ffd8ffe00010 4a4649460001 020100c800c8 0000ffe20c584 943435f50524 BAB II f46494c45000 TINJAUAN PUSTAKA 10100000c484 c696e6f02100 2.1. Baja 0006d6e74725 Menurut komposisi kimianya baja dapat di bagi dua kelompok besar yaitu: 247422058595 Baja karbon dan baja paduaan. paduaan. Baja karbon bukan berarti berarti baja yang sama sekali tidak a2007ce00020 mengandung unsur lain, selain besi dan karbon. Baja karbon mengandung mengandung sejumlah sejumlah 009000600310 unsur lain tetapi masih dalam batas–batas tertentu yang tidak berpengaruh terhadap 000616373704 sifatnya. Unsur–unsur ini biasanya biasanya merupakan ikatan yang yang berasal dari proses d53465400000 pembuatan besi atau baja seperti mangan. Silicon, dan beberapa unsure pengotoran 000494543207 seperti belerang, oksigen, nitrogen,dan lain-lainyang biasanya ditekan sampai kadar 352474200000 yang sangat kecil.(Amanto,1999) 000000000000 00000000000f 1.Baja karbon 6d6000100000 Baja dengan kadar mangan kurang dari 0,8 % silicon kurang dari 0.5 % dan unsur 000d32d48502 lain sangat sedikit, dapat dianggap sebagai sebagai baja karbon. Mangan dan dan silicon sengaja 020000000000 di tambahkan dalam proses pembuatan baja sebagai deoxidizer / mengurangi / mengurangi 000000000000 pengaruh buruk dari beberapa unsur pengotoran. Baja karbon diproduksi dalam 000000000000 bentuk balok, profil, lembaran dan kawat. 000000000000 Baja karbon dapat di golongkan menjadi tiga bagian berdasarkan jumlah kandungan 000000000000 karbon yang terdapat di dalam baja tersebut, penggolangan yang dimaksud adalah 000000000000 sebagai berikut : 000000000000 1. Baja karbon rendah 000000000000 4 Baja karbon rendah yang mengandung 0,022 – 0,3 % C yang dibagi menjadi empat 011637072740 bagian menurut kandungannya yaitu : 000015000000 033646573630 000018400000 06c777470740 00001f000000 014626b70740 000020400000 0147258595a0 000021800000 0146758595a0 000022c00000 0146258595a0 000024000000 014646d6e640 000025400000 070646d64640 00002c400000 088767565640 000034c00000 086766965770 00003d400000 0246c756d690 00003f800000 0146d6561730 000040c00000 024746563680 000043000000 00c725452430 000043c00000 80c675452430 000043c00000 80c625452430 000043c00000 80c746578740 0000000436f7 079726967687
1) Baja karbon rendah mengandung 0,04 % C digunakan untuk plat-plat strip. 2) Baja karbon rendah mengandung 0,05 % C digunakan untuk badan kenderaan. 3) Baja karbon rendah mengandung 0,05 – 0,25 % C digunakan untuk konstruksi jembatan dan bangunan 4) Baja karbon rendah mengandung 0,05 – 0,3 % digunakan untuk baut paku keling, karena kepalanya harus di bentuk. 2. Baja karbon menengah Baja karbon ini memiliki sifat –sifat mekanik yang lebih baik dari pada baja karbon rendah. Baja karbon menengah mengandung mengandung 0,3 – 0,6 % C dan memiliki ciri khas sebagai berikut : 1) Lebih kuat dan keras dari pada baja karbon rendah. 2) Tidak mudah di bentuk dengan mesin. 3) Lebih sulit di lakukan untuk pengelasan. 4) Dapat dikeraskan (quenching (quenching ) dengan baik. Baja karbon menengah ini digunakan untuk bahan berdasarkan kandungan karbonnya yaitu : a. Baja karbon menengah mengandung 0,35 – 0,45 % C digunakan untuk roda gigi, poros. b. Baja karbon menengah mengandung 0,4 % C di gunakan untuk keperlukan industri kenderaan seperti baut dan mur, poros engkol dan batang torak. c. Baja karbon menengah mengandung 0,5 % C di gunakan untuk roda gigi dan clamp. d. Baja karbon menengah mengandung mengandung 0,5 – 0,6 % C di gunakan untuk untuk pegas. 3. Baja karbon tinggi.
Baja karbon tinggi memeiliki kandungan antara karbon antara 0,6 – 1,7 % karbon memiliki ciri-ciri sebagai berikut : 1) Kuat sekali. 2) Sangat keras dan getas/rapuh. 3) Sulit dibentuk mesin. 4) Mengandung unsur sulfur ( S ) dan posfor ( P ). 5) Mengakibatkan kurangnya sifat liat. 6) Dapat dilakukan proses heat treatment dengan baik. Baja paduan dihasilkan dengan biaya yang lebih mahal dari pada baja karbon karena bertambahnya biaya untuk penambahnya yang khusus yang di lakukan dalam industri atau pabrik. Baja paduan didefenisikan sebagai suatu baja yang dicampur dengan satu atau lebih unsur campuran. Seperti nikel, kromium,molibden, vanadium, mangan atau wolfram yang berguna untuk memperoleh sifat-sifat yang di kehendaki ( kuat, keras, liat), tetapi unsur karbon tidak di anggap sebagai salah satu unsur campuran. Suatu kombinasi antara dua atau lebih unsur campuran, misalnya baja yang yang di campur dengan unsur kromium dan molibden, akan menghasilkan baja yang mempunyai sifat keras yang baik dan sifat kenyal ( sifat logam ini membuat baja dapat di bentuk dengan cara dipalu, ditempa, digiling dan ditarik tanpa mengalami patah atau retak-retak ). Jika di campurkan dengan krom dan molibden akan menghasilkan baja yang menghasilkan sifat keras yang baik dan sifat kenyal yang memuaskan serta tahan terhadap panas.(Amanto,1999)
2.2. Diagram fasa Salah satu metode untuk mempelajari logam dilakukan dengan menggunakan diagram fase. Dari diagram fase ini dapat diamati perubahan struktur logam akibat pengaruh temperature. Struktur dari baja dapat ditentukan oleh komposisi baja dan karbon, gambar 2.1 adalah diagram besi- karbida besi.
Gambar 2.1. Diagram fasa besi karbida besi
Diagram fase besi – karbida besi ( Fe - Fe3C ) memperlihatkan perubahan fase pada pemanasan dan pendinginan yang cukup lambat. Gambar 2.1 menunjukkan bila kadar karbon baja melampaui 0,20% suhu dimana ferrite mulai terbentuk dan mengendap dari austenit turun. Baja yang berkadar karbon 0.80% disebut baja eutectoid dan struktur terdiri dari 1005 pearlite. Titik eutectoid adalah suhu terendah dalam logam dimana logam dimana terjadi perubahan dalam keaadan larutan padat dan merupakan suhu kesetimbangan terendah dimana austenit terurai menjadi ferrite dan sementit. Bila kadar karbon baja lebih besar dari pada eutectoid, perlu diamati garis pada diagram besi karbida besi yang bertanda Acm. Garis ini menyatakan ffd8ffe000104a46494600010201003c003c0000ffe20c584943435f50524f46494c4500010 100000c484c696e6f021000006d6e74725247422058595a2007ce00020009000600310000 616373704d5346540000000049454320735247420000000000000000000000000000f6d60 00100000000d32d485020200000000000000000000000000000000000000000000000000 000000000000000000000000000000000000000000000116370727400000150000000336 4657363000001840000006c77747074000001f000000014626b7074000002040000001472 58595a00000218000000146758595a0000022c000000146258595a0000024000000014646 d6e640000025400000070646d6464000002c400000088767565640000034c000000867669 6577000003d4000000246c756d69000003f8000000146d6561730000040c0000002474656 368000004300000000c725452430000043c0000080c675452430000043c0000080c625452 430000043c0000080c7465787400000000436f70797269676874202863292031393938204 865776c6574742d5061636b61726420436f6d70616e790000646573630000000000000012 735247422049454336313936362d322e3100000000000000000000001273524742204945 4336313936362d322e310000000000000000000000000000000000000000000000000000 00 bahwa dimana karbida besi mulai memisah dari austenit. Karbida besi dengan rumus Fe3C disebut sementit. Di bawah ini di uraikan beberapa titik penting dalam perlakuan panas :
1. E : Titik yang menyatakan fase γ, ada hubungan nya dengan reaksi autentik kelarutan maksimum dari karbon 2,14% paduan besi karbon sampai pada komposisi ini disebut baja. 2. G : Titik Transformasi besi γ⇔ besi α. Titik transformasi A3 untuk besi. 3. P : Titik yang menyatakan ferrite , fasa α, ada hubungan reaksi dengan uatotektoid. 4. S : Titik autotektoid. Reaksi autotectoid ini dinamakan transformasi A1, dan fase eutectoid ini dinamakan pearlite. 5. GS : Garis yang menyatakan hubungan antara temperature dan komposisi dimana mulai terbentuk ferrite dan austenit. Garis ini disebut garis A3. 6. A2 : Garis transformasi magnetic untuk besi atau ferrite. 7. A0 ; Garis transformasi magnetic untuk sementit. Baja yang berkadar karbon kurang dari kurang dari komposisi eutectoid (0,8%) di sebut baja hipoeutectoid, dan yang berkadar karbon lebih dan komposisi eutectoid disebut baja hypereutectoid, pada temperature antara 7230C
dan 1130 0C terdapat satu fase yaitu fase austenit dan sementit. Pada temperature 7230C butiran fase tunggal bertransformasi dibawah keseimbangan bentuk α dan Fe3C dalam satu butiran yang bercampur baik, dan lapisan serat – serat bajanya disebut pearlite. ( van vlack,2000) 2.3 Proses Perlakuan Panas Pada Baja Proses perlakuan panas yaitu proses mengubah sifat logam dengan cara mengubah struktur mikro melalui proses pemanasan dan pengaturan kecepatan pendinginan dengan atau tanpa merubah komposisi logam yang bersangkutan. Tujuan proses perlakuan panas untuk menghasilkan sifat-sifat logam yang didinginkan. Perubahan sifat logam akibat proses perlakuan panas dapat mencakup keseluruhan bagian dari logam atau sebagian dari logam. Adanya sifat olotropik dari besi menyebabkan timbulnya variasi struktur mikro dari berbagai jenis logam. Alatropik itu sendiri adalah merupakan transformasi dari satu bentuk susunan atom (sel satuan) kebentuk susunan atom yang lain. Pada temperature dibawah 900o C sel satuan Body Cubic Center (BCC), temperature antara 900 dan 1392 o C sel satuan Face Cubic Center ( FCC ) sedangkan temperature dibawa 1392 o C sel satuan kembali menjadi BCC bentuk sel satuan di tunjukkan pada gambar dibawah ini :
Gambar 2.2 bentuk Struktur atom BCC
ffd8ffe000104a46494600010101004e00950000ffe20c584943435f5 0524f46494c4500010100000c484c696e6f021000006d6e747252474 22058595a2007ce00020009000600310000616373704d5346540000 000049454320735247420000000000000000000000000000f6d6000 100000000d32d485020200000000000000000000000000000000000 0000000000000000000000000000000000000000000000000000000 000001163707274000001500000003364657363000001840000006c 77747074000001f000000014626b707400000204000000147258595 a00000218000000146758595a0000022c000000146258595a000002 4000000014646d6e640000025400000070646d6464000002c400000 088767565640000034c0000008676696577000003d4000000246c75 6d69000003f8000000146d6561730000040c0000002474656368000 004300000000c725452430000043c0000080c675452430000043c00 00080c625452430000043c0000080c7465787400000000436f707972 69676874202863292031393938204865776c6574742d5061636b617 26420436f6d70616e79000064657363000000000000001273524742 2049454336313936362d322e3100000000000000000000001273524 7422049454336313936362d322e3100000000000000000000000000 0000000000000000000000000000
Gambar 2.3 Struktur atom Perubahan atom (sel akibat di tunjukkan gambar
ffd8ffe000104a46494600010101004d009e0000ffe20c584943435 f50524f46494c4500010100000c484c696e6f021000006d6e747252 Bentuk 47422058595a2007ce00020009000600310000616373704d534654 FCC 0000000049454320735247420000000000000000000000000000f6 bentuk d6000100000000d32d48502020000000000000000000000000000 satuan) 00000000000000000000000000000000000000000000000000000 pemanasan 00000000000000116370727400000150000000336465736300000 pada 1840000006c77747074000001f000000014626b707400000204000 dibawah ini 000147258595a00000218000000146758595a0000022c000000146 258595a0000024000000014646d6e640000025400000070646d646 4000002c400000088767565640000034c000000867669657700000 3d4000000246c756d69000003f8000000146d6561730000040c000 0002474656368000004300000000c725452430000043c0000080c6 75452430000043c0000080c625452430000043c0000080c7465787 400000000436f70797269676874202863292031393938204865776 c6574742d5061636b61726420436f6d70616e79000064657363000 0000000000012735247422049454336313936362d322e31000000 000000000000000012735247422049454336313936362d322e310 00000000000000000000000000000000000000000000000000000
ffd8ffe000104a46494600010201003500350000ffe20c584943435f50524f46494c45 00010100000c484c696e6f021000006d6e74725247422058595a2007ce00020009000 600310000616373704d5346540000000049454320735247420000000000000000000 000000000f6d6000100000000d32d485020200000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000011637 07274000001500000003364657363000001840000006c77747074000001f00000001 4626b707400000204000000147258595a00000218000000146758595a0000022c000 000146258595a0000024000000014646d6e640000025400000070646d6464000002c 400000088767565640000034c0000008676696577000003d4000000246c756d69000 003f8000000146d6561730000040c0000002474656368000004300000000c7254524 30000043c0000080c675452430000043c0000080c625452430000043c0000080c746 5787400000000436f70797269676874202863292031393938204865776c6574742d5 061636b61726420436f6d70616e79000064657363000000000000001273524742204 9454336313936362d322e31000000000000000000000012735247422049454336313 936362d322e31000000000000000000000000000000000000000000000000000000 Gambar 2.4. Perubahan Bentuk struktur atom Akibat Pemanasan pada Logam
Proseas perlakuan panas ada dua kategori yaitu : 1. Softening (Pelunakan) : Adalah usaha untuk menurunkan sifat mekanik agar menjadi lunak dengan cara mendinginkan material yang sudah dipanaskan didalam tungku (annealing ) atau mendinginkan dalam udara (normalizing ). 2. Hardening (pengerasan) : Adalah usaha untuk meningkatkan sifat material terutama kekerasan dengan cara celup cepat (quenching) material yang sudah di panaskan kedalam suatu media quenching berupa air , air garam, Oli Dan lain-lain. Perubahan dari sifat yang di karenakan proses perlakuan panas mencakup pada daerah keseluruhan dari logam dan hanya sebahagian saja, contoh pada permukaan saja. Secara umum unsur-unsur paduan ditambahkan dalam baja dengan kadar tertontu bertujuan untuk : o Meningkatkan kekerasan o
Meningkatkan keuletan
o
Meningkatkan ketahanan aus
o
Meningkatkan ketangguhan
o
Menigkatkan ketahanan korosi
o
Memperbaiki mampu tempa mesin dan lain-lain
(http://arisabadi.blogspot.com/2008_09_01_archive.html)
2.4. Karbon Aktif
Karbon aktif ( Active Carbon ) adalah suatu bahan yang berupa karbon omorf, yang sebagian besar terdiri dari karbon bebas serta memiliki “permukaan dalam”(Internal surface) sehingga mempunyai kemampuan daya serap yang baik. Keaktifan untuk menyerap dari karbon aktif ini umumnya tergantung pada jumlah senyawa karbonnya yang berkisar antara 85 % sampai 95 % karbon bebas. Arang, kokas, dan karbon aktif di sebut karbon amorf. Penyelidikan dengan sinar X bahwa karbon amorf mempunyai sifat kristal yang tertentu yang tidak menunjukkan sudut dan permukaan bentuk kristal seperti bentuk rhombis, monoklin dan lain-lain.dari penyelidikan yang dilakukan diperoleh kesimpulan bahwa karbon amorf terdiri dari pelat-pelat datar dimana atom C (karbon) tersusun dari dalam kisi hexagon dan setiap atom karbon tenkat secara kovalen dengan ato karbon yang lainnya. Pada graphite, pelat-pelat ini lebih dekat satu dengan yang lainnya dan terikat dengan cara tertentu yang tidak dijumpai pada karbon kristalit. Bila suatu bahan baku amorf atau karbon aktif di panaskan, zat-zat organik mula-mula terlepas dan terbentuk kembali struktur oromatis yang thermo-stabil pada kisi-kisi hexagon. Transformasi ini tidak berlangsung sempurna hingga mengakibatkan terjadinya cincin atau rantai hidrokarbon. Bentuk , ukuran dan cara susunannya kristalit akan mempengaruhi daya serap dari karbon. Daya serap ini dapat diperbesar dengan memakai gas-gas penoksidasi garam-garam mineral seperti ZnCl2, MgCl2 dan lain-lain. (http://id.wikipedia.org/wiki/Karbon_aktif) 2.5. Karburisasi (Carburizing )
Pada suatu komponen mesin dari baja adakala nya diperlukan keras dan tahan aus pada permukaannya saja, sedangkan pada inti atau bagian dalam tetap dalam keadaan lunak dan ulet. Hal ini akan memberikan kombinasi yang serasi antara bagian luar atau permukaan benda kerja yang keras dan tahan menerima beban, serta tahan aus dengan inti yang lunak dan ulet. Karburising adalah proses menambahkan karbon ke permukaan benda, dilakukan dengan memanaskan benda kerja dalam lingkungan yang banyak mengandung karbon aktif, sehingga karbon berdifusi masuk ke permukaan baja (Wahid Suherman, 1998: 147). Pada temperatur karburising, media karbon terurai menjadi CO yang selanjutnya terurai menjadi karbon aktif yang dapat berdifusi masuk ke dalam baja dan menaikkan kadar karbon pada permukaan baja. Pada proses perlakuan panas, termasuk karburising selalu mengacu pada diagram fase yang berdasarkan pada karbon dari baja. Baja pada dasarnya adalah paduan besi dan karbon (Fe-C), besi dan karbon selain dapat membentuk larutan padat juga dapat membentuk senyawa karbid besi (sementit, Fe3C). Dalam diagram fase, baja dibedakan menjadi tiga kelompok utama, yaitu : a. baja eutectoid b. baja hypoeutectoid c. baja hypertectoid Berdasarkan bentuk fisik media karburisasi dikenal dengan tiga cara karburisasi yaitu:
• Karburising Padat (Pack Carburizing )
Karburising padat adalah proses karburisasi pada permukaan benda kerja dengan menggunakan karbon yang didapat dari bubuk arang. Bahan karburisasi ini biasanya adalah arang tempurung kelapa, arang kokas, arang kayu, arang kulit atau arang tulang. Benda kerja yang akan dikarburising dimasukkan ke dalam kotak karburisasi yang sebelumnya sudah diisi media karburisasi. Selanjutnya benda kerja ditimbuni dengan bahan karburisasi dan benda kerja lain diletakkan diatasnya demikian selanjutnya (Wahid Suherman, 1998: 150). Kandungan karbon dari setiap jenis arang adalah berbeda-beda. Semakin tinggi kandungan karbon dalam arang, maka penetrasi karbon ke permukaan baja akan semakin baik pula. Bahan karbonat ditambahkan pada arang untuk mempercepat proses karburisasi. Bahan tersebut adalah barium karbonat (BaCO 3) dan soda abu (NaCO 3) yang ditambahkan bersama-sama dalam 10 – 40 % dari berat arang (Y. Lakhtin, 1975: 255). Sebenarnya tanpa energiserpun dapat terjadi karburisasi, karena temperature yang tinggi ini mula-mula karbon teroksidir oleh oksigen dari udara yang terperangkap dalam kotak menjadi CO2 (Wahid Suherman, 1998: 149). Reaksi yang terjadi adalah CO2 + C (arang) -------------> 2CO Dengan temperatur yang semakin tinggi kesetimbangan rekasi maikn cenderung ke kanan makin banyak CO. 2CO -------------> CO2 + C (larut ke dalam baja)
dimana C yang terbentuk ini merupakan atom karbon (carbon nascent ) yang aktif berdifusi masuk ke dalam fase austenit dari baja ketika baja dipanaskan. Besarnya kadar karbon yang terlarut dalam baja pada saat baja dalam larutan pada gamma fase austenit selama karburisasi adalah maksimal 2 %. Kotak karburisasi yang dipanaskan harus dalam keadaan tertutup rapat, hal ini bertujuan untuk mencegah terjadinya reaksi antara media karburisasi dengan udara luar. Cara yang biasanya ditempuh unutk menghindari hal tadi adalah dengan memberikan lapisan tanah liat (clay) antara tutup dengan kotak karburisasi. Menurut Wahid Suherman (1998: 150) bahwa “kotak karburisasi dipanaskan dalam dapur sampai temperatur 825 – 925 o C dengan segera permukaan benda kerja akan menyerap karbon s ehingga dipermukaan akan terbentuk lapisan berkadar karbon tinggi sampai 1,2 %”. Dan menurut B.H Amstead (1979: 152) bahwa “proses karburisasi padat banyak diterapkan untuk memperoleh lapisan yang tebal antara 0,75 – 4 mm. • Karburising Cair (Liquid Carburizing ) Karburising proses cair adalah proses pengerasan baja dengan cara mencelupkan baja yang telah ditempatkan pada keranjang kawat ke dalam campuran garam cianida, kalsium cianida (KCN), atau natrium cianida (NaCN). Dengan pemanasan akan terjadi reaksi-reaksi: 2NaCN + O 2 -------------> 2 NaCNO 4NaCNO -------------> 2NaCN + Na 2CO3 + CO + 2N 3Fe + 2CO -------------> Fe 3C + CO2
pada proses karburisasi ini selain terserapnya karbon, nitrogen juga ikut terserap. Bahwa karburisasi cair hamper sama dengan cyaniding , yang menyerap nitrogen dan karbon. Bedanya terletak pada tingkat perbandingan banyaknya karbon dan nitrogen yang terserap. Pada karburisasi cair penyerapan karbon lebih dominan. Banyaknya karbon dan nitrogen yang terserap ini tergantung pada kadar cianida dalam salt bath dan temperatur kerjanya. Salt bath untuk karburisasi cair biasanya mengandung 40 – 50 % garam cianida. Temperatur yang digunakan adalah 900 o C selama 5 menit, kedalaman penetrasi karbon yang dicapai antara 0,1 – 0.25 mm dari permukaan baja. Kadar karbon yang dikarburisasi akan naik dengan semakin tingginya temperatur dan makin lamanya waktu karburisasi. Bila kadar karbon dipermukaan terlalu tinggi maka kekerasan tidak begitu tinggi, karena itu baja yang akan di quenching langsung setelah pemanasan untuk karburisasi hendaknya dipakai temperatur yang tidak begitu tinggi. Selama pemakaian konsentrasi cianida dalam salt bath dapat berubah sehingga tentu saja sifat salt bath dapat berubah, karena itu kondisi salt bath harus secara rutin diperiksa. Apabila terdapat perubahan yang berarti, harus dilakukan penambahan garam baru unutk menjaga konsentrasi tetap sebagaimana semula. Semua cianida adalah senyawa yang sangat beracun, karena itu pemakaiannya harus sangat hati-hati. Demikian pula pada saat membuang sisa-sisa cairan yang akan terkena garam cianida tersebut harus benar-benar mengikuti petunjuk dari pihak berwenang
• Karburising Media Gas (Gas Carburizing )
Proses pengerasan ini dilakukan dengan cara memanaskan baja dalam dapur dengan atmosfer yang banyak mengandung gas CO dan gas hidro karbon yang mudah berdifusi pada temperatur karburisasi 900 o – 950 o C selama 3 jam. Gas-gas pada temperatur karburisasi itu akan bereaksi menghasilkan karbon aktif yang nantinya berdifusi ke dalam permukaan baja. Pada proses ini lapisan hypereutectoid yang menghalangi pemasukan karbon dapat dihilangkan dengan memberikan diffusion period, yaitu dengan menghentikan pengaliran gas tetapi tetap mempertahankan temperatur pemanasan. Dengan demikian karbon akan berdifusi lebih ke dalam dan kadar karbon pada permukaan akan semakin naik. Karburising dalam media gas lebih menguntungkan dibanding dengan karburising jenis lain karena permukaan benda kerja tetap bersih, hasil lebih banyak dan kandungan karbon pada lapisan permukaan dalam dikontrol lebih teliti. Menurut B.H Amstead (1979: 153) mengatakan bahwa “proses karburisasi media gas digunakan untuk memperoleh lapisan tipis antara 0,1 – 0,75 mm”. 2.6. Pengerasan (hardening) Pengerasan di lakukan untuk memperoleh sipat tahan aus yang tinggi, kekuatan dan fatigue limit strength yang lebih baik. Kekerasan yang dapat dicapai tergantung pada temperature pemanasan (temperature oustinising), holding time dan laju pendinginan yang di lakukan serta seberapa tebal bagian penampang yangh menjadi keras banyak tergantung pada hardenahility. Untuk memperoleh kekerasan yang baik (martensit yang keras) maka pada saat pemanasan harus dapat dicapai struktur austenit , karena hanya austenit yang dapat bertransformasi menjadi maartensit. Bila struktur lain itu bersifat lunak, misalnya ferit maka tentunya kekerasan yang tercapai juga tidak akan maksimum.
Untuk menentukan temperatur pemanasan dan pada brosur pabrik pembuatan baja perlu dilakukan suatu percobaan pemanasan dan quencing pada temperatur dan dianalisa struktur yang terjadi. Pengerasan (hardening) dilakukan untuk memperoleh sifat kekerasan dan kekuatan yang lebih baik. Kekerasan dapat dicapai tergantung pada kadar karbon dalam baja dan kekerasan yang tyerjadi tergantung pada temperature pemanasan holding time dan laju pendinginan yang di lakukan. Pengerasan yang dilakukan secara langsung, adalah baja dipanaskan untuk menghasilkan struktur austenit dan selanjutnya didinginkan. Pembentukan sifat-sifat dalam baja tergantung pada kandungan karbon, temperatur pemanasan sistim, pendinginan, seta bentuk dan ketebalan bahan. 1. Pengaruh unsur karbon. Supaya dihasilkan suatu perubahan sifat-sifat baja, maka unsur karbon yang larut dalam padat harus secukupnya, setelah dilakukan pendinginan untuk menghasilkan perubahan lapisannya. Jika kandungan karbon kurang dari 0,15 % maka tidak terjadi perubahan sifat-sifat baja setelah didinginkan kenaikan hubungan karbon berhubungan dengan kenaikan kekuatan dan kekerasan sebagai hasil dan pendinginan, tetapi kenaikan tersebut akan mengurangi kekenyalan pada baja. 2. Pengaruh suhu pemanasan Supaya terjadi pelarutan yang lengkap sebagai hasil dari pendinginan, maka penting adanya pelarut unsur karbon dengan jumlah cukup pada larutan padat sebagai hasil dari pemanasan. Baja yang mengandung karbon kurang dari 0,83% biasaanya dipanaskan di atas titik kritis atas (tertinggi), seluruh unsur karbon masuk kedalam unsure padat selanjutnya di dinginkian. Baja dengan kandungan karbon lebih dari 0,83% biasanya di panaskan hanya sedikit diatas titik kritis terendah (bawah). Dalam hal ini tidak terjadi perubahan perlit menjadi austenit . Pendinginan yang di lakukan pada suhu itu akan membentuk martensit. Sewaktu kandungan karbon diatas 0,83% tidak terjadi perubahan sementit bebas menjadi austenit , karena larutan telah menjadi keras. Sehingga perlu di lakukan pemanasan pada suhu tinggi sehingga perlu dilakukan pemanasan dalam suhu tinggi sehingga merubahnya dalam bentuk austenit . Austenit Ini akan menghasilkan struktur berbentuk kasar tanpa mengalami penambahan yang cukup besar pada kekerasan dan kekuatannya. Akan tetapi menyebabkan baja menjadi lebih rapuh setelah didinginkan. Lamanya pemanasan tergantung pada tebalnya bahan tidak berukuran panjang karena akan menghasilkan struktur yang kasar.
3. Pengaruh pendinginan Jika baja didinginkan dengan kecepatan minimum yang disebut dengan kecepatan pendinginan kritis, maka seluruh austenit akan berubah kedalam bentuk martensit.sehingga dihasilkan kekerasan baja yang maksimum. Kecepatan pendinginan kritis tergantung pada komposisi kimia baja. Bila kecepatan pendinginan sedikit lebih rendah dari kecepatan pendinginan kritis akan terbentuk “toorsit”. Toorsit dan sorbit lebih keras dan kuat dari pada baja yang mempunyai struktur yang seimbang. Kecepatan pendinginan tergantung pada pendinginan yang digunankan (Sondang,2009).
2.7. Pendingan secara Cepat ( Quenching ) Metoda pencelupan secara cepat yang di sebut quenching, pada proses ini diperoleh struktur martensit akibat dari penurunan temperatur dan suhu austenit ke suhu kamar yang menyebabkan logam menjadi keras. Pendinginan secara mendadak dari 700 oC lebih adalah suatu pengerjaan yang sangat drastis, dan pendingan yang cepat ini sering mengakibatkan keretakan dan pergeseran benda kerja. Sejumlah media digunakan dalam quenching untuk mendapatkan variasi pendinginan. Larutan soda akustik 5% memberikan pendinginan yang sangat dahsyat, lali dimasukkan air asin, kemudian air dingin. Air hangat, minyak mineral, minyak binatang, dan sayur-saturan menberikan pendingingan yang lambat,(Mulyadi,2007) Efek pendinginan yang lambat pada teras terutama pada benda-benda yang besar, adalah bagian dalam baja hampir tidak sekeras bagian luarnya. Oleh karena itu akan terjadi pengendapan karbon, dan bagian tengah baja akan mengandung pearlite. Hal ini tidak merugikan, ikarena teras yang sedikit lebih lunak akan mengubah keadaan menjadi lebih rapuh dan kuat. 2.8. Struktur mikro logam Semua logam mengandung stuktur mikro yang berbeda, bila suatu logam dibersihkan akan terlihat struktur mikro yang berupa goresan-goresan. Ada beberapa jenis struktur mikro antara lain ferit, perlit, martensit, dan lain-lain. Beberapa contoh baja karbun seperti gambar dibawah ini.
Gambar 2.5 Struktur mikro baja karbon. Ferrit adalah butiran besi murni, sedangkan perlit adalah lapisan serat ferrit , martensit adalah strukur yang terjadi akibat transfer geser yang cepat didalam kisi atom yang tidak diikat dengan defuse atom.(Amanto,1999) Ferrit ialah kristal besi murni (ferum = Fe). Ferit terletakrapat Saling mendekat dan tidak teratur, baik bentuk maupun besarnya. Ferit merupakan bagian baja yang paling lunak. Ferit murni tidak akan cocok andai kata digunakan sebagai bahan benda kerja yang menampung beban karena kekuatannya kecil. Sementit, (Fe3C) ialah suatu senyawa kimia antar besi (Fe) dengan zat arang (C). Sebagai unsur struktur tersendiri ia mengandung 6,7% zat arang. Rumus kimia Fe3C menyatakan bahwa senantiasa ada 3 atom besi yang menyelenggarakan ikatan dengan sebuah atom zat arang ( C ) menjadi sebuah molekul karbit besi. Dengan mengikatnya kandungan C, maka membesar pula kadar sementit. Sementit dalam baja merupakan struktur yang paling keras (Fe3C 270 kali lebih keras dari besi murni). Perit merupakan kelompok campuranerat antara dan sementit dengan kandungan zat arang seluruhnya sebesar 0,8%. Dalam struktur perlit semua kristal ferit serpih sementit yang memperoleh penampatan saling berdampingan dengan lapisan tipis.(Verlag,1985)
Dan dengan menggunakan alat Mikroskocope struktur permukaan logam dapat dilihan setelah permukaan logam yang akan di uji tersebut di gerinda sehalus mungkin dan di poles dengan mempergunakan larutan poles alumina dan kemudian di etchan dengan campuran asam nitrat dengan ethanol. Sebagai contoh mikro logam yang dapat dilihat seperti gambar di bawah ini : (Material teknik PTKI,2009)
Gambar 2.6 Struktur Mikro Logam 2.9. Sifat kekerasan logam
ffd8ffe000 104a464946 000102010 0c800c8000 Kekerasan adalah ketahanan 0ffe20c584 beban terhadap deformasi plastis, karena pembebanan setempat pada 943435f505 permukaan berupa goresan atau penekanan. Sifat ini banyak berhubungan 24f46494c4 dengan sifat kekuatan, daya tahan aus, dan kemampuan dikerjakan dengan 500010100 mesin atau (mampu mesin). Cara pengujian kekerasan ada 3 macam, yaitu 000c484c69 goresan, menjatuhkan bola baja, dan penekanan, Kekerasan suatu bahan dapat 6e6f021000 berubah bila di kerjakan dengan pekerjaan dingin atau (cold worked ) seperti 006d6e7472pengerolan, penariakn serta kekerasan dapat dicapai dengan kebutuhan dengan 524742205 perlakuan panas. Kekerasan suatu bahan dapat diketahui dengan pengujian 8595a2007c kekerasan memekai mesin uji kekerasan (hardness tester ) menggunakan 3 e000200090cara atau matoda telah banyak dilakukan, yaitu : metoda brinel, Rockwell 006003100 dan Vickers. Uji kekarasan Vickers 006163737 menggunakan penumbuk piramida intan yang dasarnya berbentuk bujur sangkar. 04d534654 Angka kekerasan piramida intan yang disarnya berbentuk bujur sangkar. Angka 000000004 kekerasan piramida intan (DPH ) aatu angka kekerasan Vickers ( VHN atau 945432073 VPH ), di defenisikan sebagai beban di bagiluas permukaan lekuka. Luas ini di 524742000 hitung `dari pengukuran mikroskopik panjang diagonal jejak. DPH dapat 000000000 ditentukan dari persamaan berikut(Surdia, 1995) : VHN = 1854,4 …………( 2.1 000000000 Dimana : 0000000f6d 600010000 F = beban yang diterapkan, ( kg ) 0000d32d4 d = Panjang diagonal rata-rata, 850202000 (mm) Nilai kekerasan Vickers dapat di tentukan berdasarkan persamaan 2.1 dari 000000000 data yang diperoleh.: 000000000 000000000 000000000 000000000 000000000 000000000 000000000 000000000 000000000 001163707 274000001 500000003 364657363 000001840 000006c777 470740000 01f0000000 14626b707 400000204 000000147 258595a000 002180000 001467585 95a0000022 c000000146 258595a000 002400000 0014646d6e 640000025 400000070 646d64640 00002c4000 000887675 656400000 34c0000008 676696577 000003d40 00000246c7
Beban F yang diterapkan = ( 200 ± 0,025 ) gram Nilai skala terkecil (NST) Vickers = 0,5 µm Sehingga angka ketidakpastian (KTP) yang di peroleh adalah KTP + ½ NST KTP skala Vickers = ½ x 0,5 µm = 0,25 µm Sehingga hasil pengukuran di peroleh adalah : d = (d ± 0,25) µm Ke tidak pastian (KTP) hasil perhitungan berdasarkan rumus tersebut adalah sebagai berikut (Sudjana, 1992): VHN = 1854,4 KTP = Pada hasil pengujian lekukan yang benar yang dibuat oleh penumbuk piramida intan haruslah berbentuk bujur sangkar. Langkah –langkah penyiapan specimen untuk pengujian kekerasan adalah sebagai berikut : 1. Spesimen di potong dengan gergaji sehingga berbentuk ukuran diameter 22 mm dan panjang 30 mm. 2. Specimen diamplas hingga rata dan halus menggunakan kertas amplas no 300, 500, 800, 1000, kemudian di poles. 3. Permukaan yang di uji adalah permukaan yang pinggir. 4. Specimen siap di uji kekerasannya dengn metode Vickers. ffd8ffe000 104a464946 000102010 0c800c8000 0ffe20c584 943435f505 ffd8ffe000104a464 24f46494c4 9460001020100c80 500010100 0c80000ffe20c5849 000c484c69 43435f50524f46494 6e6f021000 c4500010100000c48 006d6e7472 4c696e6f021000006 524742205 d6e7472524742205 8595a2007c 8595a2007ce000200 e000200090 0900060031000061 006003100 6373704d53465400 006163737 0000004945432073 04d534654 5247420000000000 000000004 0000000000000000 945432073 00f6d600010000000 524742000 0d32d48502020000 000000000 0000000000000000 000000000 0000000000000000 0000000f6d 0000000000000000 600010000 0000000000000000 0000d32d4 0000000000000000 850202000 0000000000011637 000000000 0727400000150000 000000000 0003364657363000 000000000 001840000006c777 000000000 47074000001f00000 000000000 0014626b70740000 000000000 0204000000147258 000000000 595a000002180000 000000000 00146758595a0000 000000000 022c000000146258 000000000 595a000002400000 001163707 0014646d6e640000 274000001
