17
Hasil Uji kekerasan (Rockwell)
BAB I
PENDAHULUAN
Latar Belakang Masalah
Proses perlakuan panas adalah suatu proses yang diberlakukan pada logam, dengan cara memanaskan, kemudian menahan di temperatur tertentu, lalu di dinginkan (di quench) melalui media pendingin tertentu, guna mendapatkan sifat mekanik yang diinginkan.
Pada baja hasil pengecoran, diberlakukan suatu proses perlakuan panas berupa normalizing guna menghilangkan struktur widmanstatten (struktur kasar pasca pengecoran), karena struktur widmanstatten tersebut dapat membuat sebuah baja menjadi rapuh.
Pada praktikum kali ini digunakan baja VCN, yang merupakan baja paduan dengan karbon menengah yang diberlakukan proses perlakuan panas berupa normalizing dan hardening (quench oli), dimana waktu penahanan yang diberlakukan yakni selama 2 jam, guna mengetahui efek setelah perlakuan panas, pada kedua spesimen yang dapat diketahui dari hasil pengujian, yakni uji spektrometri, uji keras dan uji metalografi sebelum proses perlakuan panas dan setelah proses perlakuan panas.
Tujuan dan Manfaat Pengujian
Tujuan Pengujian
Pengujian proses perlakuan panas (Heat treatment), dilakukan agar mahasiswa dapat:
Mengetahui prosedur proses perlakuan panas
Mengetahui bahan dan peralatan yang digunakan
Menjelaskan proses Heat treatment dan perubahan struktur mikro
Menjelaskan kaitan antara media pendingin, laju pendinginan, diagram TTT dan CCT dengan proses perlakuan panas
Manfaat Pengujian
Mengetahui langkah-langkah proses perlakuan panas, guna mendapatkan sifat logam yang diinginkan.
Mengetahui media pendingin yang tepat untuk memperoleh kekerasan material logam yang diinginkan.
Dapat mengaplikasikan penggunaan diagram TTT dan CCT untuk memprediksi perkiraan struktur mikro hasil yang akan terjadi.
Dapat membandingkan hasil struktur mikro yang terjadi, dengan hasil proses perlakuan panas yang telah dilakukan.
Dengan pengetahuan proses perlakuan panas, dapat diketahui sifat-sifat logam untuk diterapkan pada bidang industri tertentu, terutama pada aplikasi pemilihan bahan dan produk.
Mengetahui nilai ekonomis, keamanan dan kualitas material suatu produk hasil proses perlakuan panas.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Teori Dasar
2.1.1 Pengertian Perlakuan Panas (Heat Treatment)
Perlakuan panas adalah salah satu proses untuk mengubah struktur logam dengan cara memanaskan spesimen lalu menahan pada temperatur tertentu selama periode waktu tertentu kemudian didinginkan pada media pendingin seperti udara, air, oli, yang tergantung dari sifat mekanik yang diinginkan, karena media pendingin memiliki kerapatan yang berbeda, sehingga mempengaruhi struktur mikro hasil yang akan terbentuk.
Sifat-sifat logam terutama sifat mekanik akan sangat dipengaruhi oleh struktur mikro disamping proses kimianya, contohnya suatu logam atau paduan akan mempunyai sifat mekanis yang berbeda-beda apabila struktur mikronya diubah. Dengan adanya pemanasan hingga suhu austenisasi lalu penahanan pada temperatur tersebut kemudian pendinginan dengan kecepatan tertentu, maka bahan-bahan logam atau paduan dapat memperlihatkan perubahan strukturnya yang mengakibatkan perubahan sifat mekanik pada logam atau paduan tersebut.
2.1.2 Tujuan Proses Perlakuan Panas (Heat Treament)
Adapun tujuan khusus yang diinginkan dari suatu proses perlakuan panas adalah perubahan pada:
Sifat mekanik: Nilai kekerasan, mampu tarik, elongasi dari suatu material bisa didapatkan sesuai dengan kebutuhan, melalui perubahan struktur mikro.
2.1.3 Material VCN
Karakteristik material
Material VCN merupakan nama dagang, dari baja paduan Nickel, Crom dan Molybdenum dengan kandungan karbon menengah. Material ini memiliki ketangguhan, kekuatan serta keuletan yang baik dan memiliki kemampuan untuk dikeraskan yang cukup baik, karena relatif bebas dari temper embrittlement.
Standard Ekuivalen
Thyssen 6582, DIN 34NiCrMo6, ASSAB 705, AISI 4340, JIS SNCM 439, Atlas Ultimo 200
Komposisi Kimia
C
Si
Mn
S
P
Ni
Cr
Mo
0.38 – 0.43
0.20 – 0.35
0.60 – 0.80
0.040 (Max)
0.40 (Max)
1.65 – 2.00
0.70 – 0.90
0.20 -0.30
Berikut adalah pengaruh dari penambahan unsur paduan terhadap sifat baja :
Karbon
Karbon merupakan unsur penting dalam proses pengerasan, hal ini dikarenakan karbon yang akan bereaksi dengan fe (besi) yang akan membentuk karbida (fe3c).dimana dengan meningkatnya jumlah karbon, kekuatan pada baja akan naik, tetapi keuletan (ductility) dan sifat mampu las (weldability) menurun.
Mangan
Mangan merupakan austenite former, yang berfungsi sebagai deoxidizer dan desulfurizer. Mangan merupakan unsur yang menguntungkan dalam kualitas permukaan (kecuali pada rimmed steel dengan kondisi karbon yang sangat rendah), karena mangan dapat mengikat sulfide sehingga memperkecil terbentuknya sulfida besi dan mereduksi resiko dari red-shortness atau kerentanan terhadap timbulnya retakan saat pengerjaan panas.
Silikon
Silikon berfungsi sebagai deoxidizer. Silikon juga dapat menaikan hardenability dalam jumlah yang sedikit, tetapi dalam jumlah yang banyak akan menurunkan keuletan. Selain itu dengan silikon butiran ferrite lebih seragam.
Chrom
Chromium merupakan elemen penting setelah karbon. Chromium salah satu unsur-unsur pembentuk karbida dan dapat meningkatkan ketahanan korosi dengan membentuk lapisan pasifpada permukaanuntuk ketahanan reaksi oksidasi
Nikel
Nikel merupakan unsur pembentuk noncarbide pada baja.Nikel merupakan unsur pembentuk austenite.Nikel meningkatkan mampu keras pada baja. Dimana, bila dikombinasikan dengan Cr dan Mo akan menghasilkan sifat mampu keras, ketangguhan (impact thoughness) dan fatigue resistance pada baja.
Molibden
Molybdenum dapat menguatkan fasa ferrit dan menaikan kekuatan baja tanpa kehilangan keuletan.Unsur ini juga dapat berfungsi sebagai penyetabil karbida, sehingga mencega pembentukan grafit pada pemanasan yang lama. Karena itu penamabahan Mo kedalam baja dapat menaikan kekuatan dan ketahanan terhadap creep pada suhu tinggi
Phospor
Phosfor dapat menaikan kekuatan dan kekerasan, tetapi juga menurunkan keuletan dan ketangguhan impak.
Sulfur
Meningkatnya kandungan sulfur, dapat menyebabkan red shortness. Sulfur mempunyai efek yang berbahaya terhadap transverse ductility, notch impact thoughness, mampu las dan kualitas permukaan (terutama pada baja karbon yang sangat rendah dan baja karbon dengan kandungan mangan yang rendah) tetapi memiliki efek yang kecil terhadap longitudinal mechanical properties.
Sifat Mekanik
Hardening Temp : 820 – 850 C
Ouenching Medium : Oil
Hardness as Supplied : 220 – 250 BHN
Aplikasi
Automotive crankshafts and rear axle shafts, aircrafts crankshafts, Connecting Rods, Propeller Hubs, Gears, Drive shafts, Landing gear parts and heavy duty parts of rock drill
Diagram Fasa
Diagram fasa sangat penting dalam melihat perubahan struktur lattice dan perubahan struktur mikro. Dimana komponen yang paling pokok pada baja adalah besi, yang terdapat dalam dua bentuk Kristal dibawah titik cair material. Pertama adalah bentuk BCC (Body Centered Cubic) yang stabil diantara temperatur kamar hingga suhu 912°C (1675 °F) dan dari suhu 1394°C hingga titik cair material yakni suhu 1530°C (2785 °F), atau bisa dikenal bila terdapat pada temperatur pembentukan, dikenal dengan alpha (ferrite) dan pada suhu yang tinggi dikenal dengan delta iron. Sementara kedua adalah bentuk FCC yang terbentuk pada suhu austenite, yaitu antara suhu 912°C hingga suhu 1394°C.
Baja memiliki kandungan karbon tertentu. Beberapa jenis baja memiliki sifat tertentu akibat dari penambahan unsur paduan. Salah satu paduan yang paling penting adalah karbon. Jenis baja yang memiliki paduan carbon, silicon, mangan, sulfur dan phosphor, disebut dengan plain carbon steel. Karbon yang merubah transformasi fasa, struktur mikro dan sifat baja tersebut. Dimana dari prosentase karbon kita dapat menentukan perubahan transformasi fasa, struktur mikro dan sifat baja tersebut, juga dapat menentukan baja tersebut masuk kedalam golongan tertentu, seperti low carbon steel, medium carbon steel dan high carbon steel. Berikut adalah gambar diagram fasa fe3c :
Gambar 2.1 Diagram Fe3C
Struktur Mikro
Struktur mikro pada baja dapat dihasilkan sesuai yang diinginkan melalui proses perlakuan panas, dimana struktur mikro tersebut diperoleh melalui proses pemanasan dan pendinginan benda pada temperatur tertentu. Struktur mikro yang dihasilkan pada baja adalah sebagai berikut :
Ferrit
Merupakan larutan padat karbon dan unsur paduan lainnya pada besi kubus pusat badan Fe. Ferite terbentuk pada saat pendinginan yang lambat dari austenite baja hipoeutektoid pada saat mencapai A3. Ferit memiliki kelarutan 0,025% C max. pada 723oC, dimana pada saat austenite didinginkan pada suhu dibawah A3 (723 C) austenite yang memiliki kandungan C yang sangat rendah akan bertransformasi ke ferit. Ferit mempunyai struktur lattice BCC (Body Centered Cubic), bersifat sangat lunak ulet dan memiliki kekerasan sekitar 60 HB serta memiliki konduktifitas yang tinggi.
Sementit
Sementit adalah senyawa besi dengan karbon yang umumnya dikenal dengan karbida besi dengan rumus kimianya yaitu Fe3C dengan prosentase karbon pada sementit yaitu sekitar 6.67%. Sel satuannya orthorombik dan bersifat keras dengan harga kekerasannya yaitu sekitar 65-68 HRC.
Pearlit
Adalah lapisan ferrit dan sementit (88 % ferit dan 12 % sementit), yang memiliki kekerasan sekitar 10-30 HRC. Jika baja hipoeutektoid diaustenisasi dan didinginkan cepat ke suatu temperature dibawah A1 dan dibiarkan terjadi transformasi isothermal maka austenite akan mengurai dan membentuk perlit melalui proses pengintian (nukleasi) dan pertumbuhan. Perlit yang terbentuk berupa campuran ferit dengan sementit yang tampak seperti pelat-pelat yang tersusun bergantian.
Bainit
Bainit merupakan fasa yang kurang stabil (metastabil) yang diperoleh dari austenite pada temperature yang lebih rendah dari temperature transformasi ke perlit dan lebih tinggi dari temperature transformasinya ke martensit. Kekerasannya bervariasi antara 45-55 HRC yang tergantung pada temperature transformasinya. Ditinjau dari suhu transformasinya, jika terbentuk pada suhu yang relative tinggi disebut dengan upper bainit, dan jika terbentuk pada suhu yang lebih rendah disebut dengan lower bainit. Struktur upper bainit seperti perlit yang sangat halus, sedangkan lower bainit meyerupai martensit temper.
Austenit
Merupakan fasa yang memiliki struktur lattice kristal FCC (Face Centered Cubic) dengan karakteristik relatif lunak dan terletak pada medium tempemperatur. Terletak pada stable equilibrium phase, yang memiliki sifat fisik, volume spesifik 0,1265 cm3/g bersifat paramagnetik dan tahan karat.
Martensit
Martensit merupakan larutan padat dari karbon yang lewat jenuh pada besi alfa sehingga latis-latis sel satuannya terdistorsi. Sifatnya sangat keras dan diperoleh jika baja dari temperature austenisasinya didinginkan dengan laju pendinginan yang cepat.
Martensit Temper
Sesaat kondisi benda setelah quenched, dengan struktur hasil martensit, kondisinya akan sangat keras dan rapuh, yang mana kurang dapat digunakan pada kebanyakan aplikasi karena terbentuknya tegangan dalam. Kegetasan dan kerapuhan struktur yang terbentuk dapat ditanggulangi dengan proses tempering. Tempering yang dilakukan dengan cara memanaskan kembali baja martensit pada suhu dibawah temperatur eutectoid.
Austenit Sisa
Pada baja, austenit stabil pada temperatur diatas A3 dan Acm. Pada saat didinginkan dari temperatur tersebut, menjadi tidak stabil karena berdisosiasi menjadi beberapa produk baru. Produk baru yang terbentuk sangat erat kaitannya dengan laju pendinginan dan komposisi kimia dari baja yang diproses. Jika laju pendinginannya rendah, hasil dari transformasi adalah perlit atau bainit. Tetapi jika baja didinginkan sedemikian rupa maka austenit akan bertransformasi menjadi martensit dan austenit sisa.
Tahapan Proses Perlakuan Panas
Proses perubahan sifat dengan cara perubahan struktur mikro melalui proses penerapan panas & pengaturan laju pendinginan. Proses-proses pada heat treatment secara garis besar melalui beberapa tahap, yaitu:
Proses pemanasan logam sampai pada temperatur tertentu, yang tergantung dari proses heat treatment yang dilakukan, dan kompleksitas benda uji
Proses penahanan temperatur (holding), yang waktu penahanannya tergantung dari ketebalan benda uji.
Proses pendinginan, yang bisa dilakukan secara cepat ataupun lambat, tergantung dari struktur mikro yang diinginkan. Pada proses pendinginan ini, digunakan diagram CCT atau diagram TTT. Keberhasilan dari suatu proses perlakuan panas baja sangat dipengaruhi oleh pendinginan, struktur mikro yang dihasilkan dari proses pemanasan sanagt beraneka ragam jenis, ukuran yang mempengaruhi sifat mekanis, termasuk kekerasan, tegangan tarik, dan lain sebagainya. Dimana semuanya dipengaruhi oleh laju pendinginan. Laju pendinginan sangat dipengaruhi oleh media pendingin yang digunakan. Adapun media pendingin yang biasa digunakan, khususnya pada proses pegerasan, adalah : Air, Oli dan Udara. Dari ketiga media pendinginan tersebut, dapat diurutkan dari yang paling cepat mendinginkan adalah air, oli dan paling lambat udara. Berikut adalah diagram CCT dan TTT untuk material VCN.
Gambar 2.2 Diagram CCT VCN
Gambar 2.3 Diagram TTT VCN
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya, material VCN merupakan baja paduan Nikel, Crom dan Molibdenum. Pada baja paduan, tidak bisa hanya memakai diagram FeC sebagai patokan untuk menentukan struktur mikro hasil as cast, karena pada diagram FeC kondisinya setimbang, hanya terdapat prosentase carbon saja, yang biasa digunakan untuk menentukan hasil struktur mikro plain carbon steel saja tanpa paduan unsur lain, sehingga diperlukan penggunaan diagram TTT/CCT yang berfungsi untuk memperkirakan struktur mikro hasil pendinginan, baik as cast maupun paduan (Alloy material).
Pada proses perlakuan panas, penggunaan diagram TTT/CCT yaitu untuk menentukan hasil struktur mikro yang akan dihasilkan. Pada diagram ini sumbu tegak menyatakan suhu sedangkan sumbu datar merupakan waktu yang berdasarkan skala logaritmik. Diagram TTT (Time Temperatur Transformation) menghubungkan transformasi austenit terhadap waktu dan temperatur, sementara transformasi umunya tidak terjadi pada kondisi isothermal saja, tetapi bisa terjadi pada kondisi pendinginan yang terus menerus, sehingga dipakailah diagram CCT (Continous Cooling Transformation) yang berfungsi untuk mengetahui struktur mikro yang akan dihasilkan.
Pada proses perlakuan panas berupa normalising untuk material VCN, digunakan diagram CCT karena terjadi pada kondisi yang terus menerus setelah proses perlakuan panas, dimana struktur mikro yang dihasilkan untuk proses perlakuan panas berupa normalising yaitu martensit, ferit, perlit, bainit dan austenite sisa, sedangkan untuk proses perlakuan panas berupa hardening (quench) akan dihasilkan struktur mikro berupa martensit dan austenite sisa.
Proses perlakuan panas yang dilakukan akan menghasilkan sifat benda yang sesuai dengan nama prosesnya. Berikut adalah beberapa proses perlakuan panas, yaitu :
Normalising
Normalising adalah proses dimana baja dipanaskan 40 °C di atas Ac3 atau Acm pada waktu tertentu kemudian didinginkan di udara. Proses ini diberlakukan terhadap baja cor polos (plain carbon cast steel) hipo hingga eutektoid, akibat terjadinya struktur yang tidak homogen (Widmanstatten) pasca pengecoran. Struktur widmanstatten merupakan struktur berupa jarum-jarum tebal dengan orientasi tertentu yang terjadi akibat dari hambatan proses pendinginan oleh pasir cetak yang menyimpan panas dari produk cor. Pada baja-baja cor dengan kandungan C rendah sampai menengah, akibat dari ukuran butiran dan kecepatan pendinginan, ferit tidak hanya akan tumbuh dibatas-batas butiran perlit, namun juga tumbuh sebagai struktur widmanstatten didalam butiran austenite (idiomorph). Semakin kasar butiran austenit ini, maka akan meningkat pula kecenderungan terjadinya anomali struktur tersebut. Hal mana sangat mungkin terjadi pada proses pendinginan pasca pengecoran, dimana pasir yang menjadi panas menahan laju pendinginan didaerah austenit. Hasil dari proses normalizing adalah struktur mikro awal tanpa widmanstatten. Tujuan normalizing :
1. Memperhalus butir atau membuat austenit menjadi homogen saat baja dipanaskan untuk keperluan pengerasan (hardening) atau full annealing.
2. Mengurangi pemisahan (segregation) pada logam cor atau penempaan (forging) sehingga menghasilkan struktur yang homogen.
3. Memperkeras baja.
Hardening
Hardening adalah proses perlakuan panasdengan cara memanaskan baja pada suhu 30 s.d 50°C diatas sumbu GPS. Padasuhu tersebut benda ditahan hingga merata, dan kemudian diakhiri dengan pendinginan cepat (quench) untuk mendapatkan struktur mikro yang keras. Setelah di hardening, struktur mikro yang terbentuk adalah martensite. Tujuan utama proses pengerasan adalah untuk meningkatkan kekerasan benda dan meningkatkan ketahanan aus.
Pengujian (Uji Rockwell)
Metode Rockwell merupakan uji kekerasan dengan pembacaan langsung (direct-reading). Metode ini banyak dipakai dalam industri karena pertimbangan pemakaian yang sangat praktis. Variasi dalam beban dan indenter yang digunakan membuat metode ini memiliki banyak macamnya. Metode yang paling umum dipakai adalah Rockwell B (dengan indenter bola baja berdiameter 1/6 inci dan beban 100 kg) dan Rockwell C (dengan indenter intan dengan beban 150 kg). Pemakaian Rockwell C lebih banyak digunakan karena biasanya untuk material-material dengan kekerasan sedang, atau bila terbaca sangat rendah kekerasannya, pengujian dengan Rockwell C lebih dahulu dapat lebih memastikan, untuk selanjutnya digunakan Rockwell B. Tetapi, metode Rockwell lainnya juga biasa dipakai. Oleh karenanya skala kekerasan Rockwell suatu material harus dapat dimengerti dengan jelas. Contohnya 39 HRC, yang menyatakan material diukur dengan skala C: indentor kerucut intan dengan beban 150 kg. Berikut ini diberikan Tabel 2.1 yang memperlihatkan perbedaan skala dan range uji dalam skala Rockwell:
Skala kekerasan :
SIMBOL
INDENTER
BEBAN MAJOR (KG)
A
Intan
60
B
Bola 1/16 inch
100
C
Intan
150
D
Intan
100
E
Bola 1/8 inch
100
F
Bola 1/16 inch
60
G
Bola 1/16 inch
150
H
Bola 1/8inch
60
K
Bola 1/8 inch
150
Tabel 2.1 Perbedaan skala dan range uji dalam skala Rockwell
Tabel 2.1 Perbedaan skala dan range uji dalam skala Rockwell
Skala yang umum dipakai dalam pengujian Rockwell adalah :
HRA (Untuk material yang sangat keras)
HRB (Untuk material yang lunak). Indenter berupa bola baja dengan diameter 1/16 Inchi dan beban uji 100 Kgf.
HRC (Untuk material dengan kekerasan sedang). Indenter berupa Kerucut intan dengan sudut puncak 120 derjat dan beban uji sebesar 150 kgf.
Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap benda uji (specimen) yang berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada permukaan material uji tersebut
Alat Uji Rockwell :
Alat uji yang digunakan dalam pengujian kali ini adalah Rockwell Type Hardness Tester yang diproduksi oleh Future Tech. Alat ini dapat menguji kekerasan suatu material dengan metode Rockwell dengan tingkat uji dari HRA sampai dengan HRK. Tingkatan gaya yang bisa diberikan adalah 15 sampai dengan 150 kilogram. Jenis indenter yang disediakan adalah diamond cone dan indenter bola, yang pemakaiannya berdasarkan tabel yang disediakan pada badan alat uji.
Gambar 2.4 Alat uji Rockwell
Gambar 2.4 Alat uji Rockwell
BAB III
METODOLOGI
Adapun langkah-langkah yang dilakukan pada praktikum material VCN adalah sebagai berikut :
Mulai
Mulai
Penentuan proses perlakuan panas
Penentuan proses perlakuan panas
Persiapan Sampel Uji : Pemotongan
Persiapan Sampel Uji : Pemotongan
Pengujian (As Cast) : Uji keras, Uji metalografi
Pengujian (As Cast) : Uji keras, Uji metalografi
Proses Perlakuan Panas
Proses Perlakuan Panas
Proses Perlakuan Panas 2 Hardening (850°C)Quenching (Oli)Proses perlakuan panas 1 Normalising (850°C)
Proses Perlakuan Panas 2
Hardening (850°C)
Quenching (Oli)
Proses perlakuan panas 1
Normalising (850°C)
Persiapan Sampel Uji : PemotonganUji keras dan metalografiAnalisa hasilSelesai
Persiapan Sampel Uji : Pemotongan
Uji keras dan metalografi
Analisa hasil
Selesai
Penjelasan metode yang dilakukan :
Studi Literatur
Pencarian literatur, berupa data, kajian yang berkaitan dengan topik dan hasil proses percobaan sebelumnya, lalu dikakukan analisa terhadap hasil studi literatur tersebut, guna mempermudah dalam proses analisa untuk penentuan proses perlakuan panas selanjutnya.
Penentuan Proses Perlakuan Panas
Setelah dilakukan analisis, dan mendapat sebuah data, referensi yang bisa mengacu pada tujuan yang diinginkan maka dipilihlah, proses heat treatment dengan dua variabel sebagai berikut :
Hardening 850°C
Normalising 850°C
Proses HT pada baja as cast, awalnya harus di normalizing. Proses normalizing berfungsi untuk menghilangkan struktur widmanstaten dan menghaluskan butiran, sehingga struktur mikro yang terbentuk adalah martensit, bainit, ferit, pearlit dan austenit sisa. Sementara dilakukan proses hardening guna menghasilkan kekerasan yang cukup dimana struktur mikro yang ditargetkan adalah struktur martensit dan austenit sisa.
Persiapan Sampel Uji
Proses persiapan atau preparasi yang meliputi pemotongan benda uji dan pemesinan, bila diperlukan.
Uji keras dan metalografi (As Cast)
Setelah dilakukan tahapan persiapan sampel uji, selanjutnya dilakukan proses pengujian, berupa uji keras dan uji metalografi. Untuk dijadikan data perbandingan dengan kondisi sampel yang sudah dilakukan proses perlakuan panas.
Percobaan
Proses Heating awal tergantung dari kerumitan benda uji (specimen), Lama waktu holding pada proses hardening dan tempering tergantung pada ketebalan benda uji (specimen), dan waktu cooling tergantung pada struktur mikro yang diinginkan, mengacu pada diagram CCT (Continous Cooling Temperature) material VCN.
Hardening 850°C
°C850°C2 jamOil Quenchsec
°C
850°C
2 jam
Oil Quench
sec
Normalising 850°C
°C850°C2 jamAir Coolsec
°C
850°C
2 jam
Air Cool
sec
Persiapan Sampel Uji
Proses persiapan atau preparasi yang meliputi pemotongan benda uji, untuk menghilangkan kerak hasil dari proses perlakuan panas, untuk selanjutnya dilakukan proses pengujian.
Uji keras dan metalografi & Analisis Hasil
Setelah dilakukan perlakukan panas pada spesimen, selanjutnya dilakukan proses pengujian, berupa uji keras dan uji metalografi. Untuk dilakukan analisis, antara data atau dasar teori yang telah didapat sebelumnya, dengan hasil praktikum.
Peralatan dan Bahan yang digunakan
Peralatan yang digunakan
Beberapa mesin dan alat yang terdapat dalam bengkel pengecoran logam akan sangat diperlukan untuk melaksanakan kegiatan penelitian ini. Mesin dan alat yang digunakan untuk kegiatan penelitian ini diantaranya adalah sebagai berikut:
Tungku heat treatment. Digunakan untuk proses perlakuan panas terhadap spesimen.
Mesin uji kekerasan. Digunakan untuk pengujian spesimen secara destructive / merusak.
Gerinda, Amplas. Digunakan untuk mempersiapkan spesimen pengujian metallografi.
Spektrometer, mikroskop. Digunakan sebagai analisis kimia maupun struktur mikro.
Bahan yang dipakai
Bahan utama yang dipakai meliputi bahan untuk proses perlakuan panas dan bahan untuk pengujian spesimen, diantaranya :
Benda uji (Spesimen)
Media Quench. Diantaranya : Oli
Bahan untuk proses etsa
BAB IV
DATA DAN ANALISIS
Pada bab ini akan dibahas mengenai data dan hasil analisis spesimen material VCN.
4.1 Perencanaan Proses
4.1.1 Perencanaan proses perlakuan panas
Perlakuan panas yang diberikan terhadap spesimen meliputi :
No
Proses perlakuan panas
Keterangan
1
Normalising
Memanaskan spesimen sampai pada temperatur austenisasi sebesar 850°C , menahannya selama 2 jam, kemudian dilanjutkan dengan pendinginan di udara bebas.
2
Hardening
Memanaskan spesimen sampai pada temperatur austenisasi sebesar 850°C , menahannya selama 2 jam, kemudian dilanjutkan dengan pendinginan menggunakan media pendingin oli.
4.1.2 Perencanaan metode pengujian
Untuk mencapai tujuan dari praktikum yang akan dilakukan, maka dilakukan pengujian meliputi :
Uji komposisi kimia dengan metode spektrometri.
Uji metallografi untuk mengetahui mikrostruktur yang terbentuk.
Uji kekerasan dengan metode Rockwell C pada sampel.
Bentuk Sampel
Letak pengambilan uji keras (as cast)Letak pengambilan uji metalografiSampel 1
Letak pengambilan uji keras (as cast)
Letak pengambilan uji metalografi
Sampel 1
Letak uji spektrometriSampel 2
Letak uji spektrometri
Sampel 2
Gambar 2.5 Sampel Uji
Gambar 2.5 Sampel Uji
Sampel untuk proses perlakuan panas yang dilakukan, terdiri dari dua buah sampel dengan bentuk round bar, dengan letak pengambilan uji seperti gambar diatas.
Pengujian
Pengujian komposisi (hasil spektrometri)
C
Si
Mn
S
P
Ni
Cr
Mo
0.39874
0.25444
0.56780
0.00841
0.01257
1.45899
1.48641
0.13476
Dari hasil akhir pemeriksaan spektrometri menunjukan adanya unsur berlebih pada unsur Crom dan kekurangan unsur pada unsur Mangan, Nikel dan Molibdenum. Yang memungkinkan berpengaruh pada ketidaksesuaian dengan data kekerasan material dari standar.
Pengujian Kekerasan
As Cast
No
Pengujian Keras (HRC)
Rata-rata
1
39.7
39.73
2
39.9
3
39.6
Normalising 850°C
No
Pengujian Keras (HRC)
Rata-rata
1
43.6
43.06
2
42.5
3
43.1
Hardening 850°C
No
Pengujian Keras (HRC)
Rata-rata
1
51.1
51.43
2
51.7
3
51.5
Berikut adalah grafik hasil uji kekerasan :
Dari hasil uji kekerasan, dapat dilihat bahwa harga kekerasan semakin meningkat, sejalan dengan teori yang sebelumnya diperoleh, dimana untuk proses perlakuan panas berupa hardening 850°C akan menghasilkan struktur mikro martensit yang memiliki harga kekerasan yang paling tinggi, dan setelah normalising struktur menjadi lebih halus sehinggga harga kekerasan pun naik.
Pengujian Metalografi
As Cast
Foto struktur mikro
HT : -
Etsa : Nital 3%
Perbesaran : 100 X
Mikrostruktur : Martensit,ferrite,bainit
Dari hasil uji metalografi, dapat dilihat bahwa struktur as cast yang diperkirakan melalui diagram CCT VCN sebelumnya yaitu berupa martensit, ferit, perlit dan bainit hanya terlihat struktur martensit, ferit dan bainit saja, sementara untuk struktur perlit tidak jelas terbentuk.
Normalising 850°C
Foto struktur mikro
HT : Normalising 850°C
Etsa : Nital 3%
Perbesaran : 100 X
Mikrostruktur : Martensit+bainit+ferit+perlit
Dari hasil uji metalografi, dapat dilihat bahwa struktur normalising 850°C yang diperkirakan melalui diagram CCT VCN hasilnya menunjukan kesamaan yaitu terbentuk struktur martensit, bainit, ferit, perlit dan austenite sisa. Dimana struktur yang dibentuk lebih halus akibat proses normalising.
Hardening 850°C
Foto struktur mikro
HT : Hardening 850
Etsa : Nital 3%
Perbesaran : 100 X
Mikrostruktur : Martensit+austenit sisa
Dari hasil uji metalografi, dapat dilihat bahwa struktur hardening yang diperkirakan melalui diagram CCT VCN hasilnya menunjukan kesamaan, dimana terbentuk struktur martensit dan austenit sisa. Struktur martensit tersebut berpengaruh terhadap kekerasan material, sehingga dengan proses perlakuan panas berupa hardening 850°C, menunjukan harga kekerasan yang paling tinggi.
Analisa diagram CCT
32
3
2
1
1
Pada diagram CCT diperlihatkan transformasi austenit pada proses pembekuan dengan kecepatan yang berbeda, yaitu :
Pada simbol no 1 kondisi as cast didapatkan material dengan struktur mikro Martensit+ferit +bainit+perlit dan austenit sisa.
Pada simbol no 2 kondisi normalising didapatkan material dengan struktur mikro Martensit+ferit+peril+bainit+austenite sisa, dengan struktur yang lebih halus.
Pada symbol no 3 kondisi hardening didapatkan material dengan struktur mikro martensit dan austenit sisa.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan data dan analisa yang dilakukan, dapat diambil kesimpulan :
Material VCN yang dianalisis memiliki perbedaan kandungan unsur dengan dasar teori yang menjadi acuan, yaitu memiliki kelebihan unsur pada Crom dan memiliki kekurangan unsur pada Mangan, Nikel dan Molibdenum setelah diuji spektrometri. Sementara hasil proses setelah perlakuan panas sesuai dengan acuan diagram CCT material VCN yang digunakan, dimana pada hasil untuk proses perlakuan panas berupa normalizing, menghasilkan struktur mikro berupa martensit, ferit, perlit, bainit dan austenite sisa, dan hasil proses perlakuan panas berupa hardening, menghasilkan struktur mikro berupa martensit dan austenit sisa.
5.2 Saran
Untuk proses etsa harus benar-benar diperhatikan, khususnya dengan waktu dan kualitas bahan etsa yang digunakan.
