## PENGARUH TEMPERATUR DAN WAKTU PENAHANAN ARTIFICIAL AGING PADA PROSES AGE HARDENING TERHADAP TINGKAT KEKERASAN LOGAM PADUAN ALUMUNIUM 1)

## Herman Saputro 2)

## ABSTRACT
A  method  used  to  improve  the  hardness  of  alumunium  alloy  is  by  applying  age  hardening process. The process in age hardening were solution heat treatmen, quenching, and artificial aging. At phase  of  artificial aging  can  be  conducted  by  some  variation.  The  variation    able  to  influence  the result from process of age hardening. The aim of the research was to analyze the effect of temperature and holding time artificial aging to hardness of alumunium alloy. The alumunium alloy used for the research  was  ASSAB  Prodax.  The  method  used  in  the  research  was  experiment  method.  The independen  variables  were  temperature  artificial  aging  and  holding  time  artificial  aging.  The dependent  variable  was  hardness  of  alumunium  alloy. Variation  temperature  of  artificial  aging  at 120 0 C, 150 0 C, and 180 0 C. Variation holding time of artificial aging at 2 , 4, and 6 hours. Based of the statistic analysis with anava two way to the data gathered from the research, it can be stated that the temperature  artificial  aging  at  120 0 C    and  holding  time  artificial  aging  at  6  hours  resulted  in improving hardness (78,98 HRB).

## Key words: age hardening, artificial aging, and hardness PENDAHULUAN
Penggunaan  paduan  alumunium  dari  tahun ke  tahun  terus  mengalami  peningkatan.  Hal  ini terlihat dari urutan penggunaan paduan alumunium yang menempati urutan kedua setelah penggunaan  besi  atau  baja.  Dalam  pemilihan logam  paduan  alumunium  yang  akan  digunakan untuk  proses  permesinan  sering  dijumpai  bahan yang  tersedia  mempunyai  sifat-sifat  yang  kurang sesuai  dengan  yang  diharapkan.  Sehingga  perlu suatu perlakuan yang dapat menghasilakan logam paduan alumunium dengan sifat-sifat yang sesuai dengan harapan.
Salah satu cara untuk meningkatkan logam paduan alumunium adalah dengan age hardening (penuaan  keras).  Dengan  proses age  hardening maka  diharapkan  akan  terjadi  perubahan- perubahansifat  mekanis  logam  terutama  sifat kekerasan dan kekuatannya. Proses age hardening terdiri  dari  tiga  tahapan  yaitu solution heat treatment, quenching dan artificial aging.
Pada tahap artificial aging dapat dilakukan beberapa variasi perlakuan yang dapat mempengaruhi  hasil  dari  proses age hardening. Variasi  perlakuan  tersebut  antara  lain  variasi temperatur artificial aging dan  variasi  lamanya waktu  penahanan artificial aging.  Dari  hal tersebut maka perlu dilakukan penelitian tentang pengaruh  temperatur  dan  waktu  penahanan artificial aging terhadap tingkat kekerasan logam paduan alumunium.
Paduan alumunium yang digunakan dalam penelitian kali ini adalah paduan alumunium
ASSAB Prodax. Yaitu paduan alumunium golongan 7xxx-T6 dengan unsur penyusun Al- Mg-Zn.
Age hardening merupakan proses pengerasan  (hardening)  terbaru  untuk  paduan alumunium  yang  ditemukan  oleh  Alfred  wilm. Age  hardening sekarang  menjadi  salah  satu perlakuan panas pada logam paduan alumunium yang  sering  digunakan  untuk  mendapatkan kekerasan dan kekuatan yang lebih baik. (Albert G.  Guy,  1960:  441).  Penuaan  keras  (age hardening)  berlangsung  dalam  tiga  tahap  yaitu tahap  perlakuan  panas pelarutan  (solution  heat treatment),  tahap  pengejutan  /pendinginan (quenching) dan tahap penuaan (aging).
1. Solution  Heat  Treatment (Perlakuan  Panas
Pelarutan)
Tahap pertama dalam proses age hardening yaitu solution  heat  treatment atau perlakuan  panas  pelarutan. Solution  heat treatment yaitu  pemanasan  logam  paduan alumunium  dalam  dapur  pemanas  dengan temperatur  500 0 C - 560 0 C  dan  dilakukan penahanan atau holding sesuai dengan jenis dan ukuran  benda  kerja,  biasanya  ¼  sampai beberapa  jam.  (Schonmetz,  1990:  129).  Tujuan dari solution  heat  treatment itu  sendiri  yaitu untuk mendapatkan larutan padat yang mendekati homogen.
2) Dosen Pendidikan Teknik Mesin FKIP, UNS
Gambar  1:Heat Proses Age  Hardening Pada Logam Paduan Alumuium The Institution  of    Metallurgists,  1962: 82)

## 2.Quenching (Pendinginan / Pengejutan)
Quenching merupakan  tahap  yang  paling kritis  dalam  proses  perlakuan  panas. Quenching dilakukan dengan cara mendinginkan logam yang telah  dipanaskan  dalam  dapur  pemanas  kedalam media  pendingin  air.  Pada  tahap quenching akan menghasilkan  larutan  padat  lewat  jenuh  (Super Saturated  Solid  Solution)  yang  merupakan  fasa tidak stabil pada temperatur biasa atau temperatur ruang.
3. Aging (Penuaan)
Perubahan  sifat-sifat  dengan  berjalanya waktu    pada  umumnya  dinamakan aging atau penuaan. Aging atau  penuaan  pada  paduan alumunium  dibedakan  menjadi  dua,  yaitu penuaan  alami  (natural  aging)  dan  penuaan buatan (artificial aging).
Penuaan  alami  (natural  aging )  adalah  penuaan untuk  paduan  alumunium  yang  di age  hardening dalam keadaan dingin. Natural aging berlangsung pada  temperatur  ruang  antara  15 0 C - 25 0 C  dan dengan  waktu  penahanan  5  sampai  8  hari. Penuaan buatan (artificial aging) adalah penuaan untuk  paduan  alumunium  yang  di age hardening dalam keadaan panas. Artificial aging berlangsung pada temperatur antara 100 0 C-200 0 C dan  dengan  lamanya  waktu  penahanan  1  sampai 24 jam (Schonmetz, 1990: 129).
a. Temperatur Artificial Aging
Pengambilan temperatur artificial aging pada temperatur antara 100 0 C-200 0 C akan berpengaruh pada tingkat kekerasan logam paduan alumunium.  Hal  ini  bisa  dilihat  pada  gambar dibawah.  Dari  gambar  tersebut  dapat  dijelaskan bahwa  peningkatan  temperatur artificial  aging dapat  mempengaruhi  tingkat  kekerasan  logam paduan alumunium.
b. Waktu Penahanan Artificial Aging Waktu  penahanan  dalam  tahap artificial  aging merupakan  salah  satu  komponen  yang  dapat
mempengaruhi  hasil  dari  proses age  hardening secara  keseluruhan.  Sepertihalnya  temperatur, waktu  penahanan  pada  tahap artificial  aging akan  mempengaruhi  perubahan  struktur  atau perubahan fasa paduan alumunium
Urut-urutan  perubahan  fasa  dalam  proses artificial aging adalah sebagai berikut:
Larutan padat lewat jenuh (Super Saturated Solid Solution  )
Zona [GP 1]
Zona [GP 2] atau Fasa  ”
Fasa  ’
Fasa  a. Larutan Padat Lewat Jenuh Pada kondisi ini secara simultan kekosongan  atom  dalam  keseimbangan  termal pada  temperatur  tinggi  tetap  pada  tempatnya. Setelah  pendinginan  atau quenching,  maka logam  paduan  alumunium  menjadi  lunak  jika dibandingkan dengan  kondisi awalnya.
b. Zona [GP 1]
Zona  [GP  1]  akan  muncul pada tahap  mula atau  awal  dari  proses artificial  aging.  Zona  ini terbentuk  ketika  temperatur artificial  aging dibawah  100 0 C  atau  mulai  temperatur  ruang hingga temperatur 100 0 C dan Zona [GP 1] tidak akan  terbentuk  pada  temperatur artificial  aging yang  terlalu  tinggi. Terbentuknya  Zona  [GP  1] akan  mulai  dapat  meningkatkan  kekerasan logam  paduan  alumunium.  (William  F.  Smith, 1995: 469). Proses pengerasan dari larutan padat lewat  jenuh  sampai  terbentuknya  zona  [GP  1] biasa disebut dengan pengerasan tahap pertama. c. Zona [GP 2] atau Fasa  ” Pada  temperature  130 0 C  akan  terbentuk zona  [GP2]  dan  apabila  waktu  penahanan artificial  agingnya  terpenuhi  maka  akan didapatkan  tingkat  kekerasan  yang  optimal (William F. Smith, 1995: 469). Biasanya proses artificial aging berhenti ketika sampai terbentuknya zona [GP 2] dan terbentuknya fasa antara yang halus (presipitasi  ”), karena setelah melewati  zona  [GP  2]  maka  paduan  akan kembali  menjadi  lunak  kembali. Jika  proses artificial aging berlangsung sampai terbentuknya  fasa  ”  atau  z ona  [GP  2],  maka disebut dengan pengerasan tahap kedua.
d. Fasa  ’ Kalau paduan alumunium dinaikan temperatur  penuaannya  atau  waktu  penuaan
diperpanjang  tetapi  temperaturnya  tetap,  maka akan  terbentuk  fasa  antara  atau  fasa  ’. Terbentuknya fasa  ’ ini masih dapat memberikan  sumbangan  terhadap  peningkatan kekerasan  pada  paduan  alumunium.  Peningkatan kekerasan  yang  terjadi  pada  fasa  ’  ini  berjalan sangat lambat. e. Fasa 
Kalau  temperatur  dinaikan  atau  waktu penuaan  diperpanjang,  maka  fasa  ’  berubah menjadi  fasa  .  Jika  fasa  terbentuk  maka  akan menyebabkan paduan alumunium kembali menjadi lunak.

## METODE PENELITIAN
1. Alat Yang Digunakan
a. Dapur pemanas, digunakan adalah Programmable Furnace Nabertherm.
b. Alat  uji  kekerasan,  digunakan  adalah Rockwell Hardness Tester.
c. Time  stock  untuk  menentukan  waktu penahanan
d. Mesin gosok untuk menghaluskan permukaan yang akan diuji kekerasan.
2. Bahan Yang Digunakan
Bahan  yang  digunakan  sebagai  spesiman dalam penelitian ini adalah paduan
alumunium ASSAB  Prodax yang  termasuk dalam  paduan  alumunium  golongan  7xxx- T6  dengan  unsur  penyusun  Al-Mg-Zn.. Bentuk  dari  dimensi  spesimen  adalah sebagai berikut:
3. Prosedur Penelitian a. Menyiapkan dapur pemanas b. Memasukkan spesimen ke dapur pemanas dan dipanaskan dari temperatur  ruang  sampai  temperatur 400 0 C  (preheating)  dan  menahan  pada temperatur  tersebut  selama  5menit. Setelah preheating dilanjutkan  dengan pemanasan  sampai  temperatur  500 0 C Tahap  ini  merupakan  tahap solution heat treatment
c. Mengambil spesimen dan mencelupkanya  dengan  cepat  ke  dalam media  pendingin  air  sampai  temperatur spesimen  mencapai  suhu  atmosfer. Tahap ini dinamakan tahap quenching /
pengejutan
d. Kemudian dilakuakan artiicial aging
1) Untuk spesimen kelompok pertama spesimen  dipanaskan  lagi  sampai temperatur  120 0 C  dan  ditahan selama 2, 4, dan 6 jam
2) Untuk  spesimen  kelompok  kedua spesimen  dipanaskan  lagi  sampai temperatur  150 0 C  dan  ditahan selama 2, 4, dan 6 jam 3) Untuk  spesimen  kelompok  ketiga spesimen  dipanaskan  lagi  sampai temperatur  180 0 C  dan  ditahan selama 2, 4, dan 6 jam e. Mengambil spesimen dari dapur pemanas  dan  mendinginkan  spesimen dengan media pendinginan udara
f. Membersihkan  permukaan  spesimen yang  sudah  dilakukan  proses  perlakuan panas
g. Melakukan pengujian kekerasan dengan Rockwell Hardeness Test
Hubungan Temperatur Artificial Aging dan
Waktu Artificial AgingDengan Tingkat Kekerasan Al-Cu .( Tarta Surdira dan Shinroku Saito, 1992: 133). Kurva Penuaan Paduan Alumunium yang Menggambarkan Hubungan Antara Lamanya Waktu (aging) Dengan Kekuatan dan Kekerasan Paduan (William F. Smith, 1995: 466) 3 0 50 5
Grafik Hubungan Antara Variasi Temperatur dan Waktu Penahanan Artificial Aging Pada Proses Age Hardening Terhadap Tingkat Kekerasan Logam Paduan Alumunium ASSAB Prodax
64,02 72,18 78,98 50,98 57,98 63,8 72,04 52,04 58,86 63,02 76,04 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Kontrol Tanpa Treatment Kontrol setelah Quenching 2 Jam 4 Jam 6 Jam Waktu Penahanan Artificial Aging (Jam) Ti ng ka t K ek er as an (H RB ) 120 C 150 C 180 C

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## 1. HASIL PENELITIAN
Dari  hasil  pengukuran  nilai  kekerasan logam  paduan  alumunium ASSAB  prodax diperoleh data sebagai berikut:
Tabel .1 Data  Hasil  Pengukuran  Nilai  Tingkat Kekerasan Logam Paduan Alumunium Assab Prodax Dalam HRB Variasi waktu penahanan artificial aging Variasi temperatur artificial aging 120 0 C 150 0 C 180 0C
2 jam 4 jam 6 jam 64,02 72,18 78,98 57,98 63,80 72,04 52,04 58,86 63,02 Gambar 1.Grafik Hubungan Antara Variasi Temperatur dan Waktu Penahanan Artificial Aging Pada Proses Age Hardening Terhadap Tingkat Kekerasan Logam Paduan Alumunium Assab Prodax
Tabel 3. Ringkasan Hasil Uji F Untuk Anava Dua Jalan
Sumber Variasi Dk JK KT F obs F Tabel P Rata-rata perlakuan A B AB Kekeliruan
1 2 2
4 36 188775,4 1419,248 1334,044 33,38756 8,476 188775,4 709,6242 667,0222 8,346889 0,235444 3013,977 2833,034 35,45163 5,25 5,25 3,89 0,01 0,01 0,01 Jumlah 45 191570,58 - - - -

## 2. PEMBAHASAN
a. Dari  Tabel  3.  dapat  dilihat  bahwa  perbedaan pengaruh  antara  variasi  temperatur artificial aging pada  proses age  hardening terhadap tingkat  kekerasan  logam  Paduan  alumunium ASSAB  prodax adalah  F A lebih  besar  dari pada  F tabel pada  taraf  signifikan  0,01  maka dapat ditarik kesimpulan bahwa ada perbedaan  pengaruh  yang  sangat  signifikan antara  antara  variasi  temperatur artificial aging pada  proses age  hardening terhadap tingkat  kekerasan  logam  paduan  alumunium ASSAB  prodax.  Hal  ini  disebabkan  karena seiring dengan peningkatan temperatur artificial aging akan menyebabkan perbedaan fasa yang terbentuk disetiap variasi temperatur.  Pada  temperatur artificial  aging 120 0 C  akan  terbentuk  zona  [GP1]  dan  zona [GP2], pada temperatur 150 0 C akan terbentuk
zona  [GP2]  sesaat  dan  fasa  ’,  sedangkan pada temperatur 180 0 C tidak terbentuk zona [GP]  akan  tetapi    terbentuk  fasa  ’. Sehingga karena perbedaan fasa inilah yang menyebabkan  perbedaan  tingkat  kekerasan disetiap  variasi  temperatur artificial  aging, yang  mana  seiring  dengan  peningkatan temperatur artificial aging tingkat kekerasannya akan cenderung menurun b.Dari Tabel 3. dapat dilihat bahwa perbedaan pengaruh  antara  variasi  waktu  penahanan artificial  aging pada  proses age  hardening terhadap  tingkat  kekerasan  logam  Paduan alumunium ASSAB  prodax adalah  F B lebih besar  dari  pada  F tabel pada  taraf  signifikan 0,01  maka  dapat  ditarik  kesimpulan  bahwa ada  perbedaan  pengaruh  yang  sangat signifikan  antara  variasi  waktu  penahanan artificial  aging pada  proses age  hardening terhadap  tingkat  kekerasan  logam  paduan
alumunium ASSAB prodax. Hal ini disebabkan  pada  temperatur artificial  aging 120 0 C  150 0 C  dan  180 0 C  seiring  dengan peningkatan  waktu  penahanan  yaitu  2 jam,  4 jam  dan  6  jam,  maka  tingkat  kekerasannya juga  akan  ikut  naik.  Waktu  penahanan artificial  aging akan  membantu  difusi  atom- atom  untuk  mengisi  kekosongan  atom  yang terjadi  pada  tahap quenching.  Difusi  atom- atom  tersebut  akan  mempengaruhi  terhadap perubahan-perubahn fasa dalam proses artificial  aging yang  pada  akhirnya  akan berpengaruh  terhadap  tingkat  kekerasan logam paduan alumunium ASSAB Prodax.
c. Dari  Tabel 3.  dapat  dilihat  bahwa  perbedaan pengaruh  bersama  (interaksi)  antara  variasi temperatur  dan  variasi  waktu  penahanan artificial  aging pada  proses age  hardening terhadap kekerasan logam paduan alumunium ASSAB  prodax adalah  F AB lebih  besar  dari pada  F tabel pada  taraf  signifikan  0,01,  maka dapat ditarik kesimpulan bahwa ada perbedaan  pengaruh  bersama  (interaksi) antara  variasi  temperatur  dan  variasi  waktu penahanan artificial  aging terhadap  tingkat kekerasan  logam  Paduan  alumunium ASSAB prodax.
d.Berdasarkan  Tabel  2,  yang  merupakan rangkuman hasil perhitungan tingkat kekerasan  logam  paduan  alumunium ASSAB prodax dan rata-rata (mean) setiap kelompok perlakuan,  dapat  dilihat  bahwa  tingkat kekerasan  logam  paduan  alumunium ASSAB prodax pada  temperatur  pengerasan  120 0 C dengan  waktu  penahanan artificial  aging 6 jam  adalah  yang  paling  tinggi  (78,98  HRB). Hal  ini  disebabkan  karena  pada  temperatur artificial aging 120 0 C dengan waktu penahanan artificial aging 6 jam akan terjadi pengelompokan  atom  (agregasi)  Zn  dan  Mg atau zona  [GP  1]  yang  lebih  besar.
Selanjutnya  dengan  seiring  bertambahnya waktu  penahanan artificial  aging maka  akan terbentuk  zona  [GP  2],  dengan  kemunculan zona  [GP  2]  ini  maka  akan  menghasilkan kekerasan  yang  meningkat.  Sehingga  pada temperatur artificial  aging 120 0 C  dan  waktu penahanan artificial  aging 6  jam  dihasilkan tingkat  kekerasan  yang  tinggi  tetapi  masih belum  didapatkan  tingkat  kekerasan  yang opimal  karena  belum  terpenuhinya  lamanya waktu penahanan artificial agingnya. Tingkat kekerasan  logam  paduan alumunium ASSAB prodax pada  temperatur  pengerasan  180 0 C dengan  waktu  penahanan artificial  aging 2 jam adalah yang paling rendah (52,04 HRB).
Hal ini disebabkan karena pada temperature artificial  aging 180 0 C  dengan  waktu penahanan artificial  aging 2  jam  fasa  yang terbentuk  adalah  fasa  ’. Dimana  pada  fasa  ’ masih bisa memberi sumbangan terhadap peningkatan  tingkat  kekerasan.  Tetapi kenaikan  kekerasan  yang  terjadi  pada  fasa  ’  ini  sangatlah  lambat.  Sehingga  apabila saat artificial  aging terbentuk  fasa  ’  d an waktu  penahanan artificial  aging tidak terlalu  lama  maka  tingkat  kekerasan  yang dihasilkan akan rendah atau cenderung akan mendekati  tingkat  kekerasan  setelah  tahap (solution heat treatment dan Quenching)

## KESIMPULAN DAN SARAN
1. KESIMPULAN
a. Makin  tinggi temperatur artificial  aging, tingkat kekerasan logam paduan alumunium ASSAB prodax makin rendah, pada temperatur  180 0 C  didapatkan  tingkat kekerasan rata-rata 57,97 HRB.
b. Makin lama  waktu  penahanan artificial aging tingkat  kekerasan  logam  paduan alumunium ASSAB  prodax semakin  tinggi, pada  waktu  penahanan artificial  aging 6 jam  didapat  tingkat  kekerasan  rata-rata 71,347 HRB.
c. Ada perbedaan  pengaruh  yang  sangat signifikan  pada  taraf  signifikansi  1  %  yaitu pada variasi temperatur artificial aging pada proses age hardening terhadap  tingkat kekerasan logam paduan alumunium ASSAB prodax.  Ini  dapat  dilihat  pada  hasil  uji analisis data yang menyatakan bahwa F obs = 3013,977 lebih  besar  daripada  F tabel =  5,25 (F obs >F t ). d. Ada perbedaan  pengaruh  yang  signifikan pada  taraf 1  %  yaitu  adanya  variasi  waktu penahanan artificial  aging pada  proses age hardening pada  proses  perlakuan  panas terhadap  tingkat  kekerasan  logam  paduan alumunium ASSAB prodax. Ini dapat dilihat pada hasil uji analisis data yang menyatakan bahwa F obs = 2833,034 lebih besar daripada F tabel = 5,25 (F obs >F t ).
e. Ada perbedaan pengaruh bersama (interaksi)  yang  signifikan  pada  taraf  1  % yaitu  variasi  temperatur  dan  variasi  waktu penahanan artificial  aging pada  proses age hardening terhadap tingkat kekerasan logam paduan  alumunium ASSAB  prodax.  Ini dapat  dilihat  pada  hasil  uji  analisis  data
yang  menyatakan  bahwa  F obs = 35,45163 lebih besar daripada F tabel = 3,89 (F obs >F t ). f. Tingkat kekerasan  logam  paduan  alumunium ASSAB  prodax yang  paling  tinggi  yaitu  pada temperatur artificial  aging 120 0 C  dengan waktu penahanan artificial aging 6 jam yaitu sebesar 78,98 HRB.
g. Tingkat kekerasan  logam  paduan  alumunium ASSAB prodax yang paling rendah yaitu pada temperatur artificial  aging 180 0 C  dengan waktu penahanan artificial aging 2 jam yaitu sebesar 64,02 HRB.

## 2. SARAN
Perlu adanya tindak lanjut dari penelitian ini  khususnya  dalam  panambahan  waktu penahanan artificial aging sehingga diketahui seberapa  besar  kekerasan  yang  didapat melalui proses artificial aging. Karena dalam penelitian  ini  waktu  yang  diambil  belum begitu maksimal.

## DAFTAR PUSTAKA
Amsteead,  B.  H.  1993. Teknologi  Mekani.
Terjemahan Djaprie Sirat. Jakarta: Erlangga.
Jacobs,  James  A.  &  Kilduff,  F.  Thomas.  1995.
EngineeringMaterial Tecnologi.
(3 rd
edition).  New York: Prentice-hall inc.
Parker,  Earl.  R.  1967. Material  Data  Book  for Engineers and Scientists. New York: Mc Graw- Hill inc. Schonmetz.  1990. Pengetahuan  Bahan  Dalam Pengerjaan Logam. (Cetakan kesepuluh). Bandung: Angkasa. Smith,  F.  William. 1995. Material  Science and engineering. (second edition). New York: Mc Graw- Hill inc. Sujana.  1985. Desain  dan  Analisis  Eksperimen.
(edisi kedua). Bandung: Tarsito. Surdia, Tata & Saito, Shinroku. 1992. Pengetahuan Bahan Teknik. (edisi kedua). Jakarta: Pradnya Paramita.
The Institution of Metallugists. 1962. Heat Treatment of Meal. t London: Addison Wesley