BAB I
LATAR BELAKANG
·
Latar
belakang pengaruh proses hardening & tempering terhadap kekerasan
dan struktur mikro pada baja karbon sedang jenis sncm 447
Hingga
saat ini terdapat berbagai jenis bahan yang dapat digunakan sebagai bahan baku
industri. Jenis-jenis yang sangat beragam kadang-kadang menyulitkan kita untuk
memilih mana yang tepat. Bahan yang satu mempunyai keunggulan ditinjau dari
segi keuletan, lainnya tahan terhadap korosi, mulur atau suhu kerja yang tinggi
namun cukup mahal. Oleh karena itu, dalam hal pemilihan sering tidak
semata-mata berdasarkan pertimbangan teknis, pertimbangan ekonomis, dan ramah
terhadap lingkungan memegang peran yang sangat penting pula.
Dalam industri saat ini baja
merupakan material yang banyak digunakan dalam bidang teknik. Untuk penggunaan
tertentu, selain baja dan besi merupakan satu-satunya material yang memenuhi
persyaratan teknis maupun ekonomis, namun di beberapa bidang lainnya material
ini mulai mendapat persaingan dari logam bukan besi dan bahan bukan logam.
Namun baja memiliki sifat yang tidak dapat dibandingkan dengan material yang
lain seperti sifat kekerasan, kekuatan, ketangguhan, dan keuletan yang baik.
Dalam aplikasinya di industri, peralatan-peralatan ataupun komponen mesin yang
terbuat dari baja diperlukan kekerasan permukaan dan keuletan yang tinggi.
Untuk memenuhi tujuan tersebut biasanya dilakukan proses hardening terhadap
peralatan dan komponen baja tersebut agar dapat dipergunakan secara optimal.
Baja SNCM 447 (Standar JIS)
merupakan salah satu produk jenis baja paduan karbon sedang. Baja SNCM 447 ini
banyak digunakan pada komponen permesinan sebagai bahan dasar pembuatan
rangka-rangka mesin misalnya bahan dasar gear untuk kendaraan. Baja SNCM 447
memiliki sifat yang keras dan ulet, oleh karena itu baja tersebut selain
digunakan sebagai bahan dasar pembuatan gear kendaraan juga digunakan sebagai
alat-alat perkakas seperti martil, linggis, konstruksi permesinan, dan lain
sebagainya.
Agar mendapatkan kekerasan yang
diinginkan dari baja SNCM 447 ini, maka dapat dilakukan dengan cara proses
hardening. Variabel-variabel yang mempengaruhi proses hardening pada baja SNCM
447 ini adalah:
A. Proses pemanasan.
B. Media pendingin.
·
Latar
belakang pengaruh
quenching & tempering pada baja jis grade s45c terhadap sifat mekanis dan
struktur mikro crankshaft
Crankshaft
merupakan komponen otomotif hasil proses forging dengan metode closed-die
forging yang mempertimbangkan ketepatan bentuk, kecepatan produksi dan kemampu
bentukan kembali serta memberikan perlakuan panas (Heat Treatment) agar
memperoleh sifat-sifat material yang diinginkan. Heat Treatmentmempunyai tujuan
untuk meningkatkan keuletan, menghilangkan tegangan internal, menghaluskan
butir kristal, meningkatkan kekerasan, meningkatkan tegangan tarik logam dan
sebagainya. Salah satu proses perlakuan panas pada baja adalah pengerasan
(hardening), yaitu proses pemanasan baja sampai suhu di daerah atau diatas
daerah kritis, disusul dengan
pendinginan yang cepat atau quench, (Djafrie, 1995).
Proses heat treatmentyang sering
dikerjakan PT Credit Up Industry Indonesia adalah machinery steel S45C yang
diaplikasikan sebagai bahan pembuat komponen mesin seperti crankshaft. Material
S45C sangat sering digunakan karena harganya yang sangat murah. Sifat material
S45C yang dibutuhkan adalah keras, tahan aus, tahan beban puntir, dan cukup
ulet. Masalah yang terjadi di PT Credit Up Industry Indonesia adalah adanya
variasi nilai kekerasan material yang tidak sesuai dengan standar kekerasan
(HRC) yang telah ditentukan oleh kosumen. Berdasarkan permasalahan diatas maka
perlu dilakukan penentuan metode perbaikan yang tepat, agar kekerasan material
S45C dapat sesuai dengan standar kekerasan dan sesuai dengan harapan dan
kebutuhan konsumen. Toleransi kekerasan standar material yang dizinkan adalah 24±4
HRC.
BAB II
TUJUAN
PENELITIAN
·
Tujuan
penelitian pengaruh proses hardening & tempering terhadap kekerasan dan
struktur mikro pada baja karbon sedang jenis sncm 447
Penelitian
terhadap material baja kadar karbon sedang SNCM 447 ini dilakukan bertujuan
untuk melihat pengaruh proses pengerasan baja berkarbon sedang pada berbagai
kondisi temperatur dan waktu tahan yang berbeda-beda dalam proses hardening
terhadap sifat kekerasan serta struktur mikro yang disebabkan oleh adanya
proses perpindahan panas yang terjadi. Dengan adanya penelitian ini dapat
diketahui pada keadaan bagaimana dapat diperoleh kekerasan yang optimal dengan
pertimbangan waktu yang efisien, sehingga kita dapat:
A. Melihat dan mengamati struktur
mikro baja karbon sebelum dan setelah proses hardening.
B. Melihat dan mengetahui pengaruh
temperatur temper terhadap nilai kekerasan.
C. Mendapatkan perbandingan
kekerasan pada dua media pendinginan yang berbeda.
·
Tujuan
Penelitian pengaruh
quenching & tempering pada baja jis grade s45c terhadap sifat mekanis dan
struktur mikro crankshaft
1. Mengetahui metode forging crankshaft
dan heat treatment yang dilakukan.
2. Melakukan percobaan pada baja
S45C pada 5 spesimen, yaitu empat spesimen dengan heat treatment dan satu spesimen non heat treatment.
3. Mengetahui nilai kekerasan
(Hardness) dan struktur mikro kemudian mengidentifikasikan dan
membandingkan hasil percobaan untuk
dianalisis
BAB III
METODOLOGI
PENELITIAN
·
Metodologi
penelitian pengaruh proses hardening & tempering terhadap kekerasan dan
struktur mikro pada baja karbon sedang jenis sncm 447
Proses Pemanasan
Pada
proses pemanasan awal untuk baja SNCM 447 dilakukan dengan cara memasukan
spesimen ke dalam dapur pemanas pada temperatur 500ºC dan di ikuti dengan
proses waktu tahan selama 60 menit lalu dipanasi kembali pada tempratur 900ºC
dengan waktu tahan 120 menit yang bertujuan untuk mencegah terjadinya distorsi
dan menghilangkan tegangan sisa pada specimen.
Proses Pendinginan
Setelah
proses hardening dilakukan, proses selanjutnya adalah proses pendinginan dengan
cara mengeluarkan spesimen dari dalam dapur pemanas kemudian didinginkan dengan
media yang akan digunakan. Pada proses ini terdapat 4 buah spesimen yang
menggunakan media pendingin oli dan air.
Proses Temper
Setelah
proses pendinginan dilakukan, salah satu spesimen dari temperatur 500̊C dan
900C dilakukan proses temper dengan temperatur 300C, 400C, dan 500C
dengan waktu tahan selama 60 menit didalam dapur pemanas. Kemudian
spesimen-spesimen tersebut didinginkan didalam dapur dengan membuka penutup
dapur pemanas agar udara sekeliling masuk.
·
Metodologi
penelitian pengaruh quenching & tempering pada baja jis grade s45c terhadap
sifat mekanis dan struktur mikro crankshaft
Proses Heat Treatment
Setelah
dilakukan pemberian identitas pada tiap-tiap specimen, selanjutnya dilakukan
proses heat treatment pada empat spesimen yaitu spesimen 2 sampai 5 yang di
ambil dari kumpulan crankshaft secara acak, untuk spesimen 1 (non heat
treatment) langsung di uji kekerasan dan struktur mikronya.
1. Proses pemanasan (heating) pada
temperatur austenite 880°C (diatas Ac-1 pada diagram Fe-Fe3C) dengan waktu
tahan (holding time) 50 menit agar pada fasa austenitemendapatkan kekerasan
maksimum dan homogen.
2 .Selanjutnya didinginkan cepat
(quenching) pada temperatur 78ºC, spesimen 2 dan 4 dengan oli dan spesimen 3
dan 5 dengan air. Bertujuan untuk mendapatkan struktur Martensite sehingga
kekerasannya meningkat.
3. Untuk spesimen 2 dan 3 yang telah
quenching, diambil dan di pisahkan untuk dilakukan pengujian kekerasan dan
struktur mikro.
4. Setelah pemanasan pada temperatur
austenite 880°C dan quenchingdengan oli (spesimen 4) dan air (spesimen 5), lalu
dilanjutkan proses Tempering pada temperatur 560ºC dengan waktu tahan (holding
time) 40 menit dan keduanya di dinginkan secara cepat dengan media pendingin
air pada temperatur 50ºC. Ini bertujuan untuk meningkatkan keuletan dan
menghaluskan struktur mikro.
5. Setelah proses heat treatment,
lalu beri keterangan atau identitas pada tiap-tiap spesimen agar tidak tertukar
dan spesimen di bersihkan permukaannya dengan proses Shortblasting
Proses Shortblasting
Setelah
dilakukan proses heat treatment, selanjutnya ambil 5 spesimen tersebut untuk
dilakukan proses Shortblastingagar permukaan spesimen yang akan diuji harus
rata, bersih dari debu atau kerak, kemudian satu persatu spesimen dilakukan
shortblasting dan sebelum dilakukan pemotongan untuk uji kekerasan.
.BAB IV
HASIL
·
Hasil
pengaruh proses hardening & tempering terhadap kekerasan dan struktur mikro
pada baja karbon sedang jenis sncm 447
Proses
pengerasan yang telah dilakukan pada material baja paduan sedang SNCM 447,
sesuai dengan diagram alir penelitian yakni dengan perbedaan variabel
temperatur, pendinginan lalu proses temper yang dilakukan hingga akhirnya
dilakukan proses pengujian. Setelah diperoleh data dari hasil pengujian,
selanjutnya dilakukan analisa dan pembahasan untuk mengetahui seberapa besarpengaruh
proses hardening agar dapat merubah sifat-sifat material tersebut terhadap
kekerasan vickers, dan struktur mikro.
·
Hasil pengaruh quenching &
tempering pada baja jis grade s45c terhadap sifat mekanis dan struktur mikro
crankshaft
Pengujian
komposisi dilakukan pada raw materialbaja karbon medium S45C dengan Ø50 lalu
dipotong sesuai spesifikasi mesindengan metode optical emission spectrometer menggunakan
pengeksitasi berupa loncatan bunga api (spark). Hasil pengujian dapat langsung
terlihat pada komputer mesin uji. Hasil pengujian pada Tabel 4.1. Unsur besi
(Iron) merupakan unsur utama dan unsur paduan yang sangat penting adalah
Carbon(C), Silicon, Manganese, Chromium, Nikel dan adapun unsur lainnya relatif
sangat kecil, seperti Molybdenum, Copper, Alumunium, Vanadium, Tungsten,
Titanium, Niobium, Phosfor dan Sulfur.
BAB
V
KESIMPULAN
KESIMPULAN
Berdasarkan
hasil analisa yang diperoleh dari hasil penelitian proses hardening yang
dilakukan pada baja paduan karbon sedang SNCM 447 dan hasil penelitian
quenching yang dilakukan pada baja S45C, maka dapat diambil kesimpulan sebagai
berikut:
1. Nilai rata-rata kekerasan vickers
tertinggi terjadi pada temperatur 900C dengan pendinginan air sebesar 658 HV
dimana struktur yang terbentuk martensit, sedangkan nilai rata-rata kekerasan
vickers terendah adalah pada specimen awal sebesar 216 HV dimana struktur yang
terbentuk adalah Ferrit dan Perlit.
2. Pada rata-rata nilai kekerasan
vickers tersebut juga bisa disimpulkan bahwa semakin tinggi temperature temper
maka baja semakin lunak dikarenakan struktur martemper yang lunak dan tangguh
banyak terdapat pada temperature temper yang tinggi.
3. Pada Spesimen 2 (Quenching oli)
memiliki kekerasan bagian atas 35,3 HRC dan bagian bawah 31,6 HRC. Pada
Spesimen 3 (Quenching air) memilik sifat pendinginan yang lebih cepat sehingga
kekerasannya naik, yaitu bagian atas 43,5 HRC dan bagian bawah 37,5 HRC.
Sedangkan struktur mikro keduanya sama yaitu martensite dan bainite.
4. Pada Spesimen 4 (Quenching oli
dan Tempering air) paling mendekati standar kekerasan 24 ±4 HRC yaitu pada
bagian atas 26,8 HRC dan bagian bawah 23,3 HRC, sedangkan pada spesimen 5
(Quenching air dan Temperingair) nilai kekerasan nya lebih tinggi dan berada
pada batas maksimal standar kekerasan yaitu yaitu bagian atas 27,8 HRC dan
bagian bawah 26,6 HRC, sedangkan struktur mikro keduanyasama yaitu bainite dan martensite.
DAFTAR PUSTAKA:
1. ASM Hand Book, “Materials
Characterization”, Volume x, 1996, The Materials Information Society.
2. Adnyana, D.N Dr. Ir. “Logam Dan
Paduan”,1989, Jakarta.
3. Eugene A, Avallone, And
Baumeister, Theodore, “Standard Handbook For Mechanical Engineers”,
Tenth Edition, 1916, Mcgraw Hill,
New York.
4. Lawrence H, Van Vlack, Alih
Bahasa Sriati Djaprie, “Ilmu Dan Teknologi Bahan”, 1992, Erlangga, Jakarta.
5. Sitompul, Tunggul M Ir. SE. MSc.
MM. “perlakuan panas pada logam”,1998, jakarta.
6. Surdia, Tata Prof. Ir. MS. Met.E.
Dan Saito, Shinroku. Prof. Dr, “Pengetahuan Bahan Teknik”,
edisi iv, 1999, Pradnya Paramita,
Jakarta.