DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL.......................................................................................... i
LEMBAR PENGESAHAN............................................................................... ii
DAFTAR ISI.......................................................................................................
iii
DAFTAR GAMBAR..........................................................................................
iv
DAFTAR LAMPIRAN.......................................................................................
iv
BAB I PENDAHULUAN
1.1
Latar
Belakang................................................................................... 1
1.2
Tujuan
Percobaan............................................................................... 2
1.3
Batasan
Masalah................................................................................ 2
1.4 Sistematika
Penulisan.......................................................................... 2
BAB II TINJAUAN
PUSTAKA
2.1
Perlakuan Panas (Heat Treatment).................................................... 3
2.2
Mekanisme Pembentukan Perlit.......................................................... 5
2.3
Mekanisme Pembentukan
Martensit................................................... 6
BAB III METODE PERCOBAAN
3.1 Diagram Alir Percobaan...................................................................... 7
3.2 Alat dan Bahan.................................................................................. 8
3.2.1
Alat yang Digunakan........................................................... 8
3.2.2 Bahan yang Digunakan........................................................ 8
3.3 Prosedur
Percobaan..................................................................... 8
BAB IV HASIL DAN
PEMBAHASAN............................................................. 9
4.1
Hasil Percobaan................................................................................ 10
4.2 Pembahasan...................................................................................... 10
BAB V KESIMPULAN DAN
SARAN.............................................................. 13
5.1
Kesimpulan........................................................................................ 13
5.2.. Saran................................................................................................. 13
DAFTAR PUSTAKA........................................................................................... 14
LAMPIRAN........................................................................................................ 15
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran
Halaman
1.
Contoh Perhitungan......................................................................................... 16
2.
Jawaban Pertanyaan dan
Tugas....................................................................... 18
3.
Gambar Alat dan bahan................................................................................... 21
4.
Blanko Percobaan............................................................................................ 22
BAB I
PENDAHULUAN
1.1
Latar Belakang
Logam merupakan material yang
istimewa. Keistimewaan ini terletak pada sifat-sifatnya, salah satunya sifat
mekanik. Sifat-sifat ini dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu: komposisi
kimia, perlakuan panas, dan struktur-mikro. Salah satu yang penting dipelajari
adalah perlakuan panas.
Perlakuan panas (heat
treatment) didefinisikan sebagai suatu kombinasi dari pengendalian
pemanasan dan pendinginan pada temperatur dan waktu tertentu untuk menghasilkan
logam dengan sifat mekanik yang diinginkan. Perlakuan panas dilakukan untuk
mendapatkan mikro struktur logam yang seragam, meningkatkan kekuatan,
kekerasan, keuletan, ketangguhan (untuk finishing product), serta sifat
mampu las, sifat mampu mesin, sifat mampu bentuk dan dapat mengurangi tegangan
sisa (untuk produk setengah jadi), yang muncul dari hasil pengerjaan logam
tersebut sebelumnya.
Beberapa jenis perlakuan panas
antara lain normalizing, annealing, spheroidizing, homogenizing, full
annealing dan stress relieving, dapat meningkatkan keuletan dan
ketangguhan logam, sedangkan hardening dapat meningkatkan kekerasan dan
kekuatan logam. Sifat-sifat mekanik yang dihasilkan ini didukung oleh struktur
mikro yang terbentuk setelah perlakuan panas, struktur mikro tersebut antara
lain distribusi fasa ferit, perlit, martensit dan fasa hasil transformasi
lainnya.
Untuk mempelajari perlakuan
panas maka terlebih dahulu harus mempelajari karakteristik baja selama proses
transformasi selama pemanasan maupun pendinginan, karena hal ini dapat
dilakukan untuk memprediksi struktur mikro apa yang terbentuk. Mekanisme
transformasi struktur dalam baja akan dipengaruhi pengaturan temperatur
pemanasan, waktu penahanan (holding time) dan unsur paduan yang
terkandung dalam baja. Tujuan perlakuan panas yaitu untuk menghasilkan logam
dengan sifat mekanik yang diinginkan.
1.2
Tujuan Percobaan
Tujuan dari percobaan
perlakuan panas ini adalah untuk mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap
perubahan sifat kekerasan logam.
1.3
Batasan Masalah
Pada percobaan perlakuan panas
ini melakukan percobaan perlakuan panas dengan metode quenching dan normalising
pada baja AISI 1045. Kemudian
melakukan quenching dengan udara, media air, dan oli.
1.4
Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan laporan ini terdiri dari lima bab.
Bab I menjelaskan mengenai latar belakang, tujuan percobaan, batasan masalah,
sistematika penulisan. Bab II menjelaskan mengenai tinjauan pustaka yang berisi
mengenai teori singkat dari percobaan yang dilakukan. Bab III menjelaskan mengenai
metode penelitian. Bab IV menjelaskan mengenai hasil percobaan dan pembahasan.
Bab V menjelaskan mengenai kesimpulan dan saran dari percobaan. Selain itu di
akhir laporan juga terdapat lampiran yang memuat contoh perhitungan, jawaban pertanyaan
dan tugas serta blanko percobaan.
BAB II
TINJAUAN
PUSTAKA
2.1. Perlakuan Panas (Heat
Treatment)
Logam merupakan material dengan karakteristik sifat
mekanik yang unik. Sifat mekanik meliputi kekerasan, ketangguhan, kekuatan, dan
keuletan. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi sifat mekanik dari suatu logam,
yakni: komposisi kimia, perlakuan panas, dan struktur-mikro. Namun ketiga
faktor ini pun saling berhubungan satu sama lain.
Perlakuan panas (Heat Treatment)
didefinisikan sebagai suatu kombinasi dari pengendalian pemanasan dan pendinginan
pada temperatur dan waktu tertentu untuk menghasilkan logam dengan sifat
mekanik yang diinginkan. Perlakuan panas dilakukan untuk mendapatkan mikro
struktur logam yang seragam, meningkatkan kekuatan, kekerasan, keuletan,
ketangguhan (untuk finishing product), serta sifat mampu las, sifat
mampu mesin, sifat mampu bentuk dan dapat mengurangi tegangan sisa (untuk
produk setengah jadi), yang muncul dari hasil pengerjaan logam tersebut
sebelumnya.
Beberapa jenis perlakuan panas antara
lain normalizing, annealing, spheroidizing, homogenizing, full annealing,
stress relieving dan recristallization, dapat meningkatkan keuletan
dan ketangguhan logam, sedangkan quenching atau hardening dapat
meningkatkan kekerasan dan kekuatan logam. Namun yang akan dibahas selanjutnya
hanyalah normalizing dan quenching.
Sifat-sifat mekanik yang dihasilkan
ini didukung oleh mikro struktur yang terbentuk setelah perlakuan panas,
struktur mikro tersebut antara lain distribusi fasa ferit, pearlit, martensit
dan fasa hasil transformasi lainnya. Mekanisme transformasi struktur dalam baja
dipengaruhi pengaturan temperatur pemanasan, waktu penahanan (holding time),
dan unsur paduan yang terkandung dalam baja. Dalam suatu proses laku panas,
setelah mencapai temperatur austenit dan ditahan pada temperatur tersebut
secukupnya agar butir di dalam logam tersebut homogen
menjadi austenit maka selanjutnya
dilakukan pendinginan dengan laju pendinginan tertentu. Struktur mikro yang
terjadi setelah pendinginan akan tergantung pada laju pendinginan. Sehingga
akan dapat diprediksi sifat mekanik apa yang diharapkan.
Beberapa jenis perlakuan panas yang
umum dikerjakan antara lain:
1. Normalizing
Proses normalizing
bertujuan untuk mengeliminasi struktur butiran yang kasar akibat pembentukan,
untuk memodifikasi dan meningkatkan struktur dendrite cor-coran serta
mengurangi segregasi dengan homogenizing mikrostruktur, untuk
mendapatkan mikrostruktur dan sifat mekanik yang diinginkan, dan meningkatkan machinability pada baja karbon rendah
Normalizing pada umumnya menghasilkan
struktur yang halus, sehinga baja dengan komposisi kimia yang sama akan
memiliki yield strength, UTS, kekerasan, dan impact strength akan
lebih tinggi dari pada hasil full annealling. Normalizing dapat
juga menghomogenkan struktur mikro sehingga dapat memberi hasil yang bagus
dalam proses hardening, sehingga ummnya sebelum dihardening baja
harus dinormalizing terlebih dahulu.
Pada normalizing pemanasan
sebaiknya tidak terlalu tinggi karena butir kristal austenit yang terjadi akan
terlalu besar, sehingga pada pendinginan cepat ferit proeutektoid akan
membentuk struktur widmanstaten yang berupa pelat-pelat ferrit yang
sejajar, yang tumbuh didalam butir kristal austenit kasar yang akan menurunkan
keuletan atau ketangguhan suatu baja. Pada pendinginan yang agak cepat inti ferrite proeutektoid tidak tumbuh secara
normal menjadi butir-butir kristal, tetapi akan tumbuh dengan cepat membentuk
ferrit berupa pelat kearah bidang kristalografi tertentu didalam butir
austenit.
2. Quenching
dan Tempering
Proses
ini adalah proses yang umum dilakukan untuk mendapatkan struktur mikro martensite
temper, yang mempunyai sifat ketangguhan yang relatif tinggi dan keuletan
yang baik.
Benda
kerja dipanaskan sampai mencapai temperatur austenite, didinginkan cepat
sehingga tidak terjadi transformasi pada temperatur diatas daerah martensite.
Media pendinginan yang digunakan adalah air, minyak atau larutan garam.
2.2. Mekanisme Pembentukan Perlit
Perlit merupakan perubahan
fasa dari austenit dengan gabungan antara fasa ferit dan sementit. Fasa ini
merupakan hasil dari pendinginan lambat. Perlit memiliki nilai kekerasan yang
rendah namun cenderung ulet, sehingga fasa perlit dibutuhkan dalam beberapa
bidang industri yang membutuhkan ketangguhan tinggi.
Pembentukan perlit dimulai
dengan tumbuhnya inti sementit pada batas butir austenit. Untuk tumbuhnya
sementit yang memiliki kadar karbon 6.67% diperlukan sejumlah karbon yang
diperoleh dari austenit disekitarnya, yang mengeluarkan karbon untuk dapat
menjadi ferit. Karbon ini selanjutnya akan keluar ke
kanan dan ke kiri dan sebagian lagi mengumpul pada sementit untuk bertumbuhnya
sementit yang sudah ada, dan yang keluar ke sisi lain akan membentuk sementit
baru. Proses ini berlangsung terus menerus sehingga akan diperoleh struktur
yang berlapis-lapis (lamellar) yang terdiri dari ferit dan sementit yang
disebut perlit.
2.3. Mekanisme Pembentukan Martensit
Martensit merupakan fasa
metastabil yang merupakan suatu perubahan fasa dari austenit. Sifat dari fasa
ini adalah keras (memiliki nilai kekerasan tinggi) namun getas (tidak ulet).
Fasa martensit ini dibutuhkan dalam beberapa komponen yang membutuhkan
kekerasan tinggi.
Jika dari temperatur austenit
kemudian didinginkan sangat cepat maka gaya dorongpun akan sangat besar,
sehingga seolah-olah pergeseran atom untuk proses transformasi allotropic
dari FCC (Face Center Cubic) ke BCC (Body Center Cubic) dapat
tejadi tanpa proses difusi tapi hanya oleh gaya dorong yang sangat besar.
Austenit yang memiliki kadar karbon lebih tinggi dari ferrit seharusnya
mengeluarkan karbon dari larutan namun karena cepatnya pendinginan karbon yang
mestinya keluar terperangkap karena tidak adanya lagi difusi akibat temperatur
yang sudah dingin, sehingga BCC berubah menjadi BCT (Body Centered Tetragonal)
atau disebut martensit.
Gambar 2. Model susunan atom pada transformasi austenit-martensit
METODE PERCOBAAN
3.1
Diagram Alir Percobaan
Literatur
|
1 buah sampel baja AISI
- 1045
|
Data Percobaan
|
3
buah sampel baja AISI - 1045
|
Memanaskan sampai
T=900 0C
|
Holding time, t = 20 menit
|
Pengujian
kekerasan
|
Mendinginkan dengan media
berbeda (air, oli, udara)
|
Pembahasan
|
Kesimpulan
|
3.2
Alat dan Bahan
3.2.1 Alat yang digunakan
1.
Muffle furnace
2.
Stopwatch
3.
Tang penjepit
4.
Sarung tangan
5.
Alat pengujian kekerasan (Hardness
Rockwell)
6.
Gunting
penjepit crucible
7.
Thermocouple
3.2.2 Bahan yang digunakan
1.
Sampel
baja AISI – 1045 4 buah
2.
Media pendingin (air dan oli)
3.3
Prosedur Percobaan
1.
Menyiapkan
benda uji sebanyak 4 buah (3 buah diuji perlakuan panas dan 1 buah tidak dilakukan perlakuan
panas).
2.
Menghidupkan
Muffle furnace dan memanaskan sampel sampai temperatur 9000 C .
3.
Memasukkan
benda uji ke dalam muffle furnace dan menutup kembali.
4.
Melakukan
penahanan dengan waktu selama 20 menit.
5.
Mengeluarkan
benda uji dan masing-masing didinginkan secara kejut dengan media oli, didinginkan dengan air dan didinginkan
dengan udara bebas (normalizing).
6.
Melakukan
grinding dan uji kekerasan
untuk mengetahui nilai kekerasan keempat benda uji.