Abstrak—Baja Mangan Hadfield termasuk dalam kategori baja mangan austenitic dengan kandungan Mn (mangan) yang tinggi, antara 12-14% Mn dan 0.8-1.25% C. Baja mangan hadfield memiliki kekerasan, kekuatan, ketangguhan, serta ketahanan terhadap aus yang tinggi. Proses hardening diberikan dengan melakukan pendinginan yang relatif cepat dengan menggunakan media pendingin air, oli, polivinylalcohol 10%, dan polyvinylalcohol 40% bertujuan untuk mendapatkan nilai kekerasan yang lebih tinggi yakni dengan pendinginan air 275VHN sedangkan tanpa perlakuan 206VHN. Viskositas dari media pendingin yang berbeda-beda berpengaruh terhadap laju pendinginan pada baja mangan hadifield.. Jenis media pendingin yang bervariasi mempengaruhi perubahan austenit menjadi martensit.  Strukturmikro yang terbentuk pada baja mangan hadfield yang mengalami proses hardening tampak butir-butir kristal yang seluruhnya martensit, sedangkan pada baja mangan hadfield yang tanpa mendapatkan perlakuan tampak karbida mangan lamellar dengan matriks austenit.
Kata Kunci—austenitic, fasa, matriks.

## I. PENDAHULUAN
AJA Mangan Hadfield termasuk dalam kategori baja mangan austenitic baja dengan kandungan Mn (mangan) yang tinggi, antara12-14% Mn dan 0.8-1.25% C serta nilai kekerasan as cast 200-300 BHN. Dengan struktur fasa austenite yang stabil hingga temperature kamar. Baja mangan hadfield memiliki kekerasan, kekuatan, ketangguhan, ductility, serta ketahanan terhadap aus yang tinggi. Ke khasan dari baja ini apabila semakin menerima tumbukan dengan besaran tumbukan tertentu yang berulang-ulang semakin meningkatkan nilai kekerasnnya tanpa terjadi retak atau cracking. Baja Mangan Hadfield berbeda dari baja lain yang mendapatkan pengerasan permukaan dengan kedalaman kekerasan tetap seperti nitriding dan carburizing. Kekerasan yang dimiliki baja magan terdapat keuletan tinggi didalamnya. Sehingga dapat dikatakan baja mangan hadfield mimiliki ketangguhan yang tinggi. Perlakuan panas diberikan untuk mendapatkan nilai tertentu pada baja mangan hadfield. Perlakuan panas dengan didinginkan cepat menggunakan media pendingin air, polivinil alkohol 10%, polivinil alkohol 40%, oli memberikan variasi nilai kekerasan yang berbeda- beda sebelum penggunaan baja[1]. dengan nilai kekerasan awal yang tinggi, dapat memperpanjang usia pemakaian pada baja hadfield mangan steel.
Penelitian tentang baja mangan ini berkembang dengan berbagai macam metode, salah satunya yang pernah dilakukan sebelumnya ialah dengan proses pemanasan pada temperatur 1000 ºC-1090 ºC kemudian didinginkan cepat (quenching). Menggunakan media pendinginan yang berbeda-beda dengan waktu penahanan 60 menit menghasilkan nilai kekerasan yang berbeda-beda pula [1].
Salah satu metode perlakuan panas yang dilakukan dalam penelitian ini untuk meningkatkan nilai kekerasan suatu baja yaitu dengan melakukan quenching, yaitu perlakuan panas dengan cara memanaskan baja pada temperatur austenisasinya kemudian didinginkan cepat menggunakan media pendingin yang bervariasi dengan tujuan mendapatkan nilai kekerasan yang berbeda-beda [4]. Untuk lebih memastikan bahwa dalam perlakuan ini terjadi perubahan fasa maka dilakukan juga karakterisasi material dengan bantuan alat XRD dan pengamatan mikrosrtuktur dengan menggunakan mikroskop optik.

## II. METODE PENELITIAN
Spesimen baja mangan dipotong sebanyak 5 buah menggunakan cutting wheel kemudian dihaluskan menggunakan Grinding Machine. Dengan dimensi dan ukuran 25 x 15 x 10 mm. Satu specimen yang tanpa mendapatkan perlakuan disihkan untuk dilanjutkan pada proses metalografi selanjutnya. Setelah itu didapatkan 4 spesimen kemudian dipanaskan pada electric furnace hingga temperatur 950 o C. Kemudian diholding selama 60 menit. Tiap –tiap specimen dicelupkan ke dalam media pendingin: Air Aquades, Oli SAE 20W, PVA 10%, PVA 40% dengan volume sama 750ml kedalam cawan pendingin.
Kemudian dilakukan grinding, polishing, etching menggunakan larutan etsa nital, glyceregia, dan Natrium sulfit. Dilakukan pengamatan menggunakan mikroskop optic Olympus Trinocular BX 51M menggunakan perbesaran yang bertahap. Mulai dari perbesaran 100x.
Penghitungan kekerasan ( uji hardness ) yang digunakan menggunakan metode penghitungan  vickers. Menggunakan indentor berbentuk piramida dengan hasil tapak tekan berbentuk  persegi dengan diagonal 1 dan diagonal 2. Diambil pada 3 titik specimen yang berbeda untuk menghasilkan variasi kekerasan yang berbeda.
Kelima specimen kemudain dianalisa fasa menggunakan

## Pengaruh Media Pendingin pada Proses Hardening terhadap Strukturmikro Baja Mangan Hadfield AISI 3401 PT Semen Gresik
Mohammad Ismanhadi S dan Yuli Setyorini
Jurusan Teknik Material dan Metalurgi, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : gbp_ismanhadi@ymail.com
B
Ga terh que
XR ter Sco me
A.
P pen stru me Per dis den lep ter sen
Fe 4 Kr ma Do stru den P un had (sil Un cor ma SiC me P pen
ambar 1. Pengaru hadap pola grafi enching PVA 10
RD ( X-Ray D rdapat setelah ore Plus , Ma enggunakan  so

## Analisa dan H
Pada baja m ndinginan lam uktur atom FC enjadi ferrit den rubahan ini t sebabkan oleh ngan Fe pada pasnya energi b rdapat pada spe
nyawa lainnya Selain terbentu
4 MnO 5 atau O ristal FCC ata angan (Mn) ominananya un uktur ikatan ngan struktur k Pada anil tida sur SiC atau s dfield tetap k likon) dibutuh nsure Si dapat ran logam. S angan hadfield C. Meskipun empengaruhi n Pada pendingi ndingin air, oli
uh variasi media ik XRD, (a)  ane 0%, (d) quenchin
ifraction ) dian hasil uji XRD atch , kemudia oftware iso PCP

## III. HASIL D

## Hasil XRD
mangan hadfie mbat (annealin CC (Face cente ngan struktur a erjadi karena h proses difus struktur FCC berupa turunny esimen   menja
[3] .
uk Ferrit BCC Oksida Baja M au austenit. H yang tinggi nsur mangan k baru dengan kristal austenit. ak terbentuk ka silicon carbida keras. SiC dap hkan dalam pr meningkatkan Sehingga Si y d berikatan den n SiC tida ilai kekerasan inan cepat ( qu i,  PVA ( polyvi
a pendingin pad ealing, (b) quenc ng air dan (e) que
nalisa peak at
D menggunaka an dianalisa PDF.
DAN DISKUSI eld yang dibe ng), austenit y er cubic) meng atom BCC (Bo perpindahan i. Karbon (C) C akan melepa ya temperatur adikan karbon pada annealin Mangan yang m
Hal ini terjad pada baja m kurang lebih Fe dan O m . arbida mangan a    yang  memb pat terbentuk roses penuang n fluidity saat p yang terkandu ngan unsure ka ak dominan baja mangan h uenching ) men inylalcohol ) 10
da proses harden hing PVA 40%, enching oli.
tau puncak ya an software H secara Kualita I erikan perlaku yang mempun galami perubah ody center cubi atom-atom ya ) yang berika askan diri seir pemanasan ya berikatan deng
ng juga terben memiliki struk di karena unsu mangan hadfie 14% memben menjadi Fe 4 Mn
n namun terda buat baja mang karena unsur gan logam cor proses penuang ung dalam b arbon membent namun da hadfield. nggunakan me
0% dan PVA
ning (c)
ang
High atif uan nyai han ic). ang atan ing ang gan tuk ktur ure eld. tuk nO 5 apat gan Si ran. gan baja tuk apat edia Gambar quenchin natrium quenchin glysereg 40%, perubah centered
dari aus
Kelar 0.025% dapat  m atom ka kisi ato atau dis Pada seluruhn sisa.  N (FeMn) menjadi mangan austenit Fe dan karbon dibandin 2% saja
B. Ana Pend tempera spesime struktur Selain penamp dengan memper Glycere Glyserin specime HNO3 laku pan yang  b struktur media p Medi
2. Hasil ana ng air (etsa natr sulfida), (c) que ng oli (etsa n gia) , austenit yan han menjadi m d tetragonal ).
stenite terperan rutan karbon % lebih rendah j melarutkan kar arbon yang ti om satu arah d sebut dengan st pendinginan nya terbentuk Namun selain ) 3 C . Unsur ikannya berika n yang tinggi ti t. Unsur mang
C menjadi u yang tingg ingkan austeni
a.

## alisa Struktur M
dinginan yang ature 950o C en yang awa r mikro serta uk in itu juga ets pakan fasa yang rasio 5 m rlihatkan karb egia dengan ra n memperliha en. Etsa Natriu 10 ml memp nas dengan pen berbeda-beda r mikro tergant pendinginannya ia Pendingin
alisa struktur m rium sulfida), (b enching PVA 40 natrium sulfida ng memiliki martensit den Atom Karbo ngkap menjadi pada ferrit te jika dibanding rbon hingga 2 idak sempat b dan membentuk truktur martens n cepat baja struktur marte itu juga te mangan ya atan dengan F idak seluruhny gan yang berleb unsur baru (F gi yakni 3.3 it yang hanya

## Mikro
diperoleh sete C dan holding alnya semuan kuran butir yan sa yang diguna g terdapat pad ml HNO3 + bida yang terd atio 10 ml HN atkan fasa aus um Sulfida va perlihatkan stru ndinginan cepa yang dapa m tung dari kecep a. Air memiliki
mikro perbesara b) quenching PV 0% (etsa natrium a), dan (e) an struktur FCC ngan struktur n yang seharu struktur yang ergolong rend gkan dengan au %. Oleh karen erdifusi akan k struktur baru sit. mangan had ensit terdapat j erbentuk karbi ang tinggi s Fe dan karbon ya dapat larut p bih akan berik eMn) 3 C denga
33%, lebih dapat melaru
elah perlakuan g selama 1 ja nya sama. M ng berbeda-bed akan dapat me da struktur mikr 95 ml Al dapat pada spe NO3 + 20 ml H stenit yang te ariasi ratio Na2 uktur martens at  mendapatka mempengaruhi patan laju pend i Laju Pendin
an 100x, (a) VA 10% (etsa m sulfida), (d) nnealing (etsa
mengalami BCT ( Body usnya keluar baru BCT. dah  kisaran ustenite yang nanya atom- memperluas u yakni BCT dfield tidak juga austenit ida mangan sekitar 14% n. Komposisi pada struktur katan dengan an kelarutan tinggi jika utkan karbon n panas pada am. Pada 4 Menghasilkan da. empengaruhi ro. Etsa nital lcohol 95% ecimen. Etsa
HCl + 40 ml erdapat pada 2SO4 8 gr + sit spesimen.
an kekerasan i perubahan dinginan dan
nginan yang
pal dan (Cr equ
me Ga M Pa aus me ato unt ter
aki BC leb stru Te P kec pen ter Per pen ter han pen W me me unt yan kar did tin seh
(ga per e) den
Ba seh lam seh (ac
C.
P den kom kek pu had yan
ling cepat jika n Oli. Deng ritical Cooling uilibrium. Se enghasilkan st ambar 2 a-d me Martensit dih da temperatur stenite mengal enjadi BCC ya om. Hal ini m tuk membentu rdapat banyak ibat waktu pe CC tidak dapa bih panjang d uktur kristal etragonal).[1] Perbedaan jum cepatan laju ndinginan ma rbentuk pada rbandingan na ndinginan oli rbentuk 90 % nya terbentuk ndingin air. Waktu pending engakibatkan enjadi martens tuk bertransfo ng terbentuk st rena setelah di dinginkan hing nggi pada baja hingga terbent amma) austenit Spesimen baja rlakuan harden menunjukkan ngan warna hi ainit terbentuk hingga waktu y ma untuk men hingga bilah-b cicular).

## Analisa Keke
Proses laku pa ngan mending mposisi dan st kerasan. Sema
la terbentukny Terbentuknya dfield mangan ng IK POMITS V dibandingkan an kecepatan g Rate) menj ehingga deng truktur fasa enggunakan ets asilkan dari a re media pen lami driving f ang menimbulk menyababkan  a uk BCC, tetapi karbon dan ka endinginan yan at tercapai. Sa daripada yang baru menj mlah martensit pendinginan aka semakin pendinginan ampak kontras i. Pada pend % sedangkan p 40 % lebih se ginan yang leb austenit tidak it (Gambar 2d ormasi menjad tagnan tetap m panaskan hing gga temperatu a hadfield  ber tuk Fe4MnO5 t. a mangan had ning mengguna austenit berwa itam yang men k akibat pe yang digunaka nekan terjadiny bilah makin h erasan
anas / Heat tre ginkan cepat truktur mikro j akin cepat laju a martensit.
martensit men n steel. Namu
dengan  medi pendinginan jadikan pendin an pendingin martensit yan sa Na2SO4. austenit yang ndingin  yang force untuk be kan shear forc atom-atomnya karena didalam arbon tidak dap ng sangat cep alah satu sel r g lain. Sehin jadi BCT ( yang terbentuk nnya. Semak cepat pula setelah pem s pada pendin dinginan air pada pendingi edikit jika diba bih lambat, pad k seluruhnya d). austenit sisa di ferrit dan a menjadi gamma gga temperatur ur kamar unsu rikatan dengan 5 dengan struk dfield yang tan akan etsa Glise arna putih seba nunjukkan terb endinginan ya an untuk bertra ya difusi carbo halus, berben eatment pada selain berpe juga berpengar u pendinginan
ningkatkan nila un tidak selur
a pendingin PV
n dibawah CC ngian baja no
nan yang ce ng tampak pa bertransforma g sangat rend erubah dari FC e terhadap ato sedikit berge m austenite ma pat berdifusi l at maka struk rusuk  satuann ngga memben (Body Cente k berbeda seir kin cepat l martensit ya manasan 950o ngian air deng martensit ya ian oli marten andingkan deng da pendinginan bertransform a memiliki wa austenit. Auste a (FCC) terben 950oC kemud ur mangan ya n Besi Fe dan ktur kristal FC npa mendapatk eregia (Gamba agai dasar matr bentuknya bain ang equilibriu ansformasi cuk on pada atom ntuk jarum-jar proses harden engaruh terhad ruh terhadap n semakin bany
ai kekerasan b ruhnya specim

## VA
CR on- epat ada
asi. dah CC om- eser asih lagi ktur nya tuk red ing laju ang oC. gan ang nsit gan oli masi ktu enit tuk dian ang n O CC kan ar 2 riks nit. um kup Fe um ing dap ilai yak baja men
Gamb diberika member Nilai berbeda yang sim Spesi memilik dominan specime berstruk menyum yang ta dicapai dibandin berupa h
Pada hardenin tinggi ji mendap dalam m dari kar Selam spesime pending tempera cepat la nilai kek Dari sebagai 1. Sifat hanya tetapi manga memil pula. D pendin manga 2. Medi pendin pendin menga <CCR
bar 3. Grafik per
an laku panas t rikan nilai kek i kekerasan y a-beda dengan multan. Sepert imen yang ta ki nilai kekera an menjadika en. Namun j ktur FCC mbangkan nila anpa diberi pe hampir sam ingkan dengan hardening. specimen ya ing dengan did ika dibandingk patkan perlaku meningkatkan rbon yang terpe ma pendingin en dengan m gin dengan ature yang rela aju pendinginan kerasan yang d
IV. KE hasil analisa i berikut: mekanik khu a dipengaruhi juga bergantun an hadfield y liki struktur m Dan hal ini dip nginan cepat an hadfield. ia pendingin m nginan setelah nginan air, PV alami proses h R kurang da

## rbandingan niali
terbentuk selur kerasan yang be yang didapatka pengujian di ti ti tampak pada anpa mendapat asan terendah. an rendahnya jumlah terben serta karbid ai kekerasan p erlakuan harde ma atau masih n yang mend ang diberikan dinginkan cepa kan specimen b uan. Unsur m nilai kekerasan erangkap ke da nan, terjadi p media pendingi spesimen  m ative cepat dan n yang terjadi diperoleh pada SIMPULAN/R dan penelitian ususnya keker pada kompo ung pada struktu yang memiliki mikro dan kek pengaruhi oleh yang berdam memiliki fung h dilakukan l
VA 10%, PVA hardening. Akib ari (Critical
kekerasan
ruhnya martens erbeda-beda. [3]
an dari 5 spe iga titik mengh Gambar 3. tkan perlakua Struktur krista a nilai keke ntuknya Fe4M da mangan pada baja mang ning. Sehingg h kurang sig dapatkan perla perlakuan p at memiliki nila baja mangan ha martensit berpe n. Adanya tega alam struktur k perpindahan  p in. Kontak an mengakibatkan n berbeda-bed maka akan sem a specimen. RINGKASAN n dapat ditarik rasan suatu m osisi kimia su ur mikro dan f i komposisi s kerasan yang b h proses laku p mpak pada har si untuk menu laku panas. D A 40%, dan o bat pendingina Cooling Rate
sit. Sehingga esimen yang hasilkan nilai an hardening al ferrit yang erasan pada MnO5 yang (FeMn)3C gan hadfield ga nilai yang gnifikan jika akuan panas anas berupa ai yang lebih adfield tanpa eran penting angan akibat kristal BCT.
panas antara ntara media perubahan da.  Semakin makin tinggi k kesimpulan material tidak uatu paduan, fasanya. Baja sama namun berbeda-beda panas berupa rdening baja urunkan laju
Dengan laju oli specimen an yang cepat e) sehingga
terbentuk martensit. Dengan nilai kekerasan yang tertinggi diperoleh dari pendinginan menggunakan air kemudian menggunakan pendinginan PVA 10%, PVA 40%, dan nilai kekerasan terendah menggunakan media pendingin oli SAE 20W.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Abrianto. 2008. “Analisis Struktur Mikro dan Sifat Mekanik Baja Mangan Austenitik Hasil Proses Perlakuan Panas” Jurnal Teknik Universitas Jendral Achmad Yani 8 (11): 90-99.
[2] Alhamidi, Ali. 2008. Penggunaan Polyvinyil Alkohol (PVA) Sebagai Media Quench Terhadap Kekerasan, strukturmikro dan Distorsi Dimensi Baja AISI 1045. Jurnal Teknik Metalurgi Manufaktur Universitas Ageng Tirtayasa. Cilegon.
[3] Calister, William D. 2000. Materials Science and Engineering.
Departement of Mettalurgical Engginering The University of Utah.
[4] Xu, H.F. 2011. Heat treatment effects on the microstructure and mechanical properties of a medium manganese steel (0.2C–5Mn). School of Materials Science and Engineering, Wuhan. China.