## KEKUATAN IMPAK BAJA ST 60 DI BAWAH TEMPERATUR EKSTRIM

## Zuhaimi
Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe Jl. Banda Aceh-Medan Km. 280 PO Box 90 Buketrata, Lhokseumawe 24301 Email: zuhaimi.pnl@gmail.com

## Abstrak
Kegagalan  pada  suatu  konstruksi  permesinan  kemungkinan  bisa  terjadi,  namun  dapat  dihindari  dengan melakukan  kajian-kajian  dan  penelitian.  Penelitian  ini  dilakukan  dengan  tujuan  untuk  mengetahui kekuatan  impak  ( impact  strength )  terhadap  material  baja  karbon  ST  60  pada  berbagai  temperatur, terutama pada temperatur ekstrim melalui uji impak charpy . Pengujian dilakukan melalui empat tahapan, yaitu:  (1)  mempersiapkan  spesimen  pengujian;  (2)  melakukan  pengkondisian  spesimen  pada  berbagai perlakuan  temperatur;  (3)  melakukan  pengujian  impak charpy ;  dan  (4)  melakukan  pengamatan perpatahan.  Spesimen  disiapkan  dalam  bentuk  standar  mengikuti  ASTM  E  23  sejumlah  24  buah  sesuai dengan rancangan penelitian untuk 8 variasi temperatur dengan masing-masing 3 kali perulangan. Untuk mengkondisikan temperatur dapat dilakukan dengan menggunakan dapur pemanas ( furnace ) dan dry ice + alkohol 70% serta nitrogen cair. Pengujian impak dapat dilakukan dengan menggunakan alat uji impak charpy dan  pengujian  perpatahan  ( fractographi )  dapat  dilakukan  dengan    menggunakan Stereoscan Microscope .  Hasil  yang  diperoleh  menunjukkan  bahwa,  harga  kekuatan  impak  material  ST  60 terendah terjadi pada temperatur  yang sangat ekstrim (-20 0 C), yaitu sebesar 0,111 Joule/mm 2 , dan  yang terbesar pada  temperature  200 0 C  dengan  harga  0,836  Joule/mm 2 .  Temperatur  transisi  dari  ulet  ke  getas  untuk material  ST  60,  terjadi  antara  temperatur  0 0 C  sampai  150 0 C,  dimana  pada  rentang  temperatur  ini menunjukkan energi impak terjadi kenaikan yang tajam.
Kata kunci: Baja karbon ST 60, impak charpy , kekuatan impak, perpatahan.

## PENDAHULUAN
Teknologi  material  di  bidang  teknik mesin  terus  berkembang  pesat  disesuaikan dengan kebutuhan pada tingkat keandalan  yang tinggi.  Kegagalan  pada  komponen  mesin  tetap saja tidak dapat dihindari dan dihilangkan sama sekali, namun terus diupayakan untuk diminimalkan melalui penelitian-penelitian. Fenomena  kegagalan  tidak  hanya  dipengaruhi oleh  faktor  pemilihan  jenis  material,  penyebab lain  seperti:  kelelahan  ( fatigue ),  beban  impak (beban secara tiba-tiba), korosi, proses pengerjaan  material  dan  faktor  lingkungan (pengaruh temperatur) perlu mendapat perhatian tersendiri  yang  tidak  kalah  pentingnya.    Hal  di atas  dapat  berakibat  patah  ( fracture )  pada material  dari  suatu  komponen  permesinan. Perpatahan pada material didahului oleh adanya inisiasi  retak  dan  diteruskan  oleh  penjalaran retak sampai akhirnya material patah.
Lebih dari 75% kegagalan  material pada konstruksi  mesin  adalah  akibat  kelelahan  atau fatik  [1],  dan  dalam  penggunaannya  pengaruh suhu terhadap material cenderung akan mempengaruhi  struktur  metalurgi  material tersebut  yang    merupakan  salah  satu  faktor penyebab  terjadinya  kegagalan  pada  material [2].  Demikian  pula  penelitian  yang  telah dilakukan  oleh  James  Marrow  [3]  yang
melakukan  pengujian  impak  terhadap  baja karbon  dan  aluminium  yang  memperlihatkan dua  buah  skema  kurva  transisi  ulet  ke  getas antara  baja  karbon  dan  aluminium.  Hasil  dari kedua  kurva  tersebut  menunjukkan  perbedaan transisi  dari  ulet  ke  getas  yang  sangat  nyata, untuk  baja  karbon  transisi  sangat  terlihat  tajam dibandingkan aluminium.
Data material akibat prilaku pembebanan dinamis  sampai  saat  ini  masih  sulit  diperoleh apalagi  penggunaannya  pada  kondisi  yang spesifik sehingga perlu kajian khusus untuk itu, salah  satu  diantaranya  adalah  perilaku  dinamis (kekuatan  impak)  akibat  pengaruh  temperatur yang  menyebabkan  terjadinya  kegagalan  pada suatu konstruksi.
Hasil  penelitian  ini  diharapkan  dapat memberi  gambaran  yang  jelas  bagi  para perancang  dalam  menentukan  bahan  struktur pada  berbagai  kondisi  operasional,  disamping itu  dengan  pengkondisian  pengujian  pada temperatur  ekstrim,  dapat memperkirakan ketangguhan relatif untuk memilih bahan-bahan dalam  desain,  serta  diperoleh  informasi  tentang struktur  dan  mekanisme  perpatahan  dari material baja ST 60 yang mengalami pembebanan impak, sebagai berikut:
1. Untuk  mengetahui  harga    kekuatan  impak ( impact strength ) baja ST 60  pada berbagai
temperatur, terutama pada temperatur ekstrim.
2. Untuk  mendapatkan  temperatur transisi  dari ulet  ke  getas  dari  hasil  pengujian  impak metode charpy terhadap baja ST 60.
3. Untuk  mengetahui  bentuk  permukaan  patah baja  ST  60  akibat  pembebanan  impak  pada berbagai temperatur.

## TINJAUAN PUSTAKA

## Pengujian Impak
Pengujian impak merupakan suatu pengujian  yang  mengukur  ketahanan  bahan terhadap beban kejut [4]. Inilah yang
membedakan pengujian impak dengan pengujian tarik dan kekerasan dimana pembebanan  dilakukan  secara  perlahan-lahan. Pengujian  impak  merupakan  salah  satu  uji mekanik yang dapat dipakai untuk menganalisis karakteristik mekanik bahan seperti kemampuan bahan  terhadap  benturan  dan  karakteristik  ulet- getas  bahan  terhadap  perubahan  suhu.  Alat  uji impak  sangat  penting  untuk  penelitian  dan pengembangan  bahan  struktur.  Metode  yang sering digunakan adalah metode charpy dengan bentuk  spesimen  standar  [5].  Pengujian  impak merupakan  suatu  upaya  untuk  mensimulasikan kondisi  operasi  material  yang  sering  ditemui dalam perlengkapan transportasi atau konstruksi dimana  beban  tidak  selamanya  terjadi  secara perlahan-lahan  melainkan  datang  secara  tiba- tiba,  contoh  deformasi  akibat  tumbukan  pada bumper mobil saat terjadinya kecelakaan.
Pada  pengujian  impak  ini  banyaknya energi yang diserap oleh bahan untuk terjadinya perpatahan  merupakan  ukuran kekuatan  impak atau ketangguhan bahan  tersebut.  Bahan-bahan yang  tangguh  ( tough )  menyerap  banyak  energi ketika  dipatahkan,  dan  sebaliknya  bahan-bahan yang  getas  ( brittle ) menyerap  energi  sangat sedikit.  Dasar  pengujian  impak  ini  adalah penyerapan  energi  potensial  dari  pendulum beban  yang  berayun  dari  suatu  ketinggian tertentu  dan  menumbuk  benda  uji  sehingga benda  uji  mengalami  deformasi.  Suatu  bahan yang diperkirakan ulet ternyata dapat mengalami  patah  getas  yang  disebabkan  oleh beberapa hal antara lain:
1. Adanya takikan ( notch )
2. Kecepatan  pembebanan  atau  laju  regangan yang tinggi
3. Temperatur yang sangat rendah. Prinsip  pengukuran  secara  skematis ditunjukkan  pada  Gambar  1,  sebagian  energi akan  diserap  oleh  benda  uji,  sehingga  beda tinggi  ayunan  merupakan  ukuran  energi  yang diserap.  Setelah  benda  uji  patah,  bandul
pendulum melanjutkan ayunannya hingga posisi h ’ .  Suatu  material  dikatakan  tangguh  bila memiliki  kemampuan  menyerap  beban  kejut yang  besar  tanpa  terjadinya  retak  atau terdeformasi dengan mudah.
Gambar  1.  Prinsip  Pengukuran  pada  impak charpy .
Energi  yang  diserap  oleh  benda  uji biasanya  dinyatakan  dalam  satuan Joule dan dibaca  langsung  pada  skala  ( dial )  penunjuk yang telah dikalibrasi yang terdapat pada mesin penguji.  Harga  impak  (HI)  suatu  bahan  yang diuji  dengan  metode charpy diberikan  oleh Persamaan 1.
HI = E/A                           (1) dimana  E adalah  energi  yang  diserap  dalam satuan Joule dan  A luas  penampang  di  bawah takik dalam satuan mm 2 .

## Material Baja ST 60
Baja  karbon  berlaku  untuk  baja  yang mengandung  unsur  bukan  besi  dengan  unsur utama  yang  dikandung  adalah  karbon,  mangan, dan  silikon  [6],  karbon  dan  mangan  adalah unsur  utama  untuk  menaikkan  kekuatan. Material  baja  ST  60  termasuk  dalam  baja karbon  menengah  ( medium  carbon  steel )  yang banyak  digunakan  pada  berbagai  konstruksi permesinan  seperti  pada  poros  dan  bangunan kapal.  Namun  penyebab  terjadinya  kegagalan sampai saat ini masih banyak yang perlu diteliti seperti  akibat  kelebihan  beban  dan  pengaruh temperatur yang menyebabkan perubahan struktur  pada  material  tersebut.  Kekuatan  tarik baja  ST  60  adalah  550–650  Mpa  dengan komposisi  kimia:  0,47–0,53  %C,  0,15–0,35 %Si, 0,60–0,90 %Mn, 0,030 %P dan 0,035 %S.
Efek Takikan ( Notch )
Menurut  James  Marrow  [3],  takikan  pada benda  uji  mempunyai  dua  efek,  yang  keduanya dapat  menurunkan  energi  impak.  Pertama, konsentrasi tegangan dari takikan menyebabkan peluluhan  atau  deformasi  plastis  terjadi  pada takikan. Suatu daerah plastis dapat berkembang pada  takikan  yang  akan  menurunkan  jumlah total  deformasi  plastik  pada  benda  uji.  Kedua, pembatasan deformasi pada takikan meningkatkan  tegangan  tarik  di  zona  plastis. Tingkat  pembatasan  tergantung  pada  kerumitan takikan (kedalaman dan keruncingan).
Peningkatan tegangan tarik mendorong perpatahan  dan  menurunkan  usaha  yang dilakukan  oleh  deformasi  plastis  sebelum perpatahan terjadi.
Beberapa  bahan  lebih  sensitif  terhadap takikan dibanding yang lain, dan sebuah standar jari-jari  ujung  takikan  dan  kedalaman  takikan kemudian  memungkinkan  digunakan  untuk membandingkan  antara  bahan-bahan  yang berbeda.  Pengujian  impak charpy kemudian mengindikasikan  sensitifitas  takikan  dari  suatu bahan.

## Transisi Ulet ke Getas
Serangkaian  uji charpy pada  satu material  umumnya  dilakukan  pada  berbagai temperatur  sebagai  upaya  untuk  mengetahui temperatur transisi:
1. Suhu  dingin  diperoleh  dengan  cara  yaitu batang uji didinginkan dengan cara memasukkan ke dalam wadah  berisi dry ice
+ alcohol 70% atau nitrogen cair.
2. Suhu  panas  diperoleh  dengan  cara  yaitu spesimen  uji  dimasukkan  ke  dalam  dapur pemanas ( furnace ) . 3. Takik  ( notch )  dalam  benda  uji  standar ditujukkan sebagai suatu konsentrasi tegangan  sehingga  perpatahan  diharapkan akan terjadi di bagian tersebut.
Transisi  ulet  ke  getas  didefinisikan dalam hubungan dengan energi patah. Perpatahan getas adalah suatu energi patah yang rendah  dan  perpatahan  ulet  adalah  suatu  energi patah  yang  tinggi.  Kurva  transisi  ulet  ke  getas mencatat  efek  suhu  pada  energi  perpatahan. Energi  impak  pada  umumnya  menurun  seiring menurunnya  suhu  dengan  kekuatan  peluluhan meningkat.  Menurut  Akhmad  [4],  temperatur transisi  adalah  temperatur  yang  menunjukkan transisi perubahan jenis perpatahan suatu bahan bila diuji pada temperatur yang berbeda-beda.
Fenomena  ini  berkaitan  dengan  vibrasi atom-atom bahan  pada  temperatur yang berbeda.  Pada  temperatur  kamar  vibrasi  itu berada  dalam  kondisi  kesetimbangan  dan selanjutnya akan menjadi tinggi bila temperatur
dinaikkan.  Vibrasi  atom  inilah  yang  berperan sebagai  suatu  penghalang  ( obstacle )  terhadap pergerakan dislokasi pada saat terjadi deformasi kejut/impak  dari  luar.  Dengan  semakin  tinggi vibrasi  itu  maka  pergerakan  dislokasi  mejadi relatif  sulit  sehingga  dibutuhkan  energi  yang lebih  besar  untuk  mematahkan  benda  uji. Sebaliknya  pada  temperatur  di  bawah  nol derajat  Celcius,  vibrasi  atom  relatif  sedikit sehingga pada saat bahan dideformasi pergerakan  dislokasi  menjadi  lebih  mudah  dan benda  uji  menjadi  lebih  mudah  dipatahkan dengan energi yang relatif lebih rendah.
Informasi  mengenai  temperatur  transisi menjadi  demikian  penting  bila  suatu  material akan  didisain  untuk  aplikasi  yang  melibatkan rentang  temperatur  yang  besar,  misalnya  dari temperatur di  bawah nol derajat Celcius  hingga temperatur tinggi di atas seratus derajat Celcius, contohnya sistem penukar panas ( heat exchanger ).  Hampir  semua  logam  berkekuatan rendah  dengan  struktur  kristal  FCC  seperti tembaga  dan  aluminium  bersifat  ulet  pada semua  temperatur  sementara  bahan  dengan kekuatan  luluh  yang  tinggi  bersifat  rapuh, seperti  baja  karbon  pada  jembatan,  kapal, jaringan pipa dan sebagainya.
Gambar 2. Skematik kurva transisi ulet ke getas.
Gambar  2  memperlihatkan  kurva  transisi ulet  ke  getas  dari  suatu  baja  karbon  menengah yang sangat nyata dengan transisi terlihat sangat tajam.  Studi  pendahuluan  tentang  uji  dinamis terhadap  material  baja  karbon  ST  60  telah dilakukan oleh [7], yang telah menentukan batas ketangguhan  fatik  akibat  beban  aksial.  Hasil kajian  awal  ini  menunjukkan  bahwa  baja karbon  ST  60  memiliki  kekuatan  yang  tinggi, namun  cenderung  rapuh  dan  ketangguhan  fatik diperoleh pada tegangan 385 Mpa.
Temperature Impac t E ne rgy Brittle failures Mixed failures Ductile failures Transition Temp. range

## Mekanisme Perpatahan
Pengukuran  lain  yang  biasa  dilakukan dalam pengujian impak charpy adalah penelaahan mekanisme perpatahan untuk menentukan  jenis  perpatahan  ( fratografi )  yang terjadi.  Menurut  Akhmad  [4],    perpatahan impak digolongkan menjadi 3 jenis, yaitu:
1. Perpatahan  ulet,  berserat  ( fibrous  fracture ), yang  melibatkan  mekanisme  pergeseran bidang  bidang  kristal  di  dalam  bahan (logam) yang ulet ( ductile ). Ditandai dengan permukaan patahan  berserat  yang  berbentuk dimpel yang menyerap cahaya dan berpenampilan buram.
2. Perpatahan getas, granular /kristalin, dihasilkan  oleh  mekanisme  pembelahan ( cleavage )  pada  butir-butir  dari  bahan
(logam)  yang  rapuh  ( brittle ).  Ditandai dengan permukaan patahan  yang datar  yang mampu  memberikan  daya  pantul  cahaya yang tinggi (mengkilat).
3. Perpatahan campuran (berserat dan granular )  merupakan  kombinasi  dua  jenis perpatahan di atas.
Selain  dengan harga impak yang ditunjukkan oleh alat uji, pengukuran ketangguhan  suatu  bahan  dapat  dilakukan dengan  memperkirakan  berapa  persen  patahan berserat  dan  patahan  kristalin  yang  yang dihasilkan  oleh  benda  uji  yang  diuji  pada temperatur tertentu. Semakin banyak persentase patahan  berserat  maka  dapat  dinilai  semakin tangguh  bahan  tersebut.  Cara  ini  dapat dilakukan dengan mengamati permukaan patahan benda uji di bawah miskroskop.
Energi impak dipengaruhi oleh mekanisme  perpatahan.  Logam  biasanya  patah dengan gabungan mikro ( Microvoid Coalescence ) oleh
regangan plastis menyebabkan  rongga  pengintian  di  sekitar inklusi  seperti  ditunjukkan  pada  Gambar  3(a). Penggabungan  ini  tumbuh  dan  bergandengan sampai  terjadi  kegagalan  akhir.  Pada  logam BCC,  kegagalan  dapat  juga  terjadi  oleh pembelahan ( cleavage ) sepanjang bidang kristal seperti ditunjukkan pada Gambar 3(b).
(a) Mikcrovoid Coalescence (b) Cleavage Gambar 3. Struktur mikro mekanisme perpatahan.

## METODOLOGI
Waktu dan Tempat Waktu pelaksanaan penelitian ini direncanakan  selama  6  bulan,  dan  tempat penelitian dilakukan di Laboratorium Teknologi Mekanik Jurusan Teknik Mesin untuk pembuatan  spesimen  dan set-up peralatan, sedangkan  untuk  pengujian  dilakukan  di laboratorium  Uji  Bahan  Jurusan  Teknik  Mesin Politeknik Negeri Lhokseumawe.

## Alat dan Bahan
Bahan-bahan  yang  digunakan  pada penelitian  ini  adalah  baja  ST  60  sebagai material uji (spesimen),  yang dibentuk  menurut standar  ASTM    E  23  seperti  ditunjukkan  pada Gambar 4.
Gambar  4.  Dimensi  spesimen  uji  impak charpy (ASTM E 23)
Bahan  lainnya  yaitu dry  ice + alcohol 70%  untuk  mendinginkan  spesimen  dan nitrogen  cair  untuk  mendinginkan  spesimen hingga  minus puluhan derajat  Celsius. Alat-alat yang digunakan pada kegiatan penelitian, yaitu: mesin  pengujian  impak charpy , compressor , dapur pemanas ( furnace ), stereoscan macroscope , thermometer ,  jangka  sorong,  tang penjepit dan sarung tangan kulit.

## Perlakuan dan Rancangan Penelitian
Perlakuan yang dimaksud adalah pengaturan  temperatur  spesimen  pada  berbagai kondisi  sampai  pada  temperature  ekstrim (minus  puluhan  derajat  Celsius).    Rancangan percobaan dipersiapkan untuk 8 perlakuan, yaitu (-20 º C,  -10 º C,  0 º C,  temperatur  kamar,  50 º C,
100 º C,  150 º C  dan  200  C).  Untuk  mendapatkan hasil  yang  valid,  masing-masing  perlakuan dilakukan  3  kali  perulangan  dan  diambil  harga rata-ratanya.  Jadi  model  rancangan  pengujian adalah  8  ×  3  yaitu  8  kali  perlakuan  dan  3  kali perulangan,  sehingga  jumlah  sampel  pengujian (spesimen) adalah 24 buah.
Set-up peralatan pengujian seperti ditunjukkan  pada  Gambar  5,  yaitu  spesimen
ditempatkan  pada  landasan  alat  uji  impak ( anvil )  dalam  posisi  takik  di  depan  dan  harus dipastikan  tepat  ditengah-tengah sehingga pendulum  sejajar  dengan  takik.    Sebaiknya penempatan posisi spesimen dilakukan sebelum pendulum  dinaikkan  untuk  menjaga  keamanan operasi.
Gambar 5. Set-up peralatan uji impak charpy .
Dalam metode eksperimen ini ada empat tahapan  yang  harus  dilakukan,  yaitu:  (1) mempersiapkan  spesimen  untuk  pengujian;  (2) melakukan proses pengkondisian spesimen pada berbagai  perlakuan  temperatur;  (3)  melakukan pengujian  impak charpy ;  dan  (4)  melakukan pengamatan  terhadap  bentuk  perpatahan  akibat kegagalan  impak.  Pengamatan  pada  percobaan dilakukan  terhadap  luas  area  di  bawah  takik untuk  masing-masing  spesimen,  dan  setelah dilakukan uji  impak  dilakukan pengamatan  dan dicatat energi impak yang diserap spesimen dan selanjutnya  dapat  dihitung  harga  kekuatan impaknya. Pengamatan juga dilakukan terhadap spesimen  yang  telah  patah  untuk  menganalisa bentuk permukaan perpatahan dengan menggunakan stereoscan macroscope .

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## Harga Kekuatan Impak
Harga  Impak  (HI)  merupakan  parameter ketangguhan  bahan  yang  diperoleh  berdasarkan energi  yang  diserap  (E)  dibagi  dengan  luas penampang  di  bawah  takik  (A)  dari  spesimen, dan hasilnya seperti ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Hasil pengujian Impak
N o T ( O C ) am m) b (m m) A (mm 2 ) E (Joule ) HI (Joule/m m 2 ) 1 - 20 1 8 10 80 9 0.113 2 -
20 2 8 10 80
8.5 0.106
3 - 20 3 8 10 80 9
0.113 Rata-rata 8.8 0.111 4 - 10 1 8 10 80 9.2 0.115 5 - 10 2 8 10 80 9.5 0.119 6 - 10 3 8 10 80 9.4 0.118 Rata-rata 9.4 0.117 7 0 1 8 10 80 10 0.125
8 0 2 8 10 80 11 0.138
9 0 3 8 10 80 10.2 0.128 Rata-rata 10.4 0.130 1 0 30 1 8 10 80 16.5 0.206 1
1 30 2 8 10 80 17 0.213 1
2 30 3 8 10 80 16 0.206 Rata-rata 16.5 0.233 1 3 50 1 8 10 80 20 0.250 1 4 50 2 8 10 80 22 0.275 1
5 50 3 8 10 80 24 0.300 Rata-rata 22.0 0.275 1 6 100 1 8 10 80 35 0.438 1 7 100 2 8 10 80 39 0.488 1 8 100 3 8 10 80
42 0.525 Rata-rata 38.7 0.484 1 9 150 1 8 10 80
59.5 0.744
2 0 150 2 8 10 80 61 0.763 2 1 150 3 8 10 80
58 0.725 Rata-rata 59.5 0.744
2 2 200 1 8 10 80 67 0.838 2 3 200 2 8 10 80 68.5 0.856 2 4 200 3 8 10 80 65
0.813 Rata-rata 66.8 0.836
Hasil-hasil  yang  diperlihatkan  pada Tabel  1  dilakukan  untuk  8  kondisi  temperatur pengujian dan masing-masing perlakuan temperatur  diulang  3  kali,  sehingga  harga kekuatan impak yang  dinyatakan  dalam parameter  HI  diambil  dari  harga  rata-ratanya. Harga  kekuatan  impak  terendah  terjadi  pada temperatur  -20 0 C  yaitu    0,111  Joule/mm 2 dan tertinggi  terjadi  pada  temperatur  200 0 C  dengan harga  sebesar  0,836  Joule/mm 2 .  Gambar  6 memperlihatkan grafik hubungan harga kekuatan  impak  dan  berbagai  temperatur perlakuan.
Gambar 6. Grafik harga kekuatan impak.
Dari  grafik  pada  gambar  6  dapat dijelaskan  bahwa  makin  besar  temperatur perlakuan,  makin  besar  pula  harga  kekuatan impak  atau  dengan  kata  lain  harga  kekuatan impak  meningkat  seiring  dengan  naiknya temperatur.  Kenaikan  tersebut,  dari  grafik memperlihatkan  tidak  terjadi  secara  linear, tetapi  mulai  dari  temperatur  di  atas  0 0 C  naik secara  tajam  sampai  pada  temperatur  150 0 C, sedangkan  pada  temperatur  dari  -20 0 C  sampai pada temperatur 0 0 C kenaikannya tidak signifikan.  Hasil  tersebut  menjelaskan  bahwa untuk bahan baja karbon menengah seperti   ST 60  akan  menjadi  sangat  getas  pada  temperatur di bawah 0 0 C atau pada temperatur ekstrim, dan sampai  pada  temperatur  di  atas  150 0 C  bahan tersebut  bersifat  ulet  karena  dibutuhkan  energi yang  besar  untuk  mematahkan  spesimen  akibat vibrasi  atom  yang  juga  meningkat  pada  suhu yang tinggi.

## Transisi Ulet ke Getas
Sebagaimana  telah  diuraikan  terdahulu, bahwa  transisi  ulet  ke  getas  dikaitkan  dengan energi impak yang diperlukan untuk mematahkan  spesimen.  Energi  impak  pada
umumnya  menurun  seiring  menurunnya  suhu. Dengan  demikian  kurva  transisi  ulet  ke  getas mencatat efek temperatur pada energi perpatahan.    Dari  hasil  pengujian  yang  telah dilakukan,  besarnya  energi  impak  untuk berbagai  kondisi  temperatur  dapat  ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Energi impak pada berbagai temperatur No.  Temperatur ( 0 C )  Energi impak (Joule) 1 -20 8.8 2 -10 9.4 3 0 10.4 4 30 16.5 5 50 22 6 100 38.7 7 150 59.5 8 200 66.8 Dari  Tabel  2  dapat  dilihat  bahwa  harga energi  impak  terendah  terjadi  juga  pada temperatur  paling  rendah  (-20 0 C)  yaitu  sebesar 8,8  Joule  dan  harga  tertinggi  pada  temperatur 200 0 C  yaitu 66,8  Joule, dengan demikian dapat dikatakan  bahwa  makin  besar  temperatur perlakuan  makin  besar  pula  energi  impak  yang diperlukan untuk mematahkan spesimen. Besarnya  kenaikan  energi  impak  ini  tidak langsung  berbanding  lurus  dengan  kenaikan temperatur,  dan  ini  ada  kaitannya  dengan transisi  ulet  ke  getas  yang  lebih  lanjut  dapat diamati  pada  grafik  dari  Gambar  7  yang memperlihatkan  hubungan  antara  temperatur perlakuan dan energi impak yang terjadi.
Temperatur  transisi  dari  ulet  ke  getas dapat  diketahui  dengan  mengamati  batas-batas kenaikan  yang tajam  pada kurva  yang dibentuk dari  hubungan  keduanya.  Batas-batas  tersebut dimulai  dari  daerah  temperatur  di  bawah  0 0 C yang  merupakan kondisi  batas  yang agak stabil (tidak  terlalu  terpengaruh  dengan  perubahan suhu)  dan  berakhir  sampai  pada  temperatur 150 0 C  seperti  ditunjukkan  oleh  grafik  pada Gambar  7  yang  secara  jelas  menggambarkan prilaku tersebut.
Gambar 7. Batas transisi ulet ke getas.
Dari  Gambar  7  dapat  diperlihatkan bahwa  batas  temperatur  transisi  dari  ulet  ke getas untuk material ST 60 adalah antara      (0– 150) 0 C. Pada batas temperatur transisi tersebut bentuk  perpatahan  material  dapat  dikatagorikan patah  campuran,  sedangkan  perpatahan  getas berada  pada  temperatur  0 0 C  ke  bawah  dan  di atas temperature 150 0 C sudah termasuk perpatahan ulet.

## Analisa Permukaan Patah
Ketangguhan  suatu  bahan  dapat  juga diperkirakan dengan mengamati bentuk permukaan  patah.  Makin  banyak  persentase perpatahan  berserat  atau  berbentuk dimple menandakan  bahan  tersebut  semakin  ulet  yang berarti  semakin  tangguh  pula  suatu  material. Sebaliknya  semakin  halus dan datar permukaan perpatahannya,  maka  material  tersebut  semakin getas dan rapuh. Material yang getas dapat juga ditandai  dengan  permukaan  patah  berbentuk kristalin  yang  menghasilkan  pantulan  cahaya atau sering disebut dengan mekanisme pembelahan ( cleavage ). Berikut  ini ditunjukkan beberapa bentuk permukaan patah pada berbagai  variasi  temperatur  perlakuan  yang dilakukan  dengan  menggunakan stereoscan macroscope seperti ditunjukkan pada Gambar 8 (a),  (b),  dan  (c).  Adapun  bagian  yang  diamati adalah penampang patah antar muka ( interface ) dari spesimen.
(a) T= -20 0 C        (b) T= -10 0 C       (c) T= 0 0 C Gambar 8. Bentuk permukaan patah getas,
Dari  gambar  8  (a),  (b),  dan  (c),  secara berturut-turut
menunjukkan permukaan
perpatahan  pada  temperatur    -20 0 C,  -10 0 C,  dan 0 0 C  (temperature  ekstrim).  Pada  kondisi  ini material  terjadi  perpatahan  getas  yang  ditandai dengan ciri pembelahan ( cleavage ) dan permukaan perpatahan halus dengan memantulkan  cahaya  yang  tinggi.  Perpatahan getas  ini  juga  dapat  terjadi  secara  memecah butir  kristal  (transgranular)  atau  juga  sering disebut perpatahan kristalin.
(a) T = 30 0 C   (b) T = 50 0 C       (c) T = 100 0 C  (d) T = 150 0 C Gambar 9. Bentuk permukaan patah campuran
Pada  Gambar  9  (a),  (b),  (c),  dan  (d) memperlihatkan  permukaan  perpatahan  secara berturut-turut untuk temperatur perlakuan 30 0 C, 50 0 C, 100 0 C, dan 150 0 C,  yaitu pada temperatur transisi  ulet  ke  getas.  Bentuk  perpatahan  pada kondisi  tersebut  adalah  perpatahan  campuran. Bentuk  perpatahan  campuran  ini  merupakan kombinasi  antara  patah  ulet  dan  patah  getas, yang  memperlihatkan  ciri  perpatahan  dari keduanya.  Dari  Gambar  9  (a)  untuk temperatur 30 0 C  menunjukkan  adanya lubang-lubang dimple sebagai  ciri  perpatahan  ulet  dan  pada bagian lain terjadi pembelahan (halus dan datar) sebagai ciri perpatahan getas. Untuk selanjutnya  makin  tinggi  temperatur  perlakuan terdapat  lubang-lubang dimple yang  semakin besar  pula  yang  menunjukkan  bahwa  dengan naiknya  temperatur  perlakuan,  maka  bentuk perpatahan semakin mengarah ke tipe perpatahan ulet.
Gambar 10. Bentuk permukaan patah ulet (pada T= 200 0 C)
Gambar 10 adalah permukaan patah pada temperatur  200 0 C  yang  menunjukkan  tipe perpatahan  ulet  dengan  ciri  adanya  lubang dimple yang  semakin  besar  dan  perpatahan berserat  serta  berpenampilan  buram  atau menyerap  cahaya.  Dari  beberapa  bentuk permukaan yang ditampilkan
dapat disimpulkan,  bahwa  makin  tinggi  temperatur
Batas temperatur transisi Patah ulet Patah campuran Patah getas
perlakuan  maka tipe perpatahan  material  makin mengarah ke ulet.

## KESIMPULAN
Dari  hasil  penelitian  ini,  dapat  diambil beberapa  kesimpulan  sesuai  dengan  yang diharapkan  dari  tujuan  penelitian  sebagai berikut:
1. Harga  kekuatan  impak  material  ST  60 terendah terjadi pada temperatur yang sangat ekstrim (-20 0 C), yaitu sebesar 0,111 Joule/mm 2 , dan yang terbesar pada temperature  200 0 C  dengan  harga  0,836 Joule/mm 2 . 2. Temperatur transisi  dari  ulet  ke  getas  untuk material ST 60, terjadi antara temperatur 0 0 C sampai 150 0 C, dimana pada rentang temperatur  ini  menunjukkan  energi  impak terjadi kenaikan yang tajam.
3. Bentuk  permukaan  patah  pada  bahan  ST  60 adalah sebagai berikut:
a. Pada  temperature  -20 0 C  sampai  0 0 C terjadi  perpatahan  getas  dengan  bentuk datar dan memecah butir ( transgranular ) serta memantulkan cahaya.
b. Pada  temperatur  30 0 C  sampai  150 0 C terjadi perpatahan campuran, yaitu kombinasi  ulet  dan  getas  dengan  ciri keduanya.
c. Pada temperatur 200 0 C terjadi perpatahan  ulet  dengan  ciri  adanya lubang dimple dan  menyerap  cahaya. Jadi  makin  tinggi  temperatur  bentuk permukaan  patah  semakin  mengarah  ke tipe perpatahan ulet.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Timings  RL,  1998, Engineering  Materials ,
Volume-I,  2 nd Edition  Addison  Wesley
Longman Limited.
[2] Faupel, H Joseph, Fisher, E Franklin, 1981, Engineering  Design ,  2 nd ed.,  John  Willey and Sons, New York.
[3] Marrow  J,  2009, The  Materials  Science Internet Microscope, UMIST and University of
Manchester,
www.umist.ac.uk/matsci . [4] Akhmad  HW,  2009, Buku  Panduan Praktikum Karakterisasi Material 1
Pengujian Merusak , Departemen Metalurgi dan Material Fakultas Teknik UI, Jakarta.
[5] Davis  HE,  FW  George,  1982, The  Testing of  Engineering  Materials , Fourth  Edition,
McGraw-Hill Book Company, New York.
[6] Salmon  CG,  JE  Johnson,  1990, Struktur Baja Disain dan Prilaku , Jilid 1 dan 2, Alih bahasa:  Wira,  Edisi  kedua,  Penerbit Erlangga, Jakarta.
[7] Setiawan  A,  2005, Batas  Ketangguhan Fatik  Baja  Karbon  ST  60  Akibat  Beban Aksial , Proceedings  the  3 rd Regional
Seminar on Materials, Energy and Structure,  University  of  Sumatera  Utara, Medan, hal: IX.1–IX.7.
[8] Dieter,  George  E.,  1986, “Metalurgi Mekanik“ ,  Jilid  2,  Alih  bahasa:  Sriati Djaprie, Edisi ketiga, Penerbit Erlangga.
[9] Matest, 2008,    “ Instruction Manual Pendulum Impact Tested, Matest [10] Roberta  A.  Storer    1996,  “ Annual  Book  of ASTM  Standard  1996 “,  Volume  03.01
Easton, MD, USA.
[11] Shigley,  Joseph E., and Mischke, Charles . , 1989, “Mechanical  Engineering  Design“
5 th ed.;  Mc.  Graw  Hill  Book  Company,  ; New York.
[12] Surdia,  T.,  Chijiiwa,  K.,    1980, “Teknik Pengecoran  Logam“, Cetakan  ketiga, Penerbit PT. Pradnya Paramita.
……