Abstrak — Penelitian ini mencari pengaruh temperatur austenisasi dan proses pendinginan terhadap baja paduan 05CcrMnSi. Baja paduan  ditempa  terlebih  dahulu  untuk  mengurangi  cacat porositas  yang  diakibatkan  oleh  proses  pengecoran.  Perlakuan panas  pada  penilitian  ini  meliputi  pemanasan  spesimen  sampai temperatur austenit stabil (800 o C, 850 o C, dan 900 o C) dan ditahan selama  1  jam  kemudian  didinginkan  dengan  tiga  cara  yaitu, pendinginan  di  air,  udara,  dan  dapur.  Pengujian  terhadap spesimen  meliputi pengamatan  strukturmikro,  pengujian kekerasan, dan ketangguhan impak. Hasil penempaan menunjukkan  bahwa  intensitas  porositas  dan  ukuran  porositas berkurang.  Pengamatan  strukturmikro  menunjukkan  bahwa dengan  pendinginan  di  udara  ditemukan  strukturmikro martensit.  Didapatkan  strukturmikro  perlit  dan  ferit  pada proses pendinginan di dapur sedangkan pada proses pendinginan di  air  didapatkan  strukturmikro  martensit  dan  austenit  sisa. Pada  pendinginan  di  air,  jumlah  austenit  sisa  mengalami penurunan seiring dengan bertambahnya temperatur austenisasi.  Nilai  kekerasan  tertinggi  didapatkan  dari  proses pendinginan  di  air,  baik  pada  temperatur  austenisasi  800 o C, 850 o C,  maupun  900 o C.  Sementara  itu  nilai  kekerasan  terendah didapatkan oleh proses pendinginan di dapur. Pada ketiga proses pendinginan, tingginya temperatur austenisasi tidak berpengaruh  terhadap  nilai  kekerasan  spesimen.  Dalam pengujian  ketahanan  impak,  nilai  impact  strength  dimiliki  oleh spesimen  dengan  proses  pendinginan  di  air  kemudian  diikuti oleh spesimen dengan proses pendinginan dapur dan udara .
Kata Kunci — Baja  paduan,  perlakuan  panas,  temperatur austenisasi.

## I. PENDAHULUAN
ERKEMBANGAN teknologi yang semakin maju sekarang  ini    menyebabkan  perlu  adanya  inovasi  dalam hal  rekayasa  material.  Rekayasa  material  ini  diharapkan  akan meningkatkan  sifat  mekaniknya.  Pertimbangan  rekayasa material  tidak  hanya  berdasarkan  dari  properties  material  itu sendiri,  proses  pembuatan  material  yang  ekonomis  juga menjadi pertimbangan.
Salah  satu  proses  rekayasa  material  adalah Thermo Mechanical Control Process (TMCP). Metode ini menggabungkan proses pengecoran, pengerollan, dan perlakuan  panas  terkendali  dalam  satu  line  process  sehinga didapatkan  material  yang  diinginkan.  Selain  itu,  T.  Sourmail menyatakan dalam penilitiannya pada tahun 2013 bahwa baja tahan  aus  dapat  dibuat  dengan  proses austempering pada temperatur  rendah  dan  penambahan  unsur  paduan  utama karbon, mangan, silikon, dan kromium [1].
Untuk  memperoleh  sifat  mekanik  yang  diinginkan,  maka diperlukan  strukturmikro  yang  sesuai.  Hal  tersebut  dapat
diperoleh  melalui  proses  perlakuan  panas  dengan  cara memanaskan  baja  mencapai  temperatur  austenit  stabil  dan ditahan  beberapa  menit  kemudian  didinginkan  dengan  proses pendinginan  tertentu.  Maka  dari  itu,  tujuan  dari  penelitian  ini adalah untuk mengetahui pengaruh temperatur austenisasi dan proses  pendinginan  terhadap  strukturmikro  dan  sifat  mekanik baja paduan 05CCrMnSi.

## II. METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan baja paduan 05CCrMnSi hasil pengecoran  dengan  komposisi  kimia  yang  ditunjukkan  pada tabel  1.  Material  ditempa  terlebih  dahulu  untuk  mengurangi porositas yang terjadi pada proses pengecoran.
Tabel 1. Komposisi kimia dari baja paduan 05CCrMnSi Material Berat Paduan (%) 05CCrMnSi C Si Mn Cr Ni P 0.5 1.94 1.8 1.1 0.06 0.013
Spesimen  pada  penelitian  ini  dipanaskan  sampai temperatur austenit stabil 800 o C, 850 o C, dan 900 o C. Spesimen ditahan dalam dapur selama satu jam pada temperatur austenit stabil.  Selanjutnya  spesimen  didinginkan  di  air(temperatur ruang), udara, dan dapur. Skema proses perlakuan panas pada penilitian ini ditunjukkan pada gambar 1.
Untuk  mengetahui  hasil  dari  perlakuan  panas  yang
dilakukan pada spesimen, dilakukan beberapa pengujian yang meliputi  pengamatan  strukturmikro,  pengujian  hardness menggunakan metode Rockwell C, dan pengujian ketangguhan impak dengan standar JIS Z 2242.

## Pengaruh Temperatur Austenisasi dan Proses Pendinginan Terhadap Strukturmikro dan Sifat Mekanik Baja Paduan 05CCrMnSi
Kharisma Yuko Rasyidy dan Suwarno
Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) e-mail : suwarno@me.its.ac.id
P
Gambar 1. Skema perlakuan panas.

## III. ANALISA DAN PEMBAHASAN

## A. Analisa dan Pembahasan Pengamatan Strukturmikro
Sebelum  diberi  perlakuan  panas  spesimen  melewati  proses forging terlebih  dahulu.  Proses  forging  ini  bertujuan  untuk mengurangi  cacat  porositas  yang  ada  pada  material  hasil pengecoran.  Hasil  pengamatan  strukturmikro as  cast dan as forged pada  perbesaran  50x  disajikan  pada  gambar  2  untuk mengamati porositas pada spesimen. Porositas pada spesimen as cast dan as forged masih terlihat, akan tetapi porositas pada spesimen as  forged mempunyai  intensitas  porositas  lebih rendah dan ukuran porositas lebih kecil daripada spesimen as cast . Gambar 3 menunjukkan spesimen dengan proses pendinginan di dapur terbentuk strukturmikro pearlit dan ferit. Pearlit  ditunjukkan  dengan  daerah  yang  berwarna  kelabu  dan ferit  ditunjukkan  dengan  daerah  yang  berwarna  terang.  Laju pendinginan  yang  lambat  mengakibatkan  karbon  dapat berdifusi  keluar pada saat proses pendinginan dari temperatur austenit stabil, sehingga terbentuklah strukturmikro pearlit dan ferit.
Pada  proses  pendinginan  di  udara,  strukturmikro  sudah terbentuk  martensit.  Dimana  baja  pada  umumnya  pada  saat proses  pendinginan  di  udara  akan  terjadi  strukturmikro  perlit dan  ferit.  Proses  pendinginan  di  air  juga  didapatkan strukturmikro martensit. Martensit terbentuk dikarenakan pada saat proses pendinginan dari temperatur austenit stabil, karbon tidak  mempunyai  waktu  yang  cukup  untuk  berdifusi  keluar
dari austenit. Martensit yang terlihat pada proses pendinginan air  dan  udara  adalah lath  martensite .  Karena  baja  dengan kadar  karbon  kurang  dari  6%  akan  mempunyai  martensit dengan bentuk lath sedangkan baja dengan kadar karbon lebih dari 6% akan mempunyai martensit dengan bentuk plate [2]. Hasil pengamatan strukturmikro pada proses pendinginan  di  air  dan  udara,  terdapat  austenit  sisa  yang
ditunjukkan  dengan  daerah  yang  berwarna  terang.  Sebagian besar  austenit  pada  baja  eutektoid  akan  berubah  menjadi martensit  pada  saat  didinginkan  ke  temperatur  kamar.  Bagian yang tidak bertransformasi menjadi martensit ini yang disebut austenit  sisa.  Untuk  mendapatkan  struktur  100%  martensit maka  diperlukan  proses  pendinginan  lagi  sampai  dibawah temperatur kamar, proses ini disebut subzero treatment [2].
Tabel 2.
Presentase austenit sisa pada proses pendinginan di air Temperatur Austenisasi ( o C) % Area austenit sisa 800 15 850 12 900 9
Presentase  austenit  sisa  dapat  dicari  dengan  cara  mengolah gambar  strukturmikro  menggunakan image  processing software ImageJ  yang  ditunjukkan  oleh  gambar  4.  Dari gambar strukturmikro spesimen dengan proses pendinginan di air,  austenit  sisa  ditunjukkan  dengan  daerah  yang  berwarna putih.  Luasan  daerah  berwarna  putih  ini  kemudian  dihitung oleh  program  dan  didapatkan  hasil  yang  disajikan  pada  tabel 2.  Dari  tabel  2  dapat  disimpulkan  bahwa  bertambahnya temperatur  austenisasi  menyebabkan  berkurangnya  austenit sisa yang ada pada spesimen. Hal ini dikarenakan bahwa pada temperatur  austenit  800 o C,  austenit  memiliki  cacat  yang disebabkan  oleh  proses  forging.  Cacat  ini  mengakibatkan resistansi  pembentukan  martensit  oleh  austenit  pada  saat proses  pendinginan. Akan  tetapi  dengan menaikkan temperatur  austenisasi,  cacat  di  austenit  akan  berkurang sehingga kemampuan  transformasi austenit  menjadi  martensit
(a) (b)
Gambar  2.  Perbandingan porositas pada  spesimen  (a) as  cast dan  (b) as forged.
Gambar  4.  Hasil image  processing strukturmikro  proses  pendinginan  di air  untuk  menentukan  presentase  area  austenit  sisa.  Temperatur austenisasi (a) 800 o C, (b) 850 o C,dan (c) 900 o C.
Gambar 3. Hasil pengamatan strukturmikro untuk menentukan fasa yang terbentuk dari proses pendinginan di (a) air, (b) udara,dan (c) dapur.
menjadi lebih baik. Naiknya kemampuan transformasi tersebut membuat bekurangnya austenit sisa [3].

## B. Analisa dan Pembahasan Hasil Pengujian Kekerasan
Grafik hasil pengujian kekerasan dapat dilihat pada gambar 5.  Dari  gambar  5  bisa  diambil  informasi  tentang  pengaruh temperatur  austenisasi  dan  proses  pendingingan  terhadap kekerasan  spesimen  uji.  Grafik  tersebut  terdapat  tiga  garis yang  masing-masing  menunjukkan  proses  pendinginan  air, udara, dan dapur.
Didapatkan  nilai  kekerasan  tertinggi  diperoleh  proses pendinginan  di  air,  diikuti  oleh  nilai  kekerasan  pada  proses pendinginan  udara,  dan  nilai  kekerasan  terkecil  didapatkan pada  proses  pendinginan  di  dapur.    Proses  pendinginan mempunyai  pengaruh  yang  sangat  besar  terhadap  kekerasan spesimen.  Hal  ini  dikarekanan  laju  pendinginan  akan mempengaruhi  strukturmikro  yang  terbentuk  pada  spesimen uji.  Laju  pendingin  pada  proses  pendinginan  di  air  sangatlah cepat  sehingga  terbentuk  fasa  martensit  yang  mempunyai kekerasan  sangat  tinggi.  Pada  sisi  lain,  proses  pendinginan  di dapur  mengakibatkan  terbentuknya  fasa  pearlit dan  ferit  yang lebih  lunak  dibandingkan  martensit.  Maka  dari  itu  nilai kekerasan  paling  rendah  dimiliki  oleh  proses  pendinginan  di dapur.
Jika  meninjau  hasil  pengamatan  strukturmikro,  proses pendinginan  di  udara  mempunyai  strukturmikro  yang  sama dengan proses pendinginan di air. Akan tetapi nilai kekerasan yang  didapat  pada  proses  pendinginan  udara  sedikit  dibawah nilai  kekerasan  proses  pendinginan  di  air.  Berdasarkan diagram  CCT  dari British  Steel  45  MS  6 dan German  Steel 0.48%C – 1.98%Mn ,  diperkirakan  kurva  pendinginan  dari spesimen  dengan  proses  pendinginan  udara  telah  melewati CCR-nya.  Strukturmikro  yang  terbentuk  pada  proses pendinginan  di  udara  tidak  sepenuhnya  martensit  akan  tetapi terbentuk strukturmikro lain seperti ferit, cementit, atau bainit dengan fraksi  volume  yang  kecil. Hal ini  membuat  kekerasan spesimen  pada  proses  pendinginan  udara  mempunyai  nilai kekerasan sedikit dibawah proses proses pendinginan di air.
Selain  proses  pendinginan,  temperatur  austenisasi  juga mempengaruhi  kekerasan  pada  spesimen  uji.  Akan  tetapi temperatur  austenisasi  tidak  mempunyai  pengaruh  yang
signifikan  terhadap  nilai  kekerasan  spesimen,  seperti  yang terlihat pada grafik.

## C. Analisa dan  Pembahasan Hasil Pengujian Ketangguhan Impak
Grafik  yang  ditunjukkan  pada  gambar  6  merupakan  grafik yang  menunjukkan  pengaruh  temperatur  austenisasi    dan proses  pendinginan  terhadap impact  strength .  Dari  grafik tersebut  dapat  dilihat  bahwa  spesimen  dengan  proses pendinginan di air mempunyai impact strength terendah. Nilai i mpact strength mengalami kenaikan pada proses pendinginan di  dapur.  Hal  ini  disebabkan  strukturmikro  pada  spesimen dengan  proses  pendinginan  dapur  adalah  perlit  dan  ferit sedangkan  proses  pendinginan  air  mempunyai  strukturmikro martensit  dan  austenit  sisa.  Ferit  dan  perlit  yang  mempunyai sifat mekanik lebih ulet dibandingkan martensit.
Pada  proses  pendinginan  dapur,  nilai impact  strength mengalami  penurunan  pada  saat  temperatur  austenisasi dinaikkan. Hal ini disebabkan oleh bertambahnya ukuran butir seiring  naiknya  temperatur  austenisasi  yang  mengakibatkan turunnya  ketangguhan  impak  dari  spesimen.  Pada  proses pendinginan  di  air,  pengaruh  temperatur  austenisasi  terhadap impact  strength cenderung  tidak  signifikan.  Hal  ini dikarenakan  pengaruh  temperatur  austenisasi  terhadap ketangguhan  impak  dapat  dilihat  jika  pengujian  impak dilakukan pada suhu yang sangat rendah[3].

## IV. KESIMPULAN
Kesimpulan  yang  didapatkan  dari  penelitian  setelah proses pengambilan dan analisa data adalah :
1. Hasil  foto  permukaan  spesimen  awal  sebelum  ditempat ( as  cast )  dan  spesimen  setelah  tempat  ( as  forged ) menunjukkan  bahwa  intensitas  porositas  dan  ukuran porositas berkurang setelah dilakukan proses penempaan.
2. Strukturmikro  martensit  pada  proses  pendinginan  di udara  sudah  terbentuk  martensit.  Strukturmikro  yang didapatkan  pada  proses  pendinginan  dapur  adalah  perlit dan  ferit.  Sedangkan  pendinginan  di  air  didapatkan sturkturmikro martensit dan austenit sisa.
3. Penambahan  temperatur  austenit  mengurangi  jumlah austenit  sisa  yang  terbentuk  setelah  proses  pendinginan di  air.  Didapatkan  austenit  sisa  sebesar  15%    pada temperatur  austenisasi  800 o C,  12%  pada  temperatur
Gambar  6.  Grafik impact  strength hasil  pengujian  ketangguhan  impak pada specimen.
Gambar 5. Grafik hasil pengujian kekerasan pada specimen.
austenisasi  850 o C, dan 9% pada  temperatur austenisasi 900 o C.
4. Kekerasan tertinggi didapatkan pada proses pendinginan di  air,  yaitu    60.11  (800 o C),  60.78  (850 o C),  dan  61.44 HRC(900 o C).  Kekerasan  pada  proses  pendinginan  di udara  didapatkan  56.56  (800 o C),  57  (850 o C),  dan  57.67 HRC  (900 o C).  Kekerasan    terendah  pada  proses pendinginan  di  dapur,  yaitu 37.00  (800 o C),  37.67 (850 o C),dan 38.67 HRC (900 o C).
5. Diperoleh  nilai impact  strength pada  spesimen  dengan proses  pendinginan  di  air,  yaitu  0.35  (900 o C),  0.53 (850 o C), dan 0.4 kpm/cm 2 (800 o C) . Impact strength pada spesimen dengan proses pendinginan di udara didapatkan
1.07  (900 o C),  1.04  (850 o C),  dan  0.99  kpm/cm 2 (800 o C).
Impact strength pada spesimen dengan proses pendinginan  di  dapur  didapatkan 0.7  (900 o C),  0.81 (850 o C), dan 0.61 kpm/cm 2 (800 o C).

## DAFTAR PUSTAKA
[1] T. Sourmail and et al, Novel nanostructured bainitic steel grades to answer  the  need  for  high-performance  steel  components (Nanobain) . Luxembourg: European Commission, 2013.
[2] Thelning and Karl-Erik, Steel and Its Heat Treatment . 1984. [3]
H.  Hou, “ Effect  of  Austenitizing  Temperature  On  The  Mechanical Properties of High-Strength Maraging Steel, ” Mater. Sci. Eng. , vol. 587, pp. 209 – 212, 2013.