## PENGARUH QUENCHING MEDIA PENDINGIN MINYAK GORENG BEKAS TERHADAP KEKERASAN BAJA S45C YANG TELAH DI PACK CARBURIZING
Fenoria Putri 1*) , Sairul Effendi 1) , Rachmat Dwi Sampurno 1)
Muhammad Fadel Gumay 2)
1 Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya
2 Mahasiswa Prodi Teknik Mesin Produksi dan Perawatan, Politeknik Negeri Sriwijaya Jl.Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139
*) E-mail: putripolsri@gmail.com

## INFORMASI ARTIKEL ABSTRAK
Diperbaiki: Revised 07/05/2021
Diterima:
Accepted
12/11/2021
Publikasi Online: Online-Published 22/11/2021
©2021 The Authors.  Published by
AUSTENIT
doi:
http://doi.org/10.5281/zenodo.56 84057
Material baja seringkali digunakan dalam dunia otomatif yang menuntut material tersebut  harus  memiliki  kekuatan  yang  tangguh,  handal  dan  ekomonis.  Salah satu  material  yang  digunakan  yaitu  S45C,  dimana  material  tersebut  diberikan perlakuan  permukaan  dengan  cara  Pack  Carburizing        dengan        temperatur 870°C    dan     variasi      media     pendingin      cepat      (quenching) berupa     oli bekas,   oli   baru,   dan   minyak   goreng   bekas. Selanjutnya dilakukan pengujian menggunakan alat kekerasan Rockweel   Hardness   Tester dan dilakukan analisa data hasi    uji    menggunakan     analysis    of    varians    (ANOVA). Hasil yang didapat nilai kekerasan untuk material S45C dengan pendingin oli bekas, oli baru dan mnyak goring bekas yaitu 101,9 HRC; 98,4 HRC dan 102,8 HRC.
. Kata  kunci: S45C,  Karburasing,,  Pendinginan  cepat,,  Kekerasan  Rockweel, ANOVA

## ABSTRACT
Steel  material  is  often  used  in  the  automotive  world,  which  demands  that  the material must have strong, reliable and economic strength. One of the materials used  is  S45C,  where  the  material  is  given  a  surface  treatment  by  Pack Carburizing with a temperature of 870°C and a variety of quenching media in the form  of used  oil, new  oil,  and used cooking oil. Further testing  was  carried out using the Rockwell Hardness Tester and analysed the test data using analysis of variance (ANOVA). The results obtained from the hardness of the S45C material with used oil coolers, new oil and used cooking oil are 101.9 HRC, 98.4 HRC and 102.8 HR.
Keywords: S45C, Pack Carburizing, Quenching, Rockwell Hardness, ANOVA.

## 1 PENDAHULUAN
Dalam  kemajuan  teknologi  sekarang  ini  ada banyak  jenis-jenis  material  logam  yang  dapat digunakan  untuk  keperluan  didunia  industri.  Pada saat  ini  banyak  sekali  industri  bergantung  dengan pemanfaatan baja. Lalu di perkuat dengan adanya penggunaan  baja  pada  peralatan-peralatan  mesin di dunia industri. Material baja seringkali digunakan dalam  dunia  otomotif  yang  menuntut  material tersebut  harus  memiliki  kekuatan  yang  tangguh, handal , dan ekonomis. Dalam aplikasinya disektor industri  peralatan  atau  komponen  mesin  yang terbuat dari baja diperlukan kekerasan permukaan dan  keuletan  yang  tinggi.  Untuk  memenuhi  tujuan tersebut biasanya dilakukan proses Pack
carburizing kemudian  didinginkan  secara  secara cepat (Quenching) terhadap  perlalatan  dan komponen  baja  tersebut.  Meskipun  begitu,  ada banyak  sekali  kerusakan  atau  kegagalan  dari produk  yang  masih  terjadi  baik  itu  karena  suatu insiden ataupun bukan  insiden. Salah satu bentuk dari  kerusakan  pada  komponen  otomotif  adalah cepatnya menipis sprocket, roda gigi, As roda mobil yang membuat penggunanya harus sering menganti komponen tersebut. Pada kasus tersebut sangat  diperlukan  untuk  mengetahui  penyebab terjadinya kegagalan atau kerusakan dari sprocket, roda  gigi,  as  roda  mobil yang  dapat  dihindari ataupun  dicegah  dengan  memperbaiki  prosedur proses  pembuatan (fabrication) dan  kerugian ekonomis dapat diminimalisir.
Sujita  (2016),  tujuan  dari  penelitian  ini  untuk mengetahui kekuatan dari media carburizer (arang tongkol  jagung  dan  serbuk  cangkang  kerang mutiara).  Dimana  temperatur  yang  digunakan 910 o C,  930 o C  dan  950 o C  dengan  waktu  tahan ( holding  time )  selama  90  menit  dan  150  menit. Dimana hasil yang didapatkan yaitu nilai kekerasan tinggi  untuk  temperatur  950 o C  sebesar  262,27 kg/mm 2 .
Priyono  (2016),  untuk  mencari  pengaruh perlakuan  panas  terhadap  kekerasan  dan  struktur mikro  pada  baja  S45C.  Dimana  material  logam S45C  dipanaskan  dengan  temperatur  800 o C  dan 900 o C  ditahan  selama  15  menit  lalui  didinginkan dengan  media  oli  SAE  40.  Nilai  kekerasan  yang didapat  untuk  material  S45C  untuk  temperatur 800 o C dan 900 o C sebesar 52,3 HRC dan 54,5 HRC. Arika  F  (2017),  mengenai  analisa  metode carburizing dan quenching terhadap  kekerasan logam dengan brinnel hardness test pada material logam S45C. Metode yang digunakan variasi media pendingin  (udara,  air  dan  oli)  dan  temperatur (750 o C,  800 o C  dan  850 o C).  Nilai  kekerasan  yang didapat  pada  media  pendingin  udara,  air  dan  oli untuk temperatur 750 o C sebesar 101 kg/mm 2 , 114 kg/mm 2 dan  122  kg/mm 2 ,  Nilai  kekerasan  yang didapat  pada  media  pendingin  udara,  air  dan  oli untuk temperatur 800 o C sebesar 127 kg/mm 2 , 131,5 kg/mm 2 dan  140,5  kg/mm 2 dan  Nilai  kekerasan yang didapat pada media pendingin udara, air dan oli untuk temperatur 850 o C sebesar 137,5 kg/mm 2 , 140,5  kg/mm 2 dan  146,5  kg/mm 2 .  Diantara  ketiga media  pendingin  dan  temperatur  yang  lebih  baik yaitu media pendingin oli dengan temperatur 850 o C. Sundari E dkk (2018), analisa pengaruh pack carburizing terhadap sifat mekanis sprocket imitasi sepeda motor menggunakan arang kayu gelam dan serbuk cangkang remis sebagai katalisator. Metode yang digunakan untuk penelitian ini dengan variasi media  pendingin  (air,  oli  bekas,  silicon  oli  dan udara)  dan  temperature  (850 o C  dan  900 o C). Dimana nilai kekerasan  yang didapat untuk media pendingin air, oli bekas, silicon oli dan udara untuk temperature 850 o C antara lain 90,6 HRB, 76,9 HRB, 71,6 HRB dan 67,8 HRB. ). Dimana nilai kekerasan yang didapat untuk media pendingin air, oli bekas, silicon  oli  dan  udara  untuk  temperature  900 o C antara  lain  94  HRB,  81,4  HRB,  75  HRB  dan  71,3 HRB.
Baja  S45C  merupakan  baja  karbon  yang memiliki kadar karbon sekitar 0,48% termasuk baja karbon menengah. Namun proses aluminizing tidak mampu  mencegah  terjadinya  die  soldering  pada baja S45C. (Andaru dkk, 2016). Baja ini mempunyai sifat  mampu  untuk  dilakukan  proses  perlakuan panas untuk dapat memperoleh sifat mekanis yang lebih  baik.  Baja  spesifikasi  ini  banyak  digunakan sebagai poros roda gigi, mata gergaji,mata silet dan bantalan.
Tabel 1. Komposisi baja S45C Unsur Jumlah kandungan (%) Karbon 0,45 Iron 0,21 Mangan 0,65 Fosfor 0,014 Sulful 0,014
(Sumber  :  Katalog  PT.  Hunan  Valin  Xiangtan  Iron And Steel CO., LTD)
Perlakuan panas ( Heat treatment ) merupakan proses  perubahan  sifat  logam  dengan  cara memanaskan  logam  untuk  mengubah  bentuk struktur mikro mencapai temperatur austenit ( Djafri, 1995 ).  Salah  satu  proses  perlakuan  panas  yaitu quenching atau  pengerasan  baja. Quenching adalah  suatu  proses  pemanasan  logam  dimana logam  tersebut  didinginkan  secara  cepat.  Tujuan dari proses quenching untuk mengeraskan struktur mikro  yang  bersifat  martesit  pada  material  logam. Media  pendingin  yang  digunakan  untuk  proses quenching antara lain air, oli dan udara. Karburasi  padat  ( Pack  Carburizing )  adalah proses  pengemasan  bagian  dalam  media  karbon tinggi  seperti  serbuk karbon  atau  serutan  besi  cor dan dipanaskan dalam tungku selama 12 sampai 72 jam  pada  temperatur  900  ºC  (1652  ºF)  (Krauss, 1991).
Pengujian Rockwell merupakan  salah  satu metode  pengujian  kekerasan  yang  menggunakan indentor bola baja dan kerucut intan. Indentor bola biasanya  digunakan  untuk  spesimen  yang  belum diberikan  perlakuan  panas  ( heat  treatment ) sedangkan  indentor  kerucut  intan  yang  sudah diberikan perlakuan panas ( heat treatment ).

## 2. BAHAN DAN METODA
Adapun bahan dan alat yang digunakan : 1. Furnace Nabertherm ™ Chamber furnace N 321/13
2. Rockwell Model HR 150 A
3.  Spesimen
4.  Oli Bekas
5.  Oli SAE 40
6.  Minyak Goreng bekas
7.  Media Pack Carburizing (arang kelapa)
Proses heat treatment yang dilakukan berupa Pack  Carburizing. Adapun  langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :
1.  Persiapan sebelum melakukan Pack
Carburizing :
a.  Siapkan  Spesimen  Baja  S45C  ukuran Ø50x12 sebanyak 9 buah
b.  Gunakan  peralatan safety seperti  sarung tangan dan masker
c.  Siapkan tungku heat treatment.
d.  Siapkan penjepit
2.  Proses Pack Carburizing
a.  Letakan secara teratur spesimen  di dalam tungku pemanas.
Gambar 1 Meletakan spesimen
b.  Atur temperatur suhu pemanas denga suhu
870ºC waktu tahan selama 45 menit.
c.  Tunggu sampai mencapai suhu dan waktu yang diinginkan
d.  Buka  dapur  pemanas  dan  keluarkan spesimen  dari  dalam  dapur  pemanas dengan menggunakan tang penjepit.
e.  Dinginkan  dengan  suhu  ruangan  setelah dingin  buka  dan  masukkan  kembali  ke tungku  seperti  suhu  dan  waktu  penahan yang sama.
f. Setelah  mencapai  waktu  yang  ditentukan, keluarkan  spesimen  dari  dalam  dapur pemanas  dengan  menggunakan  tang penjepit.
3.  Proses quenching.
a.  Sediakan  3  bak  yang  dapat  menahan panas  denga  baik,  guna  untuk  melakukan quenching media.
b. Isi masing-masing bak dengan masing- masing media pendingin, yaitu oli baru, oli bekas, dan minyak goreng bekas.
Gambar 2 bak dan media quenching
c.  Setelah spesimen dipanaskan dan dilakukan  penahanan  selama  45  menit  di dalam furnace ,  ambil  spesimen  dengan menggunakan  tang  penjepit  dan  langsung masukan  spesimen  ke  dalam  bak  yang masing-masing sudah berisi media pendingin air garam, oli, dan minyak sayur.
Dan  tunggu  sampai  spesiemn  sudah mendingin.
d.  Setelah  dilaukan  proses  pencelupan  pada media quenching angkat  spesimen  dari dalam bak penampung. e.  Langkah  selanjutnya  adalah  lepas  ikatan spesimen dan berishkan spesimen. f.  Spesimen hasil dari proses Pack
Carburizing.
Gambar 3 Bentuk Spesimen

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil dari pengujian Kekerasan Rockwell dari material  S45C  yang  dilakukan  proses pack carburizing dengan  temperatur  870 0 C  waktu penahanan selama 45 menit kemudian pendinginan cepat ( quenching ) dengan media oli bekas, oli baru dan  minyak  goreng  bekas  dan  pengambilan  data dilakukan  pada  permukaan  benda  uji  dimana menggunakan  indentor  intan  120 0 dengan  beban 150 kg  sehingga didapat nilai kekerasan pada tabel dibawah ini .
Tabel 2 Hasil Pengujian Kekerasan Rockwell
Pada tabel 2. hubungan kekerasan terhadap media pendingin pada material S45C dengan pack carburizing  pada  temperature  870 0 C  didapat  nilai kekerasan  yang  paling  tinggi  pada  material  yang menggunakan  pendinginan  cepat  (quenching) dengan  minyak  goreng  bekas  102,8  HRB sedangkan nilai kekerasan yang rendah pendinginan  cepat  (quenching)  dengan  oli  baru 98,4 HRB. Hasil yang diharapkan dari proses pack carburizing pada material S45C berupa meningkatkan  nilai  kekerasan  bukan  hanya Spesimen Indentor P ( kg ) HRB (Kg/mm 2 ) Tanpa perlakuan panas Intan 120° 150 94,7 Oli Bekas Intan 120° 150 101,9 Oli Baru Intan 120° 150 98,4 Minyak Goreng Bekas Intan 120° 150 102,8
mengandalkan difusi karbon pada saat proses pack carburizing  tetapi  dipengaruhi  juga  oleh  media pendinginan.

## 3.1.  Analisa  Uji  Kekerasan  Dengan  Metode ANOVA
Setelah  melakukan  uji  kekerasan,  maka didapatkan hasil  sesuai dengan  tabel diatas maka berdasarkan  tabel  tersebut  dibuatlah  grafik perbandingan  agar  memudahkan  melihat  hasil  uji kekerasan  yang  paling  baik.  Berikut  gambar diagram hasil pengujian kekerasan.
Untuk  mengetahui  apakah  variabel  variasi persentase media quenching mempunyai pengaruh terhadap  uji  kekerasan  pada  hasil  pemanasan induksi baja S45C. Maka dilakukan ANOVA dengan nilai signifikan α = 5%.
Data  tabel  3,  maka  harga-harga  yang diperlukan  untuk  ANOVA  adalah: ∑ Y = 102 + 99,4 + 104,7 + 101,3 + 98,3 + ⋯ + 97,5 + 102,5 = 81506,98
Ry = , = 68902,20
Ay = , + , + , − 68902,20 = 22960,48 D = 81506,98 − 68902,20 − 22960,48 = 35565,26
F = ,/( ) ,/( " " ) = 1.93
Proses  percobaan  (tabel  4),  maka  dapat disimpulkan  bahwa  rancangan  percobaan  ini  bisa dianggap model II atau model acak, sehingga tabel anova untuk data tersebut adalah:

## Tabel 3 Data Pengamatan ANOVA
Tabel 4 Daftar Analisis Varian Sumber variasi Derajat kebebasan (dk) Jumlah Kuadrat- kuadrat (JK) Rata-rata jumlah kuadrat-kuadrat (RJK) F Rata-rata 1 68902,20 68902,20
1.93 Antar Perlakuan 2 22960,48 11480,2 Dalam perlakuan (kekeliruan) 6 35565,26 5927,54 Jumlah 9 81506,98 -- Derajat kebebasan (dk atau $ ) pembilang = 2 dan derajat kebebasan (dk atau $ ) penyebut = 6, dari table  didapat  nilai  F  =  5,14.  Dapat  disimpulkan bahwa uji kekerasan pada variasi Media pendingin memiliki pengaruh terhadap kekerasan Baja S45C yang  tidak  terlalu  signifikan.  Hal  ini  dibuktikan dengan hasil % &'()*+ (1,93) > % (,-./ (5,14 ).

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengujian dan analisis data diiketahui  pengaruh  variasi  media  pendingin terhadap  kekerasan  spesimen  S45C  yang  telah dilakukan proses Pack Carburizing dan quenching .
Dari pengujiajn kekerasan  diketahui hasil rata-rata kekerasan setelah dilakukan proses Pack Carburizing dan quenching pada  temperatur  870 ° , oli  bekas  =  101  HRC,  oli  baru  =  98,4  HRC  dan minyak goreng  bekas 102,8 HRC. Nilai kekerasan maksimum 102,8 HRC diperoleh dari proses Pack Carburizing dengan  media  pendingin  minyak goreng bekas sementara nilai kekerasan minimum diperoleh  dari  media  pendingin  oli  baru  sebesar 98,4  HRC.  Dari  hasil  Analisa  diketahui    bahwa dengan  media  pendingin  yang  berbeda  tersebut mempunyai  pengaruh  yang  signifikan  terhadap peningkatan kekerasan. Faktor yang mempengaruhi  tingkat  kekerasan  adalah  media pendingin minyak goreng.
Media quenching Jumlah Oli Bekas Oli Baru Minyak Goreng Bekas Nilai Kekerasan (HRB) 102 99,4 102,4 101,3 98,3 101,2 102,4 97,5 102,5 Jumlah 305,7 295,2 308,4 909,3 Banyaknya pengamatan 3 3 3 9 Rata - Rata 101,9 98,4 102,8 303,1

## DAFTAR PUSTAKA
Djafri, Sriati. 1995. “Metalurgi Mekanik”, Terjemahan dari Mechanical Metallurgy.
Erlangga, Jakarta.
Krauss,  G . 2005. Steels  :  Processing,  Structure, and  Performance. ASM  International.  Materials Park, OH. USA
Arika  F.  2017.  Analisa  Metode Carburizing Dan Quenching Terhadap Kekerasan Logam Dengan Brinel  Hardness  Test  Pada  Material Logam S45C.  Kediri  :  Universitas  Nusantara PGRI Kediri.
Andaru,  Dody  Prayitno,  Eni  Pujiasturi.  2016.”Studi Pengaruh  Aluminizing  Terhadap  Pembentukan
Die  Soldering”.  Jurnal  Penelitian  dan  Karya
Ilmiah Lemlit USAKTI 01.
Sujita,  2016.”Proses Pack  Carburizing dengan Media arburizer Alternatif Serbuk Arang Tongkol Jagung dan Serbuk Cangkang Kerang Mutiara”. Jurnal  Mechanical,  Volume  7  Nomor  2,
September 2016. Sundari, E, Taufikurrahman, Fahlevi, R. 2018.”Analisa  Pengaruh Pack  Carburizing Terhadap  Sifat  Mekanis Sprocket Imitasi Sepeda  Motor  Menggunakan  Arang  Kayu Gelam  Dan  Serbuk  Cangkang  Remis  Sebagai Katalisator.  Jurnal  Austenit  Vol  10,  No  2, Oktober 2018.