## “ P ENGARUH P ROSES T EMPERING PADA B AJA KARBON MEDIUM S ETELAH Q UENCHING DENGAN M EDIA O LI DAN A IR G ARAM (N A C L ) T ERHADAP S IFAT M EKANIS DAN S TRUKTUR M IKRO .”
Prof.Ir.Sasi Kirono,Msi 1 ., Pistoni Azis Saputra 2
Lecture 1 ,College student 2 ,Departement of machine, Faculty of Engineering, University Muhammadiyah Jakarta, Jalan Cempaka Putih Tengah 27 Jakarta Pusat 10510, Tlp 021- 4244016,4256024, email : @yahoo.com

## ABSTRAK
Dalam  penelitian  ini  temperatur  pemanasan  yang  diberikanadalah  850 o C  pada baja  type  SC45  dengan  waktu  tahan  45  menit  kemudian  di  dinginkan  dengan media  pendingin  oli  dan  air  garam,  dilanjutkan  dengan  proses  temper  pada temperatur  600 o C.    Pengujian    yang  dilakukan  meliputi  :  pengujian  komposisi kimia,  pengujian  tarik,  pengujian  kekerasan  dan  pengujian  metallografi.Hasil pengujian  Pada  spesimen  tanpa  perlakuan  panas  memiliki  kuat  tarik  736,12 N/mm  dengan  fasa  yang  terbentuk  adalah  pearlite  dan  ferrit.  pada  spesimen dengan  perlakuan  panas  temperatur  850 o C  quenching  oli  memiliki    nilai kekerasan  48,4  HRc  dengan  struktur  mikro  bainite  dan  martensite.  Pada specimen  dengan  perlakuan  panas  temperatur  850 o C  quenching  air  garam memiliki  kekerasan  56,4HRc  dengan  struktur  mikro  martensite  yang  lebih dominan    dibandingkan  dengan    bainite  sehingga  menghasilkan  nilai  kekerasan yang  tinggi  dibandingkan  dengan  spesimen  lain.    pada  spesimen  dengan perlakuan  panas  temperatur  850  ºC  quenching  oli,  dilanjutkan  dengan  proses temper  pada  temperatur  600  ºC,  memiliki  kuat  tarik  837,73  N/mm²  regangan sebesar  28  %,  kekuatan  luluh  757,18  N/mm²  dan  kekerasan  29,5HRc  dengan struktur  mikro  ferrit  dan  sementite.  pada  spesimen  dengan  perlakuan  panas temperatur 850 ºC quenching air garam, dilanjutkan dengan proses temper pada temperatur  600  ºC,  memiliki  kuat  tarik  855,05  N/mm²  dan  regangan  28  %, kekuatan luluh 758,26 N/mm². serta tingkat kekerasan 30,9 HRc dengan struktur yang  terbentuk  adalah  Kristal  ferrit  dan  fasa  sementite  tampak  lebih  halus  di bandingkan dengan oli temper.
Kata Kunci : Baja S45C, Heat Treatment, Non Heat Treatment

## 1. PENDAHULUAN
Baja  merupakan  salah  satu  jenis  logam  yang  banyak  digunakan  dengan  unsur karbon  sebagai  salah  satu  dasar  paduannya.  Di  samping  itu  baja  juga  mengandung unsur-unsur  lain  seperti  sulfur  (S),  Posfor  (P),  silikon  (Si),  mangan  (Mn),  dan sebagainya  yang  jumlahnya  dibatasi.  Sifat  baja  pada  umumnya  sangat  dipengaruhi oleh  prosentase  karbon  dan  struktur  mikro.Struktur  mikro  pada  baja  karbon dipengaruhi oleh perlakuan panas dan komposisi baja. Karbon dengan unsur paduan lain  dalam  baja  membentuk  karbida  yang  dapat  menambah  kekerasan,  tahan  gores dan  tahan  temperatur.  Perbedaan  prosentase  karbon  dalam  paduan  logam  baja menjadi salah satu cara mengklasifikasikan baja.

## 2. METODA EKSPERIMEN DAN FASILITAS YANG DIGUNAKAN
Setelah  dilakukan  pengamatan,  pengukuran  serta  pengujian  dilaksanakan  terhadap masing-masing specimen ,  maka  didapatkan  data-data  seperti  yang  akan  ditampilkan  pada bab ini bersamaan dengan analisa setiap pengujian dan pangamatan.

## 2.1.  DATA HASIL PENGUJIAN

## 2.1.1 Data hasil uji komposisi kimia
Data hasil uji komposisi menggunakan metode SPARK OES, komposisi kimianya dapat dilihat dalam tabel 2.1 berikut ini:
Tabel  2.1 hasil uji komposisi kimia Unsur Kadar% Standar S45C C 0,496 0,35-0,55 Si 0,234 0,20-0,40 S 0,003 0,040 max P 0,017 0,040 max Mn 0,742 0,60-0,90 Ni 0,010 - Cr 0,031 - Mo 0,001 - V 0,004 - Cu 0,024 - W 0,001 - Ti 0,045 - Sn 0,003 - Al 0,016 - Pb 0,001 - Nb 0,002 - Zr 0,001 - Zn 0,001 - Fe 98,370 -
Berdasarkan tabel 2.1 di atas menunjukkan bahwa material  yang digunakan dalam penelitian ini termasuk klasifikasi baja karbon medium dengan standar S45C.

## 2.1.2 DATA HASIL UJI TARIK
Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis dari specimen baja karbon medium sebagai specimen pengujian  dalam  penelitian  ini.Hasil  pengujian  tarik dalam  penelitian  ini  adalah  parameter  setelah  perlakuan  panas  baja  karbon medium .Pengujian  ini  menggunakan  mesin  UPM  1000pada  skala  beban  10  kN  (untuk speciment raw material ) dan 25 kN (untuk specimenthardening dan temper ).
Pada speciment pengujian tarik ini, menggunakan standar pengujian ASTM A 370 dan setelah pengujian menghasilkan patahan sebagai berikut :
 Spesimen  1  :  Raw  material  (  non  heat  treatmen  )  menghasilkan  bentuk  patahan star  fracture ,  patahan  penampang  berbentuk cup-cone tetapi  pada  terdapat sobekan tak beraturan pada sisi penampang ukur dan butirannya seperti kristal.
 Spesimen 2 : failed (karena Spesimen di luar standar Lo)
 Spesimen 3 : failed (karena Spesimen di luar standar Lo)
 Spesimen  4  :  pemanasan  pada  temperatur  850  ºC, Holding  time 45 menit, Quenching oli, dilanjutkan dengan proses temper pada temperatur 600 ºC, menghasilkan  menghasilkan  patahan  penampang cup-cone ,  menunjukkan spesimen mengalami patah ulet.
 Spesimen  5  :  pemanasan  pada  temperatur  850  ºC, Holding  time 45 menit, Quenching air  garam  (NaCl)  berkadar  15%,  dilanjutkan  dengan  proses temper  pada  temperatur  600  ºC,  menghasilkan  patahan  penampang cup-cone , menunjukkan spesimen mengalami patah ulet.
1
2 3 4 5
Gambar 2.1Spesimen yang telah di uji tarik
Tabel 2.2 hasil uji tarik Kode
spesimen Penampang Spesimen Bulat, do (mm) Panjang, lo (mm) Gaya saat yeild, Fy (KN) Gaya Maksimum, Fm (KN) Perubahan Panjang, ΔL (mm) 1 13,86 50 63 111 13 4 14,06 50 117,5 130 14 5 14,05 50 117,5 132,5 14
Perhitungan  luas  penampang  (Ao),  kekuatan  tarik  (σu),  kekuatan  luluh  (σy)  dan regangan (e) adalah sebagai berikut:
Specimen 1  perhitungan luas penampang :
Ao = D 2
= 13,86 =150,79mm 2
 Perhitungan tegangan tarik
 Perhitungan tegangan yeild:
⁄
 perhitungan regangan:
e =
e =                     X 100 %
=  26 %
Diatas dilakukan pada specimen lainya, hasil perhitungan dapat dilihat  dalam tabel pengolahan data uji tarik, sebagai berikut :
Tabel 2.3 Hasil pengolahan data
Kode Specimen Luas penampang awal, Ao (mm 2 ) Tegangan yield σy (N/mm 2 ) Tegangan tarik σ uts (N/mm 2 ) Regangan saat patah e (%) 1 150,79 417,79 736,12 26 4 155,18 757,18 837,73 28 5 154,96 758,26 855,05 28

## 2.1.3 DATA UJI KEKERASAN
Pengujian kekerasan dilakukan dengan menggunakan metode Rockwell pada beban 150  Kgf,  indentor  intan  120 o dan pre  load 10  Kgf.  Posisi  pengujian  sebagai  mana  pada gambar 2.2
19,3 18,8
19,0 19,1 19,6 25mm Gambar 2.2 contoh pengujian kekerasan Rockwell ∆L Lo X 100 % 13 mm 50 mm 2 1● 2● 5 ● 4●              3●
Tabel 2.4 Hasil Uji Kekerasan Rockwell (HRc)
Kode spesimen Nilai kekerasan HRc Nilai kekerasan rata- rata (HRc) 1 2 3 4 5 1 19,3 18,8 19,6 19,1 19,0 19,2 2 43,7 50.4 50,9 52,4 44,6 48,4 3 56,6 61.1 55,0 58,2 51,1 56,4 4 29,9 30,6 30,1 30,1 26,7 29,5 5 31,4 31,6 31,8 30,9 28,7 30,9

## 2.1.4.  DATA HASIL PENGAMATAN STRUKTUR MIKRO
Pengujian metalografi dilakukan dengan metode pengujian ASTM E 407-93,
pearlite
ferrit
Gambar 2.3 Foto Struktur Mikro Spesimen 1 Raw material ( non heat treatmen ), fasa perlit dan ferit etsa nital 2%
bainit martensit
Gambar 2.4 Foto struktur mikro Spesimen 2 dengan pemanasan pada temperatur 850 ºC, Holding time 45 menit. di lakukan Quenching oli SAE 10W- 40, fasa martensite dan sedikit bainit etsa nital 2%
martensit
bainit
Gambar 2.5 Foto stuktur mikro Spesiment 3 pemanasan pada temperatur 850 ºC, Holding time 45 menit. di lakukan Quenching air garam (NaCI) berkadar 15%
fasa martensit dan bainit, etsa nital 2%
sementite
ferrit
Gambar 2.6 Foto stuktur mikro Spesimen 4 pemanasan pada temperatur 850 ºC, Holding time 45 menit, Quenching oli, dilanjutkan dengan proses temper pada temperatur 600 ºC fasa ferrit dan fasa sementite etsa nital 2%
ferrit sementite
Gambar 2.7 Foto stuktur mikro Spesimen 5 pemanasan pada temperatur 850 ºC, Holding time 45 menit, Quenching air garam (NaCI) berkadar 15%, dilanjutkan dengan proses temper pada temperatur 600 ºC fasa ferrit dan fasa sementite etsa nital 2%

## 2.2 PEMBAHASAN

## 2.2.1 Pembahasan uji tarik
Dari  tabel  2.3  hasil  pengujian  tarik  selanjutnya  dimasukkan  ke  dalam  diagram batang seperti dibawah ini:
Gambar 2.8  Diagram kekuatan tarik.
Data  dari  hasil  pengujian  menunjukkan  nilai  kekuatan  tarik  spesimen  1  (non  heat treatmen) dengan spesimen 4 (oli temper ) mengalami peningkatan sebesar 101,61 N/mm 2 yaitu  0,13  %  dan  untuk  specimen  1  (non  heat  treatmen)  terhadap  specimen  5  (air  garam temper ) juga mengalami peningkatan sebesar 118,93 N/mm 2 atau 0,16 %.
Gambar 2.9 Diagram kekuatan luluh.
Data  dari  hasil  pengujian  menunjukan  kekuatan  luluh  specimen  1  (non  heat treatmen) dengan spesimen 4 (oli temper ) mengalami peningkatan sebesar 339,39 N/mm 2 yaitu  0,81  %  dan  untuk  specimen  1  (non  heat  treatmen)  terhadap  specimen  5  (air  garam temper ) juga mengalami peningkatan sebesar 340,47 N/mm 2 atau 0,81 %.
736.12 837.73 855.05 660 680 700 720 740 760 780 800 820 840 860 880 1 4 5 ke ku atan tar ik σu ( N /m m 2 ) specimen 417.79 757.18 758.26 0 100 200 300 400 500 600 700 800 1 4 5 ke ku atan lu lu h σy (N /m m 2 ) specimen
Gambar 2.10 Diagram regangan
Data  dari  hasil  pengujian  menunjukkan  nilai  regangan  pada  specimen  1  (non  heat treatmen) terhadap specimen 4 (oli temper ) dan specimen 5 (air garm temper ) sama- sama mengalami peningkatan sebesar 2 %.

## 2.2.2 PEMBAHASAN UJI KEKERASAN
Dari  tabel  2.4  hasil  pengujian  kekerasan  selanjutnya  dimasukkan  ke  dalam  grafik seperti dibawah ini:
Gambar 2.11 Diagram kekerasan.
Data  dari  hasil  pengujian  kekerasan  menunjukkan  nilai  kekerasan  rata-  rata  untuk specimen  1  (non  heat  treatmen)  dengan  specimen  2  ( quenching oli)  mengalami peningkatan sebesar 29,2 HRc. Untuk specimen 1 (non heat treatmen) terhadap specimen 3 ( quenching air garam) juga mengalami peningkatan nilai kekerasan yaitu 37,2 HRc. Untuk specimen  2  ( quenching oli)  terhadap  specimen  4  (oli temper )  mengalami  penurunan  18,9 HRc.  Sedangkan  untuk  specimen  3  ( quenching air  garam)  terhadap  5  (air  garam temper ) juga mengalami penurunan sebesar 25,5 HRc.
26 28 28 25 25.5 26 26.5 27 27.5 28 28.5 1 4 5 El o n gasi e ( % ) specimen 19.2 48.4 56.4 29.5 30.9 0 10 20 30 40 50 60 1 2 3 4 5 n ilai ke ke rasan r ata - rata (H R c) specimen

## 2.2.3 PEMBAHASAN PENGAMATAN STRUKTUR MIKRO
Pada  foto  struktur  mikro  baja  karbon medium denganspecimen  1  seperti  dilihat pada  gambar  2.3  terlihat  bahwa  struktur  yang  terbentuk  adalah, pearlite (berwarna  gelap atau hitam) dan ferrite (berwarna terang).
Pada  foto  struktur  mikro  baja  karbon medium denganspecimen  2  seperti  dilihat pada  gambar  2.4  bahwa  struktur  yang  terbentuk  adalah martensite (bentuk  jrum)  dan sedikit bainit (putih)
Pada  foto  struktur  mikro  baja  karbon medium denganspecimen  3  seperti  dilihat pada  gambar  2.5  bahwa  struktur  yang  terbentuk  adalah martensite (bentuk  jrum)  lebih dominan di bandingkan dengan bainit (putih) sehingga menghasilkan nilai kekerasan yang tinggi di bandingkan dengan specimen lain.
Pada  foto  struktur  mikro  baja  karbon medium denganspecimen  4  seperti  dilihat pada  gambar  2.6  terlihat  bahwa  struktur  yang  terbentuk  adalah    fasa  ferrit  dan  fasa sementite  tampak lebih besar di  bandingkan dengan sampel  5,Sehingg nilai  kekerasannya menurun dan pada uji tariknya menghasilkan patahan ulet di bandingkan dengan specimen heat treatmen ( hardening ).
Pada  foto  struktur  mikro  baja  karbon medium denganspecimen  5  seperti  dilihat pada  gambar  2.7  terlihat  bahwa  struktur  yang  terbentuk  adalah    fasa  ferrit  dan  fasa sementite  tampak lebih halus  di  bandingkan dengan sampel  5,Sehingg nilai  kekerasannya meningkat  di  bandingkan  sampel  4    dan  pada  uji  tariknya  menghasilkan  patahan  ulet  di bandingkan dengan specimen  heat treatmen ( hardening ).

## 3.SKEMA NUMERIK
Persiapan Bahan Pelat SPCC Tanpa Proses Heat Treatment tr Dengan Proses Heat Treatment T = 800ºC,
Holding Time = 5  menit tr Quenching Air Pendinginan Udara Elektroplating Temperatur: 26°C, Ampere: 4±2A/dm 2 , Time: 25menit Uji komposisi kimia START

## 4.1.  KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  dari  penelitian  yang  dilakukan  ,  maka  dapat  ditarik  beberapa kesimpulan:
a. Pengaruh quenching terhadap sifat  mekanis  dan struktur mikro  yaitu  peningkatan nilai kekerasan, kekuatan tarik dan perbedaan struktur mikro dibandingkan dengan spesimen non heat treatmen dan specimen hasil temper.
b. Pengaruh quenching oliterbentuknya    stuktur martensite dan bainite sehingga specimen  menjadi  keras.  Sedangkan  untuk quenching air  garam,  memiliki  sifat mendinginkannya  yang  teratur  dan  lebih  cepat.  Specimen  yang  di  dinginkan  pada cairan  garam  akan  membentuk  struktur  Kristal martensit yang  lebih  dominan  dari bainite di bandingkan quenching oli,sehingga specimen menjadi lebih keras sekitar 8 HRc di bandingkan quenching oli.
c. Specimen  hasil Quenching oli  memiliki  kekerasan  sebesar  48,4  HRc  dan  untuk sampel  hasil Quenching air  garam  memiliki  kekerasannya  sebesar  56,4  HRc. Sedangaknan struktur mikro keduanya sama yaitu martensite dan bainite.
d. Pengaruh  temper  600 o terhadap  sifat  mekanis  dan  struktur  mikro  penurunan  nilai kekerasan,  kekuatan  tarik,  regangan  dan  kekuatan  serta  struktur  mikro menghasilkan  struktur  fasa  ferrit  dan  fasa  sementitesaja  jika  dibandingkan  dengan spesimen hasil hardening.
e. Spesimen hasil temper ini sesuai pada komponen roda gigi, poros batang penggerak dan sebagainya. Dengan melihat sifat- sifat mekanis hasil karakterisasi di atas.

## 4.2.  SARAN
Agar  penelitian  yang  selanjutnya  bisa  mendapatkan  hasil  yang  lebih  baik,  penulis memberikan masukan saran sebagai berikut:
a. Tujuan  perlakuan  panas  ( heat  treament )  akan  dapat  dicapai  sesuai  karakteristik bahan dan jenis-jenis perlakuan. Jenis pelakuan sangat dipengaruhi oleh suhu panas yang ditentukan dari kadar karbon dan unsur lainnya.
b. Dimensi  spesimen  disesuaikan  dengan  kemampuan  alat  uji.  Pemanasan  spesimen dalam  dapur  harus  waktu  penahanannya,  saat  mendinginkan  dalam  bak  Oli dicelupkan tegak lurus dan dibiarkan menggantung dalam media.
c. Perlu  dilakukan  penelitian  lebih  lanjut  dengan  menambah  variasi  suhu  dan  waktu tahan  dalam  proses  perlakuan  panas  sehingga  dapat  diperoleh  hasil  yang  optimal untuk meningkatkan sifat mekanis dan struktur mikro pada baja.
d. Perlu  dilakukan  penelitian  lebih  lanjut  dengan  menambahkan  variasi  pengujian yaitu dengan pengujian impact (ketangguhan).
Pengujian :
1. Pengujian Korosi
2. Pengujian Struktur Mikro 3. Pengujian Ketebalan
Analisa dan Pembahasan
Kesimpulan Selesai
e. Perlu  adanya  penelitian  lanjut  yang  variabel  kontrolnya  lebih  lengkap  dengan melihat tegangan dalamnya ( internal stress) .

## REFERENSI
1. Frederick J. Bueche seri Buku Schaum fisika, 1989, Jakarta, penerbit Erlangga 6.
2. Hartomo J. A. Kaneko Tomijiro, 1992 “ Mengenal Pelapisan
Logam(Elektroplating)” . Yogyakarta.
3. http;//www.elektroplating.co.id
4. http;//www.link engine hanger.co.id
5. http;//www.korosi.co.id
6. http;//www.alat ukur ketebalan.co.id
7. H. H. Uhlig, 1971, Corrosion and Corrosion Control , 2 nd ed, Wiley, New York.
8. Japanesse  Standard  association, “JIS  HANDBOOK”,  Ferrous  Materials  and Metallurgy , Japan, 1988.
9. Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) Dokumentasi, 2012. Tangerang