## MENGETAHUI NILAI KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO DARI BAHAN BAJA PEGAS DAUN AKIBAT PERLAKUAN PANAS DENGAN TEMPERATURE DAN PENDINGIN YANG BERVARIASI
Firda Herlina, M.Firman, Edi Yani Fazri Departement Teknik Mesin Universitas Islam Kalimantan, Banjarmasin E-mail: tanyafirda@gmail.com,firmanuniska99@gmail.com

## ABSTRACT
One  study  on  the  effect  of  heating  temperature,  duration  of  heating  and  rapid cooling of the properties of hardness and microstructure of the steel hypoeutectoid. The study used a variation of heating temperature 780 ° C, 830 ° C, and 880 ° C with long holding time 2, 4 and 6 minutes, without any further heat treatment such as tempering. The maximum hardness value obtained is 62.7 HRC.
This  research  was  conducted  in  February  2015  through  to  completion.  The research was carried out in several places that the sample preparation is done at home, while  the  hardness  and  microstructure  test  done  at  the  Laboratory  of  Mechanical Engineering  Uniska  Banjarmasin,  research  methods  were  conducted  in  this  study  to prepare materials, Prepare samples is 35x30 mm, heat treatment is temperature of 400 ° C, 500 ° C and 600 °  , hardness test method brinell, and test microstructure.
Research  shows  Effect  of  temperature  variations  with  different  cooling  media for  violence  leaf  spring  steel  used  is,  to  the  best  hardness  value  of  the  heating temperature  of  400  °  C,  500  °  C  and  600  °  C  is  at  a  temperature  of  400  °  C  with  a cooling medium used is air which its average value is 272.2 HB from 252.8 HB to the average  raw  material  and  Influence  of  temperature  variations  with  different  cooling media on microstructure of steel leaf springs are used, namely, to the best hardness from the heating temperature of 400 ° C, 500 ° C and 600 ° C is at a temperature of 400 ° C with air cooling medium in which the average value of 13% pearlite and ferrite average value of 87 % of the average raw material and ferrite 10.43% pearlite 89.57%,
Keywords: Hardness, Steel, Temperature, Cooling

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1 Latar Belakang
Seiring  dengan  perkembangan  ilmu  pengetahuan  dan  teknologi  bahan, Penggunaan  baja  tidak  hanya  terbatas  pada  75astrol75  konstruksi  saja,  tetapi  sudah mencakup  75astro  di  seluruh  bagian  kehidupan  masyarakat,  terutama  di  bidang transportasi  dan  otomotif  seperti  rel  kereta  api,  roda  gigi,  pegas,  baut,  maupun
kendaraan  roda  empat  yang  umumnya  menggunakan  baja  pegas  daun  sebagai 76astrol76 utamanya.
Baja pegas daun merupakan baja karbon yang sering digunakan pada kendaraan bermotor terutama kendaraan roda empat. Pada aplikasinya baja pegas daun merupakan suatu  baja  yang  digunakan  untuk  menahan  beban  kendaraan  bermotor  pada  bagian depan  dan  belakang.  Karena  fungsinya  tersebut,  maka  material  pegas  daun  harus memiliki  elastisitas  dan  ketangguhan  yang  tinggi  jika  dibandingkan  dengan  baja  yang lainnya.
Pengembangan  sifat  mekanik  dan  fisik  baja  karbon  (baja  pegas  daun),  telah banyak  dilakukan  oleh  para  peneliti.  Salah  satu  penelitian  mengenai  pengaruh  suhu pemanasan, lama pemanasan dan pendinginan secara cepat terhadap sifat kekerasan dan mikrostruktur  pada  baja  hypoeutectoid.  Penelitian  tersebut  menggunakan  variasi  suhu pemanasan 780 °C, 830 °C, dan 880 °C dengan lama waktu penahanan 2, 4 dan 6 menit, tanpa  adanya  perlakuan  panas  lebih  lanjut  seperti  tempering.  Pada  penelitian  tersebut menunjukkan  bahwa  nilai  kekerasan  yang  diperoleh  umumnya  sangat  tinggi.  Nilai kekerasan maksimum yang diperoleh yaitu 62,7 HRC.

## 1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan  latar  belakang  penelitian  tersebut,  maka  penelitian  ini  dilakukan. Pada  penelitian  ini,  bahan  utama  yang  digunakan  adalah  baja  pegas  daun.  Pengujian baja  pegas  daun  dilakukan  dengan  menggunakan  variasi  perlakuan  panas,  dan  variasi pendingin. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui struktur mikro dan nilai kekerasan dari baja pegas daun  yang digunakan. Pada pengujian ini variasi suhu  yang digunakan yaitu 400 °C,  500 °C  dan 600 °C dengan media pending yaitu udara, air dan oli mesin Castrol go 4T(20W-40).

## 1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dilakukan penelitian ini adalah untuk mengetahui nilai kekerasan dan struktur mikro baja pegas daun yang digunakan sebelum dan setelah dilakukannya perlakuan  panas,  mengetahui  pengaruh  variasi  suhu  dan  media  pendingin  berbeda terhadap kekerasan baja pegas daun yang digunakan, dan mengetahui pengaruh variasi suhu  dan  media  pendingin  berbeda  terhadap  struktur  mikro  baja  pegas  daun  yang digunakan

## 1.4 Batasan Masalah
Penelitian  ini  dibatasi  pada  ruang  lingkup  Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  baja  pegas  daun,  Variasi  suhu  yang  digunakan  400  °C,  500  °C  dan  600  °C, Variasi  Pendingin  yang  digunakan  adalah  Air,  Udara,  Oli  Mesin  Castrol  Go  4T(20W- 40),  dan  Pengujian  baja  yang  dilakukan  adalah  uji  kekerasan  dan  struktur  mikro  baja pegas daun.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Baja adalah paduan antara besi (Fe) dan karbon (C) dengan penambahan paduan lainnya.  Baja  paling  banyak  digunakan  sebagai  produk  akhir  seperti  komponen otomotif,  tranformer  listrik  dan  untuk  proses  manufaktur  lainnya  seperti  proses pembuatan  lembaran  besi,  proses  ekstrusi  dan  lain-lain.  Dasar  pemilihan  pemakaian baja  ini  seiring  dengan  terus  berkembangnya  industri  otomotif  dan  kebutuhan masyarakat  akan  kendaraan  bermotor  ,  komponen  permesinan,  ban  konstruksi  dan bidang lainnya terutama didasarkan pada sifat mekaniknya jika sifat logam sangat keras sangat sulit dalam pembentukannya.
Perlakuan  panas  (heat  treatment)  adalah  suatu  proses  mengubah  sifat  mekanis logam dengan cara mengubah struktur mikro melalui proses pemanasan dan pengaturan kecepatan  pendinginan  dengan  atau  tanpa  mengubah  komposisi  kimia.  Tujuan  proses perlakuan panas untuk menghasilkan sifat-sifat logam yang diinginkan. Perubahan sifat setelah  perlakuan  panas  dapat  mencakup keseluruhan  bagian  logam atau  sebagian dari logam.
Quenching merupakan pendinginan secara cepat suatu logam dengan pencelupan pada media pendingin. Kekerasan maksimum dapat terjadi dengan mendinginkan secara mendadak  sampel  yang  telah  dipanaskan  sehingga  mengakibatkan  perubahan  struktur mikro. Laju quenching tergantung pada beberapa faktor yaitu temperatur medium, panas spesifik,  panas  pada  penguapan,  konduktivitas  termal  medium,  viskositas,  dan  agritasi (aliran media pendingin).
Pengujian  kekerasan  dengan  sistem  brinell  merupakan  salah  satu  metode pengujian  kekerasan  dengan  cara  penekanan.  Penekanan  ini  dimaksudkan  untuk penetrasi  pada  permukaan  bahan  uji  yang  akan  dianalisis  untuk  menentukan  tingkat
kekerasan  dari  bahan  tersebut.  Penetrasi  ini  merupakan  bentuk  tingkat  kekerasan perubahan tetap  dari  bahan  uji  yang  disebabkan  oleh  pembebanan  dimana  beban yang diberikan  dalam  penguian  ini  tidak  mengakibatkan  rusak  atau  pecahnya  benda  uji  itu sendiri,  yaitu  ditentukan  berdasarkan  perbandingan  antara  angka  konstanta  dan  jenis beban,  kekebalan  bahan  dimana  beban  itu  diberikan  terhadap  diameter  alat  penekan (indentor).
Adapun  kerangka  penelitian  yaitu  untuk  mendapatkan  sifat-sifat  logam  yang lebih  baik  dapat  dilakukan  melalui  pemanasan  yang  disertai  dengan  pendinginan  dan lama  penahanan  yang  bervariasi.  Perlakuan  pemanasan  dan  pendinginan  pada  logam adalah  suatu  perlakuan  yang  sering  dilakukan  untuk  mengubah  sifat  fisis  maupun mekanis logam.  Proses  pemanasan  saat  dilakukan  dengan  memenaskan logam  di oven pemanas  sampai  dengan  temperature  tertentu  kemudian  didinginkan.  Media  pendingin yang  digunakan  biasanya  bermacam-macam  seperti  udara,  air,  oli,  minyak  solar,  yang mana nantinya akan merubah sifat fissis maupun sifat mekanis dari logam tersebut.
Baja karbon ketika mendapat perlakuan panas dan perlakuan pendinginan akan mengalami  perubahan  sifat  fisis  seperti  perubahan  kekerasan  dan  perubahan  keuletan dan  sifat  mekanisnya  seperti  terjadi  perubahan  struktur  mikro.  Perubahan  yang demikian  tergantung  bagaimana  proses  pemanasan  dan  proses  pendinginan  yang dilakukan.

## 3. METODOLOGI PENELITIAN

## 3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini dilakukan pada bulan Februari 2015 sampai dengan selesai. Penelitian ini dilakukan di beberapa tempat yaitu preparasi sampel di lakukan di rumah, sedangkan uji kekerasan  dan  struktur  mikro  di  lakukan  di  Laboratorium  Teknik  Mesin  Uniska Banjarmasin.

## 3.2 Alat dan Bahan
Didalam penelitian ini peralatan dan bahan sangatlah penting fungsinya, oleh karena itu peralatan  dan  bahan  yang  digunakan  akan  dipaparkan  sebagaimana  berikut  ini:  Alat pemotong sapel yang berfungsi untuk memotong baja pegas daun sesuai dengan ukuran sampel  yang  akan  digunakan  pada  penelitian,  Tungku  pemanas  yang  berfungsi  untuk
memanaskan  sampel  pada  suhu  tertentu  atau  sesuai  yang  diinginkan,  Mesin  uji kekerasan  rockwell  yang  berfungsi  untuk  mengetahui  nilai  kekerasan  dari  suatu  benda uji.  Dimana  kekerasan  merupakan  ketahanan  bahan  terhadap  goresan  atau  penetrasi pada  permukaannya,  Kertas  amplas  yang  berfungsi  untuk  menghaluskan  permukaan baja  pegas  daun  yang  akan  digunakan  dari  yang  tadinya  permukaannya  masih  kasar hingga  menjadi  halus  dan  siap  untuk  digunakan,  Poles  aoto-sol  yang  digunakan  untuk menghilangkan goresan-goresan setelah dilakukannya proses pengamplasan, Mikroskop Optik  Oyang  digunakan  untuk  melihat  struktur  mikro  dari  baja  pegas  daun  yang digunakan dalam penelitian., Adapun Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah baja pegas daun.

## 3.3 Pengujian Metode Brinell
Pengujian  kekerasan  merupakan  suatu  pengujian  yang  dilakukan  untuk mengetahui  harga  kekerasan  dari  benda  uji  pada  beberapa  bagian  sehingga  dapat diketahui  distribusi  kekerasan  serta  kekerasan  rata-ratanya  dari  semua  benda  uji.  Pada penelitian  kali  ini,  pengujian  kekerasan  yang  digunakan  yaitu  metode  uji  kekerasan Brinelll. Adapun langkah-langkah untuk mengamati nilai kekerasan pada penelitian kali ini  adalah  Melakukan  pengampelasan  pada  sampel  dengan  memakai  amplas,  dengan nomor  kekerasan  atau  tingkat  kehalusan  amplas:  #100,  #220,  #400,  #600,  #1000  dan #2000, Melakukan pemolesan pada sampel dengan menggunakan auto-sol, Melakukan pengujian  nilai  kekerasan  dengan  menggunakan  mesin  uji Brinell. Dimana  pada penelitian kali ini, pengujian nilai kekerasan diambil sebanyak 5 kali dengan lima titik yang berbeda dan berdekatan dan, Mencatat data yang terbaca pada mesin uji Brinell

## 3.4 Uji Struktur Mikro
Pengamatan struktur mikro dilakukan untuk mengetahui susunan fasa pada suatu benda  uji  atau  spesimen.  Struktur  mikro  dan  sifat  paduannya  dapat  diamati  dengan berbagai  cara  bergantung  pada  sifat  yang  dibutuhkan.  Adapun  langkah-langkah  untuk mengamati struktur mikro adalah dengan Memotong sampel sesuai dengan ukuran alat uji  struktur  mikro  (mikroskop  optik),  Melakukan  pengampelasan  pada  sampel  dengan memakai amplas, dengan nomor kekerasan atau tingkat kehalusan amplas: #100, #220, #400,  #600,  #1000  dan  #2000,  Melakukan  pemolesan  pada  sampel  dengan
menggunakan  aoto-sol  dan  Kemudian  dilakukan  pengamatan  struktur  mikro  dengan perbesaran 20x, dengan menggunakan alat mikroskop optic.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Pengujian Kekerasan Metode Brinell
Gambar 4.1 Grafik Perbandingan Nilai Kekerasan Baja Pegas Daun Setelah Dan Sebelum Dilakukan Perlakuan Panas Dengan Temperatur Dan Pendingin Bervariasi Keterangan :
1= Temp. 22°C (Raw Material) ; 2 = Temp. 400°C ; 3 = 500°C ; 4 = Temp. 600°C

## 4.2 Data Pengujian Mikro Stuktur Dengan Media Pendingin Udara
Gambar 4.2 Diagram Hubungan Antara Perlit Dan Ferit Pada Struktur Mikro Baja Yang Didinginkan Dengan Media Pendingin Udara
Keterangan :
1= Temp. 22°C (Raw Material) ; 2 = Temp. 400°C ; 3 = 500°C ; 4 = Temp. 600°C

## 4.3 Data Pengujian Mikro Stuktur Dengan Media Pendingin Air
Gambar 4.3 Diagram Hubungan Antara Perlit Dan Ferit Pada Struktur Mikro Baja Yang Didinginkan Dengan Media Pendingin Air
Keterangan :
1= Temp. 22°C (Raw Material) ; 2 = Temp. 400°C ; 3 = 500°C ; 4 = Temp. 600°C
4.4  Data  Pengujian  Mikro  Stuktur  Dengan  Media  Pendingin  Oli  Castrol  go 4T(20W-40)
Gambar 4.4 Diagram Hubungan Antara Perlit Dan Ferit Pada Struktur Mikro Baja Yang Didinginkan Dengan Media Pendingin Oli Castrol go 4T(20W-40) Keterangan :
1= Temp. 22°C (Raw Material) ; 2 = Temp. 400°C ; 3 = 500°C ; 4 = Temp. 600°C

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil analisis penelitian tentang uji kekerasan dan uji struktur mikro baja pegas daun, maka dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Untuk  nilai  kekerasan  tertinggi  dari  suhu  pemanasan  400°C,  500°C  dan  600°C adalah  pada  temperatur  400°C  dengan  media  pendingin  Air  dimana  nilai  rata-rata nya  adalah  272,2  HB  Sedangkan  untuk  nilai  kekerasan  terendah  yaitu  pada  suhu pemanasan 600°C dengan media pendingin udara dengan nilai kekerasannya adalah 207,6 HB
2. Pengaruh  variasi  suhu  dengan  media  pendingin  berbeda  terhadap  kekerasan  baja pegas  daun  yang  digunakan  yaitu,  jika  temperatur  pemanasan  ditingkatkan,  maka kekerasan baja menurun.
3. Pengaruh  variasi  suhu  dengan  media  pendingin  berbeda  terhadap  struktur  mikro baja pegas daun yaitu, Untuk nilai kekerasan tetinggi adalah pada temperatur 400°C dengan  media  pendingin  air    dimana  nilai  rata-rata  perlit  13%  dan  nilai  rata-rata ferit  87  %,  sedengkan  nilai  kekerasan  terendah  yaitu  pada  temperatur  pemanasan 600°C  dengan  pendingin  udara  dimana  nilai  kekerasannya  yaitu  Perlit  7,34%  dan Ferit 92,66%.
Berdasarkan kesimpulan dan uraian yang telah dijelaskan pada bab-bab terdahulu, dapat diberikan saran-saran antara lain :
1. Untuk  pengujian  kekerasan  metode brinell hendaknya  memperhatikan  kestabilan peletakan benda uji saat melakukan pengambilan data.
2. Untuk  pengujian  mikro  struktur  hendaknya  menggunakan  lensa  dengan    200x pembesaran,  agar  gambar  struktur  mikro  benda  uji  basa  terlihat  dengan  jelas  saat pengujian.
3. Untuk persiapan bahan uji diasarankan dilakukan dengan memperhatikan langkah- langkah dan waktu persiapannya, karena persiapan bahan memerlukan waktu yang lama sebelum dapat dilakukan pengujian.

## DAFTAR PUSTAKA
Abrianto Akuan, analisis struktur mikro dan sifat mekanik baja mangan austeneitik  hasil  proses  perlakuan  panas  teknik  metalurgi FT-UNJAN,  (Karya Tulis)
Kurnia Dewi Aprilia. mikrostruktur permukaan baja JIS S45c hasil difusi paska pelapisan HVOF-Thermal Spray Coating Universitas Indonesia,
(Karya Tulis : 2009)
Purboputro Pramuko Ilmu, meneliti tentang meningkatkan kekakuan pegas daun dengan cara quenching (Karya Tulis : 2009)
Syaffiudin Sniq Ahmad, pengaruh suhu karburizing menggunakan media arang batok kelapa terhadap kekerasan dan ketahanan aus roda gigi baja AISI 4140 . (Karya Tulis : 2007)
Siregar Syofian, M.M, Ir. Staatistik Parametrik Untuk Penelitian Kuantitatif ,
Jakarta: bumi aksara,2012
Sulistia Sapta Handi. Laporan Praktek Uji Kekerasan . Politeknik Negeri Banjarmasin, (Karya Tulis: 2012)
Wirjoadi Bambang Siswanto, , Sudjatmoko pengaruh suhu substrat dan waktu diposisi terhadap struktur mikro lapisan fen pada roda gigi .(Karya Tulis) adra.biz/sain-teknologi/metalurgi/baja
http://www.alatuji.com/article/detail/3/what-is-hardness-test-uji-kekerasan.html http://ujimaterial.weebly.com
http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&ved= CEAQFjAE&url=http%3A%2F%2Feprints.uns.ac.id
http://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=16&ved= CDkQFjAFOAo&url=http%3A%2F%2Fe-journal.uajy.ac.id
http://egiskren.blogspot.com/2010/07/klasifikasi-baja.html
http://yohan46.blogspot.com/2012/04/uji-kekerasan-brinell.html
http://trisrhmd.wordpress.com/2013/02/07/klasifikasi-baja