TEKNIKA
Volume 10 Nomor 2 Oktober 2025 pp 28 Ae 35 DOI: https://doi.
org/10.
52561/teknika.
Url: https://jurnal.
id/index.
php/jte/article/view/602 E-ISSN : 2337-3148
P-ISSN : 1693-6329
PENGARUH VARIASI KOMPOSISI CAMPURAN CARBON
ARANG CANGKANG KEMIRI DAN NATRIUM KARBONAT
TERHADAP KEKERASAN DAN KEAUSAN PADA MILD
STEEL DENGAN PROSES PACK CARBURIZING
David Bintang Pradana1.
Agung Supriyanto2*.
Afif Faishal3 Program Studi S1 Teknik Mesin.
Sekolah Tinggi Teknologi AuWargaAy Surakarta.
Sukoharjo.
Indonesia Program Studi D3 Teknik Mesin.
Sekolah Tinggi Teknologi AuWargaAy Surakarta.
Sukoharjo.
Indonesia Program Studi S1 Teknik Mesin.
Universitas Muhammdiyah Surakarta.
Sukoharjo.
Indonesia *Email: agungtm@sttw.
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi campuran arang cangkang kemiri dan natrium karbonat (NacOCE) terhadap kekerasan dan ketahanan aus baja karbon rendah .
ild stee.
melalui proses pack carburizing.
Variasi komposisi yang digunakan adalah 60%:40%, 70%:30%, 80%:20%, dan 90%:10% antara arang cangkang kemiri dan NacOCE.
Proses karburisasi dilakukan pada suhu 930 oC untuk memungkinkan difusi karbon ke permukaan baja, diikuti dengan pengujian kekerasan metode Vickers, uji keausan metode Ogoshi, serta analisis komposisi kimia permukaan menggunakan EDX.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan pack carburizing meningkatkan kekerasan baja secara signifikan dibandingkan material awal, dengan kekerasan tertinggi .
,46 HV) diperoleh pada komposisi 80% arang cangkang kemiri 20% NacOCE.
Selain itu, ketahanan aus juga meningkat pada variasi komposisi 90%:10%, dengan nilai keausan spesifik 0,000029103 mm3/kg.
Analisis EDX mengindikasikan peningkatan kandungan karbon di permukaan baja membuktikan keberhasilan proses difusi karbon.
Kata kunci: pack carburizing.
arang cangkang kemiri.
ketahanan aus.
EDX.
ABSTRACT
This study aims to determine the effect of variations in the composition of candlenut shell charcoal and sodium carbonate (NacOCE) mixtures on mild steelAos hardness and wear resistance through the pack carburising process.
The composition variations used were 60%:40%, 70%:30%, 80%:20%, and 90%:10% between coconut shell charcoal and NacOCE.
The carburising process was carried out at 930 AC to allow carbon diffusion to the steel surface, followed by Vickers hardness testing.
Ogoshi wear testing, and surface chemical composition analysis using EDX.
The results showed that pack carburising treatment significantly increased the hardness of the steel compared to the initial material, with the highest hardness .
46 HV) obtained at a composition of 80% coconut shell charcoal and 20% NacOCE.
In addition, wear resistance also increased in the 90%:10% composition variation, with a specific wear value of 0.
000029103 mmA/kg.
EDX
analysis indicated an increase in carbon content on the steel surface, proving the success of the carbon diffusion process.
Keywords: pack carburizing.
candlenut shell charcoal.
sodium carbonate.
wear resistance.
EDX.
PENDAHULUAN
Industri manufaktur modern tidak lepas dari material baja.
Sebagai bahan utama dalam pembuatan komponen mesin dan material konstruksi, baja menjadi elemen Dengan beragam jenis baja yang ditawarkan, pemilihan bahan yang tepat menjadi kunci untuk mencapai efisiensi dan efektivitas yang tinggi dalam produksi.
JTe (Teknik.
: 10 .
, pp 28-35 A Pradana.
David Bintang, et.
al, 2025 Untuk memenuhi tuntutan pasar yang semakin tinggi, industri logam terus berupaya mengembangkan kualitas dan kapasitas produksi baja melalui metode pack carburizing .
Baja karbon adalah salah satu jenis baja yang banyak diminati adalah baja yang sering dipakai dalam pembangunan gedung serta dalam pembuatan komponen mesin, seperti roda gigi dan poros .
Dalam perkembangan teknologi saat ini, diperlukan metode yang efektif untuk meningkatkan sifat material logam.
Perlakuan permukaan merupakan salah satu solusi untuk modifikasi sifat material .
Metode ini bertujuan untuk merekayasa permukaan material dan meningkatkan sifat mekanisnya, termasuk ketahanan aus yang lebih baik.
Kandungan karbon dalam komposisi baja juga memengaruhi sifat mekanis ini, yang sangat penting untuk beberapa komponen mesin yang saling bergesekan, karena komponen tersebut harus memiliki tingkat kekerasan yang baik .
Baja dengan kadungan karbon lebih dari 0,35% memiliki kekerasan yang sudah baik untuk keperluan Sementara itu, untuk baja dengan kandungan karbon di bawah 0,35%, diperlukan proses tambahan karbon agar mencapai sifat yang diinginkan .
Pengerasan permukaan dalam proses perlakuan panas dapat dilakukan dengan meningkatkan kadar karbon di permukaan baja, khususnya melalui proses karburasi .
Metode ini sangat cocok diterapkan pada baja yang memiliki kandungan karbon rendah.
Perlakuan panas adalah proses di mana bahan dipanaskan hingga mencapai suhu tertentu, lalu didinginkan dengan metode yang sesuai .
Tujuan utama dari perlakuan panas ini adalah untuk memperoleh sifat-sifat yang diinginkan sesuai dengan aplikasi bahan tersebut, terutama dalam hal kekerasan .
, kekuatan .
, dan sifat ketangguhan .
Untuk mengurangi keausan pada logam, penting agar permukaannya mendapatkan kekerasan, sementara bagian intinya tetap ulet .
Oleh karena itu, proses pengerasan permukaan menjadi suatu langkah yang diperlukan.
Dengan demikian, pengerasan dapat diterapkan hanya pada bagian-bagian tertentu sesuai dengan kebutuhan dan fungsi alat.
Proses pack carburizing adalah metode di mana karbon monoksida yang dihasilkan dari senyawa padat terurai pada permukaan logam, menghasilkan karbon baru dan karbon Karbon baru ini akan diserap ke dalam logam, sementara karbon dioksida segera bereaksi dengan bahan karbon dalam senyawa karburisasi padat, membentuk kembali karbon monoksida yang baru.
Pembentukan karbon monoksida ini dipercepat oleh penggunaan katalis atau energizer, seperti barium karbonat (BaCO.
, kalsium karbonat (CaCO.
, dan natrium karbonat (NacOCE) .
, yang terdapat dalam karburisasi kompleks .
Dalam sistem tertutup, jumlah energizer akan tetap stabil, dan proses karburisasi akan terus berlangsung selama ada cukup karbon untuk bereaksi dengan karbon dioksida.
Difusi karbon sangat dipengaruhi oleh kandungan karbon dalam arang .
, ukuran butiran .
, suhu tempering .
, dan holding time .
dalam proses Karbon yang terbentuk dalam bentuk atom karbon aktif .
arbon nascen.
berdifusi ke dalam fase austenit baja saat baja dipanaskan, memungkinkan perubahan komposisi kimia pada permukaan baja .
METODE
Baja mild steel yang digunakan sebagai spesimen dipotong dengan ukuran 15 mm.
Agar difusi karbon dapat oprimal maka perlu perlakuan penghalusan permukaan menggunakan kertas aplas secara bertahap.
Proses carburizing diawali dengan mencampur serbuk karbon cangkang kemiri (Aleurites moluccanu.
dan Narium Carbonat (Na2CO.
dengan perbandingan 60%:40%, 70%:30%, 80%:20%, dan 90%:10%.
Karbon cangkang kemiri berfungsi sebagai sumber karbon dan Natrium Carbonat sebegai energizer yang membantu proses difusi karbon ke dalam material induk .
ow materia.
Campuran bahan dimasukkan kedalam wadah tertutup dan diputar pada mesin pengaduk selama 2 menit.
Serbuk yang sudah tercampur JTe (Teknik.
: 10 .
, pp 28-35 A Pradana.
David Bintang, et.
al, 2025 secara homogen beserta spesimen dimasukkan kedalam cawan cruicible dan dipanskan kedalam furnace dengan suhu 930 AC selama 4 jam (Gambar .
Gambar 1.
Ruang chamber furnace.
Ilustrasi perendaman spesimen dalam serbuk Pengujian kekerasan menggunakan metode Vickers berdasarkan ASTM A92 .
Pengujian kekerasan dilakukan pada spesimen dengan perlakukan dan tanpa perlakukan.
Tujuannya agar diketahui pengaruh perlakukan carburizing terhadap kekerasan.
Skema pengujian kekerasan Vickers ditunjukkan pada Gambar 2.
Gambar 2.
Uji kekerasan vickers Pengujian kekerasan material dilakukan dengan menggunakan indentor intan berbentuk piramida yang ditekan ke permukaan material uji, menghasilkan jejak atau Nilai kekerasan Vickers diperoleh dengan mengukur diagonal rata-rata jejak menggunakan mikroskop dan kemudian membagi beban uji dengan luas permukaan jejak.
Persamaan 1 merupakan HV = .
P .
Keterangan:
: nilai kekerasan Vickers (HV) : gaya penekanan .
: rata-rata panjang diagonal .
JTe (Teknik.
: 10 .
, pp 28-35 A Pradana.
David Bintang, et.
al, 2025 Keausan material sangat dipengaruhi oleh kondisi permukaan.
Kekerasan permukaan juga memainkan peran penting dalam menentukan tingkat keausan.
Semakin keras material, semakin rendah keausan yang terjadi.
Untuk mengukur keausan, perlu dilakukan analisis bekas keausan pada permukaan yang bergesekan.
Pengujian keausan Ogoshi menggunakan metode pin-on-disk sesuai standar ASTM G99.
Standar ini menjelaskan prosedur pengujian keausan untuk material yang bergesekan dengan permukaan lain, sehingga dapat digunakan untuk menentukan ketahanan aus suatu material .
Metode pengujian keausan Ogoshi, benda uji mengalami gesekan berulang-ulang akibat kontak dengan cincin yang berputar, sehingga menyebabkan kehilangan material pada permukaan.
Tingkat keausan ditentukan berdasarkan besarnya jejak permukaan yang dihasilkan Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui laju keausan menggunakan rumus:
B yca# 3 Ws = 8 r ycE# ya# Keterangan:
: keausan spesifik .
m2/k.
: lebar piringan pengaus .
: lebar keausan spesimen .
: jari Ae jari piringan pengaus .
: gaya tekan pada proses keausan .
: jarak tempuh pada proses pengausan .
EDX digunakan untuk analisis kalitatif dan kuantitatif elemen yang didasarkan pada analisis spektral sinar-X.
Karakterisitik yang dipancarkan dari atom sampel pada radiasi dengan berkas elektron yang difokus dari SEM .
Pengujian EDX dilakukan untuk intepretasi keberadaan mineral dan distribusinya pada sistem porositas .
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian Vickers memiliki tujuan untuk mengetahui tingkat kekerasan rata Ae rata pada material sebelum dan sesudah proses pack carburizng.
Gambar 3 merupakan hasil dari percobaan pengujian kekerasan yang dilakukan pada material sesudah dan sebelum proses pack carburizing dengan variasi komposisi karbon cangkang kemiri.
Kekerasan (HV) Raw Komposisi Karbon Gambar 3.
Nilai kekerasan Vickers pada specimen sebelum dan sesudah proses pack carburizing Perlakuan carburizing mampu meningkatkan kekerasan secara signifikan.
Secara umum peningkatan kekerasan sejalan dengan peningkatan komposisi karbon arang cangkang kemiri.
Nilai kekerasan tertinggi pada sampel dengan komposisi karbon 80%.
JTe (Teknik.
: 10 .
, pp 28-35 A Pradana.
David Bintang, et.
al, 2025 Pada komposisi karbon 90% kekerasannya sedikit turun dimungkinkan difusi karbon pada material sudah jenuh.
Kekerasan material ditentukan oleh komposisi unsur paduannya dan sangat mempengaruhi ketahanan terhadap keausan.
Material yang lebih keras cenderung lebih tahan aus .
Gambar 4 menunjukkan hasil pengujian keausan.
Gambar 4.
Pengamatan uji keausan sebelum dan setelah pack carburizing dengan perbandingan cangkang kemiri dan NacOCE: .
RAW.
90% Pada pengujian keausan, nilai keausan spesifik mengalami penurunan dibanding raw material yang berarti bahwa ketahanan terhadap keausan meningkat.
Nilai keausan spesifik tersaji dalam Gambar 5.
Ketahanan aus paling tinggi pada komposisi karbon cangkang kemiri 90% : 10 % Na2CO3.
Kausan Spesifik mm^3/kg.
Raw Komposisi Karbon Gambar 5.
Hasil keausan spesifik sebelum dan setelah pack carburizing dengan perbandingan cangkang kemiri dan NacOCE JTe (Teknik.
: 10 .
, pp 28-35 A Pradana.
David Bintang, et.
al, 2025 Analisis EDX melibatkan penyinaran sampel dengan sinar elektron, yang kemudian menghasilkan interaksi yang dideteksi dan data komposisi kimia seperti ditunjukkan dalam Gambar 6.
Gambar 6.
EDX penampang melintang pada spesimen komposisi 60%:40% Tabel 1 menunjukkan adanya unsur karbon yang tinggi yang menandakan bahwa difusi karbon berjalan dengan baik.
Proses pendinginan dan difusi karbon dari cangkang kemiri ke dalam baja memungkinkan pembentukan fasa martensit dan reaksi oksigen dengan karbon sehingga tampak adanya unsur oksigen.
Element Tabel 1.
Hasil Pengujian EDX penampang melintang Element
Element
Atomic
Weight
Carbon
Oxygen
Iron
KESIMPULAN
Berdasarkan pembahasan yang sudah dilakukan, maka kajian dengan metode pack carburizing dengan spesimen baja mild steel dapat disimpulkan bahwa spesimeFn baja yang telah dilakukan proses pack carburizing membentuk material yang lebih keras karena adanya penambahan difusi pada karbon kedalam permukaan spesimen.
Sifat mekanik kekerasan tertinggi pada komposisi 80%:20% yaitu 231,46 HV, dan ketahanan aus yang paling tinggi pada komposisi 90%:10% dengan rata rata 0,000029103 mm3/kg.
Analisis EDX menunjukkan bahwa proses pack carburizing berhasil meningkatkan kandungan karbon pada permukaan baja mild steel, yang berkontribusi pada peningkatan sifat mekanis material.
DAFTAR PUSTAKA