Abstrak — Sebagai  salah  satu  unsur  paduan  yang digunakan  pada  baja  karbon  rendah,  tembaga  dapat meningkatkan  kekuatan  tanpa  menurunkan  keuletan secara  signifikan.  Tembaga  meningkatkan  kekuatan  pada baja  dengan  mekanisme  penguatan  secara precipitation hardening .  Dalam  penelitian  ini  dilakukan  pemaduan tembaga  dan  baja  AISI  1006  dengan  mencelupkan  baja AISI  1006  yang  telah  di- pre-heat ke  dalam  tembaga  cair. Selanjutnya  dilakukan precipitation  hardening dengan variasi pada temperatur solution treatment dan aging . Dari hasil penelitian ini didapatkan bahwa temperatur solution treatment tidak  mempengaruhi  fasa  yang  terbentuk  pada copperized -AISI 1006, yaitu tetap berupa α-ferit. Selain itu kenaikan  dari  temperatur solution  treatment berbanding terbalik  dengan  nilai  kekerasan  dan  temperatur aging 450 o C  menghasilkan  kekerasan  tertinggi  dibanding temperatur aging yang lain, yaitu 119, 47 VHN dan 115,75 VHN untuk sampel yang sebelumnya di- solution treatment 800 dan 900 o C.
Kata Kunci — copperizing , solution treatment , aging , AISI 1006, fasa, kekerasan, precipitation hardening

## I. PENDAHULUAN
ADA  saat  ini  tembaga  menjadi  salah  satu  material  yang berkembang  pesat  dan  banyak  digunakan  sebagai  logam berat non-ferrous [1].  Tembaga  banyak  digunakan  karena memiliki  konduktivitas  listrik  dan  panas  yang  baik,  ketahan korosi  yang  baik,  mudah  difabrikasi,  serta  memiliki  kekuatan dan ketahanan fatigue yang baik [2]. Pada umumnya tembaga dipadukan  dengan  timah,  sehingga  didapat  paduan  yang  kita kenal  dengan  sebutan  perunggu.  Selain  itu  tembaga  juga sering  dipadukan  dengan  seng  untuk  menghasilkan  kuningan. Keuntungan  dari  paduan-paduan  ini  akan  meningkatkan  sifat mekanik  dari  tembaga  itu  sendiri.  Namun,  selain  dengan kedua  unsur  diatas  tembaga  juga  dipadukan  dengan  baja selaku  logam  yang  umum  penggunaannya.  Penggunaan tembaga  dalam  pemaduan  ini  dapat  meningkatkan  kekuatan, namun mempertahankan keuletannya, berbeda dengan karbida dan nitrida [3].
Penurunan  keuletan  pada  baja  ini  umumnya  terjadi  pada metode  pengerasan  yang  biasa  dilakukan,  yaitu  penambahan karbon  ( carburising )  atau  pun  penambahan  nitrogen ( nitriding )  [4].  Akan  tetapi,  dengan  penambahan  unsur tembaga di dalam baja sebagai paduan akan menurunkan sifat mekaniknya apabila kadarnya tidak dikontrol [5].
Pada  penelitian  ini  akan  dilakukan  metode  pemaduan  baja dengan  tembaga  dengan  mengadopsi  metode hot-dip  coating , yakni  dengan  mencelupkan  baja  yang  telah  di- preheat ke dalam  tembaga  cair.  Metode  ini  selanjutnya  akan  disebut dengan coperrizing . Copperizing sendiri  sudah  pernah dilakukan  oleh  Isori  [6]  dan  Kevin  [7].  Setelah  proses copperizing akan  dilanjutkan  dengan presipitaion  hardening yang  terdiri  dari solution  treatment dan aging .  Pengaruh  dari variasi temperatur solution treatment dan aging terhadap  fasa dan  kekerasan copperized -AISI  1006  akan  dianalisis  lebih lanjut dengan berbagai pengujian.

## II. METODOLOGI
Material  yang  digunakan  pada  penelitian  ini  adalah  AISI 1006 dengan  komposisi  yang dicantumkan pada tabel  1. Baja AISI  1006  yang  berupa  plat  disiapkan  menjadi  beberapa spesimen  dengan  dimensi  panjang  rata-rata  70mm.  Tembaga yang  dipakai  memiliki  kemurnian  99,9%. Copperizing dilakuakan dengan menggunakan muffle furnace . Sampel baja yang  telah  di- pre-heat dicelupkan  ke  dalam  tembaga  cair selama 5 menit dan diikuti dengan pendinginan dengan media udara. Copperized -AISI  1006  dipanaskan  kembali  dengan variasi  temperatur solution  treatment 800  dan  900 o C. Kemudian  masing-masing sampel solution treatment di- aging dengan  variasi  temperatur  400,  450,  dan  500 o C.  Selanjutnya dilakukan  pengamatan  makro,  pengujian  spektroskopi,  XRD, dan uji kekerasan.

## Pengaruh Temperatur Solution Treatment dan

## Aging terhadap Fasa Dan Kekerasan Copperized -AISI 1006
Widia Anggia Vicky, Sutarsis, dan Hariyati Purwaningsih Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia e-mail : sutarsis@mat-eng.its.ac.id
P

## III. HASIL DAN DISKUSI

## A. Pengamatan Makro
Gambar  1.  Penampang  Melintang  (a) Copperized -AISI  1006,  (b) SolutionTtreatment 900 o C, dan (c) Solution treatment 800 o C
Gambar  2.  Penampang  Melintang  Sampel SolutionTtreatment 800 o C  dengan Aging (a)400 o C, (b) 450 o C, (c) 500 o C, dan SolutionTtreatment 900 o C dengan Aging (d)400 o C, (e) 450 o C, dan (f) 500 o C
Dari  Gambar  1  terlihat  adanya  lapisan  tembaga  yang terdapat  pada  bagian  permukaan  baja  setelah  di- copperizing . Hal  tersebut  terjadi  karena  adanya  tembaga  yang  belum terdifusi  ke  dalam  baja  ketika  sampel  diangkat  dari  tembaga cair,  sehingga  tembaga  membentuk  lapisan  pada  permukaan sampel.
Lapisan  tembaga  juga  masih  terlihat  pada  permukaan sampel setelah di- solution treatment . Adanya lapisan tembaga juga  masih  nampak  pada  sampel  setelah  dilakukan  proses aging seperti  pada  Gambar  2.  Hal  tersebut  mengindikasikan bahwa pemanasan  yang terjadi selama solution treatment dan aging belum  mampu  mendifusikan  tembaga  yang  ada  di permukaan  baja  setelah copperizing .  Dari  gambar  terlihat adanya lapisan tembaga dengan berbagai ketebalan yang tidak membentuk  hubungan  dengan  temperatur solution  treatment dan aging yang dilakukan.

## B. Pengujian Komposisi Kimia
Tabel 1. Komposisi Sampel Sebelum dan Sesudah Copperizing Komposisi, % Fe C Mn Cu P S AISI 1006 99,5 0,0358 0,210 0,0375 0,0091 0,008 Copperized - AISI 1006 99,4 0,0721 0,218 0,0860 0,0142 0,009
Tabel  1  menunjukkan  komposisi  unsur-unsur  pada  baja AISI 1006 sebelum dan sesudah dilakukan proses copperizing . Dari  hasil  pengujian  diperoleh  kenaikan  kadar  Cu  (tembaga) pada  baja,  dimana  sebelum  di- copperizing kadar  tembaga 0,0375%  dan  setelah  di- copperizing menjadi  0,0860%.  Hal tersebut  menunjukkan  terjadinya  penambahan  kadar  tembaga ke dalam baja AISI 1006 sebanyak 0,0485 %.

## C. Pengujian X-Ray Diffraction
Pengujian  XRD  dilakukan  pada  baja  AISI  1006  tanpa perlakuan, sampel copperizing , solution treatment , dan aging . Pengukuran  difraksi  sinar-X  dilakukan  dengan  rentang  sudut 10-90 o dan  menggunakan  panjang  gelombang  Cu-Kα 1.54060Ǻ.  Dari  hasil  XRD  diperoleh peak-peak dengan intensitas  tertentu. Peak-peak yang  memiliki  intensitas tertinggi dicocokkan dengan kartu PDF untuk mengetahui fasa atau senyawa apa yang terdapat pada sampel.
 Hasil Pengujian XRD baja AISI 1006
Gambar  3  menunjukkan  grafik  hasil  XRD  baja  AISI  1006. Dari  hasil  analisis  menunjukkan  adanya  kecocokkan  antara hasil XRD dengan kartu PDF 87-0721 dan  didapatkan bahwa ketiga peak tertingginya  milik  fasa  Fe-α.  Selain  itu  mengacu pada  diagram  fasa  Fe-Fe 3 C,  baja  dengan  kadar  karbon 0,0375%  memang  memiliki  fasa  yang  dominan  berupa  Fe-α pada temperatur kamar.
Gambar 3. Grafik Hasil XRD Baja AISI 1006
Peak tertinggi  terdapat  pada  2θ  =    44,6563 o dengan peak height sebesar 487,49 cts. Untuk peak tertinggi kedua dengan peak height 73,89  cts  terletak  pada  2θ  =  82,3476 o dan peak tertinggi  ketiga  memiliki peak height 68,47  cts  pada  2θ  = 64,9553 o .  Hasil Pengujian XRD Copperized-AISI 1006 Hasil  pengujian  XRD  untuk  sampel copperized -AISI  1006 dapat dilihat pada Gambar 4. Nilai 2θ dari peak - peak tertinggi terdapat  pada  daerah  yang  sama  dengan  2θ  dari  baja  AISI
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 2, (2016) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)                                A255
1006. Peak tertinggi terletak pada 2θ = 44,6594 o dengan peak height 585,4 cts. Peak tertinggi kedua dan ketiga terletak pada 2θ  =  82,2498o  dan  64,9733 o dengan peak height 124,98  cts dan  92,37  cts. Peak - peak tersebut  juga  memiliki  kecocokan dengan  kartu  PDF  87-0721  dan  merupakan peak milik  Fe-α. Hasil  analisis  tersebut  sesuai  dengan  diagram  fasa  Fe-Cu, dimana  fasa  yang  dimiliki  oleh  paduan  Fe-Cu  dengan  kadar tembaga yang sangat rendah berupa Fe-α.
Gambar 4. Grafik Hasil XRD Coperrized -AISI 1006
Dari  Tabel  2  tampak  adanya  perubahan  besarnya  FWHM ( full  width  at  half  maximum )  pada  intensitas  tertinggi  dari sampel  sebelum  dan  sesudah  di- copperizing .  Perubahan  nilai FWHM menunjukkan adanya peak broadening atau pelebaran puncak  dan  dapat  digunakan  untuk  menghitung  besarnya microstrain .  Dari  Tabel  2  terlihat  adanya  kenaikan  nilai microstrain dari baja AISI 1006 ke copperized -AISI 1006. Hal tersebut  mengindikasikan  adanya  unsur  paduan  (Cu)  yang terlarut  ke  dalam  Fe-α  setelah  baja  di- copperizing .  Hal tersebut  juga  sesuai  dengan  hasil  uji  spektroskopi  yang menunjukkan kenaikan kadar Cu setelah copperizing .
Tabel 2. Hasil XRD Baja AISI 1006 dan Copperized -AISI 1006 Sampel 2θ ( o ) Height (cts) FWHM ε AISI 1006 44,6563 487,49 0,0836 0,0005 Copperized - AISI 1006 44,6594 585,4 0,2342 0,0041
 Hasil Pengujian XRD Sampel Solution treatment
Hasil  XRD  dari  sampel solution  treatment dapat  dilihat pada  Gambar  5.  Untuk  intensitas  tertinggi  memiliki kesesuaian dengan kartu PDF 87-0721 yang merupakan milik Fe-α.  Intensitas  tertingi  ketiga  dan  keempat  juga  bersesuaian dengan puncak milik Fe-α. Hal ini sesuai dengan diagram fasa Fe-Cu, dimana dengan kadar Cu yang sangat rendah fasa yang terjadi adalah Fe-α.
Tetapi,  pada  hasil  XRD  kedua  sampel solution  treatment terdapat peak yang  merupakan  milik  Cu  pada  sudut  2θ  = 42,9228 o untuk solution  treatment 800 o C  dan  2θ  =  42,7602 o untuk solution  treatment 900 o C.  Puncak  ini  bersesuaian dengan kartu PDF 85-1326. Munculnya puncak Cu ini terjadi karena  difusi  lanjutan  dari  Cu  yang  terdapat  di  permukaan sampel  selama  proses  pemanasan solution  treatment .  Tetapi
karena  telah  melewati  batas  kelarutan  dari  Cu  di  dalam  Fe maka  Cu  yang  baru  berdifusi  tersebut  tidak  terlarut  di  dalam larutan  padat  Fe,  tetapi  berdifusi  ke  batas  butir.  Yourong  [8] juga  menyatakan  dalam  penelitiannya  bahwa  tembaga  dapat berdifusi masuk ke dalam butiran ferit atau batas butirnya.
Gambar  5.  Hasil  XRD  Baja  AISI  1006, Copperized -AISI  1006,  dan  Sampel Solution treatment
 Hasil XRD Sampel Aging
Hasil  pengujian  XRD  dari  sampel aging yang  sebelumnya di- solution tretament 800 o C dapat dilihat pada Gambar 6. Dari gambar  tersebut  nampak  adanya peak yang  menunjukkan adanya  Cu  pada  sampel  setelah  di- aging .  Tetapi  terjadi anomali  pada  sampel  yang  di- aging 400 o ,  dimana  tidak terdapat peak Cu seperti pada sampel lainnya. Jika dilihat dari grafiknya,  hasil  XRD  sampel aging 400 o C  juga  memiliki puncak  pada  2θ  sekitar  43 o ,  tetapi  karena  intensitasnya  yang sangat  rendah  sehingga  tidak  terdeteksi  sebagai  salah  satu peak tertinggi.
Sementara itu hasil pengujian XRD dari sampel aging yang sebelumnya  di- solution treatment 900 o C  dapat  dilihat  pada Gambar  7.  Dari  gambar  tersebut  nampak  adanya peak milik Cu pada keseluruhan sampel setelah di- aging .
Berdasarkan  hasil  pengujian  XRD  sampel  setelah  di- aging diperoleh  fasa  yang  dominan  adalah  Fe-α.  Hal  tersebut ditunjukkan oleh peak dengan  intensitas tertinggi pada semua sampel aging memiliki  kesesuaian  dengan peak milik  Fe-α pada  kartu  PDF  87-0721.  Hal  tersebut  juga  sesuai  dengan diagram  fasa  Fe-Cu  yang  menunjukkan  bahwa  fasa  untuk paduan Fe-Cu dengan kadar Cu yang sangat rendah berupa α- ferit.
Gambar  6  Hasil  XRD  Sampel Solution  treatment 800 o C  tanpa Aging dan dengan Aging 400, 450, 500 o C
Gambar  7.  Hasil  XRD  Sampel Solution  treatment 900 o C  tanpa Aging dan dengan Aging 400, 450, 500 o C

## D. Hasil Uji Kekerasan
Pengujian kekerasan dilakukan terhadap fasa α-ferit dengan menggunakan  metode microhardness ( microvickers ).  Hasil pengujian  terhadap  baja  AISI 1006, copperized -AISI  1006, dan  sampel solution  treatment dapat  dilihat  pada  Gambar 8 . Nilai  kekerasan  α-ferit  mengalami  penurunan  dari  baja  AISI
1006  sebesar  127,87  VHN  menjadi  122,25  VHN  setelah  di- copperizing .
Gambar  8.  Nilai  Kekerasan  Baja  AISI  1006, Copperized -AISI  1006,  dan Sampel Solution treatment .
Angka  kekerasan  α-ferit  mengalami  kenaikan  setelah sampel di- solution treatment . Dimana sampel yang di- solution treatment pada  temperatur  800 o C  memiliki  nilai  kekerasan sebesar  194,4  VHN  dan  untuk  sampel solution  treatment 900 o C  memiliki  nilai  kekerasan  171,37  VHN.  Pengujian kekerasan  α-ferit  selanjutnya  dilakukan  terhadap  sampel aging .  Dari  hasil  pengujian  diperoleh  penurunan  kekerasan dari sampel setelah solution treatment dan setelah aging . Dari hasil  penelitian  M.  Mujahid,  dkk  [9]    juga  diperoleh  nilai kekerasan  maksimum  untuk  baja  dengan  kadar  karbon  0,3% yang  di- aging pada  temperatur  450 o C.  Meskipun  angka kekerasannya lebih tinggi daripada hasil penelitian ini.
Gambar 10. Nilai Kekerasan Sampel Aging

## IV. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa:
1. Temperatur solution treatment dan aging tidak berpengaruh  terhadap  perubahan  fasa copperized -AISI 1006, dimana fasanya tetap berupa α-ferit.
2. Kenaikan  temperatur solution  treatment berbanding terbalik  dengan  nilai  kekerasan  dan  temperatur aging 450 o C  menghasilkan  nilai  kekerasan  tertinggi  dibanding temperatur aging yang lain, yaitu 119, 47 VHN dan 115,75
JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5, No. 2, (2016) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)                                A257
VHN untuk sampel yang sebelumnya di- solution treatment 800 dan 900 o C.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Habashi,  Fathi.  1997. Handbook  of  Extractive  Metallutgy  Vol  2: Primary Metals, Secondary Metals, Light Metals . Jerman:Wiley-VCH.
[2] ______.  1992. ASM  Metals  Handbook  Vol  2  10th  Edition:  Properties and  Selection  Non-Ferrous  Alloys  and  Special  Purpose  Mate .  Ohio: ASM International.
[3] Takaki,  Setuo,  dkk.  2004. Effect  of  Copper  on  Tensile  Properties  and Grain-Refinement of Steel and its Relation to Precipitation Behaviour.
Materials Transactions 45, 7: 2239-2244.
[4] Suherman,  Wahid.    2003. Ilmu  Logam  I .  Surabaya:  Jurusan  Teknik Mesin, FTI-ITS.
[5] Sekunowo,  Olatunde  I,  Stephen  I.  Durowaye,  dan  Oluwashina  P. Gbenebor.  2014. Effect  of  Copper  on  Microstructure  and  Mechanical Properties  of  Construction  Steel .  International  Journal  of  Chemical, Molecular, Nuclear, Materials and Metallurgical Engineering 8, 8: 839- 843.
[6] Dalimonte,  Adha  I.H.,  Sutarsis,  Agung  Purniawan.  2015. Pengaruh Waktu Celup Dan Pendinginan Proses Copperising Plain Carbon Steel Terhadap Struktur Mikro Dan Sifat Mekanik. ITS: Surabaya.
[7] Chaniago,  Firstiand  Kevin,  Sutarsis, Wikan  Jatimurti. 2015. Pengaruh Waktu  Celup  dan  Temperatur  Pemanasan  Awal  Proses  Copperizing Plain  Carbon  Steel  terhadap  Struktur  Mikro  dan  Sifat  Mekaniknya . ITS: Surabaya.
[8] Xu,  Yourong.,  dkk.  1993. Diffusion  Behaviour  of  Fe-Cu  Interface  of Copper Brazed Double-wall Steel Tubes . Material Science Technology 9: 279-282.
[9] Mujahid,  M.,  dkk.  1997. HSLA-100  Steels:  Influence  of  Aging  Heat Treatment on Microstructure and Properties . Ohio: ASM Internastional.