Abstrak—Coupler adalah penyambung pada gerbong kereta api satu dengan gerbong yang lainnya. Material coupler adalah baja AAR-M201  Grade  E  yang  spesifikasinya  sesuai  dengan  standar AARManual of Standards and Recomended Practices Couplers and Freight  Car  Draft  Components.  Penelitian  ini  membahas perlakuan  panas  disertaitempering  dan  hardening.  Tujuan  dari penelitian  ini  adalah  menganalisa  pengaruh  lama  waktu  tahan terhadap struktur mikro dan sifat mekanik pada baja AAR-M201 Grade  E.  Proses  perlakuan  panas  yang  dilakukan  adalah hardening    pada  temperatur  925 o C  dengan  waktu  tahan  3  jam, kemudian  di  tempering  pada  temperatur  600 o C  dengan  variasi waktu tahan 2 jam, 3 jam dan 4 jam. Pengujian yang dilakukan pada  penilitian  ini  adalah  uji  tarik  untuk  mengetahui  kekuatan maksimum,  keuletan  dan  ketangguhan  baja.  Hasil  pengujian metalografi  pada  tempering  menghasilkan  struktur  mikro asikular ferrit, dan hasil sifat mekanik paling optimal didapat dari proses  hardening-tempering  pada  lama  waktu  tahan  3  jam, menghasilkan nilai kekuatan tarik 870 MPa, kekuatan luluh 782 MPa,  elongasi  14%,  reduksi  area  38%,  kekerasan  264  BHN, kekuatan impak sebesar 35 Joule pada temperatur -40°C dan nilai fatigue life 5100 cycle. Nilai yang dihasilkan seluruhnya memenuhi standar  AAR,  kecuali  nilai  elongasi  yang  hampir  memenuhi standar AAR.
Kata Kunci— Baja AAR-M201 Grade, Hardening, Lama waktu tahan, Tempering.

## I. PENDAHULUAN
EMAJUAN industri  di  era  sekarang  sangatlah  pesat. Baja merupakan  material  yang  sangat  banyak  penggunaannya dalam  dunia  otomotif  maupun  dunia  industri  lainnya. Salah satu produk PT Barata Indonesia adalah baja AAR M201 grade  Eberupa coupler yang  digunakan  sebagai  penyambung antar  gerbong  pada  kereta  api.  Spesifikasi  baja  AAR-M201 Grade  E  ini  ditentukan  oleh AARManual  of  Standards  and Recomended  Practices  Couplers  and  Freight  Car  Draft Components . Namun, proses yang selama ini dilakukan hanya beberapa  yang  dapat  memenuhi  standar  spesifikasi  baja tersebut.  Maka  dari  itupengembangan  proses  perlakuan  panas dilakukan  terhadap  baja  AAR  M201  grade  E  untuk  mencari perlakuan  yang  sesuai  dan  memenuhi  spesifikasi  tersebut. Proses perlakuan panas untuk baja  AAR-M201 Grade  E pada penelitian ini yang digunakan adalah hardening dan tempering . Perlakuan  panas  dapat  didefinisikan  sebagai  kombinasi perlakuan pemanasan dan pendinginan terhadap logam dengan waktu tertentu,  dimaksudkan  untuk  memperoleh  sifat tertentu juga. Pemberian proses perlakuan panas terhadap baja memiliki
tujuan  yang  bermacam-macam  seperti  untuk  homogenisasi struktur  mikronya,  untuk  memperhalus  ukuran  butirnya, menaikkan  kekerasan,  menambah  keuletan,  meningkatkan machinability ataupun  untuk  tujuan  lainnya.  Maka  untuk mendapatkan  sifat-sifat  tersebut  diperlukan  proses  perlakuan panas  yang  berbeda.  Perbedaan  tersebut  juga  mencakup perbedaan  pada  tingginya  temperatur  pemanasan,  lamanya waktu tahan pada temperatur pemanasan, laju pendinginan dan media pendinginannya. Semua hal tersebut harus memperhatikan komposisi unsur paduan dari suatu materialnya.
Dalam penelitian ini, proses perlakuan panas yang dilakukan adalah  perlakuan  panas  hardening  pada  temperatur  925 o C kemudian  dilanjutkan  dengan  proses  perlakuan  panas tempering  pada  temperatur  600 o C  dengan  variasi  lama  waktu tahan  selama  2,  3,  dan  4  jam.  Kemudian  akan  diamati bagaimana  pengaruh  lama  waktu  tahan tempering yang  telah divariasikan  terhadap  struktur  mikro  dansifat  mekanik  yang nanti akan terbentuk.
Rumusan  masalah  pada  penelitian  ini  adalah  untuk mengetahui  perngaruh  lama  waktu  tahan tempering terhadap struktur mikro dan sifat mekanik baja AAR-M201 Grade E.
II. M ETODOLOGI PENELITIAN

## A. Material
Material  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  Baja AAR-M201 Grade E yang di dapat dari PT. Barata Indonesia dengan komposisi kimia seperti pada Tabel 1.
Tabel 1 Komposisi kimia baja AAR-M201 Grade E Unsur Berat (%) C, maks 0.32 0.282 Si, maks 1.50 0.425 Mn , maks 1.85 1.469 P , maks 0.04 0.02 S, maks 0.04 0.001 Cr 0.47 Mo 0.308 Cu 0.021 Ni 0.368 Al 0.077 Fe Balance

## B. Preparasi Spesimen
Preparasi  spesimen  dimulai  dari  pemotongan  spesimen

## Analisa Pengaruh Lama Waktu Tahan
Tempering terhadap Struktur Mikro dan Sifat Mekanik Coulper Baja AAR-M201 Grade E
Rinelda Nena Sagita, Rochman Rochiem, dan Alvian Toto Wibisono Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail : rochman@mat-eng.its.ac.id
K
berbentuk Y-block menjadi spesimen uji tarik, uji impak dan uji fatik.

## C. Heat Treatment
Perlakuan panas baja AAR-M201 Grade E dilakukan dengan hardening pada temperatur 925 o C  yang ditahan  selama 3  jam dan pendinginan dengan media air. Perlakuan panas dilanjutkan dengan tempering pada temperatur 600 o C, variasi waktu tahan tempering adalah 2 jam, 3 jam dan 4 jam.

## D. Uji Metalografi
Pengujian  pada  penelitian  ini  adalah  pengujian  metalografi ini bertujuan untuk mengetahui fasa, bentuk dan ukuran struktur mikro  pada  baja  AAR  M201  Grade  E.    Selain  itu  juga  untuk memprediksikan  mikrostruktur  yang  terbentuk  setelah  proses perlakuan  panas,  pengujian  ini  menggunakan  standar  ASTM E3. Komposisi etsa yang digunaka seperti pada table 2.
Tabel 2 Komposisi Etsa Nama Etsa Komposisi
Nital 1-5 mL nitric acid ( HNO 3 )
100 mL athanol 95% Pikral 4 gram picric acid ((NO 2 ) 3 C 6 H 2 OH) 100 mL ethanol 95%

## E. Uji Tarik
Uji  tarik  banyak  dilakukan  untuk  melengkapi  informasi rancangan  dari  kekuatan  satu  bahan  dan  sebagai  data pendukung  bagi  spesifikasi  bahan.  Uji  tarik  bertujuan  untuk mengetahui nilai kekuatan dan keuletan benda kerja. Pengujian ini sesuai dengan standar ASTM E8.

## F. Uji Kekerasan
Pengujian  kekerasan bertujuan untuk mengetahui kekerasan baja  AAR-M201  Grade  E  tanpa  perlakuan  dan  dengan perlakuan  panas.  Standar  yang  digunakan  pada  pengujian  ini dengan  menggunakan  ASTM  A370 Standard  Test  Methodes and Definition for Mechanical Testing of Steel Products dengan metode Brinnel.

## G. Uji Impak
Pengujian  impak  dilakukan  untuk  mengetahui  ketangguhan dari  baja  AAR-M201  Grade  E,  yang  ditunjukkan  dari  hasil kekuatan impaknya. Pengujian dilakukan sesuai standar ASTM E23 Standard Test Methods for Notched Bar Impact Testing of Metallic  Materials .  Pengujian  menggunakan  metode  Charpy, pada tiga temperatur yang berbeda yaitu 0 , -40, -60 °C.

## H. Uji Fatik
Pengujian  fatik  bertujan  untuk  mengetahui  masa  kerja  dari material  dan  kecenderungan  material  untuk  patah  atau  rusak jika  menerima  beban  yang  berulang  dengan  beban  jauh dibawah batas kekuatan elasitis material tersebut. Pengujian ini menggunakan standar ASTM E 606 – 92.

## III. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Uji Struktur Mikro
Gambar 1 Struktur mikro baja AAR-M201 Grade E (a) as cast , (b) hardening , (c) tempering 600 o C waktu tahan 2 jam, (d) tempering 600 o C waktu tahan 3 jam dan  (e) tempering 600 o C  waktu  tahan  4  jam.  AF:  asikular  ferrit;  GB: grain boundary ferrite ; UB: upper bainit; M: martensit; PF: poligonal ferrit.
Gambat  1  merupakan  struktur  mikrograf  hasil  perlakuan panas  baja  AAR  M201  Grade  E.  Gambar  1  (a) menunjukkan struktur  mikro as  cast. Material as  cast menghasilkan  struktur mikro acicular  ferrite dan grain  boundary  ferrit. Struktur  ini terbentuk akibat benda kerjayang telah mengalami pendinginan yang  tidak  normal  selama  proses  manufaktur.  Gambar  1(b) menunjukkan  struktur  mikro  AAR  M201  Grade  E  yang  telah mengalami  perlakuan hardening dengan  pemanasan  pada tempertaur  925 o C  selama  3  jam  kemudian  di quench menggunakan air. Setelah perlakuan hardening, strukturmikro yang  terbentuk  adalah  poligonal  ferrit, upper bainit  dan martensit. Struktur ini terbentuk akibat benda kerja mengalami pendinginan  cepat  menggunakanmedia  air.  Gambar  1  (c) menunjukkan  struktur  mikro  AAR  M201  Grade  E  yang  telah mengalami  perlakuan hardening dengan  pemanasan  pada tempertaur  925 o C  selama  3  jam  kemudian  di quench menggunakan  air  dan  dilanjutkan  dengan tempering. Tempering dilakukandengan memanaskan AAR M201 Grade E pada temperatur 600 o C dengan lama waktu tahan 2 jam. Setelah benda  kerja  mengalami  perlakuan tempering ,  struktur  mikro yang terbentuk adalah upper bainit, asikular ferrit dan poligonal ferrit.  Pada  diagram  CCT  HSLA,  pada  temperatur tempering 600 o C  dengan  waktu  tahan  2  jam  akan  menyentuh  3  daerah yang berbeda, yakni, upper bainit, asikular ferrit dan poligonal ferrit. Pada Gambar 1 (d) merupakan hasil struktur mikro AAR M201  Grade  E,  struktur  tersebut  dihasilkan  dariperlakuan tempering pada temperatur 600 o C dengan lama waktu tahan 3 jam.  Struktur  mikro  hasil  perlakuan  tersebut  adalah  asikular ferrit dan poligonal ferrit. Pada Gambar 1 (e) merupakan hasil struktur mikro AAR M201 Grade E, struktur tersebut dihasilkan
(a) GB AF (b) UB PF M (c) AF UB PF (d) PF AF AF PF (e)
dari perlakuan tempering pada temperatur 600 o C dengan lama waktu  tahan  4  jam.  Struktur  mikro  hasil  perlakuan  tersebut adalah asikular  ferrit dan poligonal  ferrit dengan  jumlah  yang relatif  sedikit.  Proses  perlakuan  panas hardening-tempering akan menghasilkan struktur mikro yang berbeda.
Pada  kondisi as  cast struktur  mikro  yang  terbentuk  adalah asikular  ferrit  dan grain  boundary  ferrit. Asikular  ferrit memiliki bentuk struktur seperti jarum. Fasa yang terdapat pada asikular ferrit adalah ferrit dan sementit yang berbentuk seperti jarum  yang tersebar  merata. Sedangkan grain  boundary ferrit seperti sungai yang mengelilingi asikular ferrit. Fasa pada grain boundary  ferrit adalah  ferrit  dan  jaringan  sementit.  Struktur tersebut terbentuk akibat pendinginan yang tidak normal selama proses manufaktur, austenit bertransformasi  membentuk  ferrit yang belum sempurna dengan bentuk butir seperti bulu.
Perlakuan hardening dengan memanaskan pada termperatur 925 o C selama 3 jam dan di quench menghasilkan struktur mikro upper bainit,  martensit  dan  poligonal  ferrit.  Bentuk  struktur upper bainit  adalah  bulu  dengan  platelet.  Transfomasi  bainit terjadi  akibat  laju  pendinginan  yang  cepat.  Pendinginan  yang cepat  mengakibatkan  austenit  tidak  mempunyai  waktu  yang cukup untuk bertransformasi  menjadi perlit, sehingga struktur yang  terbentuk  hampir  menyerupai  perlit,  yaitu  bainit.  Pada proses transformasinya, austenit mengalami driving force yang besar untuk berubah dari FCC ( Face Centered Cubic ) menjadi BCC ( Body Centered Cubic ), sehingga terbentuk ferrit. Ferrit mempunyai nilai kelarutan karbon yang kecil, sehingga karbon yang tidak mampu dilarutkan ferit berdifusi keluar membentuk karbida  sementit  (Fe 3 C).  Austenit  yang  bertransformasi menjadi  ferit  dan  karbon  yang  berdifusi  keluar  membentuk karbida,  menghasilkan  struktur  berupa  bilah-bilah  ferit  yang saling  terhubung  dan  didalamnya  terdapat  partikel  sementit yang  memanjang  dengan  arah  hampir  sejajar  dengan  sumbu pertumbuhannya.  Jumlah  dan  kontinuitas  layer  sementit dipengaruhi oleh kadar karbon baja. Struktur mikro bainit yang terbentuk  pada  baja  ini  adalah  bainit  atas  (Bhadhesia,  2001). Struktur tersebut terdiri dari fasa ferrit yang berbentuk bilah dan platelet  karbida  sementit  yang  tersebar  didalamnya.  Struktur martensit berbentuk seperti jarum. Struktur martensit terbentuk akibat pendinginan sangat cepat, atom karbon yang seharusnya keluar dari larutan akan terperangkap dalam struktur baru (atom karbon tidak  lagi dapat berdifusi keluar karena  ia sudah tidak lagi memiliki cukup energi untuk berdifusi) dan menyebabkan struktur baru itu terdistorsi, tidak menjadi BCC tetapi menjadi BCT  ( body  centered  tetrafonal ),  yaitu  martensit  yang  tampak seperti jarum (Avner, 1974). Fasa pada martensit adalah jarum sementit  yang  tersebar  dalam  matriks  ferrit.  Poligonal  ferrit adalah ferrit yang berbentuk dengan banyak sudut. Struktur ini terbentuk akibat keluarnya karbon ke sekitar batas butir dengan cepat  yang  menyebabkan  tepian  batas  butir  memiliki  banyak sudut.  Fasa  pada  struktur  ini  adalah  ferrit  dikelilingi  jaringan sementit yang tak beraturan. Menurut teori, fasa hasil perlakuan hardening adalah  mastensit  atau  bainit.  Martensit  akan terbentuk pada baja dengan paduan karbon  yang sukup tinggi dengan  pendinginan  yang  sangat  cepat,  sedangkan  fasa  bainit terbentuk  pada  baja  karbon  rendah  dengan  pendinginan  yang sedikit  lebih  lambat  dari  pendinginan  martensit.  Namun,  jika dilihat  pada  diagram  CCT  HSLA  fasa  hasil  perlakuan hardening pada penelitian ini terjadi pada rentang waktu yang
tidak terlalu cepat, sehingga fasa yang terjadi adalah dominan bainit.
Proses hardening-  tempering pada  temperatur tempering 600 o C dengan  lama waktu tahan 2 jam  menghasilkan struktur mikro upper bainit, asikular ferrit dan poligonal ferrit. Struktur poligonal  ferrit  yang  terbentuk  lebih  banyak  dan  luas dibandingkan  dari  perlakuan hardening. Sedangkan upper bainit  lebih  sedikit.  Pada  proses hardening-  tempering pada temperatur tempering 600 o C dengan  lama waktu tahan 3 jam menghasilkan struktur mikro asikular ferrit dan poligonal ferrit. Bainit tidak nampak pada struktur mikro ini, hal ini dikarenakan semakin lama waktu tahan tempering maka transformasi tidak akan menyentuh daerah upper bainit pada diagram CCT HSLA. Begitu pula dengan poligonal ferrit semakin lama waktu tahan maka ukuran poligonal ferrit semakin berkurang dan mengecil. Pada  Pada  proses hardening-  tempering pada  temperatur tempering 600 o C dengan lama waktu tahan 4 jam struktur yang terbentuk  adalah  asikular  ferrit  dan  poligonal  ferrit.  Pada perlakua  ini  daerah  asikular  ferrit  semakin  luas  dan  daerah poligonal ferrit semakin mengecil.
Perubahan struktur mikro dengan berbagai variasi perlakuan sesuai  dengan  diagram  CCT  HSLA,  dimana  semakin  lama waktu tahan tempering pada temperatur 600 o C maka struktur yang terbentuk cenderung semakin homogen.

## B. Uji Mekanik

## B.1. Uji Tarik
Gambar  2  menunjukkan  sifat  kekuatan  luluh  dan  kekuatan tarik baja AAR M201 Grade E dengan variasi perlakuan panas.
Gambar  2  Pengaruh  kondisi  perlakuan  baja  AAR-M201  Grade  E  terhadap kekuatan luluh dan kekuatan maksimum
Material as  cast memiliki  nilai  kekuatan  luluh  sebesar  709 MPa. Kekuatan luluh meningkat setelah mengalami perlakuan hardening menjadi 1000 MPa. Pada material dengan perlakuan hardening-tempering dengan  waktu  tahan  selama  2  jam, kekuatan  luluh  menurun  menjadi  817  MPa.  Pada hardening- tempering dengan  waktu  tahan  selama  3  jam,  kekuatan  luluh menurun  menjadi  782  MPa.  Sedangkan  pada hardening- tempering dengan  waktu  tahan  selama  4  jam,  kekuatan  luluh naik menjadi 850 MPa.
Material as  cast memiliki  nilai  uji  tarik  sebesar  847  MPa. Kekuatan  tarik  meningkat  setelah  mengalami  perlakuan hardening, menjadi 1244 MPa. Pada material dengan perlakuan hardening-tempering dengan  waktu  tahan  selama  2  jam,
600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 As Cast Hardening (925 C) Hardening (925 C) Tempering (2 jam) Hardening (925 C) Tempering (3 jam) Hardening (925 C) Tempering (4 jam) Yield Ultimate K e ku at an (M p a) Perlakuan Standar AAR (689) Standar AAR (827)
kekuatan  tarik  menurun  menjadi  909  MPa.  Pada hardening- tempering dengan  waktu  tahan  selama  3  jam,  kekuatan  tarik menurun  menjadi  870  MPa.  Sedangkan  pada hardening- tempering dengan  waktu  tahan  selama  4  jam,  kekuatan  tarik naik menjadi 906 MPa.
Berdasarkan  spesifikasi American  Association  of  Railroads (AAR), spesifikasi kekuatan luluh dan kekuatan tarik minimal baja  AAR-M201  Grade  E  adalah  827  MPa  dan  689  MPa. Kekuatan  luluh  dan  kekuatan  tarik  akan  meningkat  akibat perlakuan hardening. Namun  akan  menurun  akibat  perlakuan tempering yang  diberikan.  Kekuatan  luluh  dan  kekuatan tarik hasil penelitian memenuhi spesifikasi AAR.
Gambar 3, menunjukkan nilai keuletan AAR-M201 Grade E dengan variasi perlakuan panas.
Gambar  3  Pengaruh  kondisi  perlakuan  baja  AAR-M201  Grade  E  terhadap persen elongasi dan reduksi area
Material as cast memiliki nilai elongasi sebesar 9%. Elongasi menurun setelah mengalami perlakuan hardening menjadi 4%. Pada  material  dengan  perlakuan hardening-tempering dengan waktu  tahan  selama  2  jam,  elongasi  meningkat  menjadi  8%. Pada hardening-tempering dengan waktu tahan selama 3 jam, elongasi meningkat menjadi 14%. Sedangkan pada hardening- tempering dengan  waktu  tahan  selama  4  jam,  elongasi  turun kembali menjadi 6%.
Material as  cast memiliki  nilai  reduksi  area  sebesar  14%. Reduksi area menurun setelah mengalami perlakuan hardening, menjadi  8%.  Pada  material  dengan  perlakuan hardening- tempering dengan  waktu  tahan  selama  2  jam,  reduksi  area meningkat  menjadi  28%.  Pada hardening-tempering dengan waktu  tahan  selama  3  jam,  reduksi  area  meningkat  menjadi 38%.  Sedangkan  pada hardening-tempering dengan  waktu tahan  selama  4  jam,  reduksi  area  menurun  kembali  menjadi 25%.
Berdasarkan  spesifikasi American  Association  of  Railroads (AAR),  spesifikasi  elongasi  dan  reduksi  area  minimal  baja AAR-M201  Grade  E  adalah14%  dan  30%.  Elongasi  dan reduksi area akan menurun akibat perlakuan hardening. Namun akan  meningkat  akibat  perlakuan tempering yang  diberikan. Elongasi  dan  resuksi  area  yang  memenuhi  spesifikasi  AAR pada hardening-tempering dengan lama waktu tahan 3 jam.
B.2. Uji Fatik
Uji kelelahan dilakukan untuk untuk mengetahui masa kerja dari  material  setelah  perlakuan  panas.  Pada  baja  AAR-M201
Grade  E  dengan  kondisi  perlakuan  panas hardening 925 o C, kemudian  di  temper  600 o C  dengan  lama  waktu  tahan  3  jam memiliki  nilai fatigue  live 5100 cycle. Nilai  tersebut  didapat dengan  memberikan beban bending sebesar 0,9 nilai kekuatan luluh baja AAR-M201 grade Eyaitu 176 Psi.
B.3. Uji Kekerasan
Gambar 4 menunjukkan kekerasan baja AAR M201 Grade E dengan variasi perlakuan panas.
Gambar  4  Pengaruh  kondisi  perlakuan  baja  AAR-M201  Grade  E  terhadap kekerasan (BHN)
Material as  cast memiliki  nilai  kekerasan  sebesar  254  BHN. Nilai  kekerasan  meningkat  setelah  mengalami  perlakuan hardening, menjadi 383 BHN. Pada material dengan perlakuan hardening-tempering dengan  waktu  tahan  selama  2  jam, kekerasan  menurun  menjadi  287  BHN.  Pada hardening- tempering dengan  waktu  tahan  selama  3  jam,  kekerasan menurun  menjadi  264  BHN.  Sedangkan  pada hardening- tempering dengan  waktu  tahan  selama  4  jam,  kekerasan  naik kembali menjadi 269 BHN.
Berdasarkan  spesifikasi American  Association  of  Railroads (AAR), spesifikasi kekerasan minimal baja AAR-M201 Grade E  adalah  241  BHN.  Kekerasan  akan  meningkat  akibat perlakuan hardening. Namun  akan  menurun  akibat  perlakuan tempering yang  diberikan.  Nilai  kekerasan  yang  memenuhi spesifikasi AAR adalah semua semua variasi perlakuan panas.
B.4. Uji Impak
Gambar 5 menunjukkan nilai impak baja AAR-M201 Grade E dengan varisasi waktu tahan tempering . Pengujian dilakukan pada temperatur 0, -40, dan -60°C.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 As Cast Hardening (925 C) Hardening
(925 C) Tempering (2 jam) Hardening (925 C) Tempering (3 jam) Hardening (925 C) Tempering (4 jam) Elongation Reduction Area
K e u le ta n (% ) Perlakuan Standar AAR (30) Standar AAR (14) 220 240 260 280 300 320 340 360 380 400 As Cast Hardening
(925 C) Hardening (925 C) Tempering (2 Jam) Hardening (925 C) Tempering (3 Jam) Hardening (925 C) Tempering (4 Jam)
Perlakuan K e ke ra sa n (B H N ) Standar AAR (241)
Gambar  4  Pengaruh  kondisi  perlakuan  baja  AAR-M201  Grade  E  terhadap kekuatan impak pada berbagai temperatur (0, -40, -60°C)
Pada  temperatur  0 o C  material  dengan  perlakuan hardening- tempering dengan  waktu  tahan  2  jam  memiliki  energi  impak sebesar 38 Joule. Energi impak naik pada perlakuan hardening- tempering dengan  waktu  tahan  3  jam  menjadi  56  Joule  dan turun  kembali  pada  perlakuan hardening-tempering dengan waktu  tahan  4  jam  menjadi  47  Joule.  Pada  temperatur  -40 o C material dengan perlakuan hardening-tempering dengan waktu tahan  2  jam  memiliki  energi  impak  sebesar  26  Joule.  Energi impak naik pada perlakuan hardening-tempering dengan waktu tahan 3 jam menjadi 35 Joule dan turun kembali pada perlakuan hardening-tempering dengan  waktu  tahan  4  jam  menjadi  19 Joule.  Demkian  pula  pada  temperatur  -60 o C  material  dengan perlakuan hardening-tempering dengan  waktu  tahan  2  jam memiliki  energi  impak  sebesar  11  Joule.  Energi  impak  naik pada perlakuan hardening-tempering dengan waktu tahan 3 jam menjadi 24 Joule dan turun kembali pada perlakuan hardening- tempering dengan waktu tahan 4 jam menjadi 18 Joule.
Gambar  6  menunjukkan  kekuatan  impak    dengan  variasi perlakuan panas pada pengujian dengan temperatur -40°C.
Gambar  5  Pengaruh  kondisi  perlakuan  baja  AAR-M201  Grade  E  terhadap kekuatan impak pada temperatur -40°C
Material as  cast memiliki  nilai  energi  impak  sebesar  3  Joule. Berdasarkan  spesifikasi Association  of  American  Railroads (AAR), energi  impak  minimum  yang  harus dimiliki oleh  baja AAR-M201 Grade E adalah sebesar 27 Joule pada temperatur - 40°C.  Energi  impak  berbanding  lurus  dengan  keuletan.
Spesimen  yang  memenuhi  standar  AAR  adalah  spesimen hardening-tempering pada waktu tahan 3 jam.
Kekuatan  merupakan  kemampuan  benda  kerja  menerima beban. Struktur mikro benda kerja berpengaruh pada kekuatan dan kekerasan. Pada  material as cast, struktur yang terbentuk adalah  asikular  ferrit  dan grain  boundary  ferrite. Dimana kekuatan  dan  kekerasan  cenderung  rendah  dibanding  dengan hasil  perlakuan hardening. Struktur  mikro  hasil hardening adalah upper bainit,  poligonal  ferrit  dan  martensit.  Jumlah martensit pada perlakuan ini cenderung sedikit sehingga tidak menaikkan  kekuatan  dan  kekerasan  secara  signifikan.  Bainit memiliki  karateristik  seperti  bilah,  mirip  deformasi twin dan plat  martensit.  Pembentukan  bilah  bainit  diikuti  oleh  distorsi permukaan sehingga dapat disimpulkan terjadi pergeseran kisi. Peningkatan  kekuatan  dan  kekerasan  ini  melalui  mekanisme penguatan  deformasi  (Abbaschian,  2009).  Proses tempering yang  dilakukan  menurunkan  kekuatan  dan  kekerasan  benda kerja.  Kekuatan  dan  kekerasan  pada  setiap  tahap  tempering berhubungan dengan ruang antar partikel, ukuran butir, ukuran partikel  dan  distribusi,  dan  densitas  dislokasi.  Kekerasan  dan kekuatan  tarik  akan  berkurang  selama tempering (Bhadeshia, 2009). Struktur mikro yang terbentuk pada perlakuan tersebut adalah upper bainit, poligonal ferrit dan asikular ferrit. Semakin lama  waktu  tahan tempering maka  struktur  mikro  bainit semakin  berkurang  dan  semakin  di  dominasi  dengan  asikular ferrit bila dilihat dari digram CCT HSLA. Selain struktur mikro bainit  yang semakin  berkurang  seiring kenaikkan  lama waktu tahan,  poligonal  ferrit  berkurang  dan  semakin  mengecil. Struktur mikro pada waktu tahan paling lama dominan asikular ferrit.  Asikular  ferrit  memiliki  proses  pembentukan  struktur yang  hampir  sama  dengan  bainit  dan  memiliki  kekuatan  dan kekerasan  diantara  ferrit  dan  bainit,  selain  untuk  menaikkan kekuatan  dan  kekerasan,  asikular  ferrit  dapat  meningkatkan ketangguhan  benda  kerja. Tidak  heran  jika  kekuatan  dan kekerasan  pada  struktur  mikro  dominan  asikular  ferrit  akan semakin  meningkat.  Selain  kekuatan  dan  kekerasan,  nilai ketahanan  lelah  benda  kerja  berbanding  lurus  dengan ketangguhan.
Keuletan  material as cast cukup rendah. Ketika benda kerja menerima perlakuan hardening, dengan seiring  meningkatnya kekuatan dan kekerasan maka keuletan semakin menurun. Pada perlakuan tempering, yang  bertujuan  mengurangi  tengangan sisa  pada  benda  kerja,  mampu  meningkatkan  keuletan  benda kerja.  Semakin  lama  waktu  tahan tempering maka  keuletan semakin  meningkat,  hal  ini  berbanding  terbalik  dengan kekuatan dan kekerasan (Callister, 2009). Selain meningkatkan keuletan,  energi  impak  pada  temperatur  tertentu  bertambah besar apabila waktu tahan tempering bertambah (Dieter, 1990). Hampir  semua  pengujian  memiliki  kecenderungan  ( trend ) yang  tidak  sesuai  dengan  teori  yang  ada,  seperti  pada  nilai kekuatan, keuletan, kekerasan dan kekuatan impak. Misal pada waktu tahan 3  jam dan 4  jam  yang seharusnya  memiliki  nilai keuletan  yang  cenderung  naik,  namun  pada  variasi  ini  nilai keuletan  menjadi  turun,  dan  pada  semua  pengujian  terjadi ketidak-sesuaian trend yang  sama  secara  teoritis  pada  waktu tahan 4 jam. Hal ini disebabkan unsur paduan penstabil karbida Mn  yang  tinggi  pada  baja  sehingga  semakin  lama  waktu pemanasan (pada waktu tertentu) maka karbida akan semakin stabil.  Selain  Mn  sebagai  penstabil  karbida  ada  pula  unsur paduan Cr dan Mo sebagai pembentuk karbida yang kuat, dan
0 10 20 30 40 50 60 Hardening (925 C) Tempering (2 jam) Hardening (925 C) Tempering (3 jam) Hardening (925 C) Tempering (4 jam) 0 -40 -60 Ene rg i Im p ak (Jo u le ) Perlakuan 0 5 10 15 20 25 30 35 40 As Cast Hardening
(925 C) Tempering (2 jam) Hardening (925 C) Tempering (3 jam) Hardening (925 C) Tempering (3 jam)
Ene rg i Im p ak (Jo u le ) Perlakuan Standar AAR (27,12)
Cr,  Mo,  Cu  dan  Ni  sebagai  penstabil  karbida.  Maka  ketika waktu tahan semakin tinggi (pada waktu tertentu) unsur-unsur penstabil  dan  pembentuk  karbida  tersebut  mengakibatkan peningkatan  kekuatan  dan  kekerasan  baja  ( secondary hardness ). Selain itu bila dilihat dari struktur mikro pada waktu tahan tempering selama  4  jam,  struktur  semakin  homogen. Struktur  yang  homongen  akan  menghasilkan  kekuatan  dan kekerasan yang tinggi.
Hasil  yang  paling  optimal  didapat  dari  proses tempering dengan  lama  waktu tahan  3  jam,  karena  semua  sifat  mekanik memenuhi standar AAR. Sementara pada 2 variasi lama waktu tahan lainnya tidak memenuhi pada elongasi, reduksi area dan kekuatan  impaknya.  Nilai fatigue  life pada  lama  waktu  tahan tempering 3 jam sebesar 5100 cycle. Nilai fatigue life tersebut termasuk dalam high cycle finite life fatigue (10 3 -10 6 cycle ) .

## IV. KESIMPULAN/RINGKASAN
Pada  penelitian  ini  telah  dilakukan  mengenai  analisa pengaruh  lama  waktu tahan tempering pada    perlakuan  panas terhadap  perubahan  struktur  mikro  dan  sifat  mekanik coupler baja AAR-M201 Grade E, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut,
1. Lama  waktu  tahan tempering mempengaruhi  struktur mikro  baja  AAR-M201  Grade  E. Tempering pada  baja AAR-M201 Grade E menghasilkan struktur mikro asikular ferrit.  Peningkatan  temperatur tempering mengakibatkan struktur menjadi semakin halus (menyebar merata) antara ferrit dan karbida sementit (Fe 3 C), yang semula cenderung menyisakan poligonal  ferrit  menjadi cenderung terbentuk asikular ferrit .
2. Lama waktu tahan tempering mempengaruhi sifat mekanik baja AAR-201 Grade E. Semakin lama waktu tahan pada proses tempering menyebabkan  kekuatan  luluh,  kekuatan maksimum,  dan  kekerasan  menurun,  serta  keuletan  dan energi  impak  meningkat. Hasil sifat mekanik  yang sesuai adalah  proses tempering pada  lama  waktu  tahan  3  jam, menghasilkan nilai kekuatan tarik 870 MPa, kekuatan luluh 782 MPa, elongasi 14%, reduksi area 38%, kekerasan 264 BHN, kekuatan impak sebesar 35 Joule pada temperatur - 40°C dan nilai fatigue life 5100 cycle . Nilai yang dihasilkan seluruhnya memenuhi standar AAR.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] _______.  2007. Manual  of  Standards  and  Recommended  Practices.
Washington D.C.: The Association of American Railroads.
[2] _______.  2001. Manual  of  Standards  and  Recommended  Practices: Couples  and  Freight  Car  Draft  Components. Washington  D.C.:  The
Association of American Railroads.
[3] _______. 2010. ASTM E10 : Standard Test Method for Brinell Hardness of Metallic Materials. ASTM International.
[4] _______.  2002. ASTM  E23  :  Standard  Test  Methods  for  Notched  Bar Impact Testing of Metallic Materials. ASTM International.
[5] _______.  2007. ASTM  E3  :  Standard  Guide  for  Preparation  of
Metallographic Specimens. ASTM International.
[6] _______. 1998. ASTM E606 - 92 : Standard Practice Strain-Controlled Fatigue Testing. ASTM International.
[7] _______.  2007. ASTM  E8/E8M  :  Standard  Test  Methods  for  Tension Testing of Metallic Materials. ASTM International.
[8] _______. 2008. ASTM A370 : StandardTest Methodes and Definition for Mechanical Testing of Steel Products. ASTM International.
[9] Abbaschian,  Reza,  Robert,  E.,  Reed-Hill.  2009. Physical  Metalurgy Principles . 4th edition. Boston: PWS Publishing Company.
[10] Avner, Sidney H. 1974. Introduction to Physical Metallurgy. New York: Mc.Graw Hill Publishing Co. Inc.
[11] Bhadhesia,  H.  K.  D.  H.,  dan  R.  W.  K.  Honeycombe.  2006. Steels: Microstructure and Properties. Oxford: Elsevier.
[12] Callister,  William  D.  2009. Materials  Science  and  Engineering  an Introduction. Vol. 7. New York: John Wiley & Sons. Inc.
[13] Dieter, G.E. 1990. Mechanical Metallurgy. SI Metric Edition. Singapore: McGraw-Hill.
[14] Huang, Jin, Lu Xia, Youshou Zhang, dan Sinian Li. 2014. “Investigation on Brittle Fracture Mechanism of a Grade E Cast Steel Knuckle.” Case Studies in Engineering Failure Analysis: 15-24.