Abstrak— Pemadaman  api  pada  kasus  kebakaran  kapal biasanya  menggunakan  air  laut.  Proses  pemadaman  api menyerupai  perlakuan  panas  dengan  pendinginan  cepat  yaitu quenching.  Quenching  adalah  salah  satu  perlakuan panas pada material  dengan  pendinginan  dalam  waktu  yang  singkat. Penelitian  ini  dilakukan  untuk  mengetahui  pengaruh  laju pendinginan cepat (quench) terhadap nilai kekuatan, kekerasan serta  struktur  mikro  dari  material  dengan  variasi  waktu quenching  30,  60 dan 90 menit serta variasi suhu 750 o C, 850 o C, dan  950 o C  untuk  masing-masing  perlakuan  quenching.  Hasil dari  penelitian  ini  didapat,  material  dengan  perlakuan  panas dan tanpa perlakuan panas memiliki nilai kuat tarik, kekerasan dan  struktur  yang  berbeda.  Didapatkan  nilai  kuat  tarik berbanding  lurus  dengan  nilai  kekerasan  namun  berbanding terbalik  dengan  diameter  butir.  Nilai  kuat  tarik  tertinggi dimiliki oleh pelat dengan perlakuan suhu 850 o C dan quenching 30  menit  dengan  nilai  587.51  MPa  sedangkan  nilai  kuat  tarik terendah  dimiliki  oleh  pelat  tanpa  perlakuan  dengan  nilai 294.817  MPa.  Pelat  dengan  nilai  kekerasan  tertinggi  dimiliki oleh  pelat  dengan  perlakuan  suhu  950 o C  dan  quenching  30 menit  dengan  nilai  kekerasan  167.07HV  dan  nilai  kekerasan terendah  dimiliki  oleh  pelat  tanpa  perlakuan  dengan  nilai 108.17HV.  Pelat  tanpa  perlakuan  memiliki  diameter  butir terbesar yaitu 85.99 μm dan pelat dengan perlakuan suhu 950 o C dan  quenching  30  menit  memiliki  diameter  besar  butir  44.83 μm.  Tingginya  kuat  tarik  pelat  dengan  perlakuan  suhu  850 o C juga  disebabkan  karena  jumlah  persentase  Pearlite  yang  tinggi sebesar 64.56%.
Kata  Kunci— quenching,  kuat  tarik,  kekerasan,  struktur mikro.

## I. PENDAHULUAN
ANYAKNYA  kasus  kebakaran  di  perairan  Indonesia seperti hal yang terjadi pada Landing Ship Tank (Kapal pengangkut  tank)  KRI  Teluk  Bintuni  milik  Angkatan  Laut yang  pernah  terbakar  pada  proses  pembangunannya  menjadi salah  satu  faktor  terjadinya  kegagalan  struktur.    Hal  ini disebabkan  karena  perubahan  struktur  material  ketika material  mengalami  suhu  tinggi  akibat  kebakaran  yang langsung dipadamkan dengan air laut. Perubahan struktur ini menyebabkan  material  menjadi  lebih  getas  ( brittle )  dan cenderung  untuk  mudah  patah.  Apabila  material  menjadi
lebih getas, maka material itu akan memiliki nilai kekerasan yang tinggi, dan nilai  deformasi plastisnya kecil atau bahkan tidak ada sama sekali.
Quenching merupakan  perlakuan  panas  pada  material dengan  mempercepat  penurunan  suhu  sampai  suhu  ruang pada  suatu  material  dalam  waktu  yang  singkat.    Proses pemadaman  api  pada  kebakaran  dengan  air  laut  memiliki kesamaan  dengan quenching .  Dalam  bidang  ilmu  metalurgi, quenching dilakukan  untuk  mendapatkan  material  yang memiliki nilai kekerasan yang tinggi

## II. TINJAUAN PUSTAKA
Penelitian  ini  mengacu  kepada  penelitian-penelitian  yang telah  dilakukan  sebelumnya  terkait  permasalahan  kebakaran pada  kapal  yang  kejadiannya  memiliki  kesamaan  dengan proses  perlakuan  panas  pada  material  yaitu  perlakuan quenching .  Pada  penelitian  terkait  simulasi  kebakaran terhadap  material  ASTM  A36  yang  didinginkan  cepat,  suhu simulasi  yang  digunakan  yaitu  750 o C,  850 o C,  dan  950 o C. Untuk mensimulasikannya, ASTM A36 dipanaskan di dalam oven  listrik  sampai  suhu  simulasi  dan  ditahan  selama  120 menit  dan  240  menit.  Tujuannya  adalah  melihat  pengaruh lamanya  penahanan  suhu  terhadap  nilai fracture  toughness , dari  material  setelah  diberi  perlakuan quenching dengan pengujian tarik, impak, dan melihat struktur mikronya [1].
Penelitian  terkait  pengaruh quenching terhadap  kekuatan dan  sambungan  plat  ASTM  A36  dan  didapatkan  bahwa penurunan  kekuatan  tertinggi  berada  pada  sambungan  plat ASTM  A36  bersuhu  950 o C  dengan  waktu  60  menit  dan media  air  laut  untuk  proses quenching ,  yaitu  sebesar  326.96 MPa  untuk  nilai  yield  strength  dan  420.61  MPa  untuk  nilai ultimate tensile strength [2].
Di  dalam  studi  eksperimen  metode  perbaikan  konstruksi lambung  kapal  pasca  kebakaran.  Dari  hasil  penelitian tersebut  didapatkan  hasil  pada  pelat  ASTM  A36  yang  diuji pada  suhu  300 o C-600 o C  nilai  regangan  masih  pada  batas yang  diizinkan  yaitu  diatas  23%,  sedangkan  untuk  suhu antara  650 o C  sampai  dengan  1000 o C  nilai  regangan  yang dibawah 23% dan tidak memenuhi standar ASTM, meskipun

## Analisis Pengaruh Cooling Rate pada Material ASTM A36 Akibat Kebakaran Kapal Terhadap Nilai Kekuatan, Kekerasan dan Struktur Mikronya
Stevanus Arie Nugroho S., Totok Yulianto, dan Septia Hardi Sujiatanti Jurusan Teknik Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : totoky@na.its.ac.id
B
nilai  yield  strength  dan  ultimate  tensile  strength  masih memenuhi standar [3].
Studi  eksperimen  pengaruh  proses  perlakuan  panas terhadap  kekerasan  dan  struktur  mikro  baja  AISI  310  S. perlakuan yang digunakan adalah normalizing dan hardening dengan  variasi  temperatur  1050 o C  dan  1075 o C.  Pengujian menggunakan  uji  kekerasan  Vickers.  Dari  hasil  penelitian yang  telah  dilakukan  diperoleh  harga  kekerasan  maksimal pada  spesimen  dengan  perlakuann  panas  hardening  pada temperatur 1075 o C sebesar 175HV30[4].
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  pengaruh  dari variasi  laju  pendinginan  pada  proses quenching terhadap material  ASTM  A36  yang  dipanaskan  dengan  variasi  suhu 750 o C,  850 o C,  dan  950 o C  dilihat  dari  besar  nilai  kuat  tarik, kekerasan, serta struktur mikronya.

## III. METODOLOGI PENELITIAN

## A. Pelaksanaan Penelitian
Pelaksanaan penelitian didasari adanya perubahan struktur mikro  pada  baja  ASTM  A36  akibat  kebakaran  pada  kapal sehingga  terjadinya  kegagalan  struktur.  Penelitian  dimulai dengan  pencarian  studi  literatur  terkait  penelitian  ini, kemudian  mempersiapkan  material  ASTM  A36  dengan dimensi  300mm  x  150mm  x  10mm  sebanyak  10  pelat  yang diberi nama dengan keterangan seperti pada Tabel 1.
Tabel 1. Komposisi pengujian material Perlakuan Suhu Pemanasan Tanpa Perlakuan - Quenching 30 menit 750 o C 850 o C 950 o C Quenching 60 menit 750 o C 850 o C 950 o C Quenching 90 menit
750 o C 850 o C 950 o C
Selanjutnya  pelat  dimasukkan  ke  dalam  oven  listrik  dan dipanaskan  hingga  suhu  pemanasan  yang  telah  ditentukan. Lama holding time untuk setiap pelat adalah 120 menit untuk setiap  suhunya.  Setelah  dipanaskan,  pelat  langsung dicelupkan  ke  dalam  wadah  berisi  air  laut  untuk  memulai proses quenching. Setiap pelat diberi perlakuan yang berbeda sesuai dengan Tabel 1.
Seluruh  pelat  dipotong  menjadi  spesimen untuk dilakukan pengujian  kekerasan,  kekuatan,  dan  pengamatan  struktur mikro.  Hasil  yang  diperoleh  dari  pengujian  tersebut dilakukan analisis data dan pembahasan tentang perbandingan  grafik  pada  setiap  pelat  dengan  setiap pengujiannya. Sebagai langkah terakhir, dilakukan pengambilan kesimpulan dari penelitian ini.

## B. Bahan Penelitian
1) Tensile Test
Di dalam proses pengujian tarik (tensile test) ini berbentuk flat tensile spesimen.  Untuk  penentuan  ukuran  spesimen  uji tarik (tensile test) menggunakan standar ASTM E8-04, dapat dilihat dalam Gambar 9.[5].
Gambar 1. Dimensi pengukuran uji tarik Keterangan Gambar 1.
G  : gauge length (mm) A  : length reduced section (mm) R  : radius of fillet (mm) C  : grip width (mm)
T  : thickness (mm)
L  : length (mm) B  : grip length (mm)

## 2) Hardness Test
Pengujian  hardness  ini  dilakukan  pada  material  ASTM A36  dengan  menggunakan  standar BKI Vol. V [6]. Dimensi ukuran specimen uji kekerasan yang digunakan adalah:
Panjang   :  20mm lebar      :  20mm
Gambar 2. Dimensi Spesimen Microhardness test

## 3) Analisis Struktur Mikro
Dimensi ukuran struktur mikro yang dibuat adalah: Panjang   : 20 mm Lebar     : 20 mm

## Gambar 3. Dimensi Spesimen struktur mikro

## 4) Pengukuran Besar Butir
Analisis  dan  pengukuran  besar  butir  dilakukan  dengan menggunakan  metode  standar  pengujian  untuk  menentukan rata-rata  ukuran  besar  butir.  Terdapat  berbagai  metode  yang digunakan  di  dalam  ASTM  E112,  namun  dalam  penelitian
ini  metode  yang  digunakan  untuk  menghitung  besar  butir yaitu: Metode Planimetri (Jeffries Method) [7].
Rumus  Empiris:  G  =  [3,322Log  (Na)-2,95]  dan  Na  = f(n1+n2/2)
Dengan:
G =  besar  butir  dirujuk  ke  tabel  ASTM  E112  untuk mencari nilai diameter butir Na  = Jumlah butir N1  = Jumlah butir dalam lingkaran N2   =  jumlah  butir  yang  bersinggungan  dengan  garis lingkaran F  = faktor pengali pada tabel 2.
Tabel 2.
Faktor Pengali dalam Metode Jeffries Perbesaran F 1 0,002 25 0,125 50 0,5
75 1,125 100 2,0
200 8,0
300 18,0
500 50,0 1000 200,0
Perhitungan jumlah butir menggunakan metode sebagai berikut:
1. Membagi  gambar  foto  struktur  mikro  menjadi  9  kotak besar (3 kotak x 3 kotak)
2. Di  setiap kotak dibagi menjadi 9x9 kotak kecil sehingga pada setiap kotak besar terdapat 100 titik
3. Pada  setiap  titik  pada  kotak  besar  dihitung  bagian  putih ( Ferrite )  dan  gelap  ( Pearlite ),  sehingga  didapatkan  100 titik Ferrite dan Pearlite pada satu kotak besar. 4. % Ferrite (bagian terang)
5. % Pearlite (bagian gelap) 6. Menghitung Pearlite rata-rata dan Ferrite rata-rata

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Hasil pengujian tarik akibat pengaruh variasi quenching
Peningkatan  nilai  kuat  tarik  pada  Gambar  4  dari  pelat tanpa  perlakuan  terhadap  pelat  dengan quenching 30  menit menunjukkan  bahwa  pengaruh  pendinginan  cepat  dapat meningkatkan  kekuatan  dari  material.  Semakin  tinggi  laju pendinginan  maka  nilai  kekuatan  material  semakin  tinggi. Semakin  tinggi  nilai  kuat  tarik  maka  nilai  kelenturannya akan  semakin  berkurang.  Tingginya  kuat  tarik  membuat karakteristik  material menjadi semakin getas dan berpeluang untuk  mengalami  kegagalan  struktur  semakin  tinggi  apabila terkena beban yang melebihi kemampuannya.
Pada  perlakuan  950 o C,  pelat  dengan quenching 30  menit memiliki nilai ultimate tensile strength tertinggi namun yield strength terendah,  apabila  ditinjau  dari  besar  butir  dan
struktur  mikronya  komponen  struktur  mikro  yang  terdapat dalam  pelat  tersebut  memiliki  besar  butir  yang  cenderung lebih  kecil  dibanding  dengan  yang  lain  sehingga  stress  pada material tersebut lebih kecil.
Gambar  4.  Grafik  hasil  seluruh  nilai yield strength pengaruh variasi suhu dan kecepatan quenching
Gambar  5.  Grafik  hasil  seluruh  nilai ultimate  strength pengaruh  variasi  suhu dan kecepatan quenching

## B. Hasil pengujian tarik akibat pengaruh Suhu
Pengaruh  suhu  pada  hasil  pengujian  tarik  menunjukkan bahwa  semakin  tinggi  suhu  maka  nilai yield  strength dan ultimate strength dengan variasi waktu quenching yang tetap memiliki  nilai  yang  lebih  tinggi.  Namun  terdapat  sedikit perbedaan pada kasus ini, yakni nilai yield strength tertinggi pada  proses quenching 30  menit  dimiliki  oleh  pelat  dengan suhu  850 o C,  sedangkan  untuk yield  strength 950 o C  nilainya mendekati suhu 750 o C. Nilai ultimate  strength yang  dimiliki  oleh  pelat  dengan perlakuan quenching 30  menit  memiliki  nilai  yang  cukup tinggi  dengan  selisih  yang  tidak  terlalu  jauh,  hal  ini menunjukkan  bahwa  dibandingkan  dengna  kecepatan pendinginan  yang  lain,  semakin  tinggi  laju  pendinginan maka  material  akan  semakin  kuat.  Selisih  yang  tidak  terlalu besar bahwa perbandingan suhu yang digunakan tidak terlalu nampak  terlihat  dalam  pengujian  tarik,  hal  ini  terlihat  dari selisih  antara  pelat  dengan  perlakuan  dan  tanpa  perlakuan quenching.
C. Hasil pengujian kekerasan akibat pengaruh quenching
Bedasarkan  hasil  pengujian  yang  terlihat  pada  Gambar  6, nilai hardness tertinggi dimiliki oleh pelat dengan perlakuan
suhu  950 o C  pada  setiap  perlakuan  kecepatan  pendinginan yang  berbeda,  sedangkan  nilai  terendah  dimiliki  oleh  pelat tanpa  perlakuan.  Nilai  kekerasan  dari  sebuah  material menunjukkan  komposisi  struktur  mikro  yang  terbentuk. Pendinginan  yang  cepat  atau  ekstrim  menyebabkan munculnya pearlite dalam jumlah yang banyak pada pelat.
Gambar  6.  Grafik  hasil  seluruh  nilai hardness  test pengaruh  variasi  suhu  dan kecepatan quenching
Penurunan nilai kekerasan juga dipengaruhi oleh kecepatan pendinginan dari pelat tersebut. Pada pelat dengan kecepatan pendinginan  30  menit,  memiliki  nilai  yang  lebih  tinggi dibandingkan dengan nilai 60 menit dan 90 menit.

## D. Hasil Pengujian Kekerasan Akibat Pengaruh Suhu
Hasil  dari  pengujian  akibat  pengaruh  suhu  mengacu  pada Gambar  6  dengan  perbandingan waktu quenching selama 30 menit,  didapatkan  bahwa  nilai  HV  tertinggi  dimiliki  oleh pelat perlakuan 950 o C sebesar 167.07 sedangkan dibandingkan  dengan  kedua  pelat  dengan  perlakuan  yang sama,  nilai  dari  nilai  terendah  dimiliki  oleh  pelat  perlakuan suhu 850 o C dengan nilai 141.47.
Dari  hasil  pengujian  kekerasan  dengan  perbandingan waktu quenching selama  60  menit,  didapatkan  bahwa  nilai HV  tertinggi  dimiliki  oleh  pelat  perlakuan  950 o C  sebesar 161.53  sedangkan  dibandingkan  dengan  kedua  pelat  dengan perlakuan  yang  sama,  nilai  dari  nilai  terendah  dimiliki  oleh pelat perlakuan suhu 750 o C dengan nilai 132.93.
Dari  hasil  pengujian  kekerasan  dengan  perbandingan waktu quenching selama  90  menit,  pada  Gambar  6 didapatkan  bahwa  nilai  HV  tertinggi  dimiliki  oleh  pelat perlakuan  950 o C  sebesar  153.13  sedangkan  dibandingkan dengan  kedua  pelat  dengan  perlakuan  yang  sama,  nilai  dari nilai  terendah  dimiliki  oleh  pelat  perlakuan  suhu  850 o C dengan nilai 122.97.

## E. Hasil Perhitungan Besar Butir
Pada  perhitungan  diameter  butir  pada  Gambar  7 didapatkan  bahwa  diameter  terbesar  adalah  pelat  tanpa perlakuan  sedangkan  diameter  yang  terkecil  adalah  pelat dengan  perlakuan quenching 30  menit  suhu  950 o C.  hal  ini menunjukkan  bahwa  laju  pendinginan  mempengaruhi diameter butir pada material. Semakin lama durasi quenching yang  diterapkan  maka  membuat  butir  material  kembali membesar  karena  pendinginan  berjalan  lambat  setelah  suhu
pada  medium  dengan  suhu  pada  material  sudah  setimbang (pendinginan  berjalan  secara  alami  akibat  pengaruh  udara terhadap medium air laut).
Gambar 7. Grafik hasil seluruh ukuran besar butir
Material  yang  memiliki  ukuran  butir  yang  semakin  kecil maka  nilai  kekuatan  dan  kekerasannya  akan  lebih  tinggi dibandingkan dengan yang memiliki ukuran butir yang lebih besar  karena  sebelumnya  memiliki  batas  butir  yang  lebih besar untuk menahan gerak dislokasi.

## V. KESIMPULAN
1. Nilai  kuat  tarik  juga  dipengaruhi  oleh  suhu  dan  laju pendinginan  yang  dilakukan  kepada  pelat,  semakin tinggi  suhu  dan  laju  pendinginannya  maka  nilai  kuat tarik  akan  semakin  tinggi,  begitupun  dengan  ukuran butir yang semakin mengecil serta nilai kekerasan  yang tinggi.
2. Variasi waktu yang sama dengan suhu yang rendah atau tanpa perlakuan sama sekali, maka nilai kuat tarik akan semakin  kecil,  ukuran  butir  semakin  besar  dan  nilai kekerasan  akan  semakin  rendah  juga,  seperti  yang ditunjukkan  pada  pelat  tanpa  perlakuan  memiliki  nilai kuat  tarik  yang  terendah  yaitu  424.49  MPa  dan  nilai kekerasan  yang  terendah  sebesar  108.167  HV  yang memiliki  ukuran  butir  terbesar  dengan  diameter  85.9 μm  namun  pada  pelat  dengan  perlakuan quenching 30 menit  dan  suhu  950 o C  memiliki  ukuran  diameter  butir terkecil  yaitu  44.8  μm  dan  nilai  kekerasan  tertinggi sebesar 167.07 HV
3. Pelat  perlakuan quenching 30  menit  dan  suhu  850 o C memiliki  kuat  tarik  terbesar  dengan  nilai  587.51  MPa. Hal  ini  juga  disebabkan  karena  lebih  tinggi  komposisi Pearlite yang terbentuk pada pelat perlakuan quenching 30  menit  dan  suhu  850 o C  dibandingkan  dengan  pelat perlakuan quenching 30  menit  suhu  950 o C  dengan jumlah masing-masing 64.56% dan 63.4%.
4. Pengujian  ini  dapat  menjadi  referensi  untuk  galangan kapal  maupun  pemilik  kapal  untuk  mengambil keputusan  dalam  reparasi  kapal  yang  mengalami kebakaran.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Limbong,S. (2015). Studi. Analisis Material ASTM A36 Akibat Pengaruh Suhu  dan  Proses  Quenching  Terhadap  Nilai  Ketangguhannya. Surabaya:  Jurusan  Teknik  Perkapalan  Fakutlas  Teknologi  Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
[2] Donald.  (2014).  Undergraduate  Thesis.  Studi  Eksperimen  Pengaruh Quenching terhadap Kekuatan dan Struktur Mikro pada Sambungan Plat ASTM  A36.  Surabaya:  Jurusan  Teknik  kelautan  Fakultas  Teknologi Kelautan Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
[3] Baihaqi,  I.  (2004).  Tesis.  Studi  Metode  Perbaikan  Konstruksi  Lambung Kapal Pasca Kebakaran. Surabaya: Jurusan Teknik Produksi dan Material Kelautan  Fakultas  Teknologi  Kelautan  Institut  Teknologi  Sepuluh Nopember.
[4] Rochiem,  R.  (2009).  Studi.  Pengaruh  Proses  Perlakuan  Panas  Terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Baja AISI 310 S. Surabaya: Jurusan teknik material  dan  metalurgi  Fakultas  Teknologi  Industri  Institut  Teknologi Sepuluh Nopember.
[5] ASTM.E8.  (2004)  Standard  Test  Methods  for  Testing  of  Metallic Materials.  West  Conshohocken:  American  Society  for  Testing  and Materials.
[6] Biro  Klasifikasi  Indonesia  Volume  V,  Sec.  2-G.2  .  (2012).  Rules  for Materials. Jakarta: Biro Klasifikasi Indonesia.
[7] ASTM.E112.  (2004).  Standard  Test  Methods  for  Determaining  Average Grain  Size.  West  Conshohocken:  American  Society  for  Testing  and Materials.