## Jurnal Pendidikan Teknik Mesin Undiksha
p-ISSN: 2614-1876, e-ISSN: 2614-1884

## Pengaruh Variasi Media Pendingin Quenching Terhadap Kekerasan Baja Aisi 1045

## Effect of Variation of Quenching Cooling Media on the Hardness of Aisi 1045 Steel
Anugrah Agung Ramadhan 1 , Elfahmi Dwi Kurniawan 2 , Darti 3 , Rudi Hermawan 4
1 Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Universitas Sriwijaya, Palembang, Indonesia
e-mail: anugrahagungr@fkip.unsri.ac.id 1 , elfahmidwikurniawan@unsri.ac.id 2,
dartipurnamasari1@gmail.com 3 , rudihermawan@fkip.unsri.ac.id

## Abstrak
Baja AISI 1045 memiliki kandungan karbon berkisar 0,42% hingga 0,50% , penggunaan baja AISI  1045  sebagai  komponen sparepart mesin seperti  roda gigi, poros, kruk  as,  rantai  dan batang  penghubung  piston.  Upaya  agar  baja  lebih  tahan  gesekan  atau  tekanan  adalah dengan  cara  hardening.  Tujuan  penelitian  ini  untuk  mengetahui  pengaruh  variasi  media pendingin  quenching  terhadap  kekerasan  baja  AISI  1045,  jenis  penelitian  yang  digunakan adalah penelitian eksperimen. Spesimen berbentuk silinder kecil dengan ukuran diameter 25 mm  dan  tebal  20  mm.  Spesimen  dipanaskan  menggunakan  tungku  pemanas  dengan suhu 850 ℃ dan holding time 28 menit, dengan media quenching solar, dromus oil dan air kelapa muda,  dan  diuji  kekerasan  vickers  dengan  beban  30  kgf.  Hasil  kekerasan  tertinggi  pada spesimen  quenching  air  kelapa  muda  dengan  nilai  kekerasan  752,764  kg/mm2,  kemudian spesimen  quenching  solar  dengan  nilai  kekerasan  271,764  kg/mm2  dan  nilai  kekerasan terendah pada media quenching dromus oil 264,780 kg/mm2.
Kata kunci: Kekerasan, Media Pendingin, Pendinginan.

## Abstract
AISI 1045 steel as engine spare parts components such as gears, shafts, crankshafts, chains and piston connecting  rods.  Efforts  to  make  steel  more  resistant  to  friction  or  pressure  is  by  hardening.  The purpose  of  this  study  was  to  determine  the  effect  of  variations  in  quenching  cooling  media  on  the hardness  of  AISI  1045  steel,  the  type  of  research  used  was  experimental  research.  Small  cylindrical specimens with a diameter of 25 mm and a thickness of 20 mm. The specimens were heated using a heating furnace with a temperature of 850 ℃ and a holding time of 28 minutes, using diesel quenching media, dromus oil and young coconut water, and tested for Vickers hardness with a load of 30 kgf. The highest  hardness  results  were  found  in  young  coconut  water  quenching  specimens  with  a  hardness value of 752,764 kg/mm2, then diesel quenching specimens with a hardness value of 271,764 kg/mm2 and the lowest hardness value on dromus oil quenching media 264,780 kg/mm2.
Keywords : Cooling Media, Hardness, Quenching.

## 1. PENDAHULUAN
Baja  adalah  salah  satu  logam  yang  banyak  digunakan  untuk  kegiatan  industri  baik dalam proses industri maupun sebagai komponen mesin dan konstruksi. Beberapa sifat-sifat baja  sebagai  bahan  teknik  dengan  penggunaannya  yang  luas,  yakni  mempunyai  kekuatan statik  dan  kekuatan  dinamik,  tahan  korosi,  ulet  dan  mudah  diolah  serta  mempunyai  sifat elektromagnetik  (Suarsana  et  al.,  2018).  Salah  satu  dari  sekian  banyaknya  baja  adalah American  Iron  and  Steel  Institute  (AISI)  1045, merupakan  baja karbon  dengan  kandungan karbon  berkisar  antara  0,42%  hingga  0,50%  yang  termasuk  dalam  kelompok  baja  karbon sedang  (Pramono  et  al.,  2012).  Dalam  penerapannya  baja  AISI  sering  mengalami  gesekan dan tekanan, sehingga ketahanan aus dan kekerasan sangat diperlukan.
Untuk  mendapatkan  kekerasan  dan  ketahanan  aus  dari  bahan-bahan  tersebut  dapat dilakukan  perlakuan  panas  dan  quenching.  Tujuan  perlakuan  panas  adalah  untuk meningkatkan  keuletan,  menghilangkan  tegangan  internal,  menghaluskan  butir, meningkatkan  kekerasan  logam,  dan  tegangan  tarik  (Handoyo,  2015).  Salah  satu  metode perlakuan panas yang dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan baja adalah metode quenching  (Hartanto  et  al.,  2020).  Quenching  adalah  proses  pengolahan  logam  melalui pendinginan cepat. Quenching adalah proses pendinginan material secara cepat dari rentang temperatur austenisasi 815°C untuk baja hingga 870°C (Setiadi & Samlawi, 2019).
Untuk mengetahui kemampuan dari jenis variasi media pendingin maka peneliti akan menggunakan  media  pendingin  solar,  dromus  oil  dan  air  kelapa  muda  untuk  digunakan pada  proses  heat  treatment  quenching  dengan  menggunakan  baja  AISI  1045.  Ditemukan dalam  beberapa  jurnal  bahwa  media  pendingin  solar  dapat  meningkatkan  kekerasan  dan menurunkan kekerasan, oleh karena itu peneliti akan menggunakan media pendingin solar untuk  membuktikan  pada  baja  AISI  1045  bisa  meningkatkan  kekerasan  atau  menurukan kekerasan. Selain minyak yang digunakan sebagai pendingin dalam proses perlakuan panas, bahan bakar minyak atau oli juga dapat digunakan. Karena memiliki sifat menyebar di atas permukaan  geser,  akibatnya  membuat  keausan  dan  kenaikan  suhu  sangat  rendah. Konsistensi bahan dasar minyak solar dan  bahan bakar solar mempengaruhi pendinginan. Pemanfaatan  solar  sebagai  pendingin  menyebabkan  lapisan  karbon  pada  benda  uji bergantung  pada  konsistensi  oli.  Berdasarkan  tujuan  meningkatkan  sifat  baja,  peneliti memilih  perlakuan  panas  pendinginan  media  solar  dengan  fakta  bahwa  solar  termasuk dalam  cairan  jenis  minyak  (Purwanto,  2011).  Media  pendingin  dromus  oil  bisaanya digunakan  sebagai  pendingin  pada  proses  permesinan  namun  bisaanya  dicampur  dengan air, menurut  (Trio Nur wibowo & Wahyudi, 2019) dromus oil bisa meningkatkan kekerasan oleh  karena  itu  peneliti  menggunakan  dromus  oil  pada  heat  treatment  tanpa  dicampur dengan air.

## Tabel 1. Komposisi dan Sifat Kimia Dromus (Matein, 2016)
Nama Kandungan Sifat Kimia Sodium sulphonate 1-4,9% Titik didih awal : >100 ⁰ C Polyolefin ether 1-3% Titik didih dadakan : >100 ⁰ C Alkyl anide 1-3% Densitas : 930 Kg/m3 pada 15 ⁰ C Long chain alkenyl amide borate 1-2,4% Viskositas 4 Pa.s
Menurut    (Ramadhan,  n.d.,  2021)  air  kelapa  muda  dapat  meningkatkan  kekerasan pada baja karbon sedang. Kandungan mineral yang terkandung dalam komposisi kimia air
kelapa  dapat membantu meningkatkan kekerasan  Baja  JIS  S45C  (Hawari,  et  all.,  2020). Air kelapa  memiliki  kandungan  elektrolit  yang  lebih  tinggi  dibandingkan  air  biasa,  sehingga lebih sulit untuk membekukan atau mendidihkan (Permana et al., 2020). Air kelapa dipilih untuk media  pendingin  quenching karena  mempunyai keunggulan  laju  pendinginan  yang tinggi  dan  laju  korosi  yang  sangat  rendah  (Matein,  2016).  Dalam  hal  ini  peneliti menggunakan  uji  kekerasan  Vickers  setelah  baja  AISI  1045  tersebut  di  heat  treatment quenching untuk melihat nilai kekerasan dari beberapa media pendingin yang belum pernah ditemukan pada penelitian sebelumnya.

## 2. METODE
Berdasarkan masalah dan tujuan penelitian ini, penulis menggunakan jenis penelitian eksperimental  (Studi  Eksperimen)  untuk  menentukan  nilai  kekerasan  dari  hasil  perlakuan panas  pengerasan  pada  baja  AISI  1045  dan  dengan  variasi  media  pendinginan.  Pada penelitian  ini  membahas  mengenai  konsep  perlakuan  panas  quenching,  media  pendingin dan  kekerasan  dengan  menggunakan  baja  AISI  1045.  Objek  pada  penelitian  ini  ialah  Baja AISI 1045, setiap spesimen uji berukuran diameter 25 mm dan tebal 20 mm. Baja AISI 1045 termasuk  kelompok  baja  karbon  sedang  (Pramono,  2012).  Angka  45  pada  AISI  1045 menunjukkan kandungan karbon baja, yaitu 0,45%.

## 3. PROSEDUR PENELITIAN
Prosedur penelitian memiliki beberapa tahap: (1) mempersiapkan alat dan bahan serta spesimen uji yang akan digunakan. (2) Spesimen uji yang digunakan adalah Baja AISI 1045 yang  berukuran  diameter  25mm  dan  tinggi  20mm sebanyak 8 spesimen  (3) Dua spesimen tidak  diberi  perlakuan  panas,  dan  enam  spesimen  yang  lain  akan  diberi  perlakuan  panas dengan suhu 850°C dengan penahanan Holding time sampai 28 menit. (4) Selanjutnya untuk spesimen  yang  diberi  perlakuan  panas  akan  dicelup  dengan  tiga macam  media  pendingin yang  berbeda,  yaitu  solar,  Dromus  oil,  dan  air  kelapa  murni.  (5)  Spesimen  yang  sudah dingin  akan  diamplas  hingga  permukaan  halus  dan  bersih.  (6)  Semua  spesimen  diuji kekerasan  menggunakan  uji  kekerasan  Vickers.  (7)  Data  pengujian  akan  dihitung  hingga mendapatkan hasil nilai kekerasan dari setiap spesimen. Hasil perhitungan nilai kekerasan akan  dianalisis  dengan  menghitung  persentase  nilai  kekerasan  spesimen  tanpa  perlakuan dan dengan heat treatment. (8) Selanjutnya hasil yang telah didapat akan dibuat kesimpulan, dan penelitian selesai.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Penggunaan  variasi  media  pendingin  quenching  pasca  heat  treatment  dengan menggunakan  suhu  850°C,  memperoleh  hasil  yang  bervariatif.  Kekerasan  yang  tertinggi pada  spesimen  quenching  media  pendingin  air  kelapa  muda,  yaitu  751,955  kg/mm2  dan 753,573  kg/mm2.  Kemudian  disusul  dengan  nilai  kekerasan  sebesar  272,798  kg/mm2  dan 270,729  kg/mm2  oleh  spesimen  quenching  solar.  Nilai  kekerasan  spesimen  quenching dromus oil yaitu 264,388 kg/mm2 dan 265,172 kg/mm2. Spesimen dengan nilai kekerasan terendah pada spesimen tanpa perlakuan dengan nilai sebesar 253,953 kg/mm2 dan 250,031 kg/mm2.
.
Kenaikan persentase kekerasan pada spesimen awal hingga spesimen yang telah diberi heat treatment  dan  quenching.  Peningkatan paling  tinggi  pada spesimen yang  telah  diberi heat treatment quenching media pendingin air kelapa muda dengan persentase peningkatan kekerasan sebesar 198,4% dan 199%. Disusul dengan nilai persentase peningkatan kekerasan sebesar  8,25%  dan  7,43%  oleh  spesimen  yang  telah  diberi  heat  treatment  dan  quenching media pendingin solar, dan persentase peningkatan terkecil oleh spesimen yang telah diberi heat  treatment  dan  quenching  media  pendingin  dromus  oil  sebesar  4,91%  dan  5,23%. Dengan  demikian  peningkatan  kekerasan  yang  optimum  terjadi  pada  quenching  media pendingin air kelapa muda.
Menurut (Prabowo, 2019) media pendingin diperlukan untuk mengubah sifat mekanik
baja  agar  memperoleh  sifat  yang  lebih  keras  dari  kekerasan  awal,  maka  hubungan  antara perlakuan  panas  quenching  dengan  media  pendingin  dapat  membuat  baja  mencapai kekerasan  yang  lebih  dari  sebelumnya.  Air  kelapa  muda  menjadi  media  pendingin  yang
Spesimen Uji VHN
(Kg/mm 2 ) Persentase peningkatan nilai kekerasan (%) Quenching Solar 272,798 8,25 270,729 7,43 Quenching dromus oil 264,389 4,91 265,172 5,23 Quenching air kelapa muda 751,995 198,4 753,573 199
paling  tinggi  nilai  kekerasannya,  dikarenakan  air  kelapa  muda  merupakan  jenis  air  yang viskositas  1,01 Pa.s  (Victor  L.  Streeter,  1992).  Nilai  viskositas yang  rendah pada  air kelapa muda  menunjukkan  bahwa  air  kelapa  muda  memiliki  tingkat  kecairan  yang  tinggi.  Oleh karena itu semakin cair media yang digunakan maka semakin cepat dingin spesimen yang didinginkan, sehingga semakin cepat dingin spesimen maka semakin tinggi nilai kekerasan (Trihutomo,  2015).  Menurut  (Matein,  2016)  air  kelapa  muda  memiliki  keunggulan  laju pendinginan yang tinggi dan laju korosi yang rendah.
Nilai  kekerasan  pada  spesimen  yang  diquenching  menggunakan  media  pendingin solar  yaitu  272,798  kg/mm2  dan  270,729  kg/mm2.  Menurut  (Lawang  et  al.,  2019)  solar memiliki  viskositas  sebesar  2,45  Pa.s  dan  densitas  858  kg/m3  artinya  solar  memiliki kekentalan yang lebih tinggi daripada air kelapa dan lebih rendah daripada dromus oil dan massa jenis yang lebih kecil sehingga laju pendinginan pada spesimen menjadi lambat, laju pendinginan yang  lambat membuat nilai  kekerasan  tidak  meningkat  tinggi  dari kekerasan awal.  Meskipun  peningkatan  kekerasan  quenching  solar  tidak  optimum  namun  dapat membuktikan  bahwa  quenching  dengan  media  pendingin  solar  dapat  meningkatkan kekerasan Baja AISI 1045.
Spesimen  yang  diquenching  menggunakan  dromus  oil  memiliki  nilai  kekerasan sebesar  264,389  kg/mm2  dan  265,172  kg/mm2.  Terjadinya  kenaikan  yang  tidak  terlalu signifikan, namun dapat membuktikan bahwa pendinginan dengan menggunakan dromus oil  dapat  meningkatkan  kekerasan  Baja  AISI  1045.  Menurut  (Karmin  &  Muchtar  Ginting, 2016)  dromus  oil  memiliki  densitas  sebesar  930  kg/m3  pada  suhu  15 ℃ dan  viskositas sebesar  4  Pa.s,  densitas  yang  lebih  tinggi  dibandingkan  solar  namun  memiliki  viskositas yang lebih tinggi sehingga membuat laju pendinginan yang lambat. Laju pendinginan yang lambat membuat nilai kekerasan tidak meningkat tinggi dari kekerasan awal (Siahaan, 2019).
Menurut  (Trihutomo,  2015)  beberapa  faktor  yang  mempengaruhi  laju  pendinginan suatu media, yaitu :

## 1. Viskositas
Viskositas  pada  media  pendingin  merupakan  salah  satu  faktor  yang  mempengaruhi hasil  kekerasan,  sehingga  semakin  tinggi  angka  viskositas  suatu  media  maka  semakin lambat laju pendinginannya.

## 2. Densitas
Densitas  ialah  massa  jenis  pada  suatu  media  pendingin  (fluida),  semakin  tinggi densitas  pada  suatu  media  pendingin  maka  akan  semakin  cepat  laju  pendinginannya. Dengan  demikian  peningkatan  kekerasan  yang  optimum  terjadi  pada  quenching  media pendingin air kelapa muda.

## PENUTUP
Berdasarkan  data  yang  diperoleh  diatas  maka  dapat  disimpulkan  bahwa  pengaruh variasi  media  pendingin  quenching  memberikan  dampak  pada  nilai  kekerasan  baja  AISI 1045. Dari setiap kekerasan pada media quenching yang digunakan bahwa air kelapa muda menjadi  media  pndingin  yang  paling  baik  dari  ketiga  media  pendingin  yang  digunakan, karena air kelapa muda merupakan cairan jenis air sedangkan solar dan dromus oil adalah cairan  jenis  minyak.  Semakin  cair  media  pendingin  yang  digunakan  maka  semakin  cepat dingin spesimen yang diquenching, sehingga semakin cepat dingin akan semakin tinggi nilai kekerasan yang diperoleh.
Dalam  melakukan  penelitian  ini  peneliti  ingin  menyampaikan  saran  yang  berhubungan dengan penelitian ini. Sebaiknya spesimen yang diuji permukaannya harus datar dan rata, agar  spesimen  tidak  perlu  lagi  menggunakan  penyangga  saat  penekanan.  Kepada  peneliti selanjutnya  hendaknya  media  pendingin  yang  digunakan  lebih  diperbanyak  dan divariasikan  lagi  agar  dapat  mengetahui  lebih  banyak  media  pendingin  yang  baik  untuk meningkatkan kekerasan Baja AISI 1045. Baiknya dapat menggunakan jenis pengujian lain seperti struktur mikro, ketangguhan atau pengujian tarik.

## DAFTAR RUJUKAN
Handoyo,  Y.  (2015).  Pengaruh  Quenching  Dan  Tempering  Pada  Baja  Jis  Grade  S45C Terhadap Sifat Mekanis Dan Struktur Mikro Crankshaft. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Unisma “45” Bekasi, 3(2), 97782.
Hartanto,  D.  E.,  Supriadi,  H.,  &  Savetlana,  S.  (2020).  Seminar  Nasional  Ilmu  Teknik  dan Aplikasi Industri ( SINTA ) Pengaruh media pendingin yang tersirkulasi pada proses quenching terhadap kekerasan dan ketahanan aus pada baja AISI 1045. 3.
Handoyo,  Y.  (2015).  Pengaruh  Quenching  Dan  Tempering  Pada  Baja  Jis  Grade  S45C Terhadap Sifat Mekanis Dan Struktur Mikro Crankshaft. Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Unisma “45” Bekasi, 3(2), 97782.
Hartanto,  D.  E.,  Supriadi,  H.,  &  Savetlana,  S.  (2020).  Seminar  Nasional  Ilmu  Teknik  dan Aplikasi Industri ( SINTA ) Pengaruh media pendingin yang tersirkulasi pada proses quenching terhadap kekerasan dan ketahanan aus pada baja AISI 1045. 3.
Hawari  M.I,  Widagdo.  T,  S.  W.  (2020).  Pengaruh  Temperature  Dan  Holding  Time  Pada Proses  Hardening  Dengan  Media  Pendingin  Air  Kelapa  Tua.  Machinery  Jurnal Teknologi Terapan, 1(1), 47–54.
Karmin  &  Muchtar  Ginting.  (2016).  Analysis  of  increasing  hardness  of  amutite  steel  using dromus cooling media 1) 2). Austenit, 4(April), 1–7.
Lawang, A. T., Setyaningsih, D., Syahbana, M., Pertanian, T. I., Pertanian, F. T., & Bogor, I. P. (2019).  Evaluasi  Minyak Daun  Cengkeh Dan  Minyak  Sereh  Wangi  Sebagai  Bioaditif Bahan Bakar Solar Dalam Menurunkan Emisi Gas Buang Pada Mesin Diesel. 20(2), 95– 102.
Matein,  Y.  A.  (2016).  Pengaruh  Media  Pendingin  Terhadap  Struktur  Mikro,  Keerasan  dan Laju Korosi Pada Hardening Baja Karbon Sedang. 126–137.
Permana,  A.  W.,  Anjani,  R.  D.,  &  Gusniar,  I.  N.  (2020).  Analisa  Pengaruh  Variasi  Media Pendingin  Pada  Proses  HeatTreatment  Metode  Hardening-Tempering  Material  Baja S45C Terhadap Sifat Mekanik dan Struktur Mikro. Jurnal Rekayasa Mesin, 15(3), 199. https://doi.org/10.32497/jrm.v15i3.1989
Prabowo,  A.  A.  (2019).  Pengaruh  Media  Pendingin  Pada  Proses  Quenching  Terhadap Kekerasan,  Struktur  Mikro,  Dan  Kekuatan  Bending  Baja  Aisi  1010. https://lib.unnes.ac.id/36151/
Pramono,  A.,  Teknik,  J.,  Fakultas,  M.,  Universitas,  T.,  Ageng,  S.,  &  Cilegon,  T.  (2012). Karakterisrik  Mekanik  Proses  Hardening  Baja  Aisi  1045  Media  Quenching  Untuk Aplikasi Sprochet Rantai. Jurnal Energi Dan Manufaktur, 5(1), 32–38.
Purwanto,  H.  (2011).  Analisa  Quenching  Pada  Baja  Karbon  Rendah  Dengan  Media  Solar. Momentum, 7(1), 36–40.
Ramadhan, B. B. (2021). Pengaruh variasi holding time dengan media quenching air kelapa terhadap  nilai  kekerasan  baja  st  60  pada  proses  heat  treatment. http://repository.um.ac.id/143591/
Setiadi, D., & Samlawi, A. K. (2019). Pengaruh Quenching Dengan Media Pendingin Air Dan Oli  Terhadap  Mechanical  Propertis  Baja  S45C.  Jtam  Rotary,  1(2),  183. https://doi.org/10.20527/jtam_rotary.v1i2.1751
Siahaan,  L.  (2019).  Pengaruh  Proses  Quenching  Terhadap  Kekerasan  Pada  Baja  Assab.  In Skripsi.
Trihutomo, P. (2015). Analisa Kekerasan Pada Pisau Berbahan Baja Karbon Menengah Hasil Proses Hardening Dengan Media Pendingin Yang Berbeda. Teknik Mesin, 28–34.
Trio  Nur  wibowo,  &  Wahyudi.  (2019).  Pengaruh  Proses  Quenching  Tempering  Dengan Variasi Pendingin Dromus , Oli Sae 40 Dan Air Pada Baut Baja C-1026. 1, 22–30.
Victor L. Streeter, E. B. W. (1992). Mekanika Fluida Jilid I. Erlangga.