## PENGARUH KEKERASAN DENGAN BUSUR NYALA PADA MATERIAL ST 37, ST 60 DAN AMUTIT
Romli 1), Mardiana 2)
1)2) Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Sriwijaya Jl. Srijaya Negara Bukit Besar Palembang 30139 Telp: 0711-353414 Fax: 0711-453211

## Abstrak
Proses  pengerasan  adalah  baja  dipanaskan  pada  temperatur  diatas  temperatur kritis,  kemudian  didinginkan  dengan  memakai  media  pendingin  dengan  tujuan supaya didalam baja dan permukaannya akan terjadi pertambahan kekerasan. Salah  satu  cara  pengerasan  baja  bisa  dilakukan  dengan  busur  nyala.  Pada umumnya busur nyala ini dihasilkan oleh reaksi antara gas yang mudah terbakar dengan oksigen yang dinyalakan dengan percikan api. Nyala  yang paling sering digunakan  dengan  nyala  las  asitelin  (C2H2).  Hasil  kekerasan  yang  maksimal nilainya  adalah  pada  material  Amutit  Steel  dengan  media  pendingin  air, disebabkan  karena  pendinginan  yang  secara  tiba-tiba  atau  pendinginan  secara kejut,  fasa  yang  didapatkan  dengan  pendinginan  air  ini  adalah  fasa  Martensit yang  mempunyai  sifat  yang  keras  dan  rapuh  serta  elastisitasnya  rendah.  Hasil kekerasan  yang  minimal  nilainya  adalah  pada  material  ST  60  dengan  memakai media pendingin udara, karena fasa material yang didapat adalah fasa pearlit dan ferit.  Fasa  pearlit  dan  ferit  ini  lebih  rendah  kekerasannya  dibandingkan  dengan fasa  martensit  dan  sifat  keuletan  dan  elastisitasnya  lebih  baik  dibandingkan dengan fasa Martensit.
Kata Kunci : Busur Nyala, Kekerasan.

## Abstract
The  process  of  hardening  steel  is  heated  to  a  temperature  above  the  critical temperature,  then  cooled  using  cooling  medium  with  the  goal  in  the  steel  and increase  the  surface  hardness  will  occur.  One  way  of  hardening  steel  can  be done with a bow flame. In general, the flame arc formed by the reaction between combustible  gases  with  oxygen  is  ignited  by  a spark.  The most  commonly  used flame with flame welding asitelin (C2H2). The results of maximum hardness value is the Amutit Steel material with water cooling media , caused by cooling sudden shock or cooling , phase obtained by cooling water is martensite phase having a hard  and  brittle  nature  and  low  elasticity.  The  results  of  the  minimum  hardness value is the  ST  60  material  using  air cooling  media  ,  because  phase  material is obtained  pearlite  and  ferrite  phase  .  Pearlite  and  ferrite  phase  is  lower  than  the hardness  of  the  martensite  phase  and  tenacity  and  elasticity  properties  better than the martensite phase.
Keywords : Bows Flame, Hardness

## 1. PENDAHULUAN
Proses pengerasan adalah pemanasan  baja  yang  dilakukan  dengan temperatur  diatas  temperatur  kritis,  yang kemudian didinginkan
dengan menggunakan media pendingin yang bertujuan  agar  didalam  baja  tersebut  dan permukaannya  akan  terjadi  pertambahan kekerasan serta untuk mengetahui pengaruh  pengerasan  dengan  busur  nyala
pada  material  ST  37,  ST  60  dan  Amutit Steel.
Untuk  kebutuhan  tertentu  seperti  : Roda  gigi,  poros  penghubung  dan  poros engkol  diperlukan  sifat  mekanik  dengan kondisi keras dibagian luar dan liat dibagian dalamnya,  sehingga  untuk  benda  kerja seperti  tersebut  hanya  dikeraskan  dengan sistem  pengerasan  permukaan.  Adapun contoh  yang  sering  terjadi  dari  proses pengerasan  baja  dengan  kondisi  keras dibagian  luar  tetapi  lunak  dan  liat  dibagian
dalamnya adalah hasil pengerasan dari baja karbon  dengan  ketebalan  dinding  atau diameternya  besar  sehingga  laju  kecepatan pendinginan  dibagian  tengah  dari  benda kerja  tidak cukup  untuk membentuk struktur martensit dari Austenit. Tetapi jika diberikan unsur  paduan  seperti  nikel  dan  chromium, maka  kedalaman  kekerasan  yang  dapat dicapai akan menjadi lebih dalam.
Adapun  kegunaan  dari  unsur-unsur paduan ini adalah : a.  Nikel (Ni)
Unsur  Nikel  (Ni)  digunakan  sebagai penstabil  Austenit,  meningkatkan  sifat mekanik,  meningkatkan  ketahana  korosi pada lingkungan asam mineral.
b.  Chromium (Cr) Chromium  digunakan  untuk  membentuk lapisan  pasif  yang  bertujuan  untuk mencegah/  melindungi  dari  pengaruh suhu  dan  zat-zat  kimia  yang  akan mengakibatkan korosi.
Adapun  kemungkinan  lain  untuk menghasilkan  kekerasan  baja  dibagian  luar tetapi  lunak  dan  liat  dibagian  dalamnya dilakukan  dengan  cara  memanaskan  hanya pada  bagian  luar  benda  kerja  sampai  pada suhu pengerasan dan pada bagian dalamnya  mengalami  pemanasan  yang relatif  rendah,  setelah  itu  dilakukan  operasi pencelupan sehingga kekerasan yang dihasilkan terjadi pada bagian luarnya saja.
Dalam kaitannya, hasil pengujian atau penelitian  ini  dapat  digunakan  sebagai bahan  acuan yang  digunakan  dalam konstruksi pabrik, selain itu untuk membantu dunia  industri  dalam  memilih  jenis  material dan  media  pendingin  yang  sesuai  dengan kebutuhan.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA

## 2.1   Busur Nyala
Salah satu cara pengerasan baja bisa dilakukan  dengan  busur  nyala.  Pada umumnya  busur  nyala  ini  dihasilkan  oleh reaksi  antara  gas  yang  mudah  terbakar dengan  oksigen  yang  dinyalakan  dengan percikan  api.  Nyala  yang  paling  sering digunakan dengan nyala las asitelin (C 2 H 2 ). Mengingat  terbatasnya  luasan  nyala, maka  pengerasan  dengan  busur  nyala hanya  terbatas  dipakai  untuk  pengerasan setempat  (luasan  kecil)  dengan  penetrasi yang  dangkal  (surface  hardening).  Contoh aplikasi  pengerasan  dengan  cara  ini  adalah pengerasan punch ,  ujung  pahat,  gigi-gigi roda gigi dan sebagainya.
Dalam  pelaksanaan  agar  tidak  terjadi lolosnya  unsur  C  dari  benda  kerja,  maka nyala  yang  dipakai  adalah  nyala  dengan memperbanyak  C 2 H 2 ,  sehingga  kekerasan bisa  meningkat  setelah  dicelupkan  dengan media  pendingin.  Baja  yang  dikeraskan disini adalah baja paling sedikit mengandung  0,35%  C,  baik  bukan  paduan maupun  paduan  rendah  (Cr,  Mn,  V,  Mo,  Ni dan Si) serta besi tuang.
Permukaan  yang  akan  dikeraskan dipanaskan sedemikian cepat dengan sebuah  pembakar  asitelin  sampai  suhu pengerasan,  sehingga  akibat  kelembaban penghantar  panas  hanya  lapisan  atas  saja yang  terliput.  Semakin  lama  api  bekerja maka  tebal  pengerasan  akan  menjadi semakin  besar.  Tebal  pengerasan  dapat diatur menurut kebutuhan melalui kecepatan laju  atau  jangka  waktu  diantara  pemanasan dan pendinginan.
Kekerasan disini tergantung  pada  susunan/  jenis  baja,  suhu pemanasan  dan  laju  pendinginan.  Nyala Oksigen dan Asitelin lebih cepat pemanasannya dibandingkan dengan
propan-oksigen.  Oleh  karena  itu  diperoleh lapisan pengerasan yang lebih kuat. Pengerasan  dengan  busur  nyala  ini  mudah sekali terjadinya roe heating dan oksida dari baja.  Hal  ini  mudah  sekali  terjadi  apabila lingkungan  bersifat  oksidasi.  Kontrol  dari nyala  lebih  sulit  daripada  kontrol  arus induksi.

## 2.2   Kekerasan Permukaan
Kekerasan  adalah  ketahanan  suatu benda/ material terhadap penetrasi/ penekanan/  daya  tembus  benda  lain  yang lebih keras. Kekerasan Rockwell  digunakan dengan    cara    menekankan    penetrator dengan    indentor    bola    baja  1/16”    dan intan    yang    berbentuk    kerucut    dengan sudut  puncak  120 0 ke  permukaan material yang  diuji  dengan  beban  penekanan  sesuai dengan indentor yang dipakai.

## 3. METODE PENELITIAN
Metodologi  yang  diaplikasikan  pada program  penelitian  ini  melalui  tahapan antara lain :

## 3.1 Bahan dan Peralatan
Pada  penelitian  ini  metode  yang dipakai  dalam  pengumpulan  data  adalah metode eksperimen. Dalam
proses pengumpulan data ini diperlukan bahan dan peralatan sebagai berikut : 1.  Bahan : -  ST 37 : 3 buah -  ST 60 : 3 buah -  Amutit Steel : 3 buah
-  Oli, Air
-  Bak penampung oli dan Air
2.  Peralatan yang dipakai :
-  Las Asitelin
-  Penjepit benda kerja
-  Meja alas
-  Kikir
-  Hardness Tester Machine Persiapan yang  dilakukan  untuk pembuatan spesimen uji dilakukan berdasarkan  jenis  pengujian,  tahapan- tahapan  pembuatan  spesimen  uji  dan proses pengujian adalah sebagai berikut :
1.  Potong  bahan  dengan  ukuran  yang dikehendaki
2.  Ratakan spesimen uji dengan kikir
3.  Uji spesimen dengan mesin uji kekerasan dan ambil datanya.
4.  Panaskan  benda  sampai  dengan  suhu yang dikehendaki dengan busur nyala.
5.  Tahan  suhu  tersebut  dengan  mengatur jarak nyala untuk beberapa menit.
6.  Celup segera dalam media pendinginan untuk masing-masing jenis bahan.
7.  Uji spesimen dengan mesin uji kekerasan dan ambil datanya.
3.2 Pengujian . Yaitu menguji hasil
hipotesa mengenai bahan yang akan/ telah dipanaskan dengan busur nyala menggunakan  alat  uji  kekerasan  yaitu Hardness Tester Machine .
Pengujian  ini  dilakukan  untuk  mendapatkan data mengenai perubahan kekerasan permukaan untuk tiap-tiap bahan uji

## 3.3 Analisa Data Hasil Pengujian
Yaitu  tahapan  dimana  data  hasil pengujian  diolah  dan  dianalisa  seberapa besar  pengaruh  pemanasan  busur  nyala terhadap sifat mekanis material.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1    Pengujian Kekerasan
Pengujian  kekerasan  dilakukan  untuk mengetahui  tingkat  perubahan  kekerasan pada  benda  uji  yang  dilakukan  pemanasan dengan  busur  nyala  yang  didinginkan dengan media pendingin air, oli dan udara.
Dalam pengujian kekerasan ini menggunakan  tiga  jenis  spesimen  uji,  yaitu ST  37,  ST  60  dan  Amutit  Steel  dengan media pendingin air, oli dan udara. Dari hasil pengujian  kekerasan  Rockwell  pada  ketiga material tersebut dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1 .  Hasil pengujian kekerasan Rockwell (HRB) MEDIA PENDINGIN MATERIAL ST 37 (HRB) ST 60 (HRB) AMUTIT. S (HRB) UDARA 38,10 27,55 67,10 37,90 28,00 67,05 38,00 27,70 67,00 OLI 40,15 33,00 71,00 40,10 33,10 71,05 40,05 33,05 71,10 AIR 44,50 55,50 75,00 44,60 55,00 75,15 44,45 54,95 75,10
Gambar 2 :  Grafik  Pengujian  Kekerasan Rockwell (HRB)

## 4.2    Pengaruh Dari Material
Dari  pemanasan  dengan  busur  nyala ditunjukkan  pada  tabel  1.  Untuk  ST  37 dengan  pendinginan  udara  menunjukkan hasil  kekerasan  lebih  rendah  dibandingkan dengan  oli  maupun  air.  Dan  dapat  dilihat juga  bahwa  pendinginan  dengan  air,  hasil kekerasannya  lebih  besar  dari  media pendingin oli dan udara.
Untuk  material  ST  60  pendinginan dengan  memakai  udara  lebih  rendah dibandingkan dengan pendinginan memakai oli maupun air dan juga pada material ST 60
menunjukkan pendinginan dengan memakai air lebih tinggi dibandingkan dengan kekerasan yang dihasilkan oleh pendinginan oli dan udara.
Untuk Amutit Steel menunjukkan juga bahwa  pendinginan  dengan  udara  lebih rendah hasil kekerasannya dan paling besar kekerasannya  dengan  memakai  pendingin air.

## 4.3    Pengaruh Dari Media Pendingin
Untuk  pendinginan  dengan  udara pada  material  ST  60  kelihatan  lebih  rendah hasil  kekerasan  yang  didapat  dibandingkan dengan  ST  37maupun  Amutit  Steel  dan kekerasan  yang  paling  besar  adalah  pada material Amutit Steel.
Untuk  pendinginan  dengan  oli,  hasil kekerasan  yang  tertinggi  juga  material Amutit  Steel  dan  pada  material  ST  60 kelihatan hasil kekerasannya rendah dibandingkan  dengan  hasil  kekerasan  yang didapatkan  material  ST  37  maupun  Amutit Steel.
Sedangkan pada material ST 37 hasil kekerasan  yang  didapat  rendah  dan  untuk material  Amutit  Steel  kekerasan  yang didapat adalah yang tertinggi.

## 5.      KESIMPULAN
Hasil kekerasan yang maksimal nilainya  adalah  pada  material  Amutit  Steel dengan  media  pendingin  air,  disebabkan karena  pendinginan  yang  secara  tiba-tiba atau  pendinginan  secara  kejut,  fasa  yang didapatkan  dengan  pendinginan  air  ini adalah fasa Martensit.
Fasa  Martensit  ini  merupakan  fasa yang mempunyai sifat yang keras dan rapuh serta elastisitasnya rendah.
Sedangkan  hasil  kekerasan  yang minimal adalah pada material ST 60 dengan memakai  media  pendingin  udara,  karena fasa  material  yang  didapat  adalah  fasa pearlit  dan  ferit.  Fasa  pearlit  dan  ferit  ini lebih  rendah  kekerasannya  dibandingkan dengan  fasa  martensit  dan  sifat  keuletan
dan  elastisitasnya  lebih  baik  dibandingkan dengan fasa Martensit.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Davis, HE et. al, 1982, “ The  Testing  of Engineering  Materials” ,  Mc.  Graw  Hill Inc., Auckland.
2. Neely  J.E,  1979,  “ Practical  Metallurgy and  Materials  of  Industry ”,  Jhon Willey
& sons, Newyork.
3. Colangelo,  V.J  and  Heiser,  F.E,  1974, “ Analysis  Metallurgycal  Failures” ,  Jhon
Willey & sons, Newyork. 4. Donald Clark & Wilbur Varney, “ Metallurgy Physic for Engineering ”.
5. Sudjana  DR,  MA,  MSc,  1980,  “ Design Analysis Eksperimen ”, Bandung, Penerbit Tarsito.
6. Amstead,  B.H.,  Ostwald  Philip  F  & B egermen  Myron  L,  1990,  “ Teknologi Mekanik” ,  Penerbit  Airlangga,  Jakarta,
1990.

## RIWAYAT PENDIDIKAN
Romli, lahir  di  Muara  Telang,  Musi Banyuasin  tanggal  18  Oktober  1967. Menamatkan  pendidikan  S1  di  Jurusan Teknik  Mesin,  Universitas  Sriwijaya  pada tahun  1991.  Menyelesaikan  pendidikan  S2 pada  tahun  2010  di  Program  Magister
Teknik Mesin, Universitas Pancasila. Bekerja  sejak  tahun  1992  sampai  sekarang sebagai  Staf  Pengajar  dan  tahun  2005 sampai  tahun  2012  sebagai  Kepala  Lab. Polsri  Palembang  di  Politeknik  Negeri Sriwijaya.
Mardiana, lahir  di  Plaju,  tanggal  12 Pebruari  1965,  Menamatkan  pendidikan  S1 di  Jurusan  Teknik  Mesin  Universitas  IBA Palembang,  Menyelesaikan  pendidikan  S2 pada  tahun  2010  di  Program  Magister Teknik Mesin, Universitas Pancasila.
Bekerja  sejak  tahun  1991  sampai  sekarang sebagai  Staf  Pengajar  di  Politeknik  Negeri Sriwijaya.