## Journal of Technical Engineering:

## PISTON
Pengaruh Proses Hardening dan Variasi Suhu Tempering pada Kekerasan dan Kuat Impact Baja SS 201
Erizal Maulana dan Mohamad Nasrun *
Program Studi Teknik Mesin, Universitas Pamulang, Jl. Surya Kencana No. 1, Tangerang Selatan, Indonesia
E-mail: * dosen01284@unpam.ac.id
Masuk : 16 September 2019 Direvisi : 20 Oktober 2019 Disetujui : 30 Oktober 2019
Abstrak: Saat ini terhadap berbagai jenis bahan yang dapat digunakan sebagai bahan baku industri saat ini. Baja merupakan material  yang  banyak  digunakan  dalam  bidang  teknik.  Baja  memiliki  sifat  kekerasan,  kekuatan,  keuletan dan  ketangguhan yang  baik.  Untuk  memperoleh  sifat  tersebut  biasanya  dilakukan  proses Hardening dan Tempering terhadap  peralatan  dan komponen  baja  tersebut  agar  dapat  dipergunakan  secara  optimal.  Metode  yang  digunakan  adalah  melakukan  proses heat treatment 900 o C dan variasi suhu tempering pada suhu 300 o C, 400 o C, 500 o C. Pengujian yang dilakukan adalah uji Rockwell dan uji Impact . Dari analisa yang di dapat dari pengujian Rockwell yaitu setelah dilakukan proses Heat Treatment 900 o C dan Tempering pada  suhu  300 o C,  400 o C,  500 o C  specimen  mengalami  penurunan  nilai  kekerasan  dari  46,3HRC  menjadi  22,6 HRC.  Sedangakan  pada  uji Impact yaitu  setelah  dilakukan  proses heat  treatment dan tempering specimen  mengalami kenaikan pada nilai keuletannya dari 96,473 Joule menjadi 109,357 Joule.
Kata kunci : Kekerasan, Kuat Impact, Baja SS 201, Hardening, Tempering
Abstract: Currently, there are various types of materials that can be used as raw materials for today's industry. Steel is a material that is widely used in engineering. Steel has good hardness, strength, ductility and toughness properties. To obtain these properties, Hardening and Tempering processes are usually carried out on the steel equipment and components so that they can be used optimally. The method used is to carry out a heat treatment process of 900oC and variations in tempering temperatures at temperatures of 300oC, 400oC, 500oC. The tests carried out are the Rockwell test and Impact test. From the analysis  obtained  from  Rockwell  testing,  after  the  Heat  Treatment  process  was  carried  out  at  900oC  and  Tempering  at temperatures of 300oC, 400oC, 500oC, the specimens experienced a decrease in their hardness value from 46.3 HRC to 22.6 HRC. While in the Impact test, after the heat treatment and tempering process, the specimen increased in its  ductility value from 96.473 Joule to 109.357 Joule.
Keywords: Hardness, Impact Strength, SS 201 Steel, Hardening, Tempering

## PENDAHULUAN
Sekarang  ini  kebutuhan  akan  material  terutama  logam  sangatlah  penting.  Besi  dan  baja  merupakan salah  satu  kebutuhan  yang  mendasar  untuk  suatu  konstruksi.  Sifat  mekanik  terutama  meliputi  kekerasan, keuletan, kekuatan, ketangguhan, serta sifat mampu mesin yang baik [1]. Dalam industri saat ini baja merupakan material  yang  banyak  digunakan  dalam  bidang  teknik.  Untuk  penggunaan  tertentu,  selain  baja  dan  besi merupakan satu-satunya material yang memenuhi persyaratan teknis maupun ekonomis.Dalam pengaplikasiannya  di  industri,  peralatan-peratan  ataupun  komponen  mesin  yang  terbuat  dari  baja  diperlukan kekerasan  permukaan  dan  keuletan  yang  tinggi.  Untuk  memenuhi  tujuan  tersebut  maka  dilakukan  proses Hardening  dan  Tempering  terhadap  peralatan  dan  komponen  baja  tersebut  agar  dapat  dipergunakan  secara optimal [2]. Sebagai contoh speciment ini banyak digunakan untuk peralatan dapur sepeti teplon, panci, wajan, dan  lain-lain.Dan  dikedokteran  sepeti  alat  bedah  untuk  oprasi.  Dalam  industri  banyak  menggunakan  baja Stainless  steel untuk  peralatan-peralatannya  karena  bahan  tidak  mudah  getas  dan  mempunyai  keuletan  yang bagus [3].
Stainless  steel 201  adalah  paduan  besi  tahan  karat  yang  mengandung  sedikit  nikel,  dan  peningkatan konten  mangan  dan  nitrogen  dalam  komposisinya  di  baja  tersebut.  Meskipun  lebih  murah  daripada  beberapa paduan  lainnya  (karena  kandungan  nikelnya  yang  rendah), Stainless  steel 201  tak  mudah  dikerjakan  atau dibentuk.  Tipe  201  adalah  baja  anti  karat  kelompok   austenitik  karena  merupakan  baja  nirkarat  non-magnetik yang mengandung kromium dan nikel tingkat tinggi serta kadar karbon yang rendah [4]. Stainless steel tipe 201 adalah produk baja anti karat kelas menengah dengan berbagai kualitas yang bermanfaat. Meskipun ideal untuk penggunaan tertentu, itu bukan pilihan yang baik untuk struktur yang mungkin rentan terhadap kekuatan korosif seperti  air  garam.  Dengan  kata  lain, Stainless  steel tipe  201  adalah  baja  anti  karat  yang  memiliki  spesifikasi tahan  karat  terendah  di  kelas  austenitik  [5]. Stainless  steel 201  bersifat  non-magnetik  dalam  kondisi  normal, tetapi bisa menjadi magnetik saat dikerjakan dalam kondisi dingin. Kandungan nitrogen yang lebih besar pada tipe 201 memberikan  kekuatan dan  ketangguhan  hasil  yang lebih tinggi daripada baja tipe 301, terutama pada suhu rendah (namun tidak dalam hal ketahanan terhadap karat). Tipe 201 tak bisa dikeraskan dengan perlakuan panas dan dianil pada suhu 1850-1950 ° F (1010-1066 ° C), diikuti pendinginan air atau pendinginan udara yang cepat  [6].  Tipe  201  digunakan  untuk  memproduksi  berbagai  peralatan  rumah  tangga,  termasuk  bak  cuci, peralatan  masak,  mesin  cuci,  jendela,  dan  pintu.  Jenis  ini  juga  digunakan  dalam  trim  otomotif,  arsitektur dekoratif,  mobil,  kereta  api,  trailer,  dan  klem.  Tipe  201  tidak  direkomendasikan  untuk  aplikasi  luar  ruangan karena kerentanannya terhadap korosi lubang dan celah. [3]
Uji impak merupakan salah satu metode yang digunakan untuk mengetahui kekuatan, kekerasan, serta keuletan  material.  Pada  uji  impak,  digunakan  pembebanan  yang  cepat  (rapid  loading).Perbedaan  dari pembebanan  jenis  ini  dapat  dilihat  pada  strain  ratenya.  Pada  pembebanan  cepat  atau  disebut  dengan  beban impak, terjadi proses penyerapan energi  yang besar dari energi kinetik suatu beban  yang  menumbuk ke benda uji.  Uji  impak  merupakan  salah  satu  metode  yang  digunakan  untuk  mengetahui  kekuatan,  kekerasan,  serta keuletan  material.  Oleh  karena  itu  uji  impak  banyak  digunakan  dalam  bidang  menguji  sifat  mekanik  yang dimiliki oleh suatu material tersebut.[2]

## METODOLOGI
Ada beberapa pengujian yang dilakukan antara lain meliputi uji kekerasan sebelum dan sesudah di heat treatment.  Adapun  prosedur  ini  sesuai  dengan  diagram  alir  yang  telah  dibuat  pada  Gambar  1.  Dari  hasil pengujian  tersebut    akan  didapat  kondisi  normal  proses  laku  panas  yang  diterapkan  meliputi  temperatur  dan waktu tahan. Bahan yang digunakan adalah Stainless steel 201.
Pada  proses  pemanasan  awal  untuk  baja  ss  201  dilakukan  dengan  cara  memasukan  specimen  ke  dalam dapur pemanas pada temperatur  900 o C dan di ikuti dengan proses waktu tahan selama 20 menit lalu di panasi kembali  pada  temperatur  300 o C,  400 o C,  dan  500 o dengan  waktu  tahan  15  menit.  Setelah  proses  pemanasan dilakukan proses selanjutnya adalah proses pendinginan dengan cara mengeluarkan specimen dari dalam tungku pemanas kemudian didinginkan dengan  media  yang akan  di gunakan. Pada proses ini  specimen  menggunakan media oli.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil Uji Kekerasan
Pada hasil pengujian ini, Stainless steel 201 di Heat Treatment dengan suhu 900 o C  kemudian didinginkan dengan menggunakan media oli setelah itu melakukan proses perlakuan panas kembali ( Tempering ) dengan tiga variasi  suhu  yang  berbedaantara  300 o C,  400 o C  dan  500 o C  kemudian  dilakukan  pengujian  kekerasan  dengan menggunakan alat uji kekerasan Rockwell . Dimana dari pengujian tersebut didapatkan hasil sebagai berikut :
Gambar 2. Uji Kekerasan Stainless steel 201 Terhadap Temperatur Hardening
Pada  Gambar  2  diketahui  bahwa  speciment  Non  Heat  Treatment  mempunyai  kekerasan  yang  baik  dari spaciment  yang  lain.  Sedangkan  dari  metode  lain,  speciment  mengalami  penurunan  kekerasan  setelah  di Heat Treatment 900 o C dan Tempering 300 o C, 400 o C, 500 o C. Hal ini terjadi dikarenakan terjadinya perubahan struktur mikro  dimana  tempered  martensit  bertransformasi  menjadi  pearlit  dan  ferrit,  akibatnya  terjadi  penurunan kekerasan dan ketangguhan sehingga nilai kekerasannya turun [7].
Berdasarkan data dari perbandingan nilai rata-rata energi impact di atas, maka dapat dibuat gambar grafik uji impact sebagai berikut :
11,3 25,6 22,6 0 10 20 30 40 50 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Ke keras an (H RC ) Temperatur( o C ) Heat Treatment 900 C dan Variasi Tempering Non heat treatment
Heat Hreatment 900 C
0 20 40 60 80 100 120 200 300 400 500 600 En e rg i Im p ac t (J o u le ) Variasi Suhu Tempering ( º C) Variasi Tempering
Hasil dari Gambar 3 telihat perbandingan energi Impact dan bisa kita lihat nilai energi impact  yang paling tinggi terdapat pada specimen yang menggunakan metode Tempering 500 o C  dengan nilai 109,329 Joule. Pada specimen ini keuletanya bertambah dan membuat specimen tidak mudah terjadi getas.
Gambar 4. Pengaruh Suhu Tempering terhadap Kuat Impact
Hasil  dari  Gambar  4  telihat  perbandingan  kuat  Impact  dan  bisa  kita  lihat  nilai  kuat  impact    yang  paling tinggi  terdapat  pada  specimen  yang  menggunakan  metode Tempering 500 o C    dengan  nilai  1,3669  Joule/mm 2 . Pada specimen ini keuletanya bertambah dan  membuat specimen tidak  mudah terjadi getas terhadap benturan. Berdasarkan  data  hasil  yang  diperoleh  dari  uji  kekerasan  dan  uji  impact  yaitu  specimen  dengan  metode Tempering 500 o C  mengalami  kenaikan  keuletan  dan  membuat  specimen  tidak  mudah  getas.  Sedangkan  pada specimen  Non  Heat  Treatment  mempunyai  keuletan  yang  kurang  baik  dan  kekerasan  yang  baik.  Specimen dengan  metode Tempering 500 o C  mempunyai  keuletan  yang  baik.  Specimen  ini  bagus  digunakan  untuk membuat peratan seperti peralatan dapur, alat bedah kedokteran, alat potong, dan lain-lain karena tidak mudah terjadi getas.

## KESIMPULAN
Setelah  melakukan  analisa  dan  perhitungan  terhadap  data  hasil  pengujian  mengenai  kekerasan  dan  uji impact pada baja SS 201 dapat disimpulkan berdasarkan dari hasil uji kekerasan data yang diperoleh specimen Non Heat  Treatment mempunyai  kekerasan  yang  lebih  bagus  dengan  nilai  46,3  HRC  dari  specimen  dengan metode Heat Treatment 900 o C dan Tempering dengan  suhu 300 o C, 400 o C, 500 o C. Sedangkan  untuk  specimen metode Heat  Treatment 900 o C  dan Tempering suhu  300 o C,  400 o C,  500 o C  mengalami  perubahan  pada kekerasannya  sehingga  mengalami  penurunan  dari  46,3  HRC  menjadi  22,6  HRC.  Serta  berdasarkan  dari  hasil uji  impact  didapatkan  spacimen Non  Heat  Treatment mendapatka  nilai  enegi  impack  96,473  Joule  dan  kuat impact dengan nilai 1,2058 Joule/mm 2 . Sedangkan specimen yang menggunakan metode Heat Treatment 900 o C dan Tempering 300 o C, 400 o C, 500 o C mengalami perubahan yaitu mengalami kenaikan pada keuletannya. Pada metode Tempering 500 o C specimen mengalami kenaikan yang paling tinggi dari specimen lainnya yaitu dengan nilai 109,357 Joule dan kuat impact dengan nilai 1,3669 Joule/mm 2 .

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Analisis  Simulasi  Uji  Impak  Baja  Karbon  Sedang  (AISI  1045)  dan  Baja  Karbon  Tinggi  (AISI  D2) Hasil  Perlakuan  Panas  (Majanasastra,  R).  Bagus  Suryasa,  Jurnal  Ilmiah  Teknik  Mesin,  Vol.  1,  no.2, 2013).
[2] Arafat, Y.,& Agus Yulianto, S.T.(2017) Pengaruh Beban Quenching Terhadap Beban Impak Pada Besi Cor Kelabu (Doctoral Dissertattion, Universitas Muhammadiyah Surakarta).
[3] Studi Perbandingan Ketahanan Korosi Stainless steel Tipe Ss 304 dan Ss 201 Menggunakan Metode U- Bend Test Secara Siklik Dengan Variasi Suhu dan PH. Sumarji, Jurnal ROTOR, Volume 4 Nomor1,
Januari 2011.
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 0 100 200 300 400 500 600 K u at Im p ac t (J o u le /m m ^2) Variasi Suhu Tempering (ºC) Variasi Tempering Non Heat Treatment
Heat Treatment Only
[4] Budianto  Ari. 2012."Pengaruh Perlakuan Pendinginan Pada  Proses Pengelasan Smaw (Shielded Metal Arc Welding) Stainless steel Austenite Aisi 201 Terhadap Uji Komposisi Kimia, Uji Struktur Mikro, Uji Kekerasan Dan Uji Tarik". (Universitas Muhammadiyah Surakarta).
[5] Handoyo,  Yopi.,  "Pengaruh  Quenching  Dan  Tempering  Pada  Baja  Jis  Grade  S45C  Terhadap  Sifat Mekanis  dan  Struktur  Mikro  Crankshaft"  Jurnal  Imiah  Teknik  Mesin,  Vol.  3,  No.2  Agustus  2015 Universitas Islam 45 Bekasi
[6] Matien, Y. A, 2016."Pengaruh Media Pendingin Terhadap Struktur Mikro, Kekerasan dan Laju Korosi Pada Hardening Baja Karbon Sedang". (Skripsi Universitas Negeri Semarang).
[7] Murtiono  Arif,  2012  "Pengaruh  Quenching  dan  Tempering  Terhadap  Kekerasan  dan  Kekuatan  Tarik Serta Struktur Mikro Baja Karbon".