## ANALISIS PENGARUH PROSES HEAT TREATMENT PASKA PENGELASAN TERHADAP KETAHANAN KOROSI BESI TUANG KELABU KAJI
Mardiana, Muhammad Rasid, Ali Medi *)
*) Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya Jl. Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139 Telp: 0711-353414 Fax: 0711-453211 E-mail: polisriwijaya.co.id

## Abstrak
Besi tuang kelabu banyak digunakan pada meja mesin seperti mesin bor, mesin Miling, Mesin Bubut, surface grinding  karena mempunyai sifat-sifat antara lain dapat meredam getaran yang    sangat baik  ( kapasitas peredamnya tinggi), tahan panas, tahan korosi, mudah dalam pengecoran  karena memiliki titik lebur yang  rendah,  mudah  untuk  dikerjakan  di  mesin,  mudah  didapat    dengan  harga yang  relatif  murah.    Salah  satu  proses    pengelasan  yang  dapat  dilakukan  pada besi tuang kelabu adalah proses pengelasan dengan elektroda terbungkus  atau SMAW  (  Shield  Metal  Arc  Welding)  dengan  menggunakan  arus  searah  DC  dan menggunakan  elektroda  jenis  DFC  NiFE  atau  NiFE-C1.  Hal  yang  paling memungkinkan  akibat  dari  proses  pengelasan  besi  tuang  (Cast  Iron)    adalah terjadinya  retak  las  dimana  hal  ini  disebabkan  karena  pembekuan  yang  terlalu cepat, tegangan penyusutan yang terlalu tinggi, prosedur pengelasan yang salah dan  penggunaan  elektroda  yang  tidak  sesuai.  Tegangan  penyusutan  dalam pengelasan  yang  terjadi  karena  timbulnya  lonjakan  tegangan  yang  lebih  besar yang  disebabkan  oleh  perubahan  sifat-sifat  bahan  pada  sambungan  terutama pada daerah  terpengaruh panas    HAZ  (  heat  Affected  Zone),  Untuk  mengetahui sejauhmana  laju  korosi  untuk  specimen  uji  setelah  dilakukan  pengelasan    yaitu dengan  perendaman  specimen  uji  kedalam  larutan  NaCl  dengan  perbandingan 3,5%  dengan  waktu  ekspos  40  hari.  Dari  data  pengujian dapat  kita  lihat adanya penurunan laju korosi yang cukup siknifikan sebesar 62,06 % yaitu 3.1558 . 10-6 gram/menit  untuk  specimen  uji  tanpa  di  heat  treatment  dan    1,1971.10-6 gram/menit untuk material yang mendapat perlakuan panas (heat treatment). Hal ini  menunjukkan  bahwa    proses  heat  treatment  paska  pengelasana  pada temperatur  730  °C dan  kemudian  ditahan  selama  60  menit  dapat  meningkatkan ketahanan terhadap korosi pada material besi tuang kelabu.
Kata kunci :  Besi Tuang Kelabu, SMAW, HAZ

## 1. PENDAHULUAN
Banyak komponen pada mesin perkakas  terbuat  dari  besi  tuang  kelabu, pemilihan  material  besi  tuang  kelabu mempunyai
banyak pertibangan berdasarkan  sifat  mekanis  yang  dimilikinya. Meja  mesin  (bed)  merupakan  bagian  yang terpenting  dari  mesin-mesin      perkakas seperti  mesin  bor,  mesin  frais  ( Milling ), mesin  bubut  dan  mesin  gerinda  permukaan ( surface Grinding).    Meja  mesin  ini  terbuat dari  Besi  Tuang  kelabu    ( Grey  Cast  Iron ) karena  besi  Tuang  kelabu  mempunyai beberapa  keuntungan    diantaranya  dapat meredam getaran yang sangat baik (kapasitas peredamnya tinggi), tahan panas,
tahan  korosi,  mudah  dalam  pengecoran karena  memiliki  titik  lebur  yang  rendah, mudah  untuk  dikerjakan  di  mesin,  mudah didapat  dengan harga yang relatif murah . Kecepatan  korosi  sangat  tergantung  pada banyak  faktor,  seperti  ada  tidaknya  lapisan oksida, karena lapisan oksida dapat menghalangi beda potensial terhadap elektroda lainya.
Laju  korosi  atau  perusakan  lapisan pelindung  yang  terjadi  pada  logam    akan dipengaruhi  oleh  perubahan  faktor  sebagai berikut:
a.  Kelembaban relatif b.  Temperatur
c.  pH
d.  Konsentrasi Oksigen
e.  Bahan pengotor padat atau terlarut f.  Kecepatan elektrolit
Besi  tuang  kelabu  mempunyai  sifat yang  getas  terhadap  beban  kejut  sehingga sering terjadi keretakan bahkan dapat terjadi patah.  Salah  satu  metode  penyambungan pada  besi  tuang  kelabu  adalah  dengan metode  pengelasan  elektroda  terbungkus atau  SMAW (Shield  Metal  Arc  Welding ) dengan  menggunakan  arus  searah  DC  dan menggunakan  elektroda  jenis  DFC  NiFE atau  NiFE-C1,  elektroda  stainless  steel,  dll. Proses  penyambungan  dengan  pengelasan akan  menyebabkan  terjadi  perubahan  sifat mekanis dan ketahanan korosi pada material.
Korosi  adalah  proses  perusakan, penyusutan  ataupun  pengikisan  terhadap suatu  material  yang  disebabkan  karena adanya  reaksi  dengan  lingkungan.  Banyak jenis  korosi  yang  dapat  terjadi  antara  lain: korosi  sumuran,  korosi  arus  liar,    korosi celah,    korosi  logam    tak  sejenis,    korosi pelepasan  atau    bobolan dan lain-lain.
Salah  satu  metode  yang  dapat digunakan  untuk  meningkatkan  kembali ketahanan  terhadap  korosi  pada  besi  tuang kelabu  paska  pengelasan  yaitu  dengan dengan  perlakuan  panas  ( heat  treatment ) pada temperatur tertentu. Untuk mengurangi laju korosi paska pengelasan tersebut diatas penulis akan melakukan penelitian berjudul,” Analisis  Pengaruh  proses  Heat  Treatment Paska  Pengelasana  Terhadap  Ketahanan Korosi  Besi Tuang Kelabu”.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1 Besi Tuang
Besi  tuang  merupakan  paduan  eutetik  dari besi  dan  karbon  dengan  suhu  cair  ±  1200 °C.  Secara  umum  Besi  Tuang  ( Cast  Iron ) adalah Besi yang mempunyai kadar 2,5 %  - 4  %  Carbon,  0,5 –  3,0%  Silicon,  ±  1,0  % Mangan dan ± 0,2% Sulfur [10]
Gambar 1:    Carbon  dan  Silikon  Komposisi untuk  besi  tuang  dibandingkan dengan besi
Perbandingan  besi,  carbon  dan  Besi tuang  kelabu  ( Grey  Cast  Iron )  terhadap carbon dan silicon dimana besi tuang kelabu mempunyai  kadar  karbon  dan  silicon  yang terbesar    sesuai  dengan    jenis  dan kegunaan besi tuang tersebut. Ada beberapa jenis besi tuang :
1.  Besi Tuang Putih ( White Cast Iron )
Besi  tuang  ini  seluruh  karbonya  berupa Sementit  sehingga  mempunyai  sifat sangat  keras  dan  getas.Mikrostrukturnya terdiri  dari  Karbida  yang  menyebabkan berwarna putih.
2.  Besi  Tuang  Mampu  Tempa  ( Malleable Cast Iron ) Besi  tuang jenis ini dibuat dari
Besi  Tuang  Putih  dengan  melakukan heatreatment    kembali  yang  tujuannya menggunakan  seluruh  gumpalan  graphit (Fe3C)  akan  terurai  menjadi  matrik ferrite, pearlite dan martensite;
mempunyai sifat yang mirip dengan Baja.
3.  Besi Tuang Kelabu ( Grey Cast Iron ) Mempunyai  graphite  berbentuk  Flake, mempunyai  kekuatan  tarik  yang  tidak terlalu  tinggi    dan  keuletannya  rendah sekali ( Nil Ductillity ), sekitar 70%
berwarna abu-abu.
4.  Besi Tuang Nodular ( Nodular Cast Iron ) Merupakan  paduan  Besi  Tuang  Kelabu dengan Magnesium atau Calcium Cilicide oleh  karena    itu  besi  tuang  noduler  ini memiliki  keuletan  yang  tinggi  ( Ductile Cast Iron )

## 2.2 Pengelasan Besi Tuang Kelabu
Salah  satu  proses    pengelasan  yang dapat  dilakukan  pada  besi  tuang  kelabu adalah proses pengelasan dengan elektroda terbungkus    atau  SMAW  ( Shield  Metal  Arc Welding ) dengan menggunakan arus searah DC  dan  menggunakan  elektroda  jenis  DFC NiFE  atau  NiFE-C1.  Hal  yang    paling memungkinkan akibat dari proses pengelasan  besi  tuang  ( Cast  Iron )    adalah terjadinya retak las dimana hal ini disebabkan  karena  pembekuan  yang  terlalu cepat,  tegangan  penyusutan  yang  terlalu tinggi,  prosedur  pengelasan  yang  salah  dan penggunaan  elektroda  yang  tidak  sesuai. Tegangan  penyusutan  dalam  pengelasan yang  terjadi  karena  timbulnya  lonjakan tegangan yang lebih besar yang disebabkan oleh  perubahan  sifat-sifat  bahan  pada sambungan terutama pada daerah
terpengaruh  panas    HAZ  (  heat  Affected Zone)  ,  karena  daerah  tersebut  adalah logam  yang  bersebelahan  dengan  daerah logam  las  (Wiryosumarto,  G  dan  Okumura, T., 1994)
2.3 Perlakuan Panas
Proses  heat  treatment    antara  lain dapat  berupa quenching (pengerasan)  dan
annealing (pelunakkan ). Quench atau pengerasan  adalah  proses  memanaskan logam diatas temperatur kritis untuk beberapa  waktu  kemudian  di  celup  dingin untuk  mendapatkan  kekerasan  yang  lebih tinggi. Sedangkan annealing atau pelunakkan dilakukan dengan jalan
memanaskannya  sampai temperature  yang cukup    kemudian  didinginkan  perlahan- lahan  dalam  tungku  yang  dipakai  untuk melunakkan . Pelunakkan tersebut merubah struktur    dendrit    menjadi  struktur  Kristal yang  homogeny,  ada  juga  proses  yang disebut pengrafitan yang mengubah simentit menjadi  besi dan grafit (Surdia, T,2000)

## 2.4 Korosi
Perhitungan  kehilangan  berat  ( weight loss ) dilakukan dengan melakukan perhitungan  selisih  antara  berat  awal  dan berat  akhir  terlihat  pada  rumus  perhitungan berikut :
W    = W O – W A Dimana : W O =  Berat sebelum  dikorosi Wi =   Berat setelah diuji W =   Selisih berat  (gram)
Perhitungan  laju  korosi  dapat  dilakukan dengan melihat rumus:
T Wi Wo korosi
Laju   . ( gr/menit ) dimana :
T = Waktu ekspos ( jam )
Laju korosi dalam mill/year
Mill/year =   534 W / dAt
dimana:
W =   Kehilangan berat d
=     Berat jenis ( gr/cm 3 )
A =   luas area ekpos ( cm 2 )
T =   waktu ekpos ( jam )
3. Hasil  pengujian  komposisi  pada specimen uji besi tuang kelabu
Dari hasil pengujian komposisi terdahulu  untuk  specimen  uji  yang  sama menunjukkan kandungan Fe 92,7%, C,22%,
Si  2,35%  dan  Mn  0,54%                dan      nilai kandungan  tersebut  berdasarkan  Standar ASTM Class 20 termasuk kedalam kelompok    Besi  Tuang  Kelabu    ( Grey  Cast Ir o n )  Feritik  untuk  penggunaan  umum seperti  pada  landasan-landasan  ( bed) , Meja, dan ragum mesin dll.
Tabel 1. Berat  specimen  uji  sebelum  dipanaskan,  sesudah  dipanaskan dan berat setelah di ekspos selama 40 hari pada larutan NaCl. No. Specimen Berat sebelum dipanaskan (W: gram) Berat Sesudah dipanaskan (W1 :gram) Berat Sesudah dikorosi (Wt :gram) Pendinginan 1 97,2080 97,3687 96,2051 udara 2 99,0759 99,1924 99,1670 udara 3 97,4544 97,5687 97,5133 udara 4 102,1578 102,2773 102,2302 udara 5 99,8708 99,9212 99,8407 udara 6 112,6100 112,4985 Tidak.dipanaskan 7 101,5643 100,1615 Tidak.dipanaskan 8 102,6742 102,5765 Tidak dipanaskan 9 99,7341 99,4759 Tidak dipanaskan 10 100,1984 99,8971 Tidak.dipanaskan
Tabel 2. Laju korosi specimen uji setelah diekspos selama 40 hari dalam larutan NaCl
No. Specimen Penambahan berat setelah dilakukan heatreatment (Ws) W-W1 ..gram Laju Korosi Setelah Heat treatment Wo –Wt T (gr/menit) Keterangan 1 0,1617 2,3674. 10 -6 udara 2 0,1165 0,4409. 10 -6 udara 3 0,1143 0,9618. 10 -6 udara 4 0,1195 0,8177. 10 -6 udara 5 0,0504 1,3975. 10 -6 udara Rata-Rata 0,1125 1,1971. 10 -6 6 1,9340. 10 -6 Tidak dipanaskan 7 2,4354. 10 -6 Tidak dipanaskan 8 1,6962. 10 -6 Tidak dipanaskan 9 4,4826. 10 -6 Tidak dipanaskan 10 5,2309. 10 -6 Tidak dipanaskan Rata-Rata 3,1558. 10 -6

## 4. ANALISA DATA PENGUJIAN
Dari  data  pengujian  dapat  kita  lihat adanya  penurunan  laju  korosi  yang  cukup siknifikan sebesar 62,06 % yaitu 3.1558 . 10 -
6 gram/menit  untuk  specimen  uji  tanpa diheat treatment dan
1,1971.10 -6
gram/menit  untuk  material  yang  mendapat perlakuan panas (heat treatment). Specimen uji  yang  telah  mendapatkan  perlakuan panas  terjadi  terjadi  peningkatan  berat rata- rata  sebesar  0,1125  gram  ini  terjadi dikarenakan adanya penebalan pada permukaan specimen uji.

## 5. KESIMPULAN
Dari  data  pengujian  dapat  kita  lihat adanya  penurunan  laju  korosi  yang  cukup siknifikan sebesar 62,06 % yaitu 3.1558 . 10 - 6 gram/menit  untuk  specimen  uji  tanpa  di heat  treatment  dan    1,1971.10 -6 gram/menit untuk  material  yang  mendapat  perlakuan panas (heat treatment). Hal ini menunjukkan bahwa    proses  heat  treatment  paska pengelasana  pada  temperatur  730  °C  dan
kemudian  ditahan  selama  60  menit  dapat meningkatkan  ketahanan  terhadap  korosi pada material besi tuang kelabu.

## DAFTAR PUSTAKA
1. ASM  International,  “Metal  Hand  Book Volume 13 Corrotion” Edisi ke 9, 1987
2. DeGarmo, E.P.,  Black,J.T.  ,    A.Kohser, R  ;  E.Klamecki  Barney,  “Material  and Processes  in  Manufacturing  “,  Wiley ,2002
3. Fontana,M.G.,Greene,N.D.,” Corrosion
Engineerin ”,Second Edition, Singapura, McGraw Hill, 2002
4. H  Van  Vlack,  L  (Sriati  Djaprie),”  Ilmu dan  T eknologi  Bahan  “,  Edisi      ke  5,
Erlangga, 1984 5. Supriadi, H.,”Pengaruh Tingkat Kekasaran  Permukaan  Baja  Tahan Karat  AISI  304  Hasil  Proses  Sekrap
Terhadap Laju Korosi Dalam Lingkunga Asam  Sulfat”,  Lembaga  Penelitian Universitas  Lampung,  2008.  http:// Digilib.Unila.ac.id/go.php?id=laptunilap p.gdl.res.2008, 25 Oktober 2009