## Mekanika : Jurnal Teknik Mesin
Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Volume 9, Nomor 1, Juli 2023

## ANALISA PENGARUH VARIASI TEMPERATUR PEMANASAN DAN HOLDING TIME PADA PERLAKUAN PANAS BAJA ST 42 TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO
Edi Santoso 1 , Djoko Sulistyono 2 , Mochammad Nur Hansyah 3 , dan Angga ade supriono 4 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya, Indonesiaa email: edisantoso@untag-sby.ac.id

## ABSTRAK
Seiring  dengan  perkembangan  industri  manufaktur  yang  semakin  berkembang,  logam mempunyai peran penting dalam industi manufaktur. Dalam hal ini baja ialah logam paduan yang sering kali  banyasekdi  gunakan  dalam  dunia  industri  manufaktur.  Salah  satu  jenis  bahan  baja  yang  sering digunakan  adalah  Baaja  ST-42.peneliitian  ini  tujuannya  untuuk  mengetahui  pengaaruh  suhu temperature dan Hardening mediia pendingin air terhadapp sifat mekanik Baja ST-42 dengan variasi suhu  hardening  dan  quenching.  Media  pendingin  air    mempunyai  energy  impact  dan  harga  impact sebesar E = 26,17 J, H = 0,327 J/mm 2 dann Holding time 30 Menit media pendingin airr mempunyai energy impact dan harga impact sebesar E = 26,17 J, HI = 0.327 J/mm 2 . Pada spesimen yang dengan Martensit lebih merata yaitu dengan tanpa perlakuan holding time 30 menit memilikii nilai kekerasan rata-rata yaiitu 64,33 HRC dan yang kedua adalah spesimen dengan warna gelap kedua adalah yaitu holding  time  22  menit  memiliki  nilai  kekerasan  rata-rata  65,26  HRC  dan  yang  yang  ketiga  adalah spesimen  dengan  warna  paling  terang  holding  time  20  menit  yaitu  dengan  memiliki  nilai  hasil  data kekerasan rata-rata 70,7 HRC dan terakhir spesimen dengann tanpa perlakuann panass butiran-butiran masih terlihat kasar memiliki kekerasan 66,76 HRC.
Kata kunci: Hardening, Baja ST-42,uji kekerasan, uji impact (charpy),uji mikro

## PENDAHULUAN
Seiring  berjalannya  perubahan  perkembangan  teknologi  yang  semakin  maju  dan berkembang, logam menjadi peranan yang sangat penting untuk memenuhi kebutuhan industri. Dalam hal ini baja yang merupakan logam  paduan yang paling banyak digunakan, mempunyai pengaruh besar dalam sektor tersebut. Logam besi yang merupakan unsur dasar dari pembuatan baja  dapat  dikembangkan  dengan  memberikan  unsur-unsur  yang  lain,  guna  untuk meningkatkan kekuatan kekerasan dan keuletan sesuai kebutuhan yang diperlukan.
Proses  perlakuan  panas  ( Heat  traetmeant )  adalah  salah  satu  proses  untuk  mengubah struktur mikro logam dengan cara memanaskan logam tersebut pada temperatur rekristalisasi selama periode waktu tertentu kemudian didinginkan pada media pendingin seperti Air yang masing-masing mempunyai  kerapatan  pendinginan  yang  berbeda-beda.  Pada  proses  ini  baja dapat memperoleh sifat-sifat tertentu yang dapat digunakan sesuai kebutuhan.
Baja St 42 tergolong baja karbon rendahh, dimana baja karbon rendah adalah jenis baja yang banyak digunakan sebagai bahan konstruksi dan pengusahan baja dalam berbagai bidang industri sebagai rangka-rangka konstruksi bangunan.
Baja  ST  42  ini  mempunyaii  kandungan  karbon  kurang  darii  0,30  %.  ST-42  ini menunukan bahwa baja ini tergolong dengan kekuatan Tarik ≤ 42 kg/mm 2 . (diawali dengan ST dan diikuti bilangan yang menunjukan kekuatan Tarik minimumnya dalam kg/mm 2 ).
Pada operasionalnyaa baja ST-42 ini mengalami beban kejut, sehingga baja ini  harus
benar-benar  memiliki  kekerasan  dan  ketahanan  benturan  yang  baik.    Berdasarkan penggunaannya  baja  jenis  inii  dapat  dikembangkan  dengan  tujuan  untuk  memilikii  sifat mekanik terutama kekerasan, kekuatan, ketangguhan dan keuletan yang baik. Apabila baja ST 42  tersebut  di  panaskan  kemudian  dicelupkan  kedalam  air  dengan  cepat  maka  akan menyebabkan  peningkatan  kekerasan    dan    kegetasan  bahan  tersebut  sehingga  dapat membahayakann pada penerapannya.
Baja  ST  42  merupakan  logam  yang  sangat  banyak  digunakan,  karena  baja  ST-42 mempunyai  banyak  kegunaannya.  Kegunaan  baja  ST-42  sangat  bergantung  pada  sifat  baja yang sangat bervariasi yang diperoleh dengan  penerapan perlakuan panas. Sifat mekanik dari baja ST 42 sangat bergantung pada struktur mikronya, sedangkan struktur mikro sangat mudah dirubah melalui proses perlakuan panas. bila  sama paduan  dengan karbonn, transformasi yang terjadi  pada  rentang  temperatur  tertentu  erat  kaitannya  dengan  kandungan  dalam  karbon. Diagram  yang  menggambarkan  suatu  hubungan  antara    temperatur  dimana  terjadinya perubahan fasa selam proses pendinginan dan pemanasan yang lambat dengan kadar karbon disebut dengan diagram fasaa. (H. Anrinal, 2013).
Diagram  ini  merupakan  dasar-dasar  pemahaman    untuk  semua  operasi-operasi  pada perlakuan panas. Diagram  grafik ini juga merupakan dasar darii teknik paduann  (bajaa dan besi tuangg).

## Gambar 1. Grafik Diagram kesetimbangan Fe-Fe3C
Grafik  Diagram  kesetimbangan  Fe-Fe3C  secara  garis  besar  bajaa  ST  42  dapat  juga  di kelompokkan sebagai berikut :
a. Bajaa hypo eutectoid dengan baja kandungan karbon 0,008% - 0,80%.
b. Bajaa eutectoid dengan kandungan baja karbon 0,8%.
c. Bajaa hyper eutectoid dengan  kandungan baja karbon 0,8 % - 2 %

## PROSEDUR EKSPERIMEN
Perlakuan Panass ( Heat Treatmentt )
Perlakuan panas adalah suatu metode-metode yang dipergunakan untuk merubah sifat- sifat  mekanik  darii  suatu  baja,  seperti  misalnya  kekerasann,  kekuatan,  atau  keuletannyaa. Selama proses perlakuan panas dengan memvariasikan laju pendinginan (quenching) dari baja, ukuran  butir  dan  pola  butir  dapat  dikendalikan.  Karakteristik  butir  dikendalikan  untuk menghasilkan tingkat kekerasan dan kekuatan tarik yang berbeda. Secara umum, semakin cepat suatu logam didinginkan, maka ukuran butirnya akan semakin kecil.
Perlakuan panas (heat treatmentt ) secara umumm ialah sebagai berikutt:
a. Pemanasan materiall ini sampai temperatur dan kecepatan tertentu.
b. Mempertahankan temperature untuk waktu tertentu sehingga temperaturnya merata antara permukaan dan inti.
c. Pendinginan dengan media pendingin (air media pendingin yang lain.
Ada beberapa syarat yang harus dipenuhi saat perlakuan panas ( heattreatment):
a. Temperatur pemanasan harus naik secara teratur dan merata.
b. Alat ukur mesin oven Temperatur merata.

## Hardening
Hardening merupakan  proses  perlakuan  panas  pada  baja  untukk  meningkatkan kekerasan  yang  dialami  pada  baja.  melakukan hardening pada  baja  akan  memperoleh  sifat kekerasan tahan aus yang tinggii, dan kekerasan sehingga yang lebih baik. Kadar baja karbon dalam akan mempengaruhi kekerasan yang dapat dicapai saat hardening dan kekerasan juga tergantung  pada  temperatur  pemanasan  heatreatmentt, holding  time ,  laju  pendinginan,  dan ketebalan  sampel.  Agar  mendapatkan  kekerasan  yang  baik  maka  pada  saat  proses  dari pemanasan harus mencapai Struktur austenite, karena austenite nantinya akan bertransformasi menjadi  martensit.  Apabila  saat  proses  pemanasan  masih  terdapat  struktur  yang  lain  maka setelah  di quenching akan  memperoleh  struktur  Mikro  yang  tidak  semuanya  terdiri  dari martensit (Dalil, dkk, 1999).

## Gambar 2. Gambar tahap- tahap pamanasan

## Uji Kekerasan Rockweel
Pengujian  kekerasan  Rockwel  ini  adalah  salahh  satuu  dari  pengujiann  kekerasann yangg  paling  banyakk  dilakukan  karenaa  pengujiann  kekerasan  Rockwel  yangg  sederhanaa, cepatt, tidakk memerlukann mikroskopp untukk mengukurr jejakk, dann relative tidak merusak bahann.  Mesin  uji  Rockwel  sudah  terautomasi  sehingga tidak  diperlukan  pengukuran    jejak tekan  pada  benda  uji.  Nilai  kekerasan  langsung  ditampilkan  di  mesin  uji  Rockwell  ketika penekanan pada benda uji telah selesai dilakukan.
Pengujian  kekerasan  Rockwel  dilakukan  dengann  caraa  menekann  permukaan spesimen  Sampaii (benda uji) dengan suatu indentorr. Indentor ini ditekan kedalam benda uji dilakukan dengan menerapkan suatu beban pendahuluan (beban minorr), kemudian ditambah dengan  beban  utama  (beban mayor r),  lalu  beban  utama  dilepaskan  sedangkan  beban  minor masih  dipertahankann.Dalam  metodee  uji  kekerasan  Rockwel  inii  terdapat  dua  macam indentorr yang ukurannya bervariasi, ialah :
a. Kerucutt intan dengan besarr sudutt 120 o dan disebutt sebagai Rockweel Cone.
b. Bola bajaa dengan berbagai macam ukuran dan disebutt sebagai Rockwel Bal.
Gambar 3. Proses Pengujian Rockwell (Purnomo, 2017: 75).

## Pengujian Impact
Beban  impak  adalah  beban  yang  diberikan  ke  spesimen  secara  cepat  dan  tiba-tiba (Sofyan, Bondan, T. 2010). Uji impak dilakukan untukk mengukurr ketangguhan suatu bahan atas pembebanan pukull . ujii impak ini dibagikan menjadi dua jenis pengujian , yaitu:
a. Pengujian impak Charpy
b. Pengujian impak izod
Dalam uji impak sepotong bahan spesimenn ditabrakk suatuu ayunan bandul dan energi yang  dibutuhkan  untuk  merusaknya  adalah  yang  diukurr.  Kedua  uji  impak  ini  melibatkan pengukuran  dan  temperatur  yang  berbeda,  tetapi  samaa  bentuk  spesimennya.  Keduanya menggunakan  bandul  yang  mengayun  ke  bawah  dari  suatu  ketinggian  untuk  memukul spesimen dan merusaknya seperti gambar 2.6 dibawah ini . Bandul mempunyaii sisi pisau untuk menabrak suatu spesimen yang lengannya bersumbu pada poros yang dilengkapi dengan jarum penunjukk sudut (scalee) (Hadi, Syamsul. 2016).
Gambar 4. mesin Uji Pukul: ( a ) izod (Hadi samsul 2016 ). dan ( b ) charpy (Smith, 2006: 277)
Pengujian Strukturr Mikroo
Struktur mikro adalah suatu pengujian untuk mengetahui susunan diagram  fasa pada suatu  benda  uji  atau  spesimen.  Struktur  mikro  dan  sifat  paduannya  dapat  diamati  dengan berbagai  cara  terrgantung  pada  sifat  informasi  yang  dibutuhkan.    Salah  satu  cara  dalam mengamati  struktur  dalam  suatu  bahan  yaitu  dengan  teknik  metalografi  (pengujian mikroskopik).
Metalografi adalah ilmu yang berkaitan dengan penyusun dari mikrostruktur logam dan paduan  yang  dapat  dilihat  langsung  oleh  mata  maupun  dengan  bantuan  peralatan  seperti mikroskop optik, mikroskop elektron SEM  ( Scanning Electron Microscopee ) dan difraksi sinar-X.  Metalografi  tidak  hanya  berkaitan  dengan  struktur  logam  tetapi  juga  mencakup pengetahuan yang sangat diperlukan untuk preparasi awal permukaan bahan.
Sampel metalografi harus memenuhi syarat dan kriteria yaitu mewakili sampel, cacat dipermukaan minimum bebas goresan, lubang cairan lengket, inklusi, presipitat, fasa terlihat
jelas,  permukaan  sampel  datar  sehingga  perbesaaran  maksimum  mampu  dicapai,  dan permukaan sampel bagian pinggir tidak rusak dan bagus.

## HASIL DAN PEMBAHASAN DATA
Hasil dari Uji kekerasan pada temperatur 925 0 C Holding time 20 menit media quenching air mempunyai nilai kekerasan dengan rata – rata 70,7 HRC, Holding time 25 menit media pendigin air mempunyai nilai rata  – rata 65,26 HRC dan Holding time 30 menit dan quenching  air yang mempunyai nilai rata  – rata 64,33 HRC.  Dari data hasil penelitian nilai kekerasan uji Rockwell di atas, dapat  dilihat  spesimen  tanpa  perlakuan  panas  dengan  spesimen  yang    dihardening  925 0 C memiliki perbedaan nilai kekerasan yang sangat cukup signifikan,sedangkan perbedaan antara hardening  temperatur  825 0 C  dengan  875 0 C  perbedaan  nilai  kekerasan  rata-ratanya  tidak begitu signifikan.
Gambar 5. Diagram  dari analisa uji kekerasan Tanpa perlakuan dan Temperatur 825°C.875°C,925°CWaktu tahan 20,25,30 Menit
Hasil Uji Impact
Berdasarkan hasil data pengujian dapat diketahui pengaruh suhu hardening dan media pendingin terhadap energi impact dan harga impact.
Hasil pengujian ini menunjukkan bahwa baja ST 42 yang sudah diberi perlakuan panas cenderung lebih ulet dibandingkan dengan baja ST 42 yang tidak diberi perlakuan panas.dapat dilihat dari hasisl perhitungan baja ST 42 tanpa perlakuan panas mempunyai  energi impact dan harga impact sebesar E = 26,11 J, HI = 0.326J/mm 2 .
Tanpa perlaku an Tempe ratur 825° C Tempe ratur 875° C Tempe ratur 925° C Tanpa perlakuan 639 Waktu Tahan 20 menit 688 743 707 Waktu Tahan 25 menit 734 760 652 Waktu Tahan 30 menit
728 742 643 639 688 743 707 734 760 652 728 742 643 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780 kg f Temperatur NILAI KEKERASAN Tanpa perlakuan Waktu Tahan 20 menit Waktu Tahan 25 menit
Gambar 6. Grafik Energy Impact
Gambar 7. Grafik Harga impact
Spesimen  yang  telah  dihardening  875 0 C  Holding  time  20  Menit  quenching  air mempunyai energy impact dan harga impact sebesar E = 26,15 J, HI = 0,326 J/mm 2 ,Holding time 25 Menit quenching air  mempunyai energy impact dan harga impact sebesar E =26,15 J, H = 0,326 J/mm 2 dan Holding time 30 Menit quenching air mempunyai energy impact dan harga impact sebesar E = 26,13J, HI = 0.326 J/mm 2 . dan specimen yang telah dihardening 925 0 C Holding time 20 Menit quenching air mempunyai energy impact dan harga impact sebesar E = 26,17 J, HI = 0,327 J/mm 2 , Holding time 25 Menit media quenching mempunyai energy impact dan harga impact sebesar E = 26,17 J, H = 0,327 J/mm 2 dan Holding time 30 Menit quenching air mempunyai energy impact dan harga impact sebesar E = 26,17 J, HI = 0.327 J/mm 2 .
Uji Struktur Mikro
Gambar 8. Gambar Struktur Mikro Dari gambar di atas dapat di simpulkan struktur mikro baja ST-42 Temperatur 925° C Holding Time 20 Mneit,25 Menit,30 Menit dengan menggunakan etsa HNO3 dan alkohol, foto pembesaran  spesimen  tersebut  dengan  pembesaran  500X  terdiri  dari  struktur Martensit dan Austenit . Di mana untuk daerah yang terang yaitu daerah Austenit sedangkan untuk daerah yang gelap yaitu Martensit . Pada spesimen ini  mempunyai kekerasan 925°C 66,76 HRC.
Pada spesimen yang dengan Martensit lebih merata yaitu dengan tanpa perlakuan Panas Temperatur dengan holding time 30 menit memiliki nilai kekerasan rata-rata yaitu 64,33 HRC dan yang kedua adalah spesimen dengan warna gelap kedua adalah yaitu holding time 22 menit memiliki nilai kekerasan rata-rata 65,26 HRC dan yang yang ketiga adalah spesimen dengan warna paling terang holding time 20 menit yaitu dengan memiliki nilai kekerasan rata-rata 70,7 HRC dan terakhir spesimen dengan tanpa perlakuan panas butiran-butiran masih terlihat kasar memiliki kekerasan 66,76 HRC.

## KESIMPULAN DAN SARAN
Setelah melihat data dari tabel dan grafik uji kekerasan dapat dikatakan bahwa material Tanpa  perlakuan  panas  ( Heattreatment) memiliki  kekerasan  rata-rata  mencapai  6,39  HRC dibandingkan  dengan  material  dengan  perlakuan  panas  ( Heattreatment )  temperatur  875 0 C Quenching Air Holding time yang memiliki nilai kekerasan yang jauh lebih tinggi yaitu 76,0 HRC.
Dari  data  hasil  uji  impak  di  atas  dapat  dilihat  pengaruh  suhu  hardening  dan  media pendingin  terhadap  nilai  impact  baja  ST  42.  Ini  ditunjukan  dari  data  hasil  uji  impak  yang tertinggi terletak pada spesimen tanpa perlakuan panas dengan nilai nilai E = 35,59 J dan HI = 0,444 J/mm 2 . Dan nilai impact terkecil terletak pada spesimen hardening 825 0 20 Menit dengan media  pendingin  Air  dengan  nilai  E  =  30,14  J  dan  HI  =  0.376  J/mm 2 .salah  satu  hal  yang
mempengaruhi  impact  adalah temperatur.  Semakin  rendah  temperature  suatu  material  maka akan  semakin  getas  matrial  tersebut,  dan  semakin  tinggi  temperature  maka  matrial  akan semakin ulet.
Dari  pengujian  mikrostruktur  yang  dilakukan  didapatkan  struktur  mikro  yang  paling merata adalah spesimen ST 42 dengan proses heattreatment suhu 825°C dengan holding time 20  Menit,25  Menit,30  Menit  spesimen  heattreatment  suhu  875°C  dengan  holding  time  20 Menit,25  Menit,30  Menit  dan  spesimen  heattreatment  suhu  925°C  dan  holding  time  20 Menit,25 Menit, 30 Menit.

## PENGHARGAAN
Penghargaan setinggi-tingginya kepada Kementerian Riset Teknologi dan Pendidikan Tinggi Republik Indonesia atas pendanaan penelitian ini dalam skema Penelitian Mahasiswa Pemula

## REFERENSI
[1]  Clark.D.S.VarneyW.R  1962.  Physical  Metallurgy  for  Engineering.  D.  Van  Nostrand Company, INC.
[2]  Purnomo, M. E. R., & Machromah, I. U. (2017). Solid geometry learning: Student errors in solving solid geometry problems at university level. Jurnal Daya Matematis, 5(3), 408- 418.
[3] Suarsana, K. and Astika, I.M., Jurnal Energi Dan Manufaktur , 11 (1), pp.21-24. Nadeak, S. M. R., Susanti, D. 2012. Surabaya.
[4]  Annual Book of ASTM Standards, ASTM D3702-94, 1999.
[5]  George E.Dieter , Sriati Djaprie., Metallurgi Mekanik jilid 1 edisi ketiga 1996
[6] Lesmono, Indra, and Yunus Yunus. Jurnal Teknik Mesin 1.3 (2013): 48-55.
[7]  Adriansyah.  2007.  “Pengaruh  Temperatur  Pada  Proses  Heat  Treatment  Untuk Meningkatkan  Ketahanan  Aus  terhadap  Baja  Karbon  Rendah  Pada  Pena  Pegas  Daun”. Jurnal Ilmiah Poli Rekayasa. Vol. III. No. 1. Hal 7-9.
[8]  Chaudhry;Sahoo,D.N.;Pathak,N.N.,2001. Effectt of replacing
[9]  Alois  Schonmetz,KarlGruber  1985.  “Pengetahuan  Bahan  Dalam  Pengerjaan  Logam”, Bandung: Angkasa.
[10] Anrinal Andi. 2013. Metalurgi Fisik. Yogyakarta
Lawrence H. Van Vlack, Ilmu Dan Teknologi Bahan, Erlangga, 1992.