom)

Kromium

32,99

18,94

Oksigen

30,00

55,96

Besi

20,57

10,99

Mangan

9,79

5,32

Nikel

2,20

1,12

Karbon

2,33

5,79

Kalsium

1,14

0,85

Silikon

0,99

1,05

Uji Kekerasan

Gambar 22 Uji kekerasan Vickers
Pengujian
kekerasan
dilakukan
menggunakan metode Vickers. Sampel diberi
beban menggunakan indentor berbentuk
piramida. Setelah ditekan selama sepuluh detik
terlihat bekas jejak indentor pada permukaan.
Berdasarkan jejak indentor tersebut dapat
ditentukan tingkat kekerasan suatu bahan.
Berikut contoh gambar hasil uji kekerasan yang
telah dilakukan
Pada Tabel 5 dapat dilihat perbedaan nilai
kekerasan pada struktur asli baja SS316 dengan
lapisan yang terbentuk pada bagian luar baja
SS316. Jejak 2 pada Tabel 5 adalah struktur
dalam baja sedangkan jejak 1 dan 3 pada Tabel
5 adalah jejak pada lapisan yang terbentuk.
Sampel yang di uji hanya tiga buah karena
hanya ketiga sampel tersebut yang kedalaman
lapisannya dapat terlihat saat dilakukan
pengujian. Dari Tabel 5 terlihat bahwa
kekerasan lapisan hasil karburisasi meningkat
antara 34-60 HV dibandingkan dengan lapisan
asli baja SS316. Tingkat kekerasan bahan
berbanding
lurus
dengan
peningkatan
kedalaman lapisan hasil lapisan karburisasi.

14

Tabel 5. Data uji kekerasan baja SS316 hasil karburisasi
Sampel

Jejak
1

d (mm)

HV

0,10

174,76

SS316, Arang Kayu, 850oC, 5 jam

2

0,12

140,19

3

0,10

178,20

1

0,10

185,40

2

0,12

140,19

3

0,10

197,05

1

0,09

214,36

2

0,12

137,78

3

0,10

197,05

SS316, Arang Kayu, 950oC, 5 jam

o

SS316, Arang Sekam, 950 C, 5 jam

2.

Gupta J. 2009. Mechanical and Wear
Properties of Carburized Mild Steel
Samples. Rourkela: National Institute of
Technology.

3.

Pribadi B, Suprapto, Dwi P. 2008.
Pengerasan permukaan baja st 40 dengan
metode carburizing plasma lucutan pijar. Di
dalam: Bijaksana M, editor. Seminar
Nasional IV SDM Teknologi Nuklir;
Yogyakarta, 15 Jul 2008. Yogyakarta:
Badan Tenaga Nuklir Nasional. hlm 35-39.

4.

Djaprie S. 1990. Ilmu dan Teknologi
Bahan, Edisi V. Jakarta: Erlangga.

5.

Thelning K. 1967. Handbook of Steels.
Stewart C, penerjemah. New York: Mc.
Graw Hill Inc. Terjemahan dari: Bofors
Handbok: Vӓrmebehandling av Stål.

6.

Poor R, Verhoff S. 2002. New technology
is the next step in vacuum carburizing.
Industrial Heating. Oktober 2002: 50.

7.

Arbintarso E. 2003. Penggunaan media
arang baterai untuk meningkatkan kualitas
karburisasi pada industri pembuatan pisau.
Di dalam: Suprapto, editor. Prosiding
Seminar Nasional Aplikasi Sains dan
Teknologi; Tangerang,
18 Okt 2003.
Tangerang: Institut Sains & Teknologi
AKPRIND. hlm 15-23.

8.

Suryanto H, Malau V, Samsudin. 2003.
Pengaruh penambahan barium karbonat
pada
media
karburisasi
terhadap
karakteristik kekerasan lapisan karburisasi

KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan,
dapat ditarik beberapa kesimpulan, antara lain
proses karburisasi padat dapat menghasilkan
lapisan karbida pada sampel SS316. Selain
lapisan karbida, lapisan oksida juga dapat
terbentuk selama proses karburisasi, oleh karena
itu dibutuhkan proses isolasi sampel yang lebih
baik.
Variasi dari kedalaman lapisan karbida dan
oksida yang terbentuk bergantung pada waktu
dan temperatur karburisasi, sesuai dengan teori
difusifitas pada Persamaan 3 dan Persamaan 4.
Kedalaman difusi yang terjadi pada penelitian
ini berkisar antara 100-300,5 µm, dengan
penambahan nilai kekerasan sekitar 34-60 HV

Saran
Pada penelitian selanjutnya, dapat dilakukan
karburisasi stainless steel menggunakan arang
jenis lain ataupun sumber karbon jenis lain
untuk mengetahui keefektifan berbagai macam
sumber karbon untuk metode karburisasi.

DAFTAR PUSTAKA
1.

Sofiyyudin AA. 2007. Pengaruh temperatur
carburizing menggunakan media arang
batok kelapa terhadap kekerasan dan
ketahanan aus roda gigi baja AISI 141
[skripsi]. Semarang: Fakultas Teknik,
Universitas Negeri Semarang.

15

baja karbon rendah. Di dalam: Sarwono,
editor. Prosiding Seminar Nasional Teknik
Mesin; Malang, Okt 2003. Malang:
Universitas Brawijaya. hlm 69-72.
9.

Tiwan,
Mujiyono.
2005.
Pengaruh
penambahan barium karbonat (BaCO3),
temperatur dan lama pemanasan terhadap
peningkatan kekerasan baja karbon rendah
pada proses karburising dengan media
serbuk tempurung kelapa. Universitas
Negeri Yogyakarta, siap terbit.

10. Mujiyono, Soemowidagdo AL. 2005.
Pemanfaatan natrium karbonat sebagai
energizer pada proses karburising untuk
meningkatkan kekerasan baja karbon
rendah. Universitas Negeri Yogyakarta,
siap terbit.
11. Sudarsono, Ferdian D, Soedarsono JW.
Pengaruh media celup dan waktu tahan
pada karburisasi padat baja AISI SAE 1522.
Di dalam: Suprapto, editor. Prosiding
Seminar Nasional Aplikasi Sains dan
Teknologi; Tangerang,
18 Okt 2003.
Tangerang: Institut Sains & Teknologi
AKPRIND. hlm 30-41.
12. Soemowidagdo AL. 2005. Kalsium
karbonat sebagai energizer pada proses
karburising untuk meningkatkan kekerasan
baja karbon rendah. Universitas Negeri
Yogyakarta, siap terbit.

17. Jujur IN. Optimalisasi fasilitas pemurnian
pabrik
feronikel
Pomalaa
untuk
menghasilkan stainless steel. Di dalam:
Ramadan AW, editor. Prosiding Seminar
Teknologi untuk Negeri 2003, Vol. I;
Jakarta, 4 Jan 2003. Jakarta: Badan
Penelitian dan Pengembangan Terpadu. hlm
183-190.
18. Febriantoko BW. 2008. Studi variasi
temperatur
terhadap
kuat
mekanik
sambungan antara baja dengan tembaga
pada proses furnace brazing [skripsi].
Surakarta: Fakultas Teknik, Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
19. Smith W.F. 1993. Structure and Properties
of Engineering Alloy. New York: Mc. Graw
Hill Inc.
20. Anwar DPN. 2010. Pengaruh beban dan
waktu kontak antara rotor disk dan kanvas
rem (lining pad) pada steel brake pesawat
terbang
tipe
BOEING
737
–
200/300/400/500 [skripsi]. Depok: Fakultas
Teknik, Universitas Gunadarma.
21. Darminto. 2008. Pengantar Kristalografi
dan Difraksi Kristal. Surabaya: LPPM ITS.
22. Yunus AD. 2008. Struktur dan Sifat
Material. Jakarta: Universitas Darma
Persada.

13. Kambewa P, Bennet M, Killy S, Todd J.
2007. Charcoal--The Reality: a Study of
Charcoal Consumption, Trade and
Production. London: International Institute
for Environment and Development.

23. Bakran HF. 2011. Pengaruh nitridasi
terhadap laju korosi pada baja KS01
[skripsi]. Bogor: Fakultas Matematika dan
Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Pertanian
Bogor.

14. Istiqomah S. 2006. Menanam Hidroponik.
Jakarta: Azka Press.

24. Kuswanto B. 2010. Pengaruh perbedaan
ukuran butir arang tempurung kelapa
barium karbonat terhadap peningkatan
kekerasan permukaan material baja st 37
dengan proses pack carburizing [tesis].
Semarang:
Program
Pascasarjana,
Universitas Diponegoro.

15. Iskandar H, Kresno D, Santoso. 2005. Cara
Pembuatan Arang Kayu: Alternatif
Pemanfaatan
Limbah
Kayu
oleh
Masyarakat.
Bogor:
Center
for
International Forestry Research.
16. Henkel DP. 2002. Structure and Properties
of Engineering Materials. New York:
McGraw-Hill, Inc.

16

LAMPIRAN

17

Lampiran 1. Penghitungan difusifitas karbon
Difusi karbon (C) pada besi (Fe) berstruktur FCC berdasarkan literatur
Do = 2,00 x 10-5 m/s2
Q = 142.000 J/mol
Untuk T = 850 oC = 1123 K

Untuk waktu 3 jam,

Untuk waktu 5 jam,

Untuk T = 950 oC = 1223 K

Untuk waktu 3 jam,

18

Lanjutan Lampiran 1
Untuk waktu 5 jam,

Penghitungan difusifitas baja SS316 berdasarkan hasil kedalaman difusi karbon
pada penelitian
Untuk waktu = 5 jam dan temperatur = 950 oC, didapatkan nilai x = 305,5 µm,

Untuk waktu = 3 jam dan temperatur = 950 oC, didapatkan nilai x = 148,5 µm,

19

Lanjutan Lampiran 1

20

Lampiran 2. Data JCPDS

21

Lanjutan Lampiran 2

Lanjutan Lam piran 1.

22

Lanjutan Lampiran 2

23

Lanjutan Lampiran 2

24

Lanjutan Lampiran 2

25

Lanjutan Lampiran 2

Lampiran 3. Penghitungan parameter kisi

26

Cr23C6
Puncak no.
2

1
2
3
4
5
14,395000 41,460000 48,265000 54,382000 56,550000
7,197500 20,730000 24,132500 27,191000 28,275000
Sin
0,125290 0,353965 0,408848 0,456958 0,473704
2
Sin
0,015698 0,125291 0,167157 0,208811 0,224395
2
Sin /2
0,007849 0,062645 0,083578 0,104405 0,112198
2
Sin /3
0,005233 0,041764 0,055719 0,069604 0,074798
2
Sin /4
0,003924 0,031323 0,041789 0,052203 0,056099
2
Sin /5
0,000314 0,025058 0,033431 0,041762 0,044879
2
Sin /6
0,002616 0,020882 0,027859 0,034802 0,037399
2
Sin /8
0,001962 0,015661 0,020895 0,026101 0,028049
2
Sin /9
0,001744 0,013921 0,018573 0,023201 0,024933
2
Sin /10
0,001570 0,012529 0,016716 0,020881 0,022440
2
Sin /11
0,001427 0,011390 0,015196 0,018983 0,020400
2
Sin /12
0,001308 0,010441 0,013930 0,01740