ANALISIS SIFAT MEKANIS BAJA DUA FASA AKIBAT...

10
Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra) 71 ANALISIS SIFAT MEKANIS BAJA DUA FASA AKIBAT VARIASI TEMPERATUR AUSTENISASI Sumiyanto Rudi Saputra Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri - Institut Sains dan Teknologi Nasional Jl. Moh Kahfi II, Jagakarsa, Jakarta 12640, Indonesia E-mail: [email protected] Abstract Steel is called steel carbon low. Steel is use unsure C 0,186%, Si 0,025%, Mn 0,525%, Ni 0,046% and Cr 0,19%. Structure this very low because be element ferrite and pearlit, is caused steel this heat treatment in order can mechanical with cold. Dual phase steel is possess connection in strength-strength more for using steel carbon low, because is already cold fast with from temperature anneling with consist of alloy ferrite, pearlit and martensite. Steel is have structure micro ferrite details soft with already mixed by marteniste soft and give dual phase steel. Research is get inspect arrive as which influence heat treatment about nature mechanical dual phase steel is composition sure. Keywords: anneling, heat treatment PENDAHULUAN Baja karbon merupakan salah satu jenis baja yang dapat diubah sifat mekanisnya dengan cara perlakuan panas (Heat Treatment). Perlakuan panas adalah suatu proses pemanasan dan pendinginan logam dalam keadaan padat untuk mengubah sifat-sifat mekanis logam tersebut. Melalui perlakuan panas yang tepat, tegangan dalam dapat dihilangkan, besar butiran dapat diperbesar atau diperkecil, ketangguhan dapat ditingkatkan atau dapat dihasilkan suatu permukaan yang keras pada daerah inti yang ulet. Besi dan baja mempunyai kandungan unsur utama yang sama yaitu Fe, hanya kadar karbon yang membedakan besi dan baja, penggunaan besi dan baja dewasa ini sangat luas mulai dari peralatan yang sepele seperti jarum, peniti sampai dengan alat-alat dan mesin berat. Dalam pemakaian sering mengalami hal-hal yang tidak diinginkan seperti retak yang akan menyebabkan umur pemakaian komponen tersebut relatif pendek. Untuk mengatasi hal tersebut maka dilakukan proses perlakukan panas. Perlakukan panas pada dasarnya terdiri dari beberapa tahapan, dimulai dari pemanasan sampai temperatur dan waktu penahanan tertentu beberapa saat dilanjutkan dengan pendinginan dengan kecepatan tertentu. STUDI PUSTAKA Baja fasa ganda ini memiliki hubungan antara kekuatankeuletan yang lebih baik untuk penggunaan baja karbon rendah. Baja karbon rendah yang telah didinginkan cepat dari temperatur annil, akan terdiri dari campuran ferit, perlit dan martensit. Baja jenis ini mempunyai struktur mikro ferit berbutir halus yang telah tercampur dengan martensit halus dan diberi baja fasa ganda.Aplikasi peningkatan sifat mekanis nampak jelas dari kurva tegangan regangan. Baja fasa ganda memiliki diskontinuitas luluh akan tetapi mengalami pengerasan pengerjaan yang cepat, sehingga kekuatannya setara dengan baja HSLA karena bila keduanya telah mengalami deformasi perbedaan baja ini akan terlihat dari struktur ferit-perlit, laju pengerasaan pengerjaan baja fasa ganda akan meningkat kekuatannya. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Sifat Mekanis Baja Fasa Ganda Karena fasa yang keras akan dapat mengurangi keuletan ( Ductility ) dari logam dengan ferrit sebagai matriks. Penurunan keuletan tersebut sebanding dengan besar fraksi volume martensit, namun tidak sebanding dengan besar fraksi volume martensit, karena kehilangan keuletan menjadi minimum. Fraksi volume martensit pada prinsipnya didasarkan atas asumsi bahwa suatu daerah tertentu dapat mewakili volume. Jadi fraksi volume martensit adalah jumlah titik yang memotong grid dibagi total kotak pada grid dikalikan 100 % Kandungan Karbon Dan Elemen Paduan; Mangan dan karbon adalah elemen paduan yang berguna untuk menstabilkan austenit dan meningkat sifat mampu keras. Sedangkan untuk menekan pembentukan perlit selama pendinginan dan meningkatkan kecenderungan pembentukan martensit dapat dengan menambahkan Si, Mn, Cr, V, dan Mo Diagram Kesetimbangan Besi Karbon ( Fe-Fe 3 C ) Diagram kesetimbangan besi-karbon merupakan diagram yang menjadi parameter untuk mengetahui sagala jenis fasa yang terjadi pada baja, serta untuk mengetahui faktor faktor apa saja yang terjadi pada

Transcript of ANALISIS SIFAT MEKANIS BAJA DUA FASA AKIBAT...

Page 1: ANALISIS SIFAT MEKANIS BAJA DUA FASA AKIBAT …library.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_FT/Bina_teknika/BT... · Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra)

Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra) 71

ANALISIS SIFAT MEKANIS BAJA DUA FASAAKIBAT VARIASI TEMPERATUR AUSTENISASI

SumiyantoRudi Saputra

Program Studi Teknik MesinFakultas Teknologi Industri - Institut Sains dan Teknologi Nasional

Jl. Moh Kahfi II, Jagakarsa, Jakarta 12640, IndonesiaE-mail: [email protected]

AAbbssttrraacctt

SStteeeell iiss ccaalllleedd sstteeeell ccaarrbboonn llooww.. SStteeeell iiss uussee uunnssuurree CC 00,,118866%%,, SSii 00,,002255%%,, MMnn 00,,552255%%,, NNii 00,,004466%% aanndd CCrr00,,1199%%.. SSttrruuccttuurree tthhiiss vveerryy llooww bbeeccaauussee bbee eelleemmeenntt ffeerrrriittee aanndd ppeeaarrlliitt,, iiss ccaauusseedd sstteeeell tthhiiss hheeaatt ttrreeaattmmeenntt iinn oorrddeerr ccaannmmeecchhaanniiccaall wwiitthh ccoolldd..DDuuaall pphhaassee sstteeeell iiss ppoosssseessss ccoonnnneeccttiioonn iinn ssttrreennggtthh--ssttrreennggtthh mmoorree ffoorr uussiinngg sstteeeell ccaarrbboonn llooww,, bbeeccaauussee iiss aallrreeaaddyy ccoollddffaasstt wwiitthh ffrroomm tteemmppeerraattuurree aannnneelliinngg wwiitthh ccoonnssiisstt ooff aallllooyy ffeerrrriittee,, ppeeaarrlliitt aanndd mmaarrtteennssiittee.. SStteeeell iiss hhaavvee ssttrruuccttuurree mmiiccrrooffeerrrriittee ddeettaaiillss ssoofftt wwiitthh aallrreeaaddyy mmiixxeedd bbyy mmaarrtteenniissttee ssoofftt aanndd ggiivvee dduuaall pphhaassee sstteeeell..RReesseeaarrcchh iiss ggeett iinnssppeecctt aarrrriivvee aass wwhhiicchh iinnfflluueennccee hheeaatt ttrreeaattmmeenntt aabboouutt nnaattuurree mmeecchhaanniiccaall dduuaall pphhaassee sstteeeell iissccoommppoossiittiioonn ssuurree..

Keywords: aannnneelliinngg,, hheeaatt ttrreeaattmmeenntt

PPEENNDDAAHHUULLUUAANNBaja karbon merupakan salah satu jenis baja

yang dapat diubah sifat mekanisnya dengan caraperlakuan panas (Heat Treatment). Perlakuan panasadalah suatu proses pemanasan dan pendinginan logamdalam keadaan padat untuk mengubah sifat-sifatmekanis logam tersebut. Melalui perlakuan panas yangtepat, tegangan dalam dapat dihilangkan, besar butirandapat diperbesar atau diperkecil, ketangguhan dapatditingkatkan atau dapat dihasilkan suatu permukaanyang keras pada daerah inti yang ulet.Besi dan baja mempunyai kandungan unsur utama yangsama yaitu Fe, hanya kadar karbon yang membedakanbesi dan baja, penggunaan besi dan baja dewasa inisangat luas mulai dari peralatan yang sepele sepertijarum, peniti sampai dengan alat-alat dan mesin berat.Dalam pemakaian sering mengalami hal-hal yang tidakdiinginkan seperti retak yang akan menyebabkan umurpemakaian komponen tersebut relatif pendek. Untukmengatasi hal tersebut maka dilakukan prosesperlakukan panas. Perlakukan panas pada dasarnyaterdiri dari beberapa tahapan, dimulai dari pemanasansampai temperatur dan waktu penahanan tertentubeberapa saat dilanjutkan dengan pendinginan dengankecepatan tertentu.

SSTTUUDDII PPUUSSTTAAKKAABaja fasa ganda ini memiliki hubungan antara kekuatan–keuletan yang lebih baik untuk penggunaan baja karbonrendah. Baja karbon rendah yang telah didinginkan cepatdari temperatur annil, akan terdiri dari campuran ferit,perlit dan martensit. Baja jenis ini mempunyai strukturmikro ferit berbutir halus yang telah tercampur dengan

martensit halus dan diberi baja fasa ganda.Aplikasipeningkatan sifat mekanis nampak jelas dari kurvategangan – regangan. Baja fasa ganda memilikidiskontinuitas luluh akan tetapi mengalami pengerasanpengerjaan yang cepat, sehingga kekuatannya setaradengan baja HSLA karena bila keduanya telahmengalami deformasi perbedaan baja ini akan terlihatdari struktur ferit-perlit, laju pengerasaan pengerjaanbaja fasa ganda akan meningkat kekuatannya.

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Sifat MekanisBaja Fasa GandaKarena fasa yang keras akan dapat mengurangi keuletan( Ductility ) dari logam dengan ferrit sebagai matriks.Penurunan keuletan tersebut sebanding dengan besarfraksi volume martensit, namun tidak sebanding denganbesar fraksi volume martensit, karena kehilangankeuletan menjadi minimum. Fraksi volume martensitpada prinsipnya didasarkan atas asumsi bahwa suatudaerah tertentu dapat mewakili volume. Jadi fraksivolume martensit adalah jumlah titik yang memotonggrid dibagi total kotak pada grid dikalikan 100 %Kandungan Karbon Dan Elemen Paduan; Mangan dankarbon adalah elemen paduan yang berguna untukmenstabilkan austenit dan meningkat sifat mampu keras.Sedangkan untuk menekan pembentukan perlit selamapendinginan dan meningkatkan kecenderunganpembentukan martensit dapat dengan menambahkan Si,Mn, Cr, V, dan Mo

Diagram Kesetimbangan Besi – Karbon ( Fe-Fe3C )Diagram kesetimbangan besi-karbon merupakandiagram yang menjadi parameter untuk mengetahuisagala jenis fasa yang terjadi pada baja, serta untukmengetahui faktor – faktor apa saja yang terjadi pada

Page 2: ANALISIS SIFAT MEKANIS BAJA DUA FASA AKIBAT …library.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_FT/Bina_teknika/BT... · Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra)

Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra) 72

paduan baja serta segala perlakuan perlakuannya.Padadiagram kesetimbangan besi-karbon seperti ditunjukanpada gambar 2.2 dapat dilihat daerah fasa yang luas padaproses larutan karbon hingga mencapai 2 % yang bekerjapada temperatur 1147º C dan merupakan daerah besi

Gamma ( γ ) atau biasa disebut daerah austenit. Padakondisi ini biasanya austenit bersifat lunak, mudahdibentuk, stabil dan memiliki struktur kristal FaceCenterred Cubic ( FCC )

Gambar 1. Diagram Fasa Fe3C

Besi murni pada suhu dibawah 910º C mempunyaistruktur kristal Body Centered Cubic (BCC). Besi BCCdapat melarutan karbon dalam jumlah yang sangatrendah yaitu 0,02 % maksimum pada suhu 723º C.Larutan pada intensitas dari karbon di dalam besi inijuga disebut juga besi Alpha (α) atau biasa disebut fasaFerrite. Pada suhu diantara 910º C sampai 1390º C,atom-atom besi menyusun diri menjadi kristal FCC ataubesi Gamma (γ) atau fasa austenit. Besi Gamma inidapat melarutkan karbon dalam jumlah yang besar yaitusekitar 2,06 % maksimum yang bekerja pada suhusekitar 1147º C. Penambahan karbon ke dalam besi FCCditransformasikan dalam struktur BCC dari 910º Cmenjadi 723º C dan suhu cair 1534º C, besi Gammadiubah menjadi susunan BCC kembali yang disebut besidelta (δ). Diagram fasa Fe3C merupakan dasar-dasar bajakarbon sampai pada kadar 1,7%C. Namun diatas 1,7%Cmempunyai sistem besi karbon sudah termasuk dalamkategori daerah besi tuang.

Diagram TTT dan CCTUntuk menentukan laju reaksi perubahan fasa yangterjadi dapat diperoleh dari diagram TTT (TimeTemperature Transformation). Diagram TTT untuk bajakarbon dengan C kurang dari 0,8% (hipoeutectoid)ditunjukan dalam gambar 2.6, sedangkan diagram TTTuntuk baja C sama dengan 0,8% (eutectoid) Dari gambardiatas menunjukkan bentuk hidung (nose) sebagaibatasan waktu minimum dimana sebelum waktu tersebutbertransformasi austenit ke perlit tidak akan terjadi.Posisi hidung dari diagram TTT dapat bergeser menurutkadar karbon. Posisi hidung bergeser berarti baja karbonitu makin mudah untuk membentuk bainit/martensit ataumakin mudah untuk dikeraskan. Sedangkan Ms

merupakan temperatur awal mulai terbentuknya fasamartensit dan Mf merupakan temperatur akhir martensitmasih bisa terbentuk.Untuk mendapatkan hubungan antara kecepatanpendinginan dan struktur mikro (fasa) yang terbentukbiasanya dilakukan dengan menggabungkan diagramkecepatan pendinginan kedalam diagram TTT yangdikenal dengan diagram CCT (Continous CoolingTransformation)

Page 3: ANALISIS SIFAT MEKANIS BAJA DUA FASA AKIBAT …library.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_FT/Bina_teknika/BT... · Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra)

Gambar 2. Diagram CCT (Continous Cooling Transformation)

Pada contoh gambar diagram menjelaskan bahwa bilakecepatan pendinginan naik berarti bahwa waktupendinginan dari suhu austenit turun, struktur akhir yangterjadi berubah dari campuran ferit–perlit ke campuran

ferit–perlit–bainit–martensit, ferit–bainit–martensit,kemudian bainit–martensit dan akhirnya pada kecepatanyang tinggi sekali struktur yang terjadi adalah martensit

Gambar 3. Kurva Pendinginan pada Diagram TTT

Dari diagram pendinginan diatas dapat dilihat bahwadengan pendinginan cepat (kurva 6) akan menghasilkanstruktur martensite karena garis pendinginan lebih cepatdaripada kurva 7 yang merupakan laju pendinginan kritis(critical cooling rate) yang nantinya akan tetap terbentukfase austenite (unstable). Sedangkan pada kurva 6 lebihcepat daripada kurva 7, sehingga terbentuk strukturmartensite yang keras, tetapi bersifat rapuh karenategangan dalam yang besar. Jadi dapat disimpulkanbahwa dengan proses hardening pada baja karbon sedangakan meningkatkan kekerasannya. Denganmeningkatnya kekerasan, maka efeknya terhadapkekuatan adalah sebagai berikut: 1). Kekuatan impact(impact strength) akan turun karena denganmeningkatnya kekerasan, maka tegangan dalamnya akanmeningkat. Karena pada pengujian impact beban yangbekerja adalah beban geser dalam satu arah , makategangan dalam akan mengurangi kekuatan impact; 2).

Kekuatan tarik (tensile sterngth) akan meningkat. Hal inidisebabkan karena pada pengujian tarik beban yangbekerja adalah secara aksial yang berlawanan denganarah dari tegangan dalam, sehingga dengan naiknyakekerasan akan meningkatkan kekuatan tarik dari suatumateria

SIFAT-SIFAT MEKANISBerikut ini akan diberikan penjelasan tentang dasar-dasar dari struktur kristal, struktur mikro, faktor-faktoryang mempengaruhi struktur logam dan hubungannyadengan beberapa sifat mekanis yang penting.

Struktur MikroStruktur mikro baja fasa ganda terdiri dari martensityang menyebar secara berkelompok pada daerah matriksferit halus berbentuk equixed. Kandungan martensitmerupakan factor yang penting untuk mengatur sifat

Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra) 73

Page 4: ANALISIS SIFAT MEKANIS BAJA DUA FASA AKIBAT …library.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_FT/Bina_teknika/BT... · Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra)

mekanik dari baja ini. Kekuatan baja fasa ganda inimempengaruhi oleh adanya martensit sedangkankeuletan ditentukan oleh matriks ferit idealnya feritmerupakan butir yang halus dan jika dibutuhkan dapatditingkatkan kekuatannya melalui penambahan paduanyang tidak mempengaruhi sifat ulet.Struktur fasa ganda mudah dihasilkan melalui perlakuanpanas interkritis dimana akan terbentuk sekumpulankecil austenit ferit pada temperatur interkritis dandilanjutkan dengan pendinginan pada kecepatan yangdapat mempromosikan terbentuknya martensit halus danmenyebar yang dibutuhkan untuk mendapatkan sifatmekanik tertentu yaitu kekuatan tinggi dan mampubentuk yang baik. Kandungan karbon dalam martensitrelative rendah (0,3-0,6) dan ferit dikarateristikkan olehkerapatan dislokasi yang tinggi pada antara muka ferit-martensit yang menyebabkan baja ini mempunyai sifatluluh kontinu

KekerasanPada umumnya kekerasan menyatakan ketahananmaterial terhadap deformasi plastis atau permanen. Padaumumnya ada tiga cara menentukan kekerasan materialyaitu: 1). Cara goresan, Cara ini sering dilakukan denganmenggoreskan bahan logam yang lebih keras kepadabahan yang lebih lunak. Mohs telah membuat skala yangterdiri dari 1 s/d 10 standard material yang disusunmenurut kemampuan dari bahan yang terkeras, yaituintan dengan skala 10 sampai bahan yang terlunak yaitutalk dengan angka 1. logam-logam umumnya ada padaskala 4 sampai dengan 8, 2). Cara dinamik, Cara iniadalah dengan cara menjatuhkan bola baja padapermukaan logam, tinggi pantulan logam menyatukanenergi benturan sebagai kekerasan logam, 3). CaraPenekanan, Pengukuran kekerasan dengan cara inidilakukan dengan menggunakan indentor yang ditekanpada benda uji dengan beban tertentu. Penekanantersebut akan menyebabkan logam mengalami deformasiplastis. Apabila penekanan oleh identor diteruskan,

deformasi pada benda uji akan terus berlangsung.Kemampuan benda uji menahan tekanan identor inilahyang diartikan sebagai kekerasan dari material, bebanyang diberikan dalam uji kekerasan adalah konstan. Olehkarena itu nilai kekerasan dari benda uji akan tergantungpada luas permukaan bekas benda uji yang mengalamipenekanan. Makin luas bekas penekanan tsb maka makinrendah sifat kekerasan material tersebut atau dengan katalain material tersebut bersifat lunak.

MMEETTOODDOOLLOOGGII PPEENNEELLIITTIIAANN DDAANN DDAATTAAPada penelitian ini benda uji yang dipilih adalah

baja ST- 41. Bahan ini merupakan baja karbon rendahdengan paduan Chromium (Cr) = 0,019 dan kadarkarbon (C) = 0,186 seperti terlihat pada tabel 3.1, hasilkomposisi kimia menunjukkan bahwa baja ST- 41 iniyang sebagian besar dipengaruhi oleh unsur-unsurpaduannya dan dapat digunakan untuk bahan benda ujipenelitian karena memenuhi standar bahan baja karbonrendah dengan tipe ST-41

Persiapan Material Benda UjiUntuk mendapatkan kondisi pengujian dan hasil

terbaik, maka dilakukan persiapan-persiapan percobaandan pengujian di laboratorium. Pada proses ini akandiuraikan mengenai persiapan bahan (spesimen),diantaranya beberapa percobaan perlakuan panas (HeatTreatment), pengujian kekerasan mikro, dan strukturmikro.

Bahan yang digunakan dalam percobaan iniadalah material baja karbon rendah dengan tipe St-41berbentuk kotak berdiameter 2 meter dan dengan pajang2 meter. Untuk menyesuaikan dengan mesin-mesinpenguji dan alat yang digunakan dalam percobaan,batang baja bulat tersebut dipotong-potong kemudiandibuat batang spesimen.Kemudian batang spesimendikelompokkan sesuai dengan proses perlakuan

Pengujian Sifat MekanisPengujian Stuktur Mikro (Metallografi )

Pengujian metallografi dilakukan untuk mengetahui danmempelajari bentuk struktur mikro dari pada logam,termasuk besaran butiran dan arah struktur. Strukturmikro tersebut sangat menentukan sifat mekanis logam

yang di uji tersebut. Metode pengujian ini memerlukanpersiapan yang cukup teliti dan cermat, agar dapatdiperoleh hasil pengujian metallografi yang baik. Oleh

Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra) 74

Page 5: ANALISIS SIFAT MEKANIS BAJA DUA FASA AKIBAT …library.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_FT/Bina_teknika/BT... · Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra)

karena itu, diperlukan beberapa tahap dalampersiapannya, yaitu:

Pemotongan Benda Uji (Sample)Agar dapat mengetahui bentuk struktur pada benda ujidengan menggunakan mikroskop optik dengan baik,maka benda uji harus dipotong – potong sesuai denganalat uji metallografi dengan arah memanjang

Pembuatan Pemegang (Mounting)Seteleh benda uji dipotong kemudian di mounting yangbertujuan untuk memudahkan pegeoperasian selamaproses preparasi (grinding dan polishing)

Pengamplasan (Grinding)Setelah benda uji di mounting, kemudian dilakukanpengamplasan dengan menggunakan amplas dari 180,240, 400, 600, 800, 1000 dan 1200 dan 1500 atauberurutan dari amplas kasar sampai amplas yang halus.Kertas amplas tersebut dari bahan Alumunium Oxide(Water Proof). Dan di dalam proses pengamplasan (grinding ) harus selalu dialiri air bersih secara terusmenerus dengan tujuan untuk menghindari timbulnyapanas dipermukaan benda uji yang mengalami kontaklangsung dengan kertas amplas dan juga bertujuan untukmenghilangkan partikel-partikel bahan abrasive yangmenempel pada permukaan benda uji

Pemolesan (Polishing)Media pemolesan (Polishing) yang sering dimanfaatkanadalah kain poles bludru dan mesin poles. Kain brududitempelkan pada piringan yang berputar pada mesinpoles, kemudian kain diberi pasta alumina berupapartikel abrasive yang sangat halus. Tujuan dari prosespolishing ini adalah untuk mendapatkan permukaansample yang memenuhi syarat untuk diperiksa dibawahmikroskop, antara lain: 1). Bebas dari goresan akibatproses grinding (sehingga permukaan benda uji seperticermin atau kaca), 2). Bebas dari flek-flek atau cacat lainyang ditimbulkan selama proses grinding, 3). Tidak adaperubahan logam, khususnya pada permukaan logampreparasi yang akan di uji.

EtsaUntuk melihat fasa-fasa yang terbentuk dalam benda ujipada saat pengetsaan dengan menggunakan larutankimia. Benda uji yang telah dicuci bersih dengan air danalkohol kemudian dikeringkan dengan pengeringselanjutnya benda uji di etsa dengan maksud untukmembuat karakteristik-karakteristik struktur bahan agardapat terlihat.Untuk mengidenfikasi dari fasa-fasa yang terdapatdidalam logam sangat penting untuk mengetahui jenisfasa dan juga dapat memperkirakan sifat mekanis daribaja tersebut atau dapat mengetahui daya tahan korosidaripada baja tersebut dan juga dapat mendeteksi berapabanyak kandungan fasa tertentu yang terdapat pada bajatersebut setelah melalui perlakuan panas. Larutan etsayang dilakukan dalam pengujian ini adalah larutan nital2 %.

Berikut ini ada beberapa dasar terjadinya perubahanstruktur mikro selama proses etsa hal tersebut antaralain, sebagai beikut: 1). Perbedaaan warna akibatdistribusi struktur mikro, 2). Jenis kekasaran yangberbeda, akibat perbedaan orientasi kisi – kisi kristalnya,3). Terbentuknya elemen lokal secara elektro kimia padaperbatasan kristal- kristal sebelum media etsa bereaksidengan permukaan kristal tersebut.

Pada pengujian ini akan didapat mikrosrtukturmasing- masing sample, dimana dilakukan dengan duatahapan yaitu sebelum proses perlakukan panas dansesudah perlakuan panas.

Analisa struktur mikro ini dilakukan dengancara meletakan pada meja pemegang yang telahdiberikan bahan plastis, setelah itu contoh bersama mejapemegang diletakan pada hand press untuk memperolehpermukaan sample yang rata, baru kemudian sample siapdianalisa dibawah mikroskop dan secara otomatisterbentuknya bayangan sturktur, berhasil tidaknya dalammengidenfikasi dan menganalisa struktur mikro samplelogam ditentukan oleh pengetahuan dan pengalamanmengenai struktur berbagai logam dan paduannya.

Pemeriksaan Struktur MikroBenda uji yang akan difoto harus benar-benar telahmenampakan struktur mikro yang jelas. Pertama diaturpembesaran yang diinginkan lalu diatur pembesaranokuler dan obyektifnya. Dalam pembesaran ada faktorkelipatannya,adalah pembesaran antara pembesaranokuler, obyektif dan kelipatannya sedangkanpembesaran dalam foto adalah perkalian antarapembesaran dari film ke foto dikalikan pembesarandalam film. Pembesaran mikroskop dalam penelitian iniadalah 100 dan 500 kali.

Pengujian KekerasanPengujian ini bertujuan untuk dapat mengetahui nilaikekerasan dari material yang diuji, yaitu sebelum dansesuadah proses perlakuan panas. Pengujian kekerasanadalah pengujian mekanis yang bertujuan untukmendapatkan nilai kekerasan suatu material akibatproses perlakuan panas dan metode pengujian kekerasanmikro yang digunakan dalam penelitian ini adalahdengan menggunakan metode pengujian kekerasanVickers. Pengujian kekerasan ini menggunakan indentoryang ditekan pada benda uji dengan besar beban tertentu.Penekanan tersebut akan menyebabkan logammengalami deformasi plastis. Deformasi ini akan terusberlangsung dan kemampuan dari benda uji untukmenahan tekanan dari indentor inilah yang dimaksuddengan kekerasan material.Beban yang diberikan pada benda uji ini haruslahkonstan, oleh sebab itu niali kekerasan dari benda ujiakan tergantung pada luas permukaan benda uji yangmengalami penekanan. Apabila makin luas daerahpenekanan maka makin rendah sifat kekerasan daribenda uji tersebut. Pengujian kekerasan ini dilakukandengan dua cara yaitu sebelum perlakuan panas dansesuadah perlakuan panas.

Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra) 75

Page 6: ANALISIS SIFAT MEKANIS BAJA DUA FASA AKIBAT …library.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_FT/Bina_teknika/BT... · Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra)

Daerah Penetrasi (Penekanan)Daerah penetrasi diambil secara vertikal, sebanyak tigatitik untuk masing – masing material benda uji.

Parameter Dasar Uji Kekerasan Vickers.Prinsip pengujian dengan metode vickers adalah samadengan metode brinell, perbedaan dari kedua metode ini

terletak pada indentornya, indentor vickersmenggunakan material intan (Diamond) yang berbentukpyramid dengan sudut puncak 136º C Dimana nilaikekerasan vickers ditentukan oleh hasil bagi gaya p (N)dengan luas permukaan bekas penekanan A (mm²), jadinilai dari kekerasan vickers adalah :

atau

DimanaHVN = nilai kekerasan vickares ( Hardness Vickers Number )P = beban penekanan (1 s/d 120 kg)

L = panjang diagonal rata-rata =

θ = sudut antara permukaan intan yang berlawanan dengan sudut 136 º

Hal – hal yang perlu diperhatikan pada waktu pengujianadalah: 1). Permukaan benda uji harus dibuatsehalus dan serata mungkin, agar pengukuran jarakdiagonal bekas penekaran menjadi mudah, 2). Tebalminimum benda uji harus 1,5 x jarak diagonal bekaspenekanan (d), 3). Jarak penekanan dari tepi benda ujidan jarak antara tiap titik pengukuran minimum 3x jarakdiagonal bekas penekanan (d), 4). Pada waktu mengukurdiagonal bekas penekanan (d), harus menggunakanmikroskop yang pembesarannya sedemikian rupa hinggajarak sebesar 2μm dapat diukur dengan jelas.

Daerah Pemakaian System VickersMetode pengujian system Vickers dapat digunakaanuntuk mengatur kekerasan material yang sangat keras,bekas penekanan yang dihasilkan akan sangat kecil danpengukuran diagonal dalam satuan μm, maka benda ujiharuslah dibuat sehalus dan serata mungkin.Metode ini juga dapat digunakan untuk mengukurkekerasan yang tipis dan keras. Untuk itu gaya padapenekan harus dipilih sedemikian rupa kecilnya,sehingga persyaratan bahwa tebal lapisan atay benda ujibisa minimum 1,5 x dari panjang diagonal bekaspenekan.

AANNAALLIISSIISS DDAANN PPEENNGGOOLLAAHHAANN DDAATTAA

TTaabbeell 11.. HHaassiill PPeenngguujjiiaann kekerasan sebelum proses tempering.

132 123 129 129 132

164 160 166154

183

020406080

100120140160180200

740º C 760º C 780º C 800º C 820º C

TEMPERATUR AUSTENISASI

HVN Pencelupan Oli

Pencelupan Air

22

sin2

L

PHV

2

854,1L

PHV

221 LL

L

Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra) 76

Page 7: ANALISIS SIFAT MEKANIS BAJA DUA FASA AKIBAT …library.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_FT/Bina_teknika/BT... · Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra)

TTaabbeell 22.. HHaassiill PPeenngguujjiiaann kekerasan sesudah proses tempering.

119115116115

112110

114118

121

126123

119119120118

100

105

110

115

120

125

130

400º

450º

500º

400º

450º

500º

400º

450º

500º

400º

450º

500º

400º

450º

500º

740º C 760º C 780º C 800º C 820º C

TEMPERATUR AUSTENISASIH

VN Series1

Hasil Pengujian Metalografi

Struktur Mikro Material Dasar

Suhu tempering 400ºC Suhu tempering 450ºC

Suhu tempering 500ºC

Gambar 4. Foto struktur mikro dengan suhu heat treatment 740ºC

Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra) 77

Page 8: ANALISIS SIFAT MEKANIS BAJA DUA FASA AKIBAT …library.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_FT/Bina_teknika/BT... · Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra)

Suhu tempering 400ºC Suhu tempering 450º

Suhu tempering 500ºC

Gambar 5. Foto struktur mikro dengan suhu heat treatment 760ºC

Suhu tempering 400ºC Suhu tempering 450ºC

Suhu tempering 500ºC

Gambar 6. Foto struktur mikro dengan suhu heat treatment 780ºC

Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra) 78

Page 9: ANALISIS SIFAT MEKANIS BAJA DUA FASA AKIBAT …library.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_FT/Bina_teknika/BT... · Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra)

Suhu tempering 400ºC Suhu tempering 450ºC

Suhu tempering 500ºC

Gambar 7. Foto struktur mikro dengan suhu heat treatment 800ºC

Suhu tempering 400ºC Suhu tempering 450ºC

Suhu tempering 500ºC

Gambar 8. Foto struktur mikro dengan suhu heat treatment 820ºC

Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra) 79

Page 10: ANALISIS SIFAT MEKANIS BAJA DUA FASA AKIBAT …library.upnvj.ac.id/pdf/artikel/Artikel_jurnal_FT/Bina_teknika/BT... · Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra)

KKEESSIIMMPPUULLAANN

Dari hasil penelitian yang dilakukan pada baja karbonrendah ini dengan melakukan pengaruh variasi perlakuanpanas sampai suhu austenisasi dan variasi temperterhadap material tersebut, maka dapat diambilkesimpulan sebagai berikut: 1). Struktur fasa ganda ferit-perlit dapat diperoleh dengan mengatur parametertemperatur dan waktu penahanan didalam daerah α + γ,2). Hasil penelitian ini hampir sama disebabkan karenaakibat holding time yang hanya selama 15 menit, 3).Struktur fasa ganda tersebut didapat pada waktu tahan 15menit

DDAAFFTTAARR PPUUSSTTAAKKAA

Adnyana.D.N ”Spesifikasi Pemilihan Material”, InstitutSains dan Teknologi Nasional, Jakarta 1994

B.H Amstead PHILLIP F. OSTWALD MYRON L.BEGEMAN Sriati Djaprie “ Teknologi Mekanik”, Jilid 1, Jakarta 1986

Geoerge E. Dieter,Sriati Djaprie, ”Metalurgi Mekanik” ,Edisi Ketiga, Jilid 1 Erlangga, Jakarta

Shinroku Saito, Surdia Tata, ”Pengetahuan BahanTeknik”, Jilid Ke Empat, PT. PradnyaParamitha, Jakarta 1984

Sriati Djaprie, Van Vlack, Lawrence H ”Ilmu Logamdan Bukan Logam”, Edisi Kelima, Jakarta 1985

Analisis Sifat Mekanis Baja Dua Fasa (Sumiyanto & Rudi Saputra) 80