STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON DENGAN QUENCHING KEMUDIAN ANNEALING.

TUGAS AKHIR

STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON DENGAN
QUENCHING KEMUDIAN ANNEALING

Disusun :

SIDIQ ABDULLAH
NIM : D 200 030 104

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
Juni 2009

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan
judul :
Studi Sifat Mekanis Baja Karbon
Dengan Quenching Kemudian Annealing


Yang dibuat untuk memenuhi sebagian syarat untuk memperoleh
derajat sarjana S1 Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta, sejauh yang saya ketahui bukan
merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan
dan/atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di
lingkungan Universitas Universitas Muhammadiyah Surakarta atau
instansi manapun, kecuali sebagian

sumber informasinya

saya

cantumkan sebagai mana mestinya.

Surakarta, 25 juni 2009
Yang menyatakan,

Sidiq Abdullah

ii


HALAMAN PERSETUJUAN

Tugas

akhir

yang berjudul “STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON

DENGAN QUENCHING KEMUDIAN ANNEALING” telah disetujui oleh
pembimbing

Tugas

Akhir

untuk memenuhi syarat untuk memperoleh

derajat sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta.


Dipersiapkan oleh ,
Nama

: SIDIQ ABDULLAH

NIM

: D 200 030 104

Disetujui pada ,
Hari

:…………………………

Tanggal

:…………………………

Pembimbing Utama


Pembimbing Pendamping

Dr. Ir. Supriyono, MT

Joko Sedyono,ST.MEng

iii

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas akhir yang berjudul “STUDI SIFAT MEKANIS BAJA KARBON
DENGAN QUENCHING KEMUDIAN ANNEALING” ,telah dipertahankan
di hadapan tim penguji dan telah dinyatakan sah untuk memenuhi syarat
untuk memperoleh derajat sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Telah dipersiapkan :
Nama

: SIDIQ ABDULLAH


NIM

: D 200 030 104

Disahkan pada :
Hari

:…………………………………..

Tanggal

:…………………………………..

Tim Penguji:
Ketua

: Dr. Ir. Supriyono, MT.

………………


Anggota 1

: Joko Sedyono,ST.MEng

………………

Anggota 2

: Ir.Bibit Sugito, MT

………………

Dekan,

Ketua Jurusan,

Ir. Sri Widodo, MT.

Marwan Effendy, ST, MT.


iv

v

HALAMAN MOTTO

“Keutamaan shodaqoh adalah seorang yang belajar suatu ilmu kemudian
ilmu tersebut diamalkan atau diajarkan kepada saudaranya sesama
muslim.”
(H.R. Bukhori Muslim)

"Jangan pernah meremehkan hal sekecil apapun, karenanya mungkin
orang bisa bahagia dan mungkin juga bisa celaka"
(Mofehd El-Karonji)

“Segala sesuatu akan terasa lebih indah dan nikmat bila kita niati ikhlas,
sabar dan tawakal mengharap ridho Allah SWT”.
( Penulis )


“Terlambat bukan alasan untuk tidak merubah keadaan”
( Penulis )

vi

RINGKASAN

Teknologi telah menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari dunia
industri sebab adanya teknologi akan menghasilkan produk industri
yang berkualitas tinggi sehingga mampu bersaing di pasaran. Selain itu
teknologi dapat mengoptimalkan sumber daya manusia dalam proses
pembuatan atau dalam rekayasa suatu material. Dengan demikian
teknologi yang berkaitan dengan penyediaan material baru dan
karateristiknya dapat meningkatkan jumlah pilihan material yang
cocok.
Material yang dipakai adalah baja karbon rendah sesuai uji
komposisi, kadar karbon 0,223%. Pengamatan dilakukan dalam dua
tahap yaitu, sebelum dan setelah proses quenching kemudian
annealing, pengamatan meliputi komposisi kimia, harga tarik, dan
harga impact.Tujuan penelitia untuk mengetahui perubahan, harga

tarik dan harga impact baja karbon rendah akibat quenching kemudian
annealing.
Baja karbon ini termasuk dalam kategori baja hypoeutectoid ( C < 0,8
% ). Berdasarkan hasil pengujian tarik, diperoleh harga regangan raw
materialnya adalah sebesar 32.78 %, kemudian setelah mengalami
quenching dilanjutkan annealing didapat harga Regangan rata - rata
sebesar 43.7 %. maka mengalami peningkatan keuletan 43 % dari raw
materialnya, disebabkan terbentuknya struktur ferit yang bersifat ulet,
serta mengalami peruncingan pada ujung patahan yang juga dibarengi
dengan pertambahan panjang ( pemuluran ). Berdasarkan hasil pengujian
impact, diperoleh harga rata - rata raw materialnya 0,952 j/mm2,
kemudian setelah mengalami quenching dilanjutkan annealing menjadi
1,3623 j/mm2 Dapat disimpulkan bahwa baja karbon setelah mengalami
quenching dilanjutkan annealing maka tingkat ketangguhan akan
bertambah yang disebabkan terbentuknya struktur perlit yang bersifat
tangguh, serta hasil patahan setelah quenching dilanjutkan annealing t
lebih kasar dan berserabut.

Kata-kata kunci :Baja karbon, heat treatment,Quenching,annealing


vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur alhamdulillah kehadirat Allah SWT atas berkah dan
rahmatnya

sehingga

penyusunan

lapoaran

penelitian

ini

dapat

diselesaikan.

Tugas

akhir

yang berjudul “STUDI SIFAT MEKANIS BAJA

KARBON DENGAN QUENCHING KEMUDIAN ANNEALING” dapat
diselesikan atas dukungan beberapa pihak.Untuk itu pada kesempatan ini,
penulis dengan segala ketulusan dan keiklasan hati ingin menyampaikan
rasa terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ir.

H.

Sri

Widodo,

MT

selaku

Dekan

Fakultas

Teknik

Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Marwan Effendy, ST, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Surakarta
3. Dr. Ir. Supriyono, MT, selaku Pembimbing I atas bimbinganya
4. Joko Sedyono,ST.MEng, selaku

Pembimbing

II

atas

5. Semua pihak yang telah membantu semoga Allah

SWT

bimbinganya.
membalas kebaikanmu.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna, oleh
karena itu kritik dan saran yang bersifat membangun akan penulis terima
dengan senang hati.

Surakarta,26 Juni 2009

Penulis

viii

ix

x

xi

xii

xiii

xiv

DAFTAR SIMBOL

Symbol :

σ

=

tegangan tarik

(N/mm2)

Pmax

=

beban

(N)

A

=

luas penampang

(mm2)

ε

=

regangan

(%)

∆L

=

pertambahan panjang

(mm)

=

panjang awal

(mm)

=

panjang setelah patah

(mm)

=

Berat beban pembentur

(kg)

Lo
L1
G
R

A

= Jari-jari pusat putar ke titik berat pebentur

(m)

= Sudut kedudukan awal ayunan

()

= Sudut kedudukan akhir ayunan

()

= luas penampang patahan

(mm²)

xv

xvi

BAB I

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang
Teknologi telah menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari dunia
industri sebab adanya teknologi akan menghasilkan produk industri
yang berkualitas tinggi sehinga mampu bersaing dipasaran. Selain
itu teknologi dapat mengoptimalkan sumberdaya manusia juga dalam
perkembangan

teknologi baru dalam proses pembuatan atau dalam

rekayasa suatu material.
Pemilihan material sangat diperlukan pada saat ini yang
hubungannya dengan

kemajuan

Untuk

suatu material yang sesuai dengan yang

mendapatkan

teknologi

di

bidang

industri.

diinginkan, diperlukan suatu proses untuk membentuk material yang
mempunyai sifat-sifat fisis dan mekanis yang juga sesuai dengan
fungsi dan kondisi yang

diinginkan tersebut. Dengan proses-

proses tersebut diharapkan dapat menghasilkan material yang
lebih
seperti

baik dibanding

material

aslinya

(raw

material),

meningkatkan kekuatan, kekerasan, keuletan, ketangguhan,

ketahanan

terhadap

mengetahuinya
yang

dengan

perlu

korosi

dan

diadakan

sebagainya.

penelitian

Dan

terhadap

untuk
material

akan digunakan dengan menganalisis sifat – sifat fisis dan

mekanis sehingga dapat diketahui

bahwa

material

cocok untuk kondisi sesuai dengan fungsinya.
1

tersebut

Produksi

barang

yang

bermutu

dan

berkualitas

sangat

diperlukan untuk meningkatkan kinerja dan produktifitas. Dalam
bidang permesinan penggunaan material
terutama

dalam

pembuatan

logam

sangat

dominan,

perkakas, konstruksi, spare part dan

sebagainya.
Pada saat ini baja merupakan material yang paling banyak
digunakan sebagai bahan industri, karena baja mempunyai sifatsifat fisis dan mekanis yang bervariasi. Yaitu bahwa baja memp unyai
sifat dari yang paling lunak dan mudah dibentuk sampai yang paling
keras.

Dan

faktor

yang

menyebabkan mengapa baja menjadi

pilihan utama dalam pemilihan material bahan industri karena baja
memiliki nilai ekonomis.
Sifat baja itu sendiripun dapat dibentuk dengan mudah. Salah
satunya dengan proses heat treatment

yang dapat membentuk

(merubah) sifat baja dari yang mudah patah menjadi lebih kuat dan
ulet atau juga dapat merubah sifat baja dari yang lunak menjadi
sangat keras dan sebagainya. Proses heat treatment itu sendiri
merupakan salah satu bagian dari proses produksi, namun heat
treatment

ini

proses produksi.

hendaknya

dipandang

Heat treatment

terpisah

dari

rangkaian

merupakan proses kombinasi

antara pemanasan dan pendinginan terhadap logam atau paduan
dalam

keadaan

padat

dalam

jangka

waktu

tertentu

yang

dimaksudkan untuk memperoleh sifat-sifat tertentu pada logam
atau

paduan.

Pembentukan

sifat-sifat
2

inilah

yang

sangat

diperlukan untuk memperoleh material bahan industri yang betulbetul sesuai dengan kebutuhan dan fungsinya.
Penggunaan baja karbon rendah dalam penelitian ini lebih
disebabkan karena baja karbon rendah memiliki keuletan tinggi dan
mudah

dimachining, tetapi kekerasannya rendah dan tidak tahan

aus. Baja ini tidak dapat dikeraskan dengan

cara

konvensional

karena kadar karbonnya yang rendah, sehingga dilakukan proses
proses perlakuan panas yang diterapkan untuk menghasilkan benda
kerja yang lebih keras dan ulet.

1.2. Perumusan Masalah
Untuk mendapatkan hasil penelitian yang akurat dan lebih
terfokus, tanpa melebar kepada permasalahan yang lain, maka
perlu

sekali

dibatasi permasalahan yang akan diteliti. Batasan-

batasan tersebut antara lain:
a) Material yang dipakai adalah baja karbon rendah

sesuai uji

komposisi kimia yaitu kadar karbon 0,223%.
b) Pengamatan

dilakukan

dalam

dua

tahap

yaitu,

tahap

pengamatan bahan sebelum proses heat treatment dan tahap
pengamatan

bahan

setelah

proses

heat

treatment.

Pengamatan bahan sebelum proses meliputi pengamatan
struktur kimia, harga kekuatan tarik, dan harga kekuatan
impact.

Pengamatan

bahan

setelah

proses

meliputi

pengamatan harga kekuatan tarik, dan harga kekuatan impact.
3

c) Pendinginan dengan 2 cara yaitu quenching menggunakan
media air dan annealing.

1.3. Tujuan Penelitian
1. Memahami perubahan kekuatan impact baja karbon rendah
(C=0,223) akibat quenching yang dilanjutkan annealing.
2. Memahami perubahan kekuatan tarik baja karbon rendah
(C=0,223) akibat quenching yang dilanjutkan annealing.

1.4. Manfaat Penelitian
Manfaat yang didapat dari penelitian tersebut dibagi menjadi dua,
yaitu :
a) Manfaat langsung
Dapat diketahui secara langsung , harga uji Impact, harga
uji tarik dan Komposisi Kimia sehingga mendapatkan sifat
material yang lebih ulet dan tangguh.
b) Manfaat tak langsung
Data-data
bagi

hasil

penelitian

produsen sebagai

dapat

masukan

diambil

dan

manfaat

referensi

untuk

pengembangan produk yang lebih baik.

1.5. Sistematika Penulisan
Dalam

penulisan

laporan

penelitian

Tugas

Akhir

ini,

penulismenyusun dalam 5 bab dengan sistematika sebagai berikut :
4

BAB I

PENDAHULUAN
Meliputi

latar

belakang

masalah, pembatasan

masalah,

perumusan

tujuan

penelitian,

masalah,

manfaat penelitian, metodologi penelitian dan sistematika
penulisan.
BAB II

LANDASAN TEORI
Meliputi

karbon,fasa

tinjauan

pada

pustaka, klasifikasi

sistem

besi

karbon,

diagram

transformasi untuk pendinginan, pembentukan
pada

diagram

unsur

paduan

transformasi
pada

baja

struktur

pendinginan, pengaruh

baja,

(hardening),proses pendinginan,

pengerasan

baja

holding time (waktu

tahan) dan sifat fisis serta mekanis bahan.
BAB III

METODOLOGI PENELITIAN
Meliputi persiapan benda uji atau spesimen,

bentuk

dan

pemotongan

benda

uji,

pemolesan,

pengetsaan, pengujian komposisi kimia, heat treatment
yang

dilanjutkan

quenching, annealing , pegujian tarik

dan impact.
BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN
Berisi
komposisi
yang

ditulis

tentang

data-data

pengujian

kimia, pegujian tarik dan impact. Data-data
adalah

data

yang

pengujian terhadap benda uji berupa
5

diperoleh melalui
baja

karbon

rendah, kemudian
penelitian

yang

membahas

mengenai

hasil

telah dilakukan sesuai dengan dasar

teori yang baku.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Pada

bab

ini

berisi

tentang

berupa data kuantitatif

dari

hasil

pembahasannya

kesimpulan yang
pengujian

dan

serta memberikan saran-saran yang

bermanfaat bagi sebuah penelitian.

6