View of TM PENGARUH PROSES NITRIDING DAN NITROCARBURIZING TERHADAP KUALITAS PERMUKAAN SILINDER LINER

  

PENGARUH PROSES NITRIDING DAN NITROCARBURIZING

TERHADAP KUALITAS PERMUKAAN SILINDER LINER

_{1) 2) 1), 2)}

Ahmad Haryono , Warsito

Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Pratama Mulia Surakarta _{1) 2)}

Ema

ABSTRACT

  This research was conducted to determine the effect of nitriding and

nitrocarburizing for cylinder liner surface quality. Nitrocarburizing process is a

variation of the principal nitriding method in which the nitrogen atoms and the

carbon atoms diffused into the surface of the workpiece simultaneously the

temperature around 500  C. The composition of the gas mixture used CH4 3,05%,

19,31% H2 and 77,6% N2. Variations in processing time for 1 hour, 2 hours, 3

hours, 4 hours, and 5 hours at temperature of 500  C voltage of 516 volts and 372

mA current and 1.2 mBar vacuum pressure. Test results using a chemical

composition spectrometer showed that the type of material used according to

standard ASTM A48 class 40 or SAE Grade 4000. The content of graphite which are

distributed uniformly on the initial structure of the material is classified into type A 3

according to the size of a standard ASTM A-247. Changes to the structure of ferrite

and perlite with small grains occur in any part of the affected nitrocarburizing

process. In the conditions of 1,2 mBar vacuum pressure for 5 hours increased rate of

violence by 75 % ( 945,76 BHN ) and wear resistance of 99,8 % ( 2,11E-05

₂ mm /kg. )

  Keywords: Plasma nitriding, nitrocarburizing, cylinder liner, hardness and wear.

  

1. Dalam bidang otomotif, contoh

PENDAHULUAN

  Teknik pengerasan permukaan komponen tersebut adalah ring piston merupakan suatu proses untuk dan silinder liner, di mana keduanya meningkatkan sifat kekerasan serta mengalami gesekan satu sama lain kinerja dari suatu komponen atau sehingga dalam jangka waktu tertentu material. Kerusakan suatu material salah satu diantara komponen tersebut biasanya dimulai dari kerusakan akan mengalami penurunan kualitas pada permukaan material yang permukaan. Turunnya kualitas disebabkan karena adanya beberapa permukaan pada ring piston dan faktor seperti keausan dan korosi. silinder liner akibat beban gesek yang tinggi secara langsung akan menurunkan tingkat kompresi yang bekerja, sehingga mengurangi efektifitas dan efisiensi kerja dari sebuah mesin. Kerusakan pada permukaan silinder liner biasanya diperbaiki dengan cara di bubut dengan mesin corter yang berakibat pada pembesaran diameter. Sehingga penggunaan piston dan ring piston yang baru harus sesuai dengan pembesaran diameter silinder liner. Material yang digunakan sebagai bahan dasar pembuatan ring piston dan silinder liner adalah besi cor kelabu. Besi cor kelabu merupakan jenis logam yang banyak digunakan pada bidang teknik dalam pembuatan komponen otomotif dan mesin perkakas seperti silinder liner, ring piston, roga gigi, landasan mesin dan beberapa komponen lainnya [1]

  Perlakuan permukaan dapat didefinisikan sebagai usaha dalam meningkatkan kualitas permukaan suatu material sesuai yang diinginkan.Dalam bidang rekayasa permukaan bahan, cara meningkatkan kualitas permukaan bahan dapat ditempuh melalui dua cara yaitu pertama dengan cara konvensional diantaranya adalah nitridasi, karburasi, karbonitridasi, induksi listrik maupun nyala api. Sedangkan dengan cara modern adalah dengan metode evaporasi, implantasi ion,

  sputtering , plasma nitriding atau nitrocarburizing [2]. Dengan

  kemajuan ipteks khususnya teknologi plasma, cara-cara konvensional seperti diatas mulai ditinggalkan dengan berbagai alasan seperti mengganggu lingkungan, prosesnya lama, pengontrolan sulit dan pemborosan. Keuntungan pengerasan dengan teknologi plasma dibanding dengan teknologi konvensional adalah distorsi kecil, temperatur operasi lebih rendah dengan waktu operasi lebih pendek, dapat digunakan untuk seluruh bahan baja, tingkat kekerasan lebih tinggi dengan pengaturan dan operasi lebih teliti dan tidak menghasilkan limbah berbahaya. Ongkos operasi untuk benda yang kecil akan lebih murah meskipun investasi awal peralatan cukup tinggi. Dari beberapa metode perlakuan permukaan diatas, dalam penelitian ini metode yang akan digunakan adalah plasma nitrocarburizing [3]. Plasma nitrocarburizing pada dasarnya merupakan variasi pokok dari proses plasma nitriding . Prosesnya dilakukan pada kondisi vakum dengan diisikan campuran gas N ^{2 , H 2 , dan CH 4 , kemudian diberi} beda potensial diantara dua elektrodanya yang mengakibatkan terbentuknya ion nitrogen dan ion karbon menuju ke benda kerja sehingga terjadi proses deposisi dan difusi antara ion nitrogen dan ion karbon ke dalam permukaan benda kerja membentuk lapisan tipis yang dapat meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus. Hasil umum

  nitrocarburizing adalah lapisan

  senyawa pada permukaan material, dan zona difusi yang mendasari yang terdiri dari besi dan paduan nitrida dan nitrogen terlarut. Lapisan tipis

• – karbonitrida (Fe 2-3 (N, C)). Yang merupakan senyawa
• – _{3 CN ) dan}

• – 40 µm. Memberikan sifat fisis dan kimia yang baik terhadap keausan dan korosi. Pada zona difusi meningkatkan daya tahan lelah dan kekerasan. Kedalaman difusi nitrogen meningkatkan sifat kelelahan. Lapisan difusi mengandung unsur gamma prime (

  nitrocarburizing pada suhu 700 C

  Proses nitrocarburizing dilakukan pada suhu 550 C – 700 C selama 1 jam. Hasilnya yang didapat pada sampel awal kekerasan bahan SUS 304 adalah 261 HV setelah di

  γ’ phase ( Fe ^{4 N ).} Pengaruh suhu nitrocarburizing terhadap perubahan kekerasan permukaan dan struktur mikro pada bahan SUS 304 diteliti oleh [6].

  proses nitrocarburizing. Laju keausan material awal sebesar 268,3 mg, untuk proses nitridasi 4,5 mg dan proses nitrocarburizing sebesar 3,1 mg. Pengamatan struktur mikro lapisan tipis yang terbentuk ε’-phase ( Fe ²

  nitriding murni, dan 0,4 - 0,5 pada

  [4] Meneliti tentang evaluasi ketahanan aus proses nitrocarburizing pada bahan AISI 316L. Pada penelitian ini proses nitrocarburizing dilakukan dengan variasi waktu 2 jam, 5 jam dan 15 jam. Konsentrasi gas CH ^{4 adalah 1 %, 2 %, 3 % dan 5 %.} Sedangkan tekanan yang digunakan adalah 560 Pa. Hasil penelitian menunjukkan nilai kekerasan tertinggi sebesar 920 HV pada konsentrasi 3 % gas CH ^{4 selama 5 jam. Kedalaman} maksimal atom-atom karbon dan nitrogen yang terdifusi kedalam bahan AISI 316L adalah 2 % untuk atom karbon dan 19 % untuk atom nitrogen. Hasil uji keausan untuk sampel awal koefisien geseknya 0,7 - 0,9 dan 0,6 - 0,8 diperoleh di

  Tinjauan Pustaka

  terhadap kekerasan, ketahanan aus, dan perubahan struktur mikro pada silinder liner.

  nitriding dan nitrocarburizing

  Tujuan Penelitian dari penelitian ini adalah meneliti pengaruh proses

  aus, dan perubahan struktur mikro pada silinder liner.

  terhadap : nilai kekerasan, ketahanan

  proses nitriding dan nitrocarburizing

  Dari uraian diatas dapat dirumuskan : Bagaimana pengaruh

  rendah maka tidak terjadi perubahan fasa dari austenite ke martensite, dan struktur tetap di wilayah ferritik [5].

  nitrocarburizing dilakukan pada suhu

  mengurangi distorsi. Prosedur

  nitrocarburizing juga dapat

   ’),  - fasa, Fe ³ C, dan berbagai paduan nitrida dan karbida, tergantung pada elemen pembentuk nitrida baik itu bahan, suhu, waktu nitrocarburizing dan komposisi gas yang digunakan. Total kedalaman lapisan tipis dan zona difusi adalah 1 mm. Selain perbaikan karakteristik permukaan,

  nitrogen dan karbon. Kedalaman lapisan tipis antara 10

  ternary heksagonal pada besi,

  (epsilon), besi

  yang terbentuk lapisan fasa tunggal ε

  selama 1 jam, kekerasannya meningkat menjadi 280 HV. Kedalaman maksimal atom-atom nitrogen dan karbon yang terdifusi

  Hasilnya menunjukkan bahwa, pada sampel awal kekerasan bahan SUS 304 adalah 261 HV, setelah di

• – 1200 C selama 1 jam. Hasilnya yang didapat pada sampel awal kekerasan bahan SUS 304 adalah 261 HV setelah di

  nitriding/nitrocarburizing adalah 3,31

  C dan 520 C, variasi waktu 15 jam, 20 jam dan 24 jam dengan campuran gas 50 % N _2. Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa dengan metode gas nitriding nilai kekasaran permukaan 203,64 µm pada suhu 566 C dan pada suhu 520 C nilai kekasaran permukaan 121,67 µm. Sedangkan dengan menggunakan metode plasma nitrocarburizing kekasaran permukaan besi cor kelabu 35,67 µm. Hasil tersebut diatas masih belum memuaskan dikarenakan kekasaran permukaan sebelum dilakukan proses

  terhadap kekasaran permukaan pada material besi cor kelabu. Penelitian dilakukan dengan menggunakan suhu 566

  nitrocarburizing

  mekanisme nitriding dan

  γ-phase, δ-ferrite, dan twinning transformation. [8] Pengaruh

  sama yaitu

  nitrocarburizing terdapat matrix yang

  Kedalaman atom-atom nitrogen dan karbon yang terdifusi kedalam bahan SUS 304 adalah 109,1 µm. Pengamatan struktur mikro menunjukkan bahwa bahan yang telah dilakukan proses nitrocarburizing pada suhu 400˚C selama 6 jam, terlihat jelas adanya lapisan atom- atom N dan C didalam bahan SUS 304. Pada sampel awal dan yang di

  C selama 6 jam, kekerasannya meningkat menjadi 348 HV.

  nitrocarburizing pada suhu 400

  dan twinning transformation. [7] Melakukan penelitian pada bahan yang sama SUS 304 dengan variasi waktu 0 jam, 5 jam dan 6 jam.

  kedalam bahan SUS 304 adalah 3,4 µm. Pengamatan struktur mikro menunjukkan bahwa bahan yang telah dilakukan proses nitrocarburizing pada suhu 700

  γ-phase, carbide, δ-ferrite, δ-phase,

  yang telah di nitrocarburizing pada suhu diatas 800 C mempunyai matrix

  matrix γ-phase, δ-ferrite, dan twinning transformation. Pada sampel

  selama 1 jam, terlihat jelas adanya lapisan atom-atom N dan C didalam bahan SUS 304. Pada sampel awal terdapat

  nitrocarburizing pada suhu 1200 C

  C selama 1 jam, kekerasannya meningkat menjadi 320 HV, sedangkan kedalaman maksimal atom-atom nitrogen dan karbon yang terdifusi kedalam bahan SUS 304 adalah 0,302 mm. Pengamatan struktur mikro menunjukkan bahwa bahan yang telah dilakukan proses

  nitrocarburizing pada suhu 1200

  penelitian lanjutan variasi suhu yang digunakan adalah 800 C

  γ-phase, δ-ferrite, δ-phase, dan twinning transformation. Pada

  yang telah di nitrocarburizing pada suhu diatas 500 C mempunyai matrix

  matrix γ-phase, δ-ferrite, dan twinning transformation. Pada sampel

  C selama 1 jam, terlihat jelas adanya lapisan atom- atom N dan C didalam bahan SUS 304. Pada sampel awal terdapat

  µm. Hasil dari uji struktur mikro untuk zona senyawa dengan proses gas nitriding memiliki ketebalan yang tidak merata dan terdapat cacat sepanjang serpihan grafit, sedangkan dengan proses plasma nitriding bagian dari zona senyawa sangat seragam dan kompak tanpa adanya cacat. [9] Melakukan penelitian tentang peningkatan kualitas roda gigi dengan proses nitridasi. Bahan yang digunakan besi cor kelabu SL 20 (Grade 14-BS 1452). Pada penelitian ini suhu yang digunakan adalah 550  C selama 25 jam. Dengan komposisi campuran gas N ^{2 / H 2 / CH 4 dan gas}

  NH ^{3 . Hasil uji kekerasan untuk} campuran gas N ₂ /H ₂ /CH ₄ sebesar 545 HV sedangkan untuk gas NH ^{3 sebesar} 490 HV. Hasil uji struktur mikro mempunyai struktur ferrite-pearlite ( > 50 % ferrite) dengan bentuk grafit type A. [10] Plasma pertama kali ditemukan oleh Irving Langmir pada tahun 1929 pada saat mempelajari lucutan gas. Plasma merupakan keadaan fisis keempat setelah zat padat, cair dan gas, sebagaimana yang kita ketahui pada pemanasan zat padat menjadi cair, pemanasan zat cair menjadi gas, dan pemanasan gas menjadi plasma. Plasma didefinisikan sebagai gas yang terionisasi dalam keadaan kuasinetral dari partikel bermuatan dan partikel netral menunjukkan fenomena kolektif. Keadaan kuasinetral merupakan keadaan gas terionisasi dengan rapat ion hampir sama dengan rapat elektron, sehingga dapat dikatakan bahwa ni ≈ ne ≈ dimana n menyatakan kerapatan secara umum yang disebut dengan rapat plasma. Sedangkan fenomena kolektif adalah suatu keadaan yang kompleks terjadi proses-proses atomis ( dissosiasi,

  ionisasi, eksitasi ) secara bersamaan.

  Plasma terbentuk dari proses ionisasi gas melalui lucutan listrik dalam tabung gas bertekanan rendah, pemanasan laser, pemanasan langsung, medan osilator radio frekuensi, dan pemampatan tiba-tiba, ion-ion dan electron ini pada suatu daerah dan kondisi tertentu akan memiliki jumlah muatan yang kurang lebih seimbang, kondisi yang demikian ini disebut dengan plasma. Suhu di ruang nitridasi dijaga dengan alat kontrol temperatur pada suhu 350 C

• – 590 C. Suhu operasi yang optimal perlu ditentukan untuk setiap aplikasi yang berbeda. Pada suhu lebih tinggi, lapisan keras yang dihasilkan dapat lebih dalam namun dengan resiko terjadi perubahan dimensi dan penurunan kekerasan maksimum yang dapat dicapai. Plasma nitrogen yang diperlukan untuk proses nitridasi dapat dibangkitkan dengan tegangan tinggi DC 0,5
• – 1 kV maupun dengan radio frekuensi AC (13,56 MHz). Untuk peralatan ukuran besar dan

  discharge-gap antara anoda dan

  katoda cukup jauh, tegangan diatas 1 kV diperlukan untuk membangkitkan plasma yang diperlukan. Penggunaan tegangan radio frekuensi AC untuk tabung ukuran besar dapat menghasilkan plasma yang lebih stabil (Sujitno, 2003). Skema dari peralatan nitridasi ditunjukkan pada Gambar 1.

  Keterangan Gambar 1 : 1.

  Tabung dan sistem aliran gas

  2. Sistem pemanas dan benda uji

  3. Sistem pengatur dan

  control temperature 4.

  Pompa dan sistem vakum 5. Sistem tegangan tinggi 6. Tabung reaktor plasma 7. Anoda Gambar 1. Skema peralatan nitridasi [2].

  

Tabel 1. Komposisi Kimia Besi Cor Kelabu Aplikasi Otomotif Standar

SAE J431 (ASM Handbook, Vol.1)

UNS SAE grade C % Mn % Si % P % S %

F10004 G1800(b)

  3.4

• – 3.7 0.5 – 0.8 2.8 – 2.3 0.15 0.15 F10005 G2500(b)

  3.2

• – 3.5 0.6 – 0.9 2.4 – 2.2 0.12 0.15 F10006 G3000(c)

  3.1

  2.3

• – 3.4 0.6 – 0.9 – 1.9 0.10 0.15 F10007 G3500(c)

  3.0

  2.2

• – 3.3 0.6 – 0.9 – 1.8 0.08 0.15 F10008 G4000(c)

  3.0

• – 3.3 0.7 – 1.0 2.1 – 1.8 0.07 0.15 Tabel 2. Sifat Mekanis Besi Cor Kelabu (ASM Handbook, Vol.1) ASTM Uji Tarik Tegangan Geser Uji A48 class

  Kekerasan MPa Ksi MPa Ksi HB 20 152 22 179 26 156 25 179

  26 220 32 174 30 214 31 276 40 210 35 252 36.5 334 48.5 212 40 293 42.5 393 57 235 50 362 52.5 503 73 262 60 431 62.5 610 88.5 302 Surdia (1975), besi cor kelabu adalah besi cor yang kandungan karbonnya bervariasi antara 2,5 % - 4 % sementara kandungan silikon antara 1 % - 3 %. Sebagian besar grafit yang terbentuk pada besi cor jenis ini adalah serpihan yang sekitarnya dilingkupi matrik ferrite α atau perlite. Bentuk mikrostruktur besi cor kelabu dipengaruhi oleh komposisi atau pengaruh dari perlakuan panas. Besi cor kelabu terbentuk dari paduan besi dan karbon dengan laju pendinginan medium (dengan matrik berupa

  perlite ) dan pendinginan lambat (dengan matrik berupa ferrite).

  Komposisi kimia besi cor kelabu menurut standar SAE J431 apikasi otomotif ditunjukkan pada Tabel 1. Tabel 1. menunjukkan komposisi kimia besi cor kelabu untuk aplikasi otomotif sesuai dengan tipe-tipe yang dijual dipasaran, dimana kisaran karbonnya antara 3 %

• – 3,7 %. Sedangkan sifat mekanis besi cor kelabu menurut standar ASTM A 438 disajikan pada Tabel 2. Tabel

  2. menunjukkan hasil pengujian batang besi cor kelabu standar Dari tabel tersebut diketahui besi cor kelabu memiliki kekerasan 156

  cylinder liners menurut standar

  ASTM A 159 termasuk pada grade G4000.

  Uji Kekerasan

  Metode uji kekerasan yang diajukan oleh J.A. Brinell, pada tahun 1900 merupakan uji kekerasan lekukan yang pertama kali banyak digunakan serta disusun pembakuannya (Dieter, 1987). Uji kekerasan ini berupa pembentukan lekukan pada permukaan logam memakai bola baja yang dikeraskan yang ditekan dengan beban tertentu. Beban diterapkan selama waktu tertentu, biasanya 30 detik, diameter lekukan diukur dengan mikroskop, setelah beban tersebut dihilangkan. Permukaan yang akan dibuat lekukan harus relatif halus, rata dan bersih dari debu atau kerak. Angka kekerasan brinell (BHN) dinyatakan sebagai beban (F) dibagi luas permukaan lekukan. Pada prakteknya, luas ini dihitung dari pengukuran mikroskopik panjang diameter jejak. BHN dapat ditentukan dari persamaan berikut:

  ( √ )

  (1) Dimana : F = Beban yang diberikan (KP atau Kgf) D = Diameter indentor yang digunakan d = Diameter bekas lekukan Parameter - parameter untuk pengujian Brinnel Tester menurut

• – 302 HB dan kekuatan tarik 152
• – 431 Mpa. Berat jenis besi cor kelabu 7,1 gr/cm
³ sampai 7,3 gr/cm ³ pada temperatur kamar dan dipengaruhi oleh kandungan grafit. Sedangkan dalam keadaan cair berat jenisnya berkisar antara 6,78 gr/cm ³ sampai dengan 6,95 gr/cm ³ . Besi cor kelabu untuk aplikasi otomotif Dieter (1987) ditunjukkan pada Data mesin uji keausan : Gambar 2. A (Luas Permukaan Abrasi)

  B (tebal disk pengaus) : 3 mm r (radius disk pengaus) : 13.6 mm P ( beban ) : 2.12 kg Kecepatan abrasi : 0,25 m/dt t ( waktu ) : 60 detik L ( jarak sliding : V.t ) : 15 m

  2. METODE PENELITIAN

  Penelitian dilaksanakan dengan Gambar 2. Parameter-parameter tahapan sebagai berikut : dasar pada pengujian Brinnel [12].

  a.

  Bahan silinder liner, dipotong dengan ukuran 10 x 20 x 2 mm

  Uji Keausan

  sebanyak 40 buah, kemudian Uji keausan akan dilakukan dengan membuat cetakan (mounting) menggunakan metode Oghosi dengan diameter 56 mm dengan dengan prinsip piringan putar tinggi 15 mm. Menggunakan (revolving disk) sebagai media campuran antara resin dan katalis penggesek pada alat uji keausan dengan perbandingan 100 : 2 akan menggesek permukaan sampel dalam cetakan. Selanjutnya uji, gesekan tersebut akan spesimen diamplas dengan menghasilkan jejak keausan pada ukuran grit 100 sampai 2000 bagian yang lebih lunak. Skema uji menggunakan alat poles, keausan ditunjukkan pada Gambar dilanjutkan dengan polishing

  3. Perhitungan keausan spesifik dengan autosol metal polish pada (W s ) material mengacu pada kain beludru. Setelah didapat

  instruction manual Oghosi High

  hasil permukaan yang halus,

  Speed Universal Wear Testing

  spesimen selanjutnya di cuci dan :

  Machine

  lap hingga kering hingga siap

  ( ) ²

  untuk dilakukan proses nitriding (mm /kg) (2) dan nitrocarburizing. Sebelum dilakukan proses nitriding dan

  nitrocarburizing tiga spesimen

  dilakukan pengujian kekerasan awal dengan Brinnel Tester dan satu spesimen lagi dilakukan pengujian komposisi kimia dengan Spectrometer.

  Gambar 3. Skema uji keausan

  7 Fe 92,91 90,10

  Perubahan Yang Diamati : 1.

  6 Si 2,5557 2,04

  5 Mn 0,6892 0,50

  4 Mo 0,0045 -

  3 Ni 0,0147 0,08

  2 Cr 0,1447 0,02

  1 C 3,2865 4,46

  No Unsur wt % Hasil Uji mass% Hasil Uji EDS

  Hasil Uji Komposisi Kimia Hasil uji komposisi menunjukkan bahwa material besi cor kelabu tanpa perlakuan mempunyai paduan unsur utama 92,91 % besi, 2,6 % silikon, 3,28 % karbon dan unsur

  3. HASIL DAN PEMBAHASAN

  nitrocarburizing .

  Uji Keausan 4. Struktur mikro sebelum dan sesudah proses nitriding dan

  2. Uji Kekerasan 3.

  nitrocarburizing .

  Uji Komposisi Kimia sebelum dan sesudah proses nitriding dan

  Mikroskop Optik Olympus 2.

  b.

  Pengujian metalografi : 1.

  e.

  High Speed Universal Wear Testing Machine ( Type OAT-U )

  Pengujian keausan dilakukan dengan menggunakan Oghosi

  d.

  kgf, diameter penetrator 2,5 mm dan waktu penjejakan selama 15 detik.

  Tester. Beban penjejakan 62,5

  Pengujian kekerasan dilakukan dengan menggunakan Brinnel

  c.

  masuk bisa ditambah dengan memutar pengatur catu daya. Jika operasi mesin nitridasi plasma sudah stabil dan suhu yang dikehendaki sudah tercapai maka ditentukan waktu nitridasi. Setelah waktu tercapai, proses nitridasi dihentikan / dimatikan.

  dischart posisi mati, tegangan

  Spesimen dibersihkan dari kotoran terutama dari pelumas- pelumas, spesimen dimasukkan kedalam tabung reaktor, saklar utama ON, saklar instrumen posisi ON, saklar vakum posisi ON, pastikan meter vakum menunjuk 1,4 x 10

• ^-1 mBar, saklar catu daya posisi ON, putar pengatur catu daya hingga meter tegangan menunjuk 500 Volt, lihat jendela tabung reaktor keadaan glow dischart, buka tabung regulator tabung gas dengan tekanan keluaran 2,5 mBar, buka kran pengatur gas dengan tekanan yang dikehendaki sebesar 1,2 mBar, jika suhu yang dikehendaki belum memenuhi atau glow

  nitrocarburizing :

  Pelaksanaan proses nitriding dan

• – unsur atom yang lain dengan total 100 %. Adapun hasil lengkap pengujian komposisi material besi cor kelabu tanpa perlakuan ditunjukkan pada Tabel 1. Dari hasil pengujian tersebut, dapat diketahui bahwa spesimen dapat digolongkan dalam besi cor kelabu ASTM A 48 class 40 atau SAE Grade 4000. Tabel 1. Komposisi silinder liner tanpa perlakuan.
Uji Kekerasan Hasil uji kekerasan spesimen besi cor kelabu diberikan pada Tabel 2.

  Tabel 2. Hasil Uji Kekerasan dengan tekanan 1,2 mBar

  Spesi men N o

  Posisi titik Nitro (BHN) d(mm) Raw

  1 acak 1 228,57 2 acak 1 228,57 3 acak 1 228,57 1 jam

  1 acak 0,85 271,1 2 acak 0,85 271,1 3 acak 0,85 271,1 2 jam 1 acak 0,60 388,3 2 acak 0,60 388,3 3 acak 0,60 388,3 3 jam 1 acak 0,47 498,46 2 acak 0,47 498,46 3 acak 0,47 498,46 4 jam 1 acak 0,38 714,1 2 acak 0,38 714,1 3 acak 0,38 714,1 5 jam 1 acak 0,25 945,76 2 acak 0,25 945,76 3 acak 0,25 945,76

  Pengujian menggunakan brinell

  tester , dengan beban penjejakan

  1840 N ( 187,5 kgf ), diameter penetrator 2,5 mm dan waktu penjejakan selama 15 detik. Uji kekerasan material besi cor kelabu tanpa perlakuan mendapatkan harga kekerasan sebesar 228,57 BHN. Berdasarkan Tabel 2, kekerasan tertinggi didapat pada waktu 5 jam sebesar 945,76 BHN . Pada kondisi tersebut permukaan spesimen (atom- atom Fe) telah berikatan kuat dengan ion-ion nitrogen dan karbon yang berdifusi menempati posisi sisipan pada kisi-kisi kristal (batas butir) pada permukaan spesimen, sehingga kerapatan bahan disekitar permukaan meningkat dan menghasilkan lapisan tipis [14].

  Uji Keausan Pengujian keausan menggunakan mesin Oghosi High Speed Universal

  Wear Testing Machine ( Type OAT- U ).

  Tabel 3. Hasil Uji Keausan Ketahanan aus suatu material sangat dipengaruhi oleh nilai kekerasan dan ketangguhan. Nilai kekerasan yang rendah sedangkan nilai ketangguhan tinggi akan menyebabkan material bersifat lunak, sehingga akan memiliki ketahanan aus yang rendah. Demikian pula sebaliknya, nilai kekerasan tinggi dan nilai ketangguhan yang rendah menyebabkan material bersifat rapuh (brittel), dan akan memiliki ketahanan aus yang rendah pula. Untuk itu diperlukan kesetimbangan yang cukup baik antara nilai kekerasan dan nilai ketangguhan guna memperoleh ketahanan aus yang optimal [14].

  Spesi men Lebar alur abrasi (mm) Ws (mm ² /kg) Bo ₁ Bo ₂ Bo ₃ Bo ₄ Raw 1,32 1,21 0,79 1,16 1,22E-03 1 jam 0,47 0,6 0,63 0,48

  1,40E-04 2 jam 0,33 0,54 0,51 0,3 6,42E-05 3 jam 0,28 0,45 0,46 0,27 4,22E-05 4 jam 0,21 0,46 0,44 0,23 3,26E-05 5 jam 0,19 0,4 0,39 0,18 2,11E-05 Tabel 3. menunjukkan bahwa nilai keausan pada material sebelum proses nitrocarburizing adalah 1,22E-03 mm ² /kg. Sedangkan nilai keausan tertinggi terjadi pada waktu proses selama 5 jam sebesar 2,11E- 05 mm ² /kg. Dilihat dari Tabel 2, angka kekerasannyapun paling tinggi sebesar 945,762 BHN. Hasil Uji Struktur Mikro Struktur mikro spesimen besi cor kelabu ditunjukkan pada Gambar 4 dan Gambar 5.

  Gambar 4. Struktur mikro spesimen (a).Sebelum etsa (b) Sesudah etsa

  Gambar 5. Struktur Mikro besi cor kelabu (a) sebelum proses nitrocarburizing, (b) sesudah proses nitrocarburizing Dari Gambar 5 diatas menunjukkan bahwa struktur awal terdiri dari grafit type A yang terdistribusikan secara seragam dalam ASTM A-247 ukuran grafitnya diklasifikasikan kedalam ukuran

  3 dengan penampang besar, setelah mengalami proses nitrocarburizing pada bagian tepi atau bagian yang terkena proses tersebut terbentuk

  ferrite dan perlite dengan butiran

  kecil –kecil.

  Grafit Pearlite Ferrite

  b a b a

  4. Stainless Steel, Materials KESIMPULAN 1.

  Chemistry and Physics 82, p. Hasil uji kekerasan nilai tertinggi sebesar 945,76 BHN, sedangkan 281

• –287. nilai kekerasan awal 228,57 [5] Nan, C., Northwood, D. O., BHN atau terjadi peningkatan 4 Bower, R. J., Sun, X., (2009), kalinya. Kondisi ini diperoleh Distorsi in ferritic pada tekanan valum 1,2 mBar, nitrocarburized SAE 1010 plain waktu pendeposisian selama 5 carbon steel , Department of jam, dengan Suhu 500 Mechanical, Automotive and

  ⁰C, tegangan yang digunakan adalah Materials Engineering, University of Windsor, 401 516 volt, dan Arus 372 mA. Sunset Avenue, Windsor, 2. Hasil uji keausan nilai ketahanan Ontario, Canada. aus terbaik terjadi pada tekanan

  [6] Sudjadi, U., (2008), Pengaruh vakum 1,2 mBar, waktu pendeposisian selama 5 jam, Nitrocarburizing DC-Plasma

  Temperatur (550-700) C

  dengan suhu 500 ₂ ⁰C sebesar

  Terhadap Perubahan

  2,11E-05 mm /kg dari nilai ₂ keausan awal 1,22E-03 mm /kg. Kekerasan Permukaan Dan

  Struktur Mikro Pada Bahan SUS 304 , PTBN-BATAN,

  5. DAFTAR PUSTAKA Tangerang.

  [1] Surdia, T., (1996), Teknik [7] Sujitno, T., (1996). Pengaruh

  Pengecoran Logam ” PT.

  Suhu dan Waktu Nitridasi Pradnya Paramita . Jakarta. Terhadap Kekerasan

  [2] Sujitno, T., (2003), Aplikasi

  Permukaan Baja Karbon Plasma Dan Teknologi Sputtering Untuk Surface Rendah AISI 1010 yang di Nitridasi dengan teknik lucutan Treatment , Workshop pijar

  Sputtering Untuk Rekayasa ”, Prosiding Pertemuan Permukaan Bahan, P3TM- dan Presentasi Ilmiah PPNY- BATAN, Yogyakarta. BATAN, Yogyakarta.

  [8] Rolinski, E., Konieczny, A., [3] Bandriyana, B., Tutun, N.,

  (2003), Desain peralatan Sharp, G., (2007), Influence Of

  Nitriding Mechanisms on nitridasi plasma untuk Surface Roughness Of Plasma pengerasan komponen industri ,

  Prosiding Seminar Akselator. And Gas Nitroded/

  Nitrocarburized Gray Cast

  P3TM-BATAN, 5 Nopember Iron, Ind.Htg. p.39-46. 2003, Yogyakarta. [4] Chang, C. N., Chen, F. S. [9] Gligorijevic, R., Jevtic, J.,

  Borak, D., (2011), Nitriding As (2003). Wear Resistance

  a Way For Increasing Dynamic Evaluation of Plasma Nitrocarburized AISI 316L Strength of Gray Cast Iron

  G ears”, Machine design ,

  Vol.3 No.2., pp. 91 - 94. [10] Weyde, C., (2006), Plasma

  Paramaters From The Rosetta LAP Instrument , Swedish

  Institute of Space Physics, Uppsala. [11] ASM Handbook (1991), Heat

  Treating , Volume 4, Metals

  Park, Ohio [12] Dieter, E.

  G., (1987),

  Mechanical Metallurgy, McGraw-Hill Inc, New york.

  [13] ASM Handbook (2005),

  Properties and Selection: Irons, Steels, and High Performance Alloys , Volume 1.

  Metals Park, Ohio. [14] Nurjaman,

  F., (2012),

  Pembuatan grinding ball dari material white cast iron dengan penambahan chtomium, mplybdenun, vanadium, dan boron sebagai unsur paduanpembentuk karbida ,

  Thesis S2, Universitas Indonesia.