## Karekteristik Proses
Full Annealing Dengan Variasi Media Quench Terhadap Kekuatan Mekanik Aisi 1045
Weriono Jurusan Teknik Mesin, Sekolah Tinggi Teknologi Pekanbaru E-mail: weriono@gmail.com

## ABSTRAK
Baja  AISI  1045  biasanya  dipakai  sebagai  komponen  automotif  yang  aplikasinya sering  mengalami  pembebanan,  gesekan  dan  tekanan.  Tujuan  penelitian  untuk pelunakan sehingga kekuatan Tarik, kekuatan Impak dan kekerasan menjadi lebih baik  sehingga  dilakukan  proses  full  annealing  quench  oli  dan  air.  Rata-rata kecepatan  pendinginan  adalah  faktor  menentukan  kekerasan  suatu  material. Proses full annealing quench oli adanya pelunakan cukup baik yang menurunkan kekerasan  dengan  kekerasan  tertinggi  3,5  HRC  temperatur  8500C  sedangkan quench air kekerasan tertinggi 43 HRC temperatur 8000C. Kekuatan impak quench oli tertinggi temperatur 7500C bernilai 10,95x104 Joule/m2 sedangkan quench air tertinggi  temperatur  7500C  bernilai  16,71x104  Joule/m2.  Kekuatan  ulur  tertinggi pada  suhu  8000C  quench  oli  bernilai  949,02  N/mm2  sedangkan  kekuatan  ulur tertinggi pada suhu 7500C quench air bernilai 1683,23 N/mm2  tetapi material ini rapuh dibandingkan dengan quench oli yang mempunyai keliatan yang cukup baik.
Kata kunci : Full Annealing , Kekuatan tarik, Kekuatan Impak, Kekerasan

## ABSTRACT
AISI 1045 steel is usually used as an automotive component applications often have loading,  friction  and  pressure.  Research  objectives  for  ductility  until  the  Tensile strength, Impact strength  and hardness to be better so do full annealing process of quench oil and water. Average is a cooling factor determines the hardness material. Full  annealing  process  of  quench  oil  ductility  existence  well  enough  that  lower hardness  with  hardness  highest  3,5  HRC  temperature  8500C  while  quench  water hardness highest 43 HRC temperature 8500C. The Strength Impact highest quench oil 10,95x104 Joule/m2 temperature 7500C while quench water 16,71x104 Joule/m2 temperature  7500C.  Yield  strength  highest  quench  oil  949.02  N/mm2  temperature 8000C while Yield strength highest quench oil 1683.23 N/mm2 temperature 7500C but this material britel compared to quench oil that has a good elasticity.
Keywords : Full Annealing, Yield strength, Impact strength, Hardness.

## Pendahuluan
Bahan  yang  digunakan  mensyaratkan  beberapa  faktor  seperti  kekuatan, kekerasan, ketangguhan, keuletan, tahan panas, tahan aus dan sebagainya. (Avner, 1974).  Baja  AISI  1045  digunakan  dalam  pengujian  ini  yang  umumnya  dipakai sebagai  komponen  automotif  yaitu  komponen  roda  gigi  pada  kendaraan  bermotor yang aplikasinya sering mengalami pembebanan, gesekan dan tekanan maka perlu ketahanan kekuatan tarik, impak dan kekerasan (KS Review, 2004). Tujuan dari full annealing  adalah  pelunakan  untuk  mengurangi  kekerasan  biasanya  dilakukan pemanasan  kemudian  pendinginan  dengan  udara  dilakukan  secara  perlahan  di dalam  tungku  pembakaran.  Rata  –  rata  pendinginan  adalah  faktor  menentukan kekerasan suatu material. Ada dua media quench yang sering dgunakan yaitu media oli dan air. Quench oli adalah pendinginan yang lebih perlahan sehingga mencegah retak akibat kecepatan akspansi material dibandingkan dengan quench air (Shigley, 2011).
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mendapatkan  sesuai  spesifikasi standar sehingga kekuatan Tarik, Impak dan Kekerasan bahan dapat ditingkatkan dan  sesuai  spesfikasi  yang  ada.  Beberapa  faktor  yang  dapat  mempengaruhi perlakuan  panas,  yaitu  temperatur  pemanasan,  waktu  yang  diperlukan  pada temperatur pemanasan, holding time dan laju pendinginan. Holding time dilakukan untuk  mendapatkan  kekerasan  maksimum  dari  suatu  bahan  pada  proses  full annealing  untuk  memperoleh  pemanasan  yang  (Prayitno,  et,al,  1999)  homogen sehingga  struktur  austenitnya  homogen  atau  terjadi  kelarutan  karbida  ke  dalam austenit dan difusi karbon dan unsur paduannya. Apabila waktu penahanan yang diberikan  terlalu  lama,  transformasi  terjadi  namun  diikuti  dengan  pertumbuhan butir  yang  dapat  menurunkan  ketangguhan  (Thelning,  1984).  Manfaat  dari penelitian yang dilakukan adalah dengan proses full annealing quench oli dan air yang dilakukan mendapatkan kekuatan Tarik, Impak dan Kekerasan bahan sesuai standard sehingga material yang akan digunakan untuk suatu produk khusus dapat terukur kualitasnya.

## Metode Penelitian
Material AISI 1045
Pada  penelitian  ini  digunakan  material  AISI  1045  dengan  diameer  19  mm dengan  spesifikasi  sesuai  Tabel  1.  AISI  1045  hasil  poduksi  komersial  dengan memotong sebagian kemudian diambil untuk dilakukan pengujian.
Tabel 1 . Komposisi kimia baja AISI 1045 Unsur C (%) Si (%) Mn (%) Mo (%) P (%) S (%) AISI 1045 0,4-0,45 0,1-0,3 0,6-0,9 0,025 0,04 max 0,05 max
Tungku Pemanas dan Quench
Pemanasan  menggunakan  tungku  pemanas  listrik  dengan  penyetelan  suhu 7500 C, 8000 C dan 8500 C ditahan selama 30 menit pembakaran di dalam tungku dengan  proses  full  annealing  kemudian  dilakukan  pendinginan  media  quenching dengan media Oli SAE 10W40 dan media Air.

## Pengujian Kekerasan Sebelum dan Sesudah Proses Full Annealing
Spesimen pengujian kekerasan Gambar 1 dengan Rockwell Test mengacu pada Standard  pengujian  ASTM  E18.  Spesiemen  dipotong  berbentuk  bulat  kemudian dibuat titik daerah pengujian yaitu HRCa arah 900 dan HRCb arah 300.
Gambar 1 . Daerah pengujian kekerasan
Pengujian Impak Sebelum dan Sesuadah Proses Full Annealing
Spesimen  pengujian  impak  sesuai  standard  pengujian  ASTM  E23  atau  ISO 148-1 sedangkan metode yang digunakan adalah metode Charpy .
HRCa HRCb
Pengujian Tarik untuk mendapatkan kekuatan Tarik sebelum dan sesudah proses full annealing mengacu pada standard ASTM E 8 atau metode SNI 07-0408-1989.

## Hasil dan Pembahasan
Hasil Uji Sebelum Proses Full Annealing
Hasil pengambilan data awal spesifikasi AISI 1045 sebelum dilakukan proses full annealing sesuai Tabel 1 dan Tabel 2.
Tabel 1 . Uji kekerasan sebelum proses full annealing Daerah Pengujian (mm) HRCa HRCb 3 14 12,5 6 15,5 14 9 15,5 14,5 12 14,5 16,5 15 15 16 Tabel 2 . Uji tarik dan impak  sebelum  proses full annealing Jenis Nilai Ultimate Strength (N/mm 2 ) 818,618 Yield Strength (N/mm 2 ) 457,624 Regangan (%) 19,6 Energi Impak  (E) 4,8 Kekuatan Impak 5,536
Hasil Uji Sesudah Proses Full Annealing Quenching Oli Dan Air
a. Hasil uji kekerasan
Hasil uji kekerasan setelah proses full annealing dengan media quenching oli dan air pada temperatur 7500C sesuai Tabel 3.
Tabel 3 . Uji kekerasan proses full annealing 7500C quench Oli dan air
Titik (mm) Temperatur (750 0 C) Quench Oli Quench Air
HRC a
HRC b HRC a
HRC b 1 1 1 36 32.5
2 4.5 3.5 36.5 34 3 3 6.5 37.5 36.5 4 3.5 2.5 37 38 5 4 4 36 37.5
Gambar  1  dapat  dilihat Quench  oli adanya  pelunakan  cukup  baik dibandingkan Quench air yang menurunkan kekerasan dengan kekerasan tertinggi 6,5  HRC  sedangkan  Quench  air  kekerasan  tertinggi 37,5  HRC  dapat  dilihat  pada Gambar 2.
Gambar 1 . Kekerasan 7500C quench oli
Gambar 2. Kekerasan 7500C quench air 0 1 2 3 4 5 6 7 3 6 9 12 15 K e ke rasan (750 0 C Que n ch Ol i) HRCa HRCb 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 3 6 9 12 15 K e ke rasan (750 0 C Que n ch A ir ) HRCa HRCb
Hasil uji kekerasan setelah full annealing media quench oli dan air temperatur 8000C  sesuai  Tabel  3.4  Gambar  3.3  dapat  dilihat Quench  oli adanya  pelunakan cukup  baik  yang  menurunkan  kekerasan  dengan  kekerasan  tertinggi  5  HRC sedangkan Quench air kekerasan tertinggi 43 HRC dapat dilihat pada Gambar 3.4.
Tabel 4.  Uji kekerasan proses full annealing suhu 8000C media Oli dan Air Titik (mm) Temperatur  (800 0 C) Quench Oli Quench Air HRC a HRC b HRC a HRC b 1 1.5 3 38.5 38 2 2.5 4.5 26 39 3 5 4 42.5 43 4 4.5 4.5 41.5 41.5 5 3 4.5 42 42
Gambar 3 . Kekerasan 8000C quench oli Gambar 4 . Kekerasan 8000C quench air
Hasil  uji kekerasan  setelah full  annealing dengan  media quench  oli dan  air temperatur 8500C sesuai Tabel 3.5
Tabel 5 . Uji kekerasan proses full annealing suhu 8500C
Titik (mm) Temperatur (850 0 C) Quench Oli Quench Air
HRC a
HRC b HRC a HRC b 1 1.5 1 33.5 31 2 2.5 3 34 32.5
3 2 3 34 35 0 1 2 3 4 5 6 3 6 9 12 15 K e ke rasan (800 0 C Que n ch Ol i) HRCa HRCb 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 3 6 9 12 15 K e ke rasan (800 0 C Que n ch A ir ) HRCa HRCb
4 2 3 33.5 34 5 2 3.5 34 34
Gambar  5  dapat  dilihat Quench  oli adanya  pelunakan  cukup  baik  yang menurunkan kekerasan dengan kekerasan tertinggi 3,5 HRC sedangkan Quench air kekerasan tertinggi 35 HRC dapat dilihat pada Gambar 6.
Gambar 5 . Kekerasan 8500C quench oli Gambar 6 . Kekerasan 8500C quench air
Hasil Uji Impak Sesudah Proses Full Annealing
Hasil  uji  impak  setelah full  annealing dengan  media quench  oli pada  suhu 7500C, 800 dan 8500C sesuai Tabel 6.
Tabel 6. Uji Impak sesudah proses full annealing media quench oli dan air Media Quench 750 0 C 800 0 C 850 0 C Energi (Joule) Kekuatan Impak (Joule/m 2 ) Energi (Joule) Kekuatan Impak (Joule/m 2 ) Energi (Joule) Kekuatan Impak (Joule/m 2 ) Oli 8,8 10,95 x 10 4 8 9,83 x 10 4 7,7 9,56 x 10 4 Air 13,4 16,71 x 10 4 13,4 16,49 x 10 4 12,2 15,08 x 10 4
Gambar 7 kekuatan impak quench oli tertinggi temperatur 7500C bernilai 10,95x104 Joule/m2  sedangkan quench air  tertinggi  temperatur  7500C  bernilai  16,71x104 Joule/m2.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 3 6 9 12 15 K e ke rasan (850 0 C Que n ch Ol i) HRCa HRCb 29 30 31 32 33 34 35 36 3 6 9 12 15 K e ke rasan (850 0 C Que n ch A ir ) HRCa HRCb
Gambar 7 . Hasil uji kekuatan impak Quench oli dan air
Hasil Uji Tarik Sesudah Proses Full Annealing
Hasil uji tarik setelah proses full annealing dengan media quench oli dan air temperatur 7500C, 8000C dan 8500C sesuai Tabel 7.
Tabel 7 . Uji tarik sesudah proses full annealing media quench oli dan Air
Media Quench 750 0 C 800 0 C 850 0 C Yield Strength (N/mm 2 ) Ultimate Strength (N/mm 2 ) Yield Strength (N/mm 2 ) Ultimate Strength (N/mm 2 ) Yield Strength (N/mm 2 ) Ultimate Strength (N/mm 2 ) Oli 882,334 977,109 949,02 1186,28 837,17 1046,47 Air 1683,23 2104,05 1659,68 1772,07 399,73 693,62
Gambar  8  kekuatan  ulur  tertinggi  pada  suhu  8000C quench  oli bernilai  949,02 N/mm2  sedangkan  kekuatan  ulur  tertinggi  pada  suhu  7500C quench air  bernilai 1683,23 N/mm2.
Gambar 8 . Hasil uji kekuatan tarik quench oli dan air
0 50000 100000 150000 200000 5 10 15 K e ku atan Im p ak Que n ch
Oli & Ai r Quench oli Quench Air
0 500 1000 1500 2000 2500 500 1000 1500 K e ku atan Tar ik Que n ch Oli & Ai r Quench Oli ultimate strength Quench Oli Yield
Strength Quench Air Ultimate
Strength Quench Air Yield
Strength

## Simpulan
Proses full  annealing  Quench  oli pada  material  AISI  1045  diameter  19  mm terjadi  pelunakan  yang  cukup  baik  dengan  menurunkan  kekerasan  dimana kekerasan  tertinggi  3,5  HRC  pada  temperatur  8500C  sedangkan Quench air kekerasan tertinggi 43 HRC pada temperatur 8000C. Kekuatan Impak quench oli tertinggi  temperatur  7500C  bernilai  10,95x104  Joule/m2  sedangkan quench air tertinggi temperatur 7500C bernilai 16,71x104  Joule/m2. Kekuatan Ulur tertinggi pada  suhu  8000C quench  oli bernilai  949,02  N/mm2  sedangkan  kekuatan  ulur tertinggi pada suhu 7500C quench air bernilai 1683,23 N/mm2  tetapi material ini britel dibandingkan dengan quench oli lebih liat.

## Daftar Pustaka
Avner.H.S  1974,  Introduction  to  Physical  Metallurgy,  2nd  edition,  New  York, McGraw-Hill International Editions.
Shigley (2011), Element Design: McGraw-Hill, New York.
Chain  Sprocket  Aplikasi  baru  di  segmen  Otomotif  yang  menjanjikan. KS  Review Vol.V No.2 2004, P.62.
Ullman,D.G.(1997),The Mechanical Design Process:McGraw-Hill,New York.
Thelning,  K.E  1984,  Steel  and  It’s  Heat  Treatment,  2nd  edition,  Butterworths, London.
Prayitno,  et.  al,  1999.,  Pengaruh  Perbedaan  Waktu  Penahanan  Suhu    Stabil Terhadap Kekerasan Logam, Jurnal Natur Indonesia.