LAPORAN PRAKTIKUM “ HEAT HEAT TREATMENT TREATMENT DAN UJI KEKERASAN”
Disusun oleh: Nike Mardia Agustina 3H Perawatan D3 Teknik Teknik Mesin
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MALANG 2018
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Latar Belaa! Belaa!" " Logam merupakan material yang istimewa. Keistimewaan ini terletak
pada siat!siatnya" salah satunya siat mekanik. #iat!siat ini dipengaruhi d ipengaruhi oleh oleh $e$era $e$erapa pa akto aktorr" yaitu yaitu:: kompos komposisi isi kimia" kimia" perla perlakua kuan n panas" panas" dan struktur!mikro. #alah satu yang penting dipela%ari adalah perlakuan panas. Perl Perlak akua uan n pana panass &heat treatment ' dide didei ini nisi sika kan n se$a se$aga gaii suat suatu u kom$inasi dari pengendalian pemanasan dan pendinginan pada temperatur dan waktu tertentu untuk menghasilkan menghasilkan logam dengan siat mekanik yang diinginkan. diinginkan. Perlakuan Perlakuan panas dilakukan dilakukan untuk mendapatkan mikro struktur logam logam yang yang serag seragam am"" meni meningk ngkat atka kan n kekuat kekuatan" an" keker kekerasa asan" n" keule keuleta tan" n" ketangguhan ketangguhan &untuk finishing &untuk finishing product '" '" serta siat mampu las" siat mampu mesin" siat mampu $entuk dan dapat mengurangi tegangan sisa &untuk produk setengah %adi'" yang mun(ul dari hasil penger%aan logam terse$ut se$elumnya. )e$erap )e$erapaa %enis %enis perlakua perlakuan n panas panas antara antara lain normalizing, annealing, spheroidizing, homogenizing, full annealing dan stress stress relieving relieving " dapat meningk meningkatka atkan n keuletan keuletan dan ketangg ketangguhan uhan logam" logam" sedangka sedangkan n hardening dapat meningkatkan kekerasan dan kekuatan logam. #iat!siat mekanik yang dihasilkan ini didukung oleh struktur mikro yang ter$entuk setelah perlakuan panas" struktur mikro terse$ut antara lain distri$usi asa erit" perlit" martensit dan asa hasil h asil transormasi lainnya. lainny a. *ntuk *ntuk memp mempela ela%ar %arii perla perlakua kuan n panas panas maka maka terl terle$i e$ih h dahulu dahulu harus harus memp mempela ela%ar %arii karak karakte teris risti tik k $a%a $a%a selam selamaa prose prosess trans transo orm rmasi asi selam selamaa pemanasan maupun pendinginan" karena hal ini dapat dilakukan untuk memprediksi struktur mikro apa yang ter$entuk. Mekanisme transormasi struktur dalam $a%a akan dipengaruhi pengaturan temperatur pemanasan" waktu penahanan &holding &holding time' time ' dan unsur paduan yang terkandung dalam $a%a. Tu%uan perlakuan panas yaitu untuk menghasilkan logam dengan siat mekanik yang diinginkan.
1.2 T#$#a! #$#a!
Adapun Adapun tu%uan tu%uan dari praktikum praktikum +heat treatmen treatment t , adalah adalah se$agai se$agai $erikut: -. Mahas Mahasis iswa wa dapa dapatt menget mengetah ahui ui tenta tentang ng heat treatment . Mahas Mahasis iswa wa dapat dapat menge mengeta tahui hui tenta tentang ng proses proses / proses proses dalam dalam heat treatment. 3. Mahasiswa dapat mengetahui tentang %enis /%enis heat treatment 0. Maha Mahasi sisw swaa dapa dapatt meng menget etah ahui ui se$e se$era rapa pa kera kerass $aha $ahan n yang yang diu%ikan. 1. Mengetahui se$erapa kuat $ahan terse$ut menahan $e$an. 2. Meng Menget etah ahui ui keke kekera rasa san n loga logam m & $aha $ahan n ' se$a se$aga gaii ukur ukuran an ketahanan ketahanan logam terse$ut terhadap deormasi plastis. Kekerasan ini dinyatakan dengan angka skala o(kwell. 1.% Bata&a! Bata&a! Ma&ala Ma&ala' ' uang uang lingkup lingkup dari pengu%ian pengu%ian kekerasa kekerasan n ini yaitu yaitu hanya hanya menget mengetahui ahui
prosedur pegu%ian serta nilai kekerasan suatu logam. Adapun $atasan masala masalahnya hnya adalah adalah materia materiall u%i yaitu yaitu $a%a Amutit" Amutit" 45L" 45N" 45N" #015. #015. Kemu Kemudi dian an $a%a $a%a yang yang $elum $elum6s 6suda udah h menga mengala lami mi prose prosess treat treatme ment nt diu%i diu%i dengan u%i kekerasan rockwell dengan dengan indentor intan 1.( S)&te*at) S)&te*at)a a Pe!#l)&a! Pe!#l)&a! Adapu Adapun n siste sistema mati tika ka dalam dalam penuli penulisa san n lapor laporan an ini ini adala adalah h se$ag se$agai ai $erikut: BAB I : PENDAHULUAN Dala Dalam m $a$ $a$ ini ini men% men%el elas aska kan n meng mengen enai ai lata latarr $ela $elaka kang ng"" tu%u tu%uan an
per(o$aan" $atasan masalah" sistematika penulisan. penu lisan. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Dalam $a$ ini men%elaskan mengenai tin%auan pustaka yang $erisi mengenai teori singkat dari per(o$aan yang dilakukan. BAB III : METODE Dalam $a$ ini men%elaskan mengenai metode dalam pegu%ian.
BAB I+ : PEMBAHASAN Dalam $a$ men%elaskan mengenai data per(o$aan pengu%ian dan
pem$ahasan. BAB + : PENUTUP Dalam $a$ ini men%elaskan mengenai kesimpulan dari per(o$aan.
BAB II PEMBAHASAN 2.1
Pe!"ert)a! Heat Treatment Heat Treatment & perlakuan panas ' adalah salah satu proses untuk
mengu$ah struktur logam dengan %alan memanaskan spe(imen pada elektrik teran(e & tungku ' pada temperature rekristalisasi selama periode waktu tertentu kemudian didinginkan pada media pendingin seperti udara" air" air aram" oli dan solar yang masing!masing mempunyai kerapatan pendinginan yang $er$eda!$eda. #iat!siat logam yang terutama siat mekanik yang sangat dipengaruhi oleh struktur mikrologam disamping posisi kimianya" (ontohnya suatu logam atau paduan akan mempunyai siat mekanis yang $er$eda!$eda struktur mikronya diu$ah. Dengan adanya pemanasan atau pendinginan degnan ke(epatan tertentu maka $ahan!$ahan logam dan paduan memperlihatkan peru$ahan strukturnya.
Perlakuan panas adalah proses kom$inasi antara proses pemanasan aatu pendinginan dari suatu logam atau paduannya dalam keadaan padat untuk mendaratkan siat!siat tertentu. *ntuk mendapatkan hal ini maka ke(epatan pendinginan dan $atas temperature sangat menetukan. 2.2
Pr,&e& - Pr,&e& Heat Treatment Ada $e$erapa proses!proses pada perlakuan pada Heat Treatment yaitu
se$agai $erikut: -. 7uen(hing & pengerasan ' Proses 8uen(hing atau pengerasan $a%a adalah suatu proses pemanasan
logam
sehingga
men(apai
$atas
austenit
yang
homogen. *ntuk mendapatkan kehomogenan ini maka audtenit perlu waktu pemanasan yang (ukup. #elan%utnya se(ara (epat $a%a terse$ut di(elupkan ke dalam media pendingin" tergantung pada ke(epatan pendingin yang kita inginkan untuk men(apai kekerasan $a%a. 9ni men(egah proses suhu rendah" seperti transormasi ase" dari ter%adi hanya menyediakan %endela sempit waktu di mana reaksi ini menguntungkan kedua termodinamika dan kinetis diakses" dapat mengurangi kristalinitas dan dengan demikian meningkatkan ketangguhan dari kedua paduan dan plastik &dihasilkan melalui polimerisasi'. Pada waktu pendinginan yang (epat pada ase austenit tidak sempat $eru$ah men%adi erit atau perlit karena tidak ada kesempatan $agi atom!atom kar$on yang telah larut dalam austenit untuk mengadakan pergerakan diusi dan $entuk sementitoleh karena itu ter%adi ase lalu yang mertensit" imi $erupa ase yang sangat keras dan $ergantung pada keadaan kar$on. . Anneling Proses anneling atau melunakkan $a%a adalah prose pemanasan $a%a di atas temperature kritis & 3 ;5 'selan%utnya di$iarkan $e$rapa lama sampai temperature merata disusul dengan pendinginan se(ara perlahan!lahan sam$il di%aga agar temperature $agian luar dan dalam kira!kira samahingga diperoleh struktur yang diinginkan dengan menggunakan media pendingin udara.
Tu%uan proses anneling : -. Melunakkan material logam . Menghilangkan tegangan dalam 6 sisa 3. Memper$aiki $utir!$utir logam. 3. Normali
sampai
temperature sedikit di $awah temperature kritis" kemudian didiamkan dalam tungku dan suhunya dipertahankan sampai merata selama -1 menit. #elan%utnya didinginkan dalam media pendingin. =ika kekerasan turun" maka kekuatan tarik turun pula. Dalamhal ini keuletan dan ketangguhan $a%a akan meningkat. Meskipun proses ini akan menghasilkan $a%a yang le$ih lemah. Proses ini $er$eda dengan anneling karena dengan proses ini $elum tentu memperoleh $a%a yang lunak" mungkin $erupa pengerasan dan ini tergantung oleh kadar kar$on. Tempering di$agi dalam: a. Tempering pada suhu rendah &-1>!3>>?5'. Tu%uannya hanya untuk mengurangi tegangan kerut dan kerapuhan dari $a%a. Proses ini digunakan untuk alat ker%a yang tidak mengalami $e$an yang $erat" seperti misalnya alat / alat potong mata $or. $. Tempering pada suhu menengah &3>>!1>>?5' Tu%uannya menam$ah keuletan dan kekerasannya men%adi sedikit $erkurang. Proses ini digunakan pada alat ker%a yang mengalami $e$an $erat seperti palu" pahat" pegas &Mustoa Ahmad
Ary" >>2' (. Tempering pada suhu tinggi&1>>!21>?5' Tu%uannya untuk mem$erikan daya keuletan yang $esar dan sekaligus kekerasan men%adi agak rendah. Proses ini digunakan pada roda gigi" poros" $atang penggerak dan lain / lain. 2.3
Je!)& - Je!)& Pe!"era&a! Per*#aa! -. Kar$urasi 5ara ini sudah lama dikenaloleh orang se%ak dulu. Dalam
(ara ini" $esi dipanaskan
di atas suhu dalam lingkungan yang
mengandung kar$on" $aik dalan $entuk padat"
(air ataupun gas.
)e$erapa $agian dari (ara ka$urasi yaitu ka$urasi padat" ka$urasi (air dan kar$urasi gas. . Kar$onitiding Adalah suatu proses pengerasan permukaan dimana $a%a dipanaskan di atas suhu kritis di dalam lingkungan gas dan ter%adi penyerapan kar$on dan nitrogen. Keuntungan kar$onitiding adalah kemampuan pengerasan lapisan luar meningkat $ila ditam$ahkan nitrogen sehingga dapat diamaatkan $a%a yang relati@e murah kete$alan lapisan yang tahan antara >"> sampai >"1 mm. 3. 5yaniding Adalah proses dimana ter%adi a$so$si kar$on dan nitrogen untuk memperoleh spe(imen yang keras pada $a%a kar$on rendah yang sulit dikeraskan.proses ini tidak $isa dilakukan sem$arangan. Prosesini tidak sem$arang. 0. Nitriding Adalah proses pengerasan permukaan yang dipanaskan sampai B 1->;( dalam lingkungan gas ammonia selama $e$erapa waktu. Metode pengerasan kasus ini menguntungkan karena akta $ahwa kasus sulit diperoleh dari pada kar$urasi. )anyak $agian / $agian mesin sperti gear dapat diker%akan dengan (ara ini.$anyak $agian mesin seperti gear yang dapat diker%akan dengan (ara ini. Proses ini meli$atkan theeCposing dari $agian untuk gas amonia atau $ahan nitrogen lainnya selama > sampai ->> %am pada 1> ; E. The inwhi(h kontainer peker%aan dan gas amoniak
di$awa
dalam
kontak
harus
kedap
udara
dan
mampu
mempertahankan sirkulas suhu ande@en. 2.4 Me)a Pe!)!")! 2.4.1 /,!t,' Me)a Pe!)!")! a!" D)"#!aa! Adapun media pendingin yang digunakan adalah se$agai $erikut : -. .
)rine &air F -> G garam dapur' Air
#angat umum digunakan se$agai 8uen(hing" dan %uga mudah
diperoleh
sehingga tidak
adakesulitan
dalam
pengam$ilan dan penyimpanan.
Panas %enis dan kondukti@itas termal tinggi" sehingga kemampuan mendinginkannya tinggi.
Dapat mengaki$atkan distorsi
Digunakan untuk $enda$enda ker%a yang simetris dan sederhana
3.
#alt $ath" merupakan (ampuran nitrat dan nitrit &NaNI3 dan
NaNI' 0. Larutan minyak dalam air 1. *dara dimana pendinginan dilakukan dengan menyemprotkan 2.
udara $ertekanan ke $enda ker%a Ili
)anyak digunakan
La%u pendinginan le$ih lam$at di$andingkan air
Kondukti@itas termal" panas laten penguapan rendah
4iskositas
tinggi"
la%u
pendinginan
men%adi
rendah&pendinginan lam$at'
4iskositas yang rendah menye$a$kan la%u pendinginan tinggi dan men%adi mudah ter$akar.
2.4.2
at,r at,r a!" Me*3e!"ar#') La$# Pe!)!")!a! -. Densitas #emakin tinggi densitas suatu media pendingin" maka
semakin (epat proses pendinginan oleh media pendingin terse$ut. . 4iskositas
#emakin tinggi @iskositas suatu media pendingin" maka la%u pendinginan semakin lam$at" 4iskositas adalah se$uah ukuran penolakan
se$uah luid terhadap
peru$ahan
$entuk
di
$awah tekanan shear . )iasanya diterima se$agai JkekentalanJ" atau penolakan
terhadap
penuangan.
4iskositas
menggam$arkan
penolakan dalam luid kepada aliran dan dapat dipikir se$agai se$uah (ara untuk mengukur gesekan luid. Air memiliki @iskositas 2.4.3
rendah" sedangkan minyak sayur memiliki @iskositas tinggi. Pe!"ar#' +)&,&)ta& a! De!&)t4 Bera&ara! Me)a Pe!)!")! -. Air garam Air memiliki @iskositas yang rendah sehingga nilai
kekentalan (airan kurang" sehingga la%u pendinginan (epat dan massa %enisnya le$ih $esar di$andingkan dengan media pendingin lainnya seperti air"solar"oli"udara" sehingga ke(epatan media pndingin $esar dan makin (epat la%u pendinginannya. . Air Air memiliki massa %enis yang $esar tapi le$ih ke(il dari air garam" kekentalannya rendah sama dengan air garam. La%u pendinginannya le$ih lam$at dari air garam. 3. #olar memiliki @iskositas yang tinggi di$andingkan dengan air dan massa %enisnya le$ih rendah di$andingkan air sehingga la%u pendinginannya le$ih lam$at. 0. Ili Ili memiliki nilai @iskositas atau kekentalan yang tertinggi di$andingkan dengan media pendingin lainnya dan massa %enis yang rendah sehingga la%u pendinginannya lam$at. 1. *dara tidak memilki @iskositas tetapi hanya memiliki massa %eni sehingga la%u pendinginannya sangat lam$at. 2.5 H#5#!"a! e - / e!"a! Heat Treatment
am$ar .- Hu$ungan Ee / 5 Dengan Heat Treatment Dari diagram diatas dapat kita lihat $ahwa pada proses pendinginan peru$ahan / peru$ahan pada struktur kristal dan struktur mikro sangat $ergantung pada komposisi kimia. Pada kandungan kar$on men(apai 2.2G ter$entuk struktur mikro dinamakan #ementit Ee35 &dapat dilihat pada garis @erti(al paling kanan'. #iat sementit yaitu sangat keras dan sangat getas Pada sisi kiri diagram dimana pada kandungan kar$on yang sangat rendah" pada suhu kamar yang ter$entuk struktur mikro erit. Pada $a%a dengan kadar kar$on >.3G" struktur mikro yang ter$entuk adalah Perlit" kondisi suhu dan kadar kar$on ini dinamakan titik ute(toid. Pada $a%a dengan kandungan kar$on rendah sampai dengan titik eute(toid" struktur mikro yang ter$entuk adalah (ampuran antara erit dan perlit. Pada $a%a dengan kandungan titik eute(toid sampai dengan 2.2G" struktur mikro yang ter$entuk adalah (ampuran antara perlit dan sememntit. adalah (ampuran antara perlit dan sementit. Pada saat pendinginan dari suhu leleh $a%a dengankadar kar$on rendah" akan ter$entuk struktur mikro austenite. Pada $a%a kadar kar$on yang le$ih tinggi" suhu leleh turun dengan naiknya kadar kar$on" perlalihan $entuk langsung dari leleh austenite.
2.6 H#5#!"a! Heat Treatment De!"a! Pe!)!")!a!
-. Heat Treatment dengan pendinginan tak menerus Heat treatment dengan pendinginan tak menerus adalah %ika suatu $a%a yang didinginkan dari suhu yang le$ih tinggi dan kemuian ditahan pda suhu yang le$ih rendah selama waktu tertentu" maka akan menghasilkan struktur $eda.
am$ar . 9sothermal Tranormation Diagram Pen%elasan Diagram : )entuk diagram tergantung dengan komposisi kimia terutama kadar kar$on dalam $a%a. *ntuk $a%a dengan kadar kar$on kurang dari >"3G yang ditahan suhunya dititik tertentu yang letaknya di $agian atas dari kur@a 5 akan menghasilkan struktur perlit dan erit. )ila ditahan suhunya pada titik tertentu $agian $awah kur@a 5 tapi masih disisi se$elah atas garis hori
.
Heat treatment dengan pendinginan menerus
Dalam prakteknya proses pendinginan pada pem$uatan material $a%a dilakukan
se(ara menerus mulai dari suhu yang le$ih tinggi sampai
dengan suhu rendah.
am$ar .3 5ontinuos 5ooling Transormation Diagram Pen%elasan diagram : Pada proses pendinginan se(ara perlahan seperti pada garis &a' akan menghasilkan struktur mikro perlit dan erlit. Pada proses pendinginan sedang" seperti" pada garis &$' akan menghasilkan struktur mikro perlit dan $ainit. Pada proses pendinginan (epat" seperti garis & ( ' akan menghasilkan struktur mikro martensit. 2.7 Keera&a! 2.7.1 Pe!"ert)a! Keera&a!
Kekerasan dideinisikan se$agai ketahanan se$uah $enda &$enda ker%a' terhadap penetrasi6daya tem$us dari $ahan lain yang ke$ih keras penetrator'. Kekerasan merupakan suatu siat dari $ahan
yang
se$agian
$esar
dipengaruhi
oleh
unsur!unsur
paduannya dan kekerasan suatu $ahan terse$ut dapat $eru$ah $ila diker%akan dengan (old worked seperti pengerolan" penarikan" pemakanan dan lain!lain serta kekerasan dapat di(apai sesuai ke$utuhan dengan perlakuan panas. 2.7.2
at,r - at,tr a!" Me*3e!"ar#') Keera&a!
Eaktor / Eaktor yang mempengaruhi kekerasan. Kekerasan suatu material logam dipengaruhi oleh $e$erapa hal diantaranya : -. Kadar Kar$on #emakin tinggi kadar kar$on" maka logam akan semakin keras namun rapuh. Kadar kar$on se$esar >"2 / -G merupakan kadar kar$on yang sangat $erpengaruh pada kekerasan logam. #etelah le$ih dari -G maka kadar kar$on tidak $erpengaruh pada nilai kekerasannya. . *nsur paduan *nsur paduan akan mempengaruhi siat mekanik $a%a" $e$erapa unsure paduan yang terdapat pada $a%a $eserta pengaruhnya pada siat mekanik antara lain: a. Nikel $erungsi: -. . 3.
Meningkatkan kekuatan dan kekerasan $a%a Meningkatkan ketahanan korosi Meningkatkan keuletan dan tahan gesek
$. 5hromium $erungsi : -. . 3.
Menam$ah kekerasan $a%a Mem$entuk kar$ida Menam$ah keelastisan" sehingga $aik $uat pegas
(.
Mangan $erungsi: -. .
Meningkatkan kekerasan Meningkatkan ketahanan terhadap suhu tinggi
3.
Mem$uat $a%a mengkilap
3. Perlakuan panas Pengaruh perlakuan akan mempengaruhi kekerasan logam tergantung dari perlakuan apa yang di$erikan. Annealing akan menurunkan kekerasan $a%a. Hardening akan meningkatkan kekerasan $a%a. Tempering akan menurunkan kekerasan $a%a di$awah perlakuan panas Hardening. Normalising akan meningkatkan kekerasan $a%a di$andingkan keadaan awal $a%a atau $a%a tanpa perlakuan panas. 0. )entuk dan dimensi $utir Material dengan ukuran $utir ke(il akan memiliki kekerasan yang tinggi sedangkan $utir $esar akan memiliki kekerasan yang rendah. Material dengan $utir halus akan memiliki kekerasan tinggi di$andingkan dengan material dengan $utir kasar. 2.7.3
Met,e U$) Keera&a!
Kekerasan suatu material dapat adalah ketahanan material terse$ut terhadap gaya penekanan dari material lain yang le$ih keras. Penekanan terse$ut dapat $erupa mekanisme penggoresan &s(rat(hing'" pantulan ataupun ndentasi dari material keras terhadap suatu permukaan $enda u%i. )erdasarkan mekanisme penekanan terse$ut" dikenal 3 metode u%i kekerasan: -. Metode gores Metode ini tidak $anyak lagi digunakan dalam dunia metalurgi dan material lan%ut" tetapi masih sering dipakai dalam dunia mineralogi. Metode ini dikenalkan oleh Eriedri(h Mohs yang mem$agi kekerasan material di dunia ini $erdasarkan skala &yang kemudian dikenal se$agai skala Mohs'. #kala ini $er@ariasi dari nilai - untuk kekerasan yang paling rendah" se$agaimana dimiliki oleh material talk" hingga skala -> se$agai nilai kekerasan tertinggi" se$agaimana dimiliki oleh intan. Dalam skala Mohs urutan nilai kekerasan material di dunia ini diwakili
oleh: Tal(" Irtho(lase ipsum" 7uart<" 5al(ite" Topa<" Eluorite" 5orundum" Apatite" Diamond &intan' Prinsip pengu%ian: $ila suatu mineral mampu digores oleh Irtho(lase &no. 2' tetapi tidak mampu digores oleh Apatite &no. 1'" maka kekerasan mineral terse$ut $erada antara 1 dan 2. )erdasarkan hal ini" %elas terlihat $ahwa metode ini memiliki kekurangan utama $erupa ketidak akuratan nilai kekerasan suatu material.
)ila
kekerasan mineral!mineral diu%i dengan metode lain" ditemukan $ahwa nilai!nilainya $erkisar antara -! sa%a" sedangkan nilai !-> memiliki rentang yang $esar. . Metode elastik6pantul &re$ound' Dengan metode ini" kekerasan suatu material ditentukan oleh alat #(leros(ope yang mengukur tinggi pantulan suatu pemukul &hammer' dengan $erat tertentu yang di%atuhkan dari suatu ketinggian terhadap permukaan $enda u%i. Tinggi pantulan &re$ound' yang dihasilkan mewakili kekerasan $enda u%i. #emakin tinggi pantulan terse$ut" yang ditun%ukkan oleh dial pada alat pengukur" maka kekerasan $enda u%i dinilai semakin tinggi. 3. Metode 9ndentasi Tipe
pengetesan
kekerasan material6logam
ini
adalah dengan mengukur tahanan plastis dari permukaan suatu
material
komponen
konstruksi
mesin
dengan
spe(iment standar terhadap +penetrator,. Adapun $e$erapa $entuk penetrator atau (ara pegetesan ketahanan permukaan yang dikenal adalah : a. )all indentation test )rinel $. Pyramida indentation 4i(kers (. 5one indentation test o(kwell d. *%i kekerasan Mikro )erikut pen%elasannya : a. Metode )rinell
Pengu%ian kekerasan dengan metode )rinnel $ertu%uan untuk menentukan kekerasan suatu material dalam $entuk daya tahan material terhadap $ola $a%a &identor' yang ditekankan pada permukaan material u%i terse$ut &spe(iment'. 9dealnya" pengu%ian )rinnel diperuntukan $agi material yang memiliki kekerasan )rinnel sampai 0>> H)" %ika le$ih dati nilai terse$ut maka disarankan menggunakan metode pengu%ian o(kwell ataupun 4i(kers. Angka Kekerasan )rinnel &H)' dideinisikan se$agai hasil $agi &Koeisien' dari $e$an u%i &E' dalam Newton yang dikalikan dengan angka aktor >"-> dan luas permukaan $ekas luka tekan &in%akan' $ola $a%a &A' dalam milimeter persegi. 9dentor &)ola $a%a' $iasanya telah dikeraskan dan diplating ataupun ter$uat dari $ahan Kar$ida Tungsten. =ika diameter 9dentor -> mm maka $e$an yang digunakan &pada mesin u%i' adalah 3>>> N sedang %ika diameter 9dentornya 1 mm maka $e$an yang digunakan &pada mesin u%i' adalah 1> N. Diameter $ola dengan gaya yang di $erikan mempunyai ketentuan" yaitu:
=ika diameter $ola terlalu $esar dan gaya yang di $erikan terlalu ke(il maka akan mengaki$at kan $ekas lekukan yang ter%adi akan terlalu ke(il dan mengaki$at kan sukar diukur sehingga mem$erikan inormasi yang salah.
=ika diameter $ola terlalu ke(il dan gaya yang di $erikan terlalu $esar makan dapat mengaki$at kan diameter $ola pada $enda
yang
di u%i $esar
&am$las nya $ola'sehingga
mengaki$at kan harga kekerasan nya men%adi salah. Pengu%ian kekerasan pada $rinneel ini $iasa dise$ut )HN&$rinnel hardness num$er'. Pada pengu%ian $rinnel akan dipengaruhi oleh $e$erapa a(tor $erikut: -. Kehalusan permukaan. . Letak $enda u%i pada identor. 3. Adanya pengotor pada permukaan.
am$ar .0 Metode )rinnel umus yang digunakan untuk kekerasan )rinnel :
Dimana : P O )e$an yang di$erikan &KP atau Kg'. D O Diameter indentor yang digunakan. d O Diameter $ekas lekukan. Kelemahan Metode )rinell
Tidak dapat digunakan pada $enda yang tipis dan ke(il.
)utuh ketelitian saat mengukur diameter lekukan hasil indentasi
Kele$ihan Metode )rinell
#angat dian%urkan untuk material!material atau $ahan!$ahan u%i yang $ersiat heterogen
$. Pengu%ian 4i(kers &H464HN' Dikenal %uga se$agai Diamond Pyramid Hardness test &DPH'. *%i kekerasan @i(kers menggunakan indentor piramida intan" $esar sudut antar permukaan piramida intan yang saling $erhadapan adalah -32 dera%at . Ada dua rentang kekuatan yang $er$eda yaitu mi(ro &->g samapai ->>>g' dan ma(ro &-kg sampai ->>kg'.Ada dua rentang kekuatan yang $er$eda" yaitu mi(ro &->g / ->>>g' dan ma(ro &-kg / ->>kg umus Pengu%ian 4i(kers:
Dimana : H4
O Angka kekerasan 4i(kers
E
O )e$an &kg'
d
O diagonal &mm'
am$ar .1 Mrtode 4i(kers Kele$ihan pengu%ian 4i(kers
#kala kekerasan yang kontinue untuk rentang yang luas" dari yang sangat lunak dengan nilai 1 maupun yang sangat keras dengan nilai -1>> karena indentor intan yang sangat keras
dian%urkan untuk pengu%ian material yang sudah di proses (ase hardening" dan proses pelapisan dengan logam lain yang le$ih keras
Dapat dilakukan pada $enda $enda pada ketipisan >">>2 in(hi
Kelemahan pengu%ian 4i(kers
Mem$utuhkan waktu yang (ukup lama untuk menentukan nilai kekerasan sehingga %arang dipakai untuk ke$utuhan rutin.
(. Metode o(kwell
o(kwell merupakan metode yang paling umum digunakan karena simple dan tidak menghendaki keahlian khusus. Digunakan kom$inasi @ariasi indenter dan $e$an untuk $ahan metal dan (ampuran mulai dari $ahan lunak sampai keras. 9ndenter : ! $ola $a%a keras $erukuran -6-2 " -6 " -60 " -6 in(i &-"1 3"-1 2"31> -"> mm' ! intan keru(ut Hardness num$er &nomor kekerasan' ditentukan oleh per$edaan kedalaman penetrsi indenter" dengan (ara mem$eri $e$an minor diikuti $e$an ma%or yang le$ih $esar. )erdasarkan $esar $e$an minor dan ma%or" u%i kekerasan ro(kwell di$edakan atas :
ro(kwell
ro(kwell superi(ial untuk $ahan tipis
*%i kekerasan ro(kwell : ! $e$an minor : -> kg ! $e$an ma%or : 2>" ->>" -1> kg *%i kekerasan ro(kwell superi(ial : ! $e$an minor
: 3 kg
! $e$an ma%or : -1" 3>" 01 kg
am$ar .2 Metode o(kwell
umus untuk men(ari $esarnya kekerasan o(kwell HO !e dimana: e
O =arak antara kondisi - dan kondisi 3 yang di$agi dengan >.>> mm
O =arak antara indentor saat di$eri minor load dan
H
O )esarnya nilai kekerasan dengan metode hardness Skala yang umum dipakai dalam pengujian Rockwell adalah :
S6ale I!e!t,r A
0
1
7"9 7"9 7"9
Diamond (one ->
1>
2>
E
->>
Je!)& Mater)al U$)
Cremely hard materials" tugsen (ar$ides" dll
B
-6-2J steel $all ->
>
->>
-3>
Medium hard materials" low dan medium (ar$on steels" kuningan" perunggu" dll
/
Diamond (one ->
-0>
-1>
->>
Hardened steels" hardened and tempered alloys
D
Diamond (one ->
>
->>
->>
Annealed kuningan dan tem$aga
E
-6J steel $all ->
>
->>
-3>
)errylium (opper"phosphor $ron
-6-2J steel $all ->
1>
2>
-3>
Alumunium sheet
G
-6-2J steel $all ->
-0>
-1>
-3>
5ast iron" alumunium alloys
H
-6J steel $all ->
1>
2>
-3>
Plastik dan sot metals seperti timah
K
-6J steel $all ->
-0>
-1>
-3>
#ama dengan H s(ale
L
-60J steel $all ->
1>
2>
-3>
#ama dengan H s(ale
M
-60J steel $all ->
>
->>
-3>
#ama dengan H s(ale
P
-60J steel $all ->
-0>
-1>
-3>
#ama dengan H s(ale
R
-6J steel $all ->
1>
2>
-3>
#ama dengan H s(ale
S
-6J steel $all ->
>
->>
-3>
#ama dengan H s(ale
+
-6J steel $all ->
-0>
-1>
-3>
#ama dengan H s(ale
Ta$el - #kala *%i Kekerasan o(kwell Pengu%ian Rockwell yang umumnya dipakai ada tiga %enis" a.Ha&*ntuk material yang sangat keras' $. H$ &*ntuk material yang lunak'. 9dentor $erupa $ola $a%a
dengan diameter -6-2 9n(hi dan $e$an u%i ->> Kg. (. H( &*ntuk material dengan kekerasan sedang'.
9dentor
$erupa Keru(ut intan dengan sudut
pun(ak ->
dera%at dan $e$an u%i se$esar -1> kg. Pengu%ian kekerasan dengan metode o(kwell $ertu%uan menentukan kekerasan suatu material dalam $entuk daya tahan material terhadap $enda u%i &spe(iment' yang $erupa $ola $a%a
ataupun keru(ut intan yang ditekankan pada permukaan material u%i terse$ut. Kele$ihan Metode o(kwell : Q Nilai kekerasan $enda u%i $isa di$a(a langsung pada %am ukur &dial gage'. Q Proses pengu%ian dilakukan dengan (epat Q Tidak mem$utuhkan mikroskop untuk menghitung %e%ak &lekukan' Q Pengu%ian yang relati tidak merusak. Q #angat sesuai untuk mengu%i produk!produk dalam %umlah $anyak. Kekurangan Metode o(kwell : Q Tingkat ke(ermatan tidak tidak %arang kali akurat Q Lokasi pengu%ian pada spe(imen mesti $e$as perusakan &minyak"kerak"
BAB III METODE %.1 Alat a! Ba'a! 1. Alat Ba'a! Perla#a! Pa!a&
#pesiemn u%i
Mule urna(e
Tang pen%epit 2.
Alat Ba'a! U$) Keera&a! R,6:ell -. Hardness Tester
am$ar 3.- Hardness tester
.
5in(in 9ndentor
am$ar 3. 5in(in indentor 3.
Anvil
am$ar 3.3 Anvil 0.
#pesimen
am$ar 3.0 #pesimen
1.
Lampu Penerangan
am$ar 3.1 Lampu penerangan 2.
9ndentor
am$ar 3. 9ndentor .
Stopwatch
am$ar 3. Stopwatch
%.2 Pr,&e#r Pe!"#$)a! 1. Heat treat*e!t
#kema Langkah Per(o$aan
1
2
3
4
5
Keterangan gam$ar: -. #pesimen awal . Eurna(e se$elum dinyalakan 3. Memasukan spesimen ke dalam urna(e 0. Menyalakan urna(e 1. Mengam$il spesimen dari urna(e kemudian didinginkan menggunakan air 2. U$) eera&a! Adapun prosedur per(o$aan dalam melakukan praktikum u%i kekerasan
adalah : a. b. c. d.
Menyiapkan $ahan spesimen yang akan di u%i Memilih indentor yang sesuai dengan spesimen u%i. Memasang indentor dengan (in(in &ring ' ke plunger rod. Memilih permukaan spesimen yang rata dan $ersih .
e. Memutar handwhell mendekati indentor &untuk menaikan spesimen f.
hingga spesimen menyentuh indentor '. Mem$eri $e$an awal &$e$an minor' yang ditandai dengan angka 3
atau titik merah pada skala minor. g. Mengkali$rasi skala mayor ke angka >. h. Menyiapkan stopwatch. i. Menekan crank handle kedepan minimal -> detik. . Menarik kem$ali crank handle ke posisi awal. k. Mem$a(a nilai kekerasan pada skala mayor dan men(atatnya di ta$el l.
hasil. Melakukan per(o$aan selam 1 kali.
BAB I+ HASIL DAN PEMBAHASAN (.1 Ha&)l
Adapun hasil dari peraktikum u%i kekerasan yang sudah dilakukan adalah se$agai $erikuk : -.
Metode Rockwell Pengujian 1 : Amut
Per(o$aan 3 0 1 ata / rata
)e$an &kg' -1> -1> -1> -1> -1>
#uhu > > > > >
9dentor -6-2 -6-2 -6-2 -6-2 -6-2
Nilai kekerasan 1 22 2> 20 22 23
)e$an &kg' -1> -1> -1> -1> -1>
#uhu 2> 2> 2> 2> 2>
9dentor -6-2 -6-2 -6-2 -6-2 -6-2
Nilai kekerasan 11 0 11 2>
#uhu > >
9dentor -6-2 -6-2
Nilai kekerasan 11" 13"
Pengujian 2 : V!
Per(o$aan 3 0 1 ata / rata
Pengu%ian 3 : 45N Per(o$aan
)e$an &kg' -1> -1>
3 0 1 ata / rata
-1> -1> -1>
> > >
-6-2 -6-2 -6-2
1>" 13" 01" 1-"0
)e$an &kg' -1> -1> -1> -1> -1>
#uhu 3> 3> 3> 3> 3>
9dentor -6-2 -6-2 -6-2 -6-2 -6-2
Nilai kekerasan 1 11 1 1113"2
Pengujian 3 : S45
Per(o$aan 3 0 1 ata / rata
(.2
Pe*5a'a&a!
Dari graik data hasil pengu%ian o(kwell $isa dilihat $ahwa pengu%ian kekerasan dengan menggunakan metode o(kwell menggunakan indentor $ola $a%a dengan ukuran -6-2 in(hi dan pada saat pengu%ian di $erikan $e$an se$esar -1> kg. Hasil yang didapat dari pengu%ian terse$ut $erupa pada pengu%ian di dapat nilai rata / rata se$agai $erikut : -.Pengu%ian - &Amutit'
: 23
.Pengu%ian &45L'
: 2>
3.Pengu%ian 3 &45N'
: 1-"0
0.Pengu%ian 0 '
: 13"2.
Hasil pengu%ian: -. Amutit #e(ara teori nilai kekerasan amutit setelah proses hardening hingga suhu >>5 adalah 2- H5 ! 20 H5. Nilai kekerasan rata!rata dari pengu%ian kekerasan Amutit yang kami lakukan masih dalam rentang terse$ut yaitu 23 H5. Hal ini mem$uktikan $ahwa proses hardening pada $ahan amutit yang kami lakukan $erhasil dan sesuai dengan prosedur yang sudah ditentukan. . 45L
#e(ara teori nilai kekerasan 45L setelah proses hardening hingga suhu 2>>5 adalah 10 H5 ! 2 H5. Nilai kekerasan rata!rata dari pengu%ian kekerasan 45L yang kami lakukan masih dalam rentang terse$ut yaitu 2> H5. Hal ini mem$uktikan $ahwa proses hardening pada $ahan 45L yang kami lakukan $erhasil dan sesuai dengan prosedur yang sudah ditentukan. 3. 45N #e(ara teori nilai kekerasan 45L setelah proses hardening hingga suhu 2>>5 adalah 10 H5 ! 2 H5. Nilai kekerasan rata!rata dari pengu%ian kekerasan 45L yang kami lakukan kurang dari rentang terse$ut yaitu 1-"0 H5. Hal ini dikarenakan suhu pengerasan terlalu rendah yaitu 2>>5 sehingga suhu $elum men(apai pada temperatur austenit yaitu ->1>>5!--1>>5 sehingga nilai kekerasan tidak ter(apai seperti yang diharapkan. 0. #015 #e(ara teori nilai kekerasan material #015 setelah proses hardening hingga suhu 3>>5 adalah 1 H5. Nilai kekerasan rata!rata dari pengu%ian kekerasan material #015 yang kami lakukan adalah 13"2 H5. Nilai kekerasan terse$ut memiliki selisih yang (ukup $esar dengan kekerasan yang diharapkan" hal ini dise$a$kan oleh pemanasan yang terlalu (epat sehingga temperatur inti dari $enda ker%a $elum sama dengan temperatur kulit luar pada $a%a. Hasil yang didapat ada yang $er$eda tidak semua sesuai degan standard nilai kekerasan dikarenakan permukaan dari spesimen yang kurang rata ataupun ada kesalahan yang ter%adi saat pemasangan spesimen tergantung pada lengkungan" $e$an" penum$uk dan kekerasan $ahan. Hal /hal yang mempengaruhi ter%adinya atik &kelelahan pada material' : -.
Penyelesaian permukaan Karena retak atik seringkali $erada pada dekat komponen" kondisi permukaan merupakan hal yang perlu diperhatikan pada atik. )ekas permesinan dan ketidak rataan lain harus dihilangkan dan usaha ini $erpengaruh sekali terhadap siat
atik. Lapisan permukaan yang di$eri tekanan .
dengan
tum$ukan partikel akan meningkatkan umur atik. Pengaruh temperature Pengaruh temperatur terhadap atik mirip dengan pengaruh temperatur terhadap kekuatan tarik maksimum. Kekuatan atik paling tinggi pada temperatur rendah" dan $erkurang se(ara
$ertahap dengan naiknya temperatur. 3. Erekuensi siklus tegangan Pengaruh rekuensi siklus tegangan terhadap umur atik untuk $er$agai %enis logam umumnya tidak ada" meskipun penurunan rekuensi $iasanya menurunkan umur atik. ek ini $ertam$ah $ila temperatur u%i atik kita naikkan $ila umur atik (enderung $ergantung pada waktu u%i seluruhnya dan tidak pada %umlah siklus. 0. Lingkungan . Eatik yang ter%adi didalam lingkungan korosi $iasanya dise$ut atik korosi. Telah diketahui $ahwa kikisan korosi oleh media (air dapat menim$ulkan lu$ang / lu$ang etsa yang $ersiat se$aga tekuk. Akan tetapi $ila mana serangan korosi ter%adi se(ara serentak $ersamaan dengan pem$e$anan atik eek perusakan %auh le$ih $esar di$andingkan dari eek tekuk semata.
BAB + PENUTUP ;.1 Ke&)*3#la! Adapun kesimpulan yang dapat di$erikan adalah se$agai $erikut : -. Dari keempat $ahan u%i yaitu amutit" 45L" 45N" dan #015"
material yang mempunyai nilai kekerasan tertinggi adalah amutit. . Temperatur hardening pada setiap $ahan $er$eda!$eda Material Amutit : >!> >5 Material 45L : 3>!2> >5 Material 45N : ->1>!--1> >5 Material Amutit : >>!3> >5 3. Temperatur sangat mempengaruhi hasil proses hardening" %ika
temperatur hardening tidak men(apai atau mele$ihi temperatur austenit material maka nilai kekerasan material tidak akan men(apai nilai kekerasan yang diharapkan. 0. Dalam proses hardening diperlukan pemanasan se(ara $ertahap agar temperatur inti material akan sama dengan temperatur permukaan material sehingga nilai kekerasan material yang diharapkan dapat ter(apai. ;.2 Sara!
Adapun saran yang di$erikan setelah praktikum adalah se$agai $erikut : -.
#e$aiknya gunakanlah
.
ruangan la$oratorium. Praktikan diharapkan memahami materi praktik terle$ih dahulu
3.
se$elum melakukan praktikum.. *ntuk per(o$aan pengu%ian kekerasan yang selan%utnya diharapkan memperhatikan
waktu
%as
dan
la$oratorium
se$elum
memasuki
(ara pengoprerasian alat se$a$
kesalahan pengoperasian dapat menye$a$kan data yang kita am$il tidak akurat.
