## PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN TERHADAP NILAI KEKERASAN PADUAN GEAR SPROCKET AISI 1020 DENGAN TIMAH MELALUI HEAT TREATMENT
Muh Anhar 1) , Betti Ses Eka Polonia 2)
1,2) Politeknik Negeri Ketapang
1) anhar_dol@yahoo.com, 2) bettipolonia@politap.ac.id

## ABSTRACT
Study the effect of cooling media variations on the hardness value of AISI 1020 gear sprocket alloys and tin with heat treatment. This research is to find out the combination of AISI 1020 gear sprocket with tin, with a heat  treatment  process  carried  out  with  temperatures  reaching  700ºC  and  held  for  15  minutes,  with  air conditioning  media,  SAE  40  oil  and  water,  and  carried  out  heat  treatment  with  hardness  testing  on  each material  with  differences  in  the  cooling  media  using  the  Rockwell  method.  From  the  results  of  the  test, different  cooling  media,  different  cooling  rates  are  obtained  and  produce  different  hardness  changes.  In testing the data obtained in accordance with the results of heat treatment which is continued by cooling the air gives the lowest hardness value (51.2 HR), while cooling with oil and water is higher, respectively 54 HR and 58.4 HR.

## ABSTRAK
Pengkajian pengaruh variasi media pendingin terhadap nilai kekerasan paduan gear sprocket AISI 1020 dan timah dengan  perlakuan heat treatment .  Penelitian  ini untuk mengetahui  perpaduan gear  sprocket AISI  1020 dengan timah,dengan dilakukan proses heat treatment dengan suhu mencapai 700ºC dan ditahan selama 15 menit, dengan media pendingin udara, oli SAE 40 dan air,dan dilakukan heat treatment dengan pengujian kekerasan pada masing – masing material dengan perbedaan media pendingin menggunakan metode Rockwell. Dari hasil dari pengujian, media pendingin yang berbeda,didapat laju pendinginan yang berlainan dan menghasilkan perubahan kekerasan yang berbeda. Dalam pengujian data yang diperoleh sesuai dengan yang hasil perlakuan panas yang diteruskan dengan pendinginan udara memberikan nilai kekerasan paling rendah (51,2 HR),sedangkan pendinginan dengan oli dan air nilainya lebih tinggi, masing-masing 54 HR dan 58,4 HR.
Kata kunci : gear sprocket; timah; pengaruh; variasi; media pendingin; Heat Treatment

## 1. PENDAHULUAN
Dunia  otomotif  yang  semakin  pesat,  menuntut industri  otomotif  untuk  selalu  mengedepankan kemajuan  teknologi  nya  masing-masing,  terutama dibidang  kendaraan  roda  dua  yaitu  sepeda  motor. Pemakaian  baja  paduan  khusus  pada  dunia  otomotif juga terus meningkat, seiring meningkat nya kendaraan bermotor  di  indonesia,  banyak  komponen  otomotif yang  memakai  baja  paduan  diantaranya  adalah gear sprocket belakang pada sepeda motor . (Amanto, Hari, I999  &  Abrianto.  A,  2007). Gear dan sprocket jika tidak  diberikan  pelumas  teratur  maka  hal  ini  akan menyebabkan  suara  berisik  pada sprocket sepeda motor, hal  ini dikarenakan  perubahan  dimensi  ukuran antara sprocket dan gear .  Penyebab  keausan  yang terjadi  yaitu  dikarenakan  komponen  tersebut  menarik beban besar terus menerus ketika kendaraan dijalankan namun pelumas kekurangan atau tidak ada sama sekali. Sehingga dengan solusi untuk memadukan timah pada gear maka  di  dalam  kelemahan gearsprocket akan  di dapat solusi nya (Sularso,dan Suga, Kiyokatsu, 2002). Tujuan  dilakukannya  perpaduan  tersebut  agar gear sprocket memiliki kekuatan dan kekerasan yang baik. Penelitian  ini  dituntut  untuk  mengetahui  nilai
kekerasan  gear  sprket  AISI  1020  berlapiskan  timah setelah dilakukan heat treatment dan juga membandingkan  nilai  kekerasan  material  dengan menggunakan  media  pendingin  udara  ,  oli  dan  air setelah  heat  treatment  sehinggadidapatkan  nilai kekerasan tertinggi ( Mohammad Ismanhadi S dan Yuli Setyorini,2013  &  Bayu  Adie  Septianto,  dan  Yuli Setiyorini,2013)

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Baja  AISI  1020  merupakan  jenis  baja  karbon rendah  dengan  unsur  karbon  (1,40-1,70)%  Ni,  (0,90- 1,40)%  Cr,  dan  (0,20-0,30)%  Mo.  Baja  AISI  1020 setara dengan baja DIN CK22.C22, JIS S20C. Menurut standar  AISI  ( American  Iron  and  Steel  Institute )  dan DIN CK22.C22, baja AISI 1020 mempunyai komposisi kimia  (0,20-0,30)%  C,  (0,15-0,35)%  Si,  (0,50-0,70)% Mn,  0,035%  P,  0,035%  S,  (1,40-1,70)%  Ni,  (0,90- 1,40)%  Cr,  dan  (0,20-0,30)%  Mo.  Baja  AISI  1020 secara  luas  mudah  tersedia  sebagai Gear,  billetbar , batang forging ,  lembaran,  tabung,  dan  kawat  las. Aplikasi yang umum dari baja ini adalah baut, sekrup, roda gigi, batang piston untuk mesin, roda pendaratan, dan  komponen landing  gear pesawat  terbang.  Baja AISI  1020  dengan  kadar  paduannya  memungkinkan
baja  ini  untuk  dikeraskan  dengan  perlakuan  panas. Salah satu perlakuan panas yang bisa digunakan pada baja  ini  yaitu  proses hardening ,  dengan  proses hardening baja  AISI  1020  bisa  mengalami perubahan sifat  mekanik.  dengan  variasi  suhu austenisasi pada baja  AISI  1020  yang  di quenching dengan  oli  (ASM handbook vol.1, 2005).
Tabel 1.Beberapa jenis baja karbon berdasarkan klasifikasi AISI-SAE

## Sumber : ASM handbook vol.1, 2005
Timah  merupakan  unsur  kimia  dengan  tabel periodik  yang  memiliki  symbol  Sn  (bahasa  Latin: stannum)  dan  nomor  atom  50.  Unsur  ini  merupakan logam miskin keperakan, dapat ditempa ("malleable"), tidak  mudah  teroksidasi  dalam  udara  sehingga  tahan karat,  ditemukan  dalam  banyak  aloy,  dan  digunakan untuk  melapisi  logam  lainnya  untuk  mencegah  karat. Timah diperoleh terutama dari mineral cassiterite yang terbentuk sebagai oksida.Timah adalah logam berwarna  putih  keperakan,  dengan  kekerasan  yang rendah,  berat  jenis  7,3  g/cm3,  serta  mempunyai  sifat konduktivitas  panas  dan  listrik  yang  tinggi.  Dalam keadaan  normal  (13  –  1600C),  logam  ini  bersifat mengkilap  dan  mudah  dibentuk.  Timah  terbentuk sebagai  endapan  primer  pada  batuan  granit  dan  pada daerah  sentuhan  batuan  endapan  metamorf  yang biasanya  berasosiasi  dengan  turmalin  dan  urat  kuarsa timah,  serta  sebagai  endapan  sekunder,  yang  di dalamnya  terdiri  dari  endapan  alluvium,  elluvial,  dan koluvium.Heat Treatment ( perlakuan panas ) salah satu proses  mengubah  struktur  logam  dengan  pemanasan specimen  pada  elektrik  terance  (  tungku  )  pada temperature  rekristalisasi  selama  periode  waktu tertentu  kemudian  didinginkan  pada  media  pendingin seperti udara, air, air faram, oli dan solar yang masing- masing  mempunyai  kerapatan  pendinginan  yang berbeda-beda.Sifat-sifat  logam  yang  terutama  sifat mekanik  yang  sangat  dipengaruhi  oleh  struktur mikrologam  disamping  posisi  kimianya,  contohnya suatu  logam  atau  paduan  akan  mempunyai  sifat mekanis yang berbeda-beda struktur mikronya diubah.
Dengan  adanya  pemanasan  atau  pendinginan degnan  kecepatan  tertentu  maka  bahan-bahan  logam dan paduan memperlihatkan perubahan strukturnya. Perlakuan panas adalah proses kombinasi antara proses pemanasan  atau  pendinginan  dari  suatu  logam  atau
paduannya  dalam  keadaan  padat  untuk  mendaratkan sifat-sifat  tertentu.  Untuk  mendapatkan  hal  ini  maka kecepatan  pendinginan  dan  batas  temperature  sangat menetukan.Proses  Hardening  dilakukan  pendinginan secara  cepat  dengan  media  air,bertujuan  untuk mendapatkan  struktur  martensite,semakin  banyak unsur karbon,maka struktur martensite yang terbentuk juga  akan  semakin  banyak  dikarenakan  martensite terbentuk dari fase Austenite yang di dinginkan secara cepat.  Hal  ini  disebabkan  karena  atom  karbon  tidak sempat  berdifusi  keluar  dan  terjebak  dalam  struktur kristal dan membentuk struktur tetragonal yang ruang kosong  antar  atomnya  kecil,sehingga  kekerasanya meningkat.  Media  pendingin  yang  digunakan  untuk mendinginkan baja bermacam macam.

## 3. METODOLOGI
Sumber: penulis,2019

## Gambar 1. Alir Metodologi Penyelesaian
Pengujian  kekerasan  (Hardness  test)  dengan metode Uji Rockwell,yaitu,pengujian  kekerasan dengan bertujuan menentukan kekerasan suatu material dalam  bentuk  daya  tahan  material  terhadap  indentor berupa bola baja ataupun kerucut intan yang ditekankan pada  permukaan  material  uji  tersebut  pada  pengujian ini  menggunakan  mesin  Rockweel  Motor  Driven Hardness Tester model HRD-150 (Gambar 2).
Mulai Pengolahan data Pengumpulan Data Kesimpulan Selesai Peleburan material Proses Heat treatment
Media pendingin : Udara,Oli,Air
Pengujian Tidak

## Sumber: penulis, 2019

## Gambar 2. Mesin rockwell
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Hasil Penelitian
Hasil  pengujian  dengan  metode rockwell  terhadap nilai  kekerasan  paduan  gear  sprocket  tanpa  heat treatment  dan paduan  gear  sprocket  setelah  dilakukan heat treatment  dengan  variasi  media  pendingin  udara, air, dan oli SAE 40 yaitu seperti pada tabel dibawah ini.

## Tabel 2. Nilai kekerasan paduan gear sprocket tanpa heattreatment
Media Pendingin Nomor Pengujian Rata-rata 1 2 3 4 5 Tidak ada 50  51  50  50  51 50,2 HR Sumber :peneliti ,2019
Data hasil pengukuran nilai kekerasan ditabulasikan dalam  bentuk  grafik  diagram  batang  /histogram (Gambar 3).
Sumber :peneliti ,2019
Gambar 3. Histogram Hasil Pengukuran nilai
Tabel 3. Nilai kekerasan paduan gear sprocket media pendingin udara Media Pendingin Nomor Pengujian Rata- rata 1 2 3 4 5 Udara 52  51  52  50 51 51,2 R Sumber :peneliti ,2019
Data hasil pengukuran nilai kekerasan ditabulasikan  dalam  bentuk  grafik  diagram  batang /histogram (Gambar 4).
Sumber :peneliti ,2019
Gambar 4. Histogram Hasil Pengukuran nilai Kekerasan dengan Media pendingin udara
Tabel 4. Data nilai kekerasan paduan gear sprocket media pendingin Oli Media Pendingin Nomor Pengujian Rata- rata 1 2 3 4 5 Oli SAE 40 55 55 52 55 53 54 HR
Sumber :peneliti ,2019
Data hasil pengukuran nilai kekerasan ditabulasikan dalam  bentuk  grafik  diagram  batang/histogram (Gambar 5).
Sumber :peneliti ,2019
Gambar 5. Histogram Hasil Pengukuran nilai Kekerasan dengan Media pendingin oli
Tabel 5. Data nilai kekerasan paduan gear sprocket media pendingin Air Media Pendingin Nomor Pengujian Rata-rata 1 2 3 4 5 Air 60  58  58  57  59 58,4 HR Sumber :peneliti ,2019
Data hasil pengukuran nilai kekerasan ditabulasikan dalam  bentuk  grafik  diagram  batang/histogram (Gambar 6 ).
49.5 50 50.5 51 51.5 1 2 3 4 5 N il a i K e k e r a sa n (H R ) Nomor Pengujian Hardness Rockwell (HR) 49 50 51 52 53 1 2 3 4 5 Nila i K ek er a sa n ( H R) Nomor Pengujian Hardness Rockwell (HR) 50 52 54 56 1 2 3 4 5 N il a i K e k e r a sa n (H R ) Nomor Pengujian Hardness Rockwell (HR)
Sumber :peneliti ,2019
Gambar 6. Histogram Hasil Pengukuran nilai Kekerasan dengan Media pendingin air

## 4.2. Pembahasan
Setelah  melakukan  pengujian  dan  diperoleh  data dari pengujian tersebut, langkah selanjutnya membandingkan data hasil pengujian tersebut terhadap pengaruh media pendingin pada nilai kekerasan paduan gear sprocket dan timah.
Tabel 6. Perbandingan data hasil pengukuran nilai kekerasan paduan gear sprocket dan timah setelah
heat treatment No Variasi Media Pendingin Point
Rata- rata 1 2 3 4 5 1 Tanpa heattretment 50 51 50 50 51 50,2 HR 2 Udara 52 51 52 50 51 51,2 HR 3 Oli Sae 40 55 55 52 55 53 54 HR
4 Air 60 58 58 57 59 58,4 HR Sumber :peneliti ,2019
Berdasarkan  Tabel  6.  data  hasil  pengukuran  nilai kekerasan tersebut  agar  mudah  dalam  pembacaannya, yaitu  dengan  ditabulasikan  dalam  bentuk  grafik diagram batang/histogram (Gambar 7) .
Sumber:peneliti ,2019
Gambar 7. Histogram Hasil Pengukuran nilai Kekerasan paduan gear sprocket dan timah Setelah Heatreatment
Persentase  Nilai  Peningkatan  Kekerasan  Media Pendingin Udara
1 1 % 100    
Keterangan :
Dari hasil pengujian maka didapat nilai parameter:
X = 50,2 X 1 = 51,2
Y = 100% 1 % 100 2 , 51 2 , 50   Y 1 = 2 , 51 2 , 50 = 2 , 50 2 , 51 = 101,992%
Dari  hasil  yang  didapat  yaitu  101,992%,  maka persentase nilai peningkatan kekerasan dapat ditentukan dengan persentase berikut:
Y 2 = Y 1 – Y Dimana Y 2 = Peningkatan kekerasan Sehingga didapat hasil sebagai berikut: Y 2 =Y 1 – Y =101,992% - 100% Y 2 =1,99%
Jadi  peningkatan  kekerasan  yang  dihasilkan  yaitu 1,99%.
4.2.1. Persentase  Nilai  Peningkatan  Kekerasan
Media Pendingin Oil
1 1 % 100     …………………………………… (1)
Keterangan : X=Nilai kekerasan material tanpa campuran X 1 =Nilai kekerasan material dengan campuran Y=Persentase nilai kekerasan tanpa campuran Y 1 = ersentase nilai kekerasan dengan campuran
Dari hasil pengujian maka didapat nilai parameter: X=50,2 X 1 =54 Y=100% 1 % 100 54 2 , 50   Y 1 = 54 2 , 50 = 2 , 50 54
=  107,572%
Dari  hasil  yang  didapat  yaitu  107,57%,  maka persentase nilai peningkatan kekerasan dapat ditentukan dengan persentase berikut:
Y 2 = Y 1 – Y
Dimana
55 56 57 58 59 60 61 1 2 3 4 5 N il a i K e k e r a sa n (H R ) Nomor Pengujian Hardness Rockwell (HR) 46 48 50 52 54 56 58 60 Tanpa heat treatment udara oli air R a ta - R a ta N il a i K e k e r a sa n (H R )
Variasi Media Pendingin
Hardness Rockwell (HR)
Y 2 = Peningkatan kekerasan Sehingga didapat hasil sebagai berikut: Y 2 =Y 1 – Y =107,57% - 100% Y 2 =7,57%
Jadi  peningkatan  kekerasan  yang  dihasilkan  yaitu 7,57%.
4.2.2. Persentase Nilai Peningkatan Kekerasan Media Pendingin Air
1 1 % 100     …………………………………… (2)
Keterangan : X=Nilai kekerasan material tanpa campuran X 1 =Nilai kekerasan material dengan campuran Y=Persentase nilai kekerasan tanpa campuran Y 1 =Persentase nilai kekerasan dengan campuran
Dari hasil pengujian maka didapat nilai parameter: X=50,2 X 1 =58,4 Y=100% 1 % 100 4 , 58 2 , 50  
Y 1 = 4 , 58 2 , 50
= 2 , 50 4 , 58
=116,335%
Dari  hasil  yang  didapat  yaitu  116,335%,  maka persentase nilai peningkatan kekerasan dapat ditentukan dengan persentase berikut:
Y 2 = Y 1 – Y Dimana Y 2 = Peningkatan kekerasan Sehingga didapat hasil sebagai berikut: Y 2 = Y 1 – Y =116,335% - 100% Y 2 =16,33%
Pada  paduan  gear  sprocket  dan  timah  yang menggunakan  media  pendingin  udara  yaitu  memiliki nilai kekerasan rerata 51,2 HR atau meningkat 1,99 % dari  nilai  kekerasan  paduan  gear  tanpa  heatreatment, nilai  kekerasan  pada  paduan  gear  sprocket  dan  timah yang menggunakan media pendingin oli yaitu reratanya 54  HR  atau  meningkat  7,57  %    dan  nilai  kekerasan paduan  gear  sprocket  dan  timah  yang  menggunakan media  pendingin  air  memiliki  tingkat  nilai  kekerasan yang  tertinggi  yaitu  58,4  HR  atau  meningkat  16,3  % dari nilai kekerasan paduan gear tanpa heattreatment.
Dari  hasil  pengujian  didapatkan  dengan  media pendingin  yang  berbeda,  maka  akan  didapat  laju pendinginan  yang  berlainan  dan  menghasilkan
perubahan kekerasan yang berbeda. Dalam melakukan pengujian  data  yang  diperoleh  sesuai  dengan  yang diharapkan  dimana  hasil  perlakuan  panas  yang diteruskan dengan pendinginan udara memberikan nilai kekerasan  paling  rendah  (51,2  HR),sedangkan pendinginan  dengan  oli  dan  air  nilainya  lebih  tinggi, masing-masing 54 HR dan 58,4 HR.
Dari  berbagai  macam  media  pendingin  diperoleh bahwa air memiliki nilai kekerasan tertinggi yaitu 58,4 HR.  Ini  dikarenakan  viskositas  air  lebih  rendah sehingga  kekentalan  cairan  kurang,  sehingga  laju pendinginan lebih cepat dan massa jenisnya lebih besar dibandingkan dengan media pendingin oli. Sedangkan perbedaan  nilai  kekerasan  pada  air  dan  udara  yaitu media  pendingin  udara  laju  pendinginannya  lambat sehingga  nilai  kekerasannya  rendah  dibandingkan media pendingin air.
Dengan  melihat  struktur  mikro  material  semakin lambat laju pendinginan, maka pertumbuhan butir lebih besar dari pada pembentukan nukleus . Oleh karena itu ukuran  butir  menjadi  lebih  besar,  sebaliknya kekerasannya  rendah.  Ukuran  butir  yang  diperoleh dengan  pendinginan  oli  dan  makin  halus.  Dengan media air, pendinginan berlangsung sangat cepat, maka kesempatan  pertumbuhan  butir  terhambat  sehingga ukuran  butir  lebih  halus  dibandingkan  dengan  media udara dan pasir. (Nuraini E,dkk :1996)

## 5. PENUTUP

## 5.1 Kesimpulan
Variasi  media  pendingin  terhadap  nilai  kekerasan paduan gear sprocket AISI 1020 dengan timah melalui heat  treatmentakan  berpengaruh  pada  nilai  kekerasan dari  material  paduan  gear  sprocket  AISI  1020    dan timah  setelah  heat  treatment  dari  dengan  media pendingin yaitu pada media udara nilai rerata kekerasan 51,2 HR, media oli SAE 40 rerata kekerasannya 54 HR dan pada media air dengan nilai rerata kekerasan 58,4 HR,serta  didapatkan  perlakuan  panas  yang diteruskan dengan pendinginan udara memberikan nilai kekerasan paling rendah (51,2 HR) atau hanya meningkat 1,99 % dari  nilai  kekerasan  paduan  gear  tanpa  heatreatment, sedangkan  pendinginan  dengan  oli  dan  air  nilainya lebih  tinggi,  masing-masing  54  HR  atau  meningkat 7,57 % dan 58,4 HR atau meningkat 16,3 % dari nilai kekerasan paduan gear tanpa heattreatment.

## DAFTAR PUSTAKA
Amanto,  Hari,  I999,  Jakarta,  Bumi  Aksara  : Ilmu Bahan
Abrianto Akuan (2007) Analisa keausan sproket pada rantai.
ASM  Metals  Handbook.  (1990-1,  2005-2), “Vol  01  : Properties and SelectionIrons, Steels, and High- Performance Alloys”, ASM International. ASM  Metals  Handboo.  (2005), “Vol  04  :  Heat treating”, ASM International. Amstread,  BH.  dkk.  (1995), Teknologi  Mekanik edisi ketujuh  oleh  Ir.  SriatiDjaprie,  M.Met. Erlangga, Jakarta.
Bayu  Adie  Septianto,  dan  Yuli  Setiyorini,2013 ” Pengaruh  Media  Pendingin  pada  Heat Treatment Terhadap  Struktur  Mikro  dan  Sifat  Mekanik Friction  Wedge  AISI  1340” Jurnal  Teknik Pomits Vol. 2, No. 2 Bradbury.EJ, 1990, Jakarta, Gramedia Pustaka Utama :

## Dasar Metalurgi untukRekayasawan
Mohammad  Ismanhadi  S  dan  Yuli  Setyorini,2013
“ Pengaruh Media Pendingin pada rosesHardening terhadap Strukturmikro Baja
ManganHadfield  AISI  3401  PT  Semen Gresik.” Jurnal teknik pomits vol. 2, no. 2, S eptianto, Bayu  Adie,  and  Yuli  Setiyorini.  "Pengaruh Media  Pendingin  pada  Heat  Treatment
Terhadap  Struktur  Mikro  dan  Sifat  Mekanik Friction Wedge AISI 1340." Jurnal Teknik ITS 2.2 (2013): F342-F347. Sularso,dan Suga, Kiyokatsu, 2002, Dasar Perencanaan  dan  PemilihanElemen  Mesin cetakan kesepuluh, Jakarta: Pradnya
Paramita.