PENGARUH JENIS MEDIA QUENCHING TERHADAP LAJU KOROSI PADA BAJA ST 42. Oleh: Nugrah Rekto Prabowo ABSTRAK

Transkripsi

1 iteks ISSN PENGARUH JENIS MEDIA QUENCHING TERHADAP LAJU KOROSI PADA BAJA ST 4 Oleh: Nugrah Rekto Prabowo ABSTRAK Penelitian ini dilakukan untuk menganalisis pengaruh perbedaan jenis media pendingin yang digunakan pada proses hardening terhadap laju korosi pada baja ST- 4. Specimen berupa baja St-4, pada proses hardening diquencing menggunakan empat jenis cairan yaitu: air, oli SAE 30, larutan H SO 0%, dan Larutan NaCI 0%. Hasil dari proses hardening tersebut kemudian dilakukan proses pengkorosian dan hasilnya dianalisa dengan menggunakan analisis dwi factor. Dari hasil penelitian, menggunakan media quenching diperoleh laju korosi rata-rata dalam inch per year (ipy) sebagai berikut : air 4,578; oli 3,786, larutan NaC 0% 4,578, dan larutan H SO 4 0% 4,083. Dari hasil analisa statistik dengan menggunakan metode analisis dwi faktor dapat diketahui bahwa perbedaan jenis media pendingin yang digunakan pada proses Hardening pada Baja ST-4 maupun perbedaan waktu pengkorosian serta interaksi jenis media pendingin dan waktu pengkorosian mempunyai pengaruh yang nyata terhadap laju korosi. Kata kunci: Kandungan karbon, unsur paduan, media quencihing PENDAHULUAN Teknologi digunakan untuk memenuhi kebutuhan dan keinginan masyarakat, oleh karena itu dibutuhkan suatu kecermatan dalam pengunaan bahan. Hal ini mencakup pemilihan bahan dengan karakteristik optimum, harga, pegadaan dan pengubahan di dalam disain yang aman. Untuk dapat membutuhkan teknologi pengolahannya maka harus dapat memilih bahan dengan persayaratan khusus, seperti : kekuatan, daya hantar panas, konduktifitas dan mampu bentuk. Sifat dan perilaku bahan mencerminkan dari struktur didalamnya. Bila diperlukan sifat yang khas, maka perlu dipilih bahan yang tepat yang memiliki struktur atom, bentuk kristal, dan pengaturan intern lainnya yang cocok. Bila struktur bahan berubah selama pengolahan atau pemakaian maka akan terjadi perubahan sifat dari bahan tersebut. Tidak semua perubahan struktur bahan akan merugikan, karena memang ada beberapa proses yang dilakukan untuk merubah proses intern bahan. Salah satunya adalah proses hardening. Hardening merupakan salah satu proses heat treatment yang tujuan utama dari proses tersebut adalah untuk meningkatkan kekerasan bahan. Pada proses hardening bahan dipanaskan sampai pada suhu tertentu dan di tahan (holding) sampai waktu tertentu pada suhu tersebut. Kemudian dicelupkan (quenching) pada media pendingin. Jenis media pendingin yang digunakan menentukan struktur intern yang dicapai, dan juga akan mempengaruhi laju korosi dari bahan tersebut. Korosi merupakan gcjala destruktif yang terjadi pada logam yang disebabkan oleh karena bereaksinya bahan tersebut dengan lingkungan. Besarnya laju korosi logam selain dipengaruhi oleh lingkungan juga oleh struktur intern dari logam tersebut. Dengan begitu perubahan struktur intern juga akan mempengaruhi laju dari korosi. 309

2 iteks ISSN Maksud dan Tujuan dari Penelitian ini adalah untuk mengetahui :. Pengaruh jenis media pendingin yang digunakan dalam proses hardening terhadap laju korosi.. Pengaruh waktu pengkorosian proses korosi terhadap laju korosi. 3. Pengaruh interaksi dari jenis media pendingin yang digunakan dalam proses hardening dengan waktu pengkorosian terhadap laju korosi. Pada penelitian ini Bahan dan Alat Yang Digunakan adalah sebagai berikut: Bahan (speciment) yang digunakan dalam penelitian ini adalah ST- 4 yang memiliki komposisi kimia : C < 0,5 %; Mn (0,0-0,50) %; P 0,080 %;S 0,050 %. Sedangkan dari bahan (speciment) adalah sebagai berikut : Alat dan bahan yang diperlukan dalam penelitian ini adalah : Elektric Furnance Jenis pendingin yang digunakan: Air, Oli SAE 30, l0%h SO 4, 0% Na Cl Larutan H SO 4 kosentrasi 0% Gelas piala 000 ml Neraca alanalitik Ruang Asam Jangka sorong Kaos tangan karet Gergaji Kertas amplas Obeng dan tang Penentuan Variabel dan Parameter Variabel dan parameter yang akan diukur dalam penelitian ini adalah :. Jenis Media Pendingin yang digunakan dalam proses hardening. Waktu yang digunakan dalam proses korosi Jenis media pendingin dan waktu pengkorosian adalah merupakan variabel bebas (independent variable) dengan tingkatan variabel sebagai berikut:. Jenis media pendingin Air Oli SAE 30 0% H SO 4 0% NaCl. Waktu proses korosi T jam T 44 jam T3 66 jam Sedangkan variabel tetap adalah laju korosi yang terjadi. Dengan penentuan variabel serta parameter pada korosi diatas maka untuk mengetahui pengaruh dan hubungan antara media pendingin yang digunakan dalam proses hardening dan waktu 30

3 iteks ISSN yang digunakan dalam proses korosi terhadap laju korosi yang terjadi pada benda kerja (speciment). Memperhatikan hal tersebut maka peneliti dalam hal ini akan merencanakan bentuk disain experiment agar hasil atau data yang diperoleh dapat bermanfaat untuk menyelesaikan permasalahan yang dihadapi. Rancangan yang akan digunakan adalah rancangan faktorial dengan masingmasing percobaan dilakukan 5 kali replikasi. Teknik Pcngumpulan Data Langkah-Iangkah yang dilakukan dalam pengumpulan data adalah sebagai berikut : Menentukan dimensi dan benda kerja (speciment). o Dimensi dan benda kerja (speciment) diukur menggunakan jangka sorong. Menentukan luas permukaan speciment. o Luas permukaan specime (A) diukur dengan rumusan sebagai berikut : o A π r (r + t). Menentukan waktu proses korosi (T). Proses korosi dilakukan sebanyak tiga kali dengan tiap waktu proscs korosi adalah jam sehingga diperoleh : T jam T 44 jarn T3 66 jam Menghitung kehilangan massa benda kerja (speciment) Dalam penelitian ini, jumlah berat terkorosi tiap waktu ditentukan sebagai berikut : W W 0 W W 44 W 0 (W + W ) W 66 W 0 (W + W + W 3 ) Dimana : W 0 Massa awal (gram) W Massa pada T (gram) W Massa pada T 44 (gram) W 3 Massa pada T 66 (gram) W Jumlah kehilangan massa (gram) pada T W 44 Jumlah kehilangan massa (gram) pada T 44 W 66 Jumlah kehilangan massa (gram) pada T 66 Menentukan laju korosi. Laju korosi dihitung menggunakan satuan ipy (inch per year), 3540 W Laju Korosi (ipy) DAT dimana W Jumlah massa terkorosi (gram) D Density, untuk St-4 adalah 4 (gr/cm 3 ) A Luas permukaan spesimen (cm ) T Waktu Pengkorosian (Jam) Analisa Data Data dari hasil penelitian yang dilakukan sesuai dengan rancangan, maka dalam penelitian ini menggunakan metoda analisis dwifaktor, dengan pengamatan berulang dalam rancangan teracak lengkap, dengan n 5 replikasi tiap kombinasi perlakuan bila faktor A pada A taraf dan faktor B pada B taraf, Baris menyatakan taraf faktor A yaitu 3

4 iteks ISSN jenis media pendingin dan kolom menyatakan waktu yang digunakan dalam proses korosi. Seluruh pengamatan diperlihatkan dalam tabel berikut : Tabel. Metoda Penyusunan Data Penelitian Faktor A Faktor B Jumlah Rataan jam 44 jam 66 jam Air Oli SAE 30 0% H SO 4 0% NaCl Y Y Y 3 Y 4 Y 5 Y Y Y 3 Y 4 Y 5 Y 3 Y 3 Y 33 Y 34 Y 35 Y 4 Y 4 Y 43 Y 44 Y 45 Y Y Y 3 Y 4 Y 5 Y Y Y 3 Y 4 Y 5 Y 3 Y 3 Y 33 Y 34 Y 35 Y 4 Y 4 Y 43 Y 44 Y 45 Y 3 Y 3 Y 33 Y 34 Y 35 Y 3 Y 3 Y 3 Y 33 Y 34 Y 33 Y 33 Y 333 Y 334 Y 335 Y 43 Y 43 Y 433 Y 434 Y 435 Jumlah T.. T.. T.3. T.. Rataan Y.. Y.. Y.3. Y.. Dimana : T Jumlah seluruh pengamatan T.. Jumlah pengamatan pada taraf ke I faktor A (jenis media pendingin) T. j. Pengamatan pada taraf ke j faktor ke B (waktu pengkorosian) T ij Jumlah Pengamatan pada sel ke ij. Y... rataan semua ahn pengamatan Y i.. rataan pada taraf ke i faktor A (jenis media pendingin) Y j. rataan pengamatan pada taraf ke j faktor B (Waktu pengkorosian) rataan perngarnatan pada sel ke ij. Y ij Data dan tabel. akan dihitung : a b n T JKT Yijk i j k ab T Bila FK abn T.. T.. T 3.. T 4.. Y.. Y.. Y 3.. Y 4.. JKA a i Ti.. b. n 3

5 iteks ISSN JKB b j JK(AB) Tj.. an a i j FK b Tij a i Ti.. b j Tj + FK n b. n a. n JKG JKT JKA JKB - JK(AB) Dimana: JKT Jumlah kuadrat total JKA Jumlah kuadrat pengaruh A 3KB Jumlah kuadrat pengaruh B JK (AB) Jumlah kuadrat interaksi A dan B JKG Jumlah kuadrat Galat. Dan perhitungan diatas dibuatkan suatu tabel analisis varian untuk pengaruh dua faktor seperti tabel. berikut : Tabel. Analisa Variasi Untuk Percobaan Dwifaktor Pengaruh Variasi Jumlah Kuadrat Derajat Kebebasan Rataan Kuadrat Pengaruh JKA a- A S JKA B JKB b- S JKB Interaksi JK(AB) (a-) (b-) JK( AB) AB S ( a ) ( b ) Galat JKB Ab (n-) JKG S ab( n ) Jumlah JKT Abn F Hitung S F S S SS F S S3 F 3 S Analisa varian yang dipakai dalam penelitian ini adalah analisa varian dua arah dengan menggunakan uji F. Pengujian F bertujuan untuk mengetahui apakah hipotesis dapat diterima atau tidak. Dengan kaidah keputusan, jika : F hitung < F tabel tolak H terima H 0 F hitung > F tabel tolak H 0 terirna H Diagram Alir Penelitian Langkah-langkah penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut : 33

6 iteks ISSN ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Data Spesiment Sebelum Uji Korosi Data sebelum dilakukan pengujian korosi pada baja ST-4 yang telah mengalami proses hardening dengan menggunakan media pendingin yang berbeda disajikan dalam tabel 3. berikut : 34

7 iteks ISSN Tabel 3. Data massa dan dimensi spesimen sebelum uji korosi Jenis Media Pendingin D (mm) T (mm) A (cm ) Air , Oli SAE 30 0 % H SO 4 0% NaCl \ W (gram) Data Spesiment Setelah Uji Korosi Data specimen setelah dilakukan pengujian korosi pada baja ST-4 yang telah mengalami uji korosi didapatkan data massa seperti dalam tabel 4. Berikut ini. Tabel 4. Data massa tiap spesiment tiap waktu uji Jenis Media Massa Spesimen (gram) Pendingin Air Olie SAE % HSO %Na Cl jam 44 jam 66 jam

8 iteks ISSN Analisa Data Data dari tabel 3 dan tabel 4 digunakan untuk mencari besarnya laju korosi tiap perbedaan waktu korosi dan jenis media pendingin yang digunakan pada proses hardening. Laju korosi dihitung menggunakan satuan inch/year (ipy), sebagai contoh perhitungan laju korosi yang terjadi adalah sebagai berikut : W Laju Korosi (ipy) D. AT. Dimana, W Jumlah kehilangan berat (gram) W 0 W gram D Densiti (gram/cm 3 ) 4 gram/cm 3 A Luas Pcrmukaan awal speciment (cm ) πr + πrt 4.00 cm T Waktu proses korosi (jam) jam sehingga, ,08 LajuKorosi (ipy) 4.4,00. 5,69 inch/year Seluruh data hasil perhitungan laju korosi disajikan dalam tabel 5 berikut : Tabel 5. Besar Laju Korosi dalam satuan ipy (inch per year) Tiap Spesimen Tiap Waktu Uji Jenis Media Pendingin (A) Besar Laju Korosi (ipy) (B) Jumlah Rataan Air Oli SAE 30 H SO 4 Jam (b) 5,69 5,33 5,448 5,0 5,530 4,663 4,476 4,539 4,09 4,789 5,430 5,09 5,38 5,69 5, jam (b) 3,64 3,84 3,97 3,967 4,05 3,76 3,666 3,73 3,770 3,44 3,488 3,89 4,076 3,57 3, jam (b3) 3,440 3,65 3,67 3,547 3,967 3,074 3,703 3,03 3,087,998 3,75 3,383 3,63,987 3,4 64,99 4,39 56,795 3,786 6,38 4,083 36

9 iteks ISSN %NaCt 5,667 5,585 5,478 5,64 5,469 4,578 4,47 4,30 4,64 4,380 3,75 3,683 3,44 3,630 3,984 Jumlah 03,759 78,855 68, Rataan 5,87 3,943 3,448 68,663 4,578 Untuk memudahkan proses penghitungan data dari table 5 dijumlahkan tiap lajurnya sehingga akan diperoleh tabel 6 berikut : Tabel 6. Penjumlahan Data b b b3 a 7,8 9,47 8,76 564,795 a,576 8,36 5,893 56,795 a3 6,78 8,7 6,339 6,38 a4 7,83,337 8,473 68,663 03,759 78,855 68,965 5,579 Harga-harga dari tabel 5 dan tabel 6 digunakan untuk mencari jumlah kuadrat total, jumlah kuadrat pengaruh jenis media pendingin, jumlah kuadrat pengaruh waktu pengkorosian, maupun jumlah kuadrat dan interaksi antara penggunaan media pendingin yang berbeda dengan waktu pengkorosian srrta rataan kuadrat dan F hitung sebagai berikut: T Bila abn FK 0 5,579 FK ,867 a b n JKT i j k Y ijk FK 5,364 +5, ,989 - FK 095,00-054,867 40,33 a Ti i JKA FK b. n 64, , , ,666 - FK JKB 60,40-054,867 5,550 b j Tj.. an 37

10 iteks ISSN , , , ,00 054,867 3,44 a b a b Tij.. Ti.. Tj.. i j i j JK (AB) n b. n a. n 7,8 +, ,965 60,40 087, , ,874 JKG JKT - JKA - JKB - JK(AB) 40,33-5,550-3,44-0,874,665 JKG JKT JKA JK (AB) S JKA a 5,550, S KJKB b 3,44 6, 076 JK( AB) S 3 ( a )( B ) 0,874 0, 46 6 JKG S ab( n ),665 0, f,338 / 0,035 39,657 f 6,076 / 0, ,00 f 3 0,46 / 0,035 4,7 Dengan menggunakan tingkat kepercayaan 5 % diperoleh harga f tabel sebagai berikut : F tabel dengan (a-), ab(n-) 3 : 48 F tabel 4.05 F tabel dengan (b-), ab(n-) : 48 F tabel

11 iteks ISSN F 3 tabel dengan (a-)(b-), ab(n-) 6 : 48 F tabel 48 Seluruh perhitungan dari harga jumlah kuadrat, derajat kebebasan, rataan kuadrat, F hitung dan F tabel kemudian dibuatkan tabel 7 berikut : Tabel 7. Hasil Analisis Variasi Pengaruh Variasi Jumlah Kuadrat Derajat Kebebasan Rataan Kuadrat F Hitung Pengaruh 5,550, A B 3,44 3 6, Interaksi 0, , AB Galat, ,035 Jumlah 59 Dan tabel tersebut dapat diketahui pengaruh masing-masing variabel, perbedaan jenis media pendingin yang digunakan pada proses hardening baja ST 4 dan waktu pengkorosian maupun interaksi dari perbedaan media pendingin dan waktu dari pengkorosian terhadap laju korosi yang terjadi. Pengaruh tersebut dapat dilihat dari harga F hitung dan F tabel dimana nilai F hitung pada seluruh kondisi lebih besar dari pada F tabel. Hal tersebut berarti bahwa variabel jenis media pendingin, waktu pengkorosian maupun interaksi dan perbedaan jenis media pendingin dari waktu pengkorosian mempunyai pengaruh yang nyata terhadap laju korosi yang terjadi pada baja ST-4. Pembahasan Hardening merupakan heat treating yang tujuan utamanya adalah untuk mengeraskan baja. Besarnya kekerasan yang diperoleh dari proses hardening dipengaruhi oleh kandungan karbon, unsur paduan, dan jenis media pendingin yang digunakan. Pada penelitian ini, dengan menggunakan speciment baja ST-4 peneliti mencoba untuk membandingkan penggunaan media pendingin yang berbeda pada proses hardening pada baja ST-4 terhadap laju korosi yang dilakukan pada tiga perbedaan waktu. Dari analisa statistik pada data hasil penelitian dapat diketahui bahwa perbedaan jenis media pendingin yang digunakan pada proses hardening pada baja ST-4 maupun perbedaan waktu pengkorosian serta interaksi antara jenis media pendingin dan waktu pengkorosian mempunyai pengaruh yang nyata terhadap laju korosi. Hal tersebut dibuktikan dengan nilai F hitung yang lebih besar dan pada F tabel Pengaruh Perbedaan Jenis Media Pendingin Penggunaan jenis media pendingin yang berbeda pada proses hardening mempengaruhi struktur akhir dari baja. Dari data yang ada penggunaan media pendingin air dan brine (0% NaCl) menghasilkan struktur martensit 00%. Sedangkan penggunaan Oli sebagai media pendingin pada proses hardening menghasilkan struktur campuran yaitu: martensit, fine pearlite, dan bainit. 39

12 iteks ISSN Dari hasil penelitian laju korosi rata-rata yang terjadi pada baja ST-4 mengalami proses hardening dengan menggunakan media pendingin brine memiliki laju yang paling besar (4,578 inch/year) dibandingkan dengan penggunaan ketiga jenis media pendingin lainya. Sedangkan penggunaan oli SAE 30 sebagai media pendingin pada proses hardening baja ST-4 memiliki laju korosi rata-rata yang paling rendah (3,786 inch/year). Sedangkan laju korosi rata-rata pada penggunaan media pendingin 0% H SO 4 adalah 4,083 inch/year dan harga tersebut lebih rendah dibandingkan dengan laju korosi pada penggunaan media pendingin air yang memiliki laju korosi rata-rata 4,39 inch/year. Pengaruh Perbedaan Waktu Pengkorosian Dalam penelitian ini proses pengkorosian baja ST-4 yang telah mengalami proses hardening dilakukan sebanyak tiga kali dengan masing-masing waktu yang ditentukan adalah jam. Proses pcngkorosian dilakukan dengan menggunakan media pengkorosi larutan H SO 4 0 % Volume larutan tersebut adalah 800 ml yang ditempatkan pada lima buah gelas reaksi. Larutan H S0 4 yang digunakan adalah tetap tiap kali proses pengkorosian sehingga terjadi penurunan daya korosi dari larutan tersebut terhadap speciment. Hal tersebut dibuktikan dengan penurunan laju korosi rata-rata tiap perbedaan waktu. Laju korosi rata-rata pada T jam adalah 5,88 inch/year, T44 adalah 3,943 inch/year dan T66 adahih 3,448 inch /ycar. 30

13 iteks ISSN KESIMPULAN Dari penelitian yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :. Penggunan media pendingin 0% H SO 4 Air, dan 0% NaCl. Pada proses hardening mempengaruhi struktur akhir dari baja ST-4 yang dihasilkan dan hal tersebut mempengaruhi besarnya laju korosi yang terjadi. 3. Perbedaan waktu yang digunakan dalam pcngkorosian baja ST-4 mempengaruhi besarnya laju korosi yang disebabkan oleh karena menurunnya daya korosif dari larutan H SO 4. Proses pengkorosian awal yaitu pada T jam pada semua jenis media pendingin yang digunakan memiliki laju korosi rata-rata paling tinggi. 4. Pengaruh interaksi antara penggunaan jenis media pendingin yang berbeda pada proses hardening baja ST-4 dengan waktu pengkorosian mempengaruhi besarnya laju korosi yang terjadi. Penggunaan brine sebagai media pendingin pada proses hardening baja pada waktu pengkorosian jam memiliki harga laju korosi rata-rata yang paling tinggi DAFTAR PUSTAKA Berlien, G Ben, Heattreating and Hardening, Tool Engineering Hand Book, ASTE, McGraw Hill Book Company, inc, Toronto, USA, 949. Kehl, I George, General Structure and Properties of Metal, Tool Enggineering Hand Book, ASTE.McGraw Hill Book Company, inc, Toronto, USA, 949. Russel E Harwick, Introduction to Chemistry, Bruges Publishing Company, Los Angeles, USA, 984. Surakiti, Kimia untuk Program Inti, PT Intan Pariwara, Semarang,989. Van Vlack, Lawrence H, Elemen Of Materials Science and Enggineering, 5 th Edition, Addison-Wwesley Publishing Company, Reading Mass, USA,985. 3