291285976 Prosiding Seminar Nasional Material Dan Metalurgi VIII

5 November 2015 Eastparc Hotel

Yogyakarta

Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada Yogyakarta

SUSUNAN PANITIA / DEWAN REDAKSI

Penanggung Jawab

: Prof. Ir. Jamasri, Ph.D.

(Ketua Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik UGM)

Panitia Pengarah

: 1. Prof. Dr. Rochmin Suratman

(ITB)

2. Prof. Dr. Ir. Johny Wahyuadi M.Soedarsono, DEA (UI)

3. Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA.

(ITS)

4. Alfirano, ST., Ph.D

(UNTIRTA)

Reviewer

: 1. Prof. Ir. Jamasri, Ph.D.

(UGM)

2. Prof. M.Noer Ilman, S.T., M.Sc., Ph.D D

(UGM)

3. Ir. Heru SBR., M.Eng., Ph.D

(UGM)

4. Ir. M.Waziz Wildan, MSc., Ph.D

(UGM)

5. M.K. Herliansyah, ST., MT., Ph.D

(UGM)

6. Prof. Dr. Rochmin Suratman

(ITB)

7. Dr. Aditianto Ramelan

(ITB)

8. Prof. Dr. Ir. Johny Wahyuadi M.Soedarsono, DEA (UI)

9. Prof. Dr. Ir. Bondan Tiara Sofyan, M.Si.

(UI)

10. Prof. Dr. Ir. Sulistijono, DEA.

(ITS)

11. Sungging Pintowantoro, Ph.D

(ITS)

12. Alfirano, ST., Ph.D

(UNTIRTA)

13. Dr.Eng. A. Ali Alhamidi, ST., MT.

(UNTIRTA)

14. Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, S.T., M.T.

(UNS)

(UNDIP) Ketua Panitia

15. Dr. Sularjoko, ST., MT.

: Dr. Kusmono, ST., MT.

Sekretaris

: Dr. Eng. Priyo Tri Iswanto, ST., M.Eng

Bendahara

: M.K. Herliansyah, ST., MT., Ph.D

Departermen Teknik Mesin dan Industri ISBN 978-602-73461-0-9

ii

Koord. Pelaksana

: Fellando Martino Nugroho

Sekretaris Pelaksana

: Annisa Navi Syarani

Bendahara Pelaksana : Muhammad Aditya Permana Kesekretariatan

: Leonardus Herjuno

Acara

: Nur Kholis Majid

Perlengkapan & Logistic : Hanan Yunisar Saputra Desain

: Muhammad Ridwan Setyawan

Humas & Publikasi

: Farid Ibrahim

Dokumentasi

: Luqman Adi

Departermen Teknik Mesin dan Industri ISBN 978-602-73461-0-9

iii

KATA PENGANTAR

Seminar Nasional Material dan Metalurgi (SENAMM) merupakan seminar tahunan yang diadakan oleh Forum Komunikasi Material dan Metalurgi Indonesia (FKMMI). Pada tahun ini, SENAMM VIII diorganisir oleh Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada dengan mengambil tema “Materials for Sustainable Development and Environment ”.

Pada tahun ini, SENAMM VIII 2015 dilaksanakan bekerja sama dengan 8 th Regional Conference on Mechanical and Manufacturing Engineering

(RCMME) dan 1 st International Conference on Mechanical and Manufacturing (ICMME) yang didukung oleh AUN/SEED-Net

Program, Jepang.

Prosiding ini merupakan kumpulan makalah yang dipresentasikan pada SENAMM VIII 2015. Sejumlah 57 makalah yang berasal dari berbagai institusi pendidikan maupun lembaga penelitian telah dipresentasikan pada SENAMM VIII 2015. Makalah tersebut dikelompokan menjadi lima kelompok yaitu logam, polimer, komposit, keramik, dan material maju.

Kami atas nama Panitia SENAMM VIII 2015 menyampaikan terima kasih sebesarbesarnya kepada AUN/SEED-Net Program Jepang atas dukungannya. Ucapan terima kasih juga kami sampaikan kepada para penilai/reviewer atas waktunya dalam menilai makalah SENAMM VIII 2015. Kami juga mengucapkan banyak terima kasih kepada seluruh panitia SENAMM VIII, RCMME & ICMME, dan FKMMI atas segala bantuan dan kerja samanya dalam menyukseskan seminar ini.

Ketua Panitia SENAMM VIII

Dr. Kusmono

Departermen Teknik Mesin dan Industri ISBN 978-602-73461-0-9

iv

Daftar Isi

Halaman Judul ........................................................................................................................... i Susunan Panitia / Dewan Redaksi ............................................................................................. ii Kata Pengantar ............................................................................................................................ iv Daftar Isi .................................................................................................................................... v

A LOGAM HAL

Pengembangan Dredge Cutter Teeth: Mikrostruktur, Sifat Mekanik dan

Ketahanan Aus

Arif Basuki

Analisa Pengaruh Bentuk Benda Uji Tarik Terhadap Kekuatan Tarik UNS

S20100

Rianti Dewi Sulamet-Ariobimo, Johny Wahyuadi Soedarsono, Yusep Mujalis, Tono Sukarnoto, Andi Rustandi, Dody Prayitno

Pengaruh Peningkatan Derajat Deformasi Canai Hangat terhadap Perubahan

Morfologi Struktur Paduan Cu-Zn 70/30

Eka Febriyanti, Dedi Priadi, Rini Riastuti

Pengaruh Kecepatan Putaran Tool Terhadap Struktur Mikro, Kekerasan

dan Kekuatan Tarik Pada Sambungan Las FSW Tak Sejenis Antara AA5083 dan AA6061-T6

FX. A. Wahyudianto, M.N. Ilman, P.T. Iswanto, Kusmono

Analisa Kegagalan Kabel Sling Penambat Tongkang

23 Husaini Ardy, Winda Rianti

Studi Perilaku Korosi Pada Material Austenitic Stainless Steel Seri 304 dan

316 Dalam Campuran Larutan HNO 3 -NaCl

Andi Rustandi, Panji Aji Wibowo, Johny Wahyuadi Soedarsono, M. Akbar Barrinaya

Pengaruh Variasi Resistivitas dan Kadar Air Tanah Terhadap Arus Proteksi

Sistem Impressed Current Cathodic Protection (ICCP) Pada Pipa API 5L Grade B Dengan Variasi Goresan Lapis Lindung

Tubagus Noor Rohmannudin, Sulistijono, Arini Santoso

Departermen Teknik Mesin dan Industri ISBN 978-602-73461-0-9

Kajian Awal Pengaruh Faktor Lingkungan Terhadap Laju Korosi

Atmosferik Pada Baja Karbon Rendah di Bandung

Asep Ridwan Setiawan, Gunawan Wibisono

Studi Oksidasi Baja Feritik SA213 T91 dan T22 di Udara Pada Temperatur

550 dan 650°C

Asep Hermawan, Husaini Ardy , Asep Ridwan Setiawan

Analisis Pengaruh Siklus Pemanasan Terhadap Lapisan Oksida di Logam

Induk dan Lasan Baja Feritik SA213 T91 pada Temperatur 650 dan 750°C

Azzahra Rahmani Ali, Husaini Ardy, Asep Ridwan Setiawan

Pengendapan Tembaga dari Larutan Tembaga Sulfat dengan Metode

Elektrolisis

Nadia Chrisayu Natasha dan Rudi Subagja

Analisis Pengaruh Konsentrasi Larutan FeCl 3 dan Waktu Leaching terhadap

Reduksi Logam Tembaga dari Bijih Chalcopyrite dengan Metode Hydrometallurgy

Johny Wahyuadi Soedarsono, Erwin, M. Akbar Barrinaya, Yudha Pratesa

Pengaruh Reduksi Roasting Dan Konsentrasi Leaching Asam Sulfat

Terhadap Recovery Nikel Dari Bijih Limonite

Johny Wahyuadi Soedarsono, Gana Damar Kusuma, Andi Rustandi, M. Akbar Barrinaya

Analisa Pengaruh Komposisi Batubara terhadap Kadar Fe dan Derajat

Metalisasi pada Proses Reduksi Besi Oksida dalam Pasir Besi

Sungging Pintowantoro, Fakhreza Abdul, Asshid Bahtiar Anhar

Proses Reduksi Residu Hasil Ekstraksi Bijih Limonit Buli dengan

Menambahkan Batubara pada Variasi Temperatur

Tri Partuti, Johny Wahyuadi Soedarsono

Pengaruh basisitas dan % batu bara terhadap perolehan Fe hasil peleburan

besi spons bijih besi Kabupaten Merangin Jambi

Soesaptri Oediyani, Iing Sakti, Agis Priyatna, Djoko HP

Analisis Pemesinan Pada Baja Perkakas SLD dengan Pengaruh GAP

Terhadap Nilai MRR and Surface Roughness Pada Electrochemical Machining (ECM)

Sadiwana, Feriyantaa, Aris Widyo Nugrohoa, Tutik Sriania, Gunawan Setia Prihandanaa,

Departermen Teknik Mesin dan Industri ISBN 978-602-73461-0-9

Analisa Waktu Pemesinan SLD Terhadap Kedalaman Lubang pada

Pembuatan Roda Gigi Menggunakan Metode Electrochemical Machining

Feriyantaa, Sadiwana, Aris Widyo Nugrohoa, Tutik Sriania, Gunawan Setia Prihandanaa,

Studi Ketahanan Korosi Sumuran Pada Baja Tahan Karat SUS 316L, SUS

317L, SUS 329J dAN HC-276 Dalam Larutan Asam Asetat Yang Mengandung Ion Bromida

Rini Riastuti, Dandi Panggih Triharto, Adam Hidana Yudo Saputro

Pengaruh Shot Peening Setelah Nitriding Terhadap Fenomena Die Soldering

Pada Baja 8407 Supreme Dan Dievar Untuk Pengecoran Paduan Aluminium Al-Si (Tipe ADC12)

Myrna Ariati Mochtar, Wahyuaji Narottama Putra, Stefany Aprilya N Simanjuntak

Evaluasi Metode Rietveld Untuk Analisis Kuantitatif Senyawa Konsentrat

Bijih Besi

Sri Harjanto, Heri Hidayat, Adji Kawigraha

Pengaruh pH dan laju aliran fluida pada flow loop system terhadap

karakteristik korosi baja karbon rendah di lingkungan asam lemah

Budi Agung Kurniawan, Rizqi Ilmal Yaqin

Sintesis Pertumbuhan Kristal Aluminium Nitrida (AlN) Terhadap Massa

Serbuk Aluminium dan Waktu Sputtering dengan Metode Vapor-Liquid- Solid (VLS)

Ice Trianiza, Diah Susanti, Haryati Purwaningsih, Haniffudin Nurdiansyah

Sintesis Aluminium Nitrid melalui Metode Vapor-Liquid-Solid (VLS) dengan

Variasi Temperatur dan Waktu Proses

Mavindra Ramadhani, Diah Susanti, Hariyati Purwaningsih, Haniffudin Nurdiansah

Studi pengaruh campuran larutan H 2 SO 4 -HCl dan H 2 SO 4 -HNO 3 terhadap

perilaku korosi baja karbon ASTM A620 dengan metode imersi dan polarisasi

Bambang Widyanto, Asep Ridwan Setiawan, Reza Aghla Ardyan, Marlina Siagian

B POLIMER Pengaruh Perlakuan Alkali dan Pengukusan Terhadap Kekuatan Serat

Batang Pelepah Salak (Salacca Zalacca)

Seno Darmanto, Heru Santoso B.R., Ragil Widyorini dan Jamasri

Departermen Teknik Mesin dan Industri ISBN 978-602-73461-0-9

Studi Pengaruh Perlakuan Alkali Terhadap Kekuatan Tarik Serat Daun Agel

(Corypha Gebanga)

Hendri Hestiawan, Jamasri, Kusmono

Pengaruh Acrylic Terhadap Sifat Mekanik dan Termal Bioplstik Pati/Lateks

Karet Alam

Mardiyati, Steven, R.Suratman

Pengaruh Penambahan Gliserol terhadap Struktur, Morfologi Granula dan

Sifat Mekanik Plastik Pati Ganyong

Reyza Prasetyo, Mardiyati, Steven, R. Suratman

Pengaruh Komposisi Pelarut dan Ketebalan Cat Epoksi Terhadap Daya

Lekat dan Tingkat Pelepuhan (Blistering) pada Lingkungan NaCl yang Diaplikasikan pada Baja Karbon

Maulana Mufti Muhammad, Agung Purniawan dan Hosta Ardhyananta

Pemanfaatan Plastik HDPE Dan LLDPE Sebagai Reduktor Pada Proses

Reduksi Langsung Bijih Besi Lokal

Milandia Anistasia, Fadli Ulul

The Effect of Variation of Surfactant Pluronic P123 to Pores Diameter in

Synthesis of SBA-15 Mesoporous Material

Donanta Dhaneswara, Yus Prasetyo

C KOMPOSIT Karakteristik Antarmuka Komposit Semen Berpenguat Bambu Gombong

(BRC)

Aditianto Ramelan, Riska Rachmantyo, M. Kurnia Bijaksana, Firmansyah Sasmita

Sintesis dan Karakterisasi Membran Kitosan-Kolagen-Nano Karbonat

Hydroxyapatite

Erizal, Basril Abbas, Dian Pribadi Perkasa, Nofita Chairni

Kajian Awal Pembuatan Biokomposit Pati Tapioka Berpenguat Serat Rami

Acak

Hermawan Judawisastra, Lydia Virginia, Mardiyati

Karakterisasi Material Komposit Untuk Rekayasa Balik Komponen Isolator

Bar Sambungan Rel

Hermawan Judawisastra, Haroki Madani, Haryo Wibowo

Departermen Teknik Mesin dan Industri ISBN 978-602-73461-0-9

Sifat Tarik Biokomposit Pati Singkong Berpenguat Serat Rami Searah

182 Hermawan Judawisastra, Fatma Azzahro, Mardiyati

Sifat Tarik Komposit Poliester Berpenguat Serat Bambu Petung

187 Hermawan Judawisastra, Mohammad Syahirul Rosadi

Pemodelan Pengaruh Arah Serat Terhadap Kekuatan Impak Balistik

Komposit E-Glass/Isophthalic Polyester

Rizal Panglevie, Mas Irfan P. Hidayat, Sulistijono dan Lukman Noerochim

Manufaktur Sepatu Rem Komposit Kereta Api: Pengaruh Lama Pres Panas

Terhadap Sifat Mekanik

Eko Surojo, Jamasri, Viktor Malau, dan Mochammad Noer Ilman

Karakteristik Komposit Aluminium 6061 Berpenguat Al 2 O 3 Hasil Proses

Pengecoran Aduk (Stir Casting)

Anne Zulfial, Eric Tanoto

Studi Pengaruh Penambahan Pb(II) Terhadap Morfologi Dan Konduktifitas

Listrik Komposit PANI/Pb

Sigit Tri Wicaksono*, Muhammad Khairurreza, Hosta Ardhyananta

Pengaruh Temperatur Sintering Terhadap Komposit (TiC - 25NiCr) dan

[(Ti0,7Mo0,3)17C - 25NiCr] Hasil Pemaduan Mekanik Menggunakan Metode Planetary Ball Mill

Ali Alhamidi, Suryana, M. Luthfi Hilman

D KERAMIK Pemanfaatan Besi Oksida Steel Slag sebagai Bahan Baku Magnet barium

heksaferit

Aufar Ridwansyah, Ahmad Nuruddin, Aditianto Ramelan

Ekstraksi Titanium Dioksida (TiO 2 ) Dalam Bentuk Synthetic Rutile Dari

Pasir Ilmenite (FeTiO 3 ) Melalui Proses Becher

Andinnie Juniarsih, Ir. Yuswono,Ujang Daud Septian

Sifat Mekanis Beton Geopolimer dengan Agregat Limbah Beton Semen

Portland

Sotya Astutiningsih, Henki W. Ashadi, Daniel A. Hartanto

Departermen Teknik Mesin dan Industri ISBN 978-602-73461-0-9

E MATERIAL MAJU Ketahanan aus paduan Co-Cr-Mo F75 untuk aplikasi biomedis pada cairan

tubuh simulasi

Alfirano, Dizzy Agni, Alfan G. Sauri, Suryana, Anistasia Milandia

Sutera Laba-Laba dan Ulat Sutera sebagai Material Scaffold untuk Aplikasi

Rekayasa Jaringan Kulit

Untung Ari Wibowo, Hermawan Judawisastra, Regina Giovanni, Anggraini Barlian

Sintesis Nanomaterial TiO 2 Doping Al dengan Metode Sol-Gel dan

Penerapannya Sebagai Sensor Gas CO

Hariyati Purwaningsih, Rindang Fajarin, Malik Anjelh Baqiya, Irma Apsella

Pengaruh Komposisi Lembaran Anoda LTO (Li 4 Ti 5 O 12 ) Terhadap Performa

Sel Baterai Ion Lithium

Slamet Priyono, Suci Purnama Sari, Herli Ginting, Bambang Prihandoko

Pengolahan Limbah Padat Pabrik Gula Sebagai Sumber Silika Bahan

Penyusun Solid Electrolyte Fast Ionic Conductor

Vania Mitha Pratiwi, Hariyati Purwaningsih, Heru Setyawan

Pengaruh Proses Kalsinasi Secara Vakum Pada Sintesa Senyawa LIBOB

sebagai Elektrolit Baterai Litium Ion

Titik Lestariningsih, Etty Marti Wigayati, Bambang Prihandoko

Analisa Konduksi Panas Pada Functionally Graded Materials Dengan Metode

Meshless

Mas Irfan P. Hidayat

Analisa pengaruh waktu ultrasonikasi sintesis graphene dan komposisi

graphene-TiO 2 terhadap unjuk kerja Dye Sensitized Solar Cell (DSSC)

Diah Susanti, Umar Faruk, Hariyati Purwaningsih, Hanifuddin Nurdiansyah, Rindang Fajarin, Ratna Budiawati

Pengaruh waktu ultrasonikasi sintesis graphene dan susunan komposit

laminat graphene-TiO 2 terhadap unjuk kerja Dye Sensitized Solar Cell

Diah Susanti, Yunizar Natanael Pragistio, Hariyati Purwaningsih, Hanifuddin Nurdiansyah, Rindang Fajarin, Ratna Budiawati

Pengaruh Waktu Pelindian dengan NaOH dan Karbonasi dengan CO 2 Pada

Ekstraksi Campuran Senyawa SiO 2 -Al 2 O 3 -LiOH

Wahyuaji Narottama Putra, Muhammad Firdaus, Sri Harjanto

Departermen Teknik Mesin dan Industri ISBN 978-602-73461-0-9

Studi Perilaku Korosi Paduan Zr-xMo dan Zr-yNb Hasil Metalurgi Serbuk

298

untuk Aplikasi Biomaterial

Badrul Munir, Niken Anggraini

Departermen Teknik Mesin dan Industri ISBN 978-602-73461-0-9

A Logam

Departermen Teknik Mesin dan Industri ISBN 978-602-73461-0-9

Yogyakarta, 5 November 2015

Pengembangan Dredge Cutter Teeth: Mikrostruktur, Sifat Mekanik dan Ketahanan Aus

Arif Basuki

Institut Teknologi Bandung, Fakultas Teknik Mesin dan Dirgantara, Program Studi Teknik Material, Bandung 40132, Indonesia. arifbasuki@material.itb.ac.id

Abstract

This research is aiming to develop dredge cutter teeth, high consumable components required for mining operation. Low alloy steel with chemical composition of 0,23%w C, 1,13%w Mn, 1,18%w Si, 0.47%w Ni, 1,07%w Cr dan 0,29%w Mo was chosen as a material for the developed dredge cutter teeth. Three heat treatment methods were applied to the as cast teeth i.e. normalizing, oil quenching, and quench-tempering. Airjet erosion tests and a full scale functional test were performed to the heat treated specimens in order to determine which heat treatment method gives the best result. Normalizing process resulted in the highest wear resistance among all the heat treatment methods. This is due to the present of ferrite, pearlite and bainite in the microstructure of normalized specimen which its surface deforms plastically during erosion and abrasion.

Keywords dredge cutter teeth, heat treatment, erosion, abrasion, plastic deformation.

1. Pendahuluan

Salah satu teknik pengerukan yang lazim diterapkan dalam pertambangan adalah dengan bucket

wheel

drive. Teknik

tersebut

mengandalkan komponen pemotong berupa dredge cutter teeth (untuk selanjutnya disebut teeth ). Terkait dengan kondisi operasinya, komponen ini dituntut untuk memiliki ketahanan

aus yang tinggi. Usia pengoperasian komponen Gambar 1. Produk coran komponen dredge tersebut sangat ditentukan oleh ketahanan aus

cutter teeth yang dihasilkan. material yang digunakan.

Disamping menghasilkan produk coran Saat ini, material yang relatif unggul dan

teeth , penelitian ini juga bertujuan untuk paling banyak digunakan untuk teeth tersebut

menentukan kondisi pendinginan optimal pada adalah baja dengan merek dagang Creusabro

perlakuan panas yang dilakukan terhadap produk 8000 . Kekerasan baja tersebut sekitar 480 BHN

coran tersebut. Kondisi pendinginan optimal dengan mikrostruktur yang kompleks berupa

tersebut ditentukan berdasarkan pada hasil martensite, bainite, retained austenite dan micro

pengujian keausan erosi di laboratorium dan hasil carbide. Meskipun memiliki ketahanan aus yang

pengujian fungsi di lapangan (full scale unggul, namun mikrostruktur yang kompleks

functional test ).

tersebut diperoleh dengan komposisi kimia yang

sangat spesifik dan perlakuan panas yang rumit

2. Metode

serta memerlukan pengendalian proses yang Komponen teeth berupa baja coran sangat ketat [1].

dengan komposisi kimia 0,23%w C, 1,13%w Mn, Penelitian

1,18%w Si, 0.47%w Ni, 1,07%w Cr dan menghasil-kan teeth jenis flared dengan material

0,29%w Mo. Terhadap produk coran tersebut berupa baja coran yang perlakuan panasnya

kemudian dilaku-kan perlakuan panas dengan mudah dilakukan. Komposisi kimia baja coran

parameter seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1. juga dipilih dengan paduan yang mudah diperoleh

di pasaran. Gambar 1 menunjukkan produk yang Tabel 1. Parameter proses perlakukan panas dihasilkan dalam penelitian ini.

Kode

Pemanasan

Pendinginan Penemperan

udara bebas -

850 o C

3jam

celup oli -

celup air 200 o C-2jam N: normalizing O: oil quenching T: quench-tempering Pengujian kekerasan dan impak (CVN) pada temperatur kamar dilakukan terhadap ketiga

Departermen Teknik Mesin dan Industri

Yogyakarta, 5 November 2015

spesimen N, O dan T. Pengujian keausan ketangguhan (energi impak) dimiliki oleh dilakukan berdasarkan standar ASTM G 76

spesimen yang dihasilkan dari proses oil- dengan Airjet Erosion Tester TR470-Ducom [2].

quenching (O). Mikrostruktur dalam spesimen O Uji aus tersebut dilakukan dengan menumbukkan

ini didominasi oleh bainite. Kombinasi optimal partikel alumina berdiameter 50 m dengan sudut

antara kekerasan dan ketangguhan diakibatkan

30 o terhadap permukaan spesimen selama 15 oleh fasa bainite dalam spesimen hasil proses oil- menit. Laju aliran berat partikel alumina yang

quenching.

ditumbukkan sebesar 5 g/menit dengan kecepatan Gambar 3 menunjukkan potongan 100 m/detik.

setelah dilakukan Pengujian keausan juga dilakukan pada

penam-pang

spesimen

pengujian aus (erosi). Akibat erosi oleh partikel skala operasi normal di lapangan. Konfigurasi

alumina, kawah yang terbentuk pada spesimen T teeth pada bucket wheel drive ditunjukkan pada

terlihat lebih panjang dan lebih dalam dibanding Gambar 2. Kondisi pengerukan dilakukan

kawah yang terbentuk pada spesimen O dan N. terhadap tanah atas (overburden) yang sebagian

Hal ini menun-jukkan bahwa spesimen T yang besar lapisannya berupa tanah liat (clay).

kekerasannya paling tinggi justru memiliki Pengujian dilakukan selama 96,5 jam operasi.

ketahanan aus (erosi) paling rendah. Perhitungan Laju keausannya diukur dengan menimbang teeth

ketahanan aus (erosi) yang dilakukan dengan cara sebelum dan sesudah diuji. Dalam pengujian ini

mengukur selisih berat spesimen sebelum dan selain teeth hasil penelitian ini juga diuji 2 jenis

(erosi) menunjukkan teeth produk impor sebagai pembanding. Salah

sama, sebagaimana satu dari teeth produk impor tersebut

kecenderungan

yang

ditunjukkan dalam Tabel 3.

menggunakan baja jenis Creusabro 8000. Ketahanan aus (erosi) tertinggi dimiliki oleh spesimen N yang memiliki kekerasan terendah dengan mikrostruktur berupa ferrite, pearlite dan bainite, sedangkan spesimen T dengan mikrostruktur tempered martensite, retained

dan carbide memiliki ketahanan aus terendah meskipun kekerasannya paling tinggi. Spesimen O yang memiliki mikrostruktur bainite, martensite dan retained austenite , sebanding dengan kekerasannya memiliki ketahanan aus (erosi) diantara spesimen N dan T.

austenite

Tabel 2. Mikrostruktur dan sifat mekanik teeth hasil perlakuan panas Kekerasan

Kode

Mikrostruktur

& Energi impak

Gambar 2. Konfigurasi dredge cutter teeth 311 BHN pada bucket wheel drive dalam

pengujian aus di lapangan.

10 Joule

3. Hasil dan Pembahasan

Data dan gambar yang terdapat dalam Tabel 2 menunjukkan mikrostruktur, kekerasan dan hasil uji impak (CVN) dari 3 spesimen teeth

yang telah mengalami perlakuan panas. ferrite, pearlite, bainite Sebagaimana yang diharapkan, spesimen

hasil normalizing (N) memiliki kekerasan yang paling rendah dengan mikrostruktur ferrite, pearlite dan bainite. Kekerasan paling tinggi dimiliki oleh spesimen hasil quench-tempering (T) dengan mikrostruktur berupa tempered martensite, retained austenite dan carbide. Kombinasi optimal antara kekerasan dan

Departermen Teknik Mesin dan Industri

Yogyakarta, 5 November 2015 O

carbide memiliki ketahanan aus terendah. Hal ini selaras dengan dengan hasil penelitian dalam

bainite, martensite, retained austenite

481 BHN

9 Joule

tempered martensite, retained austenite, carbide

Gambar 4. Deformasi plastis dan retakan yang terjadi pada permukaan 3 jenis spesimen yang diuji aus (erosi).

Tabel 3. Hasil uji aus spesimen di laboratorium dan uji aus komponen di lapangan Kode spesimen/

NOT

komponen teeth Pengujian

A. Aus (jet erosion), selama 15 menit 50,3

51,7 Pengurangan berat 54,5

[mg] Laju erosi [mg/min]

B. Aus di lapangan, selama 96,5 jam Pengurangan berat

[kg] Laju erosi [kg/jam]

Mekanisme pengikisan oleh partikel alumina terhadap permukaan spesimen hasil Gambar 3. Penampang kawah hasil uji aus

pengujian aus (erosi) ditunjukkan pada Gambar 4. (erosi) spesimen teeth setelah

Pada spesimen N pengikisan yang terjadi diawali dilakukan proses normalizing, oil-

oleh deformasi plastis, sedangkan pengikisan quenching dan quench-tempering.

pada spesimen T diawali dengan terjadinya retakan.

Ketahanan aus (erosi), bila diurut ber- Rendahnya kekerasan spesimen N ini dasarkan

dapat diartikan bahwa spesimen N memiliki dinyatakan bahwa fasa ferrite-pearlite memiliki

kekuatan luluh (yield strength) yang lebih rendah ketahanan aus tertinggi sedang fasa martensite-

Departermen Teknik Mesin dan Industri

Yogyakarta, 5 November 2015

dibanding spesimen O dan T. Dengan demikian, Berbeda dengan ketahanan erosi, komponen teeth tumbukan

hasil proses quench-tempering (T) memiliki mengakibatkan deformasi plastis pada permukaan

ketahanan aus hasil uji lapangan yang lebih tinggi spesimen N. Fasa yang keras dan getas berupa

dibanding komponen teeth hasil proses oil- martensite dan carbide yang dimiliki oleh

quenching (O). Kemungkinan yang menjadi spesimen T menjadi penyebab terbentuknya

penyebab perbedaan ini adalah mekanisme retakan pada saat permukaan spesimen T

keausan pada pengujian lapangan tidak hanya tertumbuk oleh partikel alumina. Retakan-retakan

erosi melainkan juga abrasi. Penelitian tentang tersebut akan terus merambat dan jika retakan-

keausan dengan mekanisme abrasi sedang retakan tersebut bertemu maka sebagian

dilakukan dan akan segera dipublikasikan. permukaan spesimen T akan terlepas sebagai

pengujian lapangan juga wear debris . Mekanisme pengikisan (erosi)

Dalam

dilakukan pengujian terhadap 2 komponen teeth melalui deformasi plastis dan retakan yang

produk impor dari 2 negara. Hasil pengujian teramati dalam penelitian ini sesuai dengan

terhadap 3 komponen teeth ditunjukkan pada mekanisme erosi yang dijelaskan dalam pustaka

Gambar 5. Pengujian lapangan dilakukan selama [4]. Mekanisme tersebut menjelaskan mengapa

96,5 jam dan dari pengukuran selisih panjang spesimen T yang keras justru memiliki ketahanan

komponen teeth sebelum dan sesudah pengujian erosi yang tinggi.

diperoleh ketiga komponen teeth mengalami keausan yang hampir sama sekitar 0,52 mm/jam. Dengan demikian, dapat dinyatakan ketiga komponen teeth tersebut memiliki ketahanan aus yang sama bila digunakan dalam pengerukan lapisan overburden berupa tanah liat (clay).

Hal penting yang perlu dicatat dari penelitian ini adalah bahwa komponen teeth yang terbaik

komponen hasil proses normalizing . Dari segi proses pembuatan komponen teeth dengan perlakuan panas berupa normalizing tentu sangat menguntungkan. Proses normalizing, selain mudah dilaksanakan juga tentu lebih murah dibanding proses oil-quenching dan quench-tempering.

adalah

4. Kesimpulan

Dari pengecoran dan perlakuan panas komponen teeth, serta pengujian laboratorium dan lapangan diperoleh beberapa hasil dan kesimpulan sebagai berikut:

 Komponen dredge cutter teeth jenis flared telah berhasil dibuat dengan menggunakan baja paduan rendah dengan komposisi kimia 0,23%w C, 1,13%w Mn, 1,18%w Si, 0.47%w Ni, 1,07%w Cr dan 0,29%w Mo.

 Ketahanan aus (erosi dan abrasi) tertinggi dimiliki oleh komponen dredge cutter teeth jenis flare hasil proses normalizing.

 Komponen dredge cutter teeth dengan Gambar 5. Uji aus di lapangan terhadap teeth

kekerasan relatif rendah serta memiliki yang dibuat dalam penelitian ini

mikrostruktur berupa ferrite, pearlite dan [D] dan teeth produk impor [I.

bainite memiliki ketahanan aus yang tinggi akibat kemampuanya untuk

Hasil pengujian aus di lapangan (full berdeformasi plastis pada saat tererosi scale functional test ) ditunjukkan dalam Tabel 3.

dan terabrasi.

Dalam pengujian ini komponen teeth hasil proses

normalizing memiliki laju erosi paling rendah

yang berarti memiliki ketahanan aus tertinggi.

Departermen Teknik Mesin dan Industri

Yogyakarta, 5 November 2015 Daftar Pustaka

[1] ArcelorMittal, Creusabro® 8000-A high performance wear resistant steel, available at www.arcerolmittal.com , diakses Januari 2015.

[2] Airjet Erosion Tester TR470, Instuction

Manual, Ducom, 2011. [3]

A.V. Reddy, G. Sundararajan, 1987, The Influence of Grain Size on the Erosion Rate of Metals, Metallurgical Transaction, Vol. 18A.

[4] Hwei-Yuan Teng, 2003, Erosion Behaviour of CA-15

Materials Transactions, Vol. 44, No. 7 , The Japan Institute of Metals.

Departermen Teknik Mesin dan Industri

Analisa Pengaruh Bentuk Benda Uji Tarik Terhadap Kekuatan Tarik UNS S20100

Rianti Dewi Sulamet-Ariobimo 1 , Johny Wahyuadi Soedarsono 2 , Yusep Mujalis 1 , Tono

Sukarnoto 1 , Andi Rustandi 2 , Dody Prayitno 1

1 Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Trisakti Kampus A Jl. Kyai Tapa No. 1 Grogol, Indonesia

2 Departmen Metalurgi dan Material Fakultas Teknik Universitas Indonesia Kampus UI Depok - Depok, Indonesia

riantiariobimo@trisakti.ac.id

Abstract

Unlike hardness testing, tensile testing needs standardized tensile specimen to guarantee the testing result. The tensile specimens were standardized since the finding of Goh and Shang that specimen dimensions will affect the tensile properties. This worked discussed the effect of specimen dimension to the tensile properties of stainless steel plate. UNS S20100 plate with 1 mm of thickness are used in this worked. The specimens are JIS Z2201 No. 13-B and 5. The result shows that from the three tensile properties that were examine, elongation is the most sensitive to specimen width changing.

Keywords: Tensile specimen; Tensile Properties; TWDI; Stainless Steel

1. Pendahuluan

yang paling peka terhadap perubahan dimensi Goh dan Shang pada penelitian mereka

benda uji tarik. Paper ini membahas tentang di tahun 1982 menemukan bahwa ternyata

pengaruh benda uji tarik terhadap pelat stainless bentuk benda uji tarik mempengaruhi sifat tarik

steel

[1]. Ada 3 parameter yang sangat menentukan hasil penarikan sebuah pelat, yaitu ketebalan

2. Metodologi

pelat, lebar benda uji tarik dan arah gaya proses Dua jenis benda uji tarik JIS Z 2201 canai. Walaupun demikian dalam standar

No. 5 dan 13-B (Gambar 1) dibuat pada satu pengujian Japanese Industrial Standard (JIS)

lembar pelat stainless steel. Ketebalan pelat [2] masih terdapat beberapa jenis benda uji tarik

adalah 1 mm. Proses pembuatan benda uji tarik yang diijinkan untuk digunakan. Sulamet-

dilakukan pada orientasi arah gaya proses yang Ariobimo dkk [3] dalam penelitiannya terkait

sama. Masing-masing benda uji tarik dibuat pelat thin wall ductile iron (TWDI)

sebanyak 5 buah. Selanjutnya semua benda uji mendapatkan hasil yang berbeda ketika

tarik ditarik dengan mengikuti standar JIS Z menggunakan benda uji tarik Z2201 No. 5 dan

No. 13. Hasil penelitian itu menunjukan bahwa untuk pelat TWDI perbedaan terbesar kekuatan tarik (UTS atau Rm) terbesar adalah 34%, sedangkan kekuatan luluh (Yield atau Ry) 38% dan elongasi sebesar 541% [3,4]. Pada penelitian selanjutnya, Sulamet-Ariobimo dkk menggunakan kedua bentuk benda uji tarik yang sama untuk menguji dua jenis pelat dari logam yang berbeda. Pelat yang dipilih adalah pelat

baja SS400 untuk kelompok fero dan pelat JIS Z 2201 No. 13(B) aluminium A10 untuk mewakili logam non

fero. Hasil penelitian menunjukan bahwa untuk pelat baja SS400 diperoleh perbedaan yang tidak signifikan pada elongasi (5%) dan tidak ada perbedaan pada hasil kekuatan tarik maksimum dan kekuatan luluh [4,5]. Sedangkan pada aluminium terjadi perbedaan yang cukup signifikan untuk elongasi (53%), perbedaan

tidak signifikan pada kekuatan tarik maksimum JIS Z 2201 No. 5 (5%) dan tidak terdapat perbedaan pada

Gambar 1. Bentuk Benda Uji Tarik kekuatan luluh. Hasil-hasil penelitian ini

menunjukan bahwa elongasi adalah sifat tarik

Sebelum dilakukan pengujian tarik, dilakukan analisa komposisi kimia dengan menggunakan spektrometri.

Gambar 2. Hasil Pengujian Tarik

2. Hasil dan pembahasan

Kedua jenis benda tarik yang Ketika hasil pengujian tarik kedua digunakan menurut JIS Z2201 adalah benda

sampel dibandingkan (Gambar 2), maka terlihat tarik untuk pelat. Perbedaan antara keduanya

bahwa perbedaan terbesar yang terjadi antara terletak pada lebar dari benda uji tarik (W).

hasil penarikan kedua benda tarik tersebut ada Lebar benda uji tarik no. 5 dua kali benda uji

pada elongasi, yaitu 3,69%. Perbedaan kekuatan no. 13(B).

tarik maksimum hanya 2,99% sedangkan kekuatan luluh hanya 2,12%. Perbedaan yang

Tabel 1. Komposisi Kimia Pelat Stainless Steel terjadi pada ketiga hasil tarik tidak besar, yaitu Komposisi Kimia - %berat

berkisar antara 0.5 sampai 1% saja.

Si C N Lain

02 02 Gambar 3. Perbandingan Perbedaan Hasil Pengujian Tarik dari Beberapa Material [3,4,5]

Hasil pengujian

spektrometri

menunjukan bahwa semua komposisi kimia dari Gambar 3 menunjukan perbandingan pelat yang digunakan dalam pengujian ini

terhadap perbedaan hasil pegujian tarik berada dalam standar dari UNS S 201000. UNS

beberapa material menggunakan kedua jenis S 201000 ini setara dengan SAE201 dan

standar benda uji yaitu: JIS Z2201 No. 13B dan SUS201. Berdasarkan kepada SUS201 maka

JIS Z2201 No. 5. Gambar 3 menunjukan bahwa kekuatan tarik maksimum adalah minimal 655

dari kekuatan tarik, kekuatan luluh dan elongasi, N/mm 2 , kekuatan yield minimum adalah 310

yang paling sensitif terhadap perubahan lebar N/mm 2 dan elongasi minimumnya adalah 40%.

benda uji tarik adalah elongasi. Elongasi Hasil pengujian tarik adalah seperti

menjadi sangat sensitif terhadap perubahan terlihat pada Gambar 2. Baik benda uji tarik

dimensi lebar benda uji tarik karena berkaitan Z2201 No. 13B maupun Z2201 No. 5

dengan sifat mampu bentuk dari material. memberikan hasil yang semuanya melebihi dari

pertambahan panjang Sedangkan perbedaan batas minimal. Semua kekuatan tarik maksimal

elongasi pada stainless steel terlihat lebih kecil

dibandingkan dengan material lainnya karena diperoleh untuk kekuatan yield dan elongasi.

berada diatas 800 N/mm 2 . Hal sama juga

diasumsikan sebagai akibat banyaknya bidang Semua kekuatan luluh berada diatas 500 N/mm 2 slip pada stainless steel. Banyaknya bidang slip

kecuali untuk sampel 1 pada bentuk benda uji ini akan menyebabkan sifat mampu bentuk No. 5, yaitu 500 N/mm 2 . Semua elongasi berada

material menjadi lebih baik. Dengan mampu diatas 45%. Hal menarik terlihat bahwa

bentuk yang lebih baik maka perubahan dimensi kekuatan luluh mempunyai perbedaan terbesar

tidak berpengaruh.

(96%) terhadap standar batas minimal jika dibandingkan dengan kekuatan tarik maksimum

3. Kesimpulan

(36%) dan elongasi (30%). Kesimpulan yang diperoleh dari tahap penelitian ini adalah perubahan dimensi lebar benda uji tarik pelat stainless steel mempengaruhi nilai tarik yang dihasilkan. Pengaruh paling besar terlihat pada elongasi. Tetapi perbedaan yang terjadi tidak signifikan (36%) dan elongasi (30%). Kesimpulan yang diperoleh dari tahap penelitian ini adalah perubahan dimensi lebar benda uji tarik pelat stainless steel mempengaruhi nilai tarik yang dihasilkan. Pengaruh paling besar terlihat pada elongasi. Tetapi perbedaan yang terjadi tidak signifikan

Hal ini diasumsikan terjadi karena stainless steel mempunyai banyak bidang slip sehingga memiliki mampu bentuk yang baik, sehingga perubahan dimensi lebar pada benda uji tarik tidak terlalu mempengaruhi nilai elongasinya.

4. Ucapan Terima Kasih

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Pemerintah Indonesia khususnya Kementerian Riset Teknologi dan Pendidikan Tinggi untuk biaya penelitian ini yang disampaikan melalui Hibah Bersaing No. 180/K3/KM/2014.

Daftar Pustaka

[1] Goh T N and Shang H M, J. Mech. Work. Technol 7 (1982) 23.

[2] Japanese Industrial Standard, Tokyo, Japan: Japanese Standard Association.

[3] Sulamet-Ariobimo R D, Soedarsono J W and Sukarnoto T : ‘Effects of JIS Z2201- 13(B) and JIS Z2201- 5 to Tensile Properties of Thin Wall Ductile Iron’, Proc. of 6 th Nat. Conf. on Metallurgy and Material (SENAMM), Depok, Indonesia, November 2013, Universitas Indonesia, Paper C-6.

[4] R.D. Sulamet-Ariobimo,

J.W.

Soedarsono, Y. Mujalis, T. Sukarnoto, A. Rustandi, D. Prayitno: ‘Analisa Pengaruh Bentuk Benda Uji Tarik Terhadap Kekuatan Tarik Aluminium ’ Prosiding Seminar Nasional Mesin dan Industri (SNMI) IX, Bali 2014, Universitas Tarumanagara, Paper TM 44.

[5] R.D. Sulamet-Ariobimo,

J.W.

Soedarsono, T. Sukarnoto, A. Rustandi, Y. Mujalis, D. Prayitno: Tensile Properties

Aluminum And SS400 Steel Using Different JIS Tensile Standard Specimen, un-published .

Pengaruh Peningkatan Derajat Deformasi Canai Hangat terhadap Perubahan Morfologi Struktur Paduan Cu-Zn 70/30

1 Eka Febriyanti 1 , Dedi Priadi , Rini Riastuti

1 Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, Indonesia

2 Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur (B2TKS), Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi Kekuatan Struktur (BPPT) eka.febriyanti@bppt.go.id

Abstract

Thermo Mechanical Controlled Processed (TMCP) is an efficient alternative fabrication process because it has lower energy consumption, easier to control dimension, and produce better mechanical properties then conventional process. In this research TMCP is conducted to Cu-Zn 70/30 alloy in various deformation percentage at a level of 32.25%, 35.48%, and 38.7% in temperature 500 o

C by double pass reversible method. Warm rolling is given at deformation temperature between hot and cold forming to obtain tiny grain boundary. This temperature is higher than room temperature but lower than recrystallization temperature. For Cu-Zn 70/30 alloy the range of warm rolling is between 0.4 to 0.6 Tm or between 382 o C-573 o

C. In this temperature range, the sample is plastic deformed and then followed by strain hardened and part of them are recrystallized. Examination result show that other than tiny grain, warm rolling also produces sub grain in Cu-Zn 70/30 alloy which has smaller size than normal grain. Deep examination by optical microscopy on morphology of micro structure indicates that dynamic recrystallization occurred at 32.25% deformation. Dynamic recrystallization phenomenon occurred is caused by a combinations of hot process and plastic deformation. By increasing deformation level to 38.7% this process produce tiny grain with average size about 29 μm at the edge and 33 μm in the center in equiaxe grain at GAR (Grain Aspect Ratio) of 1.2 at the edge and 2.1 in the center. This condition of microstructure is fully recrystallized.

Keywords : warm rolled, Cu-Zn 70-30, deformation increasing, structure morphology

1.Pendahuluan

hangat, setelah terjadi deformasi plastis, material Thermo

sebagian mengalami pengerasan regangan dan sebagian Processed (TMCP) merupakan proses perubahan

Mechanical

Controlled

mengalami rekristalisasi. Selain menghasilkan butir yang bentuk suatu material dengan cara memberikan

lebih halus, proses canai hangat menyebabkan material deformasi plastis yang cukup besar dan terkontrol

mengalami pembentukan sub-butir (subgrain) yang terhadap material dengan tujuan menghasilkan butir

berukuran micrometer maupun sub-micrometer pada halus pada material [1]. Secara umum proses

butir yang berukuran lebih besar atau kasar [4]. termomekanik ini terdiri dari proses pemanasan

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk awal (reheating), pengerjaan panas (hot worked),

mempelajari perubahan morfologi struktur mikro pelat serta pendinginan (cooling).

paduan Cu-Zn 70/30 yang melalui proses canai hangat Salah satu metode TMCP yang sedang

dengan metode double pass reversible sebanyak 32.25%, dikembangkan adalah pengerjaan canai hangat yang

35.48%, dan 38.7%, mengamati, dan menganalisa efek dapat memberikan efisiensi energi dan kemudahan

dari variable proses peningkatan besar deformasi pengontrolan dimensi yang lebih baik dibandingkan

terhadap perubahan morfologi struktur. canai dingin. Apabila dibandingkan dengan canai panas, canai hangat akan menghasilkan morfologi

2. Metode Penelitian

struktur butiran yang lebih halus dengan sifat Benda uji yang digunakan adalah paduan Cu- mekanis yang lebih tinggi, kualitas permukaan dan

Zn 70/30 dengan hasil komposisi yang terlihat pada Tabel pengendalian dimensi yang lebih baik, serta elemen

yang terbuang akibat proses dekarburisasi atau oksidasi yang lebih rendah [2].

Tabel 1. Komposisi benda uji paduan Cu-Zn 70/30 Deformasi canai hangat dilakukan pada suhu kerja di antara canai panas dan canai dingin

Unsur

Penelitian Target*

yang bertujuan untuk menghasilkan butiran yang

(wt%)

(wt%)

69.5 69.5-72 suhu ruang, namun lebih rendah dibandingkan suhu

halus. Suhu canai hangat berada pada range di atas

Cu

30.7 sisa rekristalisasi yaitu 0.4-0.6 Tm (melting

Zn

~ max. 0.05 temperature) [3].

Fe 0.026

~ max. 0.03 Berdasarkan range suhu pengerjaan canai

Sn

Al

~ max. 0.03

* Target : standard PINDAD

Pengujian komposisi material paduan Cu-Zn 70/30 dilakukan dengan menggunakan Optical Emission

Spectroscopy (OES) pada DTMM FTUI. Gambar 2 . Diagram tahapan homogenisasi di temperatur

C selama 90 menit

Ukuran benda uji yang digunakan dalam

penelitian ini adalah pelat berdimensi 100 mm x 100

mm x 3,1 mm seperti yang ditampilkan pada Gambar 1, lalu dihubungkan dengan kawat termokopel tipe K berdiameter 2 mm. Pengukuran temperatur menggunakan data acquisition system

yang dihubungkan dengan perangkat komputer.

Gambar 3. Diagram tahapan canai hangat pada temperatur 500 o C dengan metode double pass reversible

Gambar 1. Contoh rangkaian pengujian canai

hangat Proses canai hangat dilanjutkan dengan analisa morfologi struktur mikro menggunakan pengamatan Proses deformasi canai hangat didahului

metalografi. Pengamatan metalografi dilakukan untuk dengan pemanasan sampel pada dapur karbolit

menganalisa perubahan morfologi struktur Cu-Zn 70/30. dengan temperature 700 o

Perubahan morfologi struktur Cu-Zn 70/30 merupakan kemudian dilanjutkan proses canai pada mesin

C selama 90 menit, yang

pengamatan perubahan bentuk dan ukuran butir, aliran OnoRoll kapasitas 20 tonF dengan parameter

deformasi material (strain marking), dan cacat-cacat deformasi canai double pass reverse, bolak-balik

mikro baik di permukaan maupun di dalam butir yang sebanyak 32.25%, 35.48%, dan 38.7% yang

mungkin timbul dari proses canai hangat. Preparasi benda dilanjutkan dengan pendinginan udara.

uji berdasarkan ASTM E3 – 01[5].

Penelitian ini diawali dengan pemanasan Persiapan benda uji sebelum pengamatan awal benda uji dari suhu ruang ke suhu 700 o C metalografi meliputi pencetakan sampel, pengamplasan, selama 30 menit lalu ditahan selama 90 menit untuk

dan pemolesan sampel sampai mendapatkan permukaan proses homogenisasi yang bertujuan untuk

yang lebih halus dan mengkilap serta bebas goresan menghasilkan ukuran butir yang lebih seragam,

akibat pengamplasan. Proses selanjutnya yaitu etsa yang kemudian dilanjutkan dengan pendinginan dalam

bertujuan untuk memunculkan jejak batas butir dan oven ke suhu ruang seperti yang terlihat pada

morfologi struktur butir pada benda uji dengan Gambar 2. Selanjutnya dilakukan pemanasan ke

menggunakan zat etsa ferric klorida atau 10% FeCl 3 yang suhu 500 o

C dengan waktu 15 menit dan ditahan terdiri atas 10 gr FeCl 3 dan 90 ml alcohol 96%. Kemudian selama 15 menit lalu dilakukan canai hangat secara

dilakukan pengamatan struktur mikro dengan metode double pass reversible dengan derajat deformasi

metalografi menggunakan mikroskop optik.

32.25%, 35.48%, dan 38.7% kemudian dilanjutkan Setelah dilakukan pengamatan metalografi lalu dengan pendinginan di udara, tahapan proses

dilakukan analisa dan perhitungan ukuran butir yang ditunjukkan pada Gambar 3.

mengacu kepada ASTM E 112 dengan metode Intercept Heyn[6]. Prinsip perhitungan ukuran butir dengan metode

Intercept Heyn yaitu mengitung jumlah titik potong keramik Si 3 Ni 4 yang berperan penting dalam mengontrol antara total panjang garis yang ditarik sepanjang

sifat mekanik dari material keramik tersebut [7]. 500 mm dengan batas butir pada foto struktur mikro

Ukuran diameter butir dan ketebalan butiran dengan perbesaran tertentu. Awalnya yaitu dengan

dari perhitungan nilai Grain Aspect Ratio (GAR) pada membuat 3 lingkaran yang masing-masing

material paduan 70/30 Cu-Zn akan berubah setelah memiliki diameter sebesar 79,58 mm, 53,05 mm,

dilakukan proses canai dan pemanasan sekaligus. Dengan dan 26,53 mm dimana ketiga lingkaran tersebut

mengamati besar butir dan perubahan dimensi ketebalan digabung menjadi satu dengan panjang total ketiga

maka evolusi mikrostruktur dan morfologi struktur dapat garis lingkaran tersebut 500 mm seperti yang

diamati.

terlihat pada Gambar 4. Perhitungan GAR dari butir pada setiap sampel dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :

GAR=P/L

dimana : GAR = Grain Aspect Ratio, P = Panjang butir (mm), dan L = Lebar butir (mm)

3. Hasil dan Pembahasan

Pengamatan metalografi dilakukan pada bagian tengah dan tepi benda uji hasil deformasi seperti yang ditunjukkan oleh huruf X dan Y pada Gambar 5.

Gambar 5. Daerah benda uji untuk pengamatan metalografi, X adalah daerah tengah, Y adalah daerah tepi posisi searah canai hangat

Gambar 4. Metode intercept heyn, dengan menggunakan garis berbentuk lingkaran dengan total panjang garis 500 mm, dengan foto perbesaran 100X

Jumlah titik potong persatuan panjang (P L ) dihitung dengan P L = P/ L T /M, dan panjang garis perpotongan (L 3 ) adalah : L 3 = 1/P L

dimana : P = Jumlah titik potong batas butir dengan total panjang garis yang dalam hal ini berbentuk lingkaran, L T = Panjang Garis Total (Sesuai standar ASTM =500mm), dan M = Perbesaran

Dari P L atau L 3 , dapat dilihat di tabel besar butir ASTM E 112 (Standard Test Methods for Determining Average Grain Size, 2003), atau dimasukkan ke dalam rumus :

G = -6,6439 log (L 3 ) – 3,2877 (2)

Untuk menentukan diameter ukuran butir dilakukan dengan menyesuaikan nomor G yang didapat dalam perhitungan dengan tabel ukuran butir standar pada

ASTM E112 [6]. Gambar 6. Foto mikrostruktur benda uji bulk, (a) Daerah Sedangkan untuk bentuk butir dengan bentuk

tengah (X), (b) Daerah tepi (Y). Etsa 10% FeCl 3

memanjang menggunakan metode GAR (Grain

Aspect Ratio) yang bertujuan untuk mengetahui Paduan Cu-Zn 70/30 yang digunakan pada peranan proses TMCP dan canai hangat terhadap

penelitian ini adalah pelat yang sebelumnya telah besar dan dimensi butir dari masing-masing benda

mendapat perlakuan berupa canai panas sebanyak 10 pass uji. Penggunaan GAR tersebut awalnya dilakukan

yang dilanjutkan dengan canai dingin sebanyak 40 pass, untuk mengetahui sifat mekanik material pada

lalu dilanjutkan dengan anil yang bertujuan untuk lalu dilanjutkan dengan anil yang bertujuan untuk

Gambar

7. Foto mikrostruktur benda uji setelah homogenisasi 700 o

C selama 90 menit. Etsa 10%

FeCl 3

Hasil pengukuran

besar

butir

menunjukkan bahwa diameter butir rata-rata dari pelat yang dihomogenisasi mencapai 60 HV 71.82 μm dengan suktur mikro paduan Cu-Zn 70/30 terdiri dari butiran dengan twin berbentuk garis-garis sejajar [8-10] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.

Pada Gambar 8 (A) s/d (F) menunjukkan bahwa dengan meningkatnya derajat deformasi dari 32.25% s/d 35.48% menghasilkan distribusi ukuran butir yaitu mencapai ± 0.4-1.7µm dengan perbedaan ukuran butir berkisar antara 1 s/d 4.12 % seperti yang terlihat pada Gambar 9. Namun, pada derajat deformasi yang lebih tinggi sebesar 38.7% menghasilkan perbedaan ukuran butir antara bagian tepi dan bagian tengah yang sangat besar yaitu mencapai 11.38%.

rekristalisasi lebih mudah terjadi di bagian tepi. Hal ini dibuktikan dengan banyaknya butiran halus yang terbentuk di bagian tepi dibandingkan bagian tengah. Selain itu, pada permukaan struktur mikronya juga terlihat adanya bidang twin yang terdeformasi (twin deformed) dan saling berhimpit yang ditandai dengan kumpulan garis kusut, deformasi plastis yang meningkat dan ditandai dengan garis hitam, serta batas butir yang semakin kurang jelas. Kumpulan garis kusut dan garis- garis hitam tersebut semakin jelas terlihat ketika deformasi aktual mencapai 35.48% seperti yang terlihat pada Gambar 8 (C) dan (D) (garis putus-putus).

Struktur mikro di derajat deformasi sebesar 32.35% dan 35.48% menunjukkan bahwa butir telah

mengalami rekristalisasi sebagian yang ditandai dengan bentuk butir bulat yang tidak beraturan seperti yang

terlihat pada Gambar 8 (A) s/d (D). Distribusi ukuran yang berbeda antara bagian tepi dan tengah menunjukkan mulai terjadi transformasi dan pertumbuhan butir baru. Fenomena ini disebut partially recrystallized (rekristalisasi sebagian) yang terjadi setelah pertumbuhan nuclei dari penggabungan sub butir[8].

Sedangkan ukuran butir terkecil terdapat pada mikrostruktur benda uji yang dilakukan canai hangat dengan derajat deformasi aktual 38.7% seperti yang terlihat pada Gambar 8 (E) s/d (F).

Menurut Radovic, dkk[10] yang melakukan thermomechanical treatment pada paduan AlMg4.5Cu0.5 menunjukkan bahwa pertumbuhan mikrostruktur setelah canai dingin dan anil berhubungan erat dengan dengan derajat deformasi dan temperatur anil, peningkatan

Gambar 8 . Pengamatan struktur mikro dari reduksi canai, dan temperatur anil yang menyebabkan mikroskop optik untuk benda uji canai hangat,

terjadinya rekristalisasi yang menghasilkan struktur butir deformasi aktual 32.25% (A) Bagian tepi, (B)

partial recrystallized dan fully recrystallized. Setelah anil pada temperatur 250 Bagian tengah; deformasi actual 35.48% (C) Bagian o

C terjadi recovery (pemulihan) tepi, (D) Bagian tengah; deformasi aktual 38.7% (E)

untuk semua persen reduksi. Sedangkan setelah anil pada Bagian tepi, (F) Bagian tengah. Etsa 10% FeCl 3 temperatur 350 o

C terjadi partial recrystallized pada

persentase reduksi 20% dan terjadi fully recrystallized pada presentase reduksi 40-60%. Ukuran butir yang

terekristalisasi sangat dipengaruhi oleh reduksi canai

60 44,9 dingin sebelum anil dan diperhalus lagi dengan reduksi

,μ 40 canai dingin.

43,12 Jadi, pada penelitian ini dengan persentase

reduksi dari 32.35% dan 35.48% menghasilkan butiran

0 ran bulat yang tidak beraturan yang menandakan bahwa

proses rekristalisasi sebagian telah terjadi. Sedangkan

pada persentase reduksi sebesar 38.7% menghasilkan

Derajat deformasi (%)

butir yang lebih halus dan mengarah ke bentuk equiaxed. Hal ini menandakan bahwa struktur butiran sudah

Ukuran Butir Tepi

Ukuran Butir Tengah