## Studi Nitridisasi Besi Tuang Kelabu pada Temperatur 650 0 C (1,2,3 Jam)
Wayan Sujana, I Komang Astana Widi, Teguh Rahardjo , Sussetyo Darmaputra Teknik Mesin, Institut Teknologi Nasional Malang Wayan_sujana58@yahoo.com

## ABSTRAK
Besi  cor  kelabu,  jenis  cor  ini  sering  dipakai  karena  memiliki  banyak  kelebihan. Kelebihan  tersebut  adalah  mudah  dituang  atau  dicor  menjadi  bentuk  yang  rumit,  mudah dilakukan  proses  permesinan,  tahan  aus  karena  grafit  dapat  berfungsi  sebagai  pelumas, mempunyai  kemampuan  meredam  getaran  yang  tinggi,  mempunyai  kekuatan  tekan  tinggi, sifat  ketahan  korosinya  baik  dibandingkan  dengan  baja  konstruksi  biasa,  Spesimen  yang sebelum  proses  diperoleh  kekerasan  tertiinggi  yaitu  284,4  HV  dengan  kedalaman  30  μm, setelah diproses nitridisasi dengan temperature 6500C dengan holding 1,2, dan 3 jam, maka didapat  kekerasan  tertinggi  sebesar  277,2  HV,  261,1  HV,  273,4  HV  kekerasan  naik  pada holding 1 jam itu disebabkan karena reaksi kimia antara nitrogen dengan spesimen sehingga konsentrasi nitrogen pada permukaan spesimen yang berasal dari difusi nitrogen akan lebih banyak membentuk lapisan nitride. Pada pengujian spesimen dengan holding 1 jam didapat ketebalan  lapisan  10,  20,  30,  40  μm  dan  permukaan  tepi  dari  inti  tidak  merata  sehingga lapisan menjadi tidak merata atau bergelombang, sedangkan pada temperatur 6500C dengan waktu  2  jam  ketebalan  ditunjukan  hanya  sampai  pada  30  μm  dan  40  μm,  garis  grafik mengalami  kenaikan dikarenakan  lapisan  nitride  dan permukaan  tepi  dari  inti  tidak  merata sehingga lapisan menjadi bergelombang. Struktur mikro diperoleh dari hasil metalografi row material dan spesimen yang sesudah mengalami proses nitridisasi. Hasil dari struktur mikro sudah  terlihat  grafit  berbentuk  serpih  keabu-abu  an  dan  terlihat  adanya  sedikit  korosi dikarenakan spesimen belum dilakukan proses
Kata Kunci : besi tuang kelabu, nitridisasi, kekerasan, ketebalan lapisan, SEM-EDS

## I. PENDAHULUAN
Dalam  dunia  perindustrian  pengecoran  logam jenis  cor  sering  digunakan  karena  banyak memiliki  kelebihan  yaitu  mudah  dituang menjadi  bentuk  yang  rumit,  mudah  dilakukan proses  permesinan,  tahan  aus  karena  grafit dapat  berfungsi  sebagai  pelumas,  mempunyai kemampuan meredam getaran tinggi, mempunyai  kekuatan  tekan  tinggi,  sifat ketahan korosi baik dibandingkan dengan baja kontruksi  biasa.  Dalam  penelitian  ini  adapun tujuan  yang  ingin  diketahui  yaitu  bagaimana struktur  mikro  dan  pengaruh  pada  proses nitridisasi terhadap besi tuang kelabu.

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan proses nitridisasi pada dapur fluidized bed furnance dengan menggunakan bahan besi tuang kelabu dengan variasi waktu 1, 2, 3 jam dan pada temperatur 6500C  yang  sama  kemudian  dilakukan pendinginan  oleh  oli  dan  dilakukan  pengujian berupa  SEM-EDS  dan  uji  kekerasan  micro vikres

## IV.   HASIL DAN PEMBAHASAN
Sebelum dilakukan proses nitridisasi diketahui kekerasan  tertinggi  kedalaman  30  μm  yaitu 284,4  HV  dan  diketahui  kekerasan  terendah kedalaman  10  μm  yaitu  227,1  HV.  Sesudah dilakukan proses nitridisasi dengan temperatur 6500C  selama  1  jam  diketahui  kekerasan tertinggi kedalaman 30 μm yaitu 227,2 HV dan kekerasan  terendah  kedalaman  20  μm  yaitu 220,8 HV. Dikarenakan oleh proses nitridisasi dengan temperature tinggi yaitu 6500C.
Gambar 2. Hubungan antara kekerasan dengan jarak sebelum proses
Gambar 3. Hubungan antara Kekerasan setelah proses nitridisasi temperatur 6500C 1 jam
Gambar 4. Hubungan antara kekerasan dengan jarak  temperatur 6500C 2 jam
Sesudah  dilakukan  proses  nitridisasi  dengan temperatur  6500C  selama  2  jam  diketahui
kekerasan  tertinggi  kedalaman  40  μm  yaitu 261,1  HV  dan  kekerasan  terendah  kedalaman 30  μm  yaitu  215,3  HV.  Dikarenakan  proses
nitridisasi  dengan  temperatur  tinggi  6500C dengan waktu 2 jam.
Gambar 5. Hubungan antara Kekerasan setelah proses nitridisasi temperature 6500C 3 jam
Sesudah  dilakukan  proses  nitridisasi  dengan temperatur  6500C  selama  3  jam  didapat kekerasan  tertinggi  kedalaman  10  μm  yaitu 249,5  HV  dan  kekerasan  terendah  kedalaman 40  μm  yaitu  174,1  HV.  Dikarenakan  proses nitridisasi dengan temperatur yang tinggi yaitu 6500C waktu proses 3 jam.
Data hasil foto SEM-EDS
Gambar 6. Hasil uji SEM sebelum proses nitridisasi
Gambar 7. Hasil uji XRD sebelum proses nitridisasi
Gambar  7  menunjukan  unsur  kandungan karbon  yaitu  sebesar  27,25%  atom  dan memiliki  kandungan  oksigen  sebesar  10,87% atom.
Gambar 8.Hasil uji SEM Proses nitridisasi 1 jam
Gambar 9.Hasil uji XRD Proses nitridisasi 1 jam
Gambar  9  menunjukan  unsur  kandungan karbon yaitu sebesar 6,88% atom dan memiliki kandungan  nitrogen  sebesar  16,42%  atom. Naiknya  kadar  nitrogen  disebabkan  oleh pengaruh  proses  nitridisasi  dengan  temperatur 6500C selama 1 jam dan turunnya kadar atom karbon  dikarenakan  unsur  nitrogen  berdisfusi pada spesimen.
Gambar 10.Hasil uji SEM Proses nitridisasi 2 jam
Gambar 11.Hasil uji XRD Proses nitridisasi 2 jam
Gambar  11  menunjukan  unsur  kandungan karbon  yaitu  5,29%  atom  dan  memiliki kandungan  nitrogen  sebesar  17,16%  atom. Naiknya  kadar  nitrogen  disebabkan  oleh pengaruh  proses  nitridisasi  dengan  temperatur 6500C  selama  2  jam  dan  dibandingkan  pada
proses  1  jam  sebesar  6,88%  atom  karbon  dan 16,42%  atom  nitrogen,  turunya  kadar  karbon disebabkan  unsur  nitrogen    berdisfusi  pada spesimen jauh kedalam permukaan
Gambar 12.Hasil uji SEM Proses nitridisasi 3 jam
Gambar 13. Hasil uji XRD Proses nitridisasi 3 jam
unsur kandungan karbon yaitu 4,79% atom dan memiliki  kandungan  nitrogen  sebesar  1,97% atom. Turunnya kadar karbon disebabkan oleh proses  nitridisasi  dengan  temperatur  6500C selama  3  jam  dan  menurunya  kadar  nitrogen disebabkan temperature terlalu tinggi sehingga atom nitrogen tidak berdisfusi besar dan masuk kedalam unsur besi.
Dapat dilihat pada waktu holding 2 dan 3  jam kekerasan  pada  daerah  difusi  lebih  rendah dibandingkan  dengan  daerah  inti  disebabkan oleh  tidak  terjadinya  reaksi  atau  kurang sempurna  reaksi  antara  atom  nitrogen  dengan atom besi pada proses nitridisasi sehingga pada daerah  inti  terjadi  proses  annealing  saja. Purwadi  wiwik  mengatakan  penahanan  yang lebih  lama    maka  kekerasan  permukaan  yang dihasilkan akan lebih tinggi, sehingga konsentrasi  nitrogen  pada  permukaan  sampel yang  berasal  dari  difusi  nitrogen  akan  lebih banyak  dan  membentuk  besi  nitrida.  Rahayu sri,  Setiawan  ngainun,  Virdhian  shinta,  Dkk juga  menemukan  hal  yang  sama  jika  dilihat dari  unsur  kandungan  nitrogen  yang  hanya 17,16%  atom  maka  proses  nitridisasi  sudah mencapai  optimal,  karena  untuk  mencapai optimal  kandungan  nitrogen  harus  sekitar  13- 20%  atom  sehingga  dapat  diperoleh  senyawa Fe4N yang mempunyai sifat yang sangat keras. Rahayu sri, Setiawan ngainun, Virdhian shinta, Dkk dan  Kurniawan  fachri, hal  ini disebabkan karena  kandungan  nitrogen  kurang  masuk  ke
inti  logam  sehingga  lapisan  nitrogen  terlihat pada bagian tepi permukaan saja.

## KESIMPULAN
Dari proses uji kekerasan menggunakan micro vickers  sebelum  dilakukan  proses  diperoleh kekerasan  tertinggi  yaitu  284,4  HV  dengan kedalaman  30  μm  dan  kekerasan  terendah yaitu  227,1  HV  dengan  kedalaman  10  μm setelah  dilakukan  proses  selama  1,  2,  3  jam didapat  kekerasan  tertinggi  sebesar  277,2  HV, 261,1  HV,  273,4  HV  dengan  kedalaman  30 μm,  40  μm,  30  μm  dan  kekerasan  terendah yaitu  220,8  HV,  215,3  HV,  191,5  HV  dengan kedalaman  20  μm,  30  μm,  20  μm.  Proses  uji foto  SEM-EDS  sebelum  ataupun  sesudah nitridisasi  diketahui  transformasi  ledeburit  ke cementit,  cementit,  grafit,  inti,  korosi,  perlit dan juga lapisan nitride

## REFERENSI
Aziz  Muslim  Muhammad,  2017. Analisis
Pengaruh Perlakuan Normalizing Sebelum  Proses  Nitridasi  Pada  Baja
Paduan  P20  dan  Besi  Tuang  Nodular A536. Skripsi.FTI.
Arthur G, Birch D, Dkk. 1986. Wear Resistant
Surfaces in Engineering. London:Crown Copyright Lawrance  H.Van  Vlack.  1983 .  Ilmu  dan Teknologi Bahan. Jakarta Pusat:Penerbit Erlangga. Rahardjo Teguh.  2008. Proses  Nitriding  Untuk
Peningkatan  Sifat  Mekanik  Permukaan Material Dies . Jurnal Flywheel. Volume 1, Nomor 2.
Smallman.R.E,  Bishop.R.J.  1995. Modern Physical  Metallurgy  and  Materials Engineering 6th Edition. Jakarta:Penerbit Erlangga. Surdia, Tata,. Satio, Shinroku. 1995.
Pengetahuan  Bahan  Teknik.  Jakarta  : Pradnya Paramita. Sujana,  I  Wayan.  1996.  Karakterisasi  Lapisan Kompon  Hasil  Proses  Nitrokarburisasi Dengan Menggunakan Reaktor Fluidised Bed. Tesis. UI. Sujana,  I  Wayan.Astana  Widi,  I  Komang. Diktat Metalurgi Fisik.
Institut Teknologi Nasional Malang. Welding  Engineering.  (2015). Perlakuan Panas (Heat Treatment) . [Online].Tersedia :
http://hima- tl.ppns.ac.id/perlakuan-panas-heat- treatment/.[November 2019]. W.Sujana,K.  A.Widi.  2016 .  Serbuk  Alumina
Sebagai  Katalis  Didalam  Reaktor
Fluidised Bed. Jurnal Flywheel. Volume 7, Nomor 1. www.ist.fraunhofer.de/.../plasma_diffusion_tre atment.html.  Diakses  Pada  Tanggal  7
November 2019.