Acc Metfis Kelompok 2

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM METALURGI FISIK 2011/2012

PERLAKUAN PANAS, RECOVERY & RECRYSTALIZATION, KOROSI, METALOGRAFI, JOMINY KELOMPOK 2 1. Ary Rahman Hakim

1010913010

2. Herman

1010912022

3. Alfatik Moy

1010913003

4. Rezky Syahemi P

1010912023

5. Rian Hidayat

1010912020

6. Ramadhan Adinda S

0810913173

LABORATORIUM METALURGI JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS PADANG, 2012

i

KATA PENGANTAR Puji syukur penulis sampaikan kepada Allah SWT yang telah memberikan nikmat kesehatan dan kesempatan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir praktikum Metalurgi Fisik. Penyelesaian laporan akhir ini tidak lepas dari bantuan dan partisipasi dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak langsung. Dengan rasa kerendahan hati, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Kedua orang tua yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil. 2. Bapak Prof.Dr.Eng.H.Gunawarman, selaku kepala laboratorium Metalurgi Fisik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Andalas yang telah memfasilitasi penulis dalam melakukan praktikum. 3. Bapak Dr.Is Primananda selaku dosen mata kuliah Metalurgi Fisik yang telah memberikan ilmunya kepada penulis. 4. Ronny Pribadi selaku koordas Laboratorium Metalurgi dan Victor Martin selaku koorprak Praktikum Metalurgi Fisik. 5. Adi Cahyadi, selaku asisten pembimbing laporan akhir yang telah membimbing penulis dalam penyelesaian laporan ini. 6. Seluruh Tim Asisten Laboratorium Metalurgi Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Andalas yang telah memberikan bantuan dan arahan sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir ini. 7. Rekan- rekan mahasiswa Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Andalas khususnya angkatan 2010 dan umumnya seluruh angkatan yang ada atas kerja sama dan bantuan yang telah diberikan kepada penulis dalam penyelesaian laporan akhir ini. Laporan akhir ini tidak terlepas dari kekurangan. Oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan untuk perbaikan laporan ke depannya. Semoga laporan akhir Metalurgi Fisik ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Padang, April 2012 Tim Penulis

ii

DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN............................................................................ i KATA PENGANTAR................................................................................... ii DAFTAR ISI ................................................................................................ iii DAFTAR GAMBAR.................................................................................. viii DAFTAR TABEL .........................................................................................ix LEMBAR ASISTENSI BAGIAN A - TEORI DASAR MATERIAL 1.1 Struktur mikro material...............................................................1 1.2 Cacat-cacat pada material ...........................................................5 1.3 Sifat-sifat mekanik material ........................................................8 1.4 Mekanisme penguatan material.................................................11 1.5 Diagram fasa ............................................................................15 PEMBATAS LEMBAR ASISTENSI BAGIAN B – RECOVERY DAN RECRYSTALLIZATION BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................18 1.2 Tujuan Praktikum........................................................18 1.3 Manfaat.......................................................................18 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Recovery dan Recrystallization .....................19 2.2 Skema Recovery, Recrystallization dan Grain Growth.............................................................22 2.3 Faktor-faktor yang memperngaruhi Rekristalisasi.......23 2.4 Pengerjaan panas dan pengerjaan dingin ....................23 2.5 Diagram Fasa Fe-Fe3C, Reaksi Invariant, dan Jenis Fasa dingin…………………….…….......…25

iii

BAB III METODOLOGI 3.1 Peralatan ....................................................................28 3.2 Skema Alat.................................................................28 3.3 Prosedur Percobaan....................................................29 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Percobaan .................................................30 4.2 Pengolahan Data ........................................................31 4.3 Tabel Hasil Perhitungan .............................................32 4.4 Grafik.........................................................................33 4.5 Analisa.......................................................................34 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan .................................................................36 5.2 Saran...........................................................................36 LAMPIRAN….................................................................................37 PEMBATAS LEMBAR ASISTENSI BAGIAN C - JOMINY BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................41 1.2 Tujuan Praktikum........................................................41 1.3 Manfaat.......................................................................41 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Uji Jominy ...................................................42 2.2 Hardenability, Kurva Hardenability dan Hardenability Band ...................................................43 2.3 Faktor yang mempengaruhi sifat mampu keras...........44 2.4 Kurva CCT dan TTT .................................................46 BAB III METODOLOGI 3.1 Peralatan ....................................................................49 3.2 Skema Alat.................................................................49 3.3 Prosedur Percobaan....................................................49

iv

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Percobaan ..................................................51 4.2 Pengolahan Data .........................................................52 4.3 Tabel Hasil Perhitungan ..............................................55 4.4 Grafik..........................................................................56 4.5 Analisa........................................................................59 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan .................................................................61 5.2 Saran...........................................................................61 LAMPIRAN….................................................................................62 PEMBATAS LEMBAR ASISTENSI BAGIAN D – KOROSI BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ............................................................64 1.2 Tujuan Praktikum........................................................64 1.3 Manfaat.......................................................................64 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Korosi ..........................................................65 2.2 Deret Volta.................................................................65 2.3 Jenis-Jenis Korosi dan Pengendaliannya ....................66 2.4 Metoda Pengendalian Korosi .....................................72 BAB III METODOLOGI 3.1 Peralatan .....................................................................75 3.2 Skema Alat..................................................................75 3.3 Prosedur Percobaan .....................................................75 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Percobaan ...........................................................77 4.2 Pengolahan Data .........................................................78 4.3 Tabel Hasil Perhitungan ..............................................79 4.4 Grafik..........................................................................80

v

4.5 Analisa........................................................................82

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan .................................................................84 5.2 Saran...........................................................................84 LAMPIRAN….....................................................................85 PEMBATAS LEMBAR ASISTENSI BAGIAN E - METALOGRAFI BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang.............................................................91 1.2 Tujuan Praktikum.........................................................91 1.3 Manfaat........................................................................91 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Metalografi ...................................................92 2.2 Tahapan Metalografi .................................................92 2.3 Mikroskop..................................................................98 2.3.1 Mikroskop Optik.................................................98 2.3.2 SEM....................................................................99 2.3.3 TEM .................................................................100 BAB III METODOLOGI 3.1 Peralatan ...................................................................101 3.2 Skema Alat................................................................101 3.3 Prosedur Percobaan ...................................................102 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data ..........................................................................103 4.2 Perhitungan ...............................................................106 4.3 Tabel Hasil Percobaan...............................................109 4.4 Grafik........................................................................110 4.5 Analisa......................................................................101

vi

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ...............................................................112 5.2 Saran.........................................................................112 LAMPIRAN…………………………………………………………………113 PEMBATAS LEMBAR ASISTENSI BAGIAN F – PERLAKUAN PANAS BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ..................................................... ....115 1.2 Tujuan Praktikum .....................................................115 1.3 Manfaat ....................................................................115 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Perlakuan Panas .........................................116 2.2 Skematik Proses Perlakuan Panas ............................116 2.3 Jenis-Jenis Pendinginan ...........................................118 2.4 Kurva CCT dan TTT ................................................120 BAB III METODOLOGI 3.1 Peralatan ...................................................................123 3.2 Skema Alat................................................................123 3.3 Prosedur Percobaan ...................................................124 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Percobaan .........................................................125 4.2 Perhitungan ...............................................................126 4.3 Tabel Hasil Perhitungan ............................................130 4.4 Grafik........................................................................131 4.5 Analisa......................................................................132 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ...............................................................134 5.2 Saran.........................................................................134 LAMPIRAN...................................................................................135

vii

DAFTAR GAMBAR Gambar 0.1 Sel Satuan BCC……………………………………………..

1

Gambar 0.2 Sel Satuan FCC ……………………………………………..

2

Gambar 0.3 Sel Satuan HCP .................................................................

3

Gambar 0.4 Sel satuan lainnya ..............................................................

4

Gambar 0.5 Butir ....................................................................................

5

Gambar 0.6 Kristal.................................................................................

5

Gambar 0.7 Cacat titik ...........................................................................

6

Gambar 0.8 Dislokasi sisi ......................................................................

6

Gambar 0.9 Dislokasi ulir ......................................................................

7

Gambar 0.10 Cacat bidang .....................................................................

7

Gambar 0.11 Retakan..............................................................................

8

Gambar 0.12 Diagram fasa......................................................................

9

Gambar 0.13 Kurva kekuatan..................................................................

9

Gambar 0.14 Kurva keuletan...................................................................

10

Gambar 0.15 Kurva ketangguhan ............................................................

10

Gambar 0.16 Kurva Modulus Elastisitas .................................................

10

Gambar 0.17 Kurva Kelentingan.............................................................

11

Gambar 0.18 Solid Solution Strengthening..............................................

12

Gambar 0.19 Second Phase Hardening ...................................................

12

Gambar 0.20 Precipitation Hardening ...................................................

13

Gambar 0.21 Strengthening By Grain And Sub Grain Boundaries..........

13

Gambar 0.22 Dispersion Hardening........................................................

14

Gambar 0.23 Strain Hardening ...............................................................

14

Gambar 0.24 Penguatan dengan tekstur ..................................................

15

Gambar 0.25 Martensite Strengthening ...................................................

15

Gambar 1.1 Proses recovery....................................................................

20

Gambar 1.2 Proses rekristalisasi..............................................................

21

Gambar 1.3 Skematik recovery dan rekristalisasi ....................................

22

Gambar 1.4 Diagram Fasa Fe-F3C...........................................................

26

Gambar 1.5 Tungku Induksi....................................................................

28

viii

Gambar 1.6 Mesin Uji Keras Rockwell....................................................

28

Gambar 1.7 Ultimate Testing Machine....................................................

29

Gambar 1.8 Grafik Pengaruh Deformasi Terhadap Kekerasan Material...

33

Gambar 1.9 Grafik Pengaruh Temperatur Terhadap Kekerasan Material .

33

Gambar 1.10 Penumpukan dan perbanyakan dislokasi ............................

37

Gambar 1.11 Grafik Gibbs Free Energy..................................................

37

Gambar 1.12 Anihilasi ............................................................................

38

Gambar 1.13 Poligonisasi .......................................................................

38

Gambar 1.14 Skematik Recovery dan Rekristalisasi ................................

39

Gambar 2.1 Kurva Hardenability............................................................

43

Gambar 2.2 Hardenability band..............................................................

44

Gambar 2.3 Kurva CTT dan TTT............................................................

46

Gambar 2.4 Skema Alat Uji Jominy.......................................................

49

Gambar 2.5 Grafik Kekerasan Vs Posisi butir 4 ......................................

56


56


57


57


58

Gambar 3.1 Korosi Seragam ...................................................................

66

Gambar 3.2 Korosi Sumuran...................................................................

67

Gambar 3.3 Korosi Celah........................................................................

67

Gambar 3.4 Korosi Batas Butir ...............................................................

68

Gambar 3.5 Korosi Tegangan .................................................................

69

Gambar 3.6 Korosi Erosi.........................................................................

70

Gambar 3.7 Selectif Corrosion ................................................................

70

Gambar 3.8 Korosi Galvanik...................................................................

71

Gambar 3.9 Skema Proteksi Katodik.......................................................

72

Gambar 3.10 Skema Alat ........................................................................

75

Gambar 3.11 Grafik Wloss vs Voltase Larutan NaOH...............................

80

Gambar 3.12 Grafik mmpy vs Voltase Larutan NaOH.............................

80

Gambar 3.13 Grafik Wloss vs Voltase Larutan NaCl ................................

81

Gambar 3.14 Grafik mmpy vs Voltase Larutan NaCl...............................

81

ix

Gambar 3.15 Grafik Wloss vs voltase........................................................

88

Gambar 4.1 Proses Fracturing ...............................................................

92

Gambar 4.2 Hand Saw ...........................................................................

93

Gambar 4.3 Band Saw............................................................................

93

Gambar 4.4 Power Hack Saw.................................................................

94

Gambar 4.5 Proses Shearing ..................................................................

94

Gambar 4.6 Proses Abrasive Cutting......................................................

95

Gambar 4.7 Proses Electrical Discharge Machine (EDM) ......................

95

Gambar 4.8 Mechanical mounting .........................................................

96

Gambar 4.9 Polymer mounting...............................................................

96

Gambar 4.10 Grinding Machine.............................................................

97

Gambar 4.11 Polishing Machine ............................................................

97

Gambar 4.12 Electro Polishing ..............................................................

97

Gambar 4.13 Mikroskop Optik...............................................................

99

Gambar 4.14 SEM (Scanning Elektron Microscope) ...............................

99

Gambar 4.15 TEM (Transmision Elektron Microscope) ..........................

100

Gambar 4.16 Skema Alat Metalografi ....................................................

101

Gambar 4.17 Struktur Mikro Material .....................................................

103

Gambar 4.18 Pemotongan horizontal ......................................................

104

Gambar 4.19 Pemotongan Vertikal .........................................................

105

Gambar 5.1 Skema Proses Heat Treatment .............................................

116

Gambar 5.2 Kurva CTT dan TTT............................................................

120

Gambar 5.3 Skema Uji Heat Treatment...................................................

123

Gambar 5.4 Grafik HRC .........................................................................

131

Gambar 5.5 Grafik BHN .........................................................................

131

Gambar 5.6 Diagram TTT baja eutectoid ................................................

135

Gambar 5.7 Diagram CCT baja eutectoid................................................

135

Gambar 5.8 Diagram fasa daerah pemanasan baja...................................

136

x

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Kekerasan Spesimen ……………….……………………………………32 Tabel 2.1 Data percobaan …………….…………………………………………… 51 Table 2.2 Hasil Percobaan …………….……………………………...…………… 51 Tabel 2.3 Dividing Factor…………….…………………………………………… 53 Tabel 2.4 Data hasil percobaan……………… ……………………………………… 55 Tabel 3.1 Data Percobaan Larutan NaOH ………………………………………… 77 Tabel 3.2 Data Percobaan Larutan NaCl …………………………………...….….. 77 Tabel 3.3 Hasil Perhitungan………………………………………………………....79 Tabel 4.1 Perbedaan Macam – macam Mikroskop Optik ……..………………….100 Tabel 4.2 Tabel Horizontal………………………………..……..………………….109 Tabel 4.3 Tabel Vertikal…………………………………..……..………………….109 Tabel 5.1 Tujuan dan Temperatur Pemanasan Proses Perlakuan Panas…..……..…117 Tabel 5.2 Data hasil percobaan…….……………………..……..………………….125 Tabel 5.3 Hasil perhitungan………..……………………..……..………………….130

xi

TEORI DASAR

ASISTEN : ADI CAHYADI

TEORI DASAR 1.1

Struktur Mikro Material Material adalah segala sesuatu yang mempunyai massa dan menempati

ruangan. Material Teknik adalah segala bahan yang digunakan dalam bidang keteknikan (kerekayasaan). Struktur mikro material terbagi atas : a.

Atom Merupakan suatu unsur terkecil dari material yang tidak dapat dibagi lagi dengan reaksi kimia biasa.

b.

Sel Satuan Merupakan susunan dari beberapa atom yang teratur dan mempunyai pola yang berulang. Sel satuan terdiri dari kubus (BCC, FCC, dan HCP), hexagonal, tetragonal, triklin, monoklin, dan sebagainya. Adapun sel satuan yang berbentuk kubus antara lain : 1. BCC (Body Centered Cubic) Adanya pemusatan satu atom di tengah-tengah kubus.

Gambar 0.1Sel satuan BCC

Jumlah atom (n) = (1/8) x 8 + 1 = 2 4R = a√3 a = (4/√3) R

Laporan ran akhir metallurgy fisik 2011/2012

teori dasar

APF (Atomic Atomic Packing Factor) Factor

APF  

n . Volume atom Volume sel satuan 2 . 4/3 . R 3

4/

3 .R



3

3  0.68 8  68% 

2. FCC (Face Face Centered Cubic) Cubic Adanya pemusatan satu atom di setiap sisi kubus.

Gambar 0.2 Sel satuan FCC

Jumlah atom (n) = 1/8 x (8) + ½ x (6) = 4 4R = a√2 a = 4/√2 x R APF (Atomic Atomic Packing Factor) Factor APF  

n . Volume atom Volume sel satuan 4 . 4/3 . R 3

4/

2 .R



3

2  0.74 6  74% 

Kelompok 2

2

Laporan akhir metallurgy fisik 2011/2012

teori dasar

3. HCP (Hexagonal Closed Package)

Gambar 0.3 Sel satuan HCP

Jumlah atom (n) = (3x1) + (12 x 1/6) + (2 x ½) = 6 Tinggi = 1,633 a Luas alas = 6 x luas segitiga = 6 x (1/2 a x a sin 60) = 3a2 sin 60 Volume sel satuan = a x t = 3a2 sin 60 x 1,633 a = 4,24 a3

;a=2R

= 4,24 (2R)3 = 33,94 R3 APF (Atomic Packing Factor)

n . Volume atom Volume sel satuan 6 . 4/3 . R 3  33,94 R 3  0.74

APF 

 74%

Kelompok 2

3


teori dasar

Adapun bentuk sel satuan yang lainnya dapat kita lihat melalui tabel dibawah ini :

Gambar0.4 Sel satuan lain dari HCP

Kelompok 2

4


teori dasar

c. Butir Merupakan kumpulan dari sel satuan yang memiliki arah dan orientasi sama dalam 2 dimensi.

Gambar 0.5 Batas butir

d.

Kristal Merupakan kumpulan dari sel satuan yang memiliki arah dan orientasi sama dalam 3 dimensi.

Gambar 0.6 Kristal

1.2

Cacat-cacat pada Material Cacat pada material merupakan ketidaksempurnaan pada material. Cacat

pada material terbagi atas : 1.

Cacat titik Cacat titik adalah cacat berupa titik pada material. Cacat titik terbagi atas : a. Vacancy (kekosongan), yaitu cacat yang terjadi akibat adanya kekosongan atom dalam susunan atom. b. Subtitusi/pergantian, yaitu cacat yang terjadi akibat adanya pergantian atom pada susunan atom. c. Intertisi adalah cacat yang terjadi akibat adanya atom lain yang menyusup dalam susunan atom. Intertisi terbagi atas: 

Self Intertisi ntertisi,, yaitu cacat akibat adanya atom yang menyisip pada susunan atom yang berasal dari atom itu sendiri.

Kelompok 2

5

Laporan akhir metallurgy fisik 2011/2012 

teori dasar

Impurity, yaitu adanya atom asing yang menyusup pada susunan atom yang bersifat mengganggu.

Gambar 0.7 Cacat titik pada material

2.

Cacat Garis/Dislokasi Cacat garis adalah ketidaksempurnaan pada material akibat kekosongan

pada sebaris atom. Dislokasi terbagi atas dislokasi sisi dan dislokasi ulir. a. Dislokasi sisi, adalah cacat garis yang arah pergerakan atomnya tegak lurus terhadap garis dislokasi. (Dislocation line).

Gambar 0.8 Dislokasi sisi

b. Dislokasi Ulir, yaitu cacat gais yang arah pergerakan atomnya sejajar terhadap arah garis dislokasi (Dislocation line).

Kelompok 2

6


teori dasar

Gambar 0.9 Dislokasi ulir

3.

Cacat Bidang Cacat bidang yaitu ketidak sempurnaan material pada sebidang struktur

atom. Contohnya; 

Twinning



Batas butir

Gambar 0.10 Cacat bidang

4.

Cacat Ruang Cacat ruang adalah ketidaksempurnaan kristal pada seruang atom yaitu

timbulnya rongga antara batas butir karena orientasi butir dan dapat dilihat secara langsung.

Kelompok 2

7


teori dasar

Contohnya : 

Porositas



Retak



Rongga

Gambar 0.11 Cacat ruang

1.3

Sifat-sifat Mekanik Material Sifat material secara umum dapat diklasifikasikan seperti di bawah ini : 1.

Sifat Fisik Sifat yang telah ada pada material, contoh : warna, massa jenis, dimensi, bau, dan lain-lain.

2.

Sifat Kimia Sifat material yang berhubungan dengan komposisi kimia, contoh : kemolaran, kemolalan, dan konsentrasi.

3.

Sifat Teknologi Sifat material yang muncul akibat mengalami proses pemesinan, contoh : mampu tempa.

4.

Sifat Termal Sifat material yang dipengaruhi oleh temperature, contoh : konduktifitas termal, titik beku dan titik didih.

5.

Sifat Optik Sifat material yang berhubungan dengan pencahayaan, contoh : rasioaktifitas, dan mampu dibiaskan.

6.

Sifat Akustik Sifat material yang berhubungan dengan bunyi, contoh nya mampu meredam bunyi.

Kelompok 2

8

Laporan akhir metallurgy fisik 2011/2012 7.

teori dasar

Sifat Magnetik Sifat material untuk merespon medan magnet, contoh : mampu menyimpan magnet.

8.

Sifat Mekanik Sifat material yang muncul akibat pembebanan mekanik. Adapun sifat mekanik pada material antara lain :

a.

Kekerasan kemampuan material untuk menahan deformasi plastis lokal akibat penetrasi di permukaan

b.

Kekuatan Kemapuan material untuk menahan deformasi plastis secara menyeluruh.

Gambar 0.12 Kurva kekuatan

c. Keuletan Kemampuan material untuk menahan deformasi plastis maksimum sampai material itu patah.

Gambar 0.13 kurva keuletan

Kelompok 2

9

Laporan akhir metallurgy fisik 2011/2012 d.

teori dasar

Kelentingan Besarnya energi yang diserap material selama deformasi elastis berlangsung.

Gambar 0.14 Kurva kelentingan

e. Ketangguhan Besarnya energi yang diserap material sampai material tersebut patah.

Gambar 0.15 Kurva ketangguhan

f. Modulus Elastisitas Merupakan ukuran kekakuan material.

Gambar 0.16 Kurva modulus elastisitas

Kelompok 2

10


teori dasar

1.4 Mekanisme Penguatan Material 1. Penguatan Larut Padat Penguatan dengan cara menambahkan sejumlah atom lain (atom asing) ke dalam sebuah gugusan atom induk. induk Pemaduan dalam jumlah tertentu dimana semua unsur pemadu terlarut erlarut padat dalam logam induk. Atom atom asing tersebut dapat larut padat intertisi atau substitusi tergantung pada ukurannya. Bila atom asing berukuran besar (d > 0.15D), 0.15D) maka larut padat substitusi. Kalau berukuran kecil (d < 0.15D) 5D) akan larut padat interstisi (d = diameter atom terlarut, D = diameter meter atom pelarut (atom induk) induk).

Gambar 0.17 Penguatan larut padat

2. Penguatan dengan Fasa Kedua Penguatan fasa kedua terjadi ketika penambahan unsur paduan menghasilkan fasa kedua (second ( phase) atau fasa sekunder. Fasa kedua

bersifat keras (kuat) dan getas. getas Kekerasan (kekuatan) material

meningkat dengan bertambahnya jumlah (fraksi berat) fasa kedua. kedua Contoh paduan yang menghasilkan (memiliki) fasa kedua:  Baja (Steel)

Besi

(Fe) yang dipadu dengan karbon (C) menghasilkan fasa kedua

senyawa Fe3C (sementit) sementit) disamping fasa utama ferrit (α)) larut padat dalam (Fe) . Fasa ferrit bersifat lebih lunak dan ulet sedangkan sedangkan sementit sangat keras tapi rapuh.

Kelompok 2

11


teori dasar

Gambar 0.18 Roda gigi dengan penguatan fasa kedua

3. Penguatan Presipitat Merupakan penambahan atom asing ke material utama. Keberadaan persipitat akan menghambat pergerakan dari dislokasi

Gambar 0.19 Penguatan presipitat

4.

Penguatan Dispersi Logam paduan bisa ditingkatkan kekerasannya dengan penambahan

partikel oksida yang akan menghalangi pergerakan dari dislokasi. Partikel oksida tidak larut dalam matriknya pada suhu tinggi. Penambahan partikel Al2O3 pada produk SAP (sintered aluminium product) akan memberikan kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan padual Al biasa pada suhu tinggi.

Kelompok 2

12


teori dasar

Gambar 0.20 penguatan dispersi

5.

Penguatan dengan Penghalusan Butir/Sub-butir Batas butir adalah penghalang dislokasi atau disebut juga penghalang

terjadinya slip. Kemampuan menghalangi bertambah dengan peningkatan sudut mis-orientasi butir (angle of misorientation). Butir halus mempunyai batas butir lebih banyak sehingga penghalang dislokasi lebih banyak dan lebih susah terjadinya slip akhirnya material menjadi lebih kuat. Makin halus ukuran butir maka bidang slip akan semakin pendek sehingga dislokasi akan cepat sampai ke batas butir. Semakin halus ukuran butir maka material akan semakin kuat.

Gambar 0.21 Penguatan penghalusan butir

6.

Pengerasan Regangan Untuk masing masing kenaikan regangan plastis, dibutuhkan tegangan

yang lebih besar untuk menggerakkan dislokasi dibandingkan sebelumya karena dislokasi telah banyak yang sampai kebatas butir. Ini berarti logam bertambah kekerasan dan kekuatannya.

Kelompok 2

13


teori dasar

Gambar 0.22 Penguatan regangan

7.

Penguatan dengan Tekstur Proses defornasi akan menyebabkan butir-butir dari logam mengarah pada

orientasi tertentu. Logam yang orientasi kristalnya mengarah pada orientasi tertentu dikatakan memiliki tekstur kristalografis. Dengan adanya orientasi yang tertentu tersebut, maka logam tidak lagi bersifat isotrop melainkan justru bersifat anisotrop khususnya dalam hal kekuatannya

isotropi

anisotropi Gambar 0.23 Penguatan dengan tekstur

8.

Pengerasan Martensit Martensit memiliki susunan atom BCT sehingga dislokasi menjadi susah

untuk bergerak. Baja dipanaskan sampai fasa austenit lalu dilakukan pendinginan cepat sehingga atom-atom karbon pada austenit tidak sempat berdifusi keluar, akibatnya austenit akan bertransformasi menjadi martensit yang memiliki sel satuan BCT. Kekerasan martensit akan semakin tinggi dengan semakin banyaknya atom karbon yang larut didalamnya

Kelompok 2

14


teori dasar

. Gambar 0.24 Penguatan martensit

1.5 Diagram Fasa

Gambar 0.25 Diagram Fasa

1.

Definisi Diagram Fasa Diagram fasa adalah diagram tekanan-temperatur dari zat tunggal,seperti air.

Sumbu-sumbu diagram berkoresponden dengan tekanan dan temperatur.diagram

Kelompok 2

15


teori dasar

fasa pada ruang tekanan-temperatur menunjukan garis kesetimbangan atau sempadan fase antara tiga fase padat,cair,gas. 2.

Pengertian fasa Fasa adalah bagian homogen dari sistem yang mempunyai kharakteristik

fisik dan kimia yang uniform. Contoh fasa ,material murni,larutan padat,larutan cair dan gas 3.

Reaksi invariant adalah reaksi yang melibat kan tiga fasa dimana dua fasa

menjadi satu fasa atau sebaliknya. Terdapat 3 titik invariant yang penting yaitu : 1. Titik eutectoid Dimana pada titik ini terjadi perubahan 1 fasa padat menjadi 2 fasa padat atau sebaliknya 2.

Titik eutectic Dimana pada titik ini terjadi perubahan 1 fasa cair menjadi 2 fasa padat atau sebaliknya

3 .Titik perritic Dimana pada titik ini terjadi perubahan 1 fasa cair di tambah 1 fasa padat menjadi 1 fasa padat atau sebaliknya. Fasa Tunggal : 

Ferit (α) o Kelarutan C maksimal 0,022 % o Suhu < 912 OC o Cukup Ulet



Austenit (γ) o Kelarutan C maksimal 2,14 % o Suhu 912 OC - 1394 OC o Ulet



Besi(δ) o Kelarutan C maksimal 0,1 % o Suhu 1394 OC – 1493 OC



Kelompok 2

Sementit (Fe3C)

16


teori dasar

o Intermetalik o Kandungan C = 6,67 % o Keras dan Getas Fasa Campuran : 

Perlit o Campuran Ferit + Sementit o Kandungan C 0,76 % o Suhu < 727 OC



Ledeburit o Austenit + Sementit o Kandungan C 4,3 %

o Suhu 727 OC- 1147 OC

Kelompok 2

17

RECOVERY DAN RECRYSTALIZATION

ASISTEN : ADI CAHYADI

Laporan Akhir Metallurgy Fisik 2011/2012

Recovery and Recrystallization

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Di dalam sebuah industri diperlukan material yang berkualitas, agar produk

yang dibuat lebih sempurna. Pada dasarnya sifat material yang digunakan adalah keras, sedangkan material dengan tingkat kekerasan yang rendah tidak begitu diperlukan dan terlebih dahulu ditingkatkan kekerasannya, Untuk itu diperlukan proses pengerasan. Dan salah satu cara meningkatkan kekerasan yaitu dengan metode recovery dan rekristalisai. Oleh karena itu, kita sebagai mahasiswa khususnya teknik mesin harus mengetahui cara dan fungsi pengolahan yang harus dilakukan. 1.2

Tujuan Pratikum 1. Mengetahui pengaruh tingkat deformasi plastis terhadap kekerasan logam. 2. Mengetahui pengaruh temperatur pemanasan terhadap kekerasan logam setelah mengalami deformasi plastis.

1.3 Manfaat Dalam pratikum ini, manfaat yang kita peroleh yaitu kita mengetahui bagaimana proses recovery dan rekristalisasi ini, kita juga dapat mengetahui bagaiman pengaruh temperatur terhadap kekerasan material dan tingkat reduksi yang berbeda-beda.

Kelompok 2

18



BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1

Defenisi Recovery dan Rekristalisasi Material logam bila dideformasi pada temperatur terutama pada temperatur

kamar menunjukan perubahan sifat mekanismenya. Bentuk butir berubah dari bentuk sebelumnya dari equaxe grain menjadi elongated grain sehingga kekerasan dan kekuatannya bertambah. Hal ini disebabkan pertambahan dislokasi lebih banyak dari pada pengurangan dislokasi akibatnya secara termodinamika logam tidak berada dalam kesetimbangan atau tidak stabil dimana adanya peningkatan energi dalam yang tersimpan pada dislokasi. Seiring dengan peningkatan temperatur terjadi pengurangan energi dalam dimana adanya pengurangan kerapatan dislokasi akibat terjadinya proses ambilisi dari dua dislokasi yang berbeda jeni tanpa diikutipertumbuhan butir baru, sedangkan dislokasi berjenis sama akan membentuk susunan teratur sehingga terjadi proses poligonisasi dengan sudut orientasi rendah, proses poligonisasi ini dikenal sebagai proses pemulihan (recovery). Pada proses recovery ini kekuatan dan kekerasan material tidak berubah. Sejalan dengan peningkatan temperatur terjadi pertumbuhan butir di daerahdaerah yang paling tinggi tingkat energi dalamnya yang tersimpan dalam dislokasi. Pertambahan butir baru ini dikenal dengan rekristalisasi. Butir menjadi halus di banding butir sebelum di rekristalisasi. Dalam hal ini terjadi penurunan kekerasan, kekuatan, dan terjadi peningkatan elongation bahan. Biasanya pertumbuhan butir baru ini kebanyakan terjadi pada daerah batas butir lama karena di sana terjadi penumpukan dislokasi. Seperti diketahui bahwa batas butir merupakan salah satu penyebab terhalanganya pergerakan dislokasi. Kristal yang mengalami deformasi plastis mempunyai lebih banyak energi dari pada kristal yang tidak mempunyai regangan karena mengandung dislokasi dan cacat-cacat titik.

Kelompok 2

19



Bila ada kesempatan, atom-atom atom atom akan bergerak dan membentuk susunan yang lebih sempurna. Tanpa regangan, hal ini dapat terlaksana bila kristal dipanaskan dan melalui suatu proses yang disebut anealling.. Getaran termal kisi yang besar dari pada suhu dingin menyebabkan terjadinya pengaturan kembali atom-atom atom atom dan membentuk butiran-butiran butiran yang lebih sempurna. Pada proses rekristalisasi atom-atom atom atom bergerak dan menata diri kembali. Penataan

kembali ini lebih mudah pada suhutinggi bahkanterjadi penurunan

kekuatan dalam contoh yang dipanaskan pada suhu 300 ºC selama satu jam. Contoh yang mengalami pengerjaan dingin sebesar 75%, hampir hamp r semua terkristalisasi. Sebaliknya contoh yang dibiarkan selam satu jam pada suhu dibawah 200 ºC tetap memiliki kekuatan yang didapat sewaktu paada 75%. Jadi dapat kita tarik kesimpulan bahwa : Recovery yaitu proses pemulihan material. material Selama proses pemulihan terjadi penurunan kekerasan sedikit tanpa perubahan struktur butir, bu dilokasi-dislokasi dislokasi yang salah arah secara vertikal akan kembali menyusun diri dan jumlahnya sedikit berkurang tetapi tegangan sisa turun banyak.

Gambar1.1 proses recovery

Kelompok 2

20



Rekristalisasi yaitu pertumbuhan butir baru. Proses rekristalisasi bisa terjadi pada pengerjaan panas atau pengerjaan dingin asalkan material terdeformasi minimal 50%. Deformasi bisa dilakukan dengan proses pembentukan yaitu pengerolan, ekstrusi, penempaan. Penyebab rekristalisasi adalah adanya energi dari tumpukan kerapatan dislokasi. Sehingga terjadi peningkatan energi dalam, atom cenderung untuk kembali pada tingkat energi rendah dengan cara membentuk butir baru.

Gambar 1.2 proses rekristalisasi

Proses rekristalisasi diklasifikasikan menjadi: 

Dinamik Rekristalisasi yang terjadi selama berlangsungnya deformasi. Terjadi pada pengerjaan panas



Statik Rekristalisasi terjadi setelah pemberian deformasi

Kelompok 2

21


2.2


Skematik Recovery Dan Rekristalisasi Berikut ini adalah skematik dari proses recovery dan rekristalisasi.

Gambar 1.3 skematik recovery dan rekristalisasi

Dari skematik diatas dijelaskan dimana pada proses rekristalisasi terjadi penurunan kekerasan, dan peningkatan elongation bahan. Sedangkan pada proses recovery, kekuatan dan kekerasan material tidak berubah. Dari skema juga dapat dijelaskan bahwa sebelum material mengalami recovery, semua sifat mekanik pada material berada dalam keadaan normal, namun pada waktu pengerolan atau pemberian deformasi terhadap material, terjadi perubahan sifat mekaniknya. Pada waktu pemberian deformasi tersebut terjadi peningkatan harga kekerasan, kekuatan, dan tegangan sisa, sedangkan keuletan

Kelompok 2

22



material tersebut berkurang. Adapun ukuran butirnya menjadi lebih kecil dan pipih dari semula. Dengan penambahan temperatur setelah proses pemberian deformasi, terjadi pertumbuhan butir baru pada material yang menyebabkan nilai kekerasan, kekuatan dan tegangan sisa menjadi menurun, sedangkan keuletannya meningkat. Pertumbuhan butir baru inilah yang disebut dengan rekristalisasi. Butir baru ini lambat laun menjadi besar, akhirnya sifat material kembali kepada bentuk semula. 2.3

Faktor-faktor yang Mempengaruhi Rekristalisasi  Jumlah deformasi Semakin besar jumlah deformasi maka semakin mudah rekristalisasi terjadi  Temperatur Semakin tinggi temperatur maka material lebih cepat mencapai rekristalisasi.  Waktu Semakin lama waktu rekristalisasi maka persentasi yang terkristalisasi juga semakin banyak.  Ukuran butir Semakin kecil ukuran butir awal, maka makin banyak batas butir maka setelah deformasi akan mudah terjadi rekristalisasi.  Komposisi (Paduan) Rekristalisasi mudah terjadi pada paduan dibandingkan pada logam murni.

2.4 Pengerjaan Dingin Dan Pengerjaan Panas Pada proses recorvery dan rekristalisasi ada dua jenis pengerjaan, yaitu: 1)

Pengerjaan Dingin(Cold Working) Didalam pengerjaan dingin ini temperatur yang digunakan dibawah temperatur

rekristalisasi (T kerja < T rekristalisasi), T kerja ≤ 0,3 T melt. Pada pengerjaan dingin, material mengalami deformasi plastis sehingga keuletan material menjadi turun sedangkan kekuatan dan kekerasan material mengalami peningkatan. Ada beberapa kekurangan dan kelebihan dalam proses pengerjaan dingin ini.

Kelompok 2

23



Kelebihan dari proses pengerjaan dingin diantaranya yaitu: 

Peningkatan kekuatan cukup berarti



Peningkatan sifat mampu mesin



Kualitas permukaan halus



Tidak terbentuk terak oksida



Ketelitian dimensi

Kekurangan dari proses pengerjaan dingin diantaranya yaitu:

2)



Terjadi tegangan sisa



Butir yang pecah dan adanya distorsi



Keuletan rendah



Daya pembentukan besar



Kaang-kadang efek strain hardening tidak disukai

Pengerjaan Panas(Hot Working) Pada pengerjaan panas ini temperatur yang digunakan diatas temperatur

rekristalisasi (T kerja > T rekristalisasi), T kerja ≤ 0,6 T melt. Dimana pada proses pengerjaan panas ini, material mengalami perubahan struktur mikronya yang mana keuletan dari material tersebut meningkat sedangkan kekuatan dan kekerasannya mengalami penurunan. Pengerjaan panas ini dilakukan didalam tungku pada temperature tiggi. Adapun kelebihan dan kekurangan dari pengerjaan panas ini yaitu : Kelebihan pengerjaan panas :  Daya pembentukan rendah  Peningkatan kekuatan rendah  Porositas dapat dikurangi  Ketidak murnian logam terpecah dan tersebar  Adanya sedikit penghalusan butir

Kelompok 2

24



Kekurangan pengerjaan panas :  Butuh pemanasan  Mudah terbentuk terak  Kualitas permukaan kurang bagus  Ketelitian dimensi sulit dikontrol  Umur perkakas rendah 2.5

Diagram Fasa Fe-Fe3C, Reaksi Invariant, dan Jenis Fasa Diagram fasa merupakan diagram yang memperlihatkan fasa yang terbentuk

bila dua fasa dipadukan. Fasa adalah sistem homogen yang mempunyai karakteristik fisik dan kimia yang sama. Pada diagram fasa dapat dilihat fasa-fasa yang ada, temperatur material, komposisi masing-masing fasa, dan fraksi fasa. Reaksi invariant adalah reaksi yang melibatkan tiga fasa dimana dua fasa menjadi satu fasa atau sebaliknya. Terdapat tiga titik invariant yang penting yaitu : 1.

Titik eutektoid Dimana pada titik ini terjadi perubahan satu fasa padat menjadi dua fasa padat, atau sebaliknya. γ(s)

2.

α(s) + Fe3C(s)

Titik eutektik Dimana pada titik ini terjadi perubahan satu fasa cair menjadi dua fasa padat, atau sebaliknya. L(c)

γ(s) + Fe3C(s)

Pada kadar C 4,3% dan suhu 1148oC terjadi reaksi eutektik yaitu pembentukan fasa austenit (2,11% C), sementiti (6,67% C) dari fasa cair (4,3% C). Campuran anatara austenit dengan sementit disebut ledeburit.

Kelompok 2

25


3.


Titik peritik Dimana pada titik ini terjadi perubahan satu fasa cair ditambah stu fasa padat menjadi satu fasa padat, atau sebaliknya. L(c) + δ(s)

γ(s)

Pembentukan besi-dendrit dan liquid dari fasa austenit. Selubility limit merupakan batas karbon maksimum didalam paduan Fe3C yaitu 6,67%, jika tidak larut maka akan timbul grafhit (karbon bebas, tidak berikatan dengan Fe)

Gambar 1.4 Diagram Fasa Fe-F3C

Fasa terbagi tiga, yaitu : 1. Fasa tunggal a. Liquid (L) Dalam diagram fasa, semua karbon larut padat dalam Fe ketika fasanya liquid. b. Ferrit (α) o

 mempunyai kelarutan karbon maksimum 0.025 % pada 727 C

Kelompok 2

26



 mempunyai sel satuan BCC  terbentuk pada temperature ruang sampai 910 oC c. Austenit (γ) o

 mempunyai kelarutan C maksimum 2,1 % pada 910 C  mempunyai sel satuan FCC d. Besi-dendrit (δ) Sama dengan ferrit, hanya temperatur yang berbeda. 2. Fasa Ganda Fasa yang terdiri dari dua buah fasa tunggal, contoh : α + γ, α + δ, dan γ + δ. 3. Fasa Campuran Gabungan antara fasa tunggal dengan fasa sementit(Fe3C), contoh : α + Fe3C, δ + Fe3C, dan γ + Fe3C.

Kelompok 2

27



BAB III METODOLOGI 3.1

Peralatan 1.Spesimen 2.Tungku 3.Gergaji 4.Gerinda 5.Alat uji tekan 6.Alat uji keras

3.2

Skema Alat

Gambar1.5 Tungku Induksi

Kelompok 2

Gambar1.6 Mesin Uji Keras Rockwell

28



Gambar1.7 Ultimate Testing Machine

3.3

Prosedur Percobaan

1. Siapkan spesimen dan segala peralatan pendukung untuk proses penekanan. 2. Tekan tujuh buah spesimen untuk regangan yang sama,

ε1 = 20% penekanan

pada suhu kamar. 3. Potong dua satu buah spesimen yang arah potongnya tegak lurus terhadap gaya penekanan. Ukur distribusi kekerasan mulai dari satu sisi melewati bagian tengah smpai ke sisi berikutnya. 4. Kemudian panaskan 6 spesimen yang tersisa dalam tugku untuk T = 200 ºC, 300 ºC, 350 ºC, 400 ºC, 450 ºC, dan 500 ºC masing-masing selama 15 menit dan kemudian celupkan kedalam air. 5. Lakukan dengan cara yang sama untuk spesimen yang dideformasi dengan ε2 = 70%

Kelompok 2

29



BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Percobaan 1. Deformasi 20% a. Kekerasan Sebelum Dipanaskan (HRA)  Titik 1 = 16  Titik 2 = 16,5  Titik 3 = 16  Titik 4 = 15,5  Titik 5 = 14 2. Deformasi 30% a. Kekerasan Sebelum Dipanaskan (HRA)  Titik 1 = 12  Titik 2 = 15  Titik 3 = 15  Titik 4 = 15,5  Titik 5 = 15 b. Kekerasan Setelah Dipanaskan (HRA) , T = 450oC  Titik 1 = 12  Titik 2 = 15  Titik 3 = 15  Titik 4 = 15,5  Titik 5 = 15

Kelompok 2

30



4.2 Perhitungan 1. Deformasi 20% a. Kekerasan Sebelum Dipanaskan (HRA)  Titik 1 = 16

, BHN = -

 Titik 2 = 16,5 , BHN =  Titik 3 = 16

, BHN = -

 Titik 4 = 15,5 , BHN =  Titik 5 = 14

, BHN = -

2. Deformasi 30% a. Kekerasan Sebelum Dipanaskan (HRA)  Titik 1 = 12

, BHN = -

 Titik 2 = 15

, BHN = -

 Titik 3 = 15

, BHN = -

 Titik 4 = 15,5 , BHN =  Titik 5 = 15

, BHN = -

b. Kekerasan Setelah Dipanaskan (HRA) , T = 450oC  Titik 1 = 12

, BHN = -

 Titik 2 = 15

, BHN = -

 Titik 3 = 15

, BHN = -

 Titik 4 = 15,5 , BHN =  Titik 5 = 15

Kelompok 2

, BHN = -

31



4.3 Tabel Hasil Perhitungan Tabel1.1 Kekerasan Spesimen

Deformasi

20%

30%

Kelompok 2

Kekerasan Sebelum

Kekerasan Setelah

Dipanaskan

Dipanaskan

HRA 16 16.5 16 15.5 14 12 15 15 15.5 15

BHN -

HRA

BHN

92.5 90 92 88 94.4

-

32



4.4 Grafik

KEKERASAN(HRA)

GRAFIK PENGARUH DEFORMASI TERHADAP KEKERASAN MATERIAL 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

20% 30%

0

1

2

3 TITIK

4

5

6

Gambar1.8 Grafik Pengaruh Deformasi Terhadap Kekerasan Material

KEKERASAN(HRA)

GRAFIK PENGARUH TEMPERATUR TERHADAP KEKERASAN MATERIAL 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

T = 450 C T kamar

0

1

2

3

4

5

6

TITIK Gambar1.9 Grafik Pengaruh Temperatur Terhadap Kekerasan Material

Kelompok 2

33



4.5 Analisa Pada pratikum recovery and recrystallization,digunakan 2 buah spesimen pengujian baja dengan perlakuan yang berbeda. Untuk mencapai recovery, rekristalisasi dan grain growth diperlukan suatu proses pembentukan (forming) dan pada kali ini proses yang digunakan adalah dengan menekan spesimen menggunakan mesin freis hidrolik. Penekanan dilakukan dengan deformasi 20% dan 30%. Spesimen dengan deformasi 20% akan berbeda kekerasanya dibandingkan spesimen dengan deformasi 30%. Secara teori,deformasi 30% akan menghasilkan kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan deformasi 20% karena ukuran butir spesimen dengan deformasi 30% akan lebih halus disbanding deformasi 20%.Namun ,hasil pratikum tidak menunjukkan hal demikian. Hasil pratikum menunjukkan bahwa spesimen dengan deformasi 30% memiliki kekerasan yang lebih rendah dibandingkan deformasi 20%.Hal ini menunjukkan adanya kesalahan dalam melakukan percobaan,kesalahan ini disebabkan oleh kurang halusnya atau kurang ratanya spesimen saat melakuakn uji keras sehingga akurasi dalam pengujian yang dilakukan berkurang,dan kesalahan ini juga dapat disebabkan ketidak telitian dan ketidak hati hatian pratikan dalam melakukan percobaan yakni dalam pembacaa skala pada mesin uji keras Rockwell Hardness Tester dan kekurang terampilan pratikan dalam penggunaan alat tersebut. Setelah dideformasi spesimen dengan deformasi 30% akan dibagi 2 untuk mendapatkan 2 perlakuan.Bagian 1 dibiarkan pada temperatur kamar dan bagian lain diberi perlakuan panas.Sebagaimana telah disebutkan sebelumnya bagian 1 telah dilakukan uji keras pada temperatur kamar,dan hasilnya kekerasanya akan bernilai lebih rendah dibandingkan dengan menggunakan deformasi 20%.Sedangkan bagian lain yang diberikan perlakuan panas sampai temperatur 450oC,dan kemudian di quenching. Dari percobaan yang dilakukan spesimen yang telah diberi perlakuan panas memiliki kekerasan yang lebih tinggi dibandingkan dengan spesimen yang dibiarkan pada temperatur kamar.Hal ini Sesuai dengan teori yang mana material yang telah di quenching akan lebih tinggi nilai kekerasanya disbanding yang

Kelompok 2

34



dibiarkan saja, karena quenching akan menghasilkan fasa martensit yang bersifat keras dang getas. Dalam pengkorvesian nilai kekerasan HRA ke BHN,pratikan mengalami hambatan karena nilai HRA yang didapatkan tidak memilki nilai BHN yang cocok atau nilai BHN nya tidak didapatkan,hal ini disebabkan karena nilai HRA yang didapatkan diluar range yang ada yakni terlalu tinggi dan terlalu rendah,sehingga tidak dapat dikonversikan ke BHN.Penyebab utama hal ini adalah karena material yang digunakan terlalu lunak atau karena komposisi material yang digunakan tidak homogen. Selain itu juga dapat disebabkan karena ketidak telitian dan ketidak hati hatian pratikan dalam melakukan percobaan yakni dalam pembacaan skala Rockwell pada pengujian keras material tersebut.

Kelompok 2

35



BAB V PENUTUP 5.1

Kesimpulan Kesimpulan yang diperoleh dalam pratikum kali ini yaitu : 1.

Tingkat deformasi palstis berbanding terbalik dengan kekerasan material yang digunakan.Semakin besar deformasi plastis yang diberikan kekerasan material akan menurun,begitupun sebaliknya.

2.

Material yang diberikan perlakuan panas setelah deformasi akan memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi dibanding material tanpa perlakuan panas (temperatur kamar).

3.

Terjadi kesalah dalam percobaan saat mengetahui tinggkat deformasi plastis terhadap kekerasan material karena hasil yang didapatkan tidak Sesuai dengan teori yang ada

5.2

Saran Pada pratikum kali ini pratikan disarankan agar memahami bahwa pemanasan dan reduksi yang berbeda sangat mempengaruhi nilai kekerasan, agar lebih hati-hati dalam melakukan pengujian serta praktikan harus teliti dalam mengukur spesimen sebelum dn setelah proses penekanan.

Kelompok 2

36



LAMPIRAN TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM 1. Mekanisme penumpukan dan perbanyakan dislokasi : Mekanisme penumpukan dislokasi terjadi karena adanya pembebanan. Dislokasidislokasi yang ada menumpuk dan terkonsentrasi pada satu tempat hingga terjadilah strain hardening umumnya penumpukan dislokasi merupakan dislokasi yang terhambat pergerakannya.

Gambar1.10 penumpukan dan perbanyakan dislokasi

2. Grafik Gibbs Free Energy

SOLID

LIQUID

Critical point

1 atm

GAS 100

0 0.0098

L

L+S S Gambar1.11 Grafik Gibbs Free Energy

Kelompok 2

37



Grafik menunjukkan kesetimbangan logam akan berada pada fas yang sesuai tergantung dari temperatur logam itu sendiri. 3. Fenomena anihilasi yaitu peristiwa menghilangnya dislokasi karena bentuk dislokasi tidak sama tapi kongruen. Fenomena poligonisasi yaitu peristiwa mantul atau bertolaknya dislokasi karena bentuk dislokasi adalah sama. Gambar :

Gambar1.12 Anihilasi

Kelompok 2

Gambar 1.13 poligonisasi

38



TUGAS SETELAH PRAKTIKUM 1. Skematik Recovery dan Rekristalisasi : Annealing temperature ( ˚F )

recovery pradeformasi

rekristalisasi

grain growth

postdeformasi Gambar1.14 Skematik Recovery dan Rekristalisasi

Pengertian : Dari skematik diatas dijelaskan dimana pada proses rekristalisasi terjadi penurunan kekerasan, dan peningkatan elongotion bahan. Sedangkan pada proses recovery kekuatan dan kekerasan material tidak berubah. Pada saat mengalami deformasi, tegangan sisa mengalami kenaikan, begitu pula dengan kekuatan dan kekerasan juga mengalami kenaikan yang cukup drastis. Sedangkan keuletan material saat mengalami deformasi malah menurun. Pada peristiwa recovery, nilai kekuatan dan kekerasan cenderung stabil, sedangkan

Kelompok 2

39



tegangan sisa menurun dan keuletan mengalami kenaikan. Selanjutnya pada peristiwa rekristalisasi tegangan sisa beserta kekuatan dan kekerassannya cenderung mengalami penurunan, akan tetapi nilai keuletannya meningkat. Perubahan yang terjadi cenderung kembali ke posisi semula pada peristiwa grain growth. Begitu juga halnya dengan keuletan, kekerasan, kekuatan, ukuran butir dan tegangan sisa. Semuanya kembali ke keadaan sebelum di deformasi seiring dengan pertumbuhan ukuran butir. 2. Range temperatur transisi terjadi penurunan kekerasan adalah 400 ˚F – 950 ˚F. Break point antara kekuatan dan elongasi adalah pada temperatur 700 ˚F dengan tensile strerngth 475 Mpa range salah satu pilhan dan break point akan terjadi pada salah satu pilihan temperatur pemanasan yang digunakan. 3. Material tidak perlu/tidak bisa terkristalisasi jika regangan atau deformasinya nol. Hal yang menyebabkan terkristalisasinya suatu material adalah akibat pemanasan material yang terdeformasi, kalau seandainya tidak terdeformasi karena istilah rekristalisasinya tidak ada. 4. Penyearah besar deformasi terhadap kecepatan temperatur rekristalisasi : Semakin besar deformasi yang diberikan dan semakin besar atau semakin tinggi pula temperatur pemanasan makam material makin cepat mengalami rekristalisasi namun tingkat kekuatan dan kekerasannya menurun.

Kelompok 2

40

JOMINY

ASISTEN : VICTOR MARTIN


Jominy

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam dunia industri kita membutuhkan material yang kuat untuk suatu produk. Material yang keras sangat menentukan kualitas produk yang kita buat. Kekerasan suatu logam bisa ditingkatkan dengan beberapa cara, salah satunya dengan cara melakukan perlakuan termal pada logam tersebut. Untuk mengetahui sifat mampu keras dari logam dapat kita lakukan percobaan Jominy. Setelah logam dipanaskan, dilakukan pendinginan dengan menyemprotkan air pada ujung spesimen dan dilakukan uji keras. 1.2 Tujuan Praktikum 1. Mengetahui sifat mampu keras dari baja; 2. Membandingkan hasil pengujian dengan hasil teoritis. 1.3 Manfaat Ada beberapa manfaat yang dapat kita dapatkan setelah melakukan praktikum Jominy, yaitu : 1. Dapat mengetahui sifat mampu keras dari baja; 2. Dapat membandingkan hasil pengujian dengan hasil teoritis.

Kelompok 2

41


Jominy

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Uji Jominy Kekerasan adalah kemampuan material untuk menahan deformasi plastis lokal akibat penetrasi dipermukaan. Peningkatan kekerasan bergantung pada sifat mampu keras dari baja itu sendiri. Sifat mampu keras merupakan kemampuan material untuk ditingkatkan kekerasannya dengan serangkaian perlakuan panas. Sifat mampu keras dari baja tergantung pada komposisi kimia dan kecepatan pendinginan. Tidak semua baja dapat dinaikkan kekerasannya. Baja karbon menengah dan baja karbon tinggi dapat dikeraskan, sedangkan baja karbon rendah tidak dapat dikeraskan. Kandungan karbon yang tinggi mempercepat terbentuknya fasa martensit yang menjadi sumber dari kekerasan dari baja. Kekerasan maksimum hanya dapat dicapai bila terbentuknya martensit 100%. Baja dapat bertransformasi dari austenit ke ferrit dan karbida. Transformasi terjadi pada suhu tinggi sehingga kemampuan kekerasannya rendah. Percobaan Jominy, bertujuan untuk mengetahui Hardenability suatu logam. Cara untuk mengetahuinya adalah: 1.

Bila laju pendinginan dapat diketahui, kekerasan dapat lansung dibaca dari kurva kemampuan keras.

2.

Bila kekerasan dapat diukur, laju pendinginan dari titik tersebut dapat diperoleh. Pada uji Jominy ini, material dipanaskan dalam tungku dipanaskan sampai

suhu transformasi ( austenit ) dan terbentuk sedemikian rupa sehingga dapat dipasangkan pada aparatus Jominy kemudian air disemprotkan dari bawah, sehingga menyentuh permukaan bawah spesimen. Dengan ini didapatkan kecepatan pendinginan ditiap bagian spesimen berbeda-beda. Pada bagian yang terkena air mengalami pendinginan yang lebih cepat dan semakin menurun kebagian yang tidak terkena air. Dari hasil pengukuran kekerasan tiap-tiap bagian dari spesimen akan didapatkan kurva Hardenability Band.

Kelompok 2

42


Jominy

2.2 Kurva Hardenability dan Hardenability Band

Gambar 2.1 Kurva Hardenability

Dari kurva diatas dapat diketahui bahwa fasa pearlit didapatkan pada suhu antara 5000 C dengan 7000 C jika dipanaskan pada suhu austenite. Sifat mampu keras dapat digambarkan dalam bentuk kurva yaitu kurva Hardenability Band. Kurva Hardenability Band menggambarkan range-range sifat mampu keras suatu logam. Jadi, kekerasan suatu material akan berada dalam range tersebut jika dilakukan proses pemanasan. Kurva diatas menyatakan fasa yang terjadi pada specimen sampai temperature austenite yang diuji jominy. Dimana pada bagian yang terkena semprotan air mengalami pendinginan cepat, dapat dilihat pada grafik dengan nilai HRC paling tinggi dengan fasa martensit. Kemudian dengan seiringnya peningkatan jarak dari ujung menuju pangkal specimen memiliki penurunan angka kekerasan. Hal ini disebabkan pada bagian tersebut tidak mengalami quenching / pendinginan nya lambat. Hal tersebut dapat dilihat dari perubahan fasa pada grafik yang ditunjukkan, yaitu dari fasa martensit, fasa martensit dan perlit, fine perlit dan perlit.

Kelompok 2

43


Jominy

Gambar 2.2 Hardenability band

2.3 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Sifat Mampu Keras Hal-hal yang mempengaruhi sifat mampu keras suatu material adalah: 1.

Kecepatan pendinginan Setelah logam dipanaskan, lalu dilakukan pendinginan cepat, maka logam akan menjadi semakin keras. Proses pendinginan material dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu: a. Annealing Pemanasan material sampai suhu austenit ( 7270 C ) lalu diholding kemudian dibiarkan dingin didalam tungku. Proses ini menghasilkan material yang lebih lunak dari semula. b. Normalizing Pemanasan material sampai suhu austenit ( 7270 C ) lalu diholding kemudian didinginkan di udara. c. Quenching Pemanasan material sampai suhu austenit ( 7270 C ) lalu diholding kemudian dilakukan pendinginan cepat, yaitu dicelupkan kedalam media.

Kelompok 2

44


Jominy

Medianya adalah air, air garam dan oli. Proses ini yang menghasilkan material yang lebih keras dari semula. 2.

Komposisi kimia Komposisi kimia menentukan Hardenability Band. Karena komposisi material menentukan struktur dan sifat material. Semakin banyak unsur kimia yang menyusun suatu logam, maka makin keras logam tersebut

3.

Kandungan karbon Semakin banyak kandungan karbon dalam suatu material maka makin keras material tersebut. Hal inilah yang menyebabkan baja karbon tinggi memiliki kekerasan yang tinggi setelah proses pengerasan kerena akan membentuk martensit yang memiliki kekerasan yang sangat tinggi. Untuk meningkatkan kadar karbon dari beberapa material dapat dilakukan dengan beberapa perlakuan, yaitu: a. Carborizing Yaitu proses penambahan karbon pada baja, dengan menyemprotkan karbon pada permukaan baja. b. Nitriding Yaitu proses penambahan nitrogen untuk meningkatkan kekerasan material. c. Carbonitriding Yaitu proses penambahan karbon dan nitrogen secara sekaligus untuk meningkatkan kekerasan material.

Kelompok 2

45


Jominy

2.4 Kurva CCT dan TTT

Gambar 2.3 Kurva CTT dan TTT

Kelompok 2

46


Jominy

Dari kurva CCT di atas dapat kita lihat beberapa perbedaan. Pada baja Hypoeutektoid ada dua fasa yang terbentuk matertensit dan perlit. Terbentuk fasa Martensite + perlit setelelah melewati garis perlit start dan martensite finish. Perlite 100% Terbentuk karena pada saat pendinginan spesimen tidak melewati fasa martensite awal dan martensite finish. Pada baja eutektoid tebentuk tiga fasa setelah dilakukan pendinginan. Fasa pertama yang terbentuk yaitu martensite 100%, pendinginan dengan membiarkan baja di udara mengasilkan fasa martensite + perlite. Sedangkan pendinginan didalam tungku atau secara lambat menghasilkan perlite 100%. Pada baja hyper eutektoid juga terbentuk tiga, sama seperti pada baja eutektoid. Tetapi pada baja hyper eutektoid waktu yang dibutuhkan agak lama. Kurva TTT (Time Temperature Transformation) adalah suatu diagram yang menghubungkan transformasi austenit terhadap waktu dan temperatur. Kurva ini menggambarkan proses pendinginan dengan melakukan holding. Setelah spesimen mencapai suhu austenit (727 oC) dilakukan holding terlebih dahulu gunanya agar semua bagian spesimen benar-benar mendapat panas yang sama. Proses perlakuan panas bertujuan untuk memperoleh struktur baja yang diinginkan agar cocok dengan penggunaan yang direncanakan. Struktur yang diperoleh merupakan hasil dari proses transformasi dari kondisi awal. Proses transformasi ini dapat dibaca dengan menggunakan diagram fasa namun untuk kondisi tidak setimbang diagram fasa tidak dapat digunakan, untuk kondisi seperti ini maka digunakan kurva TTT. Melalui kurva ini dapat dipelajari kelakuan baja pada setiap tahap perlakuan panas, diagram ini juga dapat digunakan untuk memperkirakan struktur dan sifat mekanik dari baja yang di-quench dari temperatur austenite. Kurva ini menunjukan dekomposisi austenit dan berlaku untuk macam baja tertentu. Baja yang mempunyai komposisi berlainan akan mempunyai diagram yang berlainan, selain itu besar butir austenit, adanya inclusi atau elemen lain yang terkandung juga mempunyai pengaruh yang sama. Pada kurva TTT untuk baja hypoeutectoid terbentuk 2 fasa martensit dan perlit, Fasa M + P terbentuk setelah melewati garis Pstart dan Mfinish. P 100% terbentuk setelah melewati Pfinish dan tidak melewati Mstart dan Mfinish.

Kelompok 2

47


Jominy

Pada baja eutectoid terbentuk fasa 100% M, M + B dan 100%P, 100%M terbentuk setelah melewati Mstart dan Mfinish, M +B terbentuk setelah melewati garis Mfinish dan Bfinish, 100%P terbentuk setelah melewati Pfinish. Pada baja hypereutectoid terbentuk 3 fasa 100%M , M + B dan 100%P. 100%M terbentuk setelah melewati Mstart and Mfinish . M + B terbentuk setelah melewati Bstart dan Mfinish. 100%P terbentuk setelah melewati Pfinish. Keterangan : M = Martensite P = Perlite B = Bainite

Kelompok 2

48


Jominy

BAB III METODOLOGI 3.1

Peralatan 1. Aparatus Jominy 2. Tungku Pemanas 3. Spesimen ( ASSAB 760 ) 4. Air 5. Mesin Uji Rockwell

6.3.2 Skema Alat

Gambar 2.4 Skema Alat Uji Jominy

6.3.3

Prosedur Percobaan 1. Buat skema pemanasan spesimen dalam tungku,meliputi pilihan temperatur austenite, dan lamanya waktu pemanasan dan penahanan temperatur. 2. Bersihkan spesimen dan masukkan spesimen ke dalam tungku. 3. Hidupkan tungku dan set proses pemanasan menurut skema yang telah direncanakan.Proses pemanasan dimulai. 4. Proses pemanasan selesai, spesimen dipasang pada kedudukan yang telah disediakan (gunakan sarung tangan, penjepit dan sepatu pengaman).

Kelompok 2

49


Jominy

5. Spesimen dikikir rata dan dibersihkan untuk pengukuran kekerasan Rockwell. 6. Kekerasan spesimen diukur pada setiap posisi dengan interval ¼ inchi.

Kelompok 2

50


Jominy

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Percobaan Nama Spesimen : Assab 760 Table 2.1 Data Percobaan

Komposisi

%C

%Mn

%Si

Maximum

0.5

0.6

0.3

Minimum

0.4

0.45

0.25

Table 2.2 Hasil Percobaan

Titik

Jarak

Kekerasan (HRC)

1

0.25

16

2

0.5

14

3

0.75

15

4

1

12

5

1.25

9

6

1.50

9

7

1.75

12

8

2

7

Pengujian

Kelompok 2

51


Jominy

4.2 Perhitungan Pada Butir 7 1. Diameter Ideal (DI) berdasarkan tabel % Maksimum = 0.5

DI Maksimum = 0.2402 inchi

% Minimum

DI Minimum = 0.282 inchi

= 0.4

2. Multiply Factor berdasarkan tabel 2 % Mn maksimum = 0.6

MF Mn maksimum

= 2.94

% Mn minimum

= 0.45

MF Mn minimum

= 2.48

% Si maksimum

= 0.3

MF Si maksimum

= 1.20

% Si minimum

= 0.25

MF Mn minimum

= 1.16

3. Diameter Ideal Critical (DIC) DIC maksimum = (DI max) x (MF Mn max) x (MF Si max) = 0.2402

x

2.94

x

1.20

= 0.8474 DIC minimum = (DI min) x (MF Mn min) x (MF Si min) = 0.282

x

2.48

x

1.16

= 0.81126 4. Initial Hardness (IH) berdasarkan tabel 3 % C maksimum = 0.5 %

IH maksimum = 62

% C minimum = 0.4 %

IH maksimum = 57

5. Dividing Factor (DF) DIC maksimum = 0.8474 DIC minimum

Kelompok 2

= 0.81126

52


Jominy

4.3 Tabel Hasil Perhitungan Table 2.3 Dividing Factor

Kelompok 2

Posisi

DF max

DFmin

0.25

2.1

2.25

0.5

3.15

3.30

0.75

3.7

3.825

1

4.05

4.15

1.25

4.25

4.35

1.5

4.45

4.55

1.75

4.60

4.725

2

4.85

4.95

53


Kelompok 2

Jominy

54


Jominy

Tabel 2.4 Data hasil percobaan

Kelompok 2

Posisi

HRC

HRC min

HRC max

0.25

16

25.33333

29.52381

0.5

14

17.27273

19.68254

0.75

15

14.90196

16.75676

1

12

13.73494

15.30864

1.25

9

13.10345

14.58824

1.5

9

12.52747

13.93258

1.75

12

12.06349

13.47826

2

7

11.51515

12.78351

55


Jominy

4.4 Grafik

Kekerasan (HRC)

GRAFIK KEKERASAN vs POSISI butir 4 40 35 30 25 20 15 10 5 0

HRC HRC MIN HRC MAX 0

0.5

1

1.5

2

2.5

Posisi (inchi) Gambar2.5 Grafik Kekerasan Vs Posisi butir 4

GRAFIK KEKERASAN vs POSISI butir 5

Kekerasan (HRC)

35 30 25 20 15

HRC

10

HRC MIN

5

HRC MAX

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5


Kelompok 2

56


Jominy


Kekerasan (HRC)

35 30 25 20 15

HRC

10

HRC MIN

5

HRC MAX

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5


GRAFIK KEKERASAN vs POSISI butir 7 35 Kekerasan (HRC)

30 25 20 15

HRC

10

HRC MIN

5

HRC MAX

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5


Kelompok 2

57


Jominy


Kekerasan (HRC)

35 30 25 20 15

HRC

10

HRC MIN

5

HRC MAX

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5


Kelompok 2

58


Jominy

4.5 Analisa Pratikum Uji Jominy dilakukan untuk mengetahui sifat mampu kers suatu logam, yaitu kemampuan logam untuk ditingkatkan kekerasannya melelui serangkaian perlakuan panas. Adapun spesimen yang digunakan adalah Asab 760 dan perlakuan panas yang diberikan adalah memanaskan spesimen hingga temperatur austenite, kemudian diholding dan diquenching dengan semprotan air biasa pada ujung spesimen. Karena yang mendapat semprotan air adalah ujung spesimen, maka seharusnya kekerasan yang paling tinggi berada pada ujung spesimen (kepala spesimen) dan kekerasan akan menurun seiring pertambahan jarak dari ujung spesimen. Hal ini disebabkan laju pendinginan di ujung spesimen lebih cepat dari bagian lainnya. Dalam pratikum, untuk menguji mampu kersa spesimen, diambil 8 titik pada spesimen mulai dari kepala hingga ekor spesimendengan interval ¼ inchi. Pengujian dilakukan dengan menghaluskan permukaan spesimen yang akan diuji terlebih dahulu dan kemudian diuji keras dengan Rockwell Hardness Tester. Dari 8 titik yang diuji kekerasannya, terlihat grafik bahwa secara umum kekerasan spesimen makin menurun seiring dengan pertambahan jarak dari ujung spesimen. Hal ini sesuai denga teori bahwa bagian paling ujung spesimen akan memiliki kekerasan yang lebih tinggi dan akan menurub jika jaraknya semakin jauh dari bagian ujung tersebut. Namun, nilai kekerasan yang dilihat (HRC) dari pratikum banyak yang tidak sesuai dengan range kekerasan yang ada. Dari 8 titik yang diuji kekerasannya, hanya 2 titik yang masuk dalam range kekrasan secara teori, yaitu titik 3 dengan posisi 0,75 inchi dan titik 7 dengan posisi 1,75 inchi dari spesimen, sedangkan titik lain berada didalam range kekerasan. Hal ini tidak sesuai denganteori karena berdasarkan teori, nilai kekerasan suatu spesimen harus berada didalam range kekerasan , yaitu diantara HRC max dan HRC min. Ketidaksesuaian antara pratikum dan teori ini menunjukkan terdapatnya kesalahan dalam pratikum. Kesalahan dapat terjadi karena faktor manusia dan faktor alat. Faktor manusia dapat disebabkan oleh kurang hati – hatinya dan kurang terampil dalam

Kelompok 2

59


Jominy

mengamplas dan menggerinda permukaan spesimen sehingga spesimen menjadi kurang rata atau kurang halus. Selain itu kesalah juga timbul karena ketidaktelitian pratikan dalam membaca skala yang ditunjukkan Rockwell Hardness Tester serta ketidaktelitian pratikan dalam membaca tabel jominy. Faktor alat disebabkan oleh komposisi karbon pada spesimen kurang homogen. Selain itu juga bisa disebabkan oleh tungku yang pengeturan temperaturnya kurang memenuhi standar sehingga pemanasan tidak mencapai suhu austenit atau melebihi temperatur yang diinginkan.

Kelompok 2

60


Jominy

BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan Kekerasan baja yang paling besar adalah pada ujung baja, yaitu bagian yang lebih dulu didinginkan. Kekerasan menurun seiring semakin jauh jarak dari ujung baja. Dalam pratikum, hasil yang didaptkan tidak sesuai dengan teori, seharusnya harga kekerasan menurun dari jarak 1/4 inchi sampai 8/4 inchi. Dari kurva hardenability, dapat dilihat harga kekerasan spesimen diantara HRC max dan HRC min secara teoritis, tetapi ada beberapa titik yang berada pada range tersebut. 5.2 Saran Adapun beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam pratikum uji jominy ini diantaranya : 

Sebelum dipanaskan, usahakan spesimen sudah dalam keadaan bersih



Dalam membaca tabel harus teliti agar nilai yang didaptkan lebih akurat.



Kelompok 2

Dalam uji keras, usahakan spesimen rata.

61


Jominy

LAMPIRAN TUGAS SEBELUM PRATIKUM 1. Perbedaan sifat mampu keras dengan kekerasan adalah sifat mampu keras merupakan kemampuan logam untuk menerima peningkatan kekerasan melalui serangkaian proses perlakuan panas, sedangkan kekerasan merupakan kemampuan logam untuk menahan deformasi palstis likal akibat adanya penetrasi dipermukaan. 2.

Apa yang disebut dengan kurva hardenability dan hardenability band. Kurva Hardenability adalah Suatu kurva yang diperoleh dari pengujian yang memperoleh sifat mampu keras dari suatu logam, sedangkan Hardenability Bands adalah Suatu kurva yang memperlihatkan rangerange mampu keras dari suatu logam yang didapat dari perhitungan. .

3. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mampu keras, 

Kecepatan pendinginan

 Annealing , dilakukan dengan cara membiarkan spesimen dalam tungku sehingaa material lebih lunak dari semula  Normalizing, dilakukan dengan cara membiarkan spesimen dingin di udara sehingga sifat material kembali ke bentuk semula.  Quenching, dilakukan dengan cara mendinginkan spesimen secara cepat dengan media air garam,

air , dan oli sehingga material

lebih keras dari sebelum di-quenching. 

Kandungan karbon Semakin banyak karbon dalam suatu material maka makin keras material tersebut.



Ukuran butir Semakin besar ukuran butir, maka tingkat mampu keras material makin rendah.

Kelompok 2

62


Jominy

TUGAS SETELAH PRATIKUM 1.

Faktor – faktor yang mempengaruhi hardenability : a. Laju pendinginan Semakin

cepat pendinginan yang dilakukan, maka spesimen akan

makin keras b. Kandungan karbon Makin tinggi kandungan karbon, maka makin tinggi kekerasan suatu material. c. Ukuran butir Makin kecil ukuran butir suatu material, maka makin keras material tersebut. 2.

Penyebab secondary tempering baja yaitu material terlalu getas dan untuk menguranginya dilakukan Heat Treatment

Kelompok 2

63

KOROSI

ASISTEN : FAISAL RAHMAN

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam dunia kerja, kita akan berhadapan dengan masalah-masalah, terutama dengan material yang di gunakan dalam kegiatan industri. Material sangat mendukung hasil kerja nantinya. Sebagai contoh, apabila material kita mangalami kerusakan maka hal ini dapat mengakibatkan terganggunya kerja kita. Secara umum, kerusakan material di dalam dunia industri disebabkan oleh adanya peristiwa korosi pada material tersebut. Korosi merupakan suatu masalah besar yang tidak dapat dihilangkan, tetapi, korosi hanya dapat di perlambat lajunya. Untuk itu, sebagai mahasiswa Teknik Mesin, kita harus bisa mengetahui apa-apa saja yang mengakibatkan terjadinya korosi, jenis-jenis korosi yang terjadi pada material serta cara mencegah dan meminimalisir terjadinya korosi tersebut. 1.2 Tujuan 1. Memahami prinsip dasar korosi. 2. Mengetahui fenomena-fenomena yang terjadi pada korosi galvanik dua sel. 3. Memahami pengaruh lingkungan terhadap logam. 1.3 Manfaat Adapun manfaat dari pratikum korosi ini adalah kita dapat mengetahui fenomena-fenomena yang terjadi pada peristiwa korosi. Selain itu, kita juga dapat mengetahui jenis-jenis korosi dan cara mengatasinya.


Korosi

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Korosi Secara umum, defenisi dari korosi adalah perusakan material secara kimia atau elektrokimia dengan lingkungan. Selain itu korosi juga di definisikan sebagai degradasi material (logam dan paduannya) akibat reaksi kimia dengan lingkungan. Contoh perusakan kimia adalah pengkaratan yang terjadi akibat gas pada temperatur tinggi, sedangkan reaksi elektrokimia dapat dilihat pada sel galvanik. Adapun syarat terjadinya korosi adalah adanya katoda, adanya anoda dan adanya lingkungan. Tanpa adanya salah satu dari syarat-syarat tersebut, maka korosi tidak akan terjadi. 2.2 Deret Volta Untuk mengetahui unsur yang lebih anodik dan lebih katodik, kita dapat menggunakan deret Volta. Deret Volta merupakan urutan logam-logam (ditambah hidrogen) berdasarkan kenaikan potensial elektroda standarnya. Adapun deret Volta tersebut adalah sebagai berikut : K – Ca – Na – Mn – Al – Zn – Fe – Sn – Pb – H – Cu – Hg – Ag – Pt – Au Anodik

Katodik

Pada Deret Volta, unsur logam dengan potensial elektroda lebih negatif ditempatkan di bagian kiri, sedangkan unsur dengan potensial elektrode yang lebih positif ditempatkan di bagian kanan. Semakin ke kiri kedudukan suatu logam dalam deret tersebut, maka 

Logam semakin reaktif (semakin mudah melepas elektron)



Logam merupakan reduktor yang semakin kuat (semakin mudah mengalami oksidasi)

Sebaliknya, semakin ke kanan kedudukan suatu logam dalam deret tersebut, maka 

Logam semakin kurang reaktif (semakin sulit melepas elektron)



Logam merupakan oksidator yang semakin kuat (semakin mudah mengalami reduksi)

Kelompok 2

65


Korosi

Sebagai contoh, terdapat dua logam, yaitu Ba dan Zn yang berada di lingkungan yang sama. Ba akan lebih dulu terkorosi dari pada Zn karena Ba terletak di sebelah kiri Zn pada deret volta. 2.3 Jenis-jenis Korosi dan Pengendaliannya 1. Uniform or general attack corrosion (korosi seragam) Korosi seragam adalah korosi yang terjadi pada permukaan material akibat bereaksi dengan oksigen Biasanya korosi seragam ini terjadi pada material yang memiliki ukuran butir yang halus dan homogenitas yang tinggi.

Gambar 3.1 Korosi Seragam

Cara pengendalian dari korosi seragam adalah :  Dengan melakukan pelapisan dengan cat atau dengan material yang lebih anodik.  Melakukan inhibitas dan cathodic protection. 2. Pitting Corossion (Korosi Sumuran atau kawah) Korosi sumuran adalah korosi yang terjadi akibat cacat pada permukaan material seperti celah atau lubang kecil. Daerah cacat ini akan lebih bersifat anodik dibandingkan permukaan material sehingga korosi akan menuju daerah cacat tersebut

Kelompok 2

66


Korosi

Gambar 3.2 Korosi Sumuran

Cara pengendalian korosi sumuran adalah :  Hindari permukaan logam dari cacat goresan.  Perhalus permukaan material.  Hindari variasi yang sedikit pada komposisi material. 3. Crevice Corrosion (korosi celah) Korosi celah adalah korosi yang di temukan pada daerah berkonsentrasi rendah atau korosi yang terjadi pada celah yan terbentuk akibat pendempetan material. Pada celah, kadar oksigen lebih rendah dari pada lingkungannya dan elektron akan berpindah dari kadar oksigen yang tinggi sehingga terjadi korosi. Korosi celah sering terjadi pada sambungan paku.

Gambar 3.3 Korosi Celah

Kelompok 2

67


Korosi

Cara pengendalian korosi celah :  Hindari pemakaian sambungan paku keling atau baut, gunakan sambungan las.  Gunakan gasket non absorbing.  Usahakan menghindari daerah dengan aliran udara. 4. Intergranular Corrosion (korosi batas butir) Korosi batas butir adalah korosi yang terjadi pada atau di sepanjang batas butir . Hal ini disebabkan batas butir bersifat anodik dan bagian tengah butir bersifat katodik. Korosi ini terjadi akibat presipitasi dari pengotor seperti chromium di batas butir yang menyebabkan batas butir menjadi rentan terhadap serangan korosi. Presipitat krom karbida terbentuk karena karbon meningkat di daerah sekitarnya sehingga krom disekitarnya akan berkurang dan terjadi korosi. Proses terbentuknya presipitat karbon karbida disebut sentisiasi. Terjadi pada temperatur 500-800 sehingga kekurangan krom yang memudahkan terjadinya korosi.

Gambar 3.4 Korosi Batas Butir

Cara pengendalian korosi batas butir adalah :  Turunkan kadar Karbon dibawah 0,03%.  Tambahkan paduan yang dapat mengikat Karbon.

Kelompok 2

68


Korosi

 Pendinginan cepat dari temperatur tinggi.  Pelarutan karbida melalui pemanasan.  Hindari Pengelasan. 5. Stress Corossion (korosi tegangan) Korosi tegangan adalah korosi yang disebabkan oleh adanya tegangan tarik yang mengakibatkan terjadinya retak. Tegangan ini disebabkan adanya temperatur dan deformasi yang berbeda. Berikut retak serta bentuk penjalaran yang diakibatkan oleh korosi tegangan :

Gambar 3.5 Korosi Tegangan

Cara pengendalian korosi tegangan adalah :  Turunkan besarnya tegangan  Turunkan tegangan sisa termal  Kurangi beban luar atau perbesar area potongan 6. Errosion Corrosion (korosi erosi) Korosi erosi adalah korosi yang disebabkan oleh erosi yang mengikis lapisan pelindung material , zat erosi itu dapat berupa fluida yang mengandung material abrasive. Korosi tipe ini sering ditemui pada pipa-pipa minyak. Faktor-faktor yang mempengaruhi korosi ini antara lain :  Persentase ketidaksamaan, material yang lebih anodik  Area permukaan Anodik dan Katodik

Kelompok 2

69


Korosi

 Temperatur  Persentase larutan elektrolit  Kesediaan oksigen

Gambar 3.6 Korosi Erosi

Cara pengendalian korosi erosi :  Menghindari partikel abrasif pada fluida  Mengurangi kecepatan aliran fluida 7. Selectif Corrosion Selectif corrosion adalah korosi yang menyerang unsur di dalam logam akibat perbedaan potensial unsur utamanya. Korosi ini disebabkan komposisi yang tidak merata pada material. Korosi ini biasanya terjadi pada pipa-pipa besi cor.

Gambar 3.7 Selectif Corrosion

Kelompok 2

70


Korosi

Cara pengendalian selective corrosion adalah dengan menghindari komposisi yang berbeda dari material penyusun. 8. Korosi Galvanik Korosi galvanik adalah korosi yang terjadi pada dua logam yang berbeda jenis jika dihubungkan. Korosi ini juga terjadi karena pasangan elektrikal pada dua logam atau paduan logam yang memiliki perbedaan komposisi. Logam yang lebih anodik akan terkorosi sementara logam lainnya yang lebih katodik akan terlindungi. Posisi logam pada deret volta akan menentukan apakan suatu logam lebih anodik atau katodik

Gambar 3.8 Korosi Galvanik

Pengendalian korosi galvanik adalah : 

Hindari pemakaian 2 jenis logam yang berbeda



Pergunakan logam yang lebih anodik dengan rasio yang lebih besar dibanding logam katodik



Lapisi pada pertemuan dua logam yang berbeda jenis



Gunakan logam ketiga yang lebih anodik

Kelompok 2

71


Korosi

2.4 Metoda Pengendalian Korosi 1. Proteksi Katodik Prinsip dari proteksi katodik ini adalah elektron di supply ke struktur logam yang akan dilindungi. Elektron disupply terus menerus sehingga korosi tertahan. Elektron dapat di supply dari : a. Power supply DC b. Memasang 2 logam yang tidak sama, salah satunya lebih anodik dibandingkan logam yang akan dilindungi Pada proteksi katodik ini, reaksi anodik diubah menjadi reaksi katodik, dapat dilihat pada gambar :

Gambar 3.9 Skema Proteksi Katodik

Dalam gambar di atas, untuk melindungi pipa baja, digunakanlah Mg sebagai material pengumpan, yang mana nantinya Mg inilah yang akan terkorosi sedangkan pipa baja terlindungi dari korosi. Selain itu pipa baja dan magnesium umpan dihubungkan dengan kawat sehingga elektron mengalir terus menerus, yang mana aliran elektron yang terus menerus inilah yang akan mengubah reaksi anodik menjadi reaksi katodik. Prinsip proteksi katodik yang mengubah reaksi anodik menjadi reaksi katodik dapat dilihat pada persamaan ;

Kelompok 2

Fe → Fe2+ + 2e

:

Reaksi Anodik

Mg2+ + 2e → Mg

:

Reaksi Katodik

72


Korosi

Reaksi anodik Fe ini diubah menjadi reaksi katodik, dilakukan dengan cara me-supply elektron secara terus menerus, sehingga terjadi : Fe2+ + 2e → Fe

:

Reaksi Katodik

2. Proteksi Anodik Proteksi anodik adalah metoda pengendalian korosi dengan mengubah potensial arus yang bertujuan untuk membentuk lapisan pasif. Caranya dengan memberikan arus agar potensial logam menjadi lebih anodik dan masuk ke daerah pasif (harga potensialnya lebih besar dari potensial korosi). Proteksi anodik umumnya dilakukan pada logam yang mempunyai sifat aktif-pasif / mampu pasif (dapat dipasifasi dan teraktifasi kembali, berdasarkan diagram Potensial - pH) 3. Coating Coating merupakan suatu metoda pengendalian korosi dengan cara pelapisan. Coating pada suatu material korosif memang diperlukan untuk melapisi material tersebut agar tidak langsung bersinggungan dengan udara. Namun, coating ini akan lebih cepat terkelupas bila lingkungan memiliki perbedaan tegangan yang signifikan. Apalagi bila dilalui oleh tegangan tinggi. Elektron elektron yang berada di area coating pun tentunya akan terganggu. Oleh karena itu, material yang sudah di-coating, sebenarnya masih perlu diproteksi katodanya agar laju penggerusan coating dapat diperlambat. Proteksi katoda akan menutupi kelemahan coating Coating ini terbagi 2 berdasarkan bahan pembuatnya, yaitu : a. Organik

: cat

b. Anorganik

: aquaproof, pernis dan cat aluminol

4. Material Selection Material selection merupakan suatu metode pengendalian korosi dengan cara menggunakan material yang bersifat tahan terhadap korosi yang berasal dari lingkungan.

Kelompok 2

73


Korosi

5. Inhibitor Inhibitor

dapat

didefinisikan

sebagai

zat

kimia

yang

apabila

ditambahkan/dimasukkan dalam jumlah sedikit ke dalam suatu zat koroden lingkungan yang korosif) dapat secara efektif memperlambat atau mengurangi laju pengkaratan yang ada. Inhibitor korosi didefinisikan sebagai suatu zat yang apabila ditambahkan dalam jumlah sedikit ke dalam lingkungan akan menurunkan serangan korosi lingkungan terhadap logam. Inhibitor korosi berasal dari senyawa-senyawa organik dan anorganik yang mengandung gugus-gugus yang memiliki pasangan elektron bebas, seperti nitrit, kromat, fospat, urea, fenilalanin, imidazolin, dan senyawa-senyawa amina.

Kelompok 2

74


Korosi

BAB III METODOLOGI 3.1 Alat-Alat yang Digunakan 1. Timbangan 2. Gelas Reaksi 3. Stopwatch 4. Larutan Kimia (NaOH dan NaCl) 5. Tembaga dan aluminium 6. Jembatan garam 7. Power supply 3.2 Skema Alat

Gambar 3.10 Skema Alat

3.3 Prosedur Percobaan 1. Siapkan spesimen. 2. Bersihkan dan keringkan spesimen. 3. Siapkan jembatan garam (NaCl terlarut dalam agar-agar komersial) sebagai penghubung antara dua sel.

Kelompok 2

75


Korosi

4. Siapkan larutan elektrolit sebagai media korosif. Ukur pH larutan menggunakan pH meter. (Jenis larutan yang digunakan : NaOH 1 M dan air laut) 5. Timbang massa awal spesimen 6. Susun alat uji dan specimen sesuai skema alat. 7. Hidupkan power supply. Atur potensial yang diberikan. (Variasi potensial: 10 dan 15 volt). 8. Celupkan spesimen ke dalam larutan selama 15 menit. 9. Amati apa yang terjadi. 10. Setelah selesai, hitung luas permukaan yang terendam. 11. Bersihkan specimen dengan gundar plastik (plastic brush) dan air mengalir kemudian keringkan dengan hairdryer. 12. Timbang massa akhir specimen. 13. Laju korosi specimen dihitung sesuai ASTM G1-03 adalah: mmpy 

Keterangan :

Kelompok 2

87.6Wloss DAT

mmpy : millimeters per year Wloss

: berat hiang (g)

D

: densitas (g/cm3)

A

: area (cm3)

T

: waktu (jam)

76


Korosi

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Percobaan a. Percobaan 1 

Reaksi katoda : Cu+2 + 2e-



Reaksi anoda : Al(s)

Cu(s) Al+3 + 3e+

+2

Cu(s) + Al+3

Cu + Al(s) Tabel3.1 Data Percobaan Larutan NaOH

No Spesimen 1

Cu

2

Al

Voltase (V) 10 15 10 15

Waktu(jam) 0.25

M awal (g) 7.23 7.19 10.01 9.57

M akhir (g) 7.2 7.17 10.01 9.57

b. Percobaan 2 

Reaksi katoda : Cu+2 + 2e-



Reaksi anoda : Al(s)

Cu(s) Al+3 + 3e+

+2

Cu + Al(s)

Cu(s) + Al+3

Tabel3.2 Data Percobaan Larutan NaCl

No

Spesimen

1

Cu

2

Al

Kelompok 2

Voltase (V) 10 15 10 15

Waktu(jam) M awal (g) 7.49 7.27 0.25 9.91 10.14

M akhir (g) 7.39 7.26 9.92 10.17

77


Korosi

4.2 Pengolahan Data a. Percobaan 1 a.1 Voltase 10 V Wloss = mawal – makhir = 10.01 g – 10.01 g =0g D

= m/v = 9.82 g/3ml = 3.27 g/cm3

A

= 2(pxl) + (lxt) + 2(pxt) = 2(5x2.13) + (0.17x2.13) + 2(5x0.17) = 23,3621 cm3

mmpy 

87 .6Wloss



DAT

87 .6  0  0 cm/jam 3.27  23 .3621  0.25

a.2 Voltase 15 V Wloss = mawal – makhir = 9.57 g – 9.57 g =0g D

= m/v = 9.82 g/3ml = 3.27 g/cm3

A

= 2(pxl) + (lxt) + 2(pxt) = 2(5x2.13) + (0.17x2.13) + 2(5x0.17) = 23,3621 cm3

mmpy 

87 .6Wloss DAT



87 .6  0  0 cm/jam 3.27  23 .3621  0.25

b. Percobaan 2 b.1 Voltase 10 V Wloss = mawal – makhir = 9.91 g – 9.92 g

Kelompok 2

78


Korosi

= -0.01 g D

= m/v = 9.82 g/3ml = 3.27 g/cm3

A

= 2(pxl) + (lxt) + 2(pxt) = 2(5x2.1) + (2.1 x0.28) + 2(5x0.28) = 24,388 cm3

mmpy 

87 .6Wloss



DAT

87 .6  ( 0.01)  0.04 cm/jam 3.27  24 .388  0.25

b.2 Voltase 15 V Wloss = mawal – makhir = 10.14 g – 10.17 g = -0.03 g D

= m/v = 9.82 g/3ml = 3.27 g/cm3

A

= 2(pxl) + (lxt) + 2(pxt) = 2(5x2.2) + (2.2x0.18) + 2(5x0.18) = 24,196 cm3

mmpy 

87.6Wloss DAT



87.6  ( 0.03)  0.13 cm/jam 3.27  24.196  0.25

4.3 Tabel Hasil Perhitungan Tabel3.3 Hasil Perhitungan

No

Larutan

Spesimen

1

NaOH

Alumunium

2

NaCl

Alumunium

Kelompok 2

voltase(V) Wloss(g) mmpy(cm/jam) 10 0 0 15 0 0 10 -0.01 -0.04 15 -0.03 -0.13

79


Korosi

4.4 Grafik a. Percobaan 1 Larutan : NaOH

Gambar3.11 Grafik Wloss vs Voltase Larutan NaOH

Gambar3.12 Grafik mmpy vs Voltase Larutan NaOH

Kelompok 2

80


Korosi

b. Percobaan 2 Larutan : NaCl

Gambar3.13 Grafik Wloss vs Voltase Larutan NaCl

Gambar3.14 Grafik mmpy vs Voltase Larutan NaCl

Kelompok 2

81


Korosi

4.5 ANALISA Pada pratikum korosi ini, jenis korosi yang dipilih adalah korosi galvanik di mana korosi ini menggunakan larutan elektrolit dan elektroda. Larutan elektrolit yang digunakan adalah NaOH dan NaCl (air laut) dan elektroda yang digunakan adalah alummunium (sebagai anoda) dan tembaga (sebagai katoda). Dalam reaksi galvanik, katoda berfungsi sebagai kutub positif dan anoda sebagai kutub negatif. Dalam pratikum ini, digunakan pengaruh voltase terhadap laju korosi, yaitu 10V dan 5V. Dalam larutan NaOH, pada voltase 10V, massa alumunium tidak mengalami perubahan dan massa tembaga menurun. Begitu juga pada voltase 15V, massa alumunium tidak berubah dan massa Cu menurun. Hal ini menunjukkan bahwa perbedaan voltase tidak berpengaruh terhadap laju korosi suatu material. Dalam larutan NaCl, perbedaan voltase juga tidak berpengaruh terhadap laju korosi material. Pada voltase 10V dan 15V, massa alumunium mengalami kenaikan dan massa tembaga mengalami penurunan. Fenomenafenomena yang terjadi dalam pratikum tidak ada yang sesuai dengan teori. Perbedaan voltase harusnya berpengaruh terhadap laju korosi. Menurut teori, semakin besar voltase yang digunakan, semakin besar laju korosi yang terjadi dan sebaliknya. Hal ini disebabkan alumunium lebih cepat teroksidasi saat voltase yang digunakan lebih besar. Perbedaan lainnya antara teori dan pratikum terletak pada massa alumunium dan tembaga. Menurut teori, massa alumunium harusnya menurun dan massa tembaga bertambah. Hal ini disebabkan alumunium lebih mudah teroksidasi dari pada tembaga karena alumuium berada di sebelah kiri tembaga pada deret volta. Ketidaksesuaian teori dan pratikum ini dapat disebabkan oleh faktor manusia dan factor alat. Faktor manusia antara lain adalah ketidaktelitian praktikan dalam mengukur dimensi material dan menimbang berat material. Selain itu, juga dapat disebabkan oleh kekurangtelitian praktikan dalam mencelupkan material ke dalam larutan elektrolit sehingga pencelupan tersebut lebih atau kurang dari batas celup yang telah ditentukan. Faktor alat yang mungkin terjadi adalah ketidaksesuaian kemolaran larutan elektrolit yang tertulis di botol larutan dengan kemolaran yang sebenarnya sehingga laju korosi yang

Kelompok 2

82


Korosi

terjadi tidak sesuai dengan hasil yang diharapkan. Selain itu, faktor alat juga dapat disebabkan oleh kurang pasnya komposisi dan cara pembuatan jembatan garam yang digunakan sehingga jembatan garam tersebut belum dapat berfungsi sepenuhnya.

Kelompok 2

83


Korosi

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Berdasarkan pratikum dilakukan, dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: -

Pada prinsipnya, korosi terjadi karena adanya katoda, anoda dan lingkungan yang korosif.

-

Fenomena yang terjadi dalam korosi sel galvanik antara lain, timbulnya gelembung-gelembung pada anoda dan terkikisnya anoda tersebut sehingga massanya berkurang

-

Lingkungan yang korosif akan mempercepat laju korosi

5.2 Saran Agar pratikum selanjutnya berjalan dengan baik, praktikan hendaknya: -

Lebih teliti dalam penimbangan material .

-

Hati-hati dalam pemakian zat kimia.

-

Pilih spesimen yang baik dan tepat.

-

Pelajari bahan pratikum dengan baik.

Kelompok 2

84


Korosi

LAMPIRAN TUGAS SEBELUM PRATIKUM 1.Jelaskan prinsip sel galvanik! Korosi sel galvanik terjadi pada sepasang logam yang berbeda potensial. Prinsipnya, ada dua reaksi yang terjadi sekaligus, yaitu reaksi oksidasi dan reaksi reduksi. Pada reaksi oksidasi terjadi proses pelepasan electron oleh material yang bersifat anodik. Hal ini akan menyebabkan berkurangnya atau menipisnya material yang bersifat anodik tersebut. 2.Jelaskan faktor-faktor korosi basah! 1. Oksigen terlarut ( DO = Dissolved oxygen ) → DO berperan dalam sebagian proses korosi, bila konsentrasi DO naik, maka kecepatan korosi akan naik. 2. Zat padat terlarut jumlah ( TDS = total dissolved solid ) → konsentrasi TDS sangatlah penting, karena air yang mengandung TDS merupakan penghantar arus listrik yang baik dibandingkan dengan air tanpa TDS. Aliran listrik diperlukan untuk terjadinya korosi pada pipa logam, oleh karena itu jika TDS naik, maka kecepatan korosi akan naik. 3. pH dan Alkalinitas → mempengaruhi kecepatan reaksi, pada umumnya pH dan alkalinitas naik, kecepatan korosi akan naik. 4. Temperatur → makin tinggi temperatur, reaksi kimia lebih cepat terjadi dan naiknya temperatur air pada umumnya menambah kecepatan korosi. 5. Tipe logam yang digunakan untuk pipa dan perlengkapan pipa → logam yang mudah memberikan elektron atau yang mudah teroksidasi, akan mudah terkorosi. 6. Aliran listrik → Aliran listrik yang diakibatkan oleh korosi sangat lemah dan isolasi dapat menghalangi aliran listrik antara logam-logam yang berbeda, sehingga korosi galvanis dapat dihindari. Bilamana aliran listrik yang kuat melewati logam yang mudah terkorosi, maka akan menimbulkan aliran nyasar dari sistem pemasangan listrik di pelanggan yang tidak menggunakan aarde, hal ini menyebabkan korosi cepat terjadi.

Kelompok 2

85


Korosi

7. Bakteri→ tipe bakteri tertentu dapat mempercepat korosi, karena mereka akan menghasilkan karbon dioksida (CO2) dan hidrogen sulfida (H2S), selama masa putaran hidupnya. CO2 akan menurunkan pH secara berarti sehingga menaikkan kecepatan korosi. H2S dan besi sulfida, Fe2S2, hasil reduksi sulfat (SO42–) oleh bakteri pereduksi sulfat pada kondisi anaerob, dapat mempercepat korosi bila sulfat ada di dalam air. Zat-zat ini dapat menaikkan kecepatan korosi. Jika terjadi korosi logam besi maka hal ini dapat mendorong bakteri besi (iron bacteria) untuk berkembang, karena mereka senang dengan air yang mengandung besi. 3. Tuliskan deret Volta! Jelaskan apa maksud deret tersebut dengan cara mengambil dua logam berbeda potensial! K – Ca – Na – Mn – Al – Zn – Fe – Sn – Pb – H – Cu – Hg – Ag – Pt – Au Anodik

Katodik

Pada Deret Volta, unsur logam dengan potensial elektroda lebih negatif ditempatkan di bagian kiri, sedangkan unsur dengan potensial elektrode yang lebih positif ditempatkan di bagian kanan. Semakin ke kiri kedudukan suatu logam dalam deret tersebut, maka 

Logam semakin reaktif (semakin mudah melepas elektron)



Logam merupakan reduktor yang semakin kuat (semakin mudah mengalami oksidasi)

Sebaliknya, semakin ke kanan kedudukan suatu logam dalam deret tersebut, maka 

Logam semakin kurang reaktif (semakin sulit melepas elektron)



Logam merupakan oksidator yang semakin kuat (semakin mudah mengalami reduksi) Sebagai contoh, terdapat dua logam, yaitu Ba dan Zn yang berada di

lingkungan yang sama. Ba akan lebih dulu terkorosi dari pada Zn karena Ba terletak di sebelah kiri Zn pada deret volta.

Kelompok 2

86


Korosi

4. Apa pengaruh pH terhadap korosi? Secara umum, jika pH naik, maka korosi akan semakin cepat terjadi. Pada besi, pH antara 7-13 akan menyebabkan laju korosi rendah sedangkan pH < 7 atau pH > 12 menyebabkan laju korosi meningkat.

Kelompok 2

87


Korosi

TUGAS SETELAH PRATIKUM 1. Buat kurva dan analisa antara massa yang hilang terhadap perubahan potensial! Jika tegangan yang diberikan besar, maka laju korosi yang didapat juga lebih besar sehingga berat yang hilang akan semakin besar dan sebaliknya. Tetapi kurva yang didapat dari pratikum menunjukkan hasil yang sebaliknya. Ketidaksesuaian antara teori dan pratikum ini dapat disebabkan oleh ketidaktelitian praktikan dalam melakukan praktikum.

Gambar 3.15 Grafik Wloss vs voltase

2. Bagaimana cara megurangi laju korosi pada badan kapal yang terbuat dari plat baja? Cara mengurangi laju korosi pada badan kapal adalah dengan memasang material yang lebih anodik pada badan kapal sehingga material tersebut akan lebih dulu terkorosi dari pada badan kapal.

Kelompok 2

88


Kelompok 2

Korosi

89


Kelompok 2

Korosi

90

METALOGRAFI

ASISTEN : MUHAMMAD IQBAL


Metalografi

BAB I PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang Salah satu yang sangat mempengaruhi sifat logam, terutama sifat mekanik

dan teknologi adalah stuktur mikro logam, jika struktur mikro logamnya berubah, maka sifat mekanik dari logam/paduan tersebut akan berubah. Oleh karena itu, perlunya dilakukan pengamatan struktur mikro dibawah mikroskop optik yang akan dilakukan pada praktikum metalografi ini. 1.2

Tujuan Tujuan dari praktikum ini adalah : 1. Mengetahui cara pengambilan dan proses penyiapan spesimen metalografi dengan prosedur yang benar. 2. Mengamati struktur mikro dibawah mikroskop optik

1.3

Manfaat Manfaat dari praktikum metalografi ini adalah : 1. Dapat mengetahui penyiapan spesimen yang benar dengan memperhatikan struktur mikro dari material tersebut 2. Dapat mengamati perubahan struktur mikro spesimen yang akan mempengaruhi sifat mekanik material tersebut

Kelompok 2

91


Metalografi

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Pengertian Metalografi Metalografi adalah suatu teknik atau ilmu untuk melihat struktur mikro

dan makro material. Struktur mikro logam dapat diperoleh melalui proses penyiapan spesimen metalografi. 2.2

Tahapan Metalografi Tahapan-tahapan dalam proses metalografi meliputi beberapa langkah

yaitu: 1. Sectioning Yaitu pengambilan sampel, yang dapat dilakukan dengan cara : a. Fracturing Yaitu pengambilan sampel/spesimen melalui proses pematahan tehadap material yang bersifat keras, getas dan kuat.

Gambar 4.1 Proses Fracturing

b. Sawing Yaitu pengambilan spesimen melalui proses pengergajian yang biasanya dilakukan terhadap material dengan keuletan tinggi. 

Hack Saw Hack Saw machine ini dapat melakukan pemotongan dalam arah vertikal dan horizontal, tetapi alat yang diatas hanya dapat melakukan pemotongan dalam arah horizontal. Pada saat pemotongan akan dihasilkan panas yang tidak terlalu besar sehingga tidak akan merubah struktur mikro

Kelompok 2

92


Metalograf Metalografi

dari material yang akan diteliti. Berikut merupakan gambar dari hack shaw.

Gambar 4.2 Hand Saw

 Band Saw Panas yang dihasilkan dengan menggunakan mesin jenis band saw juga tidak terlalu besar sehingga juga tidak akan terlalu bertpengaruh terhadap perubahan ubahan struktur mikro dan gaya pemotongan yang dihasilkan juga tidak terlalu besar. Pada saat pemotongan tidak perlu menggunakan coolant (pendingin) karena kecepatan pemotongannya tidak terlalu besar.

Gambar 4.3 Band Saw



Power Hack Saw Power hack saw merupakan mesin dengan daya motor yang besar sehingga hasil pemotongannya dikawatirkan dapat merusak material. Sebenarnya, mesin jenis ini diperuntukkan untuk memotong material yang relatif lebar dan untuk memenuhi kebutuhan lainnya seperti untuk keperluann metalografi dapat menggunakan pemotong jenis lain seperti yang telah diterangkan diatas. Hasil pemotongan dengan Power Hack Saw ini

juga

membutuhkan

proses

grinding

untuk

menghaluskan

permukaannya. Berikut merupakan gambar dari power hack shaw.

Kelompok 2

93


Metalografi

Gambar 4.4 Power Hack Saw

c. Shearing Yaitu proses pengambilan spesimen dengan cara penggeseran

Gambar 4.5 Proses Shearing

d. Abrasive cutting Yaitu proses pengambilan spesimen dengan menggunakan pemotongan dengan gerinda tangan.Berdasarkan tingkat deformasi yang dihasilkan, teknik pemotongan terbagi menjadi dua, yaitu : 1.

Teknik pemotongan dengan deformasi yang besar sehingga menggunakan gerinda tangan.

2.

Teknik pemotongan dengan deformasi yang kecil, menggunakan lowspeed diamond saw

Kelompok 2

94


Metalografi

Gambar 4.6 Proses Abrasive Cutting

e. Electrical Discharge Machine (EDM) Yaitu pengambilan sampel spesimen dengan menggunakan larutan elektrolit.

Gambar 4.7 Proses Electrical Discharge Machine (EDM)

2. Mounting Mounting dilakukan untuk memudahkan penanganan terhadap spesimen yang berukuran kecil atau memiliki bentuk yang tidak beraturan yang akan sulit ditangani khususnya pada saat pengamplasan dan pemolesan apabila tidak dilakukan pembingkaian, media mounting harus sesuai dengan material dan jenis reagen etsa yang digunakan. Ada dua jenis teknik mounting, yaitu : 

Mechanical Mounting Yaitu teknik mounting yang tidak menggunakan larutan kimia dan dilakukan secara mekanik.

Kelompok 2

95


Metalografi

Gambar 4.8 Mechanical mounting



Polymer mounting Yaitu teknik mounting dengan menggunakan thermosetting resin dengan menggunakan hardener atau material bakelit.

Gambar 4.9 Polymer mounting

3. Grinding Sampel yang baru saja dipotong/sampel yang telah terkorosi memiliki permukaan kasar. Permukaan kasar harus diratakan agar pengamatan struktur mudah untuk dilakukan. Pengamplasan dilakukan dengan menggunakan kertas amplas yang ukuran butir abrasifnya yang dinyatakan dengan mesh. Urutan pengamplasan harus

dilakukan dari nomor mesh yang rendah ke nomor mesh

yang tinggi. Hal yang harus diperhatikan pada saat pengamplasan adalah pemberian air. Air berfungsi sebagai pemindah geram, memperkecil kerusakan akibat panas yang timbul yang dapat merubah struktur mikro spesimen dan memperpanjang masa pemakaian amplas.

Kelompok 2

96


Metalografi

Gambar 4.10 Grinding Machine

4. Polishing Setelah dilakukan pengamplasan pada spesimen harus dilakukan pemolesan. Pemolesan bertujuan untuk memperoleh permukaan spesimen yang halus dan bebas goresan serta mengkilap seperti cermin dan juga untuk menghilangkan ketidakteraturan spesimen hingga orde 0,001 µm. Metode pemolesan ada dua, yaitu: a. Mechanical Polishing Teknik pemolesan dengan menggunakan mesin poles.

Gambar 4.11 Polishing Machine

b. Electro Polishing Pemolesan dengan cara ini menggunakan larutan elektrolit.

Gambar 4.12 Electro Polishing

Tahap pemolesan dimulai dengan pemolesan kasar terlebih dahulu, kemudian dilanjutkan dengan pemolesan halus, ada tiga metode pemolesan, yaitu: 1. Pemolesan elektrolit kimia Terjadi jika rapat arus dan tegangan tinggi. Kelompok 2

97


Metalografi

2. Pemolesan kimia mekanis Merupakan kombinasi antara etsa kimia dan pemolesan mekanis yang dilakukan serentak diatas piringan halus. 3. Pemolesan elektro mekanis (Metode Reinacher) Merupakan kombinasi antara pemolesan elektrolit dan mekanis pada piring pemoles. 5. Etching (Etsa) Etsa merupakan proses penyerangan/pengikisan butir secara selektif dan terkendali dengan pencelupan kedalam larutan pengetsa baik menggunakan listrik maupun tidak kepermukaan spesimen sehingga detil struktur yang akan diamati akan terlihat dengan jelas : a. Etsa Kimia Merupakan proses pengetsaan dengan menggunakan larutan kimia dimana zat etsa yang digunakan memiliki karakteristik tersendiri sehingga pemilihannya disesuaikan dengan spesimen yang akan diamati b. Elektro Etsa (Etsa Elektrolitik) Merupakan proses etsa dengan menggunakan reaksi elektroetsa, cara ini dilakukan dengan pengaturan tegangan dan kuat arus listrik serta waktu pengetsaan. 6. Viewing Pengamatan

dapat dilakukan dengan pengamatan menggunakan Alat

Bantu, alat bantu yang digunakan yaitu mikroskop optik dan mikroskop elektron 2.3

Mikroskop 2.3.1 Mikroskop Optik Prinsip kerja mikroskop optik adalah sinar datang mengenai cermin

pemisah yang kemudian dipantulkan kearah spesimen, dari spesimen ditangkap oleh kornea mata karena dibiaskan, sehingga mata dapat melihat struktur mikro dan makro spesimen yang diamati. Pengamatan srtuktur mikro material menggunakan mikroskop optik logam menggunakan perbesaran 100 kali dan mempunyai sumber cahaya sendiri.

Kelompok 2

98


Metalografi

Gambar 4.13 Mikroskop Optik

2.3.2 SEM (Scanning Elektron Microscope) Sumber gelombangnya adalah gelombang elektron, perbesaran 105, ukuran spesimen mm dan prinsip kerja dipantulkan. Prinsip kerja SEM adalah elektron ditembakkan dari Sun Suplay, ketika sampai pada permukaan spesimen hanya menyapu atau menscan permukaan spesimen saja. Pantulan sinar dari elektron akan terkumpul. Tampakan dari struktur mikro akan muncul pada layar yang bisa difoto. Elektron ditembakkan dengan electron gun, ketika sampai dipermukaan spesimen hanya menyapu/me-scan permukaan spesimen, tidak menembus sampai ke dasar spesimen, pantulan sinar dari elektron akan terkumpul, tampakan dari struktur akan muncul pada layar.

Gambar 4.14 SEM (Scanning Elektron Microscope)

Kelompok 2

99


Metalografi

2.3.3 TEM (Transmision Elektron Microscope) Digunakan untuk material yang berukuran kecil, yang diamati berupa dislokasi, pancaran elektron, akan melewati bagian yang sangat tipis dari spesimen, sebagian elektron dapat diserap dan sebagian lagi disebarkan sehingga arahnya berubah. Sumber gelombangnya adalah gelombang elektron, perbesaran 106, ukuran spesimen  m dan prinsip kerja ditembus. TEM digunakan untuk material yang berukuran kecil, sehingga dapat mengamati dislokasi. Prinsip kerja TEM adalah elektron akan melewati bagian yang sangat tipis dari spesimen. Sebagian elektron diserap dan sebagian lagi disebarkan sehingga arahnya berubah. Perbedaan susunan atom akan menyebabkan elektron menyebar. Pancaran elektron difokuskan oleh objektif cost dan diproyeksikan pada floursent screen.

Gambar 4.15 TEM (Transmision Elektron Microscope)

Tabel 4.1 : Perbedaan Macam – macam Mikroskop Optik

Mikroskop Optik SEM TEM

Kelompok 2

Prinsip Kerja sinar datang dipantulkan kearah specimen gelombang datang dipantulkan kearah spesimen elektron akan melewati bagian yang sangat tipis dari spesimen

Pembesaran

Sumber Energi

100x

cahaya

10

gelmbang

10

gelombang

100


Metalografi

BAB III METODOLOGI

3.1

Peralatan Adapun peralatan yang digunakan untuk melakukan praktikum ini adalah: 1. Baja 2. Mesin poles 3. Amplas 4. Larutan etsa 5. Mikroskop optik

3.2

Skema Alat

Gambar 4.16 : Skema Alat Metalografi

Kelompok 2

101


3.3

Metalografi

Prosedur Percobaan Langkah-langkah

yang

dibutuhkan

dalam

proses

penyiapan

dan

pemeriksaan spesimen metalografi adalah : 1. Sampel metalografi dipilih 2. Beberapa spesimen diambil dari sampel tersebut 3. Spesimen tersebut dibingkai dengan resin 4. Pengamplasan dilakukan mulai dari amplas yang kasar sampai amplas yang halus 5. Pemolesan dilakukan 6. Proses pengetsaan dilakukan (sesuai larutan etsa dengan bahan parameter yang akan diamati) 7. Spesimen diperiksa dibawah mikroskop opik 8. Struktur mikro dipotret.

Kelompok 2

102


Metalografi

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

4.1

Data Hasil Percobaan M

= 80 kali

LI vertikal

= 12,6 cm

LI horizontal

= 17 cm

Jumlah garis vertikal

= 15 buah

Jumlah garis horizontal

= 10 buah

Gambar 4.17 Struktur Mikro Material

Kelompok 2

103


Metalografi

Horizontal 17 cm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Gambar 4.18 Pemotongan horizontal

Kelompok 2

104


Metalografi

Vertikal

12,6 cm

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

Gambar 4.19 Pemotongan Vertikal

Kelompok 2

105


Kelompok 2

Metalografi

106


Kelompok 2

Metalografi

107


Kelompok 2

Metalografi

108


4.3

Metalografi

Tabel Hasil Perhitungan - Horizontal

- Vertikal

Tabel 4.2 Tabel Horizontal

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Kelompok 2

TpH 1,9 1,7 2 1,4 1,6 2 1,8 1,5 1,2 1,8

Tabel 4.3 Tabel Vertikal

No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

TpV 1 0,93 1 0,6 0,87 0,93 0,87 1 1,13 1,07 0,8 0,8 0,87 0,8 0,87

109


4.4

Metalografi

Analisa Praktikum metalografi ini dilakuan dengan beberapa tahap. Tahaptahap yang dilakukan harus sesuai dengan prosedur yang sudah ada, itu guna untuk mendapat kan hasil yang sesuai dengan teori. Pertama, dilakuakan pemilihan spesimen. Spesimen yang digunakan harus terbuat dari baja. Setelah dipilih, dilakukan pengambilan spesimen. Pada praktikum kali ini, metode pengambilan yang dilakukan adalah sawing, yaitu penggergajian. Pratikan melakukan sawing dengan gergaji tangan dan bantuan ragum. Setelah penggergajian dilakukan, spesimen terbagi dua dan masing-masingnya akan dimasukan jedalam botol untuk memulai tahap pembingkaian (Mounting). Mounting

bertujuan

untuk

mempermudah

proses

selanjutnya.

Mounting dilakukan dengan mencampurkan resin dan hardener. Kemudian dimasukan kedalam botol tempat spesimen diletakan.mounting dengan menggunakan resin ini termasuk kedalam mounting jelis polimer. Perbandingan antara resin : hardener adalah 3:1. Namun dalam praktikum hardener yang dimasukan cukup banyak sehingga resin cepat mengeras. Menurut teori, pngerasan resin berlangsung kurang lebih 2 x 24 jam, naming hasil yang didapat pada praktikum resin mengeras dalam waktu 24 jam. Setelah resin mengeras, campuran resin, hardener dan spesimen tersebut dikeluarkan dari botol. Tahap selanjutnya adalah grinding atau pengamplasan. Grinding dilakukan untuk menghilangkan tegangan sisa dan mengurangi sisa pemotongan yang tidak rapi. Dalam praktikum ini grinding dilakukan dengan pengamplasan tangan. Grinding terus dilakukan hingga permukaan spesimen muncul disisi bawah resin dan hardener yang telah mengeras. Amplas yang digunakan mulai dari kasar hingga halus. Amplas halus digunakan ketika spesimen telah muncul di permukaan. Karena keterbatasan waktu praktikum yang dilakukan hanya sampai tahap

Kelompok 2

110


Metalografi

grinding. Namun masih ada 3 tahapan lagi yang harus dilakukan. Yaitu pengolesan, pengetsaan dan pemotretan. Pengolesan (Polishing) dilakukan terlebih dahulu dengan amplas halus

kemudian

dengan

mesin

poles.

Tujuannya

adalah

utnuk

memperhalus dan memperlicin permukaan. Pengetsaan dilakukan untuk menampilkan butir dan batas butir. Setelah itu dilakukan pemotretan dengan mikroskop optik untuk melihat struktur mikro spesimen yang digunakan. Pada penghitungan, didapat hasil yang tidak sama hal ini disebabkan karena bentuk struktur material yang acak. Sehingga jumlah yang didapat secara vertical dengan secara horizontal tidak akan sama.

Kelompok 2

111


Metalografi

BAB V PENUTUP 5.1

Kesimpulan Dari praktikum yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa

metalografi merupakan salah satu proses atau teknik untuk melihat struktur mikro dan makro dari suatu material baik secara kualitatik maupun kuantitatif. Dimana tahapan metalografi yaitu, pemotongan spesimen. Pembingkaian, pengamplasan, pemolesan, pengetsaan dan pemotretan. 5.2

Saran Adapun saran yang dibrikan adalah sebagai berikut : 1. Praktikum harus dilaksanakan sesuai dengan prosedur yang telah di tentukan 2. Saat pengamplasan dan pemolesan. Spesimen harus benar-benar rata dan mengkilap, agar pada saat pengamatan, struktur mikro dapat dilihat dengan jelas.

Kelompok 2

112


Metalografi

LAMPIRAN TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM 1. Cara kerja mikroskop optik logam : Sinar datang mengenai cermin pemisah yang kemudian dipantilkan kearah spesimen tersebut di biaskan melalui lensa dan ditangkap oleh mata. Perbedaan mikroskop logam dan biologi : Mikroskop cahya mempunyai cahya sendiri sedangkan mikroskop optik biologi bersumber dari cahya dari luar. 2. Sifat fisik yang diamati a. Ukuran dan dimensi butir b. Keteraturan butir c. Warna d. Hasil deformasi plastis 3. a. Ferrit 

Kelarutan karbon maksimum 0,025 % pada suhu 723°C



Struktur selnya BCC



Terbentuk pada temperatur ruang sampai 910°C

b. Austenit 

Mempunyai kelarutan karbon maksimum 2,1% pada suhu 910°C



Struktur selnya FCC



Terbentuk pada suhu 723°C-1492°C

c. Pearlit 

Mempunyai kelarutan karbon maksimum 0,27% pada suhu 727°C



Merupakan fasa ganda



Campuran ferrit dan cementit

d. Martensit 

Struktur selnya BCC



Mengalami proses quenching

Kelompok 2

113


Metalografi

TUGAS SETELAH PRAKTIKUM 1. Pengamplasan

: agar permukaan spesimen yang dibingkai menjadi datar,

halus, mulus dan mengkilap sehingga mudah dalam pengamatan pada mikroskop optik. Pemolesan

: menghilangkan goresan-goresan yang terdapat pada

permukaan spesimen yang telah diresin akibat pengamplasan. 2. Tujuan pengetsaan yaitu membandingkan butir dan batas butir agar pada proses penglihatan struktur mikro dapat diketahui perbedaanya. 3. Elektrolik Polishing

: Suatu metode pemolesan yang memanfaatkan

aliran listrik Elektrotik etching

: suatu metode pengetsaan yang memanfaatkan

aliran listrik 4. Struktur mikro yang diperoleh dapat dilihat pada butir. Hal yang di[eroleh dari pengamatan dapat melihat batas butir dan ukuran butir dari material tersebut. Ukuran butir mempengaruhi kekerasan suatu material tersebut dan sebaliknya. Hal ini disebabkan atom memiliki ruang gerak yang sempit sehingga sulit untuk mengalami pergeseran. 5. Pengukuran besar butir

Keterangan : d = diameter L = panjang garis M = perbesaran Tp = titik potong

Kelompok 2

114

PERLAKUAN PANAS

ASISTEN : YASA STEDO

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Dalam perkembangan teknologi, kita sering membutuhkan bahan-bahan yang kuat dan tahan lama. Sebagai contoh yaitu pada pembuatan tank baja yang digunakan untuk perang, pada pembuatan alat ini kita butuh material yang keras atau yang memiliki fasa martensit. Untuk mendapatkan material tersebut perlu dilakukan proses yang begitu terstuktur. Proses yang dilakukan untuk mendapatkan fasa tersebut adalah dengan perlakuan panas (Heat Treatment). Maka dari itu dilakukanlah praktikum perlakuan panas ini, agar material yang diproses sesuai dengan yang di inginkan. 1.2 Tujuan 1. Mempelajari prosedur perlakukan panas. 2. Mengetahui pengaruh perlakuan panas dan media celup terhadap kekerasan logam. 1.3 Manfaat 1. Menetahui sifat mekanik material. 2. Mengetahui prosedur perlakuan panas. 3. Mengetahui pengaruh media pendingin terhadap kekerasan.

115


Perlakuan Panas

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Heat Treatment Heat treatment merupakan serangkaian proses perlakuan termal terhadap logam untuk memperoleh sifat mekanik tertentu dan sesuai dengan yangdi inginkan. Pemanasan dilakukan sampai mencapai temperatur austenit (912 oC) karena pada temperatur tersebut karbon larut padat dalam Fe. Pada temperatur ini ditahan (holding) beberapa saat untuk meratakan pemanasan diseluruh permukaan dan diseluruh bagian spesimen. 2.2 Skematik Proses Heat Treatment

Gambar 5.1 Skema Proses Heat Treatment

Proses tahapan Heat Treatment a. Heating Yaitu pemanasan material hingga temperatur

austenit

(910°C),

temperature ini dipilih karena pada temperature itulah material berada keadaan tidak seimbang. Untuk merubah fasa dari suatu material maka material tersebut harus dipanaskan sampai keadaan tidak seimbang.

Kelompok 2

116


Perlakuan Panas

b. Holding Pada keadaan ini spesimen dibiarkan pada suhu austenit tujuannya agar semua bagian spesimen mendapat panas yang merata. c. Colding Colding adalah pendinginan spesimen, ada tiga metoda untuk melakukan pendinginan Tabel 5.1 Tujuan dan Temperatur Pemanasan Proses Perlakuan Panas

Tujuan

Temperatur Pemanasan (oC) Baja Hipo

Baja Hiper

•(Full) Annealing

Pelunakan

A3+(10-50)

A1.3+(10-50)

•Normalizing

Penormalan

A3+(10-50)

Acm+

•Quenching

Pengerasan

A3+(10-50)

A1.3+(10-50)

•Tempering

Mengurangi kegetasan Martensit

100-650

• Pengaruh Media Pendingin terhadap Sifat Mekanik Material yaitu : 

Quenching yaitu pendinginan cepat dengan mencelupkan spesimen kedalam media pendingin seperti air garam, air, oli.



Normalizing yaitu pendinginan lambat diudara yang bertujuan untuk penormalan material kembali.



Annealing yaitu pendinginan lambat didalam tungku yang bertujuan untuk mengurangi kekerasan material.

Kelompok 2

117


Perlakuan Panas

d. Tempering Tempering yaitu pemanasan spesimen kembali hingga temperatur eutectoid lalu diholding kemudian dilakukan pendinginan di dalam tungku atau di udara. Tempering ada dua yaitu austempering dan martempering. 

Martempering Setelah quenching selesai, dilakukan pemanasan lagi sampai temperatur eutectoid lalu diholding kemudian dilakukan pendinginan di udara sampai mencapai suhu ruang dan berbentuk martensit.



Austempering Sebelum proses quenching selesai, dilakukan pemanasan lagi sampai temperatur eutectoid lalu diholding kemudian dilakukan pendinginan di udara sampai mencapai suhu ruang dan berbentuk bainit.

2.3 Jenis – Jenis Heat treatment 1.

Spherodizing Proses ini bertujuan untuk membuat baja karbon tinggi menjadi lunak secara

merata dan lebih mudah dikerjakan dengan mesin. Adapun proses pada spherodizing adalah:

2.



Pemanasan dilakukan sedikit dibawah titik kritis.



Pendinginan secara perlahan-lahan. Casc Hardening

Proses ini bertujuan untuk membuat permukaan material menjadi lebih keras daripada bagian intinya. Casc Hardening terdiri dari beberapa proses: a. Carborizing Proses heat treatment pada permukaan baja karbon yang memiliki hardenability rendah dengan menambahkan kadar karbon secara difusi. Proses carborizing: 

Baja dimasukkan kedalam tungku.



Dipanaskan sampai temperatur austenit.

Kelompok 2

118




Ditambahkan karbon pada material.



Dilanjutkan dengan quenching.

Perlakuan Panas

Setelah proses ini dilakukan pada material, sifat material akan berubah menjadi lebih keras dan tahan uji. b. Nitriding Proses pemanasan material dalam ruangan yang mengandung nitrat. Setelah proses ini dilakukan pada material, sifat material akan berubah menjadi lebih keras pada permukaan, tahan aus, memiliki kakuatan fatiq yang tinggi dan tahan korosi. c. Induction Hardening Proses ini dilakukan pada baja karbon tinggi, kawat dililitkan seperti kumparan lalu dipanaskan dengan energi listrik kemudian dilakukan quenching. d. Carbonitriding Proses ini dilakukan pada baja karbon rendah, pemanasan dilakukan dengan penambahan karbon dan nitrit

Kelompok 2

119


Perlakuan Panas

2.4 Kurva CCT dan TTT

Gambar 5.2 Kurva CTT dan TTT

Dari kurva CCT di atas dapat kita lihat beberapa perbedaan. Pada baja Hypoeutektoid ada dua fasa yang terbentuk matertensit dan perlit. Terbentuk fasa

Kelompok 2

120


Perlakuan Panas

Martensite + perlit setelelah melewati garis perlit start dan martensite finish. Perlite 100% Terbentuk karena pada saat pendinginan spesimen tidak melewati fasa martensite awal dan martensite finish. Pada baja eutektoid tebentuk tiga fasa setelah dilakukan pendinginan. Fasa pertama yang terbentuk yaitu martensite 100%, pendinginan dengan membiarkan baja di udara mengasilkan fasa martensite + perlite. Sedangkan pendinginan didalam tungku atau secara lambat menghasilkan perlite 100%. Pada baja hyper eutektoid juga terbentuk tiga, sama seperti pada baja eutektoid. Tetapi pada baja hyper eutektoid waktu yang dibutuhkan agak lama. Kurva TTT (Time Temperature Transformation) adalah suatu diagram yang menghubungkan transformasi austenit terhadap waktu dan temperatur. Kurva ini menggambarkan proses pendinginan dengan melakukan holding. Setelah spesimen mencapai suhu austenit (727 oC) dilakukan holding terlebih dahulu gunanya agar semua bagian spesimen benar-benar mendapat panas yang sama. Proses perlakuan panas bertujuan untuk memperoleh struktur baja yang diinginkan agar cocok dengan penggunaan yang direncanakan. Struktur yang diperoleh merupakan hasil dari proses transformasi dari kondisi awal. Proses transformasi ini dapat dibaca dengan menggunakan diagram fasa namun untuk kondisi tidak setimbang diagram fasa tidak dapat digunakan, untuk kondisi seperti ini maka digunakan kurva TTT. Melalui kurva ini dapat dipelajari kelakuan baja pada setiap tahap perlakuan panas, diagram ini juga dapat digunakan untuk memperkirakan struktur dan sifat mekanik dari baja yang di-quench dari temperatur austenite. Kurva ini menunjukan dekomposisi austenit dan berlaku untuk macam baja tertentu. Baja yang mempunyai komposisi berlainan akan mempunyai diagram yang berlainan, selain itu besar butir austenit, adanya inclusi atau elemen lain yang terkandung juga mempunyai pengaruh yang sama. Pada kurva TTT untuk baja hypoeutectoid terbentuk 2 fasa martensit dan perlit, Fasa M + P terbentuk setelah melewati garis Pstart dan Mfinish. P 100% terbentuk setelah melewati Pfinish dan tidak melewati Mstart dan Mfinish.

Kelompok 2

121


Perlakuan Panas

Pada baja eutectoid terbentuk fasa 100% M, M + B dan 100%P, 100%M terbentuk setelah melewati Mstart dan Mfinish, M +B terbentuk setelah melewati garis Mfinish dan Bfinish, 100%P terbentuk setelah melewati Pfinish. Pada baja hypereutectoid terbentuk 3 fasa 100%M , M + B dan 100%P. 100%M terbentuk setelah melewati Mstart and Mfinish . M + B terbentuk setelah melewati Bstart dan Mfinish. 100%P terbentuk setelah melewati Pfinish. Keterangan : M = Martensite

B = Bainite

P = Perlite

Kelompok 2

122


Perlakuan Panas

BAB III METODOLOGI 3.1 Peralatan 1. Tungku 2. Spesimen 3. Tang Penjepit 4. Media quenching, air, minyak, oli dan air garam 5. Rockwell testor 3.2 Skema Alat

Gambar 5.3 Skema Uji Heat Treatment

Kelompok 2

123


Perlakuan Panas

3.3 Prosedur Percobaan 1. Ambil beberapa spesimen dan masukkan kedalam tungku. 2. Hidupkan tungku, atur temperatur sekitar 900°C (suhu austenit ). panaskan selama 30 menit. 3. Siapkan media quenching yaitu air, air garam dan minyak (oli). 4. Setelah spesimen dipanaskan selama 30 menit, lakukan pencelupan pada masing-masing media (peralatan wajib : sarung tangan, penjepit dan sepatu pengaman). 5. Tunggu hingga dingin kemudian bersihkan spesimen hasil percobaan dan haluskan permukaannya. 6. Ukur kekerasan spesimen sebanyak 5 titik. Rata-ratakan. 7. Bandingkan dan analisa kekerasan masing-masing spesimen.

Kelompok 2

124


Perlakuan Panas

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Percobaan Tabel 5.2 Data hasil percobaan

No. titik pengujian

Media Pendingin Air Garam

Air

Oli

Udara

Tungku

1

56.5

22.5

13.5

23.5

-2

2

57

23.5

17

22

-3

3

53

20

15.5

21.5

-4

4

49.5

17

10.5

23

0.5

5

55

29

18.5

24.5

1

Keterangan : Temperatur Holding

: 900⁰C

Temperatur Pemanasan

: 900⁰C

Alat Uji Keras

: Rockwell

Kelompok 2

125


Perlakuan Panas

4.2 Pengolahan Data 1. Air garam a) Titik 1, HRC = 56.5 = = 577 – x = -9 x = 586 BHN = 586

b) Titik 2, HRC = 57, BHN = 595 c) Titik 3, HRC = 53, BHN = 525 d) Titik 4, HRC = 49,5 = = 464 – x = -5,5 x = 469.5 BHN = 469.5 e) Titik 5, HRC = 55, BHN = 560 2. Air a) Titik 1, HRC = 22,5 = = 234 – x = -6 x = 237 BHN = 237 b) Titik 2, HRC = 23.5 Kelompok 2

126


Perlakuan Panas

= = 240 – x = -3.5 x = 243.5 BHN = 243.5

c) Titik 3, HRC = 20, BHN = 222 d) Titik 4, HRC = 17 = = 210 – x = -3 x = 213 BHN = 213 e) Titik 5, HRC = 29, BHN = 279 3. Oli

a) Titik 1, HRC = 13.5 = = 200 – x = -1.25 x = 201.25 BHN = 201.25 b) Titik 2, HRC = 17 = = Kelompok 2

127


Perlakuan Panas

210 – x = -3 x = 213 BHN = 213 c) Titik 3, HRC = 15.5 = = 205 – x = -2.5 x = 207.5 BHN = 207.5 d) Titik 4, HRC = 10.5 = = 190 – x = -1.25 x = 191.25 BHN = 191.25 e) Titik 5, HRC = 18.5 = = 216 – x = -1.5 x = 217.5 BHN = 217.5 4. Udara a) Titik 1, HRC = 23.5

Kelompok 2

128


Perlakuan Panas

= = 240 – x = -3.5 x = 243.5 BHN = 243.5 b) Titik 2, HRC = 22, BHN = 234 c) Titik 3, HRC = 21.5 = = 228 – x = -3 x = 231 BHN = 231 d) Titik 4, HRC = 23, BHN = 240 e) Titik 5, HRC = 24.5 = = 247 – x = -3 x = 250 BHN = 250 5. Tungku a) Titik 1, HRC = -2 b) Titik 2, HRC = -3 c) Titik 3, HRC = -4 Kelompok 2

129


Perlakuan Panas

d) Titik 4, HRC = 0.5 = = 153 – x = -1.5 x = 154.5 BHN = 154.5 e) Titik 5, HRC = 1, BHN = 156 4.3 Tabel Hasil Perhitungan Tabel 5.3 Hasil perhitungan

Titik 1 2 3 4 5

air garam HRC 56.5 57 53 49.5 55

Kelompok 2

BHN 586 595 525 469.5 560

air HRC 22.5 23.5 20 17 29

BHN HRC 237 13.5 243.5 17 222 15.5 213 10.5 279 18.5

oli BHN 201.25 213 207.5 191.25 217.5

udara HRC 23.5 22 21.5 23 24.5

BHN 243.5 234 231 240 250

tungku HRC -2 -3 -4 0.5 1

BHN

154.5 156

130


Perlakuan Panas

4.4 Grafik

Gambar 5.4 Grafik HRC

Gambar 5.5 Grafik BHN

Kelompok 2

131


Perlakuan Panas

4.5 Analisa Pada pratikum heat treatment ini, digunakan 5 spesimen yamg terbuat dari baja. Kelima spesimen ini di panaskan sampai temperatur austenite (kira-kira C ) dengan cara memasukannya kedalam tungku dan di holding agar seluruh bagian spesimen mendapatkan panas yang sama. Setelah itu specimen didinginkan dengan 5 media pendinginan yaitu air garam, air, udara dan tungku. Masing masing specimen akan di uji kekerasannya dengan Rockwell hardess tester. Secara teori dari 5 titik spesimen yang di uji kekerasannya, nilai kekerasan yang diperoleh akan sama dan tidak mengalami perbedaan yang signifikan. Namun dari hasil uji keras yang didapat, specimen dengan media pendingin air garam, air dan oli mengalami perbedaan kekerasan yang cukup signifikan dikelima titiknya. Hal ini menunjukan specimen kurang rata atau kurang halus pada saatu jikeras dilakukan. Sedangkan specimen dengan media pendingin udara dan tungku tidak menunjukan perbedaan kekerasan yang signifikan dikelima titiknya. Hal ini menandakan permukaan specimen sudah halus dan rata pada saat uji keras dilakukan. Selain itu menurut teori specimen dengan media pendingin air garam memiliki kekerasan yang lebih tinggi dari pada specimen lainnya karena air garam merupakan penghanntar panas yang baik (konduktivitastermal yang baik). Kemudian spesimen yang nilai kekerasannya lebih rendah dari pada specimen dengan media pendingin air garam, mulai dari yang paling keras hingga yang paling lunak adalah specimen dengan media pendingin air, oli, udara dan tungku. Spesimen dengan media pendinginan air garam, air dan oli memiliki kekersan yang paling tinggi karena specimen tersebut mengalami quenching dimanafasa yang dihasilkan adalah martensit. Sedangkan specimen dengan media pendingin udara mengalami normalizing dimana kekerasan specimen akan kembali kebentuk

Kelompok 2

132


Perlakuan Panas

semula dans pesimen dengan media pendingin tungku akan memiliki kekerasan yang lebih rendah karena mengalami annealing. Dari pratikum yang dilakukan specimen dengan media pendingin air garam memiliki kekerasan yang paling tinggi, hal ini sudah sesuai dengan teori yang ada. Namun specimen dengan media pendinginan udara memiliki kekerasan yang hamper sama dengan specimen dengan media pendinginan air dan lebih tinggi dari specimen dengan media pendingin oli. Hal ini berbeda dengan teori dimana teori menunjukan specimen dengan media pendinginan air akan lebih keras dan diikuti oleh oli dan udara. Perbedaan teori dan pratikum ini dapat disebabkan oleh factor kesalahan manusia dan kesalahan alat. Faktor kesalahan manusia meliputi dalam pengaturan temperatur tungku dan membaca skala pada Rockwell hardness tester. Selain itu juga dapat disebabkan oleh kesalahan dalam pengamplasan dan menggerinda specimen sehingga specimen kurang rata dan kurang halus pada saat diuji keras. Faktor kesalahan alat dapat disebabkan oleh skala alat pengujian yang sudah tidak akurat lagi dan diperlukan kalibrasi. Spesimen dengan media pendinginan tungku mengalami kekerasan yang paling rendah disbanding kandengan yang lainnya. Hal ini sesuai dengan teori, namun 3 dari 5 titik yang diuji kekerasan yang didapatkan bernilai minus. Hal ini disebabkan oleh beban yang dipasang pada alat pengujian melebihi kekerasan material tersebut.

Kelompok 2

133


Perlakuan Panas

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Dari pratikum yang telah di lakukan, di peroleh kesimpulan sebagai berikut:  Quenching, yaitu pendinginan cepat dengan menggunakan air garam, air dan oli  Normalizing yaitu pendinginan normal di udara terbuka  Annealing yaitu pendinginan lambat di dalam tungku Adapun spesimen yang memiliki kekerasan paling tinggi adalah spesimen dengan media pendingin air garam, kemudian udara, air, oli dan tungku. Dan hasil tersebut sedikit berbeda dengan teori bahwa urutan kekerasan spesimen adalah air garam, air, oli, udara kemudian tungku. 5.2 Saran Untuk pratikum ini ikutilah prosedur yang ada dengan benar, lakukanlah pengamplasan dan penggeridaan specimen sampai permukaanya bersih dan halus. Kemudian telitilah dalam membaca skala angka yang ditunjukan oleh alat pengujian.

Kelompok 2

134


Perlakuan Panas

LAMPIRAN

TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM 1.

Diagram TTT baja eutectoid Kurva TTT: o

TC 720

Ps

Pf

Ms 520



Terdapat holding.



Terbentuk bainit.



Ada penambahan suhu.

Mf 420

M

M+B

B

t

Gambar 5.6 Diagram TTT baja eutectoid

Diagram CCT baja eutectoid o

TC Ps

Kurva CCT:

Pf

720

Ms 520



Tidak terdapat holding.



Tidak terbentuk bainit.



Tidak

Mf 420

ada

penambahan

suhu. t M

M+P

P

Gambar 5.7 Diagram CCT baja eutectoid

2.

Fasa martensit adalah fasa yang terbentuk akibat pendinginan yang cepat dari fasa austenit yang terjadi dibawah suhu eutectoid. Mekanisme terbentuknya martensit: Fasa martensit terbentuk akibat pendinginan cepat dari fasa austenit karena suhu austenit tidak stabil sehingga berubah menjadi temperatur pemusatan ruang secara serentak. Tanpa atom yang bergerak melebihi fraksi manometer karena berlansung tanpa difusi dan perubahan sangat cepat.

3.

Diagram fasa daerah pemanasan untuk proses pelunakan dan pengerasan baja.

Kelompok 2

135


Perlakuan Panas

Ket : ToC

1. Pemanasan Pendahuluan 2. Pemanasan Penyelesaian 3. Pemanasan Pengejutan 2 210 150 1

3

4

t

Gambar 5.8 Diagram fasa daerah pemanasan baja

4.

Pemanasan terlalu lama terhadap struktur mikro baja akan menyebabkan terjadinya perubahan fasa sehingga kekerasan suatu material akan menurun/menimbulkan kerapukan. Struktur widmanstaten adalah struktur  dan  dalam orientasi pemipitasi

5.

perit. Proses terbentuknya : 

Baja karbon rendah dipanaskan hingga temperatur kritis 

+ P

bertransformasi menjadi  dan  temperatur kritis batas butir rata-rata mencapai minimum. Pemanasan selanjutnya menghasilkan butir yang besar. 

Baja karbon menengah sama dengan baja karbon rendah tetapi pembesaran butir dimulai dari satu pengerasan.

Kelompok 2

136


Perlakuan Panas

TUGAS SETELAH PRAKTIKUM 1. Temperatur pemanasan hingga suhu austenit adalah karena fasa austenit merupakan fasa tunggal yang dapat berubah menjadi fasa lain. Selain itu, austenit merupakan fasa tunggal yang paling stabil dan mempunyai daerah temperatur yang lebar. 2. Baja karbon rendah sulit ditingkatkan kekerasannya karena kadar karbonnya yang rendah tidak memungkinkan menghasilkan martensit bila dilakukan quenching. Selain itu, jika kekerasannya ditingkatkan maka baja karbon rendah cenderung rapuh. 3. Tempering adalah suatu proses untuk menurunkan dan menaikkan kekerasan dan kerapatan bahan hingga memenuhi persyaratan penggunaan. Jika kekerasan turun, maka kelarutan tarik akan turun, dan sebaliknya. Proses tempering dilakukan dengan mengurangi kegetasan martensit. Bahan dipanaskan hingga temperatur austenit kemudian dicelup cepat untuk mendapatkan martensit yang keras dan cukup liat. Semakin lama pemanasan material semakin rapuh. 4. Media quenching yang meghasilkan kekerasan paling tinggi adalah air garam. Karena pada air terjadi pendinginan secara cepat sehingga diperoleh kekerasan yang tinggi. Pada air garam, atom-atom penyusunnya yaitu Na dan Cl yang mempunyai konduktifitas akibatnya penurunan suhu permukaan yang cepat akan diikuti dengan penurunan suhu dalam material sehingga terbentuk lapisan keras dengan ketebalan tertentu. 5. Perbedaan antara proses austempering dengan martempering: a. Proses austempering Proses pencelupan tertunda dimana setela pendinginan hingga suhu diatas martensit kemudian dilakukan penahanan suhu diatas hingga suhu tersebut menjadi trasnformasi isotermal. Austenit dibiarkan tertransformasi secara termal menjadi ferit dan karbida diatas martensit. b. Proses martempering Proses pencelupan terputus setelah pencelupan langsung hingga diatas martensit. Kemudian material didinginkan secara lambat, austenit berubah menjadi martensit yang seragam dan tidak terjadi distorsi. Kelompok 2

137

DAFTAR PUSTAKA Callister, W. D, “Material science & Engineering An Introduction ‘,jhon Wiley & Sons, 1991 Uhlig H.H, Revie, “ Corrosion and Corrosion Control” John Willey & Sons Fontana M.G, “ Corrosion Engineering” , Mc Graw Hill Internasional Edition

Acc Metfis Kelompok 2

Recommend Documents