## Jurnal Ilmiah Pendidikan Teknik Kejuruan (JIPTEK)
Jurnal Homepage: https://jurnal.uns.ac.id/jptk

## STRUKTUR MIKRO DAN KEKERASAN BAJA S45C PADA PENGELASAN SMAW
DENGAN VARIASI MEDIA QUENCH
Nizam Effendi 1
1 Sekolah Tinggi Teknologi Nasional Yogyakarta E-mail: itjer@yahoo.com

## ABSTRAK
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  untuk  mengetahui  pengaruh  arus  terhadap  struktur  mikro  dan  nilai kekerasan pada baja S45C sebelum (bahan baku) dan setelah pengelasan menggunakan Shielded Metal Arc  Welding (SMAW).  Penelitian  ini  menggunakan  metode  eksperimen.  Teknik  analisis  data menggunakan penelitian komparatif deskriptif. Instrumen yang digunakan untuk menguji mikrostruktur dan kekerasan adalah Olympus Metallurgical Microscope dan Vickers Hardness Tester . Berdasarkan hasil  penelitian  disimpulkan  bahwa  (1)  hasil  pengujian  struktur  mikro  menunjukkan  peningkatan struktur  martensit  setelah  pengelasan.  Dalam  bahan  baku,  struktur  martensit  tidak  ada  tetapi  hasil metode pengelasan SMAW menggunakan media pendinginan air, minyak, dan udara yang menunjukkan struktur martensit ada. (2) Nilai kekerasan bahan baku adalah 232 VHN. Spesimen dengan media air memiliki nilai kekerasan rata-rata tertinggi yaitu 411 VHN, media minyak memiliki nilai kekerasan rata- rata 308 VHN, media udara memiliki nilai kekerasan rata-rata terendah yaitu 263 VHN. Penelitian ini menunjukkan  bahwa  hasil pengelasan  SMAW  menggunakan  media  quenching  yang  bervariasi  dapat mengubah struktur mikro dan kekerasan baja S45C.
Kata Kunci: SMAW, S45C steel, quenching, mikrostruktur, kekerasan

## ABSTRACT
The purpose of this research is to find out the effect of current on microstructure and hardness value in S45C steel before (raw material) and after welding using Shielded Metal Arc Welding (SMAW). This research  using  experiment  method.  The  Technique  of  data  analysis  using  descriptive  comparative research. The instruments that used for testing microstructure and hardness is Olympus Metallurgical Microscope and Vickers Hardness Tester. Based on the results of the research conclude that (1) the results of the microstructure testing showed the improved martensite structure after welding. In the raw material, martensite structure didn’t exist but the result of SMAW welding methods using quenching media of water, oil, and air that showed martensite structure was exist. (2) The hardness value of raw material is 232 VHN. The specimen with water media had highest average hardness value that is 411 VHN, oil media had average hardness value that is 308 VHN, air media had lowest average hardness value that is 263 VHN. This research showed that the result of SMAW welding using varying quenching media can changed the microstructure and hardness of S45C steel.
Keywords : SMAW, S45C steel, quenching, microstructure, hardness

## PENDAHULUAN
Penggunaan  bahan  logam  di  setiap  jenis peralatan  yang  digunakan  pada  kehidupan manusia merupakan bukti pesatnya perkembangan  sains  dan  teknologi  di  bidang industri logam. Pemanfaatan logam dalam setiap komponen mesin dan konstruksi bangunan tidak harus semuanya sama, namun harus disesuaikan dengan sifat, kekuatan dan penggunaan. Logam masih  membutuhkan  proses  pengolahan,  baik terhadap dimensi maupun sifat-sifat dasar yang dimilikinya dengan berbagai metode pengerjaannya,  agar  diperoleh  kondisi  yang memiliki kemampuan dan sifat yang diinginkan pada aplikasinya.
Sifat  bahan  yang  dimaksud  adalah  sifat fisis  dan  sifat  mekanis.  Sifat  fisis  mencakup kondisi  fisik,  komposisi  dan  struktur  mikro. Sedangkan  sifat  mekanis  mencakup  kekuatan tarik,  modulus  elastistas,  kemampuan  muai, kekuatan  tekan,  kekuatan  torsi,  kekerasan, keuletan,  kegetasan  dan  kehandalan  (Hari Amanto dan Daryanto, 1999).
Terdapat beberapa jenis logam baja yang dapat  dipilih  sebagai  bahan  material  konstruksi maupun komponen mesin, salah satunya adalah baja  karbon  medium.  Baja  karbon  medium banyak  digunakan  sebagai  komponen  mesin karena memiliki keunggulan yaitu sifat mekaniknya dapat ditingkatkan melalui perlakuan panas, akan tetapi memiliki kelemahan  yaitu  mudah  mengalami  retak  las (Erizal, 2011).
Pengelasan  SMAW  merupakan  suatu proses penyambungan logam dengan menggunakan  tenaga  listrik  sebagai  sumber
panas  dan  elektroda  sebagai  bahan  tambahnya (Setiawan,  2016).  Pengelasan  SMAW  banyak digunakan,  karena  proses  pengelasan  ini disamping  menghasilkan  sambungan  yang  kuat juga mudah untuk digunakan (Suharno, 2008).
Pada  saat  pengelasan,  sumber  panas berjalan  terus  dan  menyebabkan  perbedaan distribusi  temperatur  pada  logam  sehingga terjadi  pemuaian  dan  penyusutan  yang  tidak merata.  Akibatnya  tegangan  sisa  dan  distorsi akan  timbul  pada logam  yang  dilas  (Putra  dkk, 2008).
Proses  pengelasan  mempengaruhi  siklus termal  pada  daerah  sekitar  lasan  yang menyebabkan  terjadinya  perubahan-perubahan metalurgi  yang  rumit,  deformasi  dan  tegangan- tegangan termal (Suharno, 2018). Siklus termal adalah  proses  pemanasan  dan  pendinginan  di daerah lasan. Salah satu cara untuk mengendalikan laju pendinginan tersebut adalah dengan perlakuan panas (Rananggono, 2008).
Proses  perlakuan  panas  salah  satunya adalah  quenching  yang  dapat  menyebabkan perubahan  pada  struktur  mikro.  Akibat  terjadi perubahan  struktur  mikro  maka  sifat  mekanik yang  dimilikinya  akan  berubah  juga  (Erizal, 2011).

## METODE
Penelitian  dilakukan  di  Laboratorium  Institut Las dan Teknologi (INLASTEK) Surakarta dan Laboratorium  Bahan  Teknik,  Diploma  Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.
Penelitian  ini  menggunakan  metode eksperimen. Penelitian ini merupakan penelitian
kuantitatif, yaitu memaparkan hasil eksperimen terhadap  sejumlah  benda  uji,  kemudian  teknik analisis  data  menggunakan  metode  deskriptif komparatif.
Pengumpulan  data  dalam  penelitian  ini yaitu  dengan  metode  observasi,  dokumentasi dan  eksperimen  langsung.  Metode  yang dilakukan  dalam  penelitian  ini  merupakan metode  yang  dengan  sengaja  dan  secara sistematis mengadakan perlakuan atau tindakan pengamatan terhadap suatu variabel.
Variabel  bebas  penelitian  ini  adalah variasi  media  quenching.  Variasi  media quenching  yang  digunakan  yaitu:  air,  oli  dan udara.  Variabel  terikat  penelitian  ini  adalah struktur  mikro  dan  kekerasan  spesimen  baja S45C. Variabel kontrol penelitian ini adalah (a) spesimen  baja  S45C.  (b)  metode  pengelasan SMAW.  (c)  arus  pengelasan  130A.  (d)  arah pengelasan  ke  kanan.  (e)  posisi  pengelasan bawah  tangan.  (f)  mesin  foto  struktur  mikro Olympus  PME  (Metallurgical  Microcope  with Inverted). (g) mesin uji kekerasan Vickers.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Foto  struktur  mikro  diambil  pada  daerah raw  material ,  daerah  las,  daerah  HAZ  dan daerah induk dengan perbesaran 200x.
Gambar 2. Struktur Mikro Raw Material Spesimen Baja S45C
Gambar 3. Struktur Mikro Daerah Las Media Quenching Air
Gambar 4. Struktur Mikro Daerah HAZ Media Quenching Air
Perlit Ferit Ferit Martensit Ferit Martensit
Gambar 5. Struktur Mikro Daerah Induk Media
Quenching Air
Gambar 6. Struktur Mikro Daerah Las
Media Quenching Oli
Gambar 7. Struktur Mikro Daerah HAZ
Media Quenching Oli
Gambar 8. Struktur Mikro Daerah Induk Media Quenching Oli
Gambar 9. Struktur Mikro Daerah Las Media Quenching Udara
Gambar 10. Struktur Mikro Daerah HAZ Media
Quenching Udara
Ferit Martensit Ferit Martensit Ferit Martensit Ferit Martensit Ferit Martensit Martensit Ferit

## Gambar 11. Struktur Mikro Daerah Induk
Media Quenching Udara
Berdasarkan  hasil  pengujian  diatas  dapat disimpullkan  bahwa  proses  pengelasan  dapat mempengaruhi  terbentuknya  struktur  mikro yang  berbeda  dengan  bahan  dasarnya  ( raw material ). Media quenching juga mempengaruhi cepat  lambatnya  terbentuknya  martensit  pada spesimen baja S45C.
Media quenching yang  paling  optimal dalam  mengeraskan  logam  setelah  pengelasan yaitu  media  air.  Struktur  martensit  pada  media air  lebih  dominan  dibanding  media  pendingin lainnya,  sehingga  mampu  mengeraskan  logam lebih baik.
Sedangkan media quenching yang paling lambat  mengeraskan  logam  setelah  pengelasan yaitu  media  udara.  Struktur  martensit  pada media udara cenderung sedikit dan tidak merata. Sehingga  media  udara  paling  lama  dalam pengerasan logam setelah pengelasan.
Pengujian  kekerasan  dilakukan  pada spesimen  baja  S45C  setelah  dilas  meliputi daerah las, daerah HAZ dan daerah induk.
Gambar 12. Sketsa spesimen pasca las
Tabel  1.  Hasil  Uji  Kekerasan  Spesimen  Baja S45C ( Raw Material ) No  Spesimen d rata-rata Nilai Kekerasan 1 S45C 40 µm 2 40 µm 232 VHN 3 40 µm
Tabel  2.  Hasil  Uji  Kekerasan  Spesimen  Baja S45C Hasil Pengelasan SMAW
Daerah Media Quenching Air Oli Udara Las 412 VHN 412 VHN 441 VHN 286 VHN 278 VHN 278 VHN 257 VHN
250 VHN 257 VHN
HAZ 570 VHN 593 VHN 549 VHN 412 VHN 412 VHN 399 VHN 303 VHN
294 VHN 303 VHN Induk 244 VHN 244 VHN 232 VHN 232 VHN 232 VHN 244 VHN 238 VHN 232 VHN 232 VHN
Rumus yang digunakan untuk menentukan  nilai  kekerasan Vickers spesimen yaitu:
Martensit Ferit 30 mm
50 mm
VHN = 𝑏𝑒𝑏𝑎𝑛 𝑙𝑢𝑎𝑠 𝑝𝑒𝑛𝑒𝑘𝑎𝑛𝑎𝑛 = 1,854 𝑝 𝑑²
Dimana :
P  = beban yang digunakan ( kgf ) d 1 = diagonal arah vertikal ( mm ) d 2 = diagonal arah horizontal ( mm ) d  = diagonal rata-rata ( mm )
Gambar 13. Titik Pengujian Kekerasan Vickers
Gambar 14. Grafik Nilai Kekerasan Spesimen Baja S45C
Gambar 15. Diagram Rata-Rata Nilai
Kekerasan Spesimen Baja S45C Nilai  kekerasan raw  material spesimen baja S45C pada semua titik sama yaitu 232 VHN . Nilai  kekerasan  pada  daerah  las  dengan  media pendingin  air  sebesar  422 VHN ,  naik  81,90% dibandingkan  nilai  kekerasan raw  material . Nilai  kekerasan  pada  daerah HAZ sebesar  571 VHN ,  naik  146,12%  dibandingkan  nilai kekerasan raw  material .  Sedangkan  nilai kekerasan pada daerah induk sebesar 240 VHN , naik  3,45%  dibandingkan  nilai  kekerasan raw material . Rata-rata nilai kekerasan spesimen ini sebesar 411 VHN .
Nilai  kekerasan  pada  daerah  las  media pendingin  oli  sebesar  281 VHN ,  naik  21,12% dibandingkan  nilai  kekerasan raw  material . Nilai  kekerasan  pada  daerah HAZ sebesar  408 VHN , naik 75,86% dibandingkan nilai kekerasan raw  material .  Sedangkan  nilai  kekerasan  pada daerah  induk  sebesar  236 VHN ,  naik  1,72% dibandingkan  nilai  kekerasan raw  material .
0 100 200 300 400 500 600 700 1 2 3 4 5 6 7 8 9 NI LAI K EK ERA S AN (V H N) TITIK PENGUJIAN Raw Material Air Oli Udara 0 100 200 300 400 500 600 700 Raw Material Air Oli Udara NI LAI K EK ERA S AN (V H N) Daerah Las Daerah HAZ Daerah Induk
Rata-rata  nilai  kekerasan  spesimen  ini  sebesar 308 VHN .
Nilai  kekerasan  pada  daerah  las  dengan media  pendingin  udara  sebesar  255 VHN ,  naik 9,91%  dibandingkan  nilai  kekerasan raw material .  Nilai  kekerasan  pada  daerah HAZ sebesar  300 VHN ,  naik  29,31%  dibandingkan nilai  kekerasan raw  material .  Sedangkan  nilai kekerasan pada daerah induk sebesar 234 VHN , naik  0,86%  dibandingkan  nilai  kekerasan raw material . Rata-rata nilai kekerasan spesimen ini sebesar 263 VHN .
Dari  hasil  analisis  data  diatas  dapat disimpulkan  bahwa  spesimen  media  pendingin air  memiliki  rata-rata  nilai  kekerasan  paling tinggi dibandingkan media pendingin yang lain. Sedangkan  spesimen  media  pendingin  udara memiliki  rata-rata  nilai  kekerasan  yang  paling rendah dibandingkan media pendingin yang lain.
Nilai kekerasan pada daerah las dan HAZ mengalami  peningkatan  terutama  di  daerah
HAZ ,  hal  ini  menyebabkan  spesimen  pada daerah HAZ menjadi sangat keras namun getas.
Sedangkan derah induk tidak terlalu mengalami peningkatan  nilai  kekerasan  karena  daerah tersebut  jauh  dari  efek  pemanasan  dan pendinginan pada saat proses pengelasan.

## KESIMPULAN
1. Media quenching mampu  mempengaruhi perubahan  struktur  mikro  spesimen  baja S45C.  Hal  ini  dibuktikan  pada  hasil pengujian  bahwa  struktur  mikro  spesimen baja  S45C  tanpa  pengelasan  ( raw  material ) hanya  terdapat  struktur  ferit  dan  perlit
sedangkan  struktur  mikro  spesimen  baja S45C hasil pengelasan SMAW dan quenching terdapat struktur martensit. Semakin  cepat  laju  pendinginan,  maka struktur martensit akan lebih cepat terbentuk. Semakin banyak struktur martensit menjadikan logam semakin keras.
2. Media quenching mampu  mempengaruhi nilai  kekerasan  material.  Air  memiliki densitas paling tinggi diantara media lainnya sehingga nilai kekerasan spesimen baja S45C menggunakan  media quenching air  menjadi paling  tinggi.  Hal  ini  dibuktikan  pada  hasil pengujian bahwa spesimen dengan media air mempunyai  rata-rata  nilai  kekerasan  paling tinggi yaitu 411 VHN , media oli mempunyai rata-rata  nilai  kekerasan  308 VHN ,  media udara  mempunyai  rata-rata  nilai  kekerasan paling rendah yaitu 263 VHN cussion).

## REFERENCES
Amanto,  H.  &  Daryanto.  1999. Ilmu  Bahan . Jakarta: Bumi Aksara.
ASM International. 1991. Heat Treating Volume
4 . Untited State of America.
Erizal.  2011.  Kajian  Eksperimen  Pengujian Kekerasan  Baja  Karbon  Medium  yang Disambung dengan SMAW dan Quenching  dengan  Air  Laut. Jurnal Teknik  Mesin .  Universitas  Prof.  DR. Hazairin, SH Bengkulu.
Erizal.  2011.  Analisa  Struktur  Mikro  pada Daerah  Las  dan  HAZ  Hasil  Pengelasan Shielded  Metal  Arc  Welding  (SMAW) pada Baja Karbon Medium Dan Quenching Air Laut. Jurnal Teknik Mesin Universitas  Prof.  DR.  Hazairin,  SH Bengkulu.
Putra,  Y.P.,  Pintowantoro,  S.,  &  Sadino.  2008.
Analisa Tegangan Sisa dan Distorsi pada
Pengelasan Fillet T-Joint dengan Metode Elemen Hingga. Jurnal Teknik Material &
Metalurgi. Institut Teknologi Surabaya. Rananggono, D., Mulyadi, Y., & Winarno, GD.
2008.  Studi  Kekuatan  Mekanik  dan Struktur Mikro Hasil Pengelasan SMAW dengan  Variasi  Preheat  dan  Postheat Menggunakan Metode Pendinginan Cepat dan  Pendinginan  Lambat. Jurnal  Tugas Akhir . Institut Teknologi Surabaya. Santoso, Joko. 2006. Pengaruh Arus Pengelasan terhadap Kekuatan Tarik dan Ketangguhan Las SMAW dengan
Elektroda  E7018 .  Skripsi  Universitas Negeri Semarang.
Setiawan,  Ferry.  2016.  Pengaruh  Variasi  Sudut
Kampuh  V  dan  Kuat  Arus  dengan  Las Shielded  Metal  Arc  Welding  (SMAW)
pada  Baja  A36  terhadap  Sifat  Mekanik.
Jurnal  Ilmiah  Teknik  Mesin .  Universitas Muhammadiyah Sidoarjo.
Suharno.  2018. Teknologi  Pengelasan  Logam: Metalurgi  dan  Aplikasinya. Surakarta: UNS Press.
Suharno.  2008.  Struktur Mikro  Las  Baja  C-Mn Hasil Pengelasan Busur Terendam dengan Variasi  Masukan  Panas. Jurnal  Teknik
Mesin Universitas Kristen Petra
Surabaya. Vol. 10, No. 1, April 2008: 45
–45.
Van Vlack. 1985. Elements of Materials Science and  Engineering  5th  Edition .  USA:
Addison  Wesley  Publising  Company, Reading, Mass.
Wiryosumarto.  2000. Teknologi  Pengelasan Logam. Jakarta: Pradnya Paramita.