## ANALISA PENGARUH VARIASI MEDIA PENDINGIN DAN WAKTU AGING PADA PERLAKUAN PANAS T6 TERHADAP STRUKTUR MIKRO KOMPOSIT ALUMINIUM ABU DASAR BATUBARA
Juli Susanto 1 , Harjo Seputro 2, Edi Santoso 3
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya e-mail : julisoesanto94@gmail.com
2 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya e-mail: harjoseputra@untag-sby.ac.id
3 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya e-mail: edi_santoso_talo@yahoo.com

## Abstract
Aluminium  is  a  metal  which  has  a  mild  nature,  corrosion  resistance,  and electrical  conductors  that  are  used  as  matiks.  Bottom  ash  coal  used  for reinforcement  which  is  useful  for  producing  aluminum  composite  with  excellent mechanical  properties  and  low  cost.  Besides  the  mechanical  properties  of aluminum can be enhanced by the addition of alloying elements (alloying) and the heat  treatment  process  (heat  tretment).  The purpose  of  research  is  a  comparative changes  in  microstructure  before  and  after  T6  heat  treatment.  This  research  will look at the changes in the microstructure of aluminum composite bottom ash coal that have undergone a process of T6 heat treatment that includes, (solid solution) is done at a temperature of 540 °C with a holding time of 6 hours, (quenching) with media cooling water, salt water (brine), oil, and (aging) with aging time of 2 hours, 4  hours,  and  6  hours  at  a  temperature  of  180  °C  From  the  results  of  tests performed on the aluminum composite material coal bottom ash, before and after T6  heat  treatment  process  shows  that.  Granules  greatest  average  diameter  of  the grain is shown by the media granules with salt water cooling 6-hour holding time for 165,3pm, and the smallest is 95,58pm with water cooling media holding time 6 hours,  while  aluminum  composite  granules  of  coal  bottom  ash  without  treatment equal to 158.4 pm
Keywords: aluminum,  coal  bottom  ash,  heat  treatment,  quenching,  aging, microstructure

## 1. PENDAHULUAN
Kata komposit (composite) adalah suatu sistem material yang tersusun atas campuran atau kombinasi  dari  dua  atau  lebih  unsur  pokok  mikro  atau  makro  yang  berbeda  dalam  bentuk  dan komposisi  kimia  serta  pada  dasarnya  tidak  saling  larut  satu  sama  lain.  Gabungan  makro  dapat dibedakan  secara  visual,  penggabungan  lebih  secara  fisis  dan  mekanis.  Sedangkan  gabungan mikro tidak dapat dibedakan secra  visual, penggabungan ini lebih  secara kimia dan sulit  untuk dipisahkan, tetapi dapat dilakukan secara kimia.
Elemen  paduan  yang  umum  digunakan  pada  aluminium  adalah  silicon,  magnesium, tembaga seng, mangan, dan juga lithium sebelum tahun 1970. Secara umum, penambhan logam paduan  hingga  konsentrasi  tertentu  akan  meningkatkan  kekuatan  tensil  dan  kekerasan,  serta menurunkan  titk  lebur.  Jika  melebihi  konsentrasi  tersebut,  umumnya  titik  lebur  akan  naik disertai  meningkatnya  kerapuhan  akibat  terbentuknya  senyawa,  Kristal,  atau  granula  dalam logam.
Namun,  kekuatan  bahan  paduan  aluminium  tidak  hanya  bergantung  pada  konsentrasi logam  paduannya  saja  ,  tetapi  juga  bagaimanan  proses  perlakuannya  hingga  aluminium  siap digunakan, apakah dengan penempaan, perlakuan panas, penyimpangan dan sebagainya.
Struktur mikro adalah gambaran dari kumpulan fasa-fasa yang dapat diamati melalui teknik  metalografi.  Struktur  mikro  suatu  logam  dapat  dilihat  dengan  menggunakan mikroskop.  Mikroskop  yang  dapat  digunakan  yaitu  mikoroskop  optik  dan  mikroskop  elektron. Sebelum  dilihat  dengan  mikroskop,  permukaan  logam  harus  dibersihkan  terlebih  dahulu, kemudian  reaksikan  dengan  reagen  kimia  untuk  mempermudah  pengamatan.  Proses  ini dinamakan etching.
Untuk  mengetahui  sifat  dari  suatu  logam,  kita  dapat  melihat  struktur  mikronya.  Setiap logam  dengan  jenis  berbeda  memiliki  struktur  mikro  yang  berbeda.  Dengan  melalui  diagram fasa, kita dapat meramalkan struktur mikronya dan dapat mengetahui fasa yang akan diperoleh pada komposisi dan temperatur tertentu.
Sifat  fisik  dan  mekanik  awal  material  yang  masih  buruk  maka  perlu  dilakukan  perlakuan panas  untuk  memperbaiki  sifat  fisik  dan  mekanik  material  komposit  aluminium  abu  dasar batubara.  Karena  material  ini  bermatrik  aluminium,  maka  perlakuan  panas  yang  digunakan adalah perlakuan panas T6.
Dalam  penelitian  ini,  akan  diteliti  tentang  pengaruh  vaiasi  media  pendingin  dan  waktu tahan aging pada  perlakuan  panas  T6  terhadap  ketahanan  lelah  pada  material  komposit aluminium abu dasar batubara.

## 2. METODE
Rancangan Penelitian

## Gambar 1.
Diagram Alir penelitian
Penelitian ini dilakukan di :
• Laboratorium Kimia Universitas Negeri Surabaya.
• Laboratorium Material dan Metalurgi Institut Teknologi Sepuluh November Surabaya

## Variabel Penelitian
• Variabel bebas
Variabel  bebas  dalam  penelitian  ini  adalah  Media  Pendingin  dan  Waktu  Tahan Aging sebelum pendinginan cepat yakni menggunakan media pendingin air, air garam (brine), dan oli SAE 40 serta waktu tahan aging 2, 4, dan 6 jam.
• Variabel Terikat Variabel  terikat  dalam  penelitian  ini  adalah  Media  Pendingin  dan  Waktu  Tahan Aging sebelum pendinginan cepat yakni pada temperatur 540° C dan ditahan selama 6 jam.
• Variabel kontrol yang digunakan dalam penelitian ini adalah material yang digunakan adalah Komposit Aluminium Abu Dasar Batubara.

## Prosedur Penelitian Perlakuan Panas T6
Langkah-langkah proses perlakuan panas T6 adalah sebagai berikut:
• Solution heat treatment.
1. Pertama masukkan spesimen ke dalam tanur pemanas.
2. Setelah  memasukkan  spesimen,  maka  tutup  rapat  tanur.  Hidupkan  tanur  lalu  lakukan program  dengan  mengatur  temperatur  pembakaran  sebesar  540° C dan  waktu  tahan selama 6 jam (360 menit).
• Quenching.
1. Siapkan wadah beserta media quenching . Kami menggunakan 3 variasi media quenching yaitu air, air garam (brine), dan oli SAE 40.
2. Setelah  persiapan  media  dan  wadah quenching selesai,  maka  buka  tanur.  Ambil  satu persatu  spesimen  dan  celupkan  pada  media quenching ,  sehingga  terjadi  pendinginan kejut.
• Proses penuaan buatan (artifical aging).
1. Letakkan spesimen pada oven pemanas.
2. Lalu  tutup  rapat  oven  dan  atur  temperatur  sebesar  180°C.  Dengan  variasi  waktu  tahan aging yang bervariasi, yaitu 2, 4, dan 6 jam.

## Pengujian Metalografi
Metalografi  merupakan  suatu  metode  untuk  menyelidiki  struktur  logam  dengan menggunakan mikroskop optik dan mikroskop elektron. Sedangkan  struktur yang terlihat  pada mikroskop  tersebut  tersebut  disebut  mikrostruktur.  Pengamatan  tersebut  dilakukan  terhadap spesimen  yang  telah  diproses  sehingga  bisa  diamati  dengan  pembesaran  tertentu.  Gambar  2 berikut menjelaskan spesimen dengan pembesaran dan lingkup pengamatannya.
a. Specimen b. Mikiostiuktnr   c. Kristal   d. Atom 0^-2 cm         10 ~ 6 - 10 cm
10 " S cm      10 ~ 6 cm

## Gambar 2.
Spesimen, ukuran dan bentuk obyek pembesaran
Dari  Gambar  diatas  dapat  diketahui  bahwa  penyelidikan  mikrostruktur  berkisar  10  cm (batas  kemampuan  elektron  mikroskop  hingga  10  cm  batas  kemampuan  mata  manusia). Biasanya  objek  pengamatan  yang  digunakan  10  cm  atau  pembesaran  5000-30000  kali  untuk mikroskop elektron dan 10 cm atau order pembesaran 1001000 kali mikroskop optik.
Agar  permukaan  logam  dapat  diamati  secara  metalografi,  maka  terlebih  dahulu  dilakukan persiapan sebagai berikut :
1. Pemotongan  spesimen, Pada tahap ini, diharapkan spesimen dalam  keadaan datar, sehingga memudahkan dalam pengamatan.
2. Mounting spesimen (bila diperlukan), Tahap mounting ini, spesimen hanya dilakukan untuk material  yang  kecil  atau tipis saja. Sedangkan untuk material  yang tebal, tidak memerlukan proses mounting.
3. Grinding dan polishing, Tahap grinding dan polishing ini  bertujuan  untuk  membentuk permukaan  spesimen  agar  benar-benar  rata.  Grinding  dilakukan  dengan  cara  menggosok spesimen  pada  mesin hand  grinding yang  diberi  kertas  gosok  dengan  ukuran grid yang paling  kasar  (grid  320)  sampai  yang  paling  halus.  Sedangkan  polishing  sendiri  dilakukan dengan  menggosokkan  spesimen  diatas  mesin polishing  machine yang  dilengkapi  dengan kain wool yang diberi serbuk alumina dengan kehalusan 1-0,05 mikron. Panambahan serbuk
alumina ini bertujuan untuk lebih mengahluskan permukaan spesimen sehinggan akan lebih mudah melakukan metalografi.
4. Etsa  (etching), Proses  etsa  ini  pada  dasarnya  adalah  proses  korosi  atau  mengorosikan permukaan spesimen yang telah rata karena proses grinding dan polishing menjadi tidak rata lagi.  Ketidakrataan  permukaan  spesimen  ini  dikarenakan  mikrostruktur  yang  berbeda  akan dilarutkan  dengan  kecepatan  yang  berbeda,  sehingga  meninggalkan  bekas  permukaan dengan  orientasi  sudut  yang  berbeda  pula.  Pada  pelaksanaannya,  proses  etsa  ini  dilakukan dengan  cara  mencelupkan  spesimen  pada  cairan  etsa  dimana  tiap  jenis  logam  mempunyai cairan  etsa (etching  reagent) sendiri-  sendiri.  Perhatikan  gambar  3  yang  menunjukkan pengaruh  efek  proses  etsa  permukaan  spesimen  yang  telah  mengalami  proses grinding dan polishing.

## Gambar 3. Pengaruh etsa terhadap permukaan specimen

## Metode Perhitungan Besar Butir Planimetri (Jefferies)
Metode  ini  menggunakan  lingkaran  yang  umumnya  memiliki  luas  5000  mm 2 .  Perbesaran dipilih sedemikian sehingga ada sedikitnya 75 butir yang berada di dalam lingkaran. Kemudian hitung jumlah total semua butir dalam lingkaran di tambah setengah  dari  jumlah  butir  yang  berpotongan  dengan  lingkaran.  Besar  butir  dihitung  dengan mengalikan jumlah butir dengan pengali Jefferies (f) pada tabel 1.
Rumus Empiris : G = [3,322 Log (Na) -2,95] dan Na = f(n1+n2/2)
Dengan:
G   =   besar butir dirujuk ke table ASTM E-112 untuk mencari nilai diameter butir Na   =   jumlah butir n1   =   jumlah butir dalam lingkaran n2   =   jumlah butir yang bersinggungan dengan garis lingkaran f =   factor pengali pada table Jefferies
Tabel 1.

## Pengali Jefferies
Pebesaran F 1 0,002 25 0,125 50 0,5 75 1,125 100 2,0 200 8,0 300 18,0 500 50,0 1000 200,0

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## Hasil
Hasil penelitian uji metalografi
Tabel 2. Pengukuran besar butir ASTM E112
GÉSi ztNo. 5 fyOrMnilAi fa jf.taapf ahAu dAvinp Daiuler ! Msar hlicapt i fcJMl it Nolrfi tll mí F 1 mm |im mm pm N « m
00 ms 306 195 1 2909 64 0.0(0 1 506 ,0 915 25 151 5 221 ( u 7.70 9.12( 0 1299 32 0.35 11 350 ,2 [.31 320 ,0 3.12 U 171 10.90 K 9123 9 0.30 21 302 ,1 9.26 01 269 ,1 3.72 U 1.00 15.90 «45 6401 5 0.25 40 251 ,0 9.22 63 226 ,3 142 1i IJ1 11.12 9.94 06 4562 9 0.21 36 213 ,6 9.11 9} 1,3 526 2.D m 91.90 032 1 3129 9 0.17 96 170 ,6 W 160 0 (25 M 191 M 912 9 2261 9 0.15 11 151 ,0 9.13 45 134 5 743 10 W 12.90 316 1 1612 9 0.12 70 127 ,0 (.11 31 111 1 114 3.5 091 17.69 011 4 114) 5 0.10 60 106 ,6 9.00 51 »1 1 9 51 u U 12400 J m 94)6 0.08 69. 90«) 10 1 50
5 99 6 2 tí 11.11 175.3 6 J di) 57(3 0.(75 0 715 1(67 3 67. 3 1 4 97 5.1 16« 1191 J M3 4031 0.(63 ! 615 905 65 566 1 7 66 Si 1103 359.7 3 J  (01 2051 0.15 31 534 1(17 6 47. 6 1 1 92 S.D HDD 1961 J m 2916 0.(14 0 44. 9 9* 11. 9 2 5 99 tí 15.25 76145 J (01 13 1426 0.(37 0 37. 6 901 33( 6 2 0 73 7.0 01.« eezD O J (01 01  11 0.13 10 615 902 61 163 1 5 36 70 «01 11929 J  w 713 0.(26 7 217 902
36 266 4 2 Cl 10 m 19919 J  B 564 0.12 2! 125 9(1 11. 0 5 0 99
10 111.0 1 2699. 9 J  H 106 WO 16. 9 6.01 66 166 5 0 46
90 m 3961 9 J 000 25 102 0.(15 0 15. 9 101 41 141 7 0 71 90 »M 56110 J  H 176 0.(13 3 113 101
19 11.) 9 4 90 IM 512.0 0 7931 9 J  M3 116 0911 2 11. 2 101  160 10 115 m 11223 ,2 9 99( 69 t!,1 Oli 1.4 0.00 64 9,4 1169 110 min 15872 1 9 090 63 63.9 0.(07 0 7.9 9(97 1 7.1 141. 4 115 11115 22146 ,4 0.00 0045 440 0.(06 7 6.7 0.00 69 5,9 168. 2 120 MO 31744 ,1 9 H 315 0.(05 0 5.6 909 51 5,9 1 0 D O 115 200 44802 .0 9« 22.3 0.(04 7 1.7 W 4.2 237. 1 110 1961 51106 ,1 0 *6 150 0.(04 1 4.1 9(93 5 3,5 2620 115 5791. 61 MO  J 111 lu 0.(03 3 3.3 909 31 3,9 3904 ltd 01911 12697 6.3 0 99( 01 7.9 0.(02 0 26 909 25 2,5 4 0 D O

## Struktur Mikro Komposit Aluminium Abu Dasar Batubara

## Perhitungan butir

## Gambar 4.
Material Komposit Al-Abu dasar batubara dengan quench air dan holding time 6 jam pembesaran 100x.
Diketahui n j = 46 , n 2 = 18 Perbesaran 100x ---- f=j2 Jumlah butir (N A ) = f (n j + 22.) = 2 ( 46 + 18) = 110
Rumus empiris G = [(3,322 log (N A )] - 2,95 = [(3,322 log (110)] - 2,95 = 3,83 Dari Tabel ASTM E-112 untuk nilai G = 3,83 , diperoleh diameter rata-rata butiran sebesar 95,58;um
Gambar 5.
Gambar Material Komposit Al-Abu dasar batubara dengan quench air garam, holding time 6 jam pembesaran 100x.
Diketahui n j = 13 , n 2 = 13 Perbesaran 100x ---- Jumlah butir (N A ) = f (n j + 22) = 2 ( 13 + f) = 37
Rumus empiris G = [(3,322 log (N A )] - 2,95 = [(3,322 log (37)] - 2,95 = 2,25 Dari Tabel ASTM E-112 untuk nilai G = 2,25 , diperoleh diameter rata-rata butiran sebesar 165,3;um
Gambar 6. Gambar Material Komposit Al-Abu dasar batubara dengan quench oli holding time 6 jam pembesaran 100x. Diketahui n j = 30 , n 2 = 13 Perbesaran 100x ---- f=2
Jumlah butir (N A ) = f (n j + 22) = 2 ( 30 + f) = 73
Rumus empiris G = [(3,322 log ( NA )] - 2,95 = [(3,322 log (73)] - 2,95 = 3,23 Dari Tabel ASTM E-112untuk nilai G = 3,23 , diperoleh diameter rata-rata butiran sebesar 117,7;um
Gambar 7. Gambar Material Komposit Al-Abu dasar batubara tanpa mengalami perlakuan, pembesaran 100x.
Diketahui n I = 16 , n 2 = 8 Perbesaran 100x ---- f=2 Jumlah butir (N A ) = f (n I + 22) = 2 ( 21 + i!) = 40
Rumus empiris G = [(3,322 log (N A )] - 2,95 = [(3,322 log (40)] - 2,95 = 2,37 Dari Tabel ASTM E-112 untuk nilai G = 2,37 , diperoleh diameter rata-rata butiran sebesar 158,4;um

## 4. PEMBAHASAN
Dari data diatas dapat di tabelkan dan digrafikan dibawah ini

## Tabel 2.
Perbandingan diameter butir rata-rata setiap tanpa perlakuan,
media pendingin dan holding time Media pendin gin Holding Time 0 Jam 2 Jam 4 Jam 6 Jam Air 0 138,04 fim 112,86 fim 95,58 fim Air garam 0 105,4 fim 146,2 fim 165,3 fim Oli 0 127,0 fim 120,1 fim 117,7 fim Tanpa perlaku an 158,4 ßm 0 0 0
Perubahan butir Aluminum komposit taupa perlakuan, media pendingin dan holding time

## Struktur Mikro Komposit Aluminium Abu Dasar Batubara
Holding time ■ Air 0 138.04 112.36 95.58 ■ Air G aram 0 105.4 146.2 165.3 ■ Oli O 127 120.1 117.7 ■ Tanpa perlakua n 158.4 0 0 0
Dari  tabel  dan  grafik  diatas  pengaruh  waktu  tahan (holding  time) terhadap  ukuran  butir yang  ada  dalam  spesimen  aluminium  komposit  abu  dasar  batubara,  seperti  pada  penelitian  ini yang  mempunyai  hasil  sebagai  berikut:  pada  media  pendingin  air  dengan holding  time 2  jam nilai  diameter  butir  rata-ratanya  138,04^m  mengalami  perubahan  butir  setelah  penambahan holding  time selama  6  jam  dengan  nilai  diameter  butir  rata-  ratanya  95,58^m,  tidak  demikian dengan  air  garam holding  time 2  jam  yang  nilai  diameter  butir  rata-  ratanya  105,4^m  semakin besar bila seiring
penambahan holding  time, sedangkan  dengan  media  pendingin  oli holding  time 2  jam  nilai diameter butir rata-ratanya 127 nm semakin kecil seiring penambahan holding time.

## 5. PENUTUP

## Kesimpulan
Dari penelitian ini dapat disimpulkan :
1.  Butiran  paling  besar  diameter  rata-rata  butirnya  ditunjukan  oleh  butiran  dengan  media pendingin  air  garam holding  time 6  jam  sebesar  165,3  jum,  dan  yang  paling  kecil  adalah 95,58^m  dengan  media  pendingin  air holding  time 6  jam,  sedangkan  butiran  aluminium komposit abu dasar batubara tanpa perlakuan sebesar 158,4 nm.
2.  Semakin lama holding time juga berpengaruh terhadap perubahan butir maka akan semakin halus (kecil) ukuran diameter rata-ratanya, makin keras bahan, kekuatan luluh, keuletan dan ketangguhan bahan juga semakin meningkat.

## Saran
Dari hasil penelitian diatas dapat diberikan beberapa saran sebagai berikut:
•  Harapan  untuk  penelitian  selanjutnya  dapat  menggunakan  variasi  temperatur  media pendingin dan waktu tahan yang lebih lama.
•  Untuk  penelitian  selanjutnya  harap  diperhatikan  kenaikan  temperatur  tanur furnace) permenit  nya  dan  peletakan  spesimen  di  dalam  tanur  itu  sendiri  usahakan  jangan  sampai menumpuk.
•  Material  yang  kami  gunakan  dalam  penelitian  ini  hanya  terbatas  komposit  Al-  Abu  dasar batubara, perlu diadakan penelitian lebih lanjut dengan menggunakan material lain.

## 6. DAFTAR PUSTAKA
Djatmiko,  E.,  Budiarto.  (2011). Analisis  sifat  mekanis  dan  strukturmikro  pada  produk  paduan Al 78 Si 22 metode squeezing casting (pp. 435-442). Jakarta: BATAN
Diyanto,  R.I.,  &  Sulardjaka.  (2013). Kekerasan  dan  struktur  mikro  komposit  aluminium  yang diperkuat serbuk besi yang mengalami perlakuan panas . Jurnal Teknik Mesin - Universitas Diponegoro Volume 2, No 5 Tahun 2013
Juriah,  M.  (2013). Perubahan  struktur  mikro  dan  sifat  mekanis  material  komposit  logam  Al- SiC/p akibat kenaikan temperature heat treatment. Jurnal Rekayasa Teknologi Industri dan Informasi - Universitas Janadabra Yogyakarta Volume 1, No 8 Tahun 2013
Ferdiaz, D.M., Budi, H., Suharno. (2013).
Pengaruh variasi media pendingin terhadap kekerasan dan struktur mikro hasil remelting Al- Si berbasis  limbah  piston  bekas  dengan  perlakuan  degassing. Jurnal  Ilmiah  Pendidikan Teknik Mesin - Universitas Sebelas Maret. Volume 1, No 3 tahun 2013 Eko, S., Arya, M.S. (2015). Analisa  pengaruh  perlakuan  panas  artificial  aging  terhadap  uji  laju  korosi  pada material  komposit  Al-abu  dasar  batubara. Jurnal  Teknik  Mesin  -  Universitas  Negeri Surabaya. Volume 01, No 1 Tahun 2015, 97-102
Charlie, R.B., (1996). Principles of the Heat Treatment of Plain Carbon and Low Alloy Steels. United  States  of  Amerika:  ASM  Internasional  ASTM,  (2015), Annual  Book  of  ASTM Standards  designation: E407-07.  Standard  Pratice  for  Microetching  Metals  and  Alloys ASTM,  (2013), Annual  Book  of  ASTM  Standards  designation: E112-12.  Standard  Test Methods  for  Determining  Average  Grain  Size  Surdia,  Tata  dan  Saito,  Shinroku.  (1995). Pengetahuan Bahan Teknik . Jakarta : Pradnya Paramita.

## Struktur Mikro Komposit Aluminium Abu Dasar Batubara