## PENGARUH PENDINGINAN METODE DOUBLE QUENCHING TERHADAP KEKERASAN PELAT BAJA KARBON RENDAH HASIL PACK CARBURIZING
Firdaus 1) , Almadora Anwar Sani 2) , Muhamad Solehan 3)
1,2,3) Jurusan Teknik Mesin Produksi dan Perawatan Politeknik Negeri Sriwijaya Jl. Srijaya Negara, Bukit Besar, Palembang 30139 Telp: 0711-353414, Fax: 0711-453211 email : solehanmuhamad@gmail.com

## Abstrak
Tujuan  dilakukan  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  pengaruh  proses pendinginan dengan metode double quenching terhadap nilai kekerasan plat baja karbon  rendah  hasil  pack  carburizing  dengan  variasi  waktu  tahanan  dan  media karburasi arang tempurung kelapa. Proses karburasi adalah proses pengerasan permukaan  pada  logam  untuk  mendapatkan  sifat  keras  pada  permukaan  dan sifat ulet pada bagian tengah logam. Pada penelitian ini, proses pack carburizing dilakukan pada temperatur 9000 C dengan 3 variasi waktu tahanan yang berbeda yaitu  1,5  jam,  2  jam  dan  2,5  jam,  dimana  satu  waktu  tahanan  menggunakan  3 spesimen  uji.  Komposisi  media  karburasi  menggunakan  100%  serbuk  arang tempurung  kelapa.  Proses  quenching  pertama  menggunakan  air  kemudian spesimen uji dipanaskan kembali diluar kotak karburasi pada temperatur 8000 C selama  1  jam  dengan  oli  sebagai  media  quenching  kedua.  Dari  hasil  pengujian kekerasan diperoleh nilai kekerasan rata-rata spesimen uji dengan watu tahanan 1,5  jam sebesar  92,5  HRB,  waktu tahanan 2  jam sebesar 95,8  HRB  dan  waktu tahanan  2,5  jam  sebesar  92,9  HRB.  Sedangkan  hasil  pengujian  struktur  mikro pada permukaan spesimen uji sebelum pack carburizing terlihat fasa ferit dengan sedikit  fasa  perlit  dan  pada  permukaan  spesimen  uji  setelah  pack  carburizing terdapat fasa ferit ang semakin sedikit dengan fasa perlit yang semakin banyak.
Kata Kunci : quenching, pack carburizing, media karburasi.

## Abstract
The purpose of this research was conducted to find out the influence of the cooling process by the method of double quenching hardness of low carbon steel plate  results  of  pack  carburizing  with  time  variation  of  prisoners  and  media carburizing  charcoal  coconut  shell  .  Carburizing  process  is  the  process  of hardening the surface of metals to get a hard on the surface properties and the properties of resilient on the middle part of the metal. In this study, the process of pack  carburizing  temperature  of  900  C  is  done  at  3  different  custody  time variation that is 1.5 hours, 2 hours and 2.5 hours, where one prisoner using 3 test specimens.  Carburizing  medium  composition  using  100%  powder  charcoal coconut shell. The first use of water quenching process then the test specimen is heated back outside the box temperature carburizing on 800 C for 1 hour with an oil quenching medium as the second.
From  the  results  of  testing  hardness  hardness  values  obtained  an  average specimen  test  by  watu  prisoners  1.5  hours  of  the  time  detainees  HRB,  92.5  2 hours  of  the  time  detainees  and  HRB  95.8  2.5  hours  of  92.9  HRB.  While  the results  of  the  test  specimen  surface  micro-structure  of  the  test  before  the  pack carburizing looks many ferrite phase with minimal phase perlit and on the surface of the test specimen after pack carburizing ferrite phase there are fewer than on the phase perlit.
Keyword : quenching, pack carburizing, thickness carburizing media.

## 1. PENDAHULUAN
Sugu  atau  Ketam  kayu  manual  merupakan alat  pertukangan  kayu  yang  digunakan  baik  untuk
mendapatkan ukuran kayu tertentu, membuat profil maupun  menghalusakan  permukaan  kayu  yang sulit  didapatkan  dengan  menggunakan  ketam mesin.  Pisau  sugu  kayu  manual  yang  beredar
dipasaran  biasanya  terbuat  dari  bahan  HSS  dan harganya masih relatif tinggi.
Dalam pemilihan bahan pembuatan komponen permesinan, baja  karbon rendah dapat dijadikan  prioritas  pertimbangan  utama,  karena baja    karbon  ini    mudah    diperoleh,    mudah dibentuk    atau    sifat    permesinannya    baik    dan harganya  relatif  murah. Disamping itu material ini dapat  ditingkatkan  sifatnya  seperti kekuatannya dengan proses perlakuan panas.
Salah  satu  bagian  dari  proses  perlakuan panas  adalah  karburasi.  Karburasi  merupakan proses penambahan unsur karbon pada permukaan baja karbon rendah untuk meningkatkan  kekerasan  permukaan  baja  karb rendah  tersebut.  Untuk  meningkatkan  kekerasan baja  karbon  rendah,  disamping  harus  dilakukan proses  karburasi  untuk  peningkatan  kandungan karbonnya, juga harus dilakukan proses quenching .

## 2. BAHAN DAN METODA
Gambar 1. Diagram Alir Penelitian

## 2.1. Proses Pack Carburizing
Proses pack  carburizing dimulai  dengan mempersiapan  alat  dan  bahan  yang  akan digunakan. Pembuatan media karburasi dari arang tempurung kelapa yang dihancurkan menggunakan mesin crusher menggunakan  mesin  pengayak  agar ukuran  arang  yang  diinginkan.  Pembuatan  kotak karburasi  sebagai  wadah  untuk  arang  dan  plat baja  karbon  rendah  saat  proses pack  carburizing
OKTOBER 2018 ISSN : 2085-1286  E
dipasaran  biasanya  terbuat  dari  bahan  HSS  dan
Dalam pemilihan bahan pembuatan baja  karbon rendah dapat dijadikan  prioritas  pertimbangan  utama,  karena baja    karbon  ini    mudah    diperoleh,    mudah dibentuk    atau    sifat    permesinannya    baik    dan harganya  relatif  murah. Disamping itu material ini dapat  ditingkatkan  sifatnya  seperti  kekerasan  dan kekuatannya dengan proses perlakuan panas.
Salah  satu  bagian  dari  proses  perlakuan panas  adalah  karburasi.  Karburasi  merupakan proses penambahan unsur karbon pada permukaan baja karbon rendah untuk meningkatkan  kekerasan  permukaan  baja  karbon rendah  tersebut.  Untuk  meningkatkan  kekerasan baja  karbon  rendah,  disamping  harus  dilakukan proses  karburasi  untuk  peningkatan  kandungan karbonnya, juga harus dilakukan
proses Diagram Alir Penelitian
dimulai  dengan
mempersiapan  alat  dan  bahan  yang  akan digunakan. Pembuatan media karburasi dari arang tempurung kelapa yang dihancurkan lalu disaring menggunakan  mesin  pengayak  agar  diperoleh ukuran  arang  yang  diinginkan.  Pembuatan  kotak karburasi  sebagai  wadah  untuk  arang  dan  plat pack  carburizing
dengan  ukuran  220  x  100  x  100  (mm). Mempersiapkan  spesimen  sebanyak  10  buah dengan  1  spesimen  pisau  sugu  or spesimen  plat  baja  karbon  rendah.  Melakukan pack  carburizing dengan  memasukan  3  spesimen plat  baja  karbon  rendah  dalam  kotak  karburasi bersama serbuk arang tempurung kelapa kemudian  tutup.  Memasukan  kotak  karburasi kedalam  oven  pemanas  lalu  di temperatur 9000 C dan variabel waktu tahanan 1,5 jam,  2  jam  dan  2,5  jam  dengan  3  spesimen  uji pada  setiap  waktu  tahanan.  Keluarkan  spesimen uji dan  lakukan quenching air.  Panaskan  lagi  spesimen  uji  kedalam  oven dengan  temperatur  8000  C  selama  1  jam  lalu keluarkan  dan  lakukan quenching media oli.
Gambar 2. Spesimen Uji dan Arang didalam Kotak
Karburasi

## 2.2.  Pengujian Kekerasan Material
Pengujian kekerasan dilakukan untuk mengetahui  nilai  kekerasan  plat rendah  setelah  dilakukan setiap variasi waktu tahanan. Pengujian kekerasan menggunakan  pengujian  kekerasan  Rockwell  B dengan  beban  100  kg  menggunakan Rockwell  Tester HR-150A  dengan  indentor  intan 1200  pada pisau sugu original, spesimen sebelum dan sesudah pack carburizing dilakukan  dengan  mengambil  5  titik  pengujian pada setiap material kemudian nilai kekerasannya diambil nilai rata-rata.
1286  E-ISSN : 2622-7649
an  ukuran  220  x  100  x  100  (mm). Mempersiapkan  spesimen  sebanyak  10  buah dengan  1  spesimen  pisau  sugu  original  dan  9 spesimen  plat  baja  karbon  rendah.  Melakukan dengan  memasukan  3  spesimen plat  baja  karbon  rendah  dalam  kotak  karburasi bersama serbuk arang tempurung kelapa kemudian  tutup.  Memasukan  kotak  karburasi kedalam  oven  pemanas  lalu  dipanaskan  dengan temperatur 9000 C dan variabel waktu tahanan 1,5 jam,  2  jam  dan  2,5  jam  dengan  3  spesimen  uji pada  setiap  waktu  tahanan.  Keluarkan  spesimen pertama dengan media air.  Panaskan  lagi  spesimen  uji  kedalam  oven emperatur  8000  C  selama  1  jam  lalu quenching kedua  dengan
Spesimen Uji dan Arang didalam Kotak
Karburasi.

## Pengujian Kekerasan Material
Pengujian kekerasan dilakukan untuk mengetahui  nilai  kekerasan  plat  baja  karbon rendah  setelah  dilakukan pack  carburizing pada setiap variasi waktu tahanan. Pengujian kekerasan menggunakan  pengujian  kekerasan  Rockwell  B dengan  beban  100  kg  menggunakan Hardness 150A  dengan  indentor  intan sugu original, spesimen sebelum pack carburizing . Pengujian dilakukan  dengan  mengambil  5  titik  pengujian pada setiap material kemudian nilai kekerasannya

## 2.3 Pengujian Struktur Mikro
Pengujian  struktur  mikro  dilakukan  untuk melihat perubahan struktur mikro pada permukaan plat  baja  karbon  rendah  sebelum  dan  sesudah dilakukan pack carburizing .
Sebelum  melakukan  pengujian  struktur mikro,  terlebih  dahulu  spesimen  uji  berupa  pl baja karbon rendah sebelum pack carburizing plat  baja  karbon  rendah  yang  sudah carburizing dengan  nilai  kekerasan  tertinggi dipotong  menjadi  ukuran  kecil  kemudian  dicetak menggunakan campuran resin dan katalis kemudian  dilakukan  penghalusan  pada  bagian permukaan  spesimen  yang  akan  diambil  foto struktur  mikronya.  Penghalusan  dilakukan  pada bagian  yang  akan  diambil  foto  struktur  mikronya dengan menggunakan ampelas mulai dari ampelas  no.  400,  800,  1200,  1500  dan  2000 kemudian  dipoles  menggunakan  autosol  agar permukaan lebih halus dan mengkilap.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1.  Hasil Pengujian Kekerasan
Berikut  ini  merupakan  hasil  pengujian kekerasan  Rockwell  B  pada  pisau  sugu  original, spesimen  plat  baja  karbon  rendah  sebelum carburizing dan spesimen plat baja karbon rendah setelah pack  carburizing dengan  variasi  waktu tahanan.
Tabel 1. Hasil Pengujian Kekerasan No Parameter Pengujian HRB Rata-Rata 5 Titik Pengujian Setiap Spesimen 1. Pisau Sugu Original 101,8 2. Plat Baja Karbon Rendah Sebelum Pack Carburizing 87,4
3.
Plat Baja Setelah Pack Carburizing Waktu Tahanan 1,5 Jam Spesimen 1 =  93,2 Spesimen 2 =  93,1 Spesimen 3 =  91,3 OKTOBER 2018
Pengujian  struktur  mikro  dilakukan  untuk melihat perubahan struktur mikro pada permukaan plat  baja  karbon  rendah  sebelum  dan  sesudah
Sebelum  melakukan  pengujian  struktur mikro,  terlebih  dahulu  spesimen  uji  berupa  plat pack carburizing dan baja  karbon  rendah  yang  sudah pack dengan  nilai  kekerasan  tertinggi dipotong  menjadi  ukuran  kecil  kemudian  dicetak menggunakan campuran resin dan katalis kemudian  dilakukan  penghalusan  pada  bagian ukaan  spesimen  yang  akan  diambil  foto struktur  mikronya.  Penghalusan  dilakukan  pada bagian  yang  akan  diambil  foto  struktur  mikronya dengan menggunakan ampelas mulai dari ampelas  no.  400,  800,  1200,  1500  dan  2000 kemudian  dipoles  menggunakan  autosol  agar rmukaan lebih halus dan mengkilap.
Berikut  ini  merupakan  hasil  pengujian kekerasan  Rockwell  B  pada  pisau  sugu  original, spesimen  plat  baja  karbon  rendah  sebelum pack aja karbon rendah
dengan  variasi  waktu Hasil Pengujian Kekerasan Rata Pengujian Spesimen HRB Rata-Rata 101,8 87,4 92,5 4. Plat Baja Setelah Pack Carburizing Waktu Tahanan 2 Jam Spesimen 1 =  98,7 Spesimen 2 =  93,5 Spesimen 3 =  95,3 5 Plat Baja Setelah Pack Carburizing Waktu Tahanan 2,5 Jam Spesimen 1 =  91,5
Spesimen 2 =  93,8
Spesimen 3
=  93,4
Gambar 4. Grafik Peningkatan kekerasan
Dari  tabel  1  dan  Gambar  4  diatas  dapat dilihat bahwa:
• Terjadi  peningkatan  nilai  kekerarasan  rata rata  permukaan  pada  plat  baja  karbon rendah  setelah  dilakukan namun  nilai  kekerasan  rata dibawah nilai kekerasan rata permukaan pisau sugu original.
• Pada  holding  time  1,5  jam  persentase peningkatan nilai kekerasan rata permukaan  yang  terjadi  sebesar  5,6%, holding time 2 jam sebesar 9,6% dan holding time 2,5 jam sebesar 6,3%.
• Dari persentase peningkatan nilai kekerasan rata-rata  permukaan  tersebut  dapat  terl bahwa peningkatan nilai kekerasan rata permukaan  yang  tertinggi  adalah  pada holding  time  2  jam  dan  peningkatan  nilai kekerasan  rata-rata  yang  terendah  adalah pada holding time 1,5 jam.
• Pada  pengujian pack  carburizing waktu  tahanan  1,5  jam,
dapat  dilihat  bahwa  terjadi  peningkatan  nilai kekerasan  pada  plat  baja  karbon  rendah tetapi  masih  di  bawah  nilai  kekerasan  pisau
1286  E-ISSN : 2622-7649
Spesimen 1 98,7 Spesimen 2 =  93,5 Spesimen 3 95,3
95,8 Spesimen 1
91,5 Spesimen 2 =  93,8 Spesimen 3 93,4
92,9
Grafik Peningkatan kekerasan
Dari  tabel  1  dan  Gambar  4  diatas  dapat
Terjadi  peningkatan  nilai  kekerarasan  rata- rata  permukaan  pada  plat  baja  karbon rendah  setelah  dilakukan pack  carburizing , namun  nilai  kekerasan  rata-ratanya  masih dibawah nilai kekerasan rata-rata permukaan pisau sugu original. g  time  1,5  jam  persentase peningkatan nilai kekerasan rata-rata permukaan  yang  terjadi  sebesar  5,6%,
2 jam sebesar 9,6% dan holding time 2,5 jam sebesar 6,3%.
Dari persentase peningkatan nilai kekerasan rata  permukaan  tersebut  dapat  terlihat bahwa peningkatan nilai kekerasan rata-rata permukaan  yang  tertinggi  adalah  pada holding  time  2  jam  dan  peningkatan  nilai rata  yang  terendah  adalah pada holding time 1,5 jam.
pack  carburizing dengan waktu  tahanan  1,5  jam,  2  jam  dan  2,5  jam dapat  dilihat  bahwa  terjadi  peningkatan  nilai kekerasan  pada  plat  baja  karbon  rendah tetapi  masih  di  bawah  nilai  kekerasan  pisau
sugu  original.  Hal  ini  disebabkan  karena waktu  tahanan  yang  digunakan  masih kurang  lama  dari  waktu  tahanan  yang dibutuhkan.

## 3.2.   Hasil Pengujian Struktur Mikro
Pengujian  struktur  mikro  dilakukan  untuk melihat perubahan struktur mikro pada permukaan plat  baja  karbon  rendah  sebelum  dan  sesudah pack carburizing.
Gambar 5. Foto Struktur Mikro Plat Baja Sebelum dilakukan Pack Carburizing Pembesaran M200X.
Gambar 6. Foto Struktur Mikro Plat Baja Setelah dilakukan Pack Carburizing Pembesaran M200X.
Dari  gambar  5  diatas  dapat  dilihat  adanya fasa  ferit  yang  lebih  banyak  dari  pada  fasa  perlit pada permukaan plat baja plat baja karbon rendah sebelum dilakukan pack carburizing yang menandakan permukaan material bersifat lunak.
Sedangkan  dari  gambar  6  dapat  dilihat terbentuknya fasa perlit yang semakin banyak dan sedikit fasa ferit pada permukaan plat baja karbon rendah  setelah  dilakukan pack  carburizing . Terbentuknya  fasa  perlit  yang  semakin  banyak inilah  yang  menyebabkan  terjadinya  peningkatan nilai  kekerasan  pada  permukaan  plat  baja  karbon rendah setelah dilakukan pack carburizing .

## 4. KESIMPULAN
Terjadinya peningkatan nilai kekerasan rata- rata  pada  plat  baja  karbon  rendah  setelah dilakukan pack  carburizing .  Pada  holding  time  1,5 jam  persentase  peningkatan  nilai  kekerasan  rata- rata permukaan yang terjadi sebesar 5,6%, holding time 2 jam sebesar 9,6% dan holding time 2,5 jam sebesar  6,3%.  Nilai  kekerasan  plat  baja  karbon rendah  setelah pack  carburizing yang  lebih rendah dari pisau sugu original disebabkan kurang lamanya  waktu  tahanan  yang  digunakan  dalam pengujian.  Pada  permukaan  plat  baja  sebelum pack  carburing  terdapat  fasa  ferit  yang  lebih banyak  dari  pada  fasa  perlit.  Sedangkan  pada permukaan  plat  baja  setelah  di pack  carburizing fasa  perlit  yang  terbentuk  semakin  banyak  dan sedikit  fasa  ferit  yang  menyebabkan  permukaan plat baja meningkat nilai kekerasannya.

## DAFTAR PUSTAKA
1.  Anggoro, DianYezhi, Samsudi Raharjo, Solechan,  013.”Pengaruh  Pack  Carburizing dengan Arang Batok  Kelapa Terhadap Kekerasan  Roda  Gigi  Fly  Wheel  Daihatsu”. Teknik  Mesin  Universitas  Muhammadiyah, Semarang.
2.  Bambang  K,2010  Perlakuan  pack  carburizing pada  baja  karbon  rendah  sebagai  material altrenatif  untuk  pisau  potong  pada  penerapan teknologi  tepat  guna.  Prosiding  Seminar Nasional  Sains  dan  Teknologi  2010  Fakultas Teknik Universitas Wahid Hasyim Semarang.
3.  Budinski,  K.G.,  and  Budinski,  M.K.,  1999, Engineering  Materials,  6th  Edition,  Prentice  – Hall Inc., New Jersey.
4.  Djaprie,  S.,  1983,  Ilmu  Dan  Teknologi  Bahan, Erlangga, Jakarta.
5.  Eko,J.A.,  2006,  Pengaruh  Media  Karburasi dan  Bahan  Kimia  Aktif  Terhadap  Kekerasan Cangkul,  Skripsi  S1  Teknik  Mesin  FT,  UNS, Surakarta.
6.  Karl  -  Erik    Thelning,  Steel  and  its  Heat Treatment  .  ,  Bofors  Handbook,    London, Cetakan VI, 1998.
7.  Murtiono, Arief,  2  september 2012. Pengaruh quenching  dan  tempering  terhadap  kekerasan dan  kekuatan  tarik  serta  struktur  mikro  baja karbon  sedang  untuk  mata  pisau  pemanen sawit, (online).
8.  Suherman,W, Prinsip-prinsip Perlakuan Panas, ITS, Surabaya,1997.
9.  Viktor  Malau  dan  Khasani,  Karakterisasi  Laju Keausan dan Kekerasan dari Pack Carburizing Pada  Baja  Karbon    AISI  1020,  Media  Teknik No 3 tahun XXX ISSN 01216-3012, 2008.