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