perlakuan panas

BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Masalah
Seiring dengan perkembangan jaman dan teknologi,banyak kalangan dunia industri yang menggunakan logam sebagai sebagai bahan utama operasional atau sebagai bahan baku produksinya. Baja karbon banyak digunakan terutama untuk membuat alat-alat perkakas, alat-alat pertanian, komponen-komponen otomotif, kebutuhan rumah tangga. Aplikasi pemakaiannya, semua struktur logam akan terkena pengaruh gaya luar berupa tegangan-tegangan gesek sehingga menimbulkan deformasi atau perubahan bentuk. Usaha menjaga agar logam lebih tahan gesekan atau tekanan adalah dengan cara perlakuan panas pada baja, hal ini memegang peranan penting dalam upaya meningkatkan kekerasan baja sesuai kebutuhan. Proses ini meliputi pemanasan baja pada suhu tertentu, dipertahankan pada waktu tertentu dan didinginkan pada media tertentu pula. perlakuan panas mempunyai tujuan untuk meningkatkan keuletan, menghilangkan tegangan internal, menghaluskan butir
kristal, meningkatkan kekerasan, meningkatkan tegangan tarik logam dan sebagainya,
tujuan ini akan tercapai seperti apa yang diinginkan jika memperhatikan faktor yang
mempemgaruhinya, seperti suhu pemanasan dan media pendingin yang digunakan.
Salah satu proses perlakuan panas pada baja adalah pengerasan (hardening),
yaitu proses pemanasan baja sampai suhu di daerah atau diatas daerah kritis disusul
dengan pendinginan yang cepat dinamakan quench, (Djafrie, 1995).
Akibat proses hardening pada baja, maka timbulnya tegangan dalam
(internal stresses), dan rapuh (britles), sehingga baja tersebut belum cocok untuk
segera digunakan. Oleh karena itu pada baja tersebut perlu dilakukan proses lanjut
yaitu temper. Dengan proses temper kegetasan dan kekerasan dapat diturunkan
sampai memenuhi syarat penggunaan, kekuatan tarik turun sedangkan keuletan dan
ketangguhan meningkat. Namun yang menjadi permasalahan sejauh mana sifat - sifat
yang memenuhi syarat yang diinginkan ini dapat dicapai melalui proses temper.
Pengkajian lebih lanjut dampak dari faktor perbedaan media quenching-
temper, dapat dilakukan melalui beberapa uji bahan. Pengujian bahan yang digunakan
untuk proses quenching-temper adalah uji kekuatan tarik, uji ketangguhan, uji
kekerasan.
1. Pengaruh adalah data yang ada atau timbul dari sesuatu (orang, benda dan
sebagainya) yang berkuasa atau berkekuatan. (Poerwadarminta, 1976 : 664).
Pengaruh dalam penelitian ini adalah hubungan yang mempengaruhi media
quenching pada proses temper terhadap kekuatan tarik, kekerasan, ketangguhan .
2. Quenching adalah proses pengerasan (hardening) dengan menggunakan media
pendinginoli
3. Temper adalah suatu proses pemanasan setelah proses pengerasan dilakukan,
yang bertujuan untuk meningkatkan ketangguhan atau keuletan baja, dengan
suhu6000C.
4. Sifat mekanis adalah keadaan yang tampak pada suatu benda dilihat dari
kemampuan mesin (sifat mampu mesin). Sifat mekanis diketahui dengan
pengujian kekuatan tarik, ketangguhan, kekerasan, dan muai panas.
5. Sifat fisis baja ST 60 adalah kedaan yang tampak pada suatu benda dilihat dari
perubahan fisik (benda) dengan menggunakan mikroskop logam serta
pengamatan foto mikro dan penampang patah logam.
6. Baja ST 60 adalah baja produksi dari PT. Bhineka Bajanas yang mempunyai
kekuatan tarik 60 kg/mm2 . Baja ini mempunyai kandungan karbon 0,452%C
yang tarmasuk baja karbon menengah. Menurut TJ Rajan (1997), baja ST 60
adalah baja yang memiliki kadar karbon 0,3%C sampai 0,6%C
7. Menurut kamus Bahasa Indonesia pendingin adalah alat untuk mendinginkan,
sedangkan Media adalah alat yang digunakan untuk mendinginkan.













BAB II
PENGARUH TEMPER DENGAN QUENCHING MEDIA PENDINGIN OLI
2.1 Baja Karbon
Baja merupakan salah satu jenis logam ferro dengan unsur carbon (C)
1,7%. Di samping itu baja juga mengandung unsur-unsur lain seperti sulfur
(S), fosfor (P), silikon (Si), mangan (Mn), dan sebagainya yang jumlahnya
dibatasi. Sifat baja pada umumnya sangat dipengaruhi oleh prosentase karbon dan
struktur mikro. Struktur mikro pada baja karbon dipengaruhi oleh perlakuan panas.
Karbon dengan unsur campuran lain dalam baja membentuk karbid yang
dapat menambah kekerasan, tahan gores dan tahan suhu baja. Perbedaan
prosentase karbon dalam campuran logam baja karbon menjadi salah satu cara
mengklasifikasikan baja. Berdasarkan kandungan karbon, baja dibagi menjadi 3 macam.
1. Baja kabon rendah (low carbon steel) mengandung karbon dalam
campuran baja karbon kurang dari 0,3%. Baja ini bukan baja yang keras karena
kandungan karbonnya yang rendah kurang dari 0,3%C. Baja karbon rendah tidak
dapat dikeraskan karena kandungan karbonnya tidak cukup untuk membentuk martensit.
2. Baja karbon sedang mengandung karbon 0,3%C – 0,6%C (medium
carbon steel) dan dengan kandungan karbonnya memungkinkan baja untuk
dikeraskan sebagian dengan perlakuan panas (heat treatment) yang sesuai. Baja
karbon sedang lebih keras serta lebih lebih kuat dibandingkan dengan baja karbon
3. Baja karbon tinggi mengandung 0,6%C – 1,5%C dan memiliki kekerasan
tinggi namun keuletannya lebih rendah, hampir tidak dapat diketahui jarak
tegangan lumernya terhadap tegangan proporsional pada grafik tegangan
regangan. Berkebalikan dengan baja karbon rendah, pengerasan dengan
perlakuan panas pada baja karbon tinggi tidak memberikan hasil yang optimal
dikarenakan terlalu banyaknya martensit sehingga membuat baja menjadi getas.
Sifat mekanis baja juga dipengaruhi oleh cara mengadakan ikatan karbon
dengan besi. Menurut Schonmetz (1985) terdapat 2 bentuk utama kristal saat
karbon mengadakan ikatan dengan besi, yaitu :
1. Ferit, yaitu besi murni (Fe) terletak rapat saling berdekatan tidak teratur, baik
bentuk maupun besarnya. Ferit merupakan bagian baja yang paling lunak,
ferrit murni tidak akan cocok digunakan sebagai bahan untuk benda kerja yang
menahan beban karena kekuatannya kecil.
2. Perlit, merupakan campuran antara ferrit dan sementit dengan kandungan
karbon sebesar 0,8%. Struktur perlitis mempunyai kristal ferrit tersendiri dari
serpihan sementit halus yang saling berdampingan dalam lapisan tipis mirip
lamel.




2.2 Quenching
Menurut Edih Supardi (1999) dasar pengujian pengerasan pada bahan baja
yaitu suatu proses pemanasan dan pendinginan untuk mendapatkan struktur keras
yang disebut martensit. Martensit yaitu fasa larutan padat lewat jenuh dari karbon
dalam sel satuan tetragonal pusat badan atau mempunyai bentuk kristal.
Makin tinggi derajat kelewatan jenuh karbon, maka makin besar
perbandingan satuan sumbu sel satuannya, martensit makin keras tetapi getas.
Martensit adalah fasa metastabil terbentuk dengan laju pendinginan cepat, semua
unsur paduan masih larut dalam keadaan padat. Pemanasan harus dilakukan secara
bertahap (preheating) dan perlahan-lahan untuk memperkecil deformasi ataupun
resiko retak. Setelah temperatur pengerasan (austenitizing) tercapai, ditahan dalam
selang waktu tertentu (holding time) kemudian didinginkan cepat.
Baja canai panas dengan cara pendinginan lambat mempunyai struktur
perlit dengan ferit bebas atau sementit bebas, hal ini tergantung pada kandungan
karbon (Doan, G.E., 1952). Tahap pendinginan lambat pada baja mengakibatkan
suatu keadaan yang relatif lunak atau plastis. Untuk menambah kekerasan baja,
dapat dilakukan dengan pengerjaan yang dimana baja dipanaskan sampai suhu
8300C kemudian didinginkan secara cepat (quenching). Tujuan pengerjaan ini
dengan maksud pengerasan baja adalah mendinginkan atau melindungi suatu
perubahan austenitic dari pada pendinginan lain sampai temperatur mendekati
790C. Jika berhasil mendinginkan austenitic sampai 790C akan berubah dengan
cepat ke suatu struktur yang keras dan relatif rapuh yang dikenal martensit untuk
itu pengerjaan kedua dalam pengerasan baja yaitu pendinginan cepat (quenching)
dari austenitic yang menghasilkan struktur martensit.
Pada dasarnya baja yang telah dikeraskan bersifat rapuh dan tidak cocok
untuk digunakan. Melalui temper, kekerasan, dan kerapuhan dapat diturunkan
sampai memenuhi persyaratan. Kekerasan turun, kekuatan tarik akan turun,
sedang keuletan dan ketangguhan akan meningkat (Djafrie, 1985). Pada saat tempering proses difusi dapat terjadi yaitu karbon dapat melepaskan diri dari
martensit berarti keuletan (ductility) dari baja naik, akan tetapi kekuatan tarik, dan
kekerasanmenurun.




2.3 Tempering
Perlakuan untuk menghilangkan tegangan dalam dan menguatkan baja dari
kerapuhan disebut dengan memudakan (tempering). Tempering didefinisikan
sebagai proses pemanasan logam setelah dikeraskan pada temperatur tempering
(di bawah suhu kritis), yang dilanjutkan dengan proses pendinginan
(Koswara,1999:134).
Baja yang telah dikeraskan bersifat rapuh dan tidak cocok untuk digunakan,
melalui proses tempering kekerasan dan kerapuhan dapat diturunkan sampai
memenuhi persyaratan penggunaan. Kekerasan turun, kekuatan tarik akan turun
pula sedang keuletan dan ketangguhan baja akan meningkat. Meskipun proses ini
menghasilkan baja yang lebih lunak, proses ini berbeda dengan proses anil
(annealing) karena di sini sifat-sifat fisis dapat dikendalikan dengan cermat.
Pada suhu 200˚C sampai 300˚C laju difusi lambat hanya sebagian kecil
karbon dibebaskan, hasilnya sebagian struktur tetap keras tetapi mulai kehilangan
kerapuhannya. Di antara suhu 500˚C dan 600˚C difusi berlangsung lebih cepat,
dan atom karbon yang berdifusi di antara atom besi dapat membentuk sementit.
Perubahan sifat mekanis akibat temper martensit baja karbon 0,452 %C.
Prosesnya adalah memanaskan kembali berkisar antara suhu 150˚C – 650˚C dan
didinginkan secara perlahan-lahan terganutng sifat akhir baja tersebut, menurut
tujuannya proses tempering dibedakan sebagai berikut :


1. Tempering pada suhu rendah ( 150˚ – 300˚C )
Tempering ini hanya untuk mengurangi tegangan-tegangan kerut dan
kerapuhan dari baja, biasanya untuk alat-alat potong, mata bor dan
sebagainya.
2. Tempering pada suhu menengah ( 300˚ - 550˚C )
Tempering pada suhu sedang bertujuan untuk menambah keuletan dan
kekerasannya sedikit berkurang. Proses ini digunakan pada alat-alat kerja yang
mengalami beban berat, misalnya palu, pahat, pegas.
3. Tempering pada suhu tinggi ( 550˚ - 650˚C )
Tempering suhu tinggi bertujuan memberikan daya keuletan yang besar dan
sekaligus kekerasannya menjadi agak rendah misalnya pada roda gigi, poros
batang pengggerak dan sebagainya. Suhu yang digunakan dalam penelitian ini
adalah 6000C pada proses tempering dengan tujuan untuk mendapatkan
keuletan spesimen yang maksimal.
2.4 Media Pendingin
Media pendingin yang lazim digunakan untuk mendinginkan spesimen pada
proses pengerasan baja yang akan digunakan yaitu Oli Mesran SAE 40, dengan
alasan media pendingin tersebut digunakan sesuai dengan kemampuannya untuk
memperoleh hasil yang diharapkan. Penggunaan pelumas sebagai media
pendingin akan menyebabkan tibulnya selaput karbon pada spesimen tergantung
dari besarnya viskositas pelumas. Atas dasar tujuan untuk memperbaiki sifat baja
tersebut, maka peneliti memilih perlakuan panas temper dengan quenching media
Oli.
Media pendingin yang digunakan untuk mendinginkan baja bermacam-
macam. Berbagai bahan pendingin yang digunakan dalam proses perlakuan panas.
1. Air
Pendinginan dengan menggunakan air akan memberikan daya pendinginan
yang cepat. Biasanya ke dalam air tersebut dilarutkan garam dapur sebagai
usaha mempercepat turunnya temperatur benda kerja dan mengakibatkan
keras.
2. Minyak
Minyak yang digunakan sebagai fluida pendingin dalam perlakuan panas
adalah yang dapat memberikan lapisan karbon pada kulit (permukaan)
benda kerja yang diolah. Selain minyak yang khusus digunakan sebagai
bahan pendingin pada proses perlakuan panas, dapat juga digunakan
solar.
3. Udara
Pendinginan udara dilakukan untuk perlakuan panas yang membutuhkan
pendinginan lambat. Untuk keperluan tersebut udara yang disirkulasikan
ke dalam ruangan pendingin dibuat dengan kecepatan yang rendah. Udara
sebagai pendingin akan memberikan kesempatan kepada logam untuk
membentuk kristal – kristal dan kemungkinan mengikat unsur – unsur lain.


4. Garam
Garam dipakai sebagai bahan pendingin disebabkan memiliki sifat
mendinginkan yang teratur dan cepat. Bahan yang didiginkan di dalam
cairan garam yang akan mengakibatkan ikatannya menjadi lebih keras
karena pada permukaan benda kerja tersebut akan meningkat zat arang.
Kemampuan suatu jenis media dalam mendinginkan spesimen bisa berbeda-
beda, perbedaan kemapuan media pendingin di sebabkan oleh temperatur,
kekentalan, kadar larutan dan bahan dasar media pendingin. Pelumas adalah
minyak yang mempunyai sifat untuk selalu melekat dan menyebar pada
permukaan-permukaan yang bergeser, sehingga membuat pengausan dan
kenaikan suhu kecil sekali (Soedjono, 1978).viskositas Oli, dan bahan dasar Oli
membawa pengaruh dalam mendinginkan sepesimen. Bahan dasar minyak dapat
dibedakan menjadi tiga jenis yaitu minyak yang berasal dari hewan diperoleh
dengan cara merebus atau memasak tulang belulang atau lemak babi, minyak
pelumas dari tumbuhan dan minyak pelumas mineral diperoleh dengan cara
penyulingan (destilasi) minyak bumi secara bertahap. Minyak pelumas mineral
merupakan campuran beberapa organik, terutama hidro karbon. Dalam minyak
bumi mengandung parafin (CnH2n-2), siklik parafin naftena (CnH2n) dan
aromatik (CnHn), jumlah susunan tergantung jumlah minyaknya.
Aromatik mempunyai sifat pelumasan yang baik tetapi tidak tahan oksidasi.
Parafin dan naftena lebih stabil tetapi tidak dapat menggantikan aromatik secara
keseluruhan. Karena tipe aromatik tertentu bertindak sebagai penghalang oksidasi
dan parafin murni tidak mempunyai sifat pelumasan yang baik. Perbedaan yang
lain yaitu aromatik mempunyai viskositas rendah, naftena mempunyai viskositas
sedang dan parafin mempunyai viskositas tinggi. Ada tiga faktor yang mempengaruhi viskositas, yaitu komposisi, suhu dan tekanan. Angka viskositas biasanya ditijau dengan SAE (Society of Automotive Engine) dan disertai angka. Angka menunjukkan pada kelompok mana viskositas itu termasuk. Dalam perdagangan ada dua macam viskositas, misalnya SAE 10W dan 40. SAE 10W tidak begitu peka terhadap temperatur, sedangkan Oli SAE 40 peka terhadap temperatur. Indek kekentalan diikuti huruf W yang menunjukkan kekentalan pada suhu 200C, sedangkan kekentalan yang tidak diikuti huruf W menyatakan kekentalan pada suhu 1000C, dengan adanya perkembangan teknologi lebih dari satu tingkat klasifikasi viskositasnya yang dikenal dengan minyak pelumas multigrande. Penulisan angka viskositas misalnya SAE 10W – 40 dengan maksud standar Olinya SAE 10 pada suhu 100C dan standar sampai SAE 40 pada suhu 1000C, sehingga minyak pelumas ini bila digunakan dilingkungan suhu dingin akan bersikap sebagai pelumas SAE 10W sedangkan bila digunakan dilingkungan suhu panas akan bersikap sebagai minyak pelumas SAE 50W. Dalam penelitian ini menggunakan pelumas mesran SAE 40.




2.5 Pengujian Tarik
Pengujian tarik dilakukan terhadap batang uji yang standar. Pada bagian
tengah batang uji merupakan bagian yang menerima tegangan yang uniform, dan
pada bagian ini diukurkan panjang uji (gauge length), yaitu bagian yang dianggap
menerima pengaruh dari pembebanan. Pada bagian inilah yang selalu diukur panjangnya dalam proses pengujian. Dasar yang digunakan untuk mengetahui kekuatan tarik dari suatu material adalah kurva tegangan dan regangan. Donan (1952) menyatakan, The parameters which are used to describe the stress - strain curve of metals are the tensile strength, yield strength, percent elongation and reduction of area. Dari pernyataan tersebut dapat diketahui bahwa komponen-komponen utama dari kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum (tensile strength), tegangan luluh dari material, regangan yang terjadi saat penarikan dan pengurangan luas penampang. Proses memudahkan dalam mengetahui kekuatan tarik dari suatu bahan, diadakan pengujian tarik pada bahan tersebut. Pengujian tarik dilakukan dengan memberikan suatu gaya tarik pada suatu spesimen yang bentuk dan ukurannya standar. Pembuatan spesimen disesuaikan dengan bentuk awal bahannya. Apabila bahan awal bebentuk silindris maka spesimen tariknyapun dikerjakan dengan
proses permesinan sehingga berbentuk silindris pula, demikian juga untuk bahan
yang berbentuk plat, maka spesimen tariknya akan berbentuk plat pula dengan
dimensi-dimensi yang telah ditetapkan.


BAB III
PENUTUP
3.1 Kesimpulan
Berdasarkan hasil pengujian dan evaluasi data serta pembahasan pada proses quenching dan temper maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Sifat mekanis (uji tarik, uji kekerasan, uji ketangguhan, dan muai panas)
` pada carbon ST 60 :
a. Besarnya harga kekuatan tarik raw materials setelah proses quenching menjadi meningkat.
b. Besar kekerasan Raw materials dan proses temper setelah proses quenching menjadi meningkat.
c. Hasil pengujian ketangguhan raw materials, pada perlakuan quenching menjadi meningkat dan pada perlakuan tempering juga meningkat.
d. Besarnya nilai muai panas linier dari raw materials sebesar setelah mengalami proses quenching menjadi meningkat.
2. Sifat fisis (foto mikro dan penmpang patah) pada carbon ST 60
a. Perubahan struktur mikro pada proses raw materials, quenching,
tempering 6000C mempunyai struktur perlit dan ferit, proses
quenching dengan media Oli yang menyebabkan struktur kristal meningkat lebih banyak.
b. Penampang patahan raw materials berbentuk partial cup-cone,
bentuk flat didapatkan pada proses quenching, dengan proses
tempering akan menghasilkan bentuk patahan star fracture dan
partial cup-cone..
3.2 Saran
1. Tujuan perlakuan panas (heat treament) akan dapat dicapai sesuai
karakteristik bahan dan jenis-jenis perlakuan. Jenis pelakuan sangat
dipengaruhi oleh suhu panas yang ditentukan dari kadar karbon dan
unsur lainya.
2. Dimensi spesimen disesuiakan dengan kemampuan alat uji. Pemanasan
spesimen dalam dapur harus memperhatikan jarak antar spesimen dan
waktu penahanannya, saat mendinginkan dalam bak Oli dicelupkan
tegak lurus dan dibiarkan menggantung dalam media. . 3. Perlu adanya penelitian lanjut yang variabel kontrolnya lebih lengkap dengan melihat tegangan dalamnya (internal stress), pengamatan pemukaan patahan dengan fraktografi (scanning electron microscope).








DAFTAR PUSTAKA
Supardi, Edih, 1999, Bandung , Angkasa : Pengujian Logam,
Bradbury.EJ, 1990, Jakarta, Gramedia Pustaka Utama : Dasar Metalurgi untuk Rekayasawan
http://www.google.co.id/m?q=perlakuan%20panas
Materi-Materi Perkuliahan di semester 6.