## Analisa pengaruh variasi media pendingin pada perlakuan panas terhadap kekerasan
dan struktur mikro baja karbon rendah
(Effect of cooling media variations on heat treatment on hardness and micro carbon structure of low carbon steel)
Agung Prayogi ¹, Suhardiman² ¹ˑ²Jurusan Teknik Mesin, Politeknik Negeri Bengkalis Jl. Batin Alam, Sungai Alam, Kec. Bengkalis, Kabupaten Bengkalis, Riau 28711 email: Agungprayogi1228@gmail.com (1) , suhardiman@polbeng.ac.id (2)

## Abstrak
Perkembangan  ilmu  pengetahuan dan teknologi  yang  semakin  pesat sangat berpengaruh terhadap  perindustrian di dalam  negeri,  salah  satunya  adalah    industri  yang  menghasilkan  atau  memproduksi  elemen-elemen  mesin  yang sebagian  besar  menggunakan  logam  sebagai  bahan  bakunya.  Penelitian  ini  betujuan  untuk  mengetahui  pengaruh media  pendingin    terhadap  tingkat  kekerasan  dan  struktur  mikro  baja  karbon  paduan  rendah  dengan  melakukan perlakuan  panas  sebelum  dan  sesudah  proses  pemanasan  ( heat  treatment) .  Proses  penelitian  dilakukan  dimulai dengan  pemotongan  baja  karbon  rendah,  kemudian  dilakukan  proses  pemanasan  dengan  temperatur  950˚  C, selanjutnya dilakukan proses pendinginan dengan berbeda  media pendingin  seperti:  Air  hujan, udara, Oli SAE 40 dan Coolant Radiator. Hasil pengujian kekerasan pada spesimen sebelum dilakukan proses pemanasan didapat nilai kekerasan  sebesar  27,75  HRC  dan  untuk  struktur  mikro  spesimen  mengandung  struktur  ferrit  dan  perlit.  Didapat untuk media pendingin air  hujan didapat nilai kekerasan 34 HRC dan untuk struktur mikro yang terkandung  yaitu martensit,  untuk  media  pendingin  oli  SAE  40  nilai  kekerasan  pada  spesimen  didapat  sebesar  28,85  HRC  untuk struktur mikronya spesimen  mengandung struktur ferrit dan perlit, untuk media pendingin  coolant radiator didapat nilai kekerasan paling tinggi sebesar 39 HRC dan untuk struktur mikronya spesimen mengandung struktur martensit dan untuk media pendingin udara  mendapatkat nilai kekerasan terendah dari  media pendingin  lainya  yaitu sebesar 14 HRC dan spesimen tersebut untuk struktur mikro yang terkandung yaitu ferrit dan perlit.
Kata kunci : Uji Struktur Mikro, Uji Kekerasan, Diagram Fasa, Cairan pendingin.

## Abstract
The rapid development of science and technology has greatly influenced the domestic industry, one of which is the industry that produces or produces engine elements which mostly use metal as their raw material. This study aims to determine the effect of the cooling media on the level of hardness and microstructure of low carbon alloy steel by  conducting  heat  treatment  before  and  after  the  heating  process  (heat  treatment).  The  research  process  was carried  out  starting  with  the  cutting  of  low  carbon  steel,  then  the  heating  process  was  carried  out  with  a temperature of 950˚C, then the cooling process was carried out with different cooling media such as: Rainwater, air, SAE 40 Oil and Coolant Radiator. The results of the hardness test on the specimens before the heating process were obtained were hardness values of 27.75 HRC and for the microstructure the specimens contained ferrite and pearlite  structures.  Obtained  for  rain  water  cooling  media  obtained  hardness  value  of  34  HRC  and  for microstructure  contained  namely  martensite,  for  SAE  oil  cooling  media  40  hardness  values  on  specimens  were obtained  at  28.85  HRC  for  microstructure  of  specimens  containing  ferrite  and  perlite  structures,  for  coolant cooling  media  The  radiator  obtained  the  highest  hardness  value  of  39  HRC  and  for  the  microstructure  the specimen  contained  a  martensitic  structure  and  for  the  air  cooling  media  the  lowest  hardness  value  from  other cooling media was 14 HRC and the specimens for the microstructure contained were ferrite and perlite.
Keywords: Micro Structure Test, Hardness Test, Phase Diagram, Coolant

## 1. Pendahuluan
Setiap  logam  mempunyai  karakteristik  yang berbeda-beda,  seperti  sifat-sifat  fisis,  sifat  mekanis dan  sifat  kimia,  maka  diperlukan  suatu  penanganan khusus  agar  setiap  elemen-elemen  logam  tersebut dapat digunakan sesuai yang diinginkan [1].
Sebelumnya  telah  dilakukan  penelitian  oleh Gunawan  Dwi  haryadi  bahwa  dari  hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  nilai  kekerasan,  kekuatan  tarik dan  struktur  mikro  dipengaruhi  oleh  suhu  tempering. Ketika  suhu  tempering  dinaikkan  kekerasan  dan kekuatan tariknya akan  menurun  [2].  Elin Nurain  [3]i berdasarkan penelitiannya menyatakan bahwa Dengan media  pendingin  yang  berbeda,  maka  akan  didapat laju  pendinginan  yang  ber!ainan  yang  menghasilkan perubahan struktur mikro dan kekerasan.
Baja  adalah  material  yang  banyak  digunakan dalam  konstruksi  mesin,  karena  memiliki  sifat  ulet mudah  dibentuk,  kuat  maupun  keras.  Selain  itu  baja dengan unsur utama  Fe dan C bisa  dipadukan dengan unsur lain  seperti  Cr,  Ni,  Ti  dan  sebagainya,  untuk mendapatkan  sifat  mekanik  seperti  yang  diinginkan [4].
Perlakuan panas adalah proses untuk memperbaiki  sifat-sifat  dari  logam  dengan  jalan memanaskan  coran  sampai  temperatur  yang  cocok, lalu  dibiarkan  beberapa  waktu  pada  temperatur  itu, kemudian  didinginkan  ke  temperatur  yang  lebih rendah dengan kecepatan  yang  sesuai.
Diperlukan  upaya  identifikasi  jenis  media pendingin  yang  sesuai  dengan kebutuhan,  oleh karena itu  tujuan  dari  penelitia  ini  adalah  untuk  mengetahui
pengaruh  variasi  media  pendingin  pada  perlakuan panas  terhadap  kekerasan  dan  struktur  mikro  baja karbon rendah.

## 2. Studi Literatur

## 2.1. Baja Karbon
Baja  karbon  merupakan  salah  satu  jenis  baja paduan  yang  terdiri  atas  unsur  besi  (Fe)  dan  karbon (C).  Dimana  besi  merupakan unsur dasar dan karbon sebagai  unsur  paduan  utamanya.  Dalam  proses pembuatan  baja  akan  ditemukan  pula    penambahan kandungan  unsur  kimia  lain  seperti  sulfur  (S),  fosfor (P), slikon (Si),  mangan (Mn) dan unsur kimia lainnya sesuai dengan sifat  baja  yang diinginkan. Baja karbon memiliki kandungan unsur  karbon dalam  besi sebesar 0,2%  hingga  2,14%,  dimana  kandungan  karbon tersebut  berfungsi  sebagai  unsur  pengeras  dalam struktur  baja.
Penggunaan dari masing-masing baja berbeda- beda  berdasarkan      kandungan  karbon  pada  baja tersebut. Baja karbon  rendah  digunakan  untuk kawat, baja profil,  sekrup, ulir dan baut. Baja karbon sedang digunakan  untuk  rel  kereta  api,  poros  roda  gigi, dan  suku  cadang  yang  berkekuatan  tinggi,  atau dengan kekerasan  sedang sampai  tinggi.  Baja  karbon tinggi  digunakan  untuk  perkakas  potong  seperti pisau,  milling  cutter,  reamers,  tap  dan  bagian-bagian yang harus tahan gesekan.
Baja karbon dapat
diklasifikasikan berdasarkan  jumlah  persentase  komposisi  kimia karbon dalam baja yakni sebagai berikut.
1. Baja  Karbon  Rendah  ( Low  Carbon  Steel ).  Baja karbon rendah merupakan baja dengan kandungan  unsur  karbon  dalam  sturktur  baja kurang dari 0,3% C.
2. Baja  Karbon  Sedang  ( Medium  Carbon  Steel ). Baja  karbon  sedang  merupakan  baja  karbon dengan  persentase  kandungan  karbon  pada  besi sebesar 0,3% C – 0,59% C.
3. Baja  Karbon  Tinggi  ( High  Carbon  Steel ).  Baja karbon  tinggi  adalah  baja  karbon  yang  memiliki kandungan karbon sebesar 0,6% C – 1,4% C.
2.2. Diagram Keseimbangan Besi Karbon (Fe-C)
Menurut George Krauss[5], diagram
keseimbangan  besi  karbon  dapat  digunakan  sebagai dasar untuk melaksanakan perlakuan panas. Penggunaan  diagram  ini  relatif  terbatas  karena beberapa  metode  perlakuan  panas  digunakan  untuk menghasilkan  struktur  yang non-equilibrium. Akan tetapi  pengetahuan  mengenai  perubahan  fasa  pada kondisi  seimbang  memberikan  ilmu  pengetahuan dasar  untuk  melakukan  perlakuan  panas.  Bagian diagram Fe-C  yang mengandung karbon dibawah 2 % menjadi perhatian utama untuk perlakuan panas baja.
Diagram  ini  merupakan    dasar    pemahaman untuk    semua    operasi-operasi    perlakuan    panas. Dimana  fungsi  diagram  fasa  adalah  memudahkan
memilih  temperatur  pemanasan  yang  sesuai  untuk setiap  proses  perlakuan  panas  baik  proses  anil, normalizing maupun proses pengerasan.
2.3. Perlakuan Panas (heat Treatment )
Untuk  memperbaiki  sifat-sifat  mekanis  logam, perlu  adanya  suatu  perlakuan  ,perlakuan  yang dimaksud  adalah  perlakuan  panas  ( heat  treatment ). Perlakuan  panas  adalah  suatu  proses  pemanasan  dan pendinginan  logam  dalam  keadaan  padat  untuk mengubah  sifat-sifat  fisis  logam  tersebut.  Baja  dapat dikeraskan sehingga kemampuan memotong meningkat  dan  dapat juga  dilunakkan  untuk mempermudah permesinan lebih lanjut.
Gambar 2 . Diagram Pemanasan
Perlakuan  panas  ( heat  treatment )  pada  baja mempunyai  peran  yang  sangat  penting  dalam  upaya mendapatkan  sifat-sifat  tertentu  yang  diinginkan sesuai  dengan  kebutuhan.  Proses  ini  meliputi pemanasan baja pada suhu tertentu dari dipertahankan pada  waktu  tertentu  serta  didinginkan  pada  media tertentu  pula.  Perlakuan  panas  mempunyai  tujuan untuk  meningkatkan  kuat  tarik  ,  kekerasan,  keuletan, menghilangkan tegangan internal ( internal stress ), dan menghaluskan  ukuran  butir  kristal.  Beberapa  faktor yang  dapat  mempengaruhi  perlakuan  panas,  yaitu suhu  pemanasan,  waktu  yang  diperlukan  pada  suhu pemanasan, laju pendinginan dan lingkungan atmosfir.

## a. Media Pendingin
Proses quenching dilakukan pendinginan secara  cepat  dengan  menggunakan  media  air,  udara, radiator coolent dan  oli  SAE  40.  Kemampuan  suatu jenis  media  dalam  mendinginkan  spesimen  bisa berbeda-beda, perbedaan kemampuan media pendingin  disebabkan  oleh  temperatur,  kekentalan, kadar  larutan  dan  bahan  dasar  media  pendingin. Semakin cepat logam didinginkan maka akan semakin keras  sifat  logam  itu.  Karbon  yang  dihasilkan  dari pendinginan  lebih  cepat  banyak  dari  pendinginan lambat.  Hal  ini  disebabkan  karena  atom  karbon  tidak sempat berdifusi keluar, terjebak dalam struktur kristal dan membentuk struktur tetragonal yang ruang kosong atomnya  kecil,  sehingga  kekerasanya  meningkat. Media pendingin yang digunakan dalam penelitian ini antara  lain  :Air,  udara, coolent radiator  dan  oli  SAE 40.
b. Uji Kekerasan Terdapat tiga jenis ukuran kekerasan, tergantung pada cara melakukan pengujian, yaitu:
1. Kekerasan goresan ( scratch hardness )
3. Kekerasan  pantulan  ( rebound ) . Untuk  logam, hanya  kekerasan  lekukan  yang  banyak  menarik perhatian dalam kaitannya dengan bidang rekayasa.  Terdapat    berbagai    macam    uji kekerasan     lekukan,    antara    lain:  Uji kekerasan Brinell, Vickers, Rockwell, Knoop , dan sebagainya. Pengujian rockwell mirip  dengan  pengujian brinell ,  yakni  angka  kekerasan  yang  diperoleh merupakan  fungsi  derajat  indentasi.  Beban  dan indentor  yang  digunakan  bervariasi  tergantung  pada kondisi pengujian.
Indentor    atau    “ penetrator ”    dapat    berupa bola    baja    atau    kerucut    intan  dengan  ujung  yang agak  membulat  (biasa  disebut  “ brale ”).  Diameter bola  baja  umumnya  1/16  inchi,  tetapi  terdapat  juga indentor  dengan  diameter  lebih  besar,  yaitu  1/8,  1/4, atau  1/2  inchi  untuk  bahan-bahan  yang  lunak. Pengujian dilakukan dengan terlebih dahulu memberikan beban minor 10 kg, dan kemudian beban mayor  diaplikasikan.  Beban  mayor  biasanya  60  atau 100  kg  untuk  indentor  bola  baja  dan  150  kg  untuk indentor brale . Meskipun demikian, dapat  digunakan beban dan indentor sesuai kondisi pengujian.
Dial  pada  mesin  terdiri  atas  warna  merah  dan hitam  yang  didesain  untuk  mengakomodir  pengujian skala  B  dan  C  yang  seringkali  dipakai.  Skala kekerasan  B    digunakan    untuk    pengujian    dengan kekerasan    medium    seperti    baja   karbon rendah  dan baja  karbon  medium  dalam  kondisi  telah  dianil (dilunakkan). Range kekerasannya dari 0–100.
Pengujian  kekerasan Rockwell dilaksanakan dengan cara menekan permukaan spesimen (benda uji) dengan  suatu  indentor.  Penekanan  indentor  ke  dalam benda  uji  dilakukan  dengan  menerapkan  beban pendahuluan  (beban  minor),  kemudian  ditambah dengan beban utama (beban mayor), lalu beban utama dilepaskan sedangkan beban minor masih dipertahankan.Pengujian  kekerasan  dengan    metode Rockwell ini    diatur    berdasarkan    standar    DIN 50103.    Pengujian  Kekerasan  benda  dengan  metode Rockwell memiliki beberapa kelebihan antara lain:
1. Dapat digunakan untuk bahan yang sangat keras.
2. Dapat dipakai untuk batu gerinda sampai plastik.
3. Cocok untuk semua material yang keras dan lunak.
Selain memiliki kelebihan Pengujian kekerasan benda  dengan  metode Rockwell memiliki  beberapa kekurangan antara lain:
1. Tingkat ketelitian rendah.
2. Tidak stabil apabila terkena goncangan.
Persamaan  :
= 𝑛1+𝑛2+𝑛3+𝑛4+𝑛5+𝑛6+𝑛7+𝑛8+𝑛9+𝑛10 𝑚 . . . … . .2.1
Dimana : n : Penjejakan atau titik pengujian m : Jumlah banyak titik

## 2.4. Struktur Mikro
Untuk  mengetahui  sifat  dari  suatu  logam,  kita dapat melihat struktur mikronya. Setiap logam dengan jenis  berbeda  memiliki  struktur  mikro  yang  berbeda. Dan dari struktur mikro kita dapat melihat: a.   Ukuran dan bentuk butir
b.  Distribusi  fasa  yang  terdapat  dalam  material khususnya logam
c.   Pengotor yang terdapat dalam material
Diagram fasa adalah diagram yang menampilkan  hubungan  antara  temperatur    dengan kadar    karbon,    dimana    terjadi    perubahan    fasa selama proses pendinginan dan pemanasan.
Gambar 3. Diagram fasa besi karbon[6]
Fasa-fasa  yang  ada  pada  diagram  fasa  besi karbon dapat dijelaskan sebagai berikut:[7]
1. Ferrit
Memiliki  bentuk  sel  satuan  BCC  terbentuk pada    proses    pendinginan  lambat  dari austensite baja hipoeuctoid (baja  dengan  kandungan  karbo  < 0,8%),  bersifat  lunak,  ulet,  memiliki  kekerasan  (70- 100) BHN dan konduktivitas thermal nya tinggi.
2. Cementit
Cementit adalah senyawa besi dengan karbon, umumnya dikenal sebagai karbida besi dengan rumus kimia  Fe3C,  bentuk  sel  satuannya ortorombik, dan bersifat keras (65-68) HRC 3. Perlit
Perlit adalah  campuran ferit dan cementit berlapis  dalam  suatu  struktur  butir,  memiliki  nilai kekerasan  (10-30)  HRC.  Pendinginan lambat menghasilkan Perlit kasar,     sedangkan    struktur mikro Perlit halus terbentuk dari hasil pendinginan cepat. Baja yang memiliki struktur mikro Perlit kasar kekuatannya  lebih  rendah  bila  dibandingkan  dengan baja yang memiliki struktur mikro Perlit halus.
4. Martensit
Terbentuk dari pendinginan cepat fasa austensit sehingga mengakibatkan  sel satuan  FCC bertransformasi  secara  cepat  menjadi  BCC,  unsur karbon yang larut dalam  BCC terperangkap  dan  tetap berada dalam sel satuan itu, hal tersebut menyebabkan terjadinya distorsi sel satuan sehingga sel satuan BCC berubah    menjadi    BCT.    Struktur    mikro martensit seperti    bentuk  jarum-jarum  halus,  bersifat keras (20- 67) HRC, dan getas.
5. Austenit
Memiliki  bentuk  sel  satuan  FCC  yang mengandung unsur karbon hingga maksimum 1.7%.
3. Metode Penelitian
Peralatan  yang  digunakan  pada  penelitian  ini adalah:
1. Mesin uji kekerasan
Alat  uji  kekerasan  Rockwell  digunakan  untuk mengetahui  nilai  kekerasan  pada  spesimen  uji. Rockwell Hardness Test adalah pengukuran kekerasan
berdasarkan kenaikan bersih kedalaman kesan sebagai beban diterapkan.
2. Mesin Uji Struktur Mikro
Mikroskop  optik  digunakan  untuk  mengamati struktur mikro pada spesimen.
3. Tungku Pemanas
Tungku  pemanas  digunakan  untuk  perlakuan panas  (heat  treatment)  pada  spesimen  yang  telah dipotong.
Gambar 4. Furnace Chamber 4. Amplas
Amplas  dan  poles  digunakan  untuk  proses pembuatan  spesimen  untuk  pengujian  kekerasan  dan struktur mikro.
Adapun bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah :
1. Baja karbon rendah ( Baja karbon ST-37)
Kode  St  37  adalah  baja  karbon  rendah  yang memiliki  kandungan  unsur  karbon  di  dalam  baja sebesar 0,16% C. Baja ST 37 terbentuk atas beberapa paduan  unsur  kimia  seperti  yang  ditampilkan  pada tabel 3.1 yakni sebagai berikut:
Tabel 1. Komposisi kimia Baja Rendah No Unsur Simbol Komposisi Kimia (%) 1 Besi Fe 99,092 2 Karbon C 0,160 3 Mangan Mn 0,385 4 Silikon Si 0,0221 5 Fosfor P 0,028 6 Kobal Co 0,077 7 Cuprum Cu 0,036 8 Wolfrom W 0,001

## 2. Oli SAE 40
Tabel 2. Spesifikasi Oli SAE 40 Typycal characteristics NO Properties Test Method Typical Test Result 1 No.SAE Viscosity grade 2 Viscosity kinematic,at 40˚C,cst D-445 93.41 3 Viscosity kinematic at 100˚ C, cst, 14.18 4 Colour astm 2.5 5 Viscosity index D-2270 156 6 Apparent viscosity/CSS @ -25 ˚C,cP D-5293 5500 7 Total base number (TBN) mg KOH/G D-2896 10.05 8 Pour point ˚C D-98 -15 3. Udara Tabel 3. Komponen terbesar penyusun udara N O komponen formula Persen formula Ppm 1 Nitrogen N 78,08 780.800 2 Oksigen O² 20,95 209.500 3 Argon Ar 0,934 9.340 4 Karbon dio CO² 0,0314 314 5 Neon Ne 0,00182 18 6 Helium He 0,000524 5 7 Metana CH4 0,0002 2 8 Kripton Kr 0,000114 1

## 4.   Hasil Dan Pembahasan

## 4.1  Hasil Uji Kekerasan Dan Struktur Mikro
Penelitian  ini  menghasilkan  data  –  data yang  berupa  angka  dalam  tabel,  gambar  grafik dan  struktur  mikro  dari  spesimen  penelitian antara  sebelum  dilakukan  perlakuan  dan  sesudah dilakukan  perlakuan  panas  yang  menggunakan media pendingin air hujan, oli SAE 40, udara dan coolant radiator dengan  temperatur  950˚C  dan menggunakan waktu tahan 30 menit.
Gambar  6. Spesimen  Hasil  Pengujian  Kekerasan Rockwell
Adapun  hasil  dari  pengujian  kekerasan  pada spesimen  dengan  metode Rockwell sebelum diberi perlakuan  panas  dapat  dilihat  pada  tabel  berikut ini:
Tabel  4. Pengambilan  data  kekerasan rockwell
sebelum dilakukan proses pemanasan Kode Sampel Penjejakan Kekerasan Rockwell Rata-Rata (HRC)
Keteran gan Baja Karbon Rendah 1 32 27.5 Load: 100Kgf 2 30.5 3 29 4 31.5
5 32 6 28.5 7 32 8 31 9 30 10 30
Gambar 7. Struktur mikro tanpa perlakuan
Gambar  4.2  pada  pengujian  struktur  mikro pada  baja  karbon  rendah  menunjukan  lebih  banyak kristal  ferrit  dibanndingkan  kristal  perlit.  Pada spesimen ini terlihat adanya ferrit yang halus dan agak terang sedangkan perlit terlihat agak gelap dan kasar. Kristal  ferrit  yang  mempunyai  sifat  lunak  lebih banyak  mendominasi  struktur  baja.  Sementara  kristal perlit  berada  diantaranya  dengan  jumlah  yang  lebih sedikit.  Perlit  yang  mempunyai  sifat  lebih  keras dibandingkan  ferrit  menempati  posisi  yang  tidak teratur.  Maka  dapat  disimpulkan  bahwa  baja  karbon rendah memiliki nilai kekerasan yang cukup rendah.
Nilai  Rata-Rata  Pengujian  Kekerasan  Dan Struktur Mikro Setelah Dilakukan Proses Pemanasan. Spesimen Dengan Media Pendingin Coolant Radiator seperti table berikut:
Tabel  5. Data  nilai  kekerasan  media  pendingin Coolant radiator
Spesim en Waktu Tahan (holding time) Media Pendingin Penjeja kan
Kekerasan Rockwell Baja
Karbon
Rendah 30 Menit
Coolant Radiator
1 45,5
2 39,5 3 40 4 39,5 5 38 6 37,5 7 36,5 8 35 9
38 10 40,5 Rata Rata HRC 39 HRC
Gambar  8. Grafik  Kekerasan  Media  Pendingin Coolant Radiator Berdasarkan hasil pengujian kekerasan rockwell pada baja karbon rendah dapat dilihat bahwa tingkat kekerasan setelah dilakukan proses
pemanasan  ( Heat  Treatment )dan  proses  pendinginan menggunakan  media  pendingin coolant radiator, diketahui  HRC  rata-rata  pada  spesimen  ini  adalah  39 HRC.  Hal  ini  menunjukan  nilai  kekerasan  pada spesimen ini cukup tinggi.
Gambar  9. Struktur  mikro  media  pendingin coolant radiator
Pada  Spesimen  dengan  media  pendingin Coolant Radiator  memiliki  Struktur  mikro  dengan mendominasi struktur  martensit  yang  berukuran  lebih besar  dan  tidak  teratur  dari  spesimen  dengan  media pendingin  air  hujan.  Hal  ini  menyebabkan  tingkat kekerasan  pada  spesimen  ini  cukup  tinggi.  Dapat dilihat  pada  foto  struktur  mikro  gambar  4.4  dengan pembesaran 400 X.

## 4.2. Spesimen Dengan Media Pendingin Air Hujan
Tabel 6. data kekerasan spesimen dengan media pendingin air hujan
Spesimen Waktu Tahan (holdin g time) Media Pendingin Penjejakan Kekerasan Rockwell Baja Karbon Rendah 30 Menit Air Hujan 1 32 2 37
3 36
4 31,5 5 32,5 6 35,5 7 33 8 35 9 37 10 32 Rata-rata HRC 34,15 HRC
45,5
39,5 40 39,5 38 37,5 36,5 35 38 40,5 0 10 20 30 40 50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Titik Uji Series2 Ferrit Perlite Martensit
Gambar 10. Grafik Nilai Kekerasan Media Pendingin

## Air Hujan
Berdasarkan  pengujian  kekerasan rockwell pada spesimen baja karbon rendah dapat dilihat bahwa tingkat  kekerasan  setelah  dilakukan  pemanasan (Heat Treatment) dan  melalui  proses  pendinginan  dengan menggunakan  media  pendingin  air  hujan,  didapatkan dari  hasil  rata-rata  dari  pengujian  rocwell  diketahui HRC rata rata pada spesimen ini adalah 34,15 HRC.
Gambar 11. Struktur mikro media pendingi air hujan
Dari  hasil  proses hardening dengan  media pendingin  air  hujan  terlihat  daerah  martensit, sedangkan daerah ferrit pada spesimen pendiginan air hujan  telah  memudar  dan  berganti  dengan  martensit. Perubahan  itu  terjadi  karna  terjadinya  pendinginan secara  cepat  sehingga  ferrit  yang  bertransformasi menjadi  austenit  pada  pemanasan  akan  akan bertransformasi menjadi martensit. Hal ini menyebabkan  tingkat  kekerasan  pada  spesimen  ini cukup  tinggi.  Dapat  dilihat  pada  foto  struktur  mikro gambar 4.6 dengan pembesaran 400 X.

## 4.3. Spesimen Dengan Media Pendingin Oli SAE 40
Tabel 7. Data kekerasan dengan media pendingin Oli SAE 40
Spesimen Waktu Tahan ( holding time ) Media Pendingin Penjejak an Kekerasan
Rockwell
Baja
Karbon Rendah 30 Menit Oli SAE 40
1 28,5 2 29
3 32
4 30 5 29,5 6 26 7 28 8 28,5 9 29 10 28 Rata-rata HRC 28,85 HRC
Gambar 12. Grafik Nilai Kekerasan Media Pendingin Oli SAE 40
Berdasarkan  pengujian  kekerasan rockwell pada spesimen baja karbon rendah dapat dilihat bahwa tingkat  kekerasan  setelah  dilakukan  pemanasan  ( heat Treatment )  dan  melalui  proses  pendinginan  dengan menggunakan  media  pendingin  Oli  SAE  40, didapatkan  dari  hasil  rata-rata  dari  pengujian  rocwell diketahui  HRC  rata  rata  pada  spesimen  ini  adalah 28,85 HRC.
Gambar 13. Struktur mikro media pendingin Oli SAE 40
Sama  dengan  spesimen  pendinginan  udara pada  spesimen  dengan  pendinginan  oli  juga  masih menghasilkan  kandungan  ferrit  dan  perlit  pada pemanasan 950˚C. Pada ferrit yang merupakan larutan padat  dari  atom-atom  pada  karbon  murni  yang mempunyai  sel-sel  kubus  dan  mempunyai  sifat  sifat liat  dan  lunak.  Perlit  merupakan  senyawa eutectoid yang  sebenernya tersusun dari  fasa  simentit dan  ferrit yang  tersususn  dalam  bentuk  lapisan  lapisan  halus yang  mempunyai  sifat  kuat  dan  cukup  keras. Dibandingkan  dengan  spesimen  yang  mengalami pendinginan  dengan  media  udara  dan  spesimen  tanpa perlakuan  maka  spesimen  dengan  pendinginan  oli lebih keras, ini terjadi karna media pendingin oli lebih cepat dibandingkan dengan pendingin udara .
32 37 36 31,5 32,5 35,5 33 35 37 32 0 10 20 30 40 50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 28,5 29 32 30 29,5 26 28 28,5 29 28 0 10 20 30 40 50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Martensit Perlit Ferrit
4.4. Spesimen Dengan Media Pendingin Udara
Tabel  8. Data  Nilai  kekerasan  dengan  media pendingin udara
Gambar 14. Grafik Nilai Kekerasan Media Pendingin Udara
Berdasarkan  pengujian  kekerasan rockwell pada spesimen baja karbon rendah dapat dilihat bahwa tingkat  kekerasan  setelah  dilakukan  pemanasan  ( Heat Treatment )  dan  melalui  proses  pendinginan  dengan menggunakan media pendingin udara tingkat kekerasan pada spesimen ini paling rendah dibandingkan  dengan  yang  menggunakan  media pendingin  lainya,  ini  disebabkan  karena  pada  proses pendinginan  untuk  media  pendingin  udara  cukup lambat,  dan  didapatkan  dari  hasil  rata-rata  dari pengujian rockwell diketahui  HRC  rata  rata  pada spesimen ini adalah 14 HRC.
Gambar 15. Struktur mikro media pendingin udara
Dari  hasil  proses hardening dengan  media pendingin  udara  menunjukan  bahwa  material  tersebut memiliki struktur mikro perlit dan ferrit. Dimana pada struktur  tersebut  terlihat  bahwa  perlit  yang  paling mendominasi pada spesimen tersebut. Dimana terlihat struktur mikro perlit dan ferit yang besar dan kasar hal itu  menyebabkan  tingkat  kekerasan  pada  spesimen tersebut  paling  lunak  dari  spesimen  dengan  media pendingin  lainya  dan  spesimen  aslinya.  Terlihat  pada foto  struktur  mikro  Gambar  4.6  dengan  pembesaran 400X.
4.3 Hasil Nilai Perbandingan Pengujian Kekerasan Dan Struktur Mikro
Berikut  adalah  tabel  perbandingan  hasil pengujian kekerasan pada baja karbon rendah sebelum dilakukan perlakuan dan yang sudah diberi perlakuan panas  ( Heat  Treatment )  dan  penahanan  waktu ( holding time)  selama  30  menit  menggunakan  variasi media pendingin, dengan metode pengujian kekerasan Rockwell.
Tabel 9. Data perbandingan  hasil  Kekerasan sebelum dan sesudah dilakukan pemanasan
Spesimen Sebelum Dilakukan Pemanasan Media Pendingin Baja Karbon Rendah Air Huj an Oli SAE 40 Udara Coolant Radiato r Rata – rata HRC 27,5 HRC   34,15 HR C 28,85 HRC 14 HRC 39 HRC
Gambar  16. Grafik  Gabungan    nilai  kekerasan

## Rockwell
Pada gambar 4.11  menunjukan gabungan nilai kekerasan  dari  spesimen  baja  karbon  rendah  sebelum dilakukan  pemanasan  dan  sesudah  proses  pemanasan ( heat treatment ) dengan variasi media pendingin pada proses  pendinginan.  Dan  setelah  dirata–ratakan  pada pengujian  spesimen  sebelum  dilakukan  pemanasan terdapat  nilai  kekerasan  sebesar  27,5  HRC.  Setelah dilakukan  pemanasan  pada  spesimen  uji  nilai kekerasan  tertinggi  terdapat  pada  spesimen  dengan variasi  media  pendingin  menggunakan coolant radiator  dengan  pemanasan  950˚C  selama  30  menit sebesar  39  HRC,  dan  variasi  menggunakan  air  hujan dengan  pemanasan  950˚C  selama  30  menit  sebesar 34.15  HRC, kemudian  variasi  menggunakan Oli  SAE 40 dengan pemanasan 950˚C selama 30 menit sebesar 28.85  HRC  dan  sedangkan  variasi  menggunakan media  pendingin  udara  mendapatkan  nilai  kekerasan terendah  dengan  pemanasan  950˚C  selama  30  menit sebesar 14  HRC. Jadi, dapat disimpulkan  bahwa nilai kekerasan  dengan  variasi  media  pendingin coolant radiator  dengan  pemanasan  dan  penahanan  waktu ( holding  time )  selama  30  menit    merupakan  nilai kekerasan  spesimen  paling  tertinggi  diantara  variasi menggunakan  media  pendingin  air  hujan,  udara,  dan oli  SAE  40  yaitu  sebesar  39  HRC,  sedangkan
14,5 12,5 14 15 14 15,512,5 12 17 13 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Series2
45,5 39,5 40 39,5 38 37,536,5 35 38 40,5 32 37 36 31,532,535,5 33 35 37 32 28,529 32 30 29,5 26 28 28,5 2928
14,5
12,5
14 15 14 15,5 12,5 12 17 13 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 N il ai K ek er as an H R C Perlit Ferrit
spesimen  tanpa  perlakuan  mendapat  nilai  kekerasan sebesar 27.5 HRC.
Pada spesimen dengan pendinginan udara yang terlihat  pada  struktur  mikro  adalah  perlit  dan  ferrit. Akan  tetapi  yang  paling  mendominasi  adalah  ferrit. Ferrit  yang  berwarna  putih  terlihat  lebih  besar  butir- butirnya  dan  terlihat  kasar,  sehingga  spesimen  ini memiliki sifat lunak dan liat. Pendinginan yang secara lambat  menyebabkan  spesimen  ini  memiliki  jumlah ferrit  yang  banyak,  nilai  kekerasan  yang  dimiliki spesimen  dengan  media  pendingin  udara  sebesar  14 HRC.  Spesimen  dengan  pendinginan  dengan  udara nilai kekerasanya paling rendah dibandingkan dengan spesimen  pendinginan:  oli  SAE  40,  air  hujan  dan coolant radiator.
Pada  spesimen  dengan  media  pendingin coolant  radiator dan  air  hujan  struktur  yang  terlihat adalah daerah martensit, sedangkan daerah ferrit pada spesimen  pendiginan  air  hujan  telah  memudar  dan berganti dengan martensit. Perubahan itu terjadi karna terjadinya  pendinginan  secara  cepat  sehingga  ferrit yang bertransformasi menjadi austenit pada pemanasan  akan  akan  bertransformasi  menjadi martensit.  Hal  ini  menyebabkan  tingkat  kekerasan pada spesimen ini cukup tinggi dengan nilai kekerasan rockwell sebesar  39  HRC  untuk  media  pendingin coolant radiator  dan  nilai  kekerasan  rocwell  untuk media pendingin air hujan adalah sebesar 34,15 HRC.
Pada  spesimen  dengan  media  pendingin  oli SAE  40  struktur  yang  terkandung  dalam  spesimen adalah  ferrit  dan  perlit.  Dibandingkan  dengan spesimen yang mengalami pendinginan dengan media udara  dan  spesimen  tanpa  perlakuan  maka  spesimen dengan  pendinginan  oli  lebih  keras.  Ini  terjadi  karna media pendingin oli  lebih  cepat dibandingkan dengan pendingin  udara.  Nilai  kekerasanyang  dimiliki spesimen dengan media pendingin oli SAE 40 sebesar 28.85 HRC.

## 5.   Kesimpulan
Berdasarkan  hasil  analisa  yang  diperoleh  dari hasil  penelitian  proses hardening yang  dilakukan dengan temperatur 950˚C dengan media pendingin air, oli  SAE  40, coolant radiator  dan  udara  .Media pendingin  sebagai  pembanding,  maka  dapat  diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Didapat nilai kekerasan spesimen sebelum dilakukan  proses  pemanasan  yang  diperoleh sebesar 27,5 HRC. Nilai kekerasan  yang diperoleh dari  media  pendingin coolant radiator  adalah  39 HRC.  Untuk  nilai  kekerasan  yang  diperoleh  oleh media  pendingin  air  hujan  34.15  HRC , sedangkan untuk  nilai  kekerasan  yang  diperoleh  oleh  media pendingin  Oli  SAE  40 28.85  HRC  dan    nilai kekerasan  yang  diperoleh  oleh  media  pendingin udara 14  HRC . Disini  terlihat  bahwa  spesimen yang  memiliki  nilai  kekerasan  tertinggi  ada  pada media  pendingin coolant radiator  dengan  nilai kekerasan 39 HRC.
2. Struktur  mikro  pada  baja  karbon  rendah  yang terbentuk  adalah  perlit  dan  ferrit.  Untuk  struktur mikro  dengan  media  pendingin  air  hujan  dan coolant radiator  yang  terbentuk  adalah  martensit. pendinginan  secara  cepat  sehingga  ferrit  yang bertransformasi  menjadi  austenit  pada  pemanasan akan  akan  bertransformasi  menjadi  martensit.  Hal ini  menyebabkan  tingkat  kekerasan  pada  kedua spesimen  ini  cukup  tinggi.  Untuk  struktur  mikro pada  spesimen  dengan  media  pendingin  udara
yang  terbentuk  adalah  perlit  da  ferrit,  dan  untuk spesimen dengan media pendingin oli SAE 40 yang terbentuk adalah perlit dan ferrit. Tapi dibandingkan  dengan  spesimen  yang  mengalami pendinginan  dengan  media  udara  dan  spesimen tanpa perlakuan maka spesimen dengan pendinginan oli lebih keras. Ini terjadi karna media pendingin  oli  lebih  cepat  dibandingkan  dengan pendingin udara.

## Daftar Pustaka
[1]  H.  Amanto, Ilmu  Bahan ,  Jakarta  Bumi  Aksara, 1999.
[2]  G.  D.  Haryadi, Pengaruh  Suhu  Tempering Terhadap Kekerasan,Kekuatan Tarik Dan Struktur Mikro Pada  Baja K-460 , Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin FT-UNDIP, 2006.
[3]  Nuraini  Elin,  dkk,  “Pengaruh  Suhu  Dan  Media Pendingin  Terhadap  Perubahan  Kekerasan  Dan Struktur Mikro Pada Perlakuan Panas ALMG2”, Prosiding  Pertemuan  Dan  Presentasi  Ilmiah, PPNY-BATAN , Yogyakarta, 1996.
[4]  Schonmetz  Alois, Pengetahuan  bahan  dalam pengerjaan logam , Angkasa, 1985
[5]  G.  Krauss,  “Heat  Treated  Martensitic  Steels: Micro structural system for Advanced Manufacture”, Iron  Steel  Inst.  Jpn.  Int ,  Vol  35 (No.4), p1-4, 1995.
[6]  Timing, R. L , Engineering Materials , 1998.
[7]  R. Suratman, Panduan Proses Perlakuan Panas , Lembaga Penelitian, Institut Teknologi Bandung, 1994.