PENGARUH SUHU KARBURASI DAN WAKTU TAHAN TERHADAP KEKUATAN TARIK BAJA KARBON DENGAN VARIASI MEDIA PENDINGIN | M. | SMARTek 611 2152 1 PB
ek
SIPIL MESIN ARSITEKTUR ELEKTRO
PENG ARUH SUHU KA RBURA SI DAN WAKTU TAHAN TERHA DAP KEKUA TAN TARIK
BA JA KARBO N DENG AN VARIA SI MEDIA PENDING IN
Muha mma d Zuc hry M.*
Abstrac t
C a rb o n ste e l is wid e ly use d a s ind ustria l ma te ria ls b e c a use o f its p ro p e rtie s whic h va rie s the
ma te ria l ha s the p ro p e rtie s o f mo st so ft a nd e a sy to ma ke until the lo ud e st c ha ng e the p ro p e rtie s
o f ste e l c a n b e o b ta ine d b y he a t tre a tme nt to p ro vid e tre a tme nt whe re a c o mb ina tio n o f
he a ting a nd c o o ling fo r a c e rta in time thus o b ta in the d e sire d me c ha nic a l p ro p e rtie s. Fo r this
re q uire d ha rd e ne d o n the surfa c e whic h is o ne wa y to o b ta in the surfa c e (skin) a ha rd , we a r
re sista nt a nd o n the insid e (c o re ) a re re silie nt a nd to ug h. C a rb urizing tre a tme nt p e rfo rme d o n
c a rb o n ste e l with va ria tio n o f c o o ling re sulte d in a c ha ng e in te nsile stre ng th o f c a rb o n ste e l It
c a n b e se e n b y the d iffe re nc e in te nsile stre ng th e xp e rie nc e d b y c a rb o n ste e l ha ving a d iffe re nt
c o o ling sta rting fro m se a wa te r,wa te r,o il,a nd .a ir.
Ke y words : C a rb urizing , c o o ling me d ia , te nsile stre ng th
A b stra k
Ba ja ka rb o n b a nya k d ig una ka n se b a g a i b a ha n ind ustri ka re na sifa tnya ya ng b e rva ria si, d im a na
b a ha n ini m e m iliki sifa t luna k d a n m ud a h untuk d iting ka tka n ke ke ra sa nnya , d a n sifa t b a ja ini
d a p a t d ip e ro le h d e ng a n p e rla kua n p a na s. Pe rla kua n p a na s d e ng a n va ria si p e nd ing ina n p a d a
wa ktu te rte ntu a ka n d ip e ro le h sifa t m e ka nik ya ng d iing inka n. Untuk m e m p e ro le h ke ke ra sa n
p e rm uka a n , ta ha n a us d a n m e m p unya i inti ya ng ule t se rta ta ng g uh m a ka , C a rb urizing a d a la h
sa la h sa tu c a ra p e rla kua n ya ng d a p a t d ib e rika n p a d a b a ja ka rb o n untuk m e ning ka tka n
ke ke ra sa n, d e ng a n m e m b e rika n va ria si p e nd ing ina n a ka n m e ng a kib a tka n p e rub a ha n d a la m
ke kua ta n ta rik b a ja ka rb o n Ha l ini d a p a t d iliha t o le h p e rb e d a a n ke kua ta n ta rik ya ng d ia la m i o le h
b a ja ka rb o n d e ng a n p e nd ing in ya ng b e rb e d a m ula i d a ri a ir la ut, a ir, m inya k, d a n ud a ra .
Ka ta Kunc i : Ka rb ura si, m e d ia p e nd ing in, ke kua ta n ta rik
1. Pe nda hulua n
Ba ja ka rb o n b a nya k d ip a ka i
se b a g a i b a ha n ind ustri ka re na sifa tsifa tnya ya ng b e rva ria si ya itu b a ha n
te rse b ut m e m p unya i sifa t d a ri p a ling
luna k d a n m ud a h d ib ua t sa m p a i ya ng
p a ling ke ra s, o le hnya itu m e ng a p a b a ja
d ise b ut b a ha n ya ng ka ya d e ng a n sifa tsifa t
b a nya k
d ig una ka n
se b a g a i
p e ra la ta n
d a p ur,
je m b a ta n,
dan
ko nstruksi. Pe rub a ha n sifa t-sifa t d a ri b a ja
d a p a t d ip e ro le h d e ng a n m e m b e rika n
p e rla kua n he a t tre a tm e nt d im a na
ko m b ina si
d a ri
p e m a na sa n
dan
p e nd ing ina n untuk wa ktu
te rte ntu
se hing g a m e nd a p a tka n sifa t m e ka nik
ya ng d iing inka n.. Da la m b a nya k ha l
se ring ka li ke ule ta n a ta u ke ta ng g uha n ini
jug a d ip e rluka n, d isa m p ing sifa t ta ha n
a usnya . Untuk ha l te rse b ut d ip e rluka n
p e ng e ra sa n p a d a p e rm uka a n ya ng
m e rup a ka n sa la h sa tu c a ra untuk
m e m p e ro le h b a g ia n p e rm uka a n (kulit)
ya ng ke ra s, ta ha n a us d a n p a d a b a g ia n
d a la m (inti) ya ng ule t d a n ta ng g uh.
Pa d a p e ng e ra sa a n p e rm uka a n
(surfa c e
ha rd e ning )
jug a
a ka n
m e nye b a b ka n
la p isa n
p e rm uka a n
* Sta f Pe ng a ja r Jurusa n Te knik Me sin Fa kulta s Te knik Unive rsita s Ta d ula ko , Pa lu
Pe ng a ruh Suhu Ka rb ura si d a n Wa ktu Ta ha n te rha d a p Ke kua ta n Ta rik Ba ja
De ng a n Va ria si Me d ia Pe nd ing in
(Muha mma h Zuc hry M.)
m e nja d i kua t d a n
pada
la p isa n
p e rm uka a n te rja d i te g a ng a n sisa . Ha l ini
m e nja d ika n b e nd a ke rja m e nja d i ta ha n
te rha d a p
ke le la ha n
dan
b a ta s
ke le la ha n na ik (Wa c hid Suc he rm a n
1987).
Ba ha n uji d ip a ka i b a ja ka rb o n
re nd a h (St 37 ya ng d ite m ui d ip a sa r
b e b a s, b a ja ini a d a la h b a ja ka rb o n
re nd a h d e ng a n ka d a r ka rb o n+ 0,16 %
se hing g a tid a k b isa d ike ra ska n se c a ra
la ng sung ke c ua li d e ng a n p e na m b a ha n
ka rb o n
Sa la h
sa tu
c a ra
untuk
m e nd a p a tka n p e rm uka a n ya ng ke ra s
a d a la h d e ng a n c a ra c a rb ura si ya itu
b e nd a ke rja d im a sukka n ke d a la m ko ta k
b a ja ya ng
b e risi b a ha n ka rb ura si
d e ng a n m e nyisa ka n rua ng + 50 m m .
Se te la h d itutup , d ip a na ska n p e rla ha nla ha n
hing g a
m e nc a p a i
suhu
c a rb urizing ( 850 – 1000 o C ) d a n d ita ha n
p a d a suhu te rse b ut se la m a b e b e ra p a
ja m .
Pe ne litia n
ini
m e m b a ha s
te nta ng p e ng a ruh b a ha n p e nd ing in a ir,
a ir la ut, o li d a n ud a ra ) p a d a p ro se s la ku
p a na s b a ja ka rb o n St 37 te rha d a p sifa t
ke kua ta n b a ja ya ng te la h m e ng a la m i
p ro se s ka rb ura si.. Pe ng g una a n m e d ia
p e nd ing in ya ng b e rb e d a -b e d a b e rg una
d a la m p e ne ntua n sifa t d a ri m a te ria l
ya ng d iing inka n, d im a na se m a kin b e sa r
m a ssa je nis d a ri m e d ia p e nd ing in, m a ka
la ju p e nd ing ina nnya a ka n se m a kin
b e sa r d e m ikia n.se b a liknya .
2. Stud i Pusta ka
Pro se s ka rb ura si d ike na l d e ng a n
p ro se s p e ng e ra sa n p e rm uka a n ( surfa c e
ha rd e ning ). Pro se s ini d ig unka n p a d a
e le m e n
m e sin
ya ng
d iing inka n
p e rm uka a nnya
ya ng
ke ra s
te ta p i
b a g ia nn inti te ta p lia t, m isa lnya p a d a
ro d a g ig i, p o ro s ya ng b e rp uta r se hing g a
ke a usa n
e le m e n
te rse b ut
dapat
d ikurng i. Pro se s ka rb ura si d ila kuka n
d e ng a n m e m e na ska n b a ja d ise kita r
te m p e ra tur tra nsfo rm a si a uste nit a nta ra
816 – 983 o C te rg a ntung ka d a r ka rb o n
(C ) m a te ria l, d a p a t d iliha t p a d a
d ia g ra m fa sa b a ja ka rb o n d id a la m
ling kung a n ya ng ka ya
a ka n ka d a r
ka rb o n. Ba ha n se b a g a i sum b e r ka rb o n
d ia nta ra nya
a ra ng ,
c oc as
(b rike t
b a tub a ra ), c ya nid e , so d ium c a rb o na te ,
a ta u b a rium ka rb o na te , hyd ro c a rb o n
m e tha ne d a n p ro p a ne .
Jika b e si d ip a na ska n d a la m
ling kung a n ya ng ka ya a ka n ka rb o n,
m a ka
pada
p e rm uka a n
m a te ria l
te rb e ntuk la p isa n ya ng ka ya a ka n
ka rb o n. Se te la h te m p e ra tur p e m a na sa n
te rc a p a i d a n d ita ha n p a d a te m p e ra tur
te rse b ut d e ng a n se la ng wa ktu te rte ntu,
m a ka ka rb o n a ka n b e rd ifusi sa m p a i
ke d a la m a n te te ntu.
Sua tu b a ha n d a p a t b e rub a h
d e ng a n a d a nya g a ya ya ng b e ke rja
p a d a nya
dan
a ka n
m e nd a p a t
p e rla wa na n g a ya d a la m b a ha n ya ng
c e nd e rung untuk m e la wa n g a ya lua r.
Ha sil inte ra ksi ke d ua g a ya te rse b ut
a d a la h ke c e nd e rung a n d a ri b a ha n
untuk ke m b a li ke b e ntuk se m ula a p a b ila
g a ya -g a ya lua r d itia d a ka n ya ng d ise b ut
ke le ntura n (e la stisita s) b a ha n . De fo rm a si
e la stis te rja d i b ila se p o to ng lo g a m
d ib e b a ni g a ya d a n b ila b e rup a g a ya
ta rik b e nd a a ka n b e rta m b a h p a nja ng ,
se b a liknya b ila b e b a n b e rup a g a ya
te ka n m e ng a kib a tka n b e nd a m e nja d i
p e nd e k. Re g a ng a n e la stik a d a la h ha sil
d a ri p e rp a nja ng a n se l sa tua n d a la m
a ra h te g a ng a n ta rik a ta u d a la m a ra h
te ka na n. Bila ha nya a d a d e fo rm a si
e la stik, re g a ng a n a ka n se b a nd ing
d e ng a n
te g a ng a n.
Pe rb a nd ing a n
a nta ra te g a ng a n d a n re g a ng a n d ise b ut
mo d ulus e la stisita s. Ma kin b e sa r g a ya
ta rik-m e na rik a nta r a to m lo g a m , m a kin
ting g i p ula mo d ulus e la stisita snya . Pa d a
sa a t b a ta ng uji m e ne rima g a ya ta rik
se b e sa r F, d e ng a n lua s p e na m p a ng
m ula - m ula A o , m a ka p a nja ng b a ta ng
123
Jurna l SMARTe k, Vo l. 9 No . 2. Me i 2011: 122 - 127
a ka n b e rta m b a h se b e sa r ΔL, se hing g a
tim b ul te g a ng a n ya ng b e sa rnya :
σ=
F
Ao
………….…………(1)
Pe rb a nd ing a n a nta ra te g a ng a n d a n
re g a ng a n
e la stis
d ise b ut
Mo d ulus
e la stisita s
(Mo d ulus
Yo ung ),
ya ng
p e rum usa nnya se p e rti b e rikut ini:
De ng a n:
σ = Te g a ng a n (N/ m 2)
F = Be b a n (N)
A 0 = Lua s p e na m p a ng
m ula (m 2 )
m ula
L1 − Lo ………….…………(2)
Lo
d e ng a n:
ε = Re g a ng a n
E=
-
Pe rb a nd ing a n
a nta ra
p e rta m b a ha n p a nja ng ( Δ l = l1 - l0 )
d e ng a n p a nja ng m ula -m ula (l0) d ise b ut
re g a ng a n :
ε=
L1 = Pa nja ng se te la h d ib e ri b e b a n
(m )
L0 = Pa nja ng m ula -m ula (m )
σ
ε
………….…………(3)
d e ng a n:
E = Mo d ulus Yo ung (N/ m 2)
σ = Te g a ng a n (N/ m 2)
ε = Re g a ng a n
Pa d a p e ng ujia n ta rik b e nd a
ke rja d ib e b a ni se c a ra b e rta ha p , ya ng
b e rta m b a h b e sa r se d ikit d e m i se d ikit.
Akib a t p e m b e b a na n ini, m a ka te rja d i
p e rub a ha n p a nja ng te rha d a p b e sa rnya
b e b a n o le h m e sin ta rik se hing g a te rja d i
hub ung a n d ia g ra m ( σ -ε) se b a g a im a na
p a d a g a m b a r 1.
σ (kN/ m m 2)
U
σu
σB
σy
y
σE
σP
E
B
P
0
ε
G a m b a r 1. Hub ung a n Te g a ng a n - Re g a ng a n
124
(%)
Pe ng a ruh Suhu Ka rb ura si d a n Wa ktu Ta ha n te rha d a p Ke kua ta n Ta rik Ba ja
De ng a n Va ria si Me d ia Pe nd ing in
(Muha mma h Zuc hry M.)
d a ta ya ng d ip e ro le h d a ri uji m e ka nis
te rse b ut d ia na lisa d e ng a n Pe rhitung a n
te g a ng a n d a n re g a ng a n uta m a ya itu
te g a ng a n,re g a ng a n,
dan
re d uksi
p e na m p a ng p a d a d a e ra h –d a e ra h
p ro p o rsio na l, yie ld ing , ultim a te , b re a k,
d a n mo d ulus e la stic .
3. Me to de Pe ne litia n
3.1 Ta ha p a n p e ne litia n
Ke g ia ta n p e ne litia n ini d ib a g i
b e b e ra p a
ta ha p ,
ya itu
ta ha p
p e rsia p a n, ta ha p p e ng e rja a n, ta ha p
p e ng ujia n d a n ta ha p a na lisa .
Pa d a ta ha p p e ng e rja a n b e nd a
ke rja
, d ila kuka n p ro se s ka rb ura si
d e ng a n m e d ia c o c a s (b rike t b a tub a ra )
p a d a te m p e ra tur 900 o C d a n 950 o C
d e ng a n wa ktu ta ha n se la m a 3, 6 d a n 9
ja m
d a la m
tung ku
ke m ud ia n
d id ing inka n d e ng a n a ir, o li ud a ra d a n
a ir la ut. . La ng ka h se la njutnya ia la h
p ro se s uji m e ka nis ya itu uji ta rik, Da ta -
3.2 Pe ng ujia n Ta rik
Untuk
p e ng ujia n d ig una ka n
Me sin uji Ta rik (Te nsile Ma c hine ), Tip e
Unive rsa l PM10, m e sin uji ta rik ya ng
d ig una ka n se p e rti ya ng d ip e rliha tka n
p a d a g a m b a r 2 b e rikut:
G a m b a r 2. Me sin uji Ta rik Typ e Unive rsa l
Lc
L0
A0
L0
G a m b a r 3. Mo d e l sp e sim e n Pe ng ujia n
Ke te ra ng a n :
A 0 = Lua s p e na m p a ng (m m 2) ; L0 = Pa nja ng Ukur = 50 (m m )
Te b a l sp e c ime n (To ) = 4 m m ; Le b a r sp e c im e n (Bo ) = 20 m m ’
125
Jurna l SMARTe k, Vo l. 9 No . 2. Me i 2011: 122 - 127
D a ta y a n g d ih a silka n p a d a
p e n g u jia n in i y a itu b e b a n ta rik
p ro p o rtio n a l, m u lu r, m a ksim u m ,
p a ta h
dan
p e rta m b a h a n
p a n ja n g ,
se la n ju tn y a
d a ta
te rse b u t d io la h .
4. Ha sil d a n Diskusi
Da ri ha sil Pe ng ujia n me ka nis
ya itu uji ta rik,
m a sin g - m a sin g
sp e c im e n y a n g d ika rb u ra si p a d a
su h u 9 0 0 o C d a n 9 5 0 o C d e n g a n
p e n d in g in a n a ir, o li, u d a ra d a n
a ir la u t h a sil p e n g u jia n y a n g
d id a p a tka n d ip e rlih a tka n p a d a
g ambar
4 d a n g a m b a r 5.
D a ri g ra fik g a m b a r 4 d a n
g a m b a r 5 te rlih a t b a h w a te ja d i
p e n in g ka ta n te g a n g a n ta rik b a ik
p a d a su h u 9 0 0 o C m a u p u n su h u
9 5 0 o C . Pa d a b a h a n b a ja y a n g
d ic a rb u rizin g d e n g a n su h u 9 0 0 o C
te g a n g a n ta rik te rb e sa r te rja d i
p a d a w a ktu p e n a h a n a n 9 ja m
d e ng a n
m e n g g u n a ka n
m e d ia
p e n d in g in a ir la u t= 1 , 0 5 5 9 KN/ m m 2
, ke m u d ia n a ir = 0 , 9 9 7 1 KN/ m m 2 ,
o li = 0 , 7 5 9 0 7 KN/ m m 2 d a n u d a ra =
0 , 4 7 7 4 3 KN/ m m 2 .
Te gangan v s waktu (900oC)
Tegangan (KN/mm2)
1,2
1
air laut
0,8
udara
0,6
oli
0,4
air
0,2
0
0
2
4
6
8
10
waktu (jam)
G a m b a r 4 G ra fik hub a nta ra Te g a ng a n vs Wa ktu (900)
Te gangan v sWaktu (950oC)
1
0,9
Tegangan(KN/mm2)
0,8
0,7
air laut
0,6
udara
0,5
oli
0,4
air
0,3
0,2
0,1
0
0
2
4
6
8
10
Waktu (jam)
G a m b a r 5 G ra fik hub Te g a ng a n vs Wa ktu (950)
126
Pe ng a ruh Suhu Ka rb ura si d a n Wa ktu Ta ha n te rha d a p Ke kua ta n Ta rik Ba ja
De ng a n Va ria si Me d ia Pe nd ing in
(Muha mma h Zuc hry M.)
Untuk
b a ha n
b a ja
ya ng
d ic a rb urizing
d e ng a n
suhu
950 o C
te g a ng a n ta rik te rb e sa r te rja d i p a d a
wa ktu p e na ha na n 9 ja m d e ng a n
m e ng g una ka n a ir la ut = 0,9352 KN/ m m 2,
ke m ud ia n a ir = 0,7543 KN/ m m 2, o li =
0,7511 KN/ m m 2, d a n ud a ra = 0,4718
KN/ m m 2. Ini te rja d i d ika re na ka n o le h
je nis m e d ia p e nd ing in d a n ke ke nta la n
m e d ia p e nd ing in d im a na a ir la ut
m e m p unya i sifa t m e nd ing inka n p a ling
c e p a t , ke m ud ia n a ir, o li d a n ud a ra
m e nd ing inka n p a ling la m b a t, se la in itu
jug a
b e rhub ung a n d e ng a n wa ktu
p e na ha na n d im a na se m a kin la ma
wa ktu p e na ha na n (ho ld ing tim e ), m a ka
ke kua ta n ta rik sp e c im e n a ka n se m a kin
ting g i d e mikia n p ula se b a liknya . Ha l ini
jug a b e rla ku p a d a suhu ka rb ura si
d im a na ke kua ta n ta rik sp e c im e n suhu
950o C
le b ih re nd a h d ib a nd ing ka n
d e ng a n suhu 900o C .
5. Ke sim p ula n da n Sa ra n
5.1 Ke sim p ula n
Pro se s
c a rb urizing
m e m p e ng a ruhi
ke kua ta n
ta rik
sp e c im e n,d im a na se m a kin ting g i suhu
ka rb urizing
ya ng
d ib e rika n
a ka n
m e nurunka n ke kua ta n ta rik sp e c im e n
te rse b ut. Ha l ini d a p a t te rliha t d a ri ha sil
ya ng d ip e ro le h b a hwa ke kua ta n ta rik
sp e c im e n ka rb urizing p a d a suhu 900o C
le b ih
ting g i
=
1,0599
KN/ m m 2
d ib a nd ing ka n p a d a suhu 950o C =0,9352
KN/ m m 2, ke m ung kina n ini te rja d i ka re na
p ro se s p e ng a rb o na n p a d a suhu ya ng
le b ih
ting g i m e nja d ika n
sp e c im e n
te rse b ut m e nja d i g e ta s. Untuk m e d ia
p e nd ing in, ke kua ta n ta rik d ip e ng a ruhi
o le h
wa ktu
p e nd ing ina n
d im a na
se m a kin la m b a t wa ktu p e nd ing ina n
te rja d i m a ka ke kua ta n ta rik a ka n
se m a kin
b e sa r
d e m ikia n
p ula
se b a liknya ,. Ini te rliha t d a ri ha sil ya ng
d ip e ro le h b a hwa d iliha t d a ri ke c e p a ta n
p e nd ing ina n m a ka uruta n b e sa rnya
ke kua a n ta rik d im ula i d a ri a ir,a ir la ut, o li
d a n ud a ra .
5.2 Sa ra n
a . Se b a g a i
b a ha n
p e m b a nd ing
se b a iknya
d ila kuka n
p e ng ujia n
m e ng g una ka n
va ria si
m e d ia
c a rb ura si
b.
Pe ng ujia n
dapat
m e ng g una ka n
ke te b a la n sp e sim e n ya ng b e va ria si
d a n wa ktu p e na ha na n ya ng le b ih
va ria tif.
6. Da fta r Pusta ka
Anwa r Ala m sya h, 1993, Pe ng e mb a ng a n
Te knik Pe rla kua n Pa na s p a d a
Ba ja
ya ng
b e rwa wa sa n
Ling kung a n , PT. Tira Auste nit
G ra ha Ba kti Pra ja
Die te r,G e o rg e E, 1986, M e c ha nic a l
Me ta llurg y, Mc G ra w Hill Bo o k
C o m p a ny Printe rs Ltd .
G e o rg e
Kra uss, 1990,
Ste e l He a t
Tre a tme nt
a nd
Pro c e ssing
Princ ip le s, ABM Inte rna tio na l
La wre nc e H. Va n Vla c k, 1992, Ilmu d a n
Te kno lo g i Ba ha n, Ed isi ke lim a ,
Erla ng g a , Ja ka rta
Po lite knik
Ma nufa ktur
Ba nd ung ,
Pe ng e ta hua n
Ba ha n ,
De p a rte m e n Pe nd id ika n d a n
Ke b ud a ya a n, Ba nd ung
Suha rto no , H. Ag us, 1994,
Pe ng a ruh
Ka rb ura si Te rha d a p Ke ta ha na n
Le la h Ba ja Ka rb o n Me d ium
d e ng a n Ta kik V, m a ja lla h BPPT,
No LIX, Ja ka rta
Ta ta
Sud ria ,
MS,
Pro f,
1988,
Pe ng e ta hua n
Ba ha n
Te knik,
Pra d ya Pa ra mita , Ja ka rta
127
SIPIL MESIN ARSITEKTUR ELEKTRO
PENG ARUH SUHU KA RBURA SI DAN WAKTU TAHAN TERHA DAP KEKUA TAN TARIK
BA JA KARBO N DENG AN VARIA SI MEDIA PENDING IN
Muha mma d Zuc hry M.*
Abstrac t
C a rb o n ste e l is wid e ly use d a s ind ustria l ma te ria ls b e c a use o f its p ro p e rtie s whic h va rie s the
ma te ria l ha s the p ro p e rtie s o f mo st so ft a nd e a sy to ma ke until the lo ud e st c ha ng e the p ro p e rtie s
o f ste e l c a n b e o b ta ine d b y he a t tre a tme nt to p ro vid e tre a tme nt whe re a c o mb ina tio n o f
he a ting a nd c o o ling fo r a c e rta in time thus o b ta in the d e sire d me c ha nic a l p ro p e rtie s. Fo r this
re q uire d ha rd e ne d o n the surfa c e whic h is o ne wa y to o b ta in the surfa c e (skin) a ha rd , we a r
re sista nt a nd o n the insid e (c o re ) a re re silie nt a nd to ug h. C a rb urizing tre a tme nt p e rfo rme d o n
c a rb o n ste e l with va ria tio n o f c o o ling re sulte d in a c ha ng e in te nsile stre ng th o f c a rb o n ste e l It
c a n b e se e n b y the d iffe re nc e in te nsile stre ng th e xp e rie nc e d b y c a rb o n ste e l ha ving a d iffe re nt
c o o ling sta rting fro m se a wa te r,wa te r,o il,a nd .a ir.
Ke y words : C a rb urizing , c o o ling me d ia , te nsile stre ng th
A b stra k
Ba ja ka rb o n b a nya k d ig una ka n se b a g a i b a ha n ind ustri ka re na sifa tnya ya ng b e rva ria si, d im a na
b a ha n ini m e m iliki sifa t luna k d a n m ud a h untuk d iting ka tka n ke ke ra sa nnya , d a n sifa t b a ja ini
d a p a t d ip e ro le h d e ng a n p e rla kua n p a na s. Pe rla kua n p a na s d e ng a n va ria si p e nd ing ina n p a d a
wa ktu te rte ntu a ka n d ip e ro le h sifa t m e ka nik ya ng d iing inka n. Untuk m e m p e ro le h ke ke ra sa n
p e rm uka a n , ta ha n a us d a n m e m p unya i inti ya ng ule t se rta ta ng g uh m a ka , C a rb urizing a d a la h
sa la h sa tu c a ra p e rla kua n ya ng d a p a t d ib e rika n p a d a b a ja ka rb o n untuk m e ning ka tka n
ke ke ra sa n, d e ng a n m e m b e rika n va ria si p e nd ing ina n a ka n m e ng a kib a tka n p e rub a ha n d a la m
ke kua ta n ta rik b a ja ka rb o n Ha l ini d a p a t d iliha t o le h p e rb e d a a n ke kua ta n ta rik ya ng d ia la m i o le h
b a ja ka rb o n d e ng a n p e nd ing in ya ng b e rb e d a m ula i d a ri a ir la ut, a ir, m inya k, d a n ud a ra .
Ka ta Kunc i : Ka rb ura si, m e d ia p e nd ing in, ke kua ta n ta rik
1. Pe nda hulua n
Ba ja ka rb o n b a nya k d ip a ka i
se b a g a i b a ha n ind ustri ka re na sifa tsifa tnya ya ng b e rva ria si ya itu b a ha n
te rse b ut m e m p unya i sifa t d a ri p a ling
luna k d a n m ud a h d ib ua t sa m p a i ya ng
p a ling ke ra s, o le hnya itu m e ng a p a b a ja
d ise b ut b a ha n ya ng ka ya d e ng a n sifa tsifa t
b a nya k
d ig una ka n
se b a g a i
p e ra la ta n
d a p ur,
je m b a ta n,
dan
ko nstruksi. Pe rub a ha n sifa t-sifa t d a ri b a ja
d a p a t d ip e ro le h d e ng a n m e m b e rika n
p e rla kua n he a t tre a tm e nt d im a na
ko m b ina si
d a ri
p e m a na sa n
dan
p e nd ing ina n untuk wa ktu
te rte ntu
se hing g a m e nd a p a tka n sifa t m e ka nik
ya ng d iing inka n.. Da la m b a nya k ha l
se ring ka li ke ule ta n a ta u ke ta ng g uha n ini
jug a d ip e rluka n, d isa m p ing sifa t ta ha n
a usnya . Untuk ha l te rse b ut d ip e rluka n
p e ng e ra sa n p a d a p e rm uka a n ya ng
m e rup a ka n sa la h sa tu c a ra untuk
m e m p e ro le h b a g ia n p e rm uka a n (kulit)
ya ng ke ra s, ta ha n a us d a n p a d a b a g ia n
d a la m (inti) ya ng ule t d a n ta ng g uh.
Pa d a p e ng e ra sa a n p e rm uka a n
(surfa c e
ha rd e ning )
jug a
a ka n
m e nye b a b ka n
la p isa n
p e rm uka a n
* Sta f Pe ng a ja r Jurusa n Te knik Me sin Fa kulta s Te knik Unive rsita s Ta d ula ko , Pa lu
Pe ng a ruh Suhu Ka rb ura si d a n Wa ktu Ta ha n te rha d a p Ke kua ta n Ta rik Ba ja
De ng a n Va ria si Me d ia Pe nd ing in
(Muha mma h Zuc hry M.)
m e nja d i kua t d a n
pada
la p isa n
p e rm uka a n te rja d i te g a ng a n sisa . Ha l ini
m e nja d ika n b e nd a ke rja m e nja d i ta ha n
te rha d a p
ke le la ha n
dan
b a ta s
ke le la ha n na ik (Wa c hid Suc he rm a n
1987).
Ba ha n uji d ip a ka i b a ja ka rb o n
re nd a h (St 37 ya ng d ite m ui d ip a sa r
b e b a s, b a ja ini a d a la h b a ja ka rb o n
re nd a h d e ng a n ka d a r ka rb o n+ 0,16 %
se hing g a tid a k b isa d ike ra ska n se c a ra
la ng sung ke c ua li d e ng a n p e na m b a ha n
ka rb o n
Sa la h
sa tu
c a ra
untuk
m e nd a p a tka n p e rm uka a n ya ng ke ra s
a d a la h d e ng a n c a ra c a rb ura si ya itu
b e nd a ke rja d im a sukka n ke d a la m ko ta k
b a ja ya ng
b e risi b a ha n ka rb ura si
d e ng a n m e nyisa ka n rua ng + 50 m m .
Se te la h d itutup , d ip a na ska n p e rla ha nla ha n
hing g a
m e nc a p a i
suhu
c a rb urizing ( 850 – 1000 o C ) d a n d ita ha n
p a d a suhu te rse b ut se la m a b e b e ra p a
ja m .
Pe ne litia n
ini
m e m b a ha s
te nta ng p e ng a ruh b a ha n p e nd ing in a ir,
a ir la ut, o li d a n ud a ra ) p a d a p ro se s la ku
p a na s b a ja ka rb o n St 37 te rha d a p sifa t
ke kua ta n b a ja ya ng te la h m e ng a la m i
p ro se s ka rb ura si.. Pe ng g una a n m e d ia
p e nd ing in ya ng b e rb e d a -b e d a b e rg una
d a la m p e ne ntua n sifa t d a ri m a te ria l
ya ng d iing inka n, d im a na se m a kin b e sa r
m a ssa je nis d a ri m e d ia p e nd ing in, m a ka
la ju p e nd ing ina nnya a ka n se m a kin
b e sa r d e m ikia n.se b a liknya .
2. Stud i Pusta ka
Pro se s ka rb ura si d ike na l d e ng a n
p ro se s p e ng e ra sa n p e rm uka a n ( surfa c e
ha rd e ning ). Pro se s ini d ig unka n p a d a
e le m e n
m e sin
ya ng
d iing inka n
p e rm uka a nnya
ya ng
ke ra s
te ta p i
b a g ia nn inti te ta p lia t, m isa lnya p a d a
ro d a g ig i, p o ro s ya ng b e rp uta r se hing g a
ke a usa n
e le m e n
te rse b ut
dapat
d ikurng i. Pro se s ka rb ura si d ila kuka n
d e ng a n m e m e na ska n b a ja d ise kita r
te m p e ra tur tra nsfo rm a si a uste nit a nta ra
816 – 983 o C te rg a ntung ka d a r ka rb o n
(C ) m a te ria l, d a p a t d iliha t p a d a
d ia g ra m fa sa b a ja ka rb o n d id a la m
ling kung a n ya ng ka ya
a ka n ka d a r
ka rb o n. Ba ha n se b a g a i sum b e r ka rb o n
d ia nta ra nya
a ra ng ,
c oc as
(b rike t
b a tub a ra ), c ya nid e , so d ium c a rb o na te ,
a ta u b a rium ka rb o na te , hyd ro c a rb o n
m e tha ne d a n p ro p a ne .
Jika b e si d ip a na ska n d a la m
ling kung a n ya ng ka ya a ka n ka rb o n,
m a ka
pada
p e rm uka a n
m a te ria l
te rb e ntuk la p isa n ya ng ka ya a ka n
ka rb o n. Se te la h te m p e ra tur p e m a na sa n
te rc a p a i d a n d ita ha n p a d a te m p e ra tur
te rse b ut d e ng a n se la ng wa ktu te rte ntu,
m a ka ka rb o n a ka n b e rd ifusi sa m p a i
ke d a la m a n te te ntu.
Sua tu b a ha n d a p a t b e rub a h
d e ng a n a d a nya g a ya ya ng b e ke rja
p a d a nya
dan
a ka n
m e nd a p a t
p e rla wa na n g a ya d a la m b a ha n ya ng
c e nd e rung untuk m e la wa n g a ya lua r.
Ha sil inte ra ksi ke d ua g a ya te rse b ut
a d a la h ke c e nd e rung a n d a ri b a ha n
untuk ke m b a li ke b e ntuk se m ula a p a b ila
g a ya -g a ya lua r d itia d a ka n ya ng d ise b ut
ke le ntura n (e la stisita s) b a ha n . De fo rm a si
e la stis te rja d i b ila se p o to ng lo g a m
d ib e b a ni g a ya d a n b ila b e rup a g a ya
ta rik b e nd a a ka n b e rta m b a h p a nja ng ,
se b a liknya b ila b e b a n b e rup a g a ya
te ka n m e ng a kib a tka n b e nd a m e nja d i
p e nd e k. Re g a ng a n e la stik a d a la h ha sil
d a ri p e rp a nja ng a n se l sa tua n d a la m
a ra h te g a ng a n ta rik a ta u d a la m a ra h
te ka na n. Bila ha nya a d a d e fo rm a si
e la stik, re g a ng a n a ka n se b a nd ing
d e ng a n
te g a ng a n.
Pe rb a nd ing a n
a nta ra te g a ng a n d a n re g a ng a n d ise b ut
mo d ulus e la stisita s. Ma kin b e sa r g a ya
ta rik-m e na rik a nta r a to m lo g a m , m a kin
ting g i p ula mo d ulus e la stisita snya . Pa d a
sa a t b a ta ng uji m e ne rima g a ya ta rik
se b e sa r F, d e ng a n lua s p e na m p a ng
m ula - m ula A o , m a ka p a nja ng b a ta ng
123
Jurna l SMARTe k, Vo l. 9 No . 2. Me i 2011: 122 - 127
a ka n b e rta m b a h se b e sa r ΔL, se hing g a
tim b ul te g a ng a n ya ng b e sa rnya :
σ=
F
Ao
………….…………(1)
Pe rb a nd ing a n a nta ra te g a ng a n d a n
re g a ng a n
e la stis
d ise b ut
Mo d ulus
e la stisita s
(Mo d ulus
Yo ung ),
ya ng
p e rum usa nnya se p e rti b e rikut ini:
De ng a n:
σ = Te g a ng a n (N/ m 2)
F = Be b a n (N)
A 0 = Lua s p e na m p a ng
m ula (m 2 )
m ula
L1 − Lo ………….…………(2)
Lo
d e ng a n:
ε = Re g a ng a n
E=
-
Pe rb a nd ing a n
a nta ra
p e rta m b a ha n p a nja ng ( Δ l = l1 - l0 )
d e ng a n p a nja ng m ula -m ula (l0) d ise b ut
re g a ng a n :
ε=
L1 = Pa nja ng se te la h d ib e ri b e b a n
(m )
L0 = Pa nja ng m ula -m ula (m )
σ
ε
………….…………(3)
d e ng a n:
E = Mo d ulus Yo ung (N/ m 2)
σ = Te g a ng a n (N/ m 2)
ε = Re g a ng a n
Pa d a p e ng ujia n ta rik b e nd a
ke rja d ib e b a ni se c a ra b e rta ha p , ya ng
b e rta m b a h b e sa r se d ikit d e m i se d ikit.
Akib a t p e m b e b a na n ini, m a ka te rja d i
p e rub a ha n p a nja ng te rha d a p b e sa rnya
b e b a n o le h m e sin ta rik se hing g a te rja d i
hub ung a n d ia g ra m ( σ -ε) se b a g a im a na
p a d a g a m b a r 1.
σ (kN/ m m 2)
U
σu
σB
σy
y
σE
σP
E
B
P
0
ε
G a m b a r 1. Hub ung a n Te g a ng a n - Re g a ng a n
124
(%)
Pe ng a ruh Suhu Ka rb ura si d a n Wa ktu Ta ha n te rha d a p Ke kua ta n Ta rik Ba ja
De ng a n Va ria si Me d ia Pe nd ing in
(Muha mma h Zuc hry M.)
d a ta ya ng d ip e ro le h d a ri uji m e ka nis
te rse b ut d ia na lisa d e ng a n Pe rhitung a n
te g a ng a n d a n re g a ng a n uta m a ya itu
te g a ng a n,re g a ng a n,
dan
re d uksi
p e na m p a ng p a d a d a e ra h –d a e ra h
p ro p o rsio na l, yie ld ing , ultim a te , b re a k,
d a n mo d ulus e la stic .
3. Me to de Pe ne litia n
3.1 Ta ha p a n p e ne litia n
Ke g ia ta n p e ne litia n ini d ib a g i
b e b e ra p a
ta ha p ,
ya itu
ta ha p
p e rsia p a n, ta ha p p e ng e rja a n, ta ha p
p e ng ujia n d a n ta ha p a na lisa .
Pa d a ta ha p p e ng e rja a n b e nd a
ke rja
, d ila kuka n p ro se s ka rb ura si
d e ng a n m e d ia c o c a s (b rike t b a tub a ra )
p a d a te m p e ra tur 900 o C d a n 950 o C
d e ng a n wa ktu ta ha n se la m a 3, 6 d a n 9
ja m
d a la m
tung ku
ke m ud ia n
d id ing inka n d e ng a n a ir, o li ud a ra d a n
a ir la ut. . La ng ka h se la njutnya ia la h
p ro se s uji m e ka nis ya itu uji ta rik, Da ta -
3.2 Pe ng ujia n Ta rik
Untuk
p e ng ujia n d ig una ka n
Me sin uji Ta rik (Te nsile Ma c hine ), Tip e
Unive rsa l PM10, m e sin uji ta rik ya ng
d ig una ka n se p e rti ya ng d ip e rliha tka n
p a d a g a m b a r 2 b e rikut:
G a m b a r 2. Me sin uji Ta rik Typ e Unive rsa l
Lc
L0
A0
L0
G a m b a r 3. Mo d e l sp e sim e n Pe ng ujia n
Ke te ra ng a n :
A 0 = Lua s p e na m p a ng (m m 2) ; L0 = Pa nja ng Ukur = 50 (m m )
Te b a l sp e c ime n (To ) = 4 m m ; Le b a r sp e c im e n (Bo ) = 20 m m ’
125
Jurna l SMARTe k, Vo l. 9 No . 2. Me i 2011: 122 - 127
D a ta y a n g d ih a silka n p a d a
p e n g u jia n in i y a itu b e b a n ta rik
p ro p o rtio n a l, m u lu r, m a ksim u m ,
p a ta h
dan
p e rta m b a h a n
p a n ja n g ,
se la n ju tn y a
d a ta
te rse b u t d io la h .
4. Ha sil d a n Diskusi
Da ri ha sil Pe ng ujia n me ka nis
ya itu uji ta rik,
m a sin g - m a sin g
sp e c im e n y a n g d ika rb u ra si p a d a
su h u 9 0 0 o C d a n 9 5 0 o C d e n g a n
p e n d in g in a n a ir, o li, u d a ra d a n
a ir la u t h a sil p e n g u jia n y a n g
d id a p a tka n d ip e rlih a tka n p a d a
g ambar
4 d a n g a m b a r 5.
D a ri g ra fik g a m b a r 4 d a n
g a m b a r 5 te rlih a t b a h w a te ja d i
p e n in g ka ta n te g a n g a n ta rik b a ik
p a d a su h u 9 0 0 o C m a u p u n su h u
9 5 0 o C . Pa d a b a h a n b a ja y a n g
d ic a rb u rizin g d e n g a n su h u 9 0 0 o C
te g a n g a n ta rik te rb e sa r te rja d i
p a d a w a ktu p e n a h a n a n 9 ja m
d e ng a n
m e n g g u n a ka n
m e d ia
p e n d in g in a ir la u t= 1 , 0 5 5 9 KN/ m m 2
, ke m u d ia n a ir = 0 , 9 9 7 1 KN/ m m 2 ,
o li = 0 , 7 5 9 0 7 KN/ m m 2 d a n u d a ra =
0 , 4 7 7 4 3 KN/ m m 2 .
Te gangan v s waktu (900oC)
Tegangan (KN/mm2)
1,2
1
air laut
0,8
udara
0,6
oli
0,4
air
0,2
0
0
2
4
6
8
10
waktu (jam)
G a m b a r 4 G ra fik hub a nta ra Te g a ng a n vs Wa ktu (900)
Te gangan v sWaktu (950oC)
1
0,9
Tegangan(KN/mm2)
0,8
0,7
air laut
0,6
udara
0,5
oli
0,4
air
0,3
0,2
0,1
0
0
2
4
6
8
10
Waktu (jam)
G a m b a r 5 G ra fik hub Te g a ng a n vs Wa ktu (950)
126
Pe ng a ruh Suhu Ka rb ura si d a n Wa ktu Ta ha n te rha d a p Ke kua ta n Ta rik Ba ja
De ng a n Va ria si Me d ia Pe nd ing in
(Muha mma h Zuc hry M.)
Untuk
b a ha n
b a ja
ya ng
d ic a rb urizing
d e ng a n
suhu
950 o C
te g a ng a n ta rik te rb e sa r te rja d i p a d a
wa ktu p e na ha na n 9 ja m d e ng a n
m e ng g una ka n a ir la ut = 0,9352 KN/ m m 2,
ke m ud ia n a ir = 0,7543 KN/ m m 2, o li =
0,7511 KN/ m m 2, d a n ud a ra = 0,4718
KN/ m m 2. Ini te rja d i d ika re na ka n o le h
je nis m e d ia p e nd ing in d a n ke ke nta la n
m e d ia p e nd ing in d im a na a ir la ut
m e m p unya i sifa t m e nd ing inka n p a ling
c e p a t , ke m ud ia n a ir, o li d a n ud a ra
m e nd ing inka n p a ling la m b a t, se la in itu
jug a
b e rhub ung a n d e ng a n wa ktu
p e na ha na n d im a na se m a kin la ma
wa ktu p e na ha na n (ho ld ing tim e ), m a ka
ke kua ta n ta rik sp e c im e n a ka n se m a kin
ting g i d e mikia n p ula se b a liknya . Ha l ini
jug a b e rla ku p a d a suhu ka rb ura si
d im a na ke kua ta n ta rik sp e c im e n suhu
950o C
le b ih re nd a h d ib a nd ing ka n
d e ng a n suhu 900o C .
5. Ke sim p ula n da n Sa ra n
5.1 Ke sim p ula n
Pro se s
c a rb urizing
m e m p e ng a ruhi
ke kua ta n
ta rik
sp e c im e n,d im a na se m a kin ting g i suhu
ka rb urizing
ya ng
d ib e rika n
a ka n
m e nurunka n ke kua ta n ta rik sp e c im e n
te rse b ut. Ha l ini d a p a t te rliha t d a ri ha sil
ya ng d ip e ro le h b a hwa ke kua ta n ta rik
sp e c im e n ka rb urizing p a d a suhu 900o C
le b ih
ting g i
=
1,0599
KN/ m m 2
d ib a nd ing ka n p a d a suhu 950o C =0,9352
KN/ m m 2, ke m ung kina n ini te rja d i ka re na
p ro se s p e ng a rb o na n p a d a suhu ya ng
le b ih
ting g i m e nja d ika n
sp e c im e n
te rse b ut m e nja d i g e ta s. Untuk m e d ia
p e nd ing in, ke kua ta n ta rik d ip e ng a ruhi
o le h
wa ktu
p e nd ing ina n
d im a na
se m a kin la m b a t wa ktu p e nd ing ina n
te rja d i m a ka ke kua ta n ta rik a ka n
se m a kin
b e sa r
d e m ikia n
p ula
se b a liknya ,. Ini te rliha t d a ri ha sil ya ng
d ip e ro le h b a hwa d iliha t d a ri ke c e p a ta n
p e nd ing ina n m a ka uruta n b e sa rnya
ke kua a n ta rik d im ula i d a ri a ir,a ir la ut, o li
d a n ud a ra .
5.2 Sa ra n
a . Se b a g a i
b a ha n
p e m b a nd ing
se b a iknya
d ila kuka n
p e ng ujia n
m e ng g una ka n
va ria si
m e d ia
c a rb ura si
b.
Pe ng ujia n
dapat
m e ng g una ka n
ke te b a la n sp e sim e n ya ng b e va ria si
d a n wa ktu p e na ha na n ya ng le b ih
va ria tif.
6. Da fta r Pusta ka
Anwa r Ala m sya h, 1993, Pe ng e mb a ng a n
Te knik Pe rla kua n Pa na s p a d a
Ba ja
ya ng
b e rwa wa sa n
Ling kung a n , PT. Tira Auste nit
G ra ha Ba kti Pra ja
Die te r,G e o rg e E, 1986, M e c ha nic a l
Me ta llurg y, Mc G ra w Hill Bo o k
C o m p a ny Printe rs Ltd .
G e o rg e
Kra uss, 1990,
Ste e l He a t
Tre a tme nt
a nd
Pro c e ssing
Princ ip le s, ABM Inte rna tio na l
La wre nc e H. Va n Vla c k, 1992, Ilmu d a n
Te kno lo g i Ba ha n, Ed isi ke lim a ,
Erla ng g a , Ja ka rta
Po lite knik
Ma nufa ktur
Ba nd ung ,
Pe ng e ta hua n
Ba ha n ,
De p a rte m e n Pe nd id ika n d a n
Ke b ud a ya a n, Ba nd ung
Suha rto no , H. Ag us, 1994,
Pe ng a ruh
Ka rb ura si Te rha d a p Ke ta ha na n
Le la h Ba ja Ka rb o n Me d ium
d e ng a n Ta kik V, m a ja lla h BPPT,
No LIX, Ja ka rta
Ta ta
Sud ria ,
MS,
Pro f,
1988,
Pe ng e ta hua n
Ba ha n
Te knik,
Pra d ya Pa ra mita , Ja ka rta
127