## PENGARUH DRUMUS OIL SEBAGAI MEDIA PENDINGIN TERHADAP PENINGKATAN KEKERASAN DAN TRANFORMASI FASA PADA PROSES PENGERASAN BAJA AMUTIT
Karmin 1) , Moch.Yunus 2) , Muchtar Ginting 3)
1) 2) 3) Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya Jl. Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139 Telp; 0711-353414 Fax: 0711-453211

## ABSTRACT
Engineering process technology is basically an effort to optimize the use of natural  resources  effectively  and  efficiently  in  order  to  provide  maximum  benefit for  the  benefit  of  human  life.  Amutit  steel  is  one  of  the  low  alloy  steel  which  is identical  to  AISI  O1  standard.  This  steel  hardness  can  be  increased  through  a heat treatment process that allows used for industrial purposes as cold work tool steels  as  well as  other  purposes.  In  this  research  the  process  of  hardening,  the steel is heated to a temperature of 820 o C and then cooled rapidly using a coolant emulsion  (dromus  oil  with  water).  To  reduce  brittle  properties  and  improve  the ductility,  the  steel  is  then  heated  again  at  a  temperature  of  400 o C  and  held  for one hour and cooled slowly in the furnace. The results amutit hardening of steel using  a  coolant  with  a  mixture  ratio  variations  dromus  oil  with  water,  after tempering  highest hardness is  590  HV,  obtained using  dromus  oil  emulsion  with water 1:30 ratio while using oil as quenching media produced 544 HV hardness.
Keywords: Hardness, tempering, mechanical properties.

## 1. PENDAHULUAN
Untuk  memenuhi  beragam  geometri, ukuran  dengan  sifat  mekanik  tertentu, diperlukan upaya untuk membuatnya dengan mudah  dan  murah  biayanya.    Proses pengerjaan    dengan  mesinan  merupakan alternatif  lain  yang  dapat  kita  lakukan  untuk memperoleh  produk  dengan  geometri  yang sesuai,  tetapi  akan  menemui  kesuliatan andaikan  kita  langsung  memilih  bahan  yang keras  dan  pengerjaannya  dengan  mesin. Suatu  langkah  yang  dapat  dilakukan  adalah memilih  material  lebih  lunak  sehingga memudahkan  pembentukannya  kemudian dilakukan proses pengerasan.
Baja  amutit  K-460  salah  satu  matrial yang  mempunyai  sifat  mampu  dibentuk dengan  mesin  dan  mempunyai  hardenability yang  baik.  Dengan  demikian  baja  amutit, melalui  proses  perlakukan  panas  dapat dijadikan  sebagai  material  dasar  yang mampu  memenuhi  sebagian  dari  kebutuhan manufaktur  yang  membutuhkan  material dengan bentuk dan kekerasan tertentu.
Pada  proses  pengerasan  baja  dengan sistim  quenching,  berbagai  faktor  yang mempengaruhi untuk memperoleh kekerasan yang  optimal  seperti:  media  pendingin, material  yang  akan  diproses,  temperatur
austenisasi,  holding  time,  termasuk  pula prosedur  yang  dilakukan  selama  melakukan proses.  Khusus  media  pendingin  pada proses quenching ini yang biasanya digunakan berupa air, larutan air dan garam, dan  oli,  dimana  masing  masing  mempunyai kapasitas  pendinginan  yang  berbeda.  Jika digunakan  media  air,  kecepatan  penyerapan panas  didalam  material  uji  sangat  cepat  dan dapat  berakibat  material  mengalami  distorsi bahkan  retak,  terutama  bila  diterapkan  pada baja  yang  mempunyai  kandungan  karbón yang  tinggi  atau  pada  baja  paduan  yang mengandung  unsur  pembentuk  carbida. Dalam  penelitian    ini  yang  akan  diteliti pengaruh  media pendingin  alternatif  yaitu  air + drumus oil  terhadap perubahan kekerasan material  amutit  pada  suhu  austenisasi tertentu serta kemungkinan lain sebagai efek dari proses tersebut.
Penambahan  Drumus  oil  kedalam  air ini memungkinkan mengubah perilaku penyerapan panas pada benda kerja sehingga akan menurunkan kecepatan pendinginan  dibanding  menggunakan  air murni, tetapi disisi lain kecepatan pendinginan lebih tinggi dibandingkan menggunakan  oli,  artinya  kekerasan  yang dihasil  juga  akan  mengasilkan  perbedaan. Dengan menggunaka emulsi ini
memungkinkan untuk menghindari  terjadinya distorsi maupun retak tetapi kekerasan dapat dicapai maksimal.

## 2. METODE PENELITIAN
Baja amutit ukuran penampang 17 mm x 17 mm dengan panjang ± 120 mm dibentuk menggunakan  mesin  potong,  mesin  milling dan  mesin  surface  grinding  menjadi  menjadi balok bertingkat sebanyak 9 potong ,kemudian satu diantara material ekspiremen dilakukan  pengujian  kekerasan    dan  uji struktur  mikro  sebelum  dilakukan  proses perlakuan  panas  yang  tujuannya  untuk memperoleh  data  kekerasan  dan  fasa struktur mikro awal.
Material ekspirenen  yang lain diproses perlakuan panas (Hardening dan Tempering) dimana  variabel  yang  ditetapkan  dalam eksperimen sebagai berikut :
-  Temperatur  Austenisasi  820 o C  dengan holding time 40 menit
-  Media  pendingin  utama  adalah,  air  + drumus oil (perbandingan : 5 liter air per 1  liter  drumus  oil  ,  10  liter  air  per  1  liter drumus oil, 20 liter air per 1 liter drumus
oil  , 30 liter air per 1 liter drumus oil dan air tampa drumus oil ),
-  Tempering  dilakukan  pada  temperatur 400 o C dengan holding time 60 menit. Hasil  proses  perlakuan  panas  diatas diuji  kekerasan  dan  uji  struktur  mikro  untuk memperoleh  perkembangan  akhir  kekerasan dan  fasa  struktur  mikro  setelah  di  proses. Pada  pengujian  kekerasan  menggunakan metode  Vickers,  masing  masin  material ekspirimen dilakukan sebanyak lima kali/ titik pengujian.  Data  hasil  uji  kekerasan  diolah menggunakan  teori  ANAVA  sedangkan  data transformasi  fasa  struktur  mikro  dilakukan analisa komparatif serta mengambil kesimpulan.

## 3. HASIL DAN PEBAHASAN
Berdasarkan
hasil pengujian kekasaran  rata-rata  material  baja  amutit sebelum  diproses  perlakuan  panas  (raw materials)  dan  baja  setelah  mengalami proses  Quencing  dan  Tempering    ditabelkan pada tabel 1.
Tabel.1 Data Kekerasan Baja AmutitSetelah di Quencing dan Tempering.
Sumber: data diolah
Dari  data  hasil  pengujian  kekerasan pada  tabel  1  menunjukan  bahwa  bila  baja amutit  setelah  dilakukan  hardening  and tempering,  kekerasanya  meningkat  cukup signifikan  dari  rata-rata  243  HV  menjadi  ± 590 HV.
Perbandingan  kekerasan  baja  amutit hasil  pengujian  kekerasan  tabel  1  dapat dibandingkan antara material sebelum dikeraskan maupun setelah dikeraskan dengan  berbagai  media  pendingin  melalui grafik pada gambar 1.
Grafik  pada  gambar  1  menampilkan bahwa  bila  baja  amutit  dilakukan  proses
hardening  dan  tempering  dengan  emulsi  air dan  minyak  dromus,  kekerasanya  dapat meningkat  cukup  signifikan  yaitu  dari  rata- rata  243  HV  hingga  kekerasan  tertinggi  590 HV  yang  diperoleh  menggunakan  media pendingin  dromus  rasio  1:30.  Dengan demikian emulsi dromus dengan air mempunyai  pengaruh  yang  baik  untuk meningkatkan kekerasan baja amutit, dimana kekerasan yang dihasilkan melampaui kekerasan  yang  hasilkan  dengan  pendingin oli.
No.Titik Pengujian Media Pendingin dan Kekerasan, HV HV Dromus (1/5) Dromus (1/10) Dromus (1/20) Dromus (1/30) Raw material a b c d e 1 569 585 586 593 278 2 585 586 586 593 238 3 567 587 572 589 232 4 577 589 570 586 234 5 560 586 570 590 232 Jumlah 2858 2933 2884 2951 1214 Rata-rata 572 587 577 590 243
Gambar 1. Peningkatan Kekerasan Baja Amutit
Data  dari  literatur  katalog  P.T  Bohlindo  Baja, material  amutit  yang  di  quenching  dengan  oli pada  temperatur  820 o C  dan  ditempering  pada  temperatur  400 o C  kekerasannya  hanya  52HRc (544HV),  bila  dibandingkan  keempat  perlakuan  menggunakan  media  pendingin  emulsidromus, kekerasan  yang  dicapai  tidak  begitu  jauh  perbedaannya.  Gambar  2  menampilkan  grafik peningkatan kekerasan yang diperoleh dengan media quenching beerbeda.
Gambar 2. Perbandingan Kekerasan Baja Amutit  hasil quenching dan tempering
3.1 Analisa Varians Setelah Baja di Tempering
Untuk  memudahkan  menganalisa  data  hasil  pengujian  kekerasan  pada  tabel  1 menggunakan teori Analisa Varians, data disederhanakan dan ditabelkan pada tabel 2.
Tabel 2 Data Kekerasan Baja Amutit Dikeraskan dan Tempering disederhanakan
Nomor. Pengujian Perlakuan a a 2 b b 2 c c 2 d d 2 1 69 4761 85 7225 86 7396 93 8649 2 85 7225 86 7396 86 7396 93 8649 3 67 4489 87 7569 72 5184 89 7921 4 77 5929 89 7921 70 4900 86 7396 5 60 3600 86 7396 70 4900 90 8100 Jumlah 358 26004 433 37507 384 29776 451 40715 Banyak Pengamatan 5 5 5 5 Rata-rata 71,6 5201 86,6 7501 76,8 5955 90,2 8143 Sumber: data diolah
Dari data tabel 2 diperoleh: R y = (358 + 433 + 384 + 451) 2 /20 = 132193,8 P y = (358 2 + 433 2 +384 2 + 451 2 )/5 – 132193,8 =1108,2 ∑ y 2 = 26004 + 37507 + 29776 + 40715 = 134002 E y = ∑ y 2 – R y - P y = 134002 – 132193,8 – 1108,2 = 700 Dengan  k  =  5,    ∑  n j =  20  dan  (n j -1)  =  16  maka  daftar  analisis    varian  atau  ANAVA ditabelkan pada tabel 3.
Tabel 3 Daftar ANAVA untuk perlakuan Pengerasan dan Tempering
Sumber variasi dk JK RJK F Rata-rata 1 Ry = 132193,8 R = Ry = 132193,8 8,44 Antar perlakuan 3 Py = 1108,2 P = Py/(k-1) = 369,4 Dalam perlakuan 16 Ey = 700 E = Ey/∑(ni-1)  = 43,75
Dari tabel 3 didapat harga   F =
, , = 8,44
Dengan dk = (3,16) dan mengambil taraf nyata/  peluang  95%  maka    α  =  0,05,  maka dari daftar D lampiran  6 dengan v 1 = 3  dan v 2 =  16    didapat    F 0.95 =    3,24.  Jadi  karena  F dari  hasil  perhitungan  (8,44)  lebih  besar  dari F 0.95 =  3,24, maka hipotesis H= µ 1 = µ 2 = µ 3 = µ 4 ditolak.  Dengan  demikian  disimpulkan, bahwa dengan menggunakan media pendingin  yang  berbeda  tersebut  tidak mempunyai  pengaruh  yang  nyata  terhadap peningkatan kekerasan walaupun telah dilakukan  proses  tempering.  Artinya  dari keempat media
pendingin
tersebut mempunyai  tingkat  efektif yang  sama sekalipun dapat meningkatkan
kekerasannya.
3.2 Transformasi fasa Struktur Mikro Baja Amutit.
Tampilan  gambar  fasa struktur mikro baja  amutit  diambil  dengan  bantuan  alat mikroskop  optik  Olympus  GX41,  yang terlebih  dahulu  di  proses  sesuai  dengan prosedur penyiapan sampel uji struktur mikro logam.
Data  hasil  pengamatan  dari  material sebelum  dan  sesudah  melalui  proses quenching  dan  tempering  adalah  sebagai berikut;
Gambar 1 Struktur Mikro Baja Amutit Sebelum Dikeraskan:Pearlite lamelar (hitam) dan sebagian
Sementite (putih).  Etsa 3% nital, 500X
Struktur  mikro  yang  ditampilkan  pada gambar 1 merupakan struktur mikro awal dari baja  amutit  yang  mempunyai  struktur  pearlit lamelar yang terdistribusi  merata dan sebagian  sementit, struktur ini menyebabkan material  lebih  ulet  tetapi  kekerasan  dan kekuatanya tidak begitu besar. Hasil pengujian  baja  amutit  sebelum  dikeraskan mempunyai kekerasan ± 243 HV .
Gambar 2 Struktur Mikro Baja Amutit Diquenching Dengan Dromus 1:5 Tempering Suhu 400 o C Etsa
3% nital, 500X .
Struktur  mikro  pearlite  lamelar  dan sementite  bertransformasi  menjadi  martensit dengan  sedikit  partikel  karbida.  Struktur martensit  dan  karbida  ini  menyebabkan bahan  manjadi  lebih  keras  dan  kuat,  tetapi disisi lain menjadikan bahan rapuh. Kekerasan ± 572 HV.
Gambar 3 Struktur Mikro Baja Amutit Diquenching Dengan Dromus 1:10Tempering Suhu 400 o C. Etsa 3% nital, 500X.
Pada gambar 3Struktur mikro yang terbentuk berupa  martensit  sedikit  halus    dan    partikel karbida spheroidal sedikit meningkat. Kekerasan ± 457 HV.
Gambar 4 Struktur Mikro Baja Amutit Diquenching Dengan Dromus 1:20 Temper Suhu 400 o C. Etsa 3% nital, 500X.
Pada  gambar  4  Struktur  mikro  baja  amutit dikeraskan  dengan  drumus  1:20  karbida semakin  meningkat  diantara  martensit  , karbida ini cendrung akan meningkatkan sifat material  menjadi  lebih  rapuh.  Kekerasan  ± 577 HV.
Gambar 5 Struktur Mikro Baja Amutit Diquenching
Dengan Dromus 1:30 Temper Suhu 400 o C. Etsa 3% nital, 500X .
Gambar  5,  Struktur  mikro  baja  amutit yang  dikeraskan  dengan  drumus  1:30 kekerasannya  ±  590  HV.  Struktur  martensit semakin halus dan karbida semakin meningkat  yang  artinya  material  akan bertambah rapuh.

## 4. KESIMPULAN
Penggungaan media quenching emulsi minyak  dromus  dengan  air  mempunyai pengaruh  terhadap  peningkatan  kekerasan baja  amutit,  namun  penambahan  volume  air kedalam  minyak  dromus  cendrung  tidak memberikan  pengaruh  yang  signifikan  yaitu pada rentan 572 hingga 590 HV.
Hasil  quenching  dengan  emulsi  minyak dromus  dengan  air,  bila  dibandingkan dengan medium quenhing berupa oli kekerasannya melebihi hasil quinching dengan medium oli tetapi sedikit lebih rendah dari hasil quenching dengan air.
Hasil  yang  diperoleh  melalui  quenching dengan  emulsi  dromus  dan  air,  setelah mengalami  proses  pengerasan  dilanjutkan tempering  nilai  kekerasan  tertinggi  590  HV, diperoleh pada penggunaan campuran dromus oil dengan air rasio 1:30.
Efek  yang  tidak  menguntungkan  dari ketiga medium  pendingin  dengan  perbedaan rasio  tersebut  masing-masin  memberikan efek  retak  dan  distorsi  terutama  bila diterapkan  pada  material  dengan  geometri yang
memberi peluang untuk terkosentrasinya tegangan selama pendinginan.  Dengan  demikian  bila  ingin menggunakan media quenching ini, geometri material perlu dipertimbangkan supaya bentuknya simetris.
DAFTAR PUSTAKA 1.  Daniel A.Brandt, Metallurgy Fundamentals.  The  Goodheart-Willcox
Company,Inc. Publisher, 1992.
2.  .............Bohler  K460,  Kaltar  beiits  stahl cold working tool steel,  internet.
3.  Alok Nayar, 2004, The Metals Data Book, Second reprint, Tata McGraw-Hill Publishing Company Limeted, New Delhi.
4.  John  R.Newby,  ASM  Handbook,  Volume 8  Mechanical  Testing,  ASM  international, Printed in the United States of America,1992.
5.  Team, TIRA AUSTENIT,  Materi Pelatihan Perlakuan Panas PEDC Bandung,1997.
6.  Cherly  R  Brooks,  Principles  of  the  Heat Treatment of  Plain  Carbon  and Low  Alloy Steels,
First
printing
ASM International,1996.
7.  Totten,GE,  BatesCE,Clinton,NA,  Hand Book  of  Quenchant  and  Quenching Technology,  ASM  International  ,USA, 1993,
8.  Suherman,W,  Prinsip-prinsip  Perlakuan Panas, ITS, Surabaya,1997.
9.  Sudjana,Prof., Desain dan
Analisis Eksperimen, edisi
III, Tarsito Bandung,1994 10. .............. yberships.wordpress.com/.../proses- perlakuan-panas-internet

## RIWAYAT PENULIS
Karmin,  lahir  di  Muara  Telang  Muara Enim  tanggal  12  Juli  1959.  Menyelesaikan pendidikan  S1  di  Jurusan  Teknik  Mesin, Fakultas Teknik Universitas Tridinanti Palembang  tahun  1994,  S2  di  Universitas Pancasila  Jakarta  pada  tahun  2010  Jurusan Teknik  Mesin  Manufaktur.  Bekerja  sebagai Staf  Pengajar  di  Jurusan  Teknik  Mesin Politeknik  Negeri  Sriwijaya  dari  tahun  1985 sampai dengan sekarang.
Muchtar  Ginting  lahir  di  Batukarang- Karo-Sumut tanggal 20 Mei 1955. Menamatkan  pendidikan  S1  di  Jurusan
Teknik  Mesin,  Fakultas  Keguruan  Teknik
IKIP Malang Januari 1980. dan S2 di Jurusan Teknik Mesin Manufaktur Universitas Pancasila Juli 2010. Bertugas sebagai Dosen Jurusan  Mesin  Politeknik  Negeri  Sriwijaya mulai tahun 1982 sampai sekarang. Pelatihan  yang  pernah  diikuti  antara  lain: Teknik  Pengecoran  di  MIDC  Bandung  1981, Teknik  Produksi  di  PMS  Bandung  1981, Micro  Teaching  di  PEDC  Bandung  198l- 1982, Teknik Pengoperasian &
Pemrograman Mesin CNC di UGM 1992 dan CAD-CAM  di  Austria  1992.  Bekerja  sebagai Manager  D&D  (Design  and  Development) merangkap  Manager  Quality  Control  di  CV Primatama  yang  memproduksi  Alat-alat Kesehatan  mulai  April  2004  sampai  Maret 2009.
Moch.  Yunus  lahir  di  Semarang  Jawa
Tengah  tanggal  16  Juni  1957.  Menamatkan pendidikan  S1  di  Jurusan  Teknik  Mesin,
Fakultas Teknik Universitas Tridinanti Palembang  tahun  1994  dan  S2  di  Jurusan Teknik Mesin Manufaktur Universitas Pancasila Juli 2010. Bertugas sebagai Dosen Jurusan  Mesin  Politeknik  Negeri  Sriwijaya mulai tahun 1985 sampai sekarang.