## THE EFFECT OF WATER TEMPERATURE AS QUENCHING MEDIA ON THE CHARACTERISTICS OF HV 350 WELD DEPOSITS
Sopiyan 1 , Basori 2 , Ferry Budhi Susetyo 3,*
1 Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta, Jl. Rawamangun Muka - Rawamangun, Jakarta Timur, 13220
2 Teknik Mesin, Fakultas Teknik dan Sains, Universitas Nasional, Jl. Sawo Manila - Pasar Minggu, Jakarta Selatan, 12520
3 Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta, Rawamangun, 13220 Jl. Rawamangun Muka – Rawamangun, Jakarta Timur, 13220
*E-mail: fbudhi@unj.ac.id Accepted: 17-07-2020 Revised: 26-11-2020 Approved: 01-12-2020

## ABSTRAK
Kekerasan  merupakan  satu  sifat  mekanik  yang  diperlukan  ketika  melakukan  proses hardfacing .  Peningkatan kekerasan dapat dihasilkan dengan  melakukan proses quenching . Suhu  media quenching merupakan salah satu faktor  yang  penting  untuk  menghasilkan  kekerasan  yang  maksimal.  Pada  penelitian  ini  akan  dilakukan  proses pengelasan  dua  lapis  dengan  menggunakan  elektroda  HV  350  pada  baja  karbon  rendah  kemudian  spesimen  di panaskan  dalam  tungku  dan  dilakukan  pendingin  cepat  ( quenching )  ke  dalam  air  dengan  dua  variasi  suhu  air yaitu  15  dan  30  °C.  Variasi  suhu  air  pada  saat quenching menghasilkan  kekerasan  dan  mikrostruktur  yang bervariasi.  Kekerasan  tertinggi  dihasilkan  pada  15  °C  dimana  pada  foto  mikro  ditemukan  sedikit  fasa  dengan ukuran yang lebih kecil jika dibandingkan dengan spesimen lainnya.
Kata kunci: Suhu; Quenching; Air; HV 350; Hardfacing.

## ABSTRACT
Hardness is a mechanical property that is needed when doing the hardfacing process. Increased violence can be generated by conducting a quenching process. The temperature of the quenching media is one of the important factors to  produce maximum hardness. In this study a two-layer  welding process  will  be carried out  using  HV 350 electrodes on low carbon steel then the specimens are heated in a furnace and quenching is carried out into water  with two variations in  water temperature namely 15 and 30  °C. Variations in  water temperature during quenching  produce varying  hardness and microstructure. The highest  hardness is produced at  15 °C  where in micro photographs there are a few phases of smaller size compared to other specimens.
Keywords : Temperature; Quenching; Water; HV 350; Hardfacing.

## 1. PENDAHULUAN
Teknologi perlakuan panas pada logam saat ini semakin  menjanjikan,  karena  lebih  murah  jika dibandingkan  dengan  rekayasa  komposisi kimia  dari  suatu  logam  untuk  mendapatkan
sifat  tertentu.  Sifat-sifat  yang  diinginkan  dari suatu  logam  tergantung  dari  kebutuhan  dari penggunaanya.  Ketika  diperlukan  sebagai tahan  aus  maka  sifat  yang  diperlukan  adalah sifat keras.

## SINTEK JURNAL: Jurnal Ilmiah Teknik Mesin
ISSN: 2088-9038, e-ISSN: 2549-9645
Homepage: http://jurnal.umj.ac.id/index.php/sintek
Sifat  keras  ini  dapat  dicapai  dengan  berbagai macam  cara,  bisa  dilakukan hardfacing atau pengerasan  dari  permukaan  suatu  logam  atau bisa  juga  dengan  melakukan  proses quenching [1,2]. Proses hardfacing bisa dilakukan dengan menggunakan  jenis  las  SMAW.  Hal  utama untuk mencapai keberhasilan dalam melakukan proses  SMAW  ini  adalah  preparasi  sebelum dilakukan  pekerjaan  ini  [3].  Proses quenching sendiri  harus  dilakukan  dengan  tepat  yaitu dengan  memanaskan  logam  hingga  di  atas temperatur  austenisasi  agar  ketika  didinginkan dengan  cepat  ( quenching )  dapat  terbentuk martensit  [4].  Martensit  sendiri  memiliki kekerasan  yang  sangat  tinggi,  sehingga  ketika melakukan  proses quenching martensit  sangat diharapkan untuk terbentuk.
Pada  proses quenching pemilihan  media pendingin  juga  harus  selektif.  Hal  ini disebabkan  oleh  ketercapaian  hasil  yang diinginkan  pasca quenching .  Saat  ini  media pendingin  yang  umum  digunakan  adalah,  air [4],  oli  [5],  air  garam  [6],  dan coolant [7]. Beberapa penelitian menunjukan
hasil
kekerasan  yang  berbeda-beda,  namun  air memiliki keunggulan baik dari sifat keras yang terbentuk maupun ketersediaanya yang berlimpah  di  alam  [8].  Baja  karbon  sedang dapat ditingkatkan kekerasannya ketika dicelupkan  ke  dalam  air  es  pasca heat treatment [9].
Selain  media  pendingin, holding  time saat didalam  tungku  juga  akan  memberikan  efek sifat mekanik yang berbeda-beda [10]. Semakin lama waktu tahan maka akan semakin menurun  nilai  kekerasan  dari  suatu  logam [2,7].  Sehingga  diperlukan  waktu  yang  tidak terlalu  lama  ketika  speseimen  di heat treatment .  Hal  ini  tentunya  akan  menjadi  nilai positif  bagi  industri  yang  bergerak  di  bidang rekayasa material dengan perlakukan panas. Untuk  itu  akan  dilakukan  penelitian  dengan menggunakan  elektroda hardfacing kemudian dilakukan  proses quenching dengan  2  variasi suhu media pendingin air.

## 2. METODE PENELITIAN
Material  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  baja  karbon  rendah  dengan  kadar karbon  0,2  %.  Dimensi  pelat  baja  karbon
rendah yang digunakan adalah 150  10  10mm. Baja  karbon  rendah  dapat  dilihat  pada  gambar 1.
Gambar 1. Raw Material
Proses  pengelasan  pada  baja  karbon  rendah menggunakan  elektroda  HV  350  dengan  arus 75  dan  85  A  (polaritas  DC+).  Arus  75  A digunakan  pada  lapis  pertama  dan  arus  85  A digunakan  pada  lapis  kedua  dengan  mesin SMAW.
Gambar 2. Spesimen Pasca Pengelasan HV 350
Setelah selesai pengelasan kemudian speseimen  dibagi  menjadi  tiga  bagian.  Satu spesimen  dibiarkan  tanpa  perlakuan  panas (NT), dan dua spesimen diperlakukan panas.
Gambar 3. Spesimen Setelah Dipotong
Dua  spesimen  dimasukkan  dalam  tungku (gambar  4)  dengan  suhu  1000  °C  selama  10 menit  kemudian  satu  spesimen  di quenching dalam  media  air  dengan  suhu  15  °C  dan  satu spesimen  lagi  di quenching dalam  media  air dengan suhu 30 °C.
NT 15°C 30°C
Gambar 4. Proses Heat Treatment
Hasil  dari  proses quenching dapat  dilihat  pada gambar 5.
Gambar 5. Spesimen Pasca Quenching
Ketiga  spesimen  di  lakukan  uji  kekerasan vickers  dengan  beban  5  kgf.  Dilakukan penjejakan  sebanyak  5  kali  kemudian  diambil nilai rata-ratanya untuk melihat kekerasan yang terbentuk. Setelah selesai pengambilan data uji kekerasan  kemudian  dilakukan  proses  foto mikro dan foto makro.

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Hasil Uji Kekerasan
Hasil uji kekerasan dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Hasil Uji Kekerasan Dengan 5 Penjejakan
Penjejakan NT 15 °C 30 °C 1 303,7 440,9 373,3 2 306,6 446,8 436,1 3 345,5 437,9 394 4 375,6 439,1 473 5 338,5 446,5 366,7 Rata-Rata Kekerasan (HV) 333,98 442,24 408,62
Berdasarkan tabel 1 dapat dibuat grafik sebagai berikut.
Gambar 6. Perbadingan Hasil Uji Kekerasan
Dari  grafik  perbandingan  hasil  uji  kekerasan dapat terlihat bahwa kekerasan tertinggi adalah pada  sampel  15  °C.  Hal  ini  mengindikasikan bahwa laju pendinginan dengan air suhu 15 °C lebih  cepat  jika  dibandingkan  dengan  air dengan suhu 30°C.
Jika  dilihat  pada  pada  elektroda  HV  350 datasheet ,  dengan  pengelasan  dua  lapis  hanya dapat menghasilkan kekerasan kisaran 320 HV. Sedangkan  untuk  pengelasan  tiga  lapis  dan seterusnya hanya dapat menghasilkan kekerasan  380  HV.  Dengan  melakukan  proses quenching ,  ternyata  nilai  kekerasannya  baik suhu air 15 °C maupun 30 °C melampaui nilai kekerasan  dengan  tiga  lapis  pengelasan  atau lebih.

## 3.2. Hasil Pengamatan Foto Makro
Hasil pengamatan foto makro secara melintang pada spesimen dapat dilihat pada gambar 7.
Gambar 7. Foto Makro Melintang Spesimen
333.98 442.24 408.62 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 NT 15C 30C A x R a ta -R a ta K e k e r a sa n ( H V ) Sampel 15°C 30°C
Raw Material HV 350
Dari  gambar  7  dapat  terlihat  perbedaan  antara raw material  dan weld  deposited .  Ketebalan weld deposited adalah sekitar 4 mm. Ketebalan ±4  mm  ini  didapatkan  dengan  dua  kali  proses pengelasan  dengan  SMAW.  Sehingga  dapat disimpulkan  sekali  proses  pengelasan  akan menghasilkan ketebalan ±2 mm.

## 3.3. Hasil Pengamatan Foto Mikro
Hasil pengamatan foto mikro dapat dilihat pada gambar 8.
(a) (b) (c)
Gambar 8. Foto Mikro Spesimen (a) NT, (b) 15°C dan (c) 30°C
Pada  gambar  8  (a)  mikrostruktur  yang terbentuk  adalah widmanstatten dengan  bainit dan  serpihan  ferit.  Pada  gambar  8  (b)  terlihat bainit dan ferit dengan ukuran yang lebih kecil. Pada gambar 8 (c) terlihat perlit yang berwarna hitam dan ferit yang berwarna putih.

## 4. KESIMPULAN
Variasi  suhu  air  pada  saat quenching menghasilkan  kekerasan  tertinggi  pada  15  °C dimana pada foto mikro ditemukan sedikit fasa dengan ukuran yang lebih kecil jika dibandingkan dengan spesimen lainnya.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Saefuloh,  I.  Pengaruh  Proses  Quenching  Dan Tempering  Terhadap  Sifat  Mekanik  Dan
Struktur  Mikro  Baja  Karbon  Rendah  Dengan Paduan Laterit: FLYWHEEL : Jurnal Teknik Mesin Untirta. 2018 ; 1: 56–64.
[2] Susetyo,  F.B.;  Basori,  I.;  Maryanto,  D. Pengaruh  Direct  Dan  In-Direct  Quenching Dengan Media  Air Terhadap  Kekerasan Hasil Hardfacing  Baja  Karbon:  Jurnal  Asiimetrik. 2020 ; 2: 125–131.
[3] Sanjaya,  A.;  Sutowo,  C.  Pengaruh  Hasil Pengelasan  GTAW  Dan  SMAW  Pada  Pelat Baja  SA  516  Dengan  Kampuh  V  Tunggal
Terhadap  keekuatan  Tarik,  Kekerasan  Dan Struktur Mikro: Jurnal Sintek. 2013 ; 7: 49–58.
[4] Sutowo,  C.;  Susilo,  B.A.  Pengaruh  Proses Hardening Pada Baja HQ 7 Aisi 4140 Dengan Media  Oli  Dan  Air  Terhadap  Sifat  Mekanis Dan  Struktur  Mikro:  Jurnal  Sintek.  2013 ; 7:
58–69.
[5] Bangsawan,  I.G.;  Suharno;  Harjanto,  B. Pengaruh  Variasi  Temperatur  Dan  Holding Time  Dengan  Media  Quenching  Oli  Mesran
SAE  40  Terhadap  Struktur  Mikro  Dan Kekerasan  Baja  ASSAB 760: Nosel. 2012 ; 1: 1–14.
[6] Astrini,  I.R.;  Karo,  P.K.;  Supriyatna,  Y.I. Pengaruh  Heat  Treatment  dengan  Variasi Media  Quenching  Air  dan  Oli  terhadap Struktur  Mikro  dan  Nilai  Kekerasan  Baja
Pegas  Daun  AISI  6135:  Jurnal  Teori  dan Aplikasi Fisika. 2016 ; 4: 195–200.
[7] Utama,  A.R.S.;  Wahab,  A.;  Robbi,  N. Pengaruh temperatur dan holding time dengan pendingin  yamacoolant terhadap  baja  ASSAB 760: Jurnal Teknik Mesin. 2016 ; 6: 1–7.
[8] Nugroho,  S.;  Haryadi,  G.D.  Pengaruh  Media Quenching Air Tersirkulasi (Circulated Water)
Terhadap Struktur Mikro Dan Kekerasan Pada Baja Aisi 1045: Rotasi. 2005 ; 7: 19–23.
[9] Murtiono,  A.  Pengaruh  Quenching  dan Tempering Terhadap Kekerasan dan Kekuatan
Tarik  serta  Struktur  Mikro  Baja  Karbon Sedang  untuk  Mata  Pisau  Pemanen  Sawit:  e- Dinamis. 2012 ; II: 57–70.
[10] Fitri,  M.;  Sukiyono,  B.;  Simanjuntak,  M.L. Pengaruh  Waktu  Penahanan  pada  Perlakuan
Panas Paska Pengelasan terhadap
Ketangguhan  Sambungan  Las  Baja:  SINTEK JURNAL:  Jurnal  Ilmiah  Teknik  Mesin.  2019 ; 13: 80.