Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol .
Halaman Available online at JKTM Website :
http://journal.
id/index.
php/jktm/index JURNAL KAJIAN TEKNIK MESIN Vol.
NoA Hal Jurnal Artikel
ANALISIS PENGARUH PROSES VARIASI TEMPERATUR PACK
CARBURIZING ARANG SEKAM PADI TERHADAP KEKERASAN,
STRUKTUR MIKRO & KOMPOSISI KIMIA BAJA ASTM A36
Farras Noor Fauzan1*.
Ratna Dewi Anjani2 ,Rizal Hanifi3 Teknik Mesin.
Universitas Singaperbangsa Karawang Teknik Mesin.
Universitas Singaperbangsa Karawang Teknik Mesin.
Universitas Singaperbangsa Karawang noorfauzan@gmail.
dewi@ft.
*Farras NorAe Email : farras.
noorfauzan@gmail.
Artkel Info - : Received :
Revised :
Accepted:
Abstrak Pada proses perlakuan panas, terdapat beberapa metode perlakuan panas pada baja karbon yaitu pack carburizing, carbonitriding, cyaniding, dan nitriding.
pack carburizing merupakan proses perlakuan panas .
eat treatmen.
yang dilakukan dengan cara mendifusikan unsur karbon pada permukaan logam yang kemudian dipanaskan pada suhu austenitnya.
Tujuan pack carburizing yaitu untuk menaikkan kadar karbon pada lapisan permukaan baja sehingga didapatkan material baja yang memiliki permukaan keras dan sifat mekanik lain-nya.
Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalah metode penelitian kuantitatif eksperimental, yaitu metode uji coba dan analisis terhadap nilai kekerasan dan struktur mikro pada proses pack carburizing dengan variasi temperatur yang berbeda.
Pada pengujian komposisi kimia terhadap sampel baja karbon rendah ASTM A36 sebelum dan sesudah proses pack carburizing terjadi kenaikan kadar karbon sebesar 94,4%.
Pada pengujian kekerasan Rockwell setelah proses pack carburizing 870AC dengan arang sekam padi 90% dan BaCO3 10% didapat nilai kekerasan rata-rata sebesar 22,41 HRC dan case depth 64 AAm.
Pada pengujian kekerasan Rockwell t setelah proses pack carburizing 910AC dengan arang sekam padi 90% dan BaCO3 10% didapat nilai kekerasan rata-rata sebesar 41,93 HRC dan case depth 186,54 AAm.
Berdasarkan perbandingan variasi temperatur 870AC dan 910AC terhadap nilai persentase kenaikan karbon terjadi kenaikan sebesar 87,10%.
Berdasarkan struktur mikro pada temperatur 870AC didapatkan struktur fasa 6.
Berdasarkan struktur mikro pada temperatur 910AC didapatkan struktur fasa.
Kata kunci: carburizing, struktur mikro, kekerasan, rockwell Abstract In the heat treatment process, there are several heat treatment methods for carbon steel, namely pack carburizing, carbonitriding, cyaniding, and nitriding.
pack carburizing is a heat treatment process that is carried out by diffusing carbon elements on a metal surface which is then heated to its austenite The purpose of pack carburizing is to increase the carbon content in the steel surface layer so that a steel material that has a hard surface and other mechanical properties is obtained.
In this study the method used was quantitative experimental research method, namely the method of testing and analysis of hardness values and microstructures in the pack carburizing process with different temperature variations.
In testing the chemical composition of ASTM A36 low carbon steel samples before and after the pack carburizing process, there was an increase in carbon content of 94.
In the Rockwell hardness test after the pack carburizing process at 870AC with 90% rice husk charcoal and 10% BaCO3, the average hardness value was 22.
41 HRC and a case depth of 179.
64 AAm.
In the Rockwell t hardness test after the pack carburizing process at 910AC with 90% rice husk charcoal and 10% BaCO3, the average hardness value was 41.
93 HRC and a case depth of 186.
54 AAm.
Based on a comparison of temperature variations of 870AC and 910AC to the percentage increase in carbon, there was an increase of Based on the microstructure at 870AC, the phase structure is obtained.
Based on the microstructure, at 910AC, the phase structure is obtained.
Keywords: carburizing, microstructure, hardness, rockwell Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol
PENDAHULUAN
Bersamaan kemajuan zaman dan teknologi khususnya pada dunia industri yang dimana menggunakan logam sebagai bahan baku utamanya menjadikan kebutuhan material logam haruslah memiliki sifat mekanik dan sifat fisik yang baik.
Namun saat ini material logam yang memiliki sifat dan karakteristik tersebut belum sepenuhnya sesuai dengan apa yang diinginkan.
Besi dan baja saat ini merupakan material logam yang sering digunakan dan sangat dibutuhkan hampir 95% dalam dunia Besi dan baja selain memiliki persyaratan teknik juga relatif murah dipasaran, akan tetapi di beberapa bidang logam ini mulai mendapatkan persaingan dari logam non besi.
Demi mencukupi keperluan masyarakat akan produksi perkakas, komponen otomotif, alat-alat pertanian, serta kebutuhan rumah tangga.
Dibutuhkan Sifat-sifat logam yang terdiri dari sifat mekanik .
ekerasan, keuletan, kekakuan, dan kekuata.
, sifat thermal .
enghantar pana.
, dan sifat fisik .
Baja merupakan logam campuran yang terdiri dari besi (F.
dan karbon (C) dimana unsur senyawa besi lebih dominan dibandingan unsur karbon.
Baja karbon dibedakan berdasarkan jumlah unsur karbon yang terkandung di dalamnya yaitu baja karbon rendah (<0,25%), baja karbon medium .
,2-0,5%), dan baja karbon tinggi .
,6-1,4%) .
Salah satu usaha yang bisa dilakukan untuk meningkatkan sifat baja yang bervariasi tersebut menjadi lebih kuat terhadap tingkat kekerasan, keuletan, dan tahan gesekan adalah dengan proses perlakuan panas .
eat treatmen.
Baja ASTM A36 termasuk golongan baja structural yang banyak digunakan dalam bidang industri seperti konstruksi jembatan, struktur bangunan, roda gigi, dan konstruksi kapal.
Halaman Pada proses perlakuan panas, terdapat beberapa metode perlakuan panas pada baja carbonitriding, cyaniding, dan nitriding .
pack carburizing merupakan proses perlakuan panas .
eat treatmen.
yang dilakukan dengan cara mendifusikan unsur karbon pada permukaan logam yang Tujuan pack carburizing yaitu untuk menaikkan kadar karbon pada lapisan permukaan baja sehingga didapatkan material baja yang memiliki permukaan keras dan sifat mekanik lain-nya .
Pack carburizing biasanya menggunakan sumber karbon aktif seperti arang kayu, arang tempurung, arang sekam padi dan lain sebagainya .
yang kemudian disatukan dengan energizer berupa barium karbonat, sodium karbonat, dan kalsium karbonat sebagai media pack carburizing dengan proses perlakuan pemanasan .
Sedangkan pada hasil proses pack carburizing ada beberapa faktor yang sifat-sifat mekanik logam tersebut diantaranya media carburizing, waktu penahanan .
olding tim.
, temperatur pemanasan, dan media pendinginan .
Penggunaan bahan karbon aktif dengan campuran katalis berfungsi sebagai energizer akan menghasilkan nilai kekerasan yang berbeda pada material logam .
METODOLOGI PENELITIAN
Dalam penelitian ini metode yang digunakan adalah metode penelitian kuantitatif eksperimental, yaitu metode uji coba dan analisis terhadap nilai kekerasan dan struktur mikro pada proses pack carburizing dengan variasi temperatur yang Pembuatan dilaksanakan di Universitas Singaperbangsa karawang dan pengujian dilaksanakan di Laboratorium Kalibrasi dan Penguji (BBLM).
Bandung.
Variabel merupakan suatu objek yang menjadi acuan pada suatu penelitian.
Dalam Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol penelitian ini menggunakan dua variabel, yang terdiri dari variabel bebas dan variabel terikat yaitu :
Variabel Bebas Variabel bebas merupakan variabel yang mempengaruhi ataupun menjadi sebab munculnya variabel dependen .
Variabel bebas yang digunakan yaitu variasi temperatur 870AC dan 910AC terhadap baja karbon rendah dengan komposisi arang sekam padi 90% dan (BaCO.
menggunakan metode pack carburizing.
Variabel Terikat Variabel terikat merupakan variabel yang tidak mengalami perubahan dalam suatu Variabel terikat dalam penelitian ini yaitu pengujian kekerasan, pengujian struktur mikro serta kedalaman total difusi .
Halaman Tabel 3.
1 Komposisi Kimia Baja
ASTM 36
Nama Karbon (C) Mangan (M.
Posfor (P) Sulfur (S) Silikon (S.
Copper (C.
Iron (F.
Komposisi (% Ma.
Tabel 3.
2 Komposisi Kimia
Temperatur 870AC
Unsur Komposisi (%) Unsur
Kimia
Kimia
Komposisi
(%)
0,355
0,0023
<0,0010
HASIL DAN PEMBAHASAN
0,105
<0,0010
Hasil Uji Komposisi Kimia Material yang digunakan berupa baja karbon rendah Astm A36 dengan unsur karbon sebesar 0.
18% yang biasa digunakan sebagai konstruksi jembatan, struktur bangunan, roda gigi, dan konstruksi kapal.
Untuk mengetahui kandungan unsur-unsur paduan yang terdapat dalam baja Astm A36 sebelum dan setelah proses pack carburizing maka dilakukan uji komposisi kimia sesuai standar pengujian Astm E415-21.
Pada 1 terlihat komposisi kimia baja ASTM A36 sebelum di proses pack carburizing sedangkan pada pengujian menunjukkan baja karbon setelah di proses temperatur mengalami perubahan seperti yang terlihat pada tabel 4.
2 dan tabel 4.
0,328
<0,00400
<0,0030
<0,0150
0,0039
0,0160
0,0998
<0,0010
0,0139
0,0017
0,0784
<0,0020
0,0193
0,0111
0,0039
<0,250
0,207
Tabel 3.
3 Komposisi Kimia
Temperatur 910AC
Unsur
Komposisi Unsur Komposisi
(%)
Kimia
Kimia (%) 0,697 <0,0020 <0,0010 0,102 <0,0010 0,321 <0,0400 Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol
<0,0030
<0,0150
0,0054
0,0161
0,0894
<0,0010
0,0149
0,0024
0,0720
<0,0020
0,0206
0,0144
0,0021
<0,0250
0,204
Halaman jam AC Rata-rata (HRC) jam AC Sumber : Laboratorium Kalibrasi dan Penguji BBLM Berdasarkan hasil pengujian komposisi kimia terlihat pada tabel 3.
1 dan tabel 3.
dengan temperatur 870AC memiliki kandungan karbon sebesar 0.
35% yang bisa dikategorikan sebagai baja karbon medium, pada temperatur 910AC memiliki kandungan karbon sebesar 0,69% sehingga dikategorikan baja karbon tinggi.
Untuk data pengujian komposisi kimia dari raw material ke temperatur 870 AC terjadi kenaikan kadar karbon sebesar 50%, lalu dari temperatur 870 kepada temperatur 910AC didapat nilai kenaikan sebesar 94,4%.
Sedangkan untuk unsurunsur lain tidak terjadi kenaikan yang cukup Hasil Uji Kekerasan Rockwell Hasil dari pengujian kekerasan Hardness Rockwell menggunakan skala C dengan pembebanan (P) major 150 kgf dan standar pengujian Astm E18.
Pengujian ini dilakukan kepada dua sampel benda uji yang telah di proses pack carburizing dengan variasi temperatur yang berbeda yakni 870AC dan 910AC.
Sedangkan pengujian dilakukan terhadap masingmasing spesimen uji sebanyak 5 titik yang kemudian diambil nilai rata-rata dari titik Hasil uji kekerasan dapat dilihat pada tabel 3.
4 berikut :
Tabel 3.
4 Hasil data pengujian Rockwell temperatur 870AC dan 910AC N Waktu o penahanan Te Beban Titik Nilai Case depth (AA.
Kekerasan (HRC) 23,98 22,44 21,38 22,28 21,97 22,41 43,25 41,86 41,84 41,51 41,21 41,93 186,54 Rata-rata (HRC) Sumber : Laboratorium Kalibrasi dan Penguji BBLM Dari tabel 3.
4 diatas dapat dilihat bahwa kekerasan baja Astm A36 setelah proses pack carburizing dengan pengujian Rockwell dalam waktu penahanan 3 jam dan temperatur 870AC sebesar 22,41 HRC dengan case depth 179.
64 AAm, sedangkan dalam waktu penahanan 3 jam dan temperatur 910AC sebesar 41,93 HRC dengan case depth 186,54 AAm.
Untuk grafik kekerasan Rockwell dapat dilihat 4 ,2 4 ,9 4 ,8 4 ,8 4 ,5 4 ,2 3 2 ,98 2 ,44 2 ,41 2 ,28 2 ,97 2 ,38 Titi Titi Titi Titi Titi RataPenekanaPenekanaPenekanaPenekanaPenekana TemperaturEE TemperaturEE pada gambar 3.
Gambar 3.
1 Grafik pengujian Rockwell temperature 870AC dan 910AC dengan waktu penahanan 3 jam.
Sedangkan untuk hasil kenaikan Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol .
Halaman perbandingan variasi temperatur 870AC dan 910AC dapat dilihat pada gambar 4.
Temp Gambar 3.
2 Grafik persentase kenaikan nilai kekerasan Rockwell berdasarkan perbandingan temperatur 870AC dan 910AC.
Tem Dari data hasil pengujian yang terlihat pada gambar 3.
2 menunjukkan bahwa spesimen baja Astm A36 mengalami kenaikan persentase kekerasan dari temperatur 870AC terhadap temperatur 910AC sebesar 87,10%.
Hasil Uji Struktur Mikro Pengamatan struktur mikro pada baja ASTM A36 dilakukan pada sampel Olympus Microscope DSX-HRS pembesaran 1000x.
sampel yang diamati terdiri dari satu sampel dari masing-masing Pada tabel 4.
5 terlihat hasil pengamatan struktur mikro pada bagian tengah dan tepi dari sampel.
Tabel 4.
5 Pengamatan struktur mikro baja ASTM A36 setelah proses pack carburizing dengan variasi temperatur.
Vari Bagian tengah Bagian tepi Berdasarkan tabel 3.
5 hasil pengamatan struktur mikro pada sampel dengan proses pack carburizing.
Pada bagian tengah sampel dengan temperatur 870AC telihat unsur struktur fasa yang didominasi fasa ferrit dan perlit.
Sedangkan pada bagian tepi memiliki struktur fasa austenit dan dan martensit yang berbentuk seperti jarum Sama halnya pada sampel uji dengan variasi temperatur 910AC terlihat pada bagian tengahnya memiliki stuktur fasa ferrit dan perlit, namun terlihat unsur fasa perlit jauh lebih banyak dibandingkan unsur ferrit yang mendominasi pada bagian Pada struktur mikro baja ASTM A36 dengan proses carburizing terdapat fasa austenite sisa yang yang ditandai dengan warna .
seperti layaknya ferrit.
Jurnal Kajian Teknik Mesin Vol Austenit akan mengalami transformasi menjadi struktur martensit jika dilakukan proses quenching ke temperatur kamar, namun terdapat sebagian austenite yang tidak mengalami transformasi yang hal ini biasa disebut dengan austenite sisa atau retained austenite.
Austenit sisa akan meningkat seiring meningkatnya kadar karbon pada material.
Peningkatan permukaan baja astm a36 dapat disebabkan oleh banyaknya struktur perrit yang memiliki sifat keras, serta martensit yang bersifat sangat keras namun getas.
Pada saat proses pack carburizing terjadi difusi atom karbon dalam jumlah banyak, sehingga mengalami peningkatan kadar karbon pada spesimen uji yang kemudian menghasilkan struktur perlit.
Sedangkan struktur martensit terbentuk karena adanya menggunakan air.
Sehingga hal ini menyebabkan nilai kekerasan spesimen uji baja ASTM A36 sangat tinggi.
PENUTUP
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil data dari pengujian komposisi kimia, kekerasan Rockwell, dan struktur mikro dengan metode pack carburizing arang sekam padi dengan perbandingan variasi temperatur 870AC dan 910AC dengan waktu holding time 3 jam didapat kesimpulan sebagai berikut :
Pada pengujian komposisi kimia terhadap sampel baja karbon rendah ASTM A36 sebelum dan sesudah proses pack carburizing terjadi kenaikan kadar karbon sebesar 94,4%.
Pada pengujian kekerasan Rockwell setelah proses pack carburizing 870AC dengan arang sekam padi 90% dan BaCO3 10% didapat nilai kekerasan rata-rata sebesar 22,41 HRC dan case depth 179.
AAm.
Pada pengujian kekerasan Rockwell t setelah proses pack carburizing 910AC dengan arang sekam padi 90% dan BaCO3 .
Halaman 10% didapat nilai kekerasan rata-rata sebesar 41,93 HRC dan case depth 186,54 AAm.
Berdasarkan temperatur 870AC dan 910AC terhadap nilai persentase kenaikan karbon terjadi kenaikan sebesar 87,10%.
Berdasarkan temperatur 870AC didapatkan struktur fasa
Berdasarkan temperatur 910AC didapatkan struktur fasa
SARAN