Received 03  Juli 2023;  Received in revised form  16 Juli  2023;  Accepted 24 Agustus 2023 Available online 1 Septe mber 2023
Contents list available at Sinta

## A R M A T U R
: Artikel  Teknik  Mesin  & Manufaktur
Journal homepage: https://scholar.ummetro.ac.id/index.php/armatur
Pengaruh gelombang ultrasonik terhadap nilai kekerasan, laju korosi baja AISI 1020 pada larutan HCl 3,5% setelah proses quenching
Sugeng Prasetyo 1* , Yuliani 1 ,  Firdaus  MS 1
1 Nama  Jurusan Teknik  Mesin, Universitas Islam  Ogan Komering  Ilir  Kayuagung, Jalan Lintas Timur  Nomor  333  Celikah-Cintaraja,  Kayuagung, Sumatera  Selatan.
A R T I C L E I N F O

## A B S T R A C T
Keywords: Quenching ultrasonic hardness value corrosion rate HCl 3.5% Determination of the value of hardness, corrosion rate and microstructure  after  the quenching  process  with variations  in  immersion  time  with  the  help  of ultrasonic waves, cooling media in 3,5% HCl solution.
The specimens were placed in ultrasonic batches with a frequency of 45 KHz to obtain maximum results. the lowest  hardness  values  in  water  cooling  media occurred  at  the  time  of  immersion  using  ultrasonic waves  7  hours,  tempering  temperatures  of  300°C, 400°C and 500°C were 0,6 HRA, 51.2 HRA, 51,6HRA for  oil  medium  of  40  ,3HRA,  41.2HRA,  41.3HRA. While the value of the corrosion rate was obtained the higher  the  tempering  temperature  and  the  length  of immersion  time  the  corrosion  rate  decreased  the corrosion  rate  value  in  the  oil  cooling  medium  was 0.1663  mm/year,  0.1663  mm/year,  0.4726  mm/year, respectively.  as  well  as  water  cooling  media, respectively, namely 0.2125 mm/year, 0.3151mm/year and 0.2538  mm/year. metallographic  test results  can be a lot of pearly and ferrite formed.

## Pendahuluan
Baja  karbon  rendah  banyak  diterapkan dalam  berbagai  bidang  karena  mempunyai biaya  produksi  yang  rendah.  Baja  karbon AISI  1020  sudah  banyak  diaplikasikan  pada bidang industri  manufaktur,  pipa,  suku cadang  mesin  [1].  Permasalahan  yang  sering dihadapi  penggunaan  material  logam  adalah
terjadinya  korosi  terutama  pada  lingkungan suhu  tinggi  [2]  mengakibatkan  terjadinya kerusakan  dan  kegagalan  pada  material tersebut  [3].  Pada  negara  maju 5% pendapatan negara dialokasikan untuk pencegahan atau pemeliharaan dan mengganti  produk  atau  alat  akibat  terjadinya korosi  [4].
Korosi  terjadi  pada  logam  ferrous  dan  non ferrous. Pada logam ferrous korosi
dipengaruhi  oleh  sifat  material  logam  pada komposisi yang membentuknya. Faktor utama  penyebab  korosi  adalah  adanya  reaksi elektro kimia dengan lingkungannya, dimana  kecepatan  korosi  tergantung  dari beberapa  aspek  pendukungnya,  antara  lain temperatur, konsentrasi reaktan, kelembaban,  tegangan  mekanik,  dan  erosi akibat  gesekan  [5].  Penggunaan  gelombang ultrasonik  dalam  mengukur  laju  korosi  dapat mengetahui  cacat  dan  kerusakan  pada material.  penelitian  serupa menunjukkan bahwa  dengan  variasi  waktu  ultasonik  2 jam,  4  jam  dan  6  frekuensi  40  kHz  dengan larutan  asam  klorida  (HCl)  3,5%  pada  baja karbon. Pengukuran laju dapat menggunakan metode kehilangan berat ( corroding specimens ) dan metode elektrokimia  ( electric  and  electro  chemical techniques ) [6].
Dengan  menggunakan  metode kehilangan  berat,  maka  persamaan  laju korosi  dapat dihitung  menggunakan persamaan  dibawah  ini.
Corrosion  Rate = W x K D x A x T (1)
dengan  : CR = lajukorosi W  = Kehilangan  berat selama  korosi  (mgr) D   = Massa jenis  spesimen  (gr/cm) A   = Luas  Penampang  (cm 2 ) T   = Waktu Proses Korosi  (jam)
Tabel  1. Hubungan  laju  korosi  dengan ketahanan   korosi No Ketahanan Korosi  Relatif Laju  Korosi (mm/tahun) 1 Luar  Biasa < 0,02 2 Baik  Sekali 0,02 - 0,15 3 Baik 0,15 - 0,5
4 Cukup 0,5 - 1,25 5 Jelek 1,25 - 5 6 Jelek  Sekali >5
Perlakuan  panas  dapat  mengubah sifat  mekanik  pada  baja  seperti  kekuatan luluh,  kekuatan  tarik,  kekerasan,  ketahanan benturan  [7].  Perlakuan  panas  merupakan perubahan  sifak  mekanik  melalui  proses pemanasan dan pendinginan yang diinginkan sehingga terjadi perubaan struktur  kristal  logam.  Beberapa  variabel yang  mempengaruhi  sifat  mekanik  seperti temperatur, waktu tunggu dan laju pendinginan  [8].
Penggunaan  Media  pendingin  pada spesimen  uji  adalah  untuk  mendinginkan spesimen  tersebut  setelah  mengalami heat treatment merupakan  faktor  yang  dapat mempengaruhi nilai kekerasan. pada penelitian  ini  penggunaan  air  dan  oli  sebagai media quench proses  pendingin  cepat  agar menghasilkan  struktur  martensit  dari  fase austenit.  Setelah  melakukan  pendinginan spesimen  mendapatkan  perlakuan  tempering untuk  mengurangi  nilai  kekerasan  semakin tinggi  suhu  tempering  dan  semakin  lama didiamkan  pada  suhu  ini  maka  nilai  keuletan dan  ketangguhan  semakin  baik  dan  nilai kekerasan  semakin  rendah.
Penggunaan Gelombang utrasonik yang bersifat non-invasive dan non- destructive , yang  dapat  di  aplikasikan dengan  mudah  ke  berbagai  bidang  [9]. Salah  satu  contoh  manfaat  penggunaan gelombang  ultrasonik  untuk  mempercepat suatu  proses  [10].  Cara  kerja  gelombang ultrasonik  pada  laju  korosi  adalah  sebagai berikut dimana gelombang ultrasonik terbentuk  dari  pembangkitan  ultrason  secara lokal  dari  kavitasi  mikro  pada  sekeliling atau  sekita    material  sehingga  terjadi  efek ganda disamping itu juga kavitasi gelombang  ultrasonic  dapat  mengahasilkan
daya  patah  dan  meningkatkan  transfer material  [11].
Dari  keterangan  diatas  penelitian  ini bertujuan  untuk  mengetahui  sifat  mekanik berupa  nilai  kekerasan  dan  laju  korosi dengan  bantuan  gelombang  ultrasonic  pada larutan  asam  dengan  melakukan  variasi media  pendingin  yaitu  air  dan  oli  pada proses quenching, sedangkan variasi temperatur tempering adalah 300°C, 400°C, 500°C dan variasi waktu gelombang  ultrasonik  5  jam,  6  jam,  7  jam, pada larutan  Asam  HCl  3,5% .

## Metode Penelitian
Pada  penelitian  ini  metode  yang digunakan adalah metode penelitian rancangan  acak  lengkap  (RAL)  dengan variasi media pendingin, temperatur tempering, variasi waktu penggunaan gelombang  ultrasonic  dan  media  pelarut berupa  larutan  asam  klorida  HCl  3,5%. Dengan  menggunakan  metode  diatas  dapat diketahui  nilai  laju  korosi,  nilai  kekerasan sturktur  mikro  baja  karbon  rendah  AISI 1020 setelah mendapatkan perlakuan quenching  dan  tempering  pada  larutan  asam klorida dengan bantuan gelombang ultrasonik.  Pada  proses  penelitian  mula- mula  dibuat  spesimen  dengan  diameter  3  cm tebal  2  cm  kemudian  diamplas  sampai  bersih untuk  menghilangkan  kotoran,  dimasukkan kedalam Loyang kemudian spesimen dimasukkan  ke  dalam  furnace  dengan  suhu quenching  900°C  holding  time  45  menit setelah  mencapai  waktu  yang  ditentukan spesimen  didinginkan  secara  cepat  dengan media  pendingin  air  dan  oli  kemudian spesimen ditempering dengan variasi temperatur 300°C, 400°C dan 500°C dengan waktu  tunggu  30  menit  setelah  spesimen dingin  spesimen  di  masukkan  kedalam  gelas beker  ditambah  dengan  larutan  asam  3,5% dimasukkan kedalam ultrasonik batch dengan  frekunsi  45KHz  selama  5  jam,  6 jam, 7  jam dengan  cara yang  sama  perlakuan pada  lauran  garam  3,5%.  Setalah  proses selesai dihitung laju korosi metode
kehilangan berat, struktur mikro menggunakan  mikroskop  dan  uji  kekerasan dengan  menggunakan  metode  Rockwell
Alat  dan  bahan  yang  digunakan  pada penelitian dengan judul pengaruh gelombang utrasonik terhadap nilai kekerasan,  laju  korosi  baja  AISI  1020  pada larutan  HCl  3,5%  setelah  proses  quenching adalah  menggunakan  alat  berupa  mesin  uji rockwell, ultrasonik batch, mikroskop, kamera,  timbangan  digital,  baskom,  sarung tangan,  gelas  ukur,  suntikan,  gelas  takar, penggaris  dan jangka  sorong, gerinda potong,  kikir,  amplas  dan  alat  bantu  yang lainnya.  Sedangkan  bahan  yang  digunakan antara  lain  baja  AISI  1020,  larutan  asam klorida  3,5%, aquades.
Pengujian yang dilakukan pada penelitian  ini  adalah  pengujian  kekerasan dan  laju  korosi  bertempat  di  Laboratorium Metalurgi  dan  Pengujian  Bahan  Jurusan Teknik Mesin Universitas Diponogoro Semarang.
Pengujian kekerasan menggunakan  jenis  rockwell,  laju  korosi menggunakan  ultrasonik  batch.

## Hasil dan Pembahasan
Data dan hasil perhitungan pengujian kekerasan, laju korosi dan struktur  mikro,  kemudian  dapat  disajikan dalam  bentuk  grafik  untuk  mempermudah proses  analisis  dan  pembahasan.  Adapaun analisis  pembahasan  dari  masing-masing pengujian  adalah  sebagai  berikut.

## 3.1    Analisis Hasil Uji  Kekerasan
Hasil  pengujian  kekerasan dapat  di  lihat pada Gambar  1 dan Gambar  2 berikut.
Gambar  1. Grafik  hasil  uji  kekerasan dengan  media  pendingin  air.
Gambar  2. Grafik  hasil  uji  kekerasan dengan  media  pendingin  oli.
Pengujian kekerasan dengan
temperatur quenching 900°C holding  time 45  menit  pada  media  air  dan  oli  dengan variasi  temperatur  tempering  300°C,  400°C dan  500°C  selama  30  menit  dengan  variasi waktu perendaman dengan bantuan gelombang  ultrasonik  5  jam,  6  jam,7  jam didapatkan nilai kekerasan semakin
menurun karena terbentuknya pearlit dengan  dimensi  yang  besar.  Pearlit  yeng terbentuk  merupakan  dispersi  partikel  yang bulat  dalam  matriks  ferit.  partikel  pearlit yang  keras  dapat  menghambat  deformasi plastik  matriks  ferit  yang  lunak  dan  ulet. Namun  dari  segi  tingkat  ketahanan  terhaap korosi  fenomena  ini  dapat  menurunkan  laju korosi  karena  terjadi  pengurangan  dan terjadi  presipati  pearlit  pada  daerah  batas butir.

## 3.2    Analisis Hasil Laju  Korosi
Hasil  pengujian  kekerasan dapat  di  lihat pada Gambar  3 dan Gambar  4 berikut.
Gambar  3. Grafik  hasil  uji  laju  korosi  pada media  pendingin  air
.Gambar  4. Grafik  hasil  uji  laju  korosi  pada media  pendingin  oli.
58,8 55,4 47,6 59,1 58 51,2 63,1 58,7 51,6 0 10 20 30 40 50 60 70 5 Jam 6 Jam 7 Jam N ila i K e ke ra sa n (H R A ) Variasi  Perendaman (Jam) Suhu Tempering 300°C Suhu Tempering 400°C Suhu Tempering 500°C 49,5 42,4 40,3 50,1 42,5 41,2 53 46,6 41,3 0 10 20 30 40 50 60 5 Jam 6 Jam 7 Jam N il a i k e k e r a s a n ( H R A ) Variasi Perendaman  (Jam) Suhu Tempering 300°C
Suhu Tempering 400°C
Suhu Tempering 500°C
0,6966 0,2877 0,2125 0,5349 0,4315
0,3151 0,5486 0,3395 0,2538 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 5 Jam 6 Jam 7 Jam L a ju K o r o s i (m m /T a h u n ) Waktu  Perendaman  (Jam) Suhu Tempering 300°C
Suhu
Tempering 400°C Suhu Tempering 500°C
1,1568 0,4829 0,16663 0,8583 0,271 0,1663 0,7214 0,4728 0,4726 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 5 Jam 6 Jam 7 Jam L a ju K o r o s i (m m /T a h u n ) Variasi Perendaman  (Jam) Suhu Tempering 300°C
Suhu Tempering 400°C
Suhu
Tempering 500°C
Hasil  pengujian  laju  korosi  pengaruh lamanya  waktu  perendaman  akan  terjadi penurunan  laju  korosi  baik  pada  media pendingin air maupun oli. Namun penurunan laju korosi yang sangat signifikan  pada  waktu  perendaman  dengan bantuan  gelombang  ultrasonik  6  jam  ini sejalan  dengan  penelitian  yang  dilakukan oleh  I.  J.  Kang.  Pengaruh  gelombang ultrasonik pada  proses heat  treatment dapat mempengaruhi  laju  korosi  yang  terjadi dengan  berubahnya  struktur  mikro  dari logam.  Sebelum  proses  penemperan  baja mengandung  satu  fasa  yang  dominan  yaitu fasa  martensit  yang  mempunyai  struktur tetragonal  pemusatan  ruang.
Namun  saat  terjadi  penemperan  dan waktu  perendaman  lebih  rendah  mempunyai laju  korosi  yang  lebih  besar  diantara perlakuan  panas  yang  lainnya.  Hal  ini karena  ada  batas-batas  butir  dari  ferit  dan pearlit.Tetapi  pada  saat  penemperan  pada suhu  tinggi  dan  waktu  perendaman  lebih lama  laju  korosi  semakin  kecil  hal  ini disebabkan  pearlit  dan  ferit  yang  tersebar pada batas-batar butir  mengumpul  kembali.

## Kesimpulan
Berdasarkan  data  hasil  penelitian dan  pembahasan,  maka  dapat  di  tarik beberapa kesimpulan. Pengaruh lama perendaman menggunakan gelombang ultrasonik,  dan variasi  suhu tempering terhadap  nilai  kekerasan  menunjukkan  hasil bahwa  semakin  lama  perendaman  maka nilai  kekerasan  semakin  menurun  seiring naiknya suhu tempering. Dimana didapatkan  nilai  kekerasan  dan  laju  korosi berada  pada  variasi  7  jam  perendaman  suhu tempering  300°C,  400°C,  500°C  berturut- turut  pada  media  air  yaitu  sebesar  47,6 HRA,  51,2  HRA,  51,6HRA.  Sama  halnya dengan  media  pendingin  oli  berturut-turut yaitu 40,3HRA, 41,2
HRA, 41,3 HRA.Sedangkan nilai laju korosi didapatkan  semakin  tinggi  suhu  tempering dan  lamanya  waktu  perendaman  didapatkan laju  korosi  semakin  menurun  nilai  laju korosi  pada  media  pendingin  oli  berturut- turut  0,1663  mm/tahun,  0,1663  mm/tahun,
0,4726  mm/tahun.  begitu  juga  dengan  media pendingin  air  berturut-turut  yaitu  0,2125 mm/tahun,  0,3151mm/tahun  dan  0,2538 mm/tahun.

## Referensi (tipe indentasi  Hanging  1 cm)
[1] Naje, J. M., Dawood, N. H.,Ghazi, S. S., 2019.  Effect  Of  Ultrasonic  Peening  On Impact  Strength  Of  Low  Carbon  Steel AISI  1020.  Journal  of  Southwest Jiaotong  University/  Vol.54  No.6.
[2] Abdul Rahman, M.  A., Abubakre, O,  A., Abdul  kareem,  S.  A.,  Tijani,  J.  O., Aliyu,  A  and  Ayo  Samuel  ,  Afolabi,  A. S.  (2017).    Effect  of  Coating  Mild  Steel with  CNTs  Its  Mechanical  Properties and  Corrosion  Bahaviour  in  Acidic Medium.  Adv.  Nat.  Sci.:  Nanosci. Nanotechnol.  8  015016.14pp.  DOI 10.1088/2043-6254/aa5cf8
[3] Philip,  A.  S.  2010.  Fundamental  of Corrosion;  Mechanism,  Causes  and Preventive  Methods.  (Boca  Raton,  FL: CRC Press) pp 14–25.
[4] Rani,  B.  E.  A  and  Basu,  B.  J.,  2011  Int. J. Corros. 20 380217.
[5] Siregar,  Batu  M.,  Bintang,  Muthia,  2005. Analisa  Laju  Korosi  Mild  Steel  Pada Lingkungan dengan Kelembaban
Tinggi  Selama  24  jam.  Jurnal  Sistem Teknik  Industri  Vol.  6,  No.  05., November,  Hal.  66 – 70.
[6] Kang,  I.  J.,  Kim,  K.  T.,  Yoo,  Y.  R  and Kim,  Y.  S.,  2020.  Effect  of  Ultrasonic Amplitude on Electrochemical Properties  During  Cavitation  og  Carbon Steel  in  3.5%  NaCl  Salution.  Corrosion Science and  Technology, Vol.  19,  No.4, PP. 163-173.
[7] M.  Adham  Adnan.,  Kok-Eng.,  Pandian Bothi  Raja.,  Mokhtar  Che  Ismail., SaeidKakooei.  2018.  Influence  of  Heat Treatment  on  the  Corrosion  of  Carbon Steel in Environment Containing
Carbon  Dioxide  and  Acetic  Acid.  IOP
Conf.  Series:  Materials  Science  and Engineering 370 (2018) 012039 doi:10.1088/1757-899X/370/1/012039.
[8] Callister,  J.  W.  D.  1997.  Material Science and Engineering: An
Introduction.    New  York  :  John  Wiley & Sons,  Inc. P 290
[9] Mc.  Clement,  D.  J.  1995.  Advances  In The  Application  of  Ultrasound  in  Food Analysis  and  Processing.  Trends  Food Sci.Techn.  6,293-299.
[10] Kuldiloka, J. 2002. Effect of Ultrasound,  Temperature  and  Pressure Treatments  on  Enzyme  Activity  and Quality Inicators of Fruits and Vegetable Juice. Dissertationder Technischen  Universitat  Berlin. [11] Liu,  Q.  M.  2010.  Optimazation  of Ultrasonic-Assisted Extraction of Chlorogenic Acid From Folium Eucommiae  and  Avaluation  of  Its Antioxidant Activity. Journal of
Medical Plants  Research  Vol 4  (23),  PP 2503-2511.