ANALISIS KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA KARBON RENDAH TERHADAP VARIASI WAKTU PENAHANAN PADA METODE CARBONITRIDING

ANALISIS KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA KARBON RENDAH TERHADAP VARIASI WAKTU PENAHANAN PADA METODE CARBONITRIDING.

Oleh:

Sandy Yudha ¹⁾, Poppy Puspitasari ²⁾, dan Putut Murdanto ³⁾

¹⁾Mahasiswa Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang

^2,3)Dosen Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang

Email: Sandybrazox@yahoo.co.id

Abstrak: Carbonitriding  merupakan sauatu proses pengerasan permukaan baja dengan cara pemanasan baja diatas temperatur kritis menggunakan penyemprot gas. Dalam penelitian ini proses carbonitriding menggunakan media pack adalah inovasi baru untuk metode pengerasan permukaan, dimana proses yang lazim dilakukan selama ini menggunakan gas carbonitriding dan liquid. Temuan dari hasil penelitian ini diharapkan berguna sebagai sarana komunikasi ilmiah kepada para perencana pemesinan dalam proses carbonitriding menggunakan media pack. Spesimen uji yang digunakan pada penelitian ini adalah baja karbon rendah. Baja karbon rendah yang dipilih adalah baja St.41 dengan unsur -  unsur 0,1517 % karbon, 0,1994 % silikon, 0,5631 % mangan, 0,0224 % pospor dan 0,047 % sulfur. Baja untuk spesimen uji ini diperoleh dari agen resmi penjual baja PT. Benteng Anugerah Sejahtera, Surabaya. Pelaksanaan penelitian dilakukan di laboratorium Teknik Mesin Universitas Negeri Malang, di laboratorium pengujian bahan logam VEDC Malang, di laboratorium Teknik Mesin Politeknik Negeri Malang dan di laboratorium pengujian bahan Teknik Mesin Universitas Brawijaya. Analisis data yang digunakan adalah analisis nilai data tabel yang diperoleh. Temperatur carbonitriding yang digunakan pada suhu 700 ⁰C, 750 ⁰C dan 800 ⁰C dengan variasi waktu 60 menit dan 120 menit.

Hasil peneitian menunjukkan bahwa perbedaan temperatur carbonitriding berpengaruh terhadap sifat mekanik baja St 41. Pengaruh temperatur carbonitriding dengan waktu penahanan menunjukkan adanya perbedaan pada setiap variasi suhu, untuk tingkat kekerasan baja dengan variasi waktu 60 menit naik dan turun dengan variasi 120 menit lebih menurun dengan setiap perubahan suhu lebih tinggi. Hasil penelitian menunjukkan pada rentang percobaan proses carbonitriding yaitu antara 700 ⁰C sampai 750 ⁰C dengan variasi waktu 60 menit kekerasan baja naik dari 85,7 HRB menjadi 95,7 HRB dan pada 800 ⁰C nilai kekerasan turun menjadi 93,1 HRB dan variasi waktu 120 menit mengalami penurunan nilai kekerasan dari 94,1 HRB menjadi 92,7 HRB. Hasil penelitian ini terjadi karena, terlalu lama penahanan waktu pada temperatur tertentu dan fasa austenite lebih tinggi dapat mengurangi kekerasan baja. Berdasarkan keadaan ini, disarankan bagi peneliti selanjutnya perlu diadakan penelitian kembali untuk proses carbonitriding menggunakan variasi kandungan karbon dengan nitrogen dan variasi temperatur lebih tinggi > 900 ⁰C.

Kata kunci: Carbonitriding, Kekerasan, Struktur Mikro, Baja Karbon Rendah

KESIMPULAN

Berdasarkan hasil penelitian yang telah diuraikan, maka dapat di­sim­pulkan sebagai berikut:

1.      Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan, terdapat perbedaan nilai kekerasan permukaan baja karbon rendah yang dipanaskan pada temperatur 700 ⁰C dalam penahanan waktu selama 60 menit sebesar 85,7 HRB dan penahanan waktu 120 menit sebesar 94,1 HRB.

2.      Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan, terdapat perbedaan nilai kekerasan permukaan baja karbon rendah yang dipanaskan pada temperatur 750 ⁰C dalam penahanan waktu selama 60 menit sebesar 93,1 HRB dan penahanan waktu 120 menit sebesar 92,7 HRB.

3.      Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan, terdapat perbedaan nilai kekerasan permukaan baja karbon rendah yang dipanaskan pada temperatur 800 ⁰C dalam penahanan waktu selama 60 menit sebesar 93,1 HRB dan penahanan waktu 120 menit sebesar 92,7 HRB.

4.      Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan, terdapat perbedaan struktur mikro baja karbon rendah yang dipanaskan pada temperatur 700 ⁰C dalam penahanan waktu selama 60 menit terlihat austenite sisa yang terperangkap bersamaan dengan karbon dan waktu 120 menit terlihat lapisan permukaan yang lebih tebal austenite pada karbon mulai terdifusi, dengan demikian kekerasan lebih meningkat.

5.      Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan, terdapat perbedaan struktur mikro baja karbon rendah yang dipanaskan pada temperatur 750 ⁰C dalam penahanan waktu selama 60 menit terlihat sisa karbon terperangkap dalam struktur kisi dan waktu 120 menit terlihat nitrogen kembali pada pembentukan fasa austenite stabil, dengan demikian kekerasan menurun stabil.

6.      Penelitian yang telah dilakukan menunjukkan, terdapat perbedaan struktur mikro baja karbon rendah yang dipanaskan pada temperatur 750 ⁰C dalam penahanan waktu selama 60 menit terlihat pembentukan nitrogen austenite  pada fasa stabil dan waktu 120 menit terlihat lapisan permukaan mulai mengurai sifat austenite pada nitrogen yang kembali transformasi dengan sifat ammonia.

SARAN

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, maka dapat di­beri­kan saran sebagai berikut:

1.      Bagi Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Malang

Dengan adanya penelitian perlakuan panas proses carbonitriding yang ditinjau dari tingkat kekerasan dan struktur mikro, diharapkan dapat disajikan sebagai referensi dalam jurusan pendidikan teknik mesin maupun jurusan mesin.

2.      Bagi Peneliti

a.       Disarankan agar melakukan penelitian menggunakan baja karbon rendah tipe lain yang memiliki kelunakan pada baja dan perbedaan unsur paduan pada proses carbonitriding.

b.      Perlu diadakan penelitian kembali untuk proses carbonitriding dengan menggunakan variasi kandungan karbon dengan nitrogen dan variasi temperatur lebih tinggi > 900 ⁰C sesuai dengan temperatur proses carbonitriding. Bertujuan untuk mengetahui tingkat kekerasan dan kedalaman difusi permukaan baja.

DAFTAR RUJUKAN

Arikunto, S. 2002. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktik. Jakarta: Rineka Cipta.

Avner, S. H. 1964. Introduction to Pyisical Metallurgy. New York: McGraw Hill Book Company.

Beumer, B. J. M. 1985. Ilmu Bahan Logam Jilid I . Jakarta: Bharata Karya Aksara.

Beumer, B. J. M. 1985. Ilmu Bahan Logam Jilid II . Jakarta: Bharata Karya Aksara.

Dieter, G. 1990. Metalurgi Mekanik. Jakarta: Airlangga.

Djaprie, S. 1989. Ilmu Logam dan Bahan. Jakarta: Airlangga

Djaprie, S. 1989. Teknologi Mekanik. Jakarta: Airlangga

J. Slycke and T. Ericsson. 1981. A Study of Reactions Occurring During the Carbonitriding Process. Journal of Heat Treating.

Konvacs, W.L. 1990. Commercial and Economic Trend in Ion Nitriding/Carburizing, Ion Nitriding and Ion Carburizing. ASM International, ASM Handbook.

Lampman, S. 1991. Introduction to Surface Hardening of Steels. ASM International. ASM Handbook.

Liang He, Yuan Xu. 2010. Carbonitriding Fundamentals, Modeling and Process Optimization. American Society for Metals: Metals Handbook

Purwosari, D. 2013. Pengaruh Variasi Suhu Carburizing Menggunakan Menggunakan Media Arang Tempurung Kelapa Sawit terhadap Presentase Peningkatan Unsur Karbon dan Kekerasan pada Permukaan Baja St 37. Malang: FT - UM.

Riyanto, A. 1995. Pengaruh Suhu Pemanasan Dengan Perlakuan Perambatan Pendingin Air terhadap Baja Assab. Laporan penelitian tidak diterbitkan. Malang: Lembaga Penelitian IKIP Malang.

Smallman, R. E. 1991. Metalurgia Fisik Modern. Jakarta: Gramedia Pustaka Utama, Anggota IKAPI.

Smallman, R. E & Bishop, R. J. 1999. Metalurgi Fisik Modern & Rekayasa Material. Jakarta: Erlangga.

Sudjana. 1994. Desain dan Analisis Eksperimen Edisi Ketiga. Bandung: Tarsito.

Sudjana. 1994. Metode Statistik. Bandung: Tarsito.

Suherman, W. 1988. Ilmu Logam I. Surabaya: Institut Teknologi 10 November.

Surdia, T. 1992. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta. Airlangga.

Tim Revisi UM. 2010. Pedoman Penulisan Karya Ilmiah Edisi Kelima. Malang: Universitas Negeri Malang.

Van Vlack. 1992. Ilmu dan Teknologi Bahan. Jakarta: Erlangga.

Widodo, Anton. 2006. Analisis Kekerasan dan Ketangguhan Baja pada Variasi Temperatur Tempering untuk Suhu Menengah Baja St 60. Malang: Universitas Negeri Malang.

Zakhrov, B. 1962. Heat Treatment of Metals. Moscow: Peace Publisher.