## The effect of tempering temperature in las connection (SMAW) at carbon steel pipes AISI 1018 on mechanical properties
Sri Mulyo Bondan Respati 1 , Helmy Purwanto 1 , Afifudin 1
1 Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Wahid Hasyim Jl. Menoreh Tengah X No.22, Sampangan, Gajahmungkur, Semarang 50232 Email korespondensi: bondan@unwahas.ac.id

## Abstrak
Pengelasan merupakan proses penyambungan dua buah logam atau lebih dengan cara mencairkan sebagian dari logam induk. Tujuan dari kajian ini adalah untuk mengetahui pengaruh tempering pada pipa baja karbon hasil pengelasan SMAW (shield metal arc welding) terhadap kekuatan tarik, kekerasan dan mikrostruktur. Tujuan dari proses tempering adalah untuk menghilangkan tegangan dalam dan mengurangi kekerasan. Material yang digunakan pada kajian ini adalah pipa baja karbon rendah berdiameter 2 inchi, dengan variasi suhu tempering antra  400 o C,  450 o C  500 o C,  550 o C  dan  600 o C.  Nilai  kekuatan  tarik  paling  tinggi  pada  spesimen  tanpa  temper sebesar  489,85  MPa,  sedangkan  nilai  uji  tarik  paling  rendah  terdapat  pada  spesimen  dengan  temper  400 o C sebesar 391,13 MPa. Nilai kekerasan tertinggi terdapat pada daerah HAZ pada spesimen tanpa temper sebesar 58  HRB  dan  nilai  kekerasan  terendah  terdapat  pada  spesimen  dengan  temper  550 o C  pada  daerah  logam  las sebesar 34,7 HRB. Sedangkan pengaruh tempering terhadap struktur mikro pada hasil pengelasan pada daerah logam induk dengan pengaruh temper 550 o C tampak struktur ferit dan perlit yang halus dan rapat.
Kata kunci : kekerasan, kekuatan tarik, pipa baja karbon, SMAW, tempering.

## Abstract
Welding is the process of connecting two or more metals by melting some of the parent metal. The purpose of this study  was to  determine the effect  of tempering  on carbon  steel  pipes as a result of SMAW  welding  (shield metal arc welding) on tensile strength, hardness and microstructure. The purpose of the tempering process is to eliminate internal stresses and reduce hardness. The material used in this study is a 2 inch diameter low carbon steel  pipe,  with  variations  in  tempering  temperature  between  400 o C,  450 o C  500 o C,  550 o C  and 600 o C. The highest tensile strength value in the non-tempering specimens was 489.85 MPa, while the lowest tensile test value was found in the specimens with tempering 400 o C of 391.13 MPa. The highest hardness value is found in the HAZ region in specimens without tember of 58 HRB and the lowest hardness value is found in specimens with tempered 550 o C in the weld metal area of 34.7 HRB. While the effect of tempering on the microstructure on the welding results on the parent metal area with the effect of temper 550 o C is a fine and dense structure of ferrite and pearlite.
Keywords: hardness, tensile strength, carbon steel pipe, SMAW, tempering.

## 1. Pendahuluan
Teknologi  pengelasan  dengan  seiring  perubahan waktu  proses  produksi  yang  dipakai  dalam  dunia industri  khususnya  bidang  kontruksi  bangunan, perkapalan  dan  pembuatan  mesin  peralatan  pabrik. Pengelasan dapat didefinisikan sebagai penyambungan  dua  buah  logam  atau  lebih  dengan cara  mencairkan  sebagian  logam.  Menurut Deutche Industrie  Normen (DIN)  mendefinisikan  las  sebagai ikatan  metalurgi  pada  sambungan  logam  ataupun logam  paduan  yang  dilaksanakna  dalam  keadaan lumer  atau  cair.  Pengelasan  SMAW  atau  sering disebut  sebagai  las  busur  listrik  adalah  proses pengelasan yang menggunakan panas untuk mencairkan  material  dasar  atau  logam  induk  dan elektroda  sebagai  bahan  pengisi.  Pengelasan  pada logam  tidak  semua  memiliki  sifat  mampu  las  yang baik.  Baja  karbon  rendah  dapat  dilas  dengan  semua metode  pengelasan  yang  ada  dan  mempunyai kepekaan retak sangat rendah bila dibanding dengan
baja karbon lainnya [1]. Salah satu baja karbon rendah yang  digunakan  pada  industri  minyak  adalah  pipa. Pipa  merupakan  media  atau  alat  yang  digunakan untuk  mengalirkan  fluida  yang  bertekanan  ataupun tanpa  tekanan.  Kajian  mengenai  pengelasan  cukup banyak dilakukan untuk mengukur hasil lasan. Mizhar dan  Pandiangan  (2014)  [2]  membahas  pengaruh masukkan  panas  struktur  mikro,  kekerasan  dan ketangguhan  hasil  lasan  SMAW  pipa  2,5  inchi, Bahwa pengaruh masukan panas sangat mempengaruhi dari hasil lasan. Hasil lasan yang lebih keras  dari  logam  induk  membuat  ketahanan  korosi yang  lemah  [3].  Sehinga  perlu  ditemper  untuk
menurunkan kekerasannya. Temper untuk menurunkan  kekerasan  juga  pernah  dilakukan  oleh Jaya  (2018)  [4].  Hasilnya  yaitu  semakin  tinggi  suhu tempering semakin rendah kekerasannya. Dengan ini maka  dilakukan  suatu  analisis  pengaruh tempering pada  pipa  baja  karbon  lasan  SMAW  terhadap kekuatan tarik, kekerasan dan struktur mikro.

## 2. Metode
Bahan  yang  digunakan  dalam  kajian  ini  adalah  pipa baja karbon 2 inchi dengan tebal dinding pipa 4 inchi seperti pada Gambar 1.
Gambar 1. Pipa baja karbon sebelum dilas.
Pada kajian ini menggunakan las busur listrik. Dalam melakukan pengelasan diperlukan energi panas yang diperoleh  dari  energi  listrik  (AC/DC)  besarnya  arus dari  busur  listrik  sebesar  130  A.  Bentuk  sambungan lasan  berbentuk  kampuh  V  tunggal  merupakan sambungan  yang  dipakai  pada  pipa  dengan sambungan fitting [5].  Untuk  standar  spesimen  uji tarik pipa baja karbon diambil dari ASME Section IX [6]. Spesimen uji tarik dapat dilihat pada Gambar 2.
Gambar 2. Spesimen uji tarik ASME-IX.
Diagram  alur  yang  digunakan  dalam  kajian  ini ditunjukkan pada Gambar 3.
Gambar 3. Diagram alur.

## 3. Hasil dan Pembahasan

## Hasil Pengujian Tarik
Nilai  hasil  pengujian  tarik  hasil  pengelasan  dengan variasi  tempering,  material  pipa  baja  karbon  seperti terlihat pada Gambar 4.
Gambar 4. Grafik tegangan tarik dan tegangan luluh.
Gambar  4  menunjukkan  bahwa  nilai  kekuatan  tarik tertinggi  setelah  melalui  proses  pengelasan  dan temper pada spesimen dengan temper 600 o C dengan nilai  kekuatan  tarik  sebesar  401,4  MPa  dan  nilai terendah  pada  spesimen temper 400 o C  dengan  nilai kekuatan tarik 378,8 MPa. Sedangkan nilai tegangan luluh  tertinggi  terdapat  pada  setelah  melalui
348, 4 311, 0 298, 9 284, 7 339, 8 285, 4 303, 9 412, 3 374, 2 378, 8 382, 9 383, 5 397, 9 401, 4 0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 350,0 400,0 450,0 RAW material Tanpa temper Temper 400°C Temper 450°C Temper 500°C Temper 550°C temper 600°C T e g a n g a n ( M P a ) Spesimen Teganga n luluh (MPa) Teganga n tarik (MPa)
pengelasan dan temper terdapat pada spesimen temper 500 o C  sebesar  339,8  MPa  dan  tegangan  luluh terendah  pada temper 450 o C.  Disebabkan  karena berkurangnya  kandungan  mangan  (Mn)  dan  Silikon (Si) akibat dari proses temper .

## Hasil Pengujian Kekerasan
Pengujian  kekerasan  dilakukan  pada  3  bagian  yaitu pada  bagian  logam  induk  ( base  matal ),  daerah  las ( weld  metal )  dan  pada  daerah  HAZ.  Setiap  daerah dilakukan  3  kali  pengujian.  Nilai  kekerasan  dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil pengujian kekerasan.
Pada  Tabel  1,  kekerasan raw  material pipa  baja karbon sebelum dilakukan perlakuan yaitu 55,5 HRB. Setelah dilakukan pengelasan kekerasan logam induk menjadi  45  HRB,  hal  itu  disebabkan  karena  logam induk  mendapat  pengaruh  dari  panas.  Untuk  lebih jelas  perubahan  kekerasan  pada  masing-masing spesimen dapat ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Grafik nilai kekerasan.

## Hasil Pengujian Mikro
Pada  Gambar  6(a)  tampak  struktur  ferit  yang ditunjukkan berwarna putih yang paling mendominasi dan cenderung lunak sementara perlit yang berwarna gelap dan sedikit porositas karena adanya perubahan suhu yang lambat dan adanya kotoran atau debu yang terjebak  pada  material.  Adapun  pada  Gambar  6(b) adalah hasil struktur mikro pada daeerah HAZ dengan perlakuan temper 400 o C  struktur  mikronya  terdapat fasa  martensit  dan  membuktikan  perubahan  suhu lebih  cepat  berubah  dibandingkan  dengan  spesimen yang  dilakukan temper 450 o C  dan  600 o C  martensit terlihat lebih rapat pada daerah HAZ, pada spesimen
temper 400 o C  berbentuk  seperti  jarum-jarum  yang jumlahnya  sedikit  dan  bagian  pinggirnya  berwarna hitam. Sedangkan fasa ferit masih mendominasi tetapi tidak  seperti  Gambar  6(a).  Pada  spesimen temper 450 o C  yang  terlihat pada Gambar 6(c) menunjukkan struktur martensit lebih banyak dibandingkan dengan spesimen temper 400 o C, dikarenakan perubahan suhu spesimen  450 o C  lebih  lama  dibandingkan  spesimen 400 o C. Sedangkan pada spesimen 500 o C yang terlihat pada  Gambar  6(d)  adanya  porositas  karena  adanya kotoran atau debu yang terjebak pada material [7].
(a)
(b) (c) 0 10 20 30 40 50 60 70 Tanpa temper Temper 400 Temper 450 Temper 500 Temper 550 Temper 600 N il ai k ek er as an ( HRB ) Spesimen Induk HAZ LAZ
(d) (e) (f)
Gambar 6. Daerah HAZ (a) tanpa temper, (b) temper 400 o C, (c) temper 450 o C, (d) temper 500 o C, (e) temper 550 o C dan (f) temper 600 o C.
Pada  spesimen temper 550 o C  yang  terlihat  pada Gambar 6(e) adanya ferit batas butir walaupun hanya sedikit karena pendinginannya lebih lambat dari suhu temper 500 o C.  Sedangkan  pada  spesimen temper 600 o C  adanya  struktur  martensit  yang  disebabkan oleh panas yang sangat tinggi.
Menurut Sonawan dan Suratman [8], logam las terdiri dari  logam  las  dan  bahan  tambahan  dari  elektroda, karena  logam  las  dalam  pengelasan  kemungkinan besar  menjadi  pemisah  komponen  yang  menjadikan struktur  tidak  homogen  sehingga  menimbulkan terjadinya fasa bainit yang menurunkan ketangguhan dan cenderung lunak dicirikan dengan struktur mikro logam  las  adalah columnar  grains yang  berasal  dari logam  induk.  Pada  Gambar  7(a)  yang  merupakam struktur mikro daerah las tanpa temper tampak terlihat fasa batas butir yang menurut Setiawan dan Wardana [7]  ferit  batas  butir  karena  adanya  pengaruh  panas terhadap  material  logam  las  dengan  perubahan  suhu yang  lambat  maka  akan  terlihat columnar  grains di sekitar  batas  butir.  Dikarenakan  nilai  uji  tarik mengalami  kenaikan,  sedangkan  pada  Gambar  7(b) fasa  ferit  masih  banyak  dan  besar  disebabkan  laju waktu  suhu  mengalami perubahan dalam kandungan unsur-unsur  lain  dibandingkan  spesimen  tanpa temper .  Pada  Gambar  7(c),  tampak  fasa  martensit mendominasi  yang  disebabkan  oleh  terjebaknya karbida  seperti  jarum-jarum  kecil  kehitaman. Sedangkan  pada temper 500 o C  fasa  martensit  lebih sedikit  dibandingkan  pada  spesimen temper 450 o C. Sedangkan pada Gambar 7(e) dan 7(f), struktur jenis fasa penyusunya hampir sama namun pada perlakuan temper 600 o C  terdapat  fasa  martensit.  Pada temper 550 o C fasa yang mendominasi adalah fasa ferit.
(a)
(b) (c) (d) (e) (f)
Gambar 7. Daerah las (a) tanpa temper, (b) temper 400 o C, (c) temper 450 o C, (d) temper 500 o C, (e) temper 550 o C dan (f) temper 600 o C.
Gambar  8(a)  tampak  berstruktur  martensit  dan  ferit yang  paling  mendominasi  yang  berbentuk  seperti jarum,  sedangkan  perlit  dan  ferit  banyak  dan  rapat sehingga memiliki uji tarik yang paling baik, berbeda dengan spesimen temper 400 o C pada Gambar 8(b) di mana  struktur mikronya tampak  masih  banyak perlit yang  berwarna  kehitaman,  pada  spesimen  400 o C memiliki  kekuatan  tarik  paling  rendah.  Sedangkan pada Gambar 8(c), struktur yang paling mendominasi adalah  martensit,  sedangkan  pada  spesimen  500 o C yang  ditunjukkan  pada  Gambar  8(d),  struktur mikronya  hampir  sama  denga  perlakuan temper 400 o C  namun  pada temper 500 o C  struktur  mikronya lebih  rapat  dan  halus.  Pada temper 550 o C  yang ditunjukkan  pada  Gambar  8(e),  struktur  mikro  sama seperti  spesimen temper 400 o C  dan  500 o C  namun pada temper 550 o C  struktur  mikronya  lebih  terlihat lebih  jelas  dan  susunannya  terlihat  sangat  rapat, sedangkan pada Gambar 8(f), fasa ferit masih banyak dan  besar  karena  disebabkan  laju  waktu  suhu mengalami perubahan yang cukup tinggi, dikarenakan  suhu  yang signifikan proses pengelasan dan temper .
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
Gambar 8. Daerah logam induk (a) tanpa temper, (b) temper 400 o C, (c) temper 450 o C, (d) temper 500 o C, (e) temper 550 o C dan (f) temper 600 o C.

## 4. Kesimpulan
Dari  hasil  analisa  kekutan  tarik,  kekerasan  dan struktur  mikro  pada  pengaruh tempering pada  pipa baja  karbon  hasil  pengelasan  SMAW  dapat  diambil kesimpulan bahwa nilai kekuatan tarik tertinggi pada suhu temper 600 o C  sebesar  401,4  MPa  dan  nilai
terendah pada suhu temper 400 o C sebear 378,8 MPa. Sesuai dengan tujuan dari proses tempering , semakin tinggi  suhu temper maka  nilai  kekerasan  suatu material  akan  menurun.  Pengaruh temper pada struktur  mikro  pada  hasil  pengelasan  pada  daerah logam induk dengan pengaruh temper 550 o C tampak struktur  perlit  dan  ferit  yang  rapat  dibandingkan dengan pengaruh temper lainnya.

## Daftar Pustaka
[1] Wiryosumarto,  H.,  dan  Okumura,  T.,  2000, Teknologi Pengelasan Logam, cetakan kedelapan, Jakarta: pradya Paramita.
[2] Mizhar,  S.,  Pandiangan,  I.  H.,  2014,  pengaruh masukan  panas  terhadap  struktur  mikro, kekerasan  dan  ketangguhan  pada  pengelasan Shield  Metal  Arc  Welding  (SMAW)  dari  pipa baja  diameter  2,5  inci,  Jurnal  Dinamis  Vol.  II. No. 14 Medan
[3] Yudi, G. A.,  Respati,  S.M.B.,  Syafa’at,  I., 2018,  Analisis  Laju  Korosi  Baja  ST  60  Pasca Proses Las GTAW dengan Variasi Arus Las 80, 100,  120  A  dan  Direndam  pada  Larutan  HCl Bersuhu  40̊  Celcius,  Jurnal  Ilmiah  Momentum, Vol. 15. No. 1, Hal. 44-50
[4] Jaya, M. A., Respati, S. M. B., Purwanto, H., 2018,  Pengaruh  Suhu  Tempering  Terhadap Kekuatan  Tarik,  Kekerasan  dan  Mikrostruktur Pada  Sambungan  Las  Shielded  Metal  Arc
Welding  (SMAW)  Baja  Pegas  Daun,  Jurnal
Ilmiah Momentum. Vol 14. No. 1 Hal. 16-22.
[5] Saragih,  P.,  2012,  pengaruh  posisi  pengelasan terhadap  kekuatan  takik  dan  kekerasan  pada sambungan  pipa,  Jurnal  Pendidikan  Teknologi dan Kejuruan. Fakultas Teknik Unimed. Vol. 14. No. 1.
[6] ASME  (American    Society  of    Mechanical Engineers) 1998.
[7] Setiawan,  A.  dan  Wardana,  Y.  A.  Y.,  2006, Analisa  Ketangguhan  dan  Struktur  Mikro  pada Daerah  Las  dan  HAZ  Hasil  Pengelasan Sumerged  Arc  Welding  pada  Baja  SM  490,
Jurnal Teknik Mesin Vol. 8,No. 2, hal. 57 – 6
[8] Sonawan,  H.  dan  Suratman,  R.,  2004,
Pengelasan Logam, Alfabeta, Bandung.