PENGARUH PROSES TERMOMEKANIK TERHADAP SIFAT MEKANIS BAJA BOHLER K-110 KNL EXTRA UNTUK BAHAN MATA PISAU PEMANEN SAWIT SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

PENGARUH PROSES TERMOMEKANIK TERHADAP SIFAT MEKANIS
BAJA BOHLER K-110 KNL EXTRA UNTUK BAHAN MATA PISAU
PEMANEN SAWIT

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

ALDIANSYAH LEO
080401004

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2014

i

ABSTRAK
Depormasi plastis adalah suatu proses pembentukan logam, dimana ukuran dan

bentuk logam tidak dapat kembali ke bentuk semula. Tujuan dari penelitian ini
adalah Mengamati pengaruh hammering dan tingkat deformasi terhadap sifat
mekanis bahan seperti kekerasan, kekuatan tarik, dan struktur mikro bahan.
Mengetahui hubungan dan pengaruh diameter butir terhadap sifat mekanis bahan.
Melihat apakah baja K-110 yang telah diproses dengan perlakuan hammering
memliki sifat mekanis lebih baik dari bahan awal (raw material) tanpa perlakuan
apapun. Perbaikan sifat mekanis baja K-110 KNL EXTRA untuk mata pisau
pemanen sawit ini dilakukan dengan metode deformasi plastis
dengan
menggunakan mesin hammering.Pemanasan pada suhu 700°C, 750°C, 800°C,
850°C dan 900°C ditahan selama 1 jam dengan waktu pukulan 5 detik, 10 detik,
15 detik, dan 20 detik. Hasil dari pengujian ini adalah Sifat mekanis baja karbon
tinggi tipe K-110 KNL EXTRA dengan proses Hammering diperoleh Hasil uji
kekerasan maksimum adalah 617,8 BHN pada proses Hammering dengan suhu
850°C dan waktu pukulan 20 detik. Hasil uji tarik maksimum untuk nilai tarik
ultimate sebesar 995,06 Mpa dan nilai tarik yield (luluh) sebesar 680 Mpa pada
suhu 850°C dengan waktu pukulan 10 detik. Hubungan antara kekerasan dan
ukuran butir berbanding terbalik, dimana semakin kecil ukuran butir maka bahan
akan semakin keras. Sedangkan untuk hubungan antara kekuatan tarik dan ukuran
butir juga berbanding terbalik, dimana semakin besar ukuran butir maka kuat tarik

bahan akan semakin kecil. Pengaruh dari proses yang telah dilakukan, setelah
diambil nilai-nilai optimalnya maka hasil yang diperoleh masih diatas dari pada
bahan mentahnya (raw material), sehingga dapat disimpulkan bahwa pengaruh
proses hammering menaikan sifat-sifat mekanisnya.
Kata kunci: deformasi plastis, Baja K-110 KNL EXTRA, Sifat Mekanis,Diameter
Butir.

ABSTRACT

ii

Depormasi plastic is a metal forming process , in which the size and shape of the
metal can not return to its original shape . The purpose of this study is the effect
of watching hammering and the degree of deformation of the material mechanical
properties such as hardness , tensile strength , and microstructure of materials.
Knowing the relationship and influence of grain diameter on mechanical
properties of materials . See whether the steel K - 110 which had been processed
by hammering treatment possess better mechanical properties of the starting
materials ( raw material) without any treatment . Improvement of mechanical
properties of steel K - 110 KNL EXTRA for palm harvester blade is done by

plastic deformation method using hammering.Pemanasan machine at a
temperature of 700 ° C , 750 ° C , 800 ° C , 850 ° C and 900 ° C held for 1 punch
a time clock to 5 seconds , 10 seconds , 15 seconds , and 20 seconds . The results
of this testing are mechanical properties of high carbon steel type K - 110 KNL
EXTRA with the test results obtained Hammering maximum hardness is BHN
617.8 Hammering on the process temperature 850 ° C and time blow 20 seconds.
Tensile test results for the maximum value of 995.06 MPa ultimate tensile and
tensile yield value ( yield ) of 680 MPa at a temperature of 850 ° C with a time of
10 seconds blow . Relationship between hardness and grain size is inversely
proportional , where the smaller the grain size of the material will be the hardest .
As for the relationship between tensile strength and grain size is also inversely
proportional , where the larger the grain size of the material tensile strength will
be smaller . The influence of the process that has been done , after having taken
the optimal values are still above the results obtained from the raw material (raw
material ) , so it can be concluded that the effect of the process of hammering
increasmechanicalproperties.
Keywords : plastic deformation, K - 110 KNL EXTRA Steel, Mechanical
Properties, Diameter Item

iii


KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulilah saya ucapkan Kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan nikmat kesehatan dan kesempatan sehingga tugas sarjana ini dapat
selesai. Tugas sarjana yang berjudul “Pengaruh Proses Termomekanik
Terhadap Sifat Mekanis Baja K-110 KNL EXTRA Untuk Bahan Mata Pisau
Pemanen Sawit” ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan
pendidikan Sarjana Teknik Mesin Program Reguler di Departemen Teknik Mesin
– Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Tugas sarjana ini berisikan penelitian yang berhubungan dengan
pembentukan ukuran butiran pada skala mikro dengan menggunakan metode
deformasi dengan menggunakan mesin hammering pada baja K-110 KNL
EXTRA sehingga diharapkan terjadi perubahan sifat-sifat mekanis pada material
tersebut.
Selama pembuatan tugas sarjana ini dimulai dari penelitian sampai
penulisan, saya banyak mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak.
Oleh karena itu, dalam kesempatan ini saya ingin menyampaikan ucapan
terimakasih kepada:
1.


Kedua orangtuaku, Ayahanda Adi Sucipto Leo dan Ibunda Aisyah yang telah
memberikan perhatian, do’a, nasehat dan dukungan baik moril maupun
materil, juga adikku Rahmanisyah yang terus menerus memberikan masukan
selama pembuatan tugas sarjana ini.

2.

Bapak Dr. Eng. Ir. Indra, MT selaku dosen pembimbing Tugas sarjana yang
telah banyak membantu menyumbang pikiran dan meluangkan waktunya
dalam memberikan bimbingan dalam menyelesaikan tugas sarjana ini.

3.

Bapak Dr. Ing- Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku ketua Departemen Teknik
Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

4.

Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi di Departemen Teknik Mesin,

Ibu Ismawati, Kak Sonta, Bapak Syawal, Bang Sarjana, dan Bang Lilik yang
telah banyak membantu dan memberikan ilmu selama perkuliahan.

5.

Seluruh anggota

dalam tim penelitian ini, Ismail Husein Tanjung,

Daniansyah, Royyan Sy Nasution, Sahir Bani Rangkuti, Indra Rukmana

iv

Maujan Yudika. Penelitian ini merupakan suatu kesempatan yang sangat
berharga bagi saya untuk dapat meningkatkan ilmu, dan kualitas, serta
pengalaman yang tidak akan pernah saya lupakan.
6.

Seluruh teman-teman stambuk 2008, Fadli, Abdul, Ikram, Rozy, Rahman,
dan yang lainnya yang namanya tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang

telah banyak memberikan bantuan baik selama perkuliahan maupun dalam
pembuatan tugas sarjana ini.
Saya menyadari bahwa tugas sarjana ini masih jauh dari sempurna. Oleh

sebab itu, saran dan kritik dari pembaca sekalian sangat diharapkan demi
kesempurnaan skrispi ini. Semoga tugas sarjana ini bermanfaat dan berguna bagi
semua pihak.

Medan, 09 November 2013

Aldiansyah Leo
NIM : 080401004

v

DAFTAR ISI

ABSTRAK ..................................................................................................

i


KATA PENGANTAR ................................................................................

iii

DAFTAR ISI...............................................................................................

v

DAFTAR GAMBAR .................................................................................

viii

DAFTAR TABEL ......................................................................................

ix

DAFTAR NOTASI .....................................................................................

x


BAB I

PENDAHULUAN ......................................................................

1

1.1 Latar Belakang .......................................................................

4

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

4

1.3 Tujuan Penelitian ...................................................................

4

1.4 Manfaat Penelitian .................................................................


4

1.5 Batasan Masalah.....................................................................

5

1.6 Sistematika Penulisan.............................................................

5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA..............................................................

7

2.1 Klasifikasi Pisau Pemanen Sawit ..........................................

7

2.2 Klasifikasi Baja .....................................................................


9

2.2.1 Baja Karbon .................................................................

10

2.2.2 Sifat-Sifat Baja .............................................................

12

2.2.3 Diagram Fasa Fe-C ......................................................

15

2.3 Mekanisme Penguatan Logam ..............................................

18

2.4 Proses Deformasi ...................................................................

21

2.5 Proses Termomekanik ...........................................................

22

2.5.1 Pemanasan ...................................................................

22

2.5.2 Proses Mekanik ............................................................

23

2.6 Forging Hammer ...................................................................

24

2.7 Pengujian Kekerasan .............................................................

25

2.8 Pengujian Tarik …………..………………………………

26

2.9 Analisa Struktur Butir............................................................

28

2.10 Pertumbuhan Struktur Butir ................................................

29

2.11 Perhitungan diameter Butir ……………………………..

30

vi

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ...............................................

32

3.1 Waktu dan Tempat ................................................................

32

3.2 Alat dan Bahan ......................................................................

32

3.2.1 Alat ..............................................................................

32

3.2.2 Bahan ...........................................................................

33

3.3 Spesifikasi Spesimen .............................................................

33

3.4 Proses hammering .................................................................

35

3.5 Pengujian ...............................................................................

37

3.5.1 Pengujian Kekerasan ....................................................

37

3.5.2 Pengujian Tarik ............................................................

39

3.5.3 Pengujian Polishing ......................................................

41

3.6 Diagram Alir Penelitian .........................................................

43

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ..................................................

44

4.1 Hasil .......................................................................................

44

4.1.1 Hasil Uji Kekerasan .....................................................

44

4.1.2 Hasil Pengamatan Mikrostruktur .................................

47

4.1.3 Hasil Uji Tarik .............................................................

49

4.2 Pembahasan ...........................................................................

51

4.2.1 Hubungan Antara Kekerasan dan Kekuatan Tarik.......

51

4.2.2 Hubungan Antara Kekerasan dan Diameter Butir .......

52

4.2.3 Hubungan Antara Kekuatan Tarik dan Diameter Butir

53

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................

54

5.1 Kesimpulan ............................................................................

54

5.2 Saran ......................................................................................

55

DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Pisau Pemanen Sawit ...................................................................

1

Gambar 2.1 Egrek Sawit Merek Crocodile ......................................................

7

Gambar 2.2 Egrek Sawit Warna Hitam ...........................................................

8

Gambar 2.3 Egrek Sawit Warna Putih .............................................................

8

Gambar 2.4 Pisau Dodos..................................................................................

9

Gambar 2.5 Diagram Fasa Fe-C ......................................................................

15

Gambar 2.6 Pengaruh Proses Pemanasan Pada Perubahan Struktur Mikro Baja 23
Gambar 2.7 Kurva Tegangan Regangan Baja ..................................................

26

Gambar 2.8 Perhitungan Diameter Butir Menggunakan Metode Planimetri...

30

Gambar 3.1 Spesimen Uji Kekerasan ..............................................................

33

Gambar 3.2 Spesimen Polishing ......................................................................

34

Gambar 3.3 Spesimen Uji Tarik ......................................................................

34

Gambar 3.4 Pemanasan Spesimen Di Dalam Furnace ....................................

35

Gambar 3.5 Thermocouple Digital Tipe K ......................................................

36

Gambar 3.6 Mesin Hammer .............................................................................

37

Gambar 3.7 Alat Uji Brinell.............................................................................

38

Gambar 3.8 Alat Uji Tarik Torsee Instron.......................................................

39

Gambar 3.9 Mikroskop Optic ..........................................................................

41

Gambar 3.10 Diagram Alir Penelitian .............................................................

43

Gambar 4.1 Grafik Deformasi .........................................................................

45

Gambar 4.2 Grafik Uji Kekerasan ...................................................................

46

Gambar 4.3 Foto Mikro Pembesaran 500X Pada Baha Awal (Raw Material)

47

Gambar 4.4 Foto Mikro Pembesaran 500X .....................................................

48

Gambar 4.5 Grafik Hasil Uji Tarik ..................................................................

50

Gambar 4.6 Hubungan Antara Kekerasan Dengan Kekuatan Tarik Terhadap
Deformasi ....................................................................................

51

Gambar 4.7 Hubungan Antara Kekerasan Dengan Diamter Butir...................

52

Gambar 4.8 Hubungan Antara Kekuatan Tarik Dengan Diameter Butir .........

53

viii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Hubungan Antara Perbesaran Mikroskop Optic Yang Digunakan
Dengan Pengali Jeffries ...................................................................

31

Tabel 4.1 Hasil Uji Komposisi Bahan Baja K-110 KNL EXTRA ..................

44

Tabel 4.2 Pengujian Kekerasan Bedasarkan Skala Brinell ..............................

45

Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Diameter Butir ...................................................

48

Tabel 4.4 Hasil Uji Tarik Pada Nilai Optimal .................................................

50

ix

DAFTAR NOTASI

Lambang

Keterangan

Satuan

A

luas penampang

mm2

d

diameter butir

Μm

D

Diameter

mm2

ε

Regangan

%

f

pengali Jeffries

butiran/mm2

F

gaya tarik

N

L

Panjang

Mm

σ

Tegangan

MPa

N

jumlah butir

-

Δ

Perubahan

-

π

Konstanta 3,14

-