Abstrak —Pengelasan  terhadap  material  Bisclad  600  telah dilakukan  dengan  menggunakan  metode  pengelasan SMAW . S pesimen pengelasan dibuat dengan ukuran 100 mm x 100 mm x 10  mm  sebanyak  6  spesimen.  Proses  pengelasan  dilakukan dengan  menggunakan  parameter  arus 100 A, tegangan 12 volt, dan kecepatan 100 mm/s. pengelasan dilakukan dengan dua jenis filler  metal yaitu  E7018-H4R  untuk  bagian base  metal dan elektroda Ni-C1 untuk bagian hardfacing. S etelah itu, spesimen diberi  perlakuan  panas  pada  temperatur  650 o C  dan  750 o C dengan  waktu tahan sebesar 1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Material kemudian  diuji  dengan liquid  penetrant  test, metalografi,  dan kekerasan.  Hasil pengujian menunjukkan adanya fasa γ Nickel pada  daerah weld    metal  . Pada  daerah  HAZ  dan base  metal struktur mikro yang diamati adalah perlit dan dua karbida hasil transformasi isothermal dengan jenis sama. Kekerasan area las terendah  dicapai  oleh weld  metal sedangkan  kekerasan  pada daerah  HAZ  dan base metal lebih tinggi dibanding dengan weld metal dengan distribusi kekerasan beragam.
Kata Kunci —AWS, Base Metal, HAZ, Karbida, Weld Metal.

## I. PENDAHULUAN
ISCLAD  600  merupakan  plat  hasil cladding antara  baja karbon  rendah  dan High  Chromium  White  Cast  Iron. High  Chromium  White  Cast  Iron digunakan  sebagai  material pelapis  permukaan  untuk  menghindari  terjadinya  aus  pada equipment perusahaan.. Penggunaan paduan besi dengan jenis ini  biasanya  ditujukan  untuk melapisi Drag  Line,  Shovel, Hopper, Chute, pelat  peluncur,  deflector,  pipa  sluri, dan pipa debu  yang  kebanyakan  terdapat  pada  industri  pembuatan semen,  seperti  pada  PT.  Holcim  Indonesia. High  chromium white  cast  iron biasanya diberikan penambahan kromium dari 12-35%  [1].    Namun,  penggunaan  material  ini  pada  aplikasi industri  sedikit  rumit.  Hal  ini  dikarenakan  sifat  ketangguhan dan machinability yang  buruk.[2]  Penyebab  utama  dari  jenis kegagalan  ini  adalah  dikarenakan  timbulnya  sejumlah  karbida yang bersifat keras dan getas. Karena alasan tersebut, material dengan  jenis  ini  sangat  sulit  untuk  dilakukan  pengelasan. Kegagalan  yang  sering  terjadi  adalah  timbulnya  sejumlah cacat las seperti porositas hingga crack pada area weld metal
hingga base  metal. Oleh  karena  itu, perlu diadakan penelitian terkait  perlakuan  panas untuk  mereduksi  peluang  terjadinya kegagalan setelah material dilas. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa pengaruh post weld heat treatment pada material hasil  pengelasan  ditinjau  dari  struktur  mikro  dan  kekerasan yang  dihasilkan.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan  memberikan perlakuan  panas  pada  variasi  temperatur  650 o C  dan  750 o C dengan variasi waktu tahan selama 1 jam,  2 jam,  dan 3 jam.

## II. URAIAN PENELITIAN
A. Pengujian Komposisi
Pengujian komposisi bertujuan untuk mengetahui komposisi  aktual  dari  material.  Hasil  pengujian  komposisi yang  benar  akan  membantu  dalam  menyusun  parameter penelitian yang benar pula.

## B. Preparasi Spesimen
Tahap  persiapan  meliputi  pemotongan  pelat  induk  menjadi spesimen  pelat  dengan  ukuran  200  mm  x  100mm  x  10  mm sebanyak 6 buah. Pelat kemudian dipotong sekaligus membuat profil groove dengan  sudut  60 o dengan  ukuran 100 mm x 100 mm  x  10  mm.

## C. Proses Pengelasan
Proses  pengelasan dilakukan dengan menggunakan metode SMAW dengan menggunakan arus sebesar 100 A, tegangan 12 volt,  dan  kecepatan  pengelasan  sebesar  100  mm/menit. Pengelasan  dilakukan  dengan  menggunakan filler  metal dengan  kode  AWS  5.15  ENi-C1  untuk high  chromium  white cast  iron dan  AWS  5.1  E7018-H4R  untuk  bagian  baja  AISI 1020.

## D. Perlak uan Panas
Perlakuan  panas  dilakukan  dengan  menggunakan muffle furnace di  Departemen  Teknik  Material ITS. 6 buah spesimen pengelasan  dipotong  menjadi  berukuran  70  mm  x  100 mm x10 mm.  Perlakuan  panas  dilakukan  dengan  memanaskan  material pada  dua  variasi  temperatur  yaitu  650 o C  dan  750 o C  dengan waktu  tahan  1  jam,  2  jam,  dan  3  jam.  Setelah  itu,  semua

## Pengaruh  Variasi Holding Temperature dan Holding Time pada Post Weld Heat Treatment
Terhadap Struktur Mikro dan Distribusi Kekerasan  Hasil Pengelasan  Material Bisclad 600 Dengan  Metode Smaw Di PT. Holcim Indonesia
Amy Reza Andrea, Wikan Jatimurti,  Lukman Noerrochim Departemen Teknik Material, Fakultas Teknologi  Industri,  Institut Teknologi  Sepuluh  Nopember (ITS)
e-mail : lukman@mat-eng.its.ac.id
B
material  didinginkan  dengan  kecepatan  lambat  dengan membiarkan  material  berada  didalam furnace yang  telah dimatikan.
E. Pengujian Liquid Dye Penetrant
Liquid dye penetrant merupakan salah satu jenis pengujian tanpa  merusak.  Pengujian  ini  dilakukan  untuk  melihat  ada tidaknya  cacat  yang  ditimbulkan  dari  hasil  pengelasan   pada permukaan  logam  hasil  pengelasan.  Pengujian  dilakukan dengan  menggunakan  cairan penetrant,  cleaner,  dan developer. Pertama,  cairan penetrant disemprotkan  pada bagian  permukaan  lasan  lalu  kemudian  ditunggu  selama  10 menit.  Setelah  itu, cleaner diaplikasikan  pada  bagian permukaan  material  untuk  membersihkan  sisa penetrant. Terakhir,  cairan developer dengan  warna  putih  diaplikasikan untuk menarik penetrant dari indikasi cacat.

## F. Pengujian Metalografi
Setelah  perlakuan  panas,  spesimen  kemudian  dibersihkan dari  oksida  yang  menempel  dengan  menggunakan  gerinda. Spesimen  kemudian  dihaluskan  dengan  menggunakan  kertas amplas  dengan grade 80,  120,  320,  600,  1000,  1500,  dan 2000.  Setelah  diamplas,  material  kemudian  diberikan metal polish agar permukaannya mengkilap sekaligus menghilangkan  goresan  sisa pada material. Material kemudian direndam  dalam  larutan  etsa  nittal  dengan  komposisi  5  ml HNO 3 dan  95  ml  alkohol  dengan  waktu  rendam  sebesar  2 menit  untuk pengetasaan. Tujuan dari pengetsaan adalah untuk membuat  butir  dan  batas  butir  terkorosi.  Hal  ini  akan menimmbulkan  perbedaan  wilayah  gelap  dan  terang  pada struktur  mikro.  Setelah  dilakukan  pengetsaan,  material kemudian  diamati  dibawah  mikroskop  untuk  melihat  apa  saja fasa  yang  terbentuk  berdasarkan  perbedaan  kecerahan permukaan  hasil pengetsaan.

## G. Pengujian Kek erasan
Pengujian  kekerasan  dilakukan  untuk  mendapatkan  nilai kekerasan.  Pengujian  dilakukan dengan menggunakan metode Vickers.  Pengujian  ini  menggunakan  beban  sebesar  100  kgf dengan  waktu  indentasi  10  detik.  Pengujian  kekerasan dilakukan  untuk  menguji  nilai  kekerasan  di  3  daerah  hasil pengelasan  yag  meliputi weld  metal,  HAZ, dan base  metal. Pada  tiap  daerah,  dilakukan  indentasi  sebanyak  4  kali  pada titik  yang  berbeda.  Hasil  indentasi  kemudian diamati dibawah mikroskop  dan  dengan  menggunakan  bantuan  komputer, kekerasan material  dapat tampil di layar.

## III. H ASIL DAN DISKUSI
A. Pengujian Komposisi
Dari  hasil pengujian komposisi terhadap material  hasil cladding, didapat hasil berupa
T abel 1. Komposisi material high chrom ium  white cast iron Material
Komposisi(%massa) High Chromium White Cast Iron C Cr Mo V T i Si 2,29 12,72 0,02 0,072 0,031 0,231
T abel 2. Komposisi Material A ISI 1020 Material Komposisi(%massa) Baja AISI 1020 C Si Mn P S Cr 0,19 0,15 0,26 0,0226 0,018 0,0157

## B. Pengujian Liquid Dye Penetrant
Pengujian  dengan  menggunakan liquid  dye  penetrant menemukan cacat pada hasil pengelasan berupa porositas dan ada  hampir  pada  semua  material  ditemukan  adanya false indication cacat undercut. Kemudian  hal  itu  dikonfirmasi sebagai  cairan  penetrant  yang  meluber  ke  bagian weld metal karena  dimensi  spesimen  hasil  pengelasan  yang  mengalami distorsi  sebagai  akibat  adanya thermal  stress akibat pendinginan setelah pengelasan.

## C. Pengujian Struk tur Mik ro
Proses  pemanasan  6  spesimen  hasil  pengelasan  pada temperatur  650 o C  dan  750 o C  dengan  variasi  waktu  tahan  1 jam,  2  jam,  dan  3  jam  menunjukkan  hasil  pada  struktur  mikro menunjukkan adanya fasa berupa solid solution γ-Nickel pada daerah weld  metal. Pada daerah heat affected zone ditemukan struktur  mikro  berupa  perlit  dan  karbida.  Pada  daerah base metal, ditemukanfasa yang sama dengan daerah HAZ, dimana fasa  yang  terbentuk  adalah  karbida  dan  struktur  perlit  dan karbida.

## Gambar 1. Weld Metal 200x
1:650 o C- 1 Jam 2: 650 o C-2 Jam 3:650 o C-3 Jam 4: 750 o C-1 Jam 5: 750 o C- 2 Jam 6: 750 o C-3 Jam Fasa  yang  terjadi  pada weld  metal berupa  larutan  padat antara  Ni  dan  Fe  dan  antara  Ni  dengan  Ti  [3].  Jenis  larutan padat yang terbentuk berupa larutan padat substitusional.
Gambar 2.  HAZ 200x
1:650 o C- 1 Jam 2: 650 o C-2 Jam 3:650 o C-3 Jam 4: 750 o C-1 Jam 5:
750 o C- 2 Jam 6: 750 o C-3 Jam
Pada  gambar  2,  struktur  mikro  yang  terbentuk  di  daerah HAZ  adalah  struktur  perlit  (daerah  gelap) dan karbida(daerah terang).  Pada holding  temperature sebesar  650 o C,  terlihat bahwa  kenaikan  wktu  tahan  akan  menghasilkan perlit dengan ukuran  semakin  kasar  pula.  Pada  temperatur  sebesar  750 o C, kenaikan  waktu  tahan  juga  akan  membuat  ukuran  perlit menjadi  kasar.
Gambar 3. Base Metal 200x
1:650 o C- 1 Jam 2: 650 o C-2 Jam 3:650 o C-3 Jam 4: 750 o C-1 Jam 5: 750 o C- 2 Jam 6: 750 o C-3 Jam
Pada  gambar  3,  terlihat  s truktur  mikro yang terbentuk pada daerah base metal sama seperti pada HAZ, yaitu struktur perlit dan karbida. Pada holding temperature sebesar 650 o C dengan waktu  tahan  1  jam  ,  gambar  3  poin  1,  menunujukkan  adanya pertumbuhan  perlit  yang  tebal  namun  tidak  memutus kontinuitas karbida. Pada waktu tahan sebesar 2 jam, gambar 3 poin  2,  perlit  yang terbentuk memiliki morfologi equaixed dan karbida  menyambung  secara  kontinu. Pada waktu tahan 3 jam pada  temperatur  750 o C,  gambar  3  poin  3,    struktur  perlit tumbuh dengan sangat hebat.

## D. Pengujian Kek erasan
Pengujian  kekerasan  yang  dilakukan  pada  6  spesimen pengujian dengan 3 daerah pengujian, yaitu weld metal secara keseluruhan  menunjukkan  nilai  kekerasan  terendah.  Nilai kekerasan  pada  daerah  HAZ  dan base  metal menunjukkan nilai  yang tinggi.
Gambar 4. Grafik Distribusi Kekerasan pada 650 o C
Pada  Gambar  4,  kekerasan  terendah  dicapai  oleh weld metal. Nilai  kekerasan  yang  rendah  pada weld  metal disebabkan  oleh  bentuk  penguatan  berupa solid  solution strengthening yang lebih rendah dibanding penguatan melalui kemunculan  senyawa  karbida.  Selain  itu,  jenis  penguatan berupa subtitutional solid solution juga berpengaruh pada nilai kekerasan yang rendah. [4].
Gambar 5.  Grafik Distribusi Kekerasan pada 750 o C
Pada  Gambar  4,  HAZ  dengan  pemanasan 650 o C, kekerasan yang  dicapai  oleh  material  dengan  perlakuan  panas  2  jam memiliki tingkat kekerasan tertinggi. Hal ini  sangat dimungkinkan melihat struktur dari perlit yang terputus - putus sehingga  tidak  kontinu.  Oleh  karena  itu,  menyebabkan presipitat  karbida  membentuk  network  yang  kemudian  akan menambah  kekerasan  dari  material.  Pada  gambar  5,  perlakuan panas  pada  temperatur  750 o C,  dengan  waktu  tahan sebesar 2 jam,  kekerasan  HAZ  merupakan  yang  tertinggi.  Hal  ini dikarenakan  pada  beberapa  daerah  dijumpai  struktur carbide network dan  berbentuk lath. Bentuk  ini  akan  menambah kekerasan  pada logam. [5]. Kekerasan pada waktu tahan 3 jam menunjukkan  penurunan  kekerasan  pada  kedua  waktu pemanasan. Hal ini dimungkinkan akibat semakin membesarnya  struktur  perlit  dan  semakin  karbida  mengalami degradasi  morfologi  [6].  Pada  temperatur  yang  sama  dengan waktu  tahan  selama  1  jam,  kekerasan  daerah  HAZ  menurun. Hal  ini  terjadi  akibat  degradasi  bentuk  karbida  setelah pemanasan.  Pada  waktu  tahan  3  jam,  kekerasan  pada  daerah HAZ  menurun  jauh.  Hal  ini  kemudian  penulis  konfirmasi melalui  pengamatan  mikro  struktur  dimana  ukuran  perlit yang dihasilkan  bertambah  tebal  dan  karbida  primer  terdegradasi dengan intensitas yang besar.
Pada  Gambar  4  bagian base  metal ,  kekerasan  tertinggi dicapai  pada holding  time 2  jam  dengan  temperatur pemanasan 650 o C. Nilai ini tidak jauh berbeda dengan holding time 1 jam. Kekerasan dapat dipertahankan dengan sangat baik dikarenakan  banyak  terdapat  struktur lath  carbide  network yang  terjadi  dan  daerah  perlit  yang  terbentuk  menunjukkan struktur  yang  tidak  kontinu.  Sebagai  akibatnya,  jaringan karbida  yang  terbentuk  semakin  luas  dan  kontinu. Kekerasan pada  bagian base  metal yang  terendah  ditunjukkan  oleh perlakuan  panas  dengan holding  time 3  jam  pada temperatur 750 o C,  Gambar  5.  Penurunan  kekerasan  yang  sangat  besar diakibatkan  oleh  pertumbuhan  perlit  yang  semakin  besar sebagai  akibat  semakin  banyaknya  karbon  yang  keluar  ke batas butir ferit dengan semakin lamanya  waktu holding.

## IV. K ESIMPULAN
Dari  penelitian  yang  telah  dilakukan,  didapat  beberapa kesimpulan  yaitu :
1. Struktur  Mikro  yang  didapat  setelah  dilakukan perlakuan  panas  secara  umum  adalah  berupa γ  Nickel pada  daerah weld   metal . Pada daerah HAZ dan base metal struktur  mikro  yang  diamati  adalah  perlit  dan dua  karbida  yang  terbentuk  setelah  melewati  garis eutektik dan eutektoid.
2. Kekerasan pada weld  metal merupakan yang terendah. Hal  ini  dikarenakan  bentuk  penguatan  secara  larutan
padat  substitusional.  kekerasan  pada bagian HAZ dan base  metal yang  tertinggi  dicapai  pada  waktu  tahan 2 jam  untuk  kedua  variasi.  Penurunan  kekerasan  terjadi pada daerah HAZ dan base metal dengan waktu tahan 3 jam.  Penurunan  kekerasan  disebabkan  oleh  beberapa hal  yaitu  terbentuknya  fasa  perlit,  karbida  yang  tidak kontinu, dan adanya degradasi karbida dengan semakin lamanya  waktu  tahan  dan  pendinginan  pada  proses annealing .

## DAFTAR PUSTAKA
[1] F.  J.  B.  P  Fernandez,  “ Wear  and  oxidation  behavior  of  high- chromium white cast irons,” J. Mater. Charact. , vol. 6, pp. 669–
674, 2013.
[2] M.  .  D.  L.  M.M Jansen, “ Fracture toughness of high chromium white cast iron in relation to the primary carbide morphology,” in Proc. 13 th European Conference on Fracture , 2008. [3] J. . K. G Gacciamini, “ Critical Evaluation of the Fe-Ni, Fe-T i, and Fe-Ni-T i Alloy Systems,” vol. 14, pp. 10–11, 2005.
[4] R. W. . Bhadesia, H.K.D.H., Honeycombe, Steels: Microstructures
and Its Property . UK: Butterworth-Heinemann, 2006.
[5] D. S. D. Kopyciński, E. Guzik, “ Analysis of the High Chromium Cast Iron Microstructure after the Heat Treatment,” Foundry Eng. , vol. 3, p. 43, 2014.
[6] A. L. E. Karantzalis, “icrostructure and properties of high chromium cast  irons:  effect  of  heat  treatments and alloying additions,” J. Mater. Eng. Perform . , vol. 2, pp. 451–452, 2013.