## PENGARUH  WAKTU  TAHAN  DAN  PENAMBAHAN  KADAR  GARAM  DAPUR

## (NaCl)  DALAM  MEDIA  PENDINGIN  AIR  PADA  PROSES  HARDENING TERHADAP  SIFAT  MEKANIK  DAN STRUKTUR  MIKRO  BAJA  KARBON RENDAH
Richard A. M. Napitupulu, Suriady Sihombing, Jonner Togatorop Program Studi Teknik Mesin, Universitas HKBP Nommensen, Medan 20234 richard_alf@yahoo.com

## ABSTRACT
This study aims to determine the effect of salt (NaCl) in water cooling media with different levels of 10%, 16% and 25% against the hardness level of low carbon steel tested with Vickers after hardening in the hardening process and to determine the proportion of media which coolant produces the highest hardness from the use of water cooling media which is added to different levels of NaCl.
The independent variable in this study is the amount of salt (NaCl) dissolved in water cooling media with different percentages, namely 10%, 16% and 25%. While the dependent variable is the value of the hardness of the material tested with Vickers. Hardness in the hardening process with water cooling media which added different salt (NaCl), 10%, 16% and 25% is 185.02 VHN, 229 VHN and 284 VHN. From the results of the study it was found that there was an effect of the salt content (NaCl) in the water cooling media on the level of hardness in the hardening process of low carbon steel. Higher level of salt will increase value of hardness. The highest hardness was achieved in cooling media with a concentration of 25% NaCl that is equal to 284 VHN followed by cooling media with a concentration of 16% NaCl of 229 VHN and the lowest was a cooling medium with a concentration of 10% NaCl of 185.02 VHN.
Keywords : Holding Time, Salt (NaCl), Quenching, Mechanic Properties, Low carbon

## 1. PENDAHULUAN
Pada bagian-bagian mesin sering dijumpai suatu bahan yang memerlukan kekerasan dan keliatan, sebagai contoh sproket. Pada sproket diperlukan suatu permukaan yang keras sedang inti tetap liat [1]. Pada sprocket  dapat mengalami kerusakan berupa gigi patah, aus permukaannya, serta tergores permukaannya. Untuk mendapatkan suatu konstruksi bahan yang keras, maka dapat dilakukan suatu proses pengerasan bahan (Hardening). Hardening dapat diartikan sebagai pemanasan bahan hingga suhu auatenisasi dan didinginkan dengan cepat [2].
Baja adalah besi karbon campuran logam yang dapat berisi konsentrasi dari element campuran lainnya, ada ribuan campuran logam lainnya yang mempunyai perlakuan bahan dan komposisi berbeda. Sifat mekanis adalah sensitif kepada isi dari pada karbon, yang mana secara normal kurang dari 1,0%C. Sebagian dari baja umum digolongkan menurut konsentrasi karbon, yakni ke dalam rendah, medium dan jenis karbon tinggi. Baja merupakan bahan dasar vital untuk industri. Besi baja menduduki peringkat pertama di antara barang tambang logam dan produknya melingkupi hampir 90% dari barang berbahan logam. Menurut Amanto 1999, kadar karbon dalam baja sekitar 0,1 – 1,7 % sedangkan unsur lain dibatasi persentasenya [3]. Persentase dari unsur-unsur tersebut sangat mempengaruhi sifat dasar dari logam baja yang dihasilkan.
Menurut penggunaannya besi dan baja diklasifikasikan menjadi: baja konstruksi, baja mesin dan baja perkakas dan baja yang dipakai dalam penelitian ini adalah baja karbon rendah [3,4]. Untuk memperbaiki sifat- sifat tekniknya maka baja karbon rendah   perlu mendapatkan
perlak denga
Prose sifat t limit/ diman samp tergan daera marte dalam panas terhad harde baja meng berbe (NaC karen dalam efekti Hal i garam tidakn keker denga lapisa pendi
penel pendi karbo
2. ME 2.1. B
penju mm, denga ditam pendi kuan panas ( an salah satu es pengerasa tahan aus ya /strength) ya na baja dip pai beberapa ntung pada t ah austenit la ensit yang k m baja. Permasal s  pada  baja dap tingkat ening [7],  ap karbon  ren ggunakan me eda-beda [8,9 Dalam  p Cl) dengan k na dimungkin m arti bila k ifitas pendin ni diperkuat m dapur akan nya pengaru rasan Vicker an cepat yan an yang ke inginan apab litian untuk ingin  air  p on  rendah ”.

## ETODE  PE Bahan
Bahan  yan ualannya berb panjang 100 an perincian mbah 16 %
inginan air d
( heat treatme u perlakuan p an (hardening ang tinggi dan ang lebih bai anaskan pad a lama[6]. K tipe baja ter alu mendingi kuat. Kekeras ahan-permas karbon  rend kekerasan  V pakah  proses ndah   setelah edia pending 9]. penelitian ini kadar yang b nkan pada ko kadar garam nginan karen dengan pen n jenuh pad uh perlakuan rs. Air dipak ng diikuti den ras yang le abila dilarutk melihat pe pada  proses

## ENELITIAN
ng digunak bentuk besi p 0 mm , lebar n: untuk pen NaCl 3 bu
dan asli 1 bua
ent ). Untuk m panas yang se g) dilakukan n mendapatk ik [5]. Peng da suhu tert Kemudian di sebut. Penge nkanya deng san maksimu salahan  yan dah  adalah: Vickers [6], pengerjaan h dikeraskan gin air yang i digunakan berbeda-beda onsentrasi te dapur dinaik a garam dap ndapat dari Z da konsentras yang diberik kai sebagai m ngan penurun ebih merata. kan dalam a engaruh pena hardening

## N
kan dalam plat. Spesime 50 mm.  Jum ndinginan  a uah, pendin ah.
Gambar
mengubah n ering disebut n pada logam kan kekerasa erasan meru tentu diatas idinginkan  a erasan dilaku gan cepat, de um yang dap ng  mungkin b agaimanak apakah  wak awal  benda n dan apakah g ditambah g media pendi a. Kadar gara ersebut keada kkan prosent pur yang terk Zuh dan Kun si sebesar 25 kan, maka d media pendi nan suhu di . Garam da air. Berdasa ambahan ka terhadap  si penelitian  i en  yang  dipa mlah  benda air ditambah nginan air d r 1. Bentuk s ilai kekerasa t dengan pros m, biasanya an yang lebih upakan salah temperatur atau dicelup ukan dengan engan pendin pat dicapai t n  timbul da kah pengaruh ktu  pending a  kerja  mem h ada  perbed garam dapur ingin air yan am dapur m aan larutan je tasenya suda kandung dal n (1988), yan 5%, dan untu dilakukan pen ingin karena dalam benda apur (NaCl) arkan pemik adar garam fat  mekanik ini adalah akai  s e b a g uji  secara h 10 % Na ditambah 25
spesimen
an cara yang ses hardening dilakukan  u h tinggi, atau h satu proses kritis dan k p kedalam a n memanaska nginan yang c tergantung  p ari  adanya  p h suhu pada ginan  memp mpengaruhi  t daan  nilai k r (NaCl) den ng ditambahk maksimal dip enuh pada te ah tidak aka lam larutan a ng menyataka uk mengerti ngujian keke a air dapat m a tersebut, se mampu m kiran diatas, dapur (NaC k  dan  struk baja karbo a i  benda  ke keseluruhan aCl 3 buah, 5%  3 buah digunakan a g atau penge untuk mempe u kekuatan (fa s perlakuan p kemudian di air, larutan g an baja samp cepat ini terb pada kadar k proses perla proses harde pengaruhi  p ingkat  keker kekerasan de ngan kadar kan garam d ilih sebesar emperatur ka an mempeng akan mengen an bahwa la secara pasti erasan denga menurunkan ehingga dipe eningkatkan maka diad Cl) dalam m ktur  mikro on rendah erja yaitu  teb n adalah  13 pendinginan
h, 3 buah u
adalah erasan. eroleh fatigue panas, itahan garam pai ke bentuk karbon akuan ening roses rasan engan yang dapur 25% amar, aruhi ndap. arutan i ada an uji suhu eroleh laju dakan media baja
yang bal 6 buah n air untuk

## Tabel 1. Hasil Uji Komposisi Baja Karbon Rendah

## 2.2. Prosedur Penelitian
Sampel yang telah dipotong dipanaskan ke dalam dapur pemanas sampai suhu 950 o C dan ditahan dengan variasi waktu 20, 40 dan 60 menit untuk masing-masing sampel. Kemudian, sampel dikeluarkan dari dapur dan didinginkan dengan cepat dengan mencelupkan sampel ke dalam larutan air garam (NaCl) masing-masing dengan konsenntrasi 10%, 16% dan 25%. Kemudian sampel yang telah dicelup ke dalam larutan air garam di bersihkan dan dikeringkan. Setelah itu dilakukan pengujian kekerasan dan mikro struktur.
(a) pendingin air           (b) 10% NaCl            (c) 16 % NaCl           (d) 25 % NaCl Gambar 2. Spesimen setelah didinginkan dalam air biasa dan air garam.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1.  Hasil
Data yang dihasilkan dari penelitian ini berupa angka dan grafik yang meliputi pengujian kekerasan dan pengamatan foto mikro pada material baja karbon rendah.

## 3.1.1.   Uji Kekerasan
Pengujian kekerasan menghasilkan data harga kekerasan dari setiap specimen untuk lima titik penekanan sebagaimana diperlihatkan pada tabel 2 dibawah ini :
Tabel 2. Data Pengujian Kekerasan Penelitian
No Media Pendingin Waktu Tahan (mnt) Rata-rata
d1 ( μ m) d2 ( μ m) kekerasan (VHN) 1 Air 20 150.8718 51.0680 223.8 40 74.7033 76.3693 176.96 60 74.7840 75.1833 174.94 2 Larutan NaCl 10% 20 72.0131 69.5810 185.02 40 72.5758 74.3061 171.96 60 71.8982 72.0736 179.14
seper
G 3.1.2. Berik a No P 3 La 4 La 5 Spes Data  has rti terlihat dib
Gambar 3. G . Foto Struk kut   ini   adal . Foto struk 0 50 100 150 200 250 300 Kekerasan Media Pendingin arutan NaCl 16% arutan NaCl 25% simen Awal sil  pengujian bawah ini: Grafik rata-ra ktur Mikro lah   hasil   fo ktur mikro ra Gambar 0 0 0 0 0 0 0 air 20 air 40 air 60 Waktu (m 2 4 6 2 4 6 n  kekerasan ata kekerasan oto   mikro   d aw material r 3. Foto stru air 60 (Nacl 10%) 20 (Nacl10%) 40 (Nacl10%) 60 Media u Tahan mnt) 20 40
60
20 40 60
0
n  pada  tabel n yang terjad pendingin. dari   eksperim tanpa perlak uktur mikro s (Nacl 16%) 20 (Nacl 16%) 40
(Nacl 16%) 60 (Nacl 25%) 20 Pendingin R d1 ( μ m) 62.8655 6 66.3685 6 68.0867 6 57.2874 5 47.3594 4 75.1894 7 72.3580 7 l  diatas  lalu
di untuk varia men   yang   t kuan . spesimen aw (Nacl 25%) 20 (Nacl25%) 40 (Nacl25%) 60 asli Rata-rata d1 ( μ m) k 64.4446
68.2198 65.9087 56.9910 47.6377 73.8826 73.1687
u  diolah  da asi waktu tah telah dilakuk wal (400x) VHN kekerasan (VHN) 229
203.1 206.44 284 212.2 166.9 175.2
alam bentuk han dan med kan: (kg/mm)
grafik ia
b G b. Gambar d dengan a Gambar 4.a. F Gambar 4. Gambar 4 di bawah ini air dengan Foto struktur b. Foto struk 4.c. Foto stru menunjukan variasi wak r mikro spes de ktur mikro s didinginkan uktur mikro didinginkan n foto struktu ktu tahan 20 imen dengan engan air (40 spesimen de n dengan air spesimen de n dengan air ur mikro spes 0, 40 dan 6 n waktu tahan 0x) ngan waktu (400x). engan waktu (400x). simen yang 60 menit. n 20 menit d tahan 40 me u tahan 60 m d idinginkan dan didingink enit dan menit dan
n kan
c Gam Gam Gam . Gambar d dengan la mbar 5.a. Fo mbar 5.b. F mbar 5.c. Fo di bawah ini arutan NaCl oto struktur oto struktur oto struktur menunjukka l 10% denga mikro spesi dengan laru mikro spesi dengan laru mikro spesim dengan lar an foto strukt an variasi wa imen dengan utan NaCl 1 imen dengan utan NaCl 1 men dengan rutan NaCl 1 tur mikro spe aktu tahan 2 n waktu taha 0% (400x). n waktu taha 0% (400x). n waktu taha 10% (400x) esimen yang 0, 40 dan 60 an 20 menit an 40 menit an  60 menit g didinginka 0 menit. dan didingin dan didingin dan didingi
n nkan
nkan nkan
e Gam Gam Gam e. Gambar d dengan la mbar 6.a. Fo mbar 6.b. F mbar 6.c. Fo di bawah ini arutan NaCl oto struktur oto struktur oto struktur i menunjukan l 16% denga mikro spesi dengan lar mikro spesi dengan laru mikro spesim dengan n foto struktu an variasi wa imen dengan rutan Nacl 1 imen dengan utan NaCl 1 men dengan n Nacl 16% ur mikro spe aktu tahan 2 n waktu taha 6% (400x). n waktu taha 6% (400x).
n waktu taha (400x)
esimen yang 0, 40 dan 60 an 20 menit an 40 menit an  60 menit g didinginka
0 menit.
dan didingin dan didingin dan didingi
n nkan
nkan nkan
f G Ga G f. Gambar d dengan la ambar 7.a. F ambar 7.b. Gambar 7.c. F di bawah ini arutan NaCl Foto struktur Foto struktu Foto struktur i menunjukan l 25% denga r mikro spesi dengan lar ur mikro spes dengan lar r mikro spesi dengan lar
n foto strukt an variasi wa imen dengan rutan Nacl 25 simen dengan rutan NaCl 2 imen dengan rutan Nacl 25 ur mikro spe aktu tahan 2
n waktu tahan 5% (400x). n waktu taha 5% (400x). n waktu tahan 5% (400x). esimen yang
0, 40 dan 60
n 20 menit d an 40 menit d n 60 menit d g didinginka 0 menit. dan didingink dan didingink dan didingink
n kan kan kan

## 3.2. PEMBAHASAN
Data  hasil  penelitian  yang  dideskripsikan  dalam  bentuk  grafik seperti gambar 2 memperlihatkan pengaruh media pendingin dan konsentrasi garam terhadap kekerasan baja karbon yang sudah mengalami proses perlakuan panas. Dari gambar terlihat bahwa akan terjadi peningkatan kekerasan jika baja karbon yang telah dipanaskan dan didinginkan dengan media pendingin larutan garam dapur jika dibandingkan dengan media pendingin air. Dari grafik dapat dilihat bahwa konsentrasi larutan garam dapur yang menghasilkan kekerasan yang terbaik ada pada larutan NaCl 25 %. Namun jika melihat kecenderungan grafik yang terbentuk dan juga pengaruh dari pada waktu tahan, maka konsentrasi larutan garam dapur yang menghasilkan kekerasan yang terbaik ada pada larutan NaCl 16%.
Jika mengacu kepada grafik, maka kita dapat melihat pengaruh waktu tahan terhadap kekerasan yang terjadi dimana waktu tahan 20 menit akan menghasilkan peningkatan kekerasan yang cukup signifikan jika dibandingkan dengan waktu tahan 40 dan 60 menit. Hal ini perlu dibuktikan dengan melihat phasa dan ukuran dari struktur mikro yang terjadi. Dari grafik terlihat bahwa kecenderungan grafik yang dibentuk pada pencelupan dengan larutan NaCl 10% dan 16% adalah Berbeda, namun pada larutan 25% mengalami perbedaan kecenderungan. Hal ini kemungkinan disebabkan kekurang telitian dari pengamatan data/alat ataupun mungkin oleh phasa dan ukuran struktur mikro yang terbentuk berbeda dari bentuk dan ukuran struktur mikro yang terbentuk pada larutan NaCl 10% dan 16%. Untuk itu perlu dilakukan pengamatan struktur mikro lebih lanjut.
Hasil dari pengamtan struktur mikro untuk semua media pendingin (air/larutan Nacl) dapat dilihat pada gambar 3 sampai gambar 7.c. Gambar tersebut seharusnya dapat memperlihatkan struktur mikro yang terjadi. Namun karena keterbatasan alat/mikroskop optik yang ada (hanya pembesaran 400x), maka struktur mikro dari masing-masing perlakuan tidak dapat diamati secara jelas. Hal ini juga disebabkan kecilnya ukuran dari struktur mikro yang terbentuk.
Jika mengacu kepada teori, terjadinya peningkatan kekerasan disebabkan persentase struktur yang terbanyak terbentuk adalah martensit dengan ukuran yang kecil. Pada saat baja dipanaskan terbentuklah kristal-kristal berbutir halus yang seragam pada semua bagian ketika baja masih padat, karenanya disebut larutan padat (Austenit). Apabila  baja  dalam  keadaan  austenit kemudian  didinginkan  secara  perlahan- lahan,  maka  akan  kembali  seperti  semula  sebelum dipanaskan.  Tetapi  apabila didinginkan dengan cepat maka dapat dikatakan keadaan larutan padat (Austenit) itu   juga   tetap   berada   dalam   keadaan   dingin   sebab   tidak   ada   waktu untuk membentuk  kristal-kristal  yang  besar.  Keadaan  ini  disebut  martensit.  Kristal martensit  kecil  (halus)  sehingga  baja  mempunyai  sifat  sangat  kuat  dan keras. Adanya  kandungan  NaCl  dalam  larutan berfungsi untuk meniadakan gelembung uap panas, sehingga proses pendinginan dapat berlangsung lebih cepat. Jika mengacu kepada teori, NaCl pada temperatur kamar akan menjadi phasa larutan jenuh pada persentase lebih besar atau sama dengan 23%. Oleh sebab itu mungkin saja pada konsentrasi 25% akan membuat proses peniadaan gelumbung uap panas lebih cepat sehingga proses pendinginan juga lebih cepat. Ini salah satu hal yang mungkin menyebabkan kekerasan spesimen yang dicelup pada larutan NaCl 25% memiliki kekerasan yang paling tinggi.

## 4. KESIMPULAN
Dari hasil penelitian dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut:
1. Ada  pengaruh  kadar  garam  dapur (NaCl)  dalam  media  pendingin  terhadap nilai kekerasan  pada  proses  pengerasan  baja  karbon rendah.  Semakin  tinggi  kadar garam dapur   (NaCl)   dalam   media   pendingin   semakin   tinggi   pula   nilai kekerasannya.
2. Ada pengaruh waktu tahan yang menghasilkan kekerasan tertinggi dari variasi larutan NaCl sebagai media pendingin, dimana waktu tahan 20 menit memberikan hasil kekerasan yang terbaik untuk ketiga jenis konsentrasi larutan NaCl.
3. Dari  ketiga  variasi  kadar  garam  dapur  (NaCl)  yang  berbeda-beda  yaitu  10%, 16%  dan 25%,  yang  menghasilkan  nilai  kekerasan  yang  tertinggi  adalah media   pendingin dengan   25%   NaCl   sebesar   284   VHN   disusul   media pendingin  dengan  16%  NaCl sebesar  229  VHN  dan  yang  terendah  adalah media pendingin dengan 10% NaCl sebesar 185,02 VHN.
4. Pengaruh waktu tahan terhadap kekerasan yang terjadi dimana waktu tahan 20 menit akan
menghasilkan peningkatan kekerasan yang cukup signifikan.
5. Kandungan NaCl dalam larutan berfungsi untuk meniadakan gelembung uap panas sehingga proses pendinginan berlangsung dengan cepat.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
[1]. Andika Wisnuajati, Analisis perlakuan carburizing terhadap sifat fisik dan mekanik pada bahan sprocket imitasi sepeda motor, Jurnal SIMETRIS, Vol 8 No 1 April 2017 [2]. Sumiyanto, Abdunnaser, Pengaruh media pendingin terhadap sifat mekanik dan struktur mikro plat baja karbon ASTM A-36, Bina Teknika, Volume 11 No. 2, Desember 2015.
[3]. Amanto, H. dan Daryanto, 1999. Ilmu Bahan. Jakarta, Bumi Aksara [4]. Beumer, B.J.M.,(1994), Ilmu Bahan Logam, Jilid Satu, Bharatara Karya Aksara, Jakarta.
[5]. Nasmi Herlina Sari, Perlakuan panas pada baja karbon: efek media pendinginan terhadap sifat mekanik dan struktur mikro, Jurnal Teknik Mesin (JTM): Vol. 06, No. 4, Oktober2017
[6]. Muhammad Iqbal, Pengaruh temperature terhadap sifat mekanis pada proses pengkarbonan padat baja karbon rendah, Jurnal SMARTek, Vol. 6, No. 2, Mei 2008:
[7]. Mohammad Ismanhadi S dan Yuli Setyorini, Pengaruh media pendingin pada proses hardening terhadap strukturmikro baja mangan hadfield AISI 3401 PT Semen Gresik, Jurnal Teknik POMITS Vol. 2, No. 2, (2013)
[8]. Yuliana Aziza1, Yayi Febdia Pradani, Pengaruh kadar garam dapur (NaCl) dalam media pendingin terhadap tingkat kekerasan pada proses pengerasan baja ST-60, FTIKA Unira Malang | Vol. 1 | No. 1, Oktober 2017.
[9]. Hamzah Nur, Pengaruh penggunaan media pendingin air garam, air tawar, dan air asam pada perlakuan pnas terhadap kekerasan baja ST 60, TEKNOLOGI VOL. 16 NO. 1 APRIL 2017
[10]. M. Taufan Rizal, Pengaruh kadar garam dapur (NaCl) dalam media pendingin terhadap tingkat kekerasan pada proses pengerasan baja V-155, Skripsi, Jurusan Teknik Mesin FT Universitas Negeri Semarang, 2005