Pengaruh Suhu Temper Terhadap Struktur Mikro, Identifikasi Fasa dan Impak pada Baja AISI 1045 - Ubharajaya Repository

  

SKRIPSI

P

ENGARUH SUHU TEMPER TERHADAP STRUKTUR MIKRO

,

IDENTIFIKASI FASA DAN IMPAK PADA BAJA AISI

  1045 Disusun oleh : NAMA : Aulia Rahmah NPM : 2012.10.235.078 PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BHAYANGKARA JAKARTA RAYA BEKASI 2016

  

SKRIPSI

ENGARUH SUHU TEMPER TERHADAP STRUKTUR MIKRO

P ,

IDENTIFIKASI FASA DAN IMPAK PADA BAJA AISI

  1045

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Sarjana (S1)

pada Fakultas Teknik Universitas Bhayangkara

  Disusun oleh : NAMA : Aulia Rahmah NPM : 2012.10.235.078 PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BHAYANGKARA JAKARTA RAYA BEKASI 2016

Pengaruh Suhu..., Aulia, Fakultas Teknik 2016

  

Aulia Rahmah, 201210235078, aulia.ferdiansyah05@gmail.com, Fakultas

Teknik Program Studi Teknik Kimia Universitas Bhayangkara Jakarta Raya

Pengaruh Suhu Temper Terhadap Struktur mikro, Identifikasi fasa dan

Impak Pada Baja AISI 1045 dibawah bimbingan Ir. Budiarto, M.Sc dan Ir.

Hernowo Widodo, M.T

  

ABSTRAK

  Tujuan penelitian ini untuk Untuk mengetahui perbedaan struktur mikro, identitifikasi fasa dan uji impak pada Baja AISI 1045 dengan perbedaan suhu

  tempering

  . Baja AISI 1045 adalah baja karbon yang mempunyai kandungan karbon sekitar 0,43

• – 0,50 yang termasuk dalam golongan baja karbon menengah (Glyn.et.al,2001) jenis baja ini biasa di gunakan sebagai bahan utama pada mesin seperti mesin automotive dll. Baja AISI 1045 merupakan salah satu material yang banyak di produksi dan di gunakan untuk alat
• – alat atau bagian – bagian mesin karena baja ini memiliki sifat yang dapat di modifikasi, ulet, tangguh serta mempunyai banyak keunggulan lainnya.Pada penelitian ini sampel dengan ukuran

  10 mm x 10 mm x 5 mm

  kemudian dilakukan proses temper pada suhu 250˚ C, 300˚ C, 350˚ C masing - masing di tahan 1 jam kemudian di dinginkan hingga suhu kamar melalui media udara. Baja AISI 1045 dilakukan pengujian struktur mikro dan komposisi unsur kimia menggunakan SEM

• – EDX dan untuk pengujian struktur kristal atau Identifikasi fasa menggunakan alat difraktometer sinar-x, dengan sumber radiasi Cu dan panjang gelombang K =1.5406Å, serta

  1

  untuk Pengujian Impak menggunakan metode Charpy. Hasil pengujian struktur kristal atau ldentifikasi fasa menunjukkan bahwa terdapat tiga puncak tertinggi pada sampel asli atau sampel yang tidak diberi perlakuan panas memiliki sudut 2θ adalah 44,7657 , 82,3144 dan 69,9264 , sampel yang dipanaskan pada 250 C dan didinginkan pada media udara me miliki sudut 2θ adalah 44,7722 , 82,3196 , 25,6010 , pada sampel yang dipanaskan pada 300 C , sudut 2θ adalah 45,0518 82,5776 , 65,2978 dan pada sampel yang dipanaskan pada 350 C sudut 2θ

• – adalah 44,8919 , 82,4240 , 65,1183 dan ukuran kristalit terbesar masing masing sampel yaitu 33,71 Å, 27,20 Å, 30,64 Å, 35,63 Å , maka hasil pengujian ukuran kristalit/butir dan fasa dengan difraktometer sinar-x menunjukkan ukuran kristalit berubah sesuai perubahan suhu dan fasa yang terbentuk fasa austenite serta indeks miller (111), (200), dan (220). Hasil pengamatan metalografi pada morfologi permukaan sampel AISI 1045 sebelum dan sesudah perlakuan panas dengan variasi suhu temper secara struktur mikro tidak terjadi perubahan yang signifikan.Hasil pengujian impak dengan metode Charpy menunjukkan nilai impak naik dengan kenaikkan suhu temper mulai dari 4,68J/mm² sampai 4,7 J/mm². .

  

Kata Kunci : Baja AISI 1045, tempering , struktur mikro, struktur

kristal/Identifikasi fasa, Impak.

  

Aulia Rahmah, 201210235078, aulia.ferdiansyah05@gmail.com, Faculty of

Engineering, Chemical Engineering Program University Bhayangkara

Jakarta Raya Effect of Temperature Temper Against The microstructure,

phase identification and Impact On Steel AISI 1045 under the guidance of Ir.

Budiarto, M.Sc and Ir. Hernowo Widodo, M.T

  

ABSTRAK

  The purpose of this study to determine the difference for the microstructure, phase identification and impact test on AISI 1045 steel with tempering temperature difference.AISI 1045 steel is carbon steel having a carbon content of about 0.43 to 0.50 are included in the class of medium carbon steel (Glyn.et.al, 2001) type of steel is usually used as the main ingredient in machines such as automotive etc.

  AISI

  1045 steel is a material that is a lot in production and in use for a tool - a tool or part - machinery for these steels have properties that can be modified, resilient, tough and has many other advantages. In this study, a sample with a size of 10 mm x 10 mm x 5 mm then perf ormed tempering process at a temperature of 250˚

  C, C 300˚, 350˚ C respectively - each in lasting 1 hour and then cooled to room temperature through the medium of air. AISI 1045 steel testing microstructure and composition of chemical elements using SEM - EDX and for testing or identification phase crystal structure using a x-ray diffractometer, with Cu radiation source and wavelength Kα1 = 1.5406Å, as well as for using the Charpy Impact Testing. Results of testing the crystal structure or Identification phase indicates that there are three highest peaks in the original sample or samples that are not heat- treated to have the angle 2θ is 44.76570, 69.92640 82,31440dan, the samples were heated at 2500 C and cooled in air media has 2θ angle is 44.77220, 82.3196

  0, 25.60100, the samples were heated at 3000 C angle 2θ is 45.05180, 82.57760, 65.29780 and the samples were heated at 3500 C angle 2θ is 44.89190 , 82.42400, 65.11830 and the largest crystallite size each - each sample was 33.71 Å, 27.20 Å, 30.64 Å, 35.63 Å, then the test results crystallite size / grain and phase with ray diffractometer x indicates the crystallite size is changed according to changes in temperature and the phases austenite phase is formed and the miller index (111), (200) and (220). The observation of the surface morphology metallographic AISI 1045 samples before and after heat treatment with tempering temperature variations in the microstructure does not change that signifikan.Hasil Charpy impact testing method shows the value of impact rises with the increase of tempering temperature ranging from 4,68J / mm² to 4 , 7 J / mm².

  Keywords: AISI 1045 Steel, tempering, the structure of the crystal microstructure / Identification phase, Impact.

KATA PENGANTAR

  Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat rahmat, taufik dan hidayah- Nya penyusunan skripsi yang berjudul “Pengaruh Suhu Temper Terhadap Struktur mikro, Identifikasi fasa dan Impak Pada Baja

  AISI

  1045 ” dapat diselesaikan dengan baik. Tak lupa shalawat serta salam senantiasa penulis curahkan kepada kekasih Allah, Rasulullah Muhammad SAW yang senantiasa menjadi insiprasi bagi penulis untuk menjadi insan yang berguna bagi bangsa, negara dan agama.

  Penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini banyak mengalami kendala, namun berkat bantuan, bimbingan, kerjasama dari berbagai pihak dan berkah dari Allah SWT sehingga kendala-kendala yang dihadapi tersebut dapat diatasi. Untuk itu penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada :

  1. Kedua orang tua penulis, ibunda Dzasmaini dan Ayahanda Umar Luthan yang telah memberikan perhatian, bantuan moril, material, arahan dan selalu mendoakan keberhasilan dan keselamatan selama menempuh pendidikan. Semoga Allah SWT senantiasa selalu memberi kesehatan, perlindungan , kebahagiaan dan segala kecukupan bagi beliau.

  2. Suamiku, mas Yos Bachtiar yang tiada henti memberikan support dan motivasi serta doa dalam hal dan kondisi apapun dan tulus ikhlas membantu dalam setiap keadaan apapun.

3. Mamah dan bapak mertua yang saya banggakan dan cintai yang selalu memberikan do’a, motivasi, kebahagiaan, serta perhatiannya.

  4. Bapak Irjen Pol. (Purn) Drs. Bambang Karsono, SH, MM selaku Rektor Universitas Bhayangkara Jakarta Raya.

  5. Bapak Bungaran Saing, S. Si, Apt, MM selaku Sekretaris Program Studi Teknik Universitas Bhayangkara Jakarta Raya.

  6. Ibu Reni Masrida, S.T., M.T selaku Kaprodi 3 Program Studi Teknik Kimia Universitas Bhayangkara Jakarta Raya.

  7. Bapak Ir. Budiarto, M.Sc selaku pembimbing I yang telah tulus dan ikhlas meluangkan waktu, tenaga dan pikiran memberikan bimbingan, motivasi, arahan, dan saran-saran yang sangat berharga kepada penulis selama penyusunan skripsi.

  8. Bapak Ir. Hernowo Widodo, M.T selaku pembimbing II yang telah tulus dan ikhlas meluangkan waktu, tenaga dan pikiran memberikan bimbingan, motivasi, arahan, dan saran-saran yang sangat berharga kepada penulis selama penyusunan skripsi.

  9. Bapak dan Ibu Dosen Program Studi Teknik Kimia khususnya telah banyak memberikan dorongan nasihat, motivasi, arahan serta bekal ilmu selama penulis menjalani perkuliahan hingga penulis menyelesaikan penulisan skripsi ini.

  10. Sahabat terhebatku teman-teman mahasiswa/i Program Studi Teknik Kimia khususnya angkatan 2012 serta seluruh rekan-rekan di Fakultas Teknik Universitas Bhayangkara Jakarta Raya yang telah banyak memberikan keceriaan, masukan, dukungan, kepada penulis baik selama dalam mengikuti perkuliahan maupun dalam penulisan skripsi ini.

  11. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebut satu persatu yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini.

  Akhirnya, dengan segala kerendahan hati penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan, sehingga penulis mengharapkan adanya saran dan kritik yang bersifat membangun demi kesempurnaan skripsi ini.

  Bekasi, Agustus 2016 (Aulia Rahmah)

  DAFTAR ISI

  LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................. i LEMBAR PENGESAHAN ............................................................................. ii LEMBAR PERNYATAAN ........................................................................... iii ABSTRAK .....................................................................................................iv LEMBAR PERNYATAAN PUBLIKASI .......................................................vi KATA PENGANTAR .................................................................................. vii DAFTAR ISI ................................................................................................... x DAFTAR TABEL ....................................................................................... xiii DAFTAR GRAFIK....................................................................................... xiv DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... xv DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. xix

  BAB I PENDAHULUAN

  1.1 Latar Belakang Masalah .................................................................... 1

  1.2 Perumusan Masalah ........................................................................... 3

  1.3 Batasan Masalah ................................................................................ 3

  1.4 Tujuan Penelitian............................................................................... 4

  1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................. 4

  1.5.1 Untuk Peneliti .......................................................................... 4

  1.5.2 Untuk Umum ........................................................................... 4

  1.6 Metode Pengumpulan Data ................................................................ 5

  1.7 Sistematika Penulisan ........................................................................ 5

  1.7.1 BAB I : Pendahuluan .............................................................. 5

  1.7.2 BAB II :Tinjauan Pustaka ....................................................... 5

  1.7.3 BAB III : Metodologi Penelitian ............................................. 6

  1.7.4 BAB IV : Hasil Analisis dan Pembahasan ............................... 6

  1.7.5 BAB V : Penutup .................................................................... 6

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1 Baja AISI 1045 .................................................................................. 7

  3.2.2 Peralatan yang Digunakan ...................................................... 45

  3.5.1 Alur Penelitian Tugas Akhir........................................................57

  3.5 Diagram Alir Penelitian

  3.4.6 Uji Impak dengan Metode Charpy ......................................... 54

  (SEM-EDAXS) ...................................... 52

  X-ray Spectrometry

  3.4.5 Pengujian SEM-EDAX Scanning Electron Microscope-Energy Dispersive Analysis

  3.4.4 Pengujian X-Ray Diffractometer (XRD) ................................. 50

  3.4.3 Pemolesan.............................................................................. 48

  3.4.2 Proses Tempering................................................................... 46

  3.4.1 Preparasi Sampel Baja AISI 1045 ........................................... 46

  3.4 Prosedur Penelitian

  3.3.2 Variabel berubah .................................................................... 45

  3.3.1 Variabel Tetap ....................................................................... 45

  3.3 Penentuan Variabel

  3.2.1 Bahan Penelitian yang Digunakan .......................................... 44

  2.2 Pengertian Tempering ........................................................................ 10

   Dispersive Analysis X-Ray Spectrometry)

  2.3 Proses Pendinginan Dengan Media Udara ......................................... 12

  2.4 Struktur Mikro Pada Baja AISI 1045 Saat Proses Perlakuan Panas atau Tempering ................................................................................. 13

  2.5 Jenis – jenis Perlakuan Panas Pada AISI 1045 .................................... 20

  2.6 Pengaruh Unsur Baja AISI 1045 Terhadap Diagram Fasa................... 25

  2.7 Pengujian Material ............................................................................ 28

  2.8 Pengujian SEM-EDAXS (Scanning Electron Microscope-Energi

  ......................................... 29

  3.2 Instrumen Penelitian

  2.9 Pengujian X-Ray Diffraction (XRD) ................................................... 31

  2.10 Pengujian Impak ................................................................................ 37

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  3.1 Waktu dan Tempat Penelitian

  3.1.1 Tempat Penelitian .................................................................. 44

  3.1.2 Waktu Penelitian .................................................................... 44

  3.5.2 Diagram Alir Proses ....................................................................58

  3.6 Metode Penelitian .................................................................................59

  4.2.2 Analisis Hasil Pengujian SEM-EDAX (Scanning Electron

  5.2 Saran ................................................................................................. 80

  5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 79

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  4.2.3 Analisis Hasil Pengujian Impak ............................................. 78

  ............................................................... 76

  Microscope-Energy Dispersive Analysis X-ray Spectrometry)

  4.2.1 Analisis Hasil Pengujian X-Ray Diffractometer (XRD) ........... 74

  BAB IV HASIL ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

  4.2 Pembahasan....................................................................................... 74

  4.1.3 Hasil Pengujian Impak ............................................................ 70

  ................................................................ 65

  Microscope-Energy Dispersive Analysis X-ray Spectrometry)

  4.1.2 Hasil Pengujian SEM-EDAX (Scanning Electron

  4.1.1 Hasil Pengujian X-Ray Diffractometer (XRD) ......................... 61

  4.1 Hasil Pengujian

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN

  

DAFTAR TABEL

  Tabel Halaman

  2.1 Komposisi kimia baja AISI 1045 ...................................................... 8

  2.2 Komposisi (berat %) kimia baja AISI 1045 ....................................... 8

  4.1 Hasil XRD Sampel Tanpa perlakuan (Asli) ..................................... 61

  4.2 Hasil XRD Sampel dipanaskan pada temperatur 250 C dan didinginkanpada media udara .................................................... 62

  4.3 Hasil XRD Sampel Dipanaskan pada temperatur 300

  o

  C dan didinginkan pada media udara ....................................... 63

  4.4 Hasil XRD Sampel Dipanaskan pada temperatur 350

  o

  C dan didinginkan pada media udara ....................................... 64

  4.5 Hasil pengujian ketangguhan impak ................................................ 70

  4.6 Data kekuatan uji tarik..................................................................... 72

  4.7 Data uji impak ................................................................................. 74

  

DAFTAR GAMBAR

  Gambar Halaman

  2.1 Pengaruh kadar Baja AISI 1045 terhadap transformasi martensite ........ 9

  2.2 Pengaruh unsur baja AISI 1045 terhadap transformasi martensite ........ 9

  2.3 Diagram perlakuan panas tempering ..................................................... 12

  2.4 Proses Perlakuan Panas ........................................................................ 16

  2.5 TTT Diagram (Time Transformation Temperature) ............................. 16

  2.6 Hubungan antara laju pendinginan dan struktur mikro yang terbentuk .. 18

  2.7 Struktur mikro pearlite ......................................................................... 18

  2.8 Struktur mikro martensite ..................................................................... 20

  2.9 Daerah pemanasan quenching pada diagram fasa Fe-C ......................... 21

  2.10 Struktur mikro widmanstaten ............................................................... 22

  2.11 Diagram kurva pendinginan tahapan yang terjadi pada permukaan benda ................................................................................. 24

  2.12 Diagram perlakuan panas quenching dan tempering ............................. 25

  2.13

  3 C ................................................................ 27

  Diagram fasa Fe-C dan Fe

  2.14 Scanning Electron Microscope .................................................. 29 Skematik

  2.15 Berkas cahaya difraksi sinar menurut hokum Bragg ............................. 33

  2.16 Peristiwa difraksi sinar - X ................................................................... 34

  2.17 XRD Peaks .......................................................................................... 36

  2.18 Skema impak metode charpy oleh suatu bandul ................................... 39

  2.19 Spesimen uji impak .............................................................................. 40

  2.20 Perlakuan peletakan spesimen .............................................................. 42

  3.1 Tungku pemanas bagian luar ................................................................ 46

  3.2 Tungku pemanas bagian dalam ............................................................. 47

  3.3 Alat pengatur pada tungku pemanas ..................................................... 47

  3.4 Sampel baja AISI 1045 yang di amplas dan di beri pasta Alumina 20 µm .................................................................................... 49

  3.5 Alat XRD (bagian luar) ........................................................................ 50

  3.6 Alat XRD (bagian dalam) ..................................................................... 50

  3.7 Alat uji SEM-EDAXS .......................................................................... 53

  3.8 Alat uji impak (alat uji pukul takik) ...................................................... 54

  3.9 Penelitian tugas akhir ........................................................................... 57

  3.10 Diagram alir penelitian ......................................................................... 58

  4.1 Pola Difraktogram Sinar-X Sampel baja AISI 1045 Tanpa Perlakuan Panas (Asli) ......................................................................... 61

  4.2 Pola Difraktogram Sinar-X Sampel baja AISI 1045 Dipanaskan Pada Suhu temper 250 C .............................................................................. 62

  4.3 Pola Difraktogram Sinar-X Sampel baja AISI 1045 Dipanaskan Pada Suhu temper 300 C .............................................................................. 63

  4.4 Pola Difraktogram Sinar-X Sampel baja AISI 1045 Dipanaskan Pada Suhu temper 350 C .............................................................................. 64

  4.5 Hasil SEM-EDAXS Sampel Baja AISI 1045 Tanpa Perlakuan Panas (Asli) .......................................................................................... 66

  4.6 Hasil SEM-EDAXS Sampel Baja AISI 1045 yang Dipanaskan Pada Suhu Temper 250 C dan Didinginkan Pada Media Udara .................... 67

  4.7 Hasil SEM-EDAXS Sampel Baja AISI 1045 yang Dipanaskan Pada Suhu Temper 300 C dan Didinginkan Pada Media Udara .................... 68

  4.8 Hasil SEM-EDAXS Sampel Baja AISI 1045 yang Dipanaskan Pada Suhu Temper 350 C dan Didinginkan Pada Media Udara .................... 69