## ANALISIS PENGARUH PERLAKUAN PANAS TERHADAP KEKERASAN DAN STUKTUR MIKRO MATERIAL S45C DAN SS400 YANG DIGUNAKAN SEBAGAI ALAT POTONG KULIT SEPATU
Hadi Wardoyo
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Mercu Buana, Jakarta E-mail: ruwet270681@gmail.com
Abstrak -- Untuk mengetahui pengaruh yang terjadi pada material S45C dan SS400 setelah mengalami perlakuan panas dan bekerja pada temperatur tertentu sebagai alat potong  kulit sepatu dalam waktu tertentu  sehingga  mendapatkan  perbandingan  hasil  pengujian  dari  masing-masing  material. Menggunakan  metode  Brinell  dan  metode  Vickers  serta  metode  metalography  untuk  mengetahui setruktur mikro yang terjadi akibat porses perlakuan panas yang dialami oleh material tersebut. Hasil pengujian  kekerasan  menunjukkan  adanya  perubahan  kekerasan  yang  meningkat  akibat  perlakuan panas.  Dari  data  yang  didapat  dari  hasil  pengujian  dapat  disimpulkan  bahwa  nilai  kekerasan  suatu material tidak terlalu bepengaruh terhadap hasil pemotongan kulit sepatu, sehingga untuk pemotongan kulit sepatu tidak harus menggunakan material yang memiliki tingkat kekerasan tinggi melainkan bisa juga dengan menggunakan material dengan tingkat kekerasan sedang atau lebih rendah.
Kata kunci: perlakuan panas, struktur mikro, material S45C dan SS400

## 1.  PENDAHULUAN
Tingginya  standar  mutu  material  yang  sering menjadi tuntutan konsumen serta proses pembuatan  cetakan  dikerjakan  dengan  cara machaining maupun pengecoran sampai terbentuk  cetakan  dimana  selama  proses pengerjaan  tersbut  tidak  pernah  lepas  dari perlakuan panas terhadap material produksi baik disengaja maupun tidak disengaja yang
berpengaruh  pada  kualitas  dari  produk  yang dihasilkan. Berdasarkan tuntutan tersebut perusahaan  berinisiatif  menyediakan  material produksi dengan karakteristis yang berbeda-beda untuk memenuhi tuntutan konsumen dan persaingan  harga  yang  kompetitif  serta  untuk dapat tetap bertahan ( survive ).
Perlakuan panas yang lain yang diterima oleh material  cetakan  adalah  saat  material  sudah menjadi  cetakan  dan  setelah  menjadi  cetakan. Setelah  cetakan  sudah  jadi,  perlakuakn  panas dilakukan dengan cara cetakan dipanaskan dalam suhu  tinggi  dalam  waktu  tertentu.  Sedangkan perlakuan panas terhadap cetakan sebagaimana fungsinya  proses  pencetakan  dilakukan  dalam keadaan  suhu  tinggi  (panas)  dan  dalam  waktu yang  lama  serta  berulang-ulang  dengan  tujuan untuk menghasilkan hasil cetakan yang baik dan sesuai dengan keinginan.
Pembuatan alat potong kulit sepatu dibutuhkan material yang tahan terhadap perlakuan  panas  untuk  mendapatkan  hasil pemotongan  yang  baik  serta  tahan  lama  dan material  yang  biasa  digunakan  adalah  S45C. Dimana  setelah  di  lakukan  beberapa  kali percobaan dengan menggunakan material SS400 ternyata  hasil  dari  pemotongan  material  kulit sepatu sebanyak 1000 kali pemotongan menghasilkan  hasil  pemotongan  yang  sama
baiknya jika dibandingkan dengan menggunakan material  S45C.  Masalah-masalah  yang  dapat dirumuskan  dan  akan  dibahas  berdasarkan  latar belakang  di  atas  dalam  tulisan  ini  antara  lain: perubahan  nilai  kekerasan  material  setelah mengalami  proses  pemanasan  dari  kedua material  tersebut,  perbedaan  struktur  mikro material  setelah  mengalami  proses  pemanasan dari  kedua  material  tersebut,  Apakah  material SS400  bisa  dijadikan  material  pengganti  dari material S45C?
Untuk  mencapai  tujuan  yang  ingin  dicapai permasalahan yang dibahas tidak terlalu melebar jauh  dari  tujuan  maka  perlu  ditentukan  batasan- batasan masalah yang dibahas. Batasan-batasan masalah  tersebut  meliputi:  kondisi  material setelah  mengalami  proses machaining dan hardening serta  setelah  dipakai  sebagai  alat potong, hanya menguji material setelah mengalami  proses  pemanasan  dan  sebagai  alat cetak  setelah  melakukan  1000  kali  penyetakan (pemotongan) dari material S45C dan SS400, dan pengujian kekerasan dilakukan dengan menggunakan  metode BRINELL dan VICKERS , sedangkan pengujian steruktur logam menggunakan metode metalography.
Tujuan penulusan:
1.  Untuk  mengetahui  pengaruh  yang  terjadi terhadap kekerasan pada material S45C dan SS400  setelah  mengalami  perlakuan  panas dan  bekerja  pada  temperatur  tertentu sebagai alat potong kulit sepatu dalam waktu tertentu sehingga mendapatkan perbandingan  hasil  pengujian  dari  masing- masing material.
2.  Untuk mengetahui perubahan struktur mikro logam yang terjadi karena proses
pemanasan  dari  masing-masing  material dengan melakukan uji metalography . Untuk  mengetahui  apakah  material  SS400 mampu  digunakan  sebagai  material  pengganti dari material S45C.

## 2.  METODOLOGI PENELITIAN
Pada  eksperimen  ini  digunakan  metodologi penelitian seperti gambar diagram alir berikut:
Gambar 3. Diagram alir perancangan

## 4.  HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisa  ini  memakai  perlakuan  panas  ( Heat Treatment ) untuk untuk mengetahui pengaruhnya terhadap  sifat  mekanisnya  dalam  hal  ini kekerasan  dan  struktur  mikronya  dari  material S45C dan S400.
Metode  pengujian  yang  dilakukan  untuk mengetahui  tingkat  kekerasan  material  adalah metode Brinell dan metode Vickers serta metode metalography  untuk  mengetahui  setruktur  mikro yang terjadi akibat porses perlakuan panas yang dialami oleh material tersebut.
Material  berbentuk  plat  dengan  ukutan (PxLxT)  100  x  100  x  12  milimeter  sebanyak delapan  buah  dengan  pembagian:  empat  buah untuk  material  tipe  S45C  dan  empat  buah  lagi untuk  material  tipe  SS400.  Masing-masing material  tersebut  akan  mengalami  proses perlakuan panas hardening (pengerasan) dimana proses pemanasannya tersebut terjadi dalam tiga tahap yaitu yang  pertama saat  material mengalami  proses  machining,  yang  kedua pemanasan untuk
pengerasan material ( hardening )  pada  temperatur  860 o C  dengan waktu  penahanan  panas  selama  15  menit,
kemudian  didinginkan dengan  cepat (quenching) dengan media air. Proses pemanasan selanjutnya terjadi saat material dipakai sebagai alat potong, dimana temperatur yang diberikan mencapai 300 o C secara terus menerus sampai 8 jam.
Peralatan-peralatan  yang  digunakan  dalam proses  pengujian  metode  Brinell  dan  metode Vickers serta metode metalography adalah:
 Mesin Grinding dan olising
 Mesin uji kekerasan “Frank Finotest”
 Mikroskop Optik “Metalloplan”
 Kamera Digital
Tabel 1. Hasil pengujian spesiment S45C dengan menggunakan metode Brinell
No ITEM PROSES NILAI KEKERASAN (HBN) NILAI RATA- RATA (HBN) 179.0 172.0 172.0 172.0 176.0 169.6 191.8 191.8 190.9 195.4 189.1 189.1 190.9 203.0 203.0 207.0 203.0 203.0 176.0 172.0
164.0 169.6
176.0
182.8
3 PEMAKAIAN
SEBAGAI ALAT POTONG
201.7 4
TANPA PERLAKUAN PANAS 173.4 S45C MACHINING 1 173.4 2
HARDENING 191.4 Tabel 2. Hasil pengujian spesiment SS400 menggunakan metode Brinell
No ITEM PROSES NILAI KEKERASAN (HBN) NILAI RATA- RATA (HBN) 108.4 98.1 96.3 95.3 96.3 110.3 107.5 103.7 99.0 98.1 101.9 105.6 105.6 103.7 98.1 98.1 101.9 112.1 103.7 99.0
99.0 95.3
99.0 109.3 3 PEMAKAIAN
SEBAGAI ALAT
POTONG 103.25
4
TANPA
PERLAKUAN PANAS 100.9 SS400 MACHINING 1 100.8 2 HARDENING 102.6 Kesimpulan Indikator / Problem Pernyataan misi Pengumpulan Data Obyek Penelitian Menentukan Konsep / Jenis Pengujian Analisa Hasil Pengujian Pengujian Material
Tabel 3. Hasil pengujian spesiment S45C dengan menggunakan metode Vickers No ITEM PROSES NILAI KEKERASAN (HV) NILAI RATA-
RATA (HV)
188.0 181.0
181.0 181.0 185.0 178.0 202.0 202.0 201.0 206.0 199.0 199.0 201.0 214.0
214.0 218.0 214.0 214.0 185.0 181.0
175.0 178.0
185.0
192.0 3 PEMAKAIAN SEBAGAI ALAT POTONG
212.5 4 TANPA PERLAKUAN PANAS 182.7 S45C MACHINING 1 182.3 2 HARDENING
201.5
Tabel 4. Hasil pengujian spesiment SS400 dengan menggunakan metode Vickers
No ITEM PROSES NILAI KEKERASAN (HV) NILAI RATA- RATA (HV) 114.0 103.0
101.0 100.0
101.0 116.0 113.0 109.0
104.0 103.0 107.0 111.0 111.0 109.0
103.0
103.0 107.0 118.0 109.0 104.0
104.0 100.0
104.0
115.0
3 PEMAKAIAN SEBAGAI ALAT POTONG
108.5
4 TANPA PERLAKUAN PANAS 106 SS400 MACHINING 1 105.8 2 HARDENING 107.8
Pemeriksaan  metalografi  ( mikro )  dengan menggunakan  optic  dibatasi  pada  pembesaran max  500x,  pemeriksaan  dilakukan  pada  setiap specimen,  baik  untuk  material  S45C  maupun SS400.  Seperti  terlihat  pada  gambar-gambar berikut ini.
Gambar 1. Struktur mikro material S45C yang tidak mengalami perlakuan panas
Struktur  mikro  material  S45C  yang  tidak mengalami perlakuan panas menunjukkan bahwa fasa ferrite – perlite pada kondisi anil.
Gambar 2. Struktur mikro material S45C setelah mengalami proses machining
Struktur  mikro  Menunjukkan  bahwa  pada daerah tepi dengan daerah yang telah mengalami proses machining , fasa Martensite lebih dominan.
Gambar 3. Struktur mikro material S45C setelah mengalami proses pemanasan pada temperature 860 o C selama 15 menit
Hasil  pemotretan  dengan  menggunakan mikroskop, menunjukkan Fasa Martensite terlihat dominan  dan  merata  setelah  material  S45C mengalami  proses  pemanasan  pada  pada  saat dipakai sebagai alat potong.
Gambar 4. Struktur mikro material S45C setelah mengalami proses pemanasan pada pada saat dipakai sebagai alat potong
Fasa  Bainite  yang  kekerasanya  mendekati kekerasan  Fasa  Martensite  lebih  mendominasi hampir  di  seluruh  bagian  specimen,  setelah spesimen  mengalami  proses  pemanasan  yang
lama (sekitar 8 jam) saat digunakan sebagai alat potong kulit sepatu.
Struktur  mikro  material  SS400  yang  tidak mengalami perlakuan panas menunjukkan bahwa telah  terjadi  pertumbuhan  besar  butir  ferit, sedangkan ferit dengan karbida perlit halus pada sela-sela  butir  ferit  kasar,  sedangkan  di  bagian tengah material berupa ferritik dan sedikit perlit.
Gambar 5. Struktur mikro material SS400 sebelum mengalami proses pemanasan
Setelah  mengalami  proses  machining  terjadi pertumbuhan besar butir feri pada daerah tepi dan karbida  perlit  pada  daerah  terluar,  sedangkan  di bagia tengah material yang terjadi adalah berupa feritik butir dan halus.
Gambar 6. Struktur mikro material SS400 setelah mengalami proses machining
Hasil  pemeriksaan  metallografi  menunjukkan struktur  mikro  di  daerah  tepi  telah  terjadi pertumbuhan  besar  butir  ferrit  kasar,  sedangkan ferit  dengan  karbida  perlit  halus  terbentuk  pada sela-sela ferit kasar. Pada bagian tengah material masih berupa ferritik butir kasar dan halus, setelah material  SS400  setelah  mengalami  proses pemanasan  pada  temperature  860 o C  selama  15 menit.
Pada  pemeriksaan  sample  material  SS400 yang  ke  empat  menunjukkan  hasil  yang  hampir sama  dengan  hasil  pemeriksaan  sebelumnya yaitu pada daerah tepi telah terjadi pertumbuhan besar  butir  ferit  sedangkan  ferit  halus  dengan karbida  perlit  terjadi  di  sela-sela  butir  ferit  kasar. Pada bagian tengan  material  berupa ferritik butir kasar dan perlit (tanda panah pada Gambar 8).
Gambar 7.  Struktur mikro material SS400 setelah mengalami proses pemanasan pada temperature 860 o C selama 15 menit
Gambar 8.  Struktur mikro material SS400 setelah mengalami pemanasan  pada saat dipakai sebagai alat potong
Gambar 9. Grafik hubungan antara nilai Kekerasan Vicker’s terhadap perlakuanpanas pada contoh material S45C
Besar nilai kekerasan yang di peroleh sangat dipengaruhi oleh fasa yang terbentuk dan jumlah fasa.  Terlihat  pada  Gambar  3  terbentuk  jumlah fasa sebanyak empat yaitu fasa Martensite sangat keras  dan  di  dominasi  oleh  fasa  Bainite  yang hampir  sekeras  Martensite  selain  daripada  fasa Ferrite dan Pearlite.
Sedangkan  terbentuknya  fasa  di  pengaruhi oleh perlakuan panas yang di berikan sebelumnya pada  bahan  atau  material,  di  ketahui  bahwa
PERLAKUAN 182.3 201.5 212.5 182.7 S 45 C  (HV) MACHINING HARDENING PEMAKAIAN SEBAGAI ALAT POTONG TANPA PERLAKUAN PANAS
sampel  material  S45C  yang  tidak  mengalami perlakuan  panas  pada  daerah  tepi  menunjukkan adanya  fasa  Ferrite-Pearlite  pada  kondisi  anil. Jadi proses perlakuan panas mempengaruhi dan meningkatkan nilai kekerasannya.
Gambar 10. Grafik hubungan antara nilai Kekerasan Brinell terhadap perlakuanpanas pada contoh material S45C
Hasil  pengujian  kekeasan  yang  dilakukan terhadap  material  SS  400  menunjukka  nilai kekerasan  rata-rata  material  setelah  mengalami perlakuan  panas,  yaitu  sebesar  107  HV  atau 101.9 HBN.
Gambar 11. Grafik hubungan antara nilai kekerasan Vicker’s terhadap perlakuan panas pada contoh material SS 400
Gambar 12. Grafik hubungan antara nilai kekerasan Brinell terhadap perlakuan panas pada contoh material SS 400
Seperti  yang  ditunjukkan  dari  Gambar  2 sampai  dengan  Gambar  3  yang  diperoleh  pada pengamatan metalografi terhadap material S 45 C dapat  dilihat  struktur  mikro  yang  terbentuk  pada bahan  yang  diberi  perlakuan  panas  adalah  fasa Martensite  dan  fasa  Bainite,  sedangkan  pada bahan  yang  tidak  diberikan  perlakuan  panas bentuk  fasanya  Ferrite  bagian  yang  terang  dan fasa Pearlite pada bagian yang gelap.
Pada  saat  mengalami  proses machining dengan  temperatur  yang  terlalu  besar  fasa Martensite baru mulai tampak belum terdistribusi karena  masih  Terlihat  banyak  fasa  Ferrite  dan fasa  Pearlite.  Selanjutnya  fasa  Martensite  mulai terdistribusi dan penyebarannya merata.
Perlakuan panas temperatur pemanasan 860 o C  terlihat  fasa  –  fasa  Ferrite,  Pearlite  dan
Martensite  berkurang  penyebarannya  dan  di dominasi oleh fasa Bainite sehingga meningkatkan nilai kekerasannya.
Sedangkan  hasil  pemeriksaan  struktur  mikro pada  material  SS  400  yang  telah  mengalami perlakuan panas tidak terlihat adanya perbedaan struktur  mikro  yang  mencolok  antara  sample material  satu  dengan  yang  lainya.  Yang  terjadi adalah  kondisi  struktur  mikro  pada  daerah  tepi rata-rata terjadi pertumbuhan besar butir ferit dan ferit  dengan  karbida  perlit  halus  pada  sela-sela butir  ferit  besar,  sedang  pada  daerah  tengah struktur  mikro  berupa  feritik  dan  sedikit  perlit (Gambar 5-8)
Kulit  hasil  pemotongan  yang  dilakukan sebanyak 1000 kali pemotongan juga menunjukan hasil  yang  sama  bagusnya  baik  menggunakan
PERLAKUAN 173.4 191.4 201.7 173.4 S 45 C  (HBN) MACHINING HARDENING PEMAKAIAN SEBAGAI ALAT POTONG TANPA PERLAKUAN PANAS
PERLAKUAN 105.8 107.8 108.5 106 SS 400  (HV)
MACHINING
HARDENING PEMAKAIAN SEBAGAI ALAT POTONG TANPA PERLAKUAN PANAS PERLAKUAN 100.8 102.6 103.3 100.9 SS 400  (HBN) MACHINING

## HARDENING
PEMAKAIAN SEBAGAI ALAT POTONG

## TANPA PERLAKUAN PANAS
material  S45C  atau  SS400,  walaupun  tingkat kekerasan dari kedua material tersebut berbeda.
Kulit  hasil  pemotongan  yang  dilakukan sebanyak 1000 kali pemotongan juga menunjukan hasil  yang  sama  bagusnya  baik  menggunakan material  S45C  atau  SS400,  walaupun  tingkat kekerasan dari kedua material tersebut berbeda.

## 4.  KESMPULAN
1)  Hasil  pengujian  kekerasan  menggunakan metode  Vicker’s  dan  Brinell,  untuk  material S45C  maupun  SS400  menunjukkan  adanya perubahan kekerasan akibat pengaruh perlakuan  panas  yang  terjadi  pada  material tersebut.
2)  Dengan perlakuan panas yang sama, material S45C  lebih  keras  dibandingkan  material SS400.
3)  Hasil  uji metalography untuk  material  S45C menunjukan fasa – fasa Ferrite , Pearlite dan Martensite  berkurang  penyebarannya  dan  di dominasi oleh fasa Bainite sehingga meningkatkan  nilai  kekerasannya  setelah mengalami  proses  pelakuan  panas.  Namun berbeda dengan material SS400, justru tidak ada  perbedaan  perubahan  struktur  mikro yang  mencolok  antara  spesiment  material satu dengan yang lainya baik yang mengalamai  perlakuan  panas  hardening maupun  perlakuan  panas  sebagai  alat potong.  Yang  terjadi  adalah  kondisi  struktur mikro  pada  daerah  tepi  rata-rata  terjadi pertumbuhan besar butir ferit dan ferit dengan karbida  perlit  halus  pada  sela-sela  butir  ferit besar,  sedang  pada  daerah  tengah  struktur mikro berupa feritik dan sedikit perlit.
4)  Hasil  pemotongan  yang  dilakukan  sebanyak 1000  kali  pemotongan  terhadap  kulit  sepatu
menunjukan  hasil  yang  sama  bagusnya  baik menggunakan  material  S45C  atau  SS400, sehingga  material  SS400  bisa  dijadikan alternative  material  pengganti  dari  material S45C  sebagai  alat  pemotong  kulit  sebatu dengan  jumlah  pemotongan  1000  kali pemotongan.
Dari  data  yang  didapat  dari  hasil  pengujian dapat  disimpulkan  bahwa  nilai  kekerasan  suatu material  tidak  terlalu  bepengaruh  terhadap  hasil pemotongan  kulit  sepatu, sehingga  untuk pemotongan kulit sepatu dengan jenis kappa tidak harus menggunakan material S45C  yang memiliki tingkat  kekerasan  tinggi  melainkan  bisa  juga dengan  menggunakan  material  SS400  yang memiliki tingkat kekerasan lebih rendah.
Hasil  pengujian  dapat  dijadikan  bahan pertimbangan  untuk  memilih  material  SS400 sebagai  alat  potong  kulit  sepatu  sebagai pengganti dari material S45C, untuk mengurangi beban biaya produksi yang harus dikeluarkan.

## DAFTAR PUSTAKA
[1].  Daryanto,  2010.,  Proses  Pengolahan  Besi dan  Baja  (Ilmu  Metalurgi),  Cetakan-1,  Satu Nusa, Bandung.
[2].  Djaprie  S.,  (George  E.  Dieter).,  1996, Metalurgi  Mekanik  (Edisi  Ke-3),  Erlangga, Jakarta.
[3].  Khurmi  R.S.,  Gupta  J.K.,  A  Textbook  Of Machine  Design  (S.I.Units),  First  Multicolour Edition.
[4].  Surdia T., Saito S., 1992 Pengetahuan Bahan Teknik, cetakan kedua PT.Pradnya Paramita, Jakarta