Analisis Pengaruh Waktu pada Proses Karburasi Terhadap Kekerasan dan Mikrostruktur Baja Karbon Menengah NS-1045
ANALISIS PENGARUH WAKTU PADA PROSES KARBURASI
TERHADAP KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR
BAJA KARBON MENENGAH NS-1045
SKRIPSI
AGUS PARSAORAN SIAHAAN
090801013
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS PENGARUH WAKTU PADA PROSES KARBURASI
TERHADAP KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR
BAJA KARBON MENENGAH NS-1045
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
AGUS PARSAORAN SIAHAAN
090801013
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nim
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Analisis Pengaruh Waktu pada Proses Karburasi
Terhadap Kekerasan dan Mikrostruktur Baja
Karbon Menengah NS-1045
: Skripsi
: Agus Pasaora Siahaan
: 090801013
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam (Fmipa)
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, 25 Maret 2014
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2
Pembimbing 1
(Tua Raja Simbolon, S.Si, M.Si)
NIP. 197211152000121001
(Drs.Aditia Warman M.Si)
NIP. 195705031983031003
Disetujui Oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
(Dr.Marhaposan Situmorang)
NIP : 195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
ANALISIS PENGARUH WAKTU PADA PROSES KARBURASI
TERHADAP KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR
BAJA KARBON MENENGAH NS-1045
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dari ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 25 Maret 2014
AGUS PARSAORAN SIAHAAN
090801013
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas
segala anugerah dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
yang berjudul “ANALISIS PENGARUH WAKTU PADA PROSES
KARBURASI TERHADAP KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR
BAJA KARBON MENENGAH NS-1045”. Skripsi ini disusun sebagai syarat
akademis dalam menyelesaikan studi program Sarjana (S1) Program Studi Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Medan.
Penulis menyadari bahwa selama proses penyusunan skripsi ini, penulis
banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Dengan segala
kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesarbesarnya atas segala bantuan, dukungan serta saran yang telah diberikan. Oleh
karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Bapak Drs. Aditia Warman, M.Si dan Bapak Tua Raja Simbolon S,Si M,Si
sebagai Dosen Pembimbing yang dengan sabar dan bijaksana memberikan
bimbingan serta saran sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini
dengan baik.
2. Bapak Dr. Anwar Darma,MS, sebagai dosen wali yang telah banyak
membantu penulis selama dalam proses perkuliahan
3. Bapak Ir. Sabar Situmorang dan Ibu Fitri selaku kepala Laboratorium
Material Test Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI) yang telah
membantu dan member saya masukan-masukan dan berbagai bimbingan
yang diberikan kepada penulis selama penelitian
4. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, sebagai Ketua Program Studi Fisika
FMIPA USU.
5. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M. Sc, sebagai Sekretaris Program Studi
Fisika FMIPA USU.
6. Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Sumatera Utara.
7. Seluruh Bapak / Ibu staff pengajar di Fisika FMIPA USU yang telah
membimbing saya mulai dari semester awal perkuliahan sampai selesainya
tugas akhir ini
8. Kepada staff Pegawai K’Tini, K’Yuspa dan Juga Bang Jo yang turut
memberikan masukan dan bimbingan selama penyelesaian tugas akhir ini.
9. Kedua orang tua tercinta dan terkasih Bapak T. Siahaan dan Ibu T. Br
Panjaitan serta saudara-saudara penulis yang tersayang Kak Rondang
Siahaan, Kak Rumeli Siahaan, Bang Binson Siahaan, Kak Lena Siahaan,
Kak Mega Siahaan, yang telah banyak membantu dan memberikan
dukungan penuh kepada penulis baik secara materil maupun moril
sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan di Universitas Sumatera
Utara ini.
10. Buat seluruh Keluarga Bapak uda Teguh, bapak uda Samuel, bapak uda
Desi,bapak uda Elsana, Tulang saya, Namboru Daniel, terkusus buat
Universitas Sumatera Utara
Bapak Uda P.Siahaan dan Nanguda N.Ritonga yang telah membantu
penulis mulai dari awal perkuliahan hingga penyelesaian tugas akhir ini.
11. Stambuk breaving tersayang : Fitri Yuniati, Arvilla Mikartini, Sabam
Simbolon, Sukria Novianti, Zainaluddin Rambe, Sony, Ade Irma, Masria
Pane, Valentina Ginting, Eldo Jones, Yosua Pinem, Esrawati Siregar,
Septiana Xaveria, Andico Sihaloho, Andrian Anshari, Helen Manurung,
Yenny Toguan, Resdina Silalahi, Emy Alemmita, Stevani Sigiro, Enra
Tambunan, Silviana Simbolon, Kalam Siregar, Istas Manalu, Rieni
Kalesta, Natanael Saragih, Timbul Mulya dan Poltak Simarmata yang
telah memberikan kesan dan kenangan manis dan pahit bagi penulis
selama masa perkuliahan. Terkhusus untuk Monora Panca Bakara, Agus
ningsih,Nurzannah, Ferdi, Harti Malau, Herdiana Purba, dan Wenny
Yoweri Gulo yang menjadi orang terdekat penulis selama menjalani
perkuliahan di FISIKA USU.
12. Untuk seluruh adik adik di FISIKA USU angkatan 2010 Teresia
Simanjuntak, Gunawan, Amin, Layla, Sarah, dkk, 2011 Lilis Sagita,
Dosni, Eman, Widya, Jepri, Ivo dkk, terkhusus untuk adik 2012 Fitri
Silaban, Fransisco Purba, ivan, Iqbal, Jacson, Betaria, Crist, Eni, Marta,
dkk yang tak bisa saya sebutkan satu persatu, dan juga buat abang/kakak
senior bang Zulkarnaen Manalu, dan kak Putri Duha yang telah
memberikan semangat buat penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
13. Buat Saudara/I Kontrakan Bunga Wijaya Kesuma buat Namboru/amang
boru Heri, Kak Missie, Bang Anto, Jesika, Sitio Naldy, Agung Sihombing,
Putri, Elisabeth, roy, Gladys, dan Tomy yang telah memberikan semangat
dan doa buat penulis selama penyelesaian skripsi ini
Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak
kekurangan. Oleh karena itu, penulis mohon maaf apabila terdapat banyak
kekurangan dan kesalahan. Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini
dapat memberikan manfaat bagi penulis maupun orang lain yang
membacanya. Amin.
Penulis,
Agus Parsaoran Siahaan
090801013
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS PENGARUH WAKTU PADA PROSES KARBURASI
TERHADAP KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR
BAJA KARBON MENENGAH NS-1045
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh waktu pada proses karburasi
terhadap kekerasan dan mikrostruktur baja karbon menengah, pada temperatur
9500C dengan variasi waktu selama 2 jam, 4 jam, 6 jam, dan 8 jam. Jenis
karburasi adalah Pack Carburizing ( Karburasi menggunakan zat padat). Media
karburasi terdiri dari carbon aktif dari serbuk arang batok kelapa bermassa 50
gram dicampur dengan CaCO3 bermassa 5 gram, dan kemudian dikeraskan
dengan media pendingin oli Mesran SAE 40. Uji kekerasan yaitu uji Vickers
dilakukan dengan beban 10 kgf dan uji mikrostruktur dengan Metal Microscopy.
Hasil yang didapat adalah kekerasan yang terbaik melalui proses karburasi
dengan waktu karburasi 8 jam. Nilai kekerasan maksimum adalah 256,984
kgf/mm2 setelah dilakukan proses quenching. Pada uji mikrostruktur, dengan
perbesaran 100x struktur yang didapat adalah perlit dan ferit sebelum proses
quenching. Setelah dilakukan proses quenching struktur yang didapat adalah perlit
dan martensit dengan perbesaran 500x. Dari hasil penelitian ini, diketahui bahwa
waktu karburasi dapat mempengaruhi kekerasan dan mikrostruktur baja karbon
menengah.
Kata kunci : karbon aktif, karburasi, kekerasan, mikrostruktur, quenching,.
Universitas Sumatera Utara
ANALYSIS EFFECT OF TIME ON THE CARBURIZING
PROCESS ON HARDNESS AND MICROSTRUCTURE
OF MEDIUM CARBON STEEL NS-1045
ABSTRACT
Research on the effect of time on the carburizing process on hardness and
microstructure of carbon steel Medium NS-1045 had been made at temperature
950 oC with variation of the time for 2 hours, 4 hours, 6 hours, and 8 hours.
Carburizing type is Pack carburizing (Carburizing using solids). Carburizing
media consists of mixed of active carbon from coconut shell charcoal powder
mass of 50 grams and CaCO3 mass of 5 grams. and then been hardened by
cooling oil medium SAE 40. Vickers test as hardness test was done with a load
10kgf and microstructure test was done with Metal Microscopy. The result is the
best hardness on the process of carburizing at the time for 8 hours. The maximum
hardness value 256.984 kgf/mm2 after quenching process. In the test
microstructure, with 100x magnification obtained structure is pearlite and ferrite
before quenching process. After quenching process structure is pearlite and
martensite obtained with a magnification of 500x. From these results, it is known
that the carburizing time can affect the hardness and microstructure of medium
carbon steel.
Keywords: activated carbon, carburizing, hardness, microstructure, quenching,.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan .................................................................................................................
i
Pernyataan ................................................................................................................. ii
Penghargaan ............................................................................................................... v
Abstrak ....................................................................................................................... vi
Daftar Isi .................................................................................................................... vii
Daftar Tabel ............................................................................................................... ix
Daftar Gambar ............................................................................................................ x
BAB I
BAB II
BAB III
Pendahuluan
1.1. Latar Belakang Masalah .............................................................
1.2. Rumusan Masalah ......................................................................
1.3. Batasan Masalah ..........................................................................
1.4.Tujuan Penelitian .........................................................................
1.5. Manfaat Penelitian .......................................................................
1.6. Sistematika Penulisan .................................................................
1
2
2
3
3
3
Tinjauan Pustaka
2.1. Baja .............................................................................................
2.1.1. Baja Karbon ......................................................................
2.1.2. Baja Paduan ......................................................................
2.2. Unsur Campuran Pada Baja .......................................................
2.2.1.Pengaruh Unsur Campuran ...............................................
2.3. Perlakuan Panas (Heat Treatment) ..............................................
2.4. Diagram Fasa ..............................................................................
2.5. Karburasi (Carburizing) .............................................................
2.5.1. Karburasi Dalam Zat Padat ..............................................
2.5.2. Adsorpsi.............................................................................
2.6. Pendinginan (Quenching) ...........................................................
2.7. Media Pendingin .........................................................................
2.8. Karbon Aktif ...............................................................................
2.9. Kekerasan ...................................................................................
2.10. Mikrostruktur Baja Karbon ......................................................
5
6
7
7
9
10
12
18
19
22
23
23
24
25
26
Metode Penelitian
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian .....................................................
3.2. Alat dan Bahan ............................................................................
3.3. Prosedur Penelitian ......................................................................
3.3.1. Proses Karburasi ...............................................................
3.3.2 Pengujian Sampel ...............................................................
3.3.2.1 Uji Kekerasan ...........................................................
3.3.2.2. Uji Mikrostruktur ....................................................
3.4. Diagram alir Penelitian ................................................................
29
29
30
30
31
31
31
32
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
BAB V
Hasil dan Pembahasan
4.1. Hasil Penelitian ............................................................................
4.1.1. Kekerasan .........................................................................
4.1.2. Mikrostruktur ....................................................................
4.2. Pembahasan .................................................................................
4.2.1. Analisis Kekerasan ...........................................................
4.2.2. Analisis Mikrostruktur .....................................................
33
33
36
45
45
47
Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan .................................................................................. 49
5.2. Saran ............................................................................................ 50
Daftar Pustaka
Lampiran I ............................................................................................................. 52
Lampiran II ............................................................................................................ 65
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Pengkristalan kembali pada beberapa logam ………………………….
Tabel 3.1. Alat..........................................................................................................
Tabel 3.2. Bahan.......................................................................................................
Tabel 4.1. Hasil Uji Kekerasan Permukaan Baja Karbon Menengah Sebelum
Proses Quenching ....................................................................................
Tabel 4.2. Hasil Uji Kekerasan Permukaan Baja Karbon Sedang Setelah Proses
Quenching................................................................................................
11
29
29
34
35
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. diagram besi- karbida besi .......................................................
12
Gambar 2.2. Bentuk Struktur atom BCC ….................................................
14
Gambar 2.3 Bentuk Struktur atom FCC ........................... ........................
15
Gambar 2.4. Perubahan Bentuk struktur atom Akibat Pemanasan
pada Logam …………………………………………………
15
Gambar 2.5 Pengujian Vickers .................................................................
26
Gambar 4.1 Hubungan lama karburasi terhadap kekerasan baja
karbon menengah NS-1045 sebelum proses quenching ……..
34
Gambar 4.2 Hubungan lama karburasi terhadap kekerasan baja
karbon menengah NS-1045 sesudah proses quenching dengan
Oli Mesran SAE 40 …………………………………………..
35
Gambar 4.3 Mikrostruktur baja karbon menengah tanpa perlakuan (bahan
original) perbesaran 100x ……………………………………
36
Gambar 4.4 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 pada proses
karburasi selama 2 jam sebelum di quenching perbesaran 100x
37
Gambar 4.5 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 pada proses
karburasi selama 4 jam sebelum di quenching perbesaran 100x 38
Gambar 4.6 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 pada proses
karburasi selama 6 jam sebelum di quenching perbesaran 100x 39
Gambar 4.7 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 pada proses
Karburasi selama 8 jam sebelum di quenching perbesaran 100x 40
Gambar 4.8 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 setelah proses
karburasi 2 jam dan di quenching menggunakan oli Mesran
SAE 40 perbesaran 100x ………………………………………. 41
Gambar 4.9 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 setelah proses
karburasi 4 jam dan di quenching menggunakan oli Mesran
SAE 40 perbesaran 100x ………………………………………. 42
Gambar 4.10 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 setelah proses
karburasi 6 jam dan di quenching menggunakan oli Mesran
SAE 40 perbesaran 200x ……………………………………… 43
Gambar 4.11 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 setelah proses
karburasi 8 jam dan di quenching menggunakan oli Mesran
SAE 40 perbesaran 500x ……………………………………… 44
Gambar 4.12 Perbandingan kekerasan baja karbon menengah NS-1045
sebelum dan sesudah quenching dengan Oli Mesran SAE 40 … 46
Universitas Sumatera Utara
TERHADAP KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR
BAJA KARBON MENENGAH NS-1045
SKRIPSI
AGUS PARSAORAN SIAHAAN
090801013
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS PENGARUH WAKTU PADA PROSES KARBURASI
TERHADAP KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR
BAJA KARBON MENENGAH NS-1045
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
AGUS PARSAORAN SIAHAAN
090801013
DEPARTEMEN FISIKA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
Universitas Sumatera Utara
PERSETUJUAN
Judul
Kategori
Nama
Nim
Program Studi
Departemen
Fakultas
: Analisis Pengaruh Waktu pada Proses Karburasi
Terhadap Kekerasan dan Mikrostruktur Baja
Karbon Menengah NS-1045
: Skripsi
: Agus Pasaora Siahaan
: 090801013
: Sarjana (S1) Fisika
: Fisika
: Matematika Dan Ilmu Pengetahuan Alam (Fmipa)
Universitas Sumatera Utara
Disetujui di
Medan, 25 Maret 2014
Komisi Pembimbing :
Pembimbing 2
Pembimbing 1
(Tua Raja Simbolon, S.Si, M.Si)
NIP. 197211152000121001
(Drs.Aditia Warman M.Si)
NIP. 195705031983031003
Disetujui Oleh :
Departemen Fisika FMIPA USU
Ketua,
(Dr.Marhaposan Situmorang)
NIP : 195510301980031003
Universitas Sumatera Utara
PERNYATAAN
ANALISIS PENGARUH WAKTU PADA PROSES KARBURASI
TERHADAP KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR
BAJA KARBON MENENGAH NS-1045
SKRIPSI
Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa
kutipan dari ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.
Medan, 25 Maret 2014
AGUS PARSAORAN SIAHAAN
090801013
Universitas Sumatera Utara
PENGHARGAAN
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus atas
segala anugerah dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi
yang berjudul “ANALISIS PENGARUH WAKTU PADA PROSES
KARBURASI TERHADAP KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR
BAJA KARBON MENENGAH NS-1045”. Skripsi ini disusun sebagai syarat
akademis dalam menyelesaikan studi program Sarjana (S1) Program Studi Fisika
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara
Medan.
Penulis menyadari bahwa selama proses penyusunan skripsi ini, penulis
banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Dengan segala
kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesarbesarnya atas segala bantuan, dukungan serta saran yang telah diberikan. Oleh
karena itu dalam kesempatan ini penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Bapak Drs. Aditia Warman, M.Si dan Bapak Tua Raja Simbolon S,Si M,Si
sebagai Dosen Pembimbing yang dengan sabar dan bijaksana memberikan
bimbingan serta saran sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini
dengan baik.
2. Bapak Dr. Anwar Darma,MS, sebagai dosen wali yang telah banyak
membantu penulis selama dalam proses perkuliahan
3. Bapak Ir. Sabar Situmorang dan Ibu Fitri selaku kepala Laboratorium
Material Test Pendidikan Teknologi Kimia Industri (PTKI) yang telah
membantu dan member saya masukan-masukan dan berbagai bimbingan
yang diberikan kepada penulis selama penelitian
4. Bapak Dr. Marhaposan Situmorang, sebagai Ketua Program Studi Fisika
FMIPA USU.
5. Bapak Drs. Syahrul Humaidi, M. Sc, sebagai Sekretaris Program Studi
Fisika FMIPA USU.
6. Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan
Alam Universitas Sumatera Utara.
7. Seluruh Bapak / Ibu staff pengajar di Fisika FMIPA USU yang telah
membimbing saya mulai dari semester awal perkuliahan sampai selesainya
tugas akhir ini
8. Kepada staff Pegawai K’Tini, K’Yuspa dan Juga Bang Jo yang turut
memberikan masukan dan bimbingan selama penyelesaian tugas akhir ini.
9. Kedua orang tua tercinta dan terkasih Bapak T. Siahaan dan Ibu T. Br
Panjaitan serta saudara-saudara penulis yang tersayang Kak Rondang
Siahaan, Kak Rumeli Siahaan, Bang Binson Siahaan, Kak Lena Siahaan,
Kak Mega Siahaan, yang telah banyak membantu dan memberikan
dukungan penuh kepada penulis baik secara materil maupun moril
sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan di Universitas Sumatera
Utara ini.
10. Buat seluruh Keluarga Bapak uda Teguh, bapak uda Samuel, bapak uda
Desi,bapak uda Elsana, Tulang saya, Namboru Daniel, terkusus buat
Universitas Sumatera Utara
Bapak Uda P.Siahaan dan Nanguda N.Ritonga yang telah membantu
penulis mulai dari awal perkuliahan hingga penyelesaian tugas akhir ini.
11. Stambuk breaving tersayang : Fitri Yuniati, Arvilla Mikartini, Sabam
Simbolon, Sukria Novianti, Zainaluddin Rambe, Sony, Ade Irma, Masria
Pane, Valentina Ginting, Eldo Jones, Yosua Pinem, Esrawati Siregar,
Septiana Xaveria, Andico Sihaloho, Andrian Anshari, Helen Manurung,
Yenny Toguan, Resdina Silalahi, Emy Alemmita, Stevani Sigiro, Enra
Tambunan, Silviana Simbolon, Kalam Siregar, Istas Manalu, Rieni
Kalesta, Natanael Saragih, Timbul Mulya dan Poltak Simarmata yang
telah memberikan kesan dan kenangan manis dan pahit bagi penulis
selama masa perkuliahan. Terkhusus untuk Monora Panca Bakara, Agus
ningsih,Nurzannah, Ferdi, Harti Malau, Herdiana Purba, dan Wenny
Yoweri Gulo yang menjadi orang terdekat penulis selama menjalani
perkuliahan di FISIKA USU.
12. Untuk seluruh adik adik di FISIKA USU angkatan 2010 Teresia
Simanjuntak, Gunawan, Amin, Layla, Sarah, dkk, 2011 Lilis Sagita,
Dosni, Eman, Widya, Jepri, Ivo dkk, terkhusus untuk adik 2012 Fitri
Silaban, Fransisco Purba, ivan, Iqbal, Jacson, Betaria, Crist, Eni, Marta,
dkk yang tak bisa saya sebutkan satu persatu, dan juga buat abang/kakak
senior bang Zulkarnaen Manalu, dan kak Putri Duha yang telah
memberikan semangat buat penulis dalam penyelesaian skripsi ini.
13. Buat Saudara/I Kontrakan Bunga Wijaya Kesuma buat Namboru/amang
boru Heri, Kak Missie, Bang Anto, Jesika, Sitio Naldy, Agung Sihombing,
Putri, Elisabeth, roy, Gladys, dan Tomy yang telah memberikan semangat
dan doa buat penulis selama penyelesaian skripsi ini
Penulis menyadari bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak
kekurangan. Oleh karena itu, penulis mohon maaf apabila terdapat banyak
kekurangan dan kesalahan. Akhir kata, penulis berharap semoga skripsi ini
dapat memberikan manfaat bagi penulis maupun orang lain yang
membacanya. Amin.
Penulis,
Agus Parsaoran Siahaan
090801013
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS PENGARUH WAKTU PADA PROSES KARBURASI
TERHADAP KEKERASAN DAN MIKROSTRUKTUR
BAJA KARBON MENENGAH NS-1045
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh waktu pada proses karburasi
terhadap kekerasan dan mikrostruktur baja karbon menengah, pada temperatur
9500C dengan variasi waktu selama 2 jam, 4 jam, 6 jam, dan 8 jam. Jenis
karburasi adalah Pack Carburizing ( Karburasi menggunakan zat padat). Media
karburasi terdiri dari carbon aktif dari serbuk arang batok kelapa bermassa 50
gram dicampur dengan CaCO3 bermassa 5 gram, dan kemudian dikeraskan
dengan media pendingin oli Mesran SAE 40. Uji kekerasan yaitu uji Vickers
dilakukan dengan beban 10 kgf dan uji mikrostruktur dengan Metal Microscopy.
Hasil yang didapat adalah kekerasan yang terbaik melalui proses karburasi
dengan waktu karburasi 8 jam. Nilai kekerasan maksimum adalah 256,984
kgf/mm2 setelah dilakukan proses quenching. Pada uji mikrostruktur, dengan
perbesaran 100x struktur yang didapat adalah perlit dan ferit sebelum proses
quenching. Setelah dilakukan proses quenching struktur yang didapat adalah perlit
dan martensit dengan perbesaran 500x. Dari hasil penelitian ini, diketahui bahwa
waktu karburasi dapat mempengaruhi kekerasan dan mikrostruktur baja karbon
menengah.
Kata kunci : karbon aktif, karburasi, kekerasan, mikrostruktur, quenching,.
Universitas Sumatera Utara
ANALYSIS EFFECT OF TIME ON THE CARBURIZING
PROCESS ON HARDNESS AND MICROSTRUCTURE
OF MEDIUM CARBON STEEL NS-1045
ABSTRACT
Research on the effect of time on the carburizing process on hardness and
microstructure of carbon steel Medium NS-1045 had been made at temperature
950 oC with variation of the time for 2 hours, 4 hours, 6 hours, and 8 hours.
Carburizing type is Pack carburizing (Carburizing using solids). Carburizing
media consists of mixed of active carbon from coconut shell charcoal powder
mass of 50 grams and CaCO3 mass of 5 grams. and then been hardened by
cooling oil medium SAE 40. Vickers test as hardness test was done with a load
10kgf and microstructure test was done with Metal Microscopy. The result is the
best hardness on the process of carburizing at the time for 8 hours. The maximum
hardness value 256.984 kgf/mm2 after quenching process. In the test
microstructure, with 100x magnification obtained structure is pearlite and ferrite
before quenching process. After quenching process structure is pearlite and
martensite obtained with a magnification of 500x. From these results, it is known
that the carburizing time can affect the hardness and microstructure of medium
carbon steel.
Keywords: activated carbon, carburizing, hardness, microstructure, quenching,.
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan .................................................................................................................
i
Pernyataan ................................................................................................................. ii
Penghargaan ............................................................................................................... v
Abstrak ....................................................................................................................... vi
Daftar Isi .................................................................................................................... vii
Daftar Tabel ............................................................................................................... ix
Daftar Gambar ............................................................................................................ x
BAB I
BAB II
BAB III
Pendahuluan
1.1. Latar Belakang Masalah .............................................................
1.2. Rumusan Masalah ......................................................................
1.3. Batasan Masalah ..........................................................................
1.4.Tujuan Penelitian .........................................................................
1.5. Manfaat Penelitian .......................................................................
1.6. Sistematika Penulisan .................................................................
1
2
2
3
3
3
Tinjauan Pustaka
2.1. Baja .............................................................................................
2.1.1. Baja Karbon ......................................................................
2.1.2. Baja Paduan ......................................................................
2.2. Unsur Campuran Pada Baja .......................................................
2.2.1.Pengaruh Unsur Campuran ...............................................
2.3. Perlakuan Panas (Heat Treatment) ..............................................
2.4. Diagram Fasa ..............................................................................
2.5. Karburasi (Carburizing) .............................................................
2.5.1. Karburasi Dalam Zat Padat ..............................................
2.5.2. Adsorpsi.............................................................................
2.6. Pendinginan (Quenching) ...........................................................
2.7. Media Pendingin .........................................................................
2.8. Karbon Aktif ...............................................................................
2.9. Kekerasan ...................................................................................
2.10. Mikrostruktur Baja Karbon ......................................................
5
6
7
7
9
10
12
18
19
22
23
23
24
25
26
Metode Penelitian
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian .....................................................
3.2. Alat dan Bahan ............................................................................
3.3. Prosedur Penelitian ......................................................................
3.3.1. Proses Karburasi ...............................................................
3.3.2 Pengujian Sampel ...............................................................
3.3.2.1 Uji Kekerasan ...........................................................
3.3.2.2. Uji Mikrostruktur ....................................................
3.4. Diagram alir Penelitian ................................................................
29
29
30
30
31
31
31
32
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
BAB V
Hasil dan Pembahasan
4.1. Hasil Penelitian ............................................................................
4.1.1. Kekerasan .........................................................................
4.1.2. Mikrostruktur ....................................................................
4.2. Pembahasan .................................................................................
4.2.1. Analisis Kekerasan ...........................................................
4.2.2. Analisis Mikrostruktur .....................................................
33
33
36
45
45
47
Kesimpulan dan Saran
5.1. Kesimpulan .................................................................................. 49
5.2. Saran ............................................................................................ 50
Daftar Pustaka
Lampiran I ............................................................................................................. 52
Lampiran II ............................................................................................................ 65
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Pengkristalan kembali pada beberapa logam ………………………….
Tabel 3.1. Alat..........................................................................................................
Tabel 3.2. Bahan.......................................................................................................
Tabel 4.1. Hasil Uji Kekerasan Permukaan Baja Karbon Menengah Sebelum
Proses Quenching ....................................................................................
Tabel 4.2. Hasil Uji Kekerasan Permukaan Baja Karbon Sedang Setelah Proses
Quenching................................................................................................
11
29
29
34
35
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. diagram besi- karbida besi .......................................................
12
Gambar 2.2. Bentuk Struktur atom BCC ….................................................
14
Gambar 2.3 Bentuk Struktur atom FCC ........................... ........................
15
Gambar 2.4. Perubahan Bentuk struktur atom Akibat Pemanasan
pada Logam …………………………………………………
15
Gambar 2.5 Pengujian Vickers .................................................................
26
Gambar 4.1 Hubungan lama karburasi terhadap kekerasan baja
karbon menengah NS-1045 sebelum proses quenching ……..
34
Gambar 4.2 Hubungan lama karburasi terhadap kekerasan baja
karbon menengah NS-1045 sesudah proses quenching dengan
Oli Mesran SAE 40 …………………………………………..
35
Gambar 4.3 Mikrostruktur baja karbon menengah tanpa perlakuan (bahan
original) perbesaran 100x ……………………………………
36
Gambar 4.4 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 pada proses
karburasi selama 2 jam sebelum di quenching perbesaran 100x
37
Gambar 4.5 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 pada proses
karburasi selama 4 jam sebelum di quenching perbesaran 100x 38
Gambar 4.6 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 pada proses
karburasi selama 6 jam sebelum di quenching perbesaran 100x 39
Gambar 4.7 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 pada proses
Karburasi selama 8 jam sebelum di quenching perbesaran 100x 40
Gambar 4.8 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 setelah proses
karburasi 2 jam dan di quenching menggunakan oli Mesran
SAE 40 perbesaran 100x ………………………………………. 41
Gambar 4.9 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 setelah proses
karburasi 4 jam dan di quenching menggunakan oli Mesran
SAE 40 perbesaran 100x ………………………………………. 42
Gambar 4.10 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 setelah proses
karburasi 6 jam dan di quenching menggunakan oli Mesran
SAE 40 perbesaran 200x ……………………………………… 43
Gambar 4.11 Mikrostruktur baja karbon menengah NS-1045 setelah proses
karburasi 8 jam dan di quenching menggunakan oli Mesran
SAE 40 perbesaran 500x ……………………………………… 44
Gambar 4.12 Perbandingan kekerasan baja karbon menengah NS-1045
sebelum dan sesudah quenching dengan Oli Mesran SAE 40 … 46
Universitas Sumatera Utara