## ANALISIS SIFAT MEKANIK KEKUATAN BAJA TULANGAN POLOS HASIL PROSES PERLAKUAN PANAS  FASA GANDA

## Riyanto Hery Nugroho
Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Malang Email: rhnugroho@yahoo.co.id

## ABSTRACT
The  increasing  demand  of  reinforcing  steel  plain  in  the  field  used  for  the construction of  housing will require the development of the structure of  new  materials for  lightweight  material  but  has  a  high  tensile  strength  that  is  expected  to  lower production costs.
The  purpose  of  the  study  is  to  obtain  information  about:  changes  in  the mechanical properties, especially the strength of the reinforcing steel plain experiencing double-phase  heat  treatment  process.  The  extent  to  which  changes  in  elongation deformation plain rebars are experiencing double-phase heat treatment process.
The  highest  tensile  reached  855.093  MPa  with  an  increase  of  44.69%  change, the  increase  in  the  highest  yield  reached  672.751  MPa  with  increase  in  change  of 58.94%. The results show a change in tensile strength, yield strength of reinforcing steel plain  after  a  heat  treatment  process  of  dual  phase  both  in  terms  of  the  diameter  plain reinforcing steel and dual-phase  temperature. The increase  in power of 67%  compared to  before  being  subjected  to  a  double  phase  tensile  strength  (ultimate)  amounted  to 595.732  MPa  and  a  yield  strength  of  415.615  MPa.  Besides  the  change  of  tensile strength  and  elongation  yield  are  also  changing.  Where  elongation  decreased  ability their  after  undergoing  a  process  of  dual-phase  heat  treatment.  The  decrease  in elongation  before  treatment  process  multiple  phases  of  42.664%  on  the  diameter  of  8 mm to 35.226% at a temperature of 770 o C dual phase treatment.
Keywords: deformation, dual phase, plain steel reinforcement

## 1. PENDAHULUAN
Semakin banyaknya kebutuhan baja tulangan polos di lapangan yang digunakan untuk pembangunan perumahan khususnya maka diperlukan  perlakuan material   untuk mendapatkan material yang ringan tetapi mempunyai kekuatan tarik tinggi, diharapkan menekan biaya produksi.
Dari  itulah  pentingnya  penelitian  terkait  dengan  perubahan  sifat  mekanik khususnya kekuatan tarik dari baja tulangan polos dengan perlakuan  panas fasa ganda. Penelitian  terkait  dengan  topik  ini  akan  dapat  dikembangkan  secara  luas  seiring  tren perkembangan  material  baru  dapat  dilakukan  dengan  bermacam-macam  cara,  baik dengan  material  komposit,  penemuan  material  baru  ataupun  perlakuan  terhadap
material, khususnya baja yang dapat dirubah struktur mikronya dengan proses perlakuan panas atau yang lain.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Baja  fasa  ganda  ( dual  phase  steel )  diperoleh  dari  baja  karbon  rendah-sedang ( hypoeutectoid  steel )  yang  memiliki  struktur  mikro ferrite dan pearlite ,    diproses perlakuan panas ( heat  treatment ) atau thermomechanical treatment dengan pemanasan pada  temperatur  antara  A 1 dan  A 3 (daerah ferrite dan austenite atau  α+γ),  kemudian didinginkan  cepat  ( quench )  sehingga  terbentuk  struktur  mikro  baru  yaitu martensite dalam matrik ferrite yang memiliki sifat mekanik kekuatan tarik  lebih tinggi dibanding dengan baja hasil rol panas konvensional dan mempunyai elongasi yang lebih baik dan kekuatan luluh lebih rendah (Karl erik thelning, 1994)
M.Dzupon  ,  L.Parilak,  M  Kolla  Kova,  I  Sinaiova  (2007),  dalam  penelitianya tentang  dual  phase ferrite-martensite pada  baja  paduan  rendah  V-Nb,  yaitu  baja dipanaskan pada temperatur 950 o C dan di  diamkan di  udara 30’ kemudian dipanaskan dalam dapur( furnace ) pada temperatur 720 o C, 760 o C, 790 oC 810 o C dan 850 o C diproteksi dengan  atmosfir  Nitrogen  (N)  ditahan  25’  kemudian  didinginkan  dengan  cepat  dalam air. Hasilnya ada kecenderungan  tegangan tarik meningkat dan plastisitas menurun dari temperatur rendah ke temperatur tinggi, yaitu kekuatan tarik dari 600, 800, 850, 925 dan 875 Mpa sedang regangan realnya 0,09,  0,10,  0,07,  0,06 dan 0,025.
J. Adamczyk , A. Grajcar, 2007 dalam penelitian berjudul Perlakuan panas dan sifat  mekanik  baja  karbon  rendah  dengan    struktur  mikro  fasa  ganda.  Tujuan  dari penelitian ini adalah untuk merancang kondisi perlakuan panas baja karbon rendah dan untuk  menentukan  pengaruh  fasa  ganda  pada  struktur  dan  sifat  mekanik  baja.  Desain penelitian:  Perlakuan  panas  baja  C-Mn  untuk  mendapatkan  dual-fase  struktur  feritik  - martensit  fraksi  fase  diinginkan  terwujud.  Untuk  mengetahui  pengaruh  parameter perlakuan  panas  pada  struktur  elektron  menggunakan  mikroskop  elektron.  Sifat mekanik dilakukan melalui uji tarik. Eksponen pengerasan regangan sebagai fungsi dari regangan  sebenarnya  juga  dievaluasi.  Hasil:  Diketahui  bahwa  struktur  awal  pada dasarnya  berpengaruh    morfologi martensit dalam  struktur  fasa  ganda.  Hal  ini  dapat
terjadi  sebagai  jaringan,  serat  halus  atau  pulau-pulau  dalam  matriks  feritik  dari kerapatan  dislokasi  di  sekitar  produk  transformasi  difusi  dari austenit .  Kombinasi terbaik  dari  sifat  kekuatan  dan  keuletan  yang  dimiliki  baja  adalah  martensit  dalam bentuk serat halus.
Muhamad Farisi tahun 2013 dalam penelitiannya berjudul Analisa Sifat Mekanis Pada Baja tulangan polos Polos Dan Baja tulangan polos Ulir Dengan Diameter 10 mm. Baja tulangan polos banyak di gunakan untuk membuat konstruksi rumah atau gedung – gedung,  penggunaan  baja  tulangan    ulir  dan  polos  di  gunakan  untuk  memperkuat konstruksi rumah atau gedung - gedung tersebut untuk melindungi dari resiko terjadinya roboh atau runtuh. Metode penelitian  yang dilakukan adalah memeriksa kualitas produk yang  dihasilkan  sesuai  dengan  standar  spesifikasinya.  Hasil  pengujian  metalografi, pengujian  tarik  dan  pengujian  kekerasan  di  dapat  bahwa  baja  tulangan  polos  dan  baja tulangan  ulir  yaitu,  untuk  pengujian  metalografi  baja  tulangan  polos  mempunyai struktru mikro lebih renggang di dandingkan dengan baja tulangan ulir, untuk pengujian tarik  pada baja tulangan polos tingkat keuletan lebih tinggi di bandingkan dengan  baja tulangan  ulir,  rata-rata nilai perpanjangan pada baja tulangan polos adalah 30.6 % hasil ini  lebih  besar dibandingkan dengan  nilai perpanjangan pada  baja tulangan  ulir adalah 17.3  %  dan  baja  tulangan  polos  sifat  bajanya  cenderung  lebih  lunak  di  bandingkan dengan baja tulangan ulir y hasil kekerasan rata – rata baja tulangan polos 61 HRC dan baja tulangan ulir 64,2 HRC.

## 3. METODE PENELITIAN
Jenis  metode  penelitian  yang  dilakukan  adalah  penelitian eksperimental sejati. Penelitian dilakukan di laboratorium Perlakuan Bahan Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Malang dan laboratorium Perngujian Bahan Institut Teknologi Nasional Malang.
Bahan spesimen baja tulangan polos Ø 10 mm, Ø 8 mm dan Ø 6 mm di potong 250  mm,  pemanasan    menggunakan  dapur  pemanas  ( furnace ),  perlakuan  panas  fasa ganda skema rancangan penelitian seperti terlihat pada tabel 1 sebagai berikut:

## Tabel 1. Rancangan Penelitian
Jumlah  sampel  penelitian  diambil  dengan  3  jenis  diameter  spesimen  standard dengan  pengulangan  3  kali  sehingga  jumlah  sample  yang  diperlukan  adalah  81  buah spesimen.
Pengambilan sampel diambil secara acak sempurna dengan mengambil material baja beton SNI dengan diameter 12 mm.

## Prosedur penelitian

## Pembuatan sampel
Proses   pembuatan  sampel  dilakukan  dengan  mengambil  bahan  besi  standard SNI  dengan  Ø  12  mm  yang  berada  di  pasaran  kota  Malang  dan  sekitarnya,  dipotong sepanjang 250 mm secara acak.
Gambar 1. Bahan baja tulangan polos
Parameter/ treatment Yield
Ultimate ε y (%) σ y (Mpa) ε u (%) σ u (Mpa)
Ø 10 mm, Ø 8 mm, Ø 6 mm Iε y123 IIε y123 Iσ y123 IIσ y123 Iε u123
IIε u123
Iσ u123 IIσ u123
Temperatur perlakuan panas fasa ganda, 750, 800, 850( o C) IAε y123
IIBε y123 IAσ y123 IIBσ y123 IAε u123 IIBε u123 IAσ u123 IIBσ u123
Baja  tulangan  polos  yang  sudah  dipotong  selanjutnya  dilakukan  proses  pemesinan menggunakan  mesin  CNC,  untuk  mendapatkan  spesimen  tarik  sesuai  dengan  standard ASTM.

## Gambar 2.  Spesimen standar

## Perlakuan sampel
Baja  tulangan  polos  standar  SNI  yang  telah  dilakukan  proses  pemesinan selanjutnya diapanaskan pada dapur dengan suhu 750 o C, 770 o C dan 790 o C dan di tahan selama 20 menit.
Gambar 3. Bahan setelah di panaskan
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian tersebut meliputi: mesin uji tarik, dapur pemanas dan infrared temperatur gun . Alat bantu lain yang di gunakan meliputi: jangka sorong, cutter ,  spidol,  kuas,  tang  panas,  olei  pendingin,  kamera,  penggaris  dan  kain pembersih.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah  dilakukan  proses  perlakuan  baja  beton  dan  dilakukan  pengujian  tarik, maka dapat disusun data hasil pengujian tarik sebagai berikut:
Sebelum dilakukan perlakuan fase ganda
Tabel 2. Data tanpa perlakuan Diameter (mm) Ɛ (%) σ y (MPa) σ u (MPa) Ø 6 32,466  421,873  591,876 29,986  410,987  586,097 34,564  413,986  594,986 Ø 8 44,622  415,617  599,379 40,587  422,542  603,452 42,783  431,649  584,364 Ø 10 71,644  426,600  589,523 64,344  429,032  585,984 62,984  423,872  592,078
Data setelah mengalami proses perlakuan fase ganda
Tabel 3. Data setelah perlakuan fasa ganda
Untuk mendukung interpretasi data-data diatas, dibuat grafik sebagai berikut :
Perubahan elongation
Grafik hubungan antara elongation dan pemanasan fasa ganda
Gambar 4. Grafik Elongation dan tempetatur  fasa ganda diameter bahan 6 mm
Gambar 5. Grafik Elongation dan tempetatur  fasa ganda diameter bahan 8 mm
Dia (mm) Temparatur pemanasan fasa ganda 750 o 770 o 790 o Ɛ (%) σ y (MPa) σ u (MPa) Ɛ (%) σ y (MPa) σ u (MPa) Ɛ (%) σ y (MPa) σ u (MPa) Ø 6 34,11 464,012 606,291 18,133  646,328 850,334 16,4 725,039 908,951 29,6 464,123 620,239 28,284  606,875 837,442 15,56 693,964 857,685 32,639  487,589 637,191 24,346  659,870 861,523 20,982 704,864 872,832 Ø 8 36 635,183 803,250 35,022  671,643 850,305 31,733 668,082 847,283 39,86 497,623 775,880 37,874  683,962 871,434 29,462 648,894 864,589 32,73 587,142 712,653 32,782  662,648 843,541 32,978 653,256 856,784 Ø 10 59,2 421,793 573,153 47,94 383,232 630,059 55,56 381,971 613,702 57,96 388,338 635,346 50,86 402,368 623,543 52,876 404,867 629,862 58,78 399,657 602,467 52,754  486,286 648,486 54,473 415,684 634,875
Gambar 6. Grafik Elongation dan tempetatur  fasa ganda diameter bahan 10 mm
Ditinjau  terhadap  ukuran  diameter  baja  tulangan  polos  perubahan  elongasi, gambar 4 menunjukan pada diameter besi beton 6 mm elongasi menurun dari  32,339% tanpa  perlakuan  dan  menurun  paling  rendah  menjadi  17,647%  pada  temperature perlakuan fasa ganda 790 o C dan tertinggi penurunan sebesar 32,116% pada temperature perlakuan  fasa  ganda  750 o .  Pada  gambar  5  menunjukan  pada  baja  tulangan  polos diameter  8  mm  elongasi  menurun  dari  42,664%  tanpa  perlakuan  dan  menurun  paling rendah  menjadi  31.800%  pada  temperature  perlakuan  fasa  ganda  750 o C  dan  tertinggi penurunan sebesar 35.226% pada temperature perlakuan fasa ganda 770 o . Pada gambar 6  menunjukan  pada  baja  tulangan  polos  diameter  10  mm  elongasi  menurun  dari 66,324%  tanpa  perlakuan  dan  menurun  paling  rendah  menjadi  50,518%  pada temperature perlakuan fasa ganda 770 o C dan tertinggi penurunan sebesar 58,546% pada temperature perlakuan fasa ganda 750 o .
Perubahan Tegangan Yield
Grafik hubungan antara Tegangan Yield dan pemanasan fasa ganda
Gambar 7. Grafik Tegangan Yield dan tempetatur  fasa ganda diameter bahan 6 mm
Gambar 8. Grafik Tegangan Yield dan tempetatur  fasa ganda diameter bahan 8 mm
Gambar 9. Grafik Tegangan Yield dan tempetatur  fasa ganda diameter bahan 10 mm
Ditinjau  terhadap  ukuran  diameter  besi  beton  perubahan  kekuatan yield, gambar  7 menunjukkan pada diameter besi beton 6 mm nilai kekuatan tarik yield meningkat dari 415,615 MPa tanpa perlakuan dan meningkat maksimum  menjadi 707,956 Mpa terjadi
pada temperatur perlakuan fasa ganda 790 o C mengalami kenaikan sebesar 70.339% dan peningakatan kekuatan tarik yield terendah  menjadi  471,908  MPa pada perlakuan  fasa ganda  750 o dengan  kenaikan  sebesar  13,5444%  .  Pada  gambar  8  menunjukkan  pada diameter besi beton 8 mm nilai kekuatan tarik yield meningkat dari 423,269 MPa tanpa perlakuan  dan  meningkat  maksimum    menjadi  672,751  Mpa  terjadi  pada  temperatur perlakuan  fasa ganda 770 o C  mengalami kenaikan sebesar  58,9416% dan peningakatan kekuatan  tarik yield terendah  menjadi  573,316  MPa  pada  perlakuan  fasa  ganda  750 o dengan  kenaikan  sebesar  35,45%.  Pada  gambar  9  menunjukkan  pada  diameter  besi beton 10 mm nilai kekuatan tarik yield menurun dari 426,501 Mpa tanpa perlakuan dan menurun  maksimum    menjadi  400,841  MPa  terjadi  pada  temperatur  perlakuan  fasa ganda  790 o C  mengalami  penurunan  sebesar  6,0165%  dan  penurunan  kekuatan  tarik yield terendah menjadi  423,962 MPa pada perlakuan fasa ganda 750 o dengan kenaikan sebesar 0,595% .
Perubahan Tegangan Ultimate
Grafik hubungan antara Tegangan Ultimate dan pemanasan fasa ganda
Gambar 10. Grafik Tegangan Ultimate dan tempetatur  fasa ganda diameter bahan 6 mm
Gambar 11. Grafik Tegangan Ultimate dan tempetatur  fasa ganda diameter bahan 8 mm
Gambar 12. Grafik Tegangan Ultimate dan tempetatur  fasa ganda diameter bahan 10 mm
Ditinjau  terhadap  ukuran  diameter  besi  beton  perubahan  kekuatan ultimate, gambar 10 menunjukkan pada diameter besi beton 6 mm nilai kekuatan tarik ultimate meningkat  dari  590.986  MPa  tanpa  perlakuan  dan  meningkat  maksimum    menjadi 879,823 Mpa terjadi pada temperatur perlakuan fasa ganda 790 o C mengalami kenaikan sebesar  48,8736% dan peningakatan kekuatan tarik ultimate terendah  menjadi  471,908 MPa pada perlakuan fasa ganda 750 o dengan kenaikan sebesar 13,5444% . Pada gambar 11 menunjukkan pada diameter besi beton 8 mm nilai kekuatan tarik ultimate meningkat dari  595.732  MPa  tanpa  perlakuan  dan  meningkat  maksimum    menjadi  856,219  Mpa terjadi  pada  temperatur  perlakuan  fasa  ganda  790 o C  mengalami  kenaikan  sebesar 43,7256%  dan  peningakatan  kekuatan  tarik ultimate terendah  menjadi  573,316  MPa pada  perlakuan  fasa  ganda  750 o dengan  kenaikan  sebesar  35,45%  .  Pada  gambar  12 menunjukkan pada diameter besi beton 10 mm nilai kekuatan tarik ultimate meningkat dari  589,195  MPa  tanpa  perlakuan  dan  meningkat  maksimum    menjadi  634,029  Mpa terjadi  pada  temperatur  perlakuan  fasa  ganda  770 o C  mengalami  kenaikan  sebesar
7.6094% dan peningakatan kekuatan tarik ultimate terendah menjadi 603,656MPa pada perlakuan fasa ganda 750 o dengan kenaikan sebesar 2,454%.
Ditinjau terhadap diagram fasa fasa dapat dilihat sebagai berikut:
Gambar 13. Pemanasan Proses Perlakuan Panas
Dari gambar grafik diatas jika dibandingakan diagram fasa gambar 13 dari grafik diatas maka penurunan elongasi yang dipengaruhi temperatur fasa ganda memiliki tren linier,  semakin  naik  temperature  fasa  ganda  maka  mengalami  penurunan  elongasi  dari percobaan  diameter  6  mm,  8  mm  dan  10  mm.  Prosentase  penurunan  elongasi  yang terkecil pada perlakuan temperature fasa ganda pada temperature pemanasan fasa ganda 770 o .  Sedangka  kenaikan  kekuatan  tarik  yang yield tren  nya  adalah  mengalami peningkatan yang cukup signifikan. Peningkatan elongasi dan kekuatan tarik serta yield yang  cukup  signifikan  pada  diameter  baja  tulangan  polos  diameter  8  mm  dan temperature  fasa  ganda  750 o C  karena  pada  fasa  ini  diperkirakan  bahwa  semua  C (karbon) sudah larut pada fasa ganda, pada temperature 770 o C posisinya masih banyak austenite C (karbon) mudah lepas sehingga yang menjadi fasa ganda sedikit. Sedangkan pada  temperature  fasa  ganda  750 o C,  masih  banyak  mengandung  ferit  karena  yang menjadi  austenite  sedikit  karena  yang  dapat  larut  sedikit  sehingga  yang  menjadi  fasa ganda sedikit.

## KESIMPULAN
Terjadi  perubahan  kekuatan  tarik,  kekuatan yield baja  tulangan  polos  setelah mengalami proses perlakuan pemanasan fasa ganda baik ditinjau terhadap diameter baja tulangan  polos  maupun  temperature  fasa  ganda.  Kenaikan  kekuatan  tarik  tertinggi mencapai  855,093  MPa  dengan  kenaikan  perubahan  sebesar  44,69%,  kenaikan  yield tertinggi  mencapai  672,751  MPa  dengan  kenaikan  perubahan  sebesar  61,67% diabandingkan  sebelum  mengalami  perlakuan  fasa  ganda  kekutan  tarik  ( ultimate ) sebesar 595.732 MPa dan kekutan yield sebesar 415.615 MPa.
Mengalami  perubahan  elongasi  terjadi  penurunan  kemapuan  elongasi  setelah mengalami  proses  perlakuan  pemanasan  fasa  ganda.  Penurunan  elongasi  sebelum perlakuan proses  fasa ganda  sebesar 42,664 % pada diameter 8  mm  menjadi  35,226% pada temperature perlakuan fasa ganda 770 o C.

## DAFTAR PUSTAKA
E.J. Bradbury, 1991, Dasar Metalurgi untuk Rekayasawan, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
Herman W Pollack,1991, Material Science and Metalurgy, 4 th edition, Reston Publishing Company, Inc, Reston Virginia.
J. Lis, A. K. Lis and C. Kolan, 2005, Processing and Properties of C-Mn Steel with Dual Phase Micro Structure, Institute of Material Enginering, Czestochova University of Technology, Poland, Journal.
J. Adamczyk, M.Opiela, 2006, Engineering of forged products of microalloyed constructional steels , Institute of Engineering Materials and Biomaterials,
Silesian Univercity of Technology, Poland, Journal.
Joko Triwardoyo, 2006, Metode Peningkatan Tegangan Tarik dan Kekerasan Pada
Baja , Jurusan Teknik Mesin, Pliteknik Negeri Semarang, jurnal.
Karl-erik Thelning, 1994, Steel and Its Heat Treatment , Second edition, Buffer worth & Co, London, Boston.
M. Dzupon, L. Parilak, M. Kollava, I Sinaiova, 2007, Dual Phase Ferrit – Martensit Steel Micro Alloy V – Nb , Institute of Materials Research of Sovak Academy of Science, Slovakia, Journal.
V.B. John, 1983, Introduction to Enginering Materials , Second Edition, Mac. Millan Publishing Company, New York.
Wahid Suherman, Ir, 1990, Perlakuan Panas , Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS,
Surabaya.
William F. Hosford and Robbert M. Caddell, 1993, Metal Forming , Second Edition,
University of Michigan AM Arbor, Michigan.
https://sanggapramana.wordpress.com/category/besi-dan-baja/
http://eprints.binadarma.ac.id/1821/1/BAHAN%20BANGUNAN%20MATERI%203.p
df
STANDAR NASIONAL INDONESIA - SNI 07-2052-2002