PERBANDINGAN KARAKTERISTIK SKD 11 MOD TERHADAP SKD 11. Rianti Dewi Sulamet Ariobimo

Transkripsi

1 PERBANDINGAN KARAKTERISTIK SKD 11 MOD TERHADAP SKD 11 Rianti Dewi Sulamet Ariobimo Staf Pengajar Jurusan Teknik Mesin, FTI - Trisakti riantiariobimo@yahoo.com ABSTRACT : As mentioned in the previous paper, SKD-11 Mod. is made to upgrade SKD-11 properties especially in heat treatment process by modify its chemical composition. This research is conducted to see the improvement that SKD-11 Mod. gain compare to its origin metal, which is SKD-11. Keywords : chemical composition, properties improvement, SKD-11 Mod, SKD-11 PENDAHULUAN Komposisi kimia suatu logam akan membentuk struktur mikro dan sifat-sifat dari logam tersebut. Komposisi kimia dapat juga dikatakan sebagai DNA suatu logam karena dengan ada perubahan komposisi kimia logam tersebut maka secara otomatis akan berubah pula struktur mikronya dan ini akan berarti sifat-sifatnya juga berubah1 Baja SKD-11 Mod atau SKD-11 modifikasi ini adalah baja yang dihasilkan dengan melakukan modifikasi pada komposisi kimia dari baja SKD-112). Adapun tujuan dari penelitian ini adalah melihat perbaikan-perbaikan yang dicapai oleh SKD-11 Mod. bila dibandingkan dengan baja asalnya, yaitu SKD-11. Penelitian ini juga akan melihat kecenderungan kurva hasil nilai keras yang berbanding dengan suhu tempering dari baja SKD-11 Mod. dan SKD-11, baik secara teoritis maupun berdasarkan hasil penelitian pada daerah suhu temper tertentu. Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan baja SKD-11 Mod dan SKD-11 dengan kondisi suhu austenisasi 1030 C, media pendingin yang digunakan adalah udara. Proses pengerasan dilakukan dengan sistem konvensional dan variasi suhu temper 300 C, 400 C, dan 500 C. TINJAUAN PUSTAKA Pengaruh Paduan Terhadap Sifat Baja Karbon Karbon di dalam baja adalah unsur utama dan pembentuk sementit, selain juga sebagai pembentuk karbida-karbida lain. Selain itu Karbon juga sangat berperan di dalam proses pembentukan struktur mikro yang lainnya35'. Karbon memberikan pengaruh utama di dalam pembentukan sifat-sifat. Sejalan dengan meningkatnya kadar karbon di dalam baja, sampai dengan ~0,85%C6) ((0,80 to 0,9)%C)4), maka kekerasan dan kekuatan tarik juga akan meningkat tetapi ketangguhan, kekenyalan dan mampu las akan turun.3) Selain itu mampu keras akan naik dengan sejalan naiknya kadar karbon sampai 0,65% dan ketahanan aus juga akan meningkat sejalan dengan naiknya kadar karbon sampai 1,5%, tetapi kenaikan mampu keras dan ketahanan aus ini diikuti juga dengan bertambahnya kegetasan dan menurunnya ketangguhan5). Karbon juga merupakan unsur primer yang bertanggungjawab langsung terhadap respon baja terhadap proses perlakuan panas6', terutama pada proses pengerasan. Perbandingan karakteristik SKD 11 Mod terhadap SKD 11 (R.D. Sulamet-Ariobimo) 53

2 Silikon Silikon selain meningkatkan kekuatan ferit, juga adalah deoksidator4"6) kuat. Dengan bergabung dengan unsur-unsur lain, silikon akan ikut memberikan efek peningkatan ketangguhan dan homogenisasi nilai keras di dalam baja sehingga menyebabkan terjadinya peningkatkan mampu keras4,5). Silikon juga meningkatkan mampu cor dan ketahanan terhadap oksidasi pada suhu tinggi3), tetapi memberikan efek negatif pada kualitas permukaan6). Silikon ditambahkan secara khusus untuk memperoleh sifat-sifat tertentu/khusus, terutama sekali yang berhubungan dengan sifat elektrik4). Mangan Mangan adalah unsur terpenting kedua setelah karbon4). Walaupun tidak sekuat carbon, tetapi bertambahnya kadar mangan di dalam bajajuga akan meningkatkan kekerasan, kekuatan tarik, dan menurunkan kekenyalan. Unsur ini secara significan akan menaikan mampu keras. Mangan memberikan efek positif terhadap kualitas permukaan dari baja dan juga meningkatkan respon baja terhadap perlakuan panas4,6). Unsur ini juga membuat baja stabil pada saat proses pendinginan, dan karena bajabaja yang mengandung mangan biasanya di dinginkan dengan media udara maka kemungkinannya untuk retak menjadi minimal5). Mangan adalah deoksidator yang biasanya ada di dalam baja dengan kadar (0,5-2,0)%, juga menyetabilkan fasa austenit dan pembentuk karbida stabil3) serta sedikit menaikan kekuatan ferit. Phospor Phospor ada di dalam baja dengan tujuan untuk meningkatkan kekuatan luluh dan mengurangi kekenyalan pada suhu rendah, selain juga untuk meningkatkan ketahanan korosi atmosfir dan mampu permesinan4). Kadar phospor pada baja umum kecil6). Sulfur Sulfur di dalam baja akan memperbaiki mampu permesinan dengan kadar (0,06-0,30)%4). Tetapi karena memberi efek yang negatif terhadap kemampuan pengerjaan panas, menurunkan kekenyalan dan mampu las, dan cenderung untuk membentuk inklusi6), maka biasanya kadarnya dibatasi pada kondisi minimal6). Cuprum - Copper - tembaga Tembaga dengan kadar (0,15-0,25)%4) akan meningkatkan kekuatan tarik dan kekuatan luluh serta akan sedikit menurunkan kekenyalan. Sedangkan dengan kadar (0,20-0,50)%5) akan meningkatkan ketahanan terhadap korosi atmosfir. Tetapi tembaga menimbulkan efek negatif pada kemampuan pengerjaan panas, mampu las, dan kualitas permukaan5 6). Nikel Nikel secara umum ada di dalam baja dengan kadar (1,0-4,0)%4), walaupun untuk tujuan tertentu dapat ditambahkan sampai maksimal 36%4). Nikel akan meningkatkan kekuatan tarik, ketangguhan, dan ketahanan pukul/impact., Nikel juga dapat meningkatkan mampu keras dari baja walaupun tidak seefektif unsur-unsur lainnya. Selama proses pengerasan6*, nikel akan mengurangi terjadinya distorsi dan terbentuknya retakan. Di dalam struktur mikro, nikel akan menyetabilkan fasa austenit, menguatkan ferit }, dan pendorong kuat terbentuknya struktur grafit. Selain itu adanya nikel akan memperhalus ukuran butir yang terjadi.3) Nikel tidak akan membentuk struktur karbida** tetapi akan selalu ada di dalam ferit sebagai larutan padat3). Chrom Chrom mempunyai kecenderungan meningkatkan mampu keras4), ketangguhan, ketahanan aus, ketahanan terhadap timbulnya noda/stained, dan juga ketahanan terhadap korosi. Bersama-sama dengan nikel5), chrom akan meningkatkan kemampuan oksidasi dan ketahanan terhadap korosi6). Di dalam proses perlakuan panas, kehadiran chrom akan meningkatkan temperatur kritis, dan bila dalam kadar 5,0% bersama-sama dengan mangaan akan mengurangi kecepatan 54 MESIN, Vol. 9, No. 1, Januari 2007, 53-67

3 pendinginan di dalam proses pengerasan hingga kecepatan pendinginannya sama dengan kecepatan pendinginan udara. Chrom selain membentuk karbida stabil6* di dalam struktur mikro sehingga selama proses perlakuan panas memerlukan waktu pemanasan yang lebih lama, juga memberikan efek membesarkan butiran kristal yang terbentuk3). Molibdenum Molibdenum adalah salah satu unsur yang berpengaruh pada proses secondary hardening selain itu molibdenum juga akan membantu mengurangi pelunakan yang biasa terjadi pada suhu tinggi, dan mengurangi kecepatan pendinginan kritis5*.selain itu molibdenum juga punya kecenderungan untuk memperlambat respon baja terhadap efek pemudaan3). Penyetabil karbida3) dan akan meningkatkan mampu keras dan ketangguhan4*. Biasanya molybdenum digunakan ( )%. Vanadium Vanadium adalah unsur yang berfungsi menjaga pertumbuhan butir selama proses perlakuan panas, selain juga sebagai unsur yang berfungsi untuk memperbaiki ukuran butir5*. Cenderung memperkuat pembentukan karbida, stabilisator martensit, dan mempunyai kemampuan untuk meningkatkan ketahanan melunak setelah proses hardening, iasanya ditambahkan dalam kadar ( ) %4* dan juga akan meningkatkan kekuatan tarik dan yield dengan proses presipitasi6*, ketangguhan, mampu keras, terhadap sentakan4*. dan ketahanan Komposisi Kimia SKD-11 Komposisi kimia baja SKD-11 ini sebagaimana tercantum di dalam JIS lembar G 4404 ditunjukan pada Tabel 1. Sedangkan komposisi kimia baja SKD-11 pada Tabel 2. Struktur Mikro SKD-11 dan SKD-11 Mod Gambar 1 : StrukturMikro Awal SKD-118) Pembesaran 400X putih = ferit; pulau-pulau hitam= karbida Struktur mikro baja SKD-11 atau DC-11, sebagaimana terlihat pada Gambar 1, terdiri atas ferit dan karbida. Karbida yang ada adalah karbida krom. Sedangkan struktur mikro baja SKD-11 Mod dapat dilihat pada Gambar 2. Pada Gambar 2, terlihat juga terdiri atas ferit dan karbida chrom. Jika kita bandingkan struktur mikro SKD-11 dengan SKD-11 Mod, terlihat bahwa jenis struktur mikronya sama, yaitu : ferit dan Tabel 1 : Komposisi Kimia SKD-11 menurut JIS7* %c %Si %Mn %P %S %Cr %Mo %W %V 1.40 to to 0.80 to 1.60 maks. maks. maks. maks Tabel 2 : Komposisi Kimia SKD-11 menurut Pembuat8* %C %Si %Mn %P %S %Cu <0.4 <0.6 <0.03 <0.03 <0.25 to 0.50 %Ni %Cr %Mo %W % V < Perbandingan karakteristik SKD 11 Mod terhadap SKD 11 (R.D. Sulamet-Ariobimo) 55

4 karbida, yang terlihat berbeda adalah bentuk karbidanya. Karbida pada SKD-11 Mod terlihat lebih halus dan tersebar lebih merata. Gambar 2 : Struktur Mikro Awal SKD-11 Mod.2'9)Pembesaran400X putih = ferit; pulau-pulau hitam= karbida 3. Karbida yang terbentuk pada SKD-11 Mod., Gambar 2, lebih halus dibandingkan dengan karbida yang terbentuk pada SKD-11, Gambar I. Selain kelebihan atas sifat dasarnya jika dibandingkan dengan SKD-11 maka SKD-11 Mod. masih mempunyai 5 (lima) kelebihan di dalam penggunaannya jika dibandingkan dengan baja asalnya2', yaitu : 1. Sifat mampu permesinan dan sifat mampu untuk digerinda SKD-11 Mod. lebih baik. 2. Sifat mampu las-nya lebih baik 3. Sifat mampu keras SKD-11 Mod. lebih tinggi 4. Tegangan sisa yang terjadi setelah proses EDM, pada SKD-11 Mod. lebih kecil. 5. Nilai keras permukaan yang dapat dicapai SKD-11 Mod lebih tinggi. far*? 'a.?v-'; r c SO Terlihat bahwa untuk kondisi awal, baja SKD-11 Mod. ini tidak berbeda jauh dengan baja SKD-11, yaitu pada kondisi struktur karbida yang lebih halus dan merata dengan kekerasan awalnya HB 255 maks.. Tetapi setelah mengalami proses perlakuan panas, perubahan-perubahan sifat yang terjadi cukup besar. Gambar 3 : Struktur Mikro SKD-11 Setelah Pelunakan11* bulat-bulat = karbida dan putih = ferit Karateristik SKD-11 dan SKD-11 Mod Karena memang pada dasarnya SKD-11 Mod. dibuat sebagai penyempurnaan dari SKD-11, maka ada 3 (tiga) kelebihan dari sifat dasarnya2'. yaitu : 1. Nilai keras yang dicapai oleh SKD-11 Mod. setelah perlakuan panas ternyata lebih tinggi jika dibandingkan dengan nilai keras yang dapat dicapai oleh SKD Ketangguhan SKD-11 Mod. 2 (dua) kali ketangguhan SKD-11. Bahkan di dalam kelompoknya, yaitu kelompok baja perkakas untuk proses pengerjaan dingin, diklaim sebagai yang paling tangguh. Perlakuan Panas Baja Perkakas untuk Pengerjaan Dingin1 " * Kelompok baja perkakas untuk pengerjaan dingin, cold worked tool steel, kecuali untuk tipe A-10, tidak direkomendasikan untuk mengalami proses penormalan, normalizing. Baja-baja tipe ini biasanya disiapkan dalam kondisi sudah dilunakkan, annealed. Proses pelunakan juga disarankan untuk baja-baja tipe ini yang telah mengalami proses penempaan, proses pengerasan, proses pengelasan. dan yang akan mengalami proses pengerasan ulang. Di dalam proses pengerasannya, kelompok baja ini harus mengalami proses pemanasan awal untuk mengurangi distorsi sebelum mengalami proses austenisasi. Proses austenisasi baja-baja dari kelompok ini dapat dilakukan baik dengan menggunakan berbagai jenis dapur maupun dengan menggunakan telaga garam, bahkan untuk jenis-jenis tertentu 56 MESIN. Vol. 9, No. 1, Januari 2007, 53-67

5 dapat juga menggunakan telaga timah. Proses pendinginan untuk memperoleh nilai keras maksimum biasanya dengan menggunakan udara tenang, kecuali untuk jenis D-3. Tetapi dengan melihat pada ukuran, mampu keras, dan kerumitan bentuk yang dimiliki oleh setiap benda kerja, maka proses pendinginan dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut: 1. udara tenang 2. udara berputar 3. udara bertekanan 4. oli sampai menjadi hitam 5. oli dengan cara konvensional. Setelah mengalami proses pengerasan, biasanya dilanjutkan dengan proses pemudaan. Untuk kelompok baja ini biasanya pemudaan dilakukan sampai 2 (dua) atau 3 (tiga) kali karena adanya kecenderungan bertahannya austenit sisa di dalam karbidanya. Selain pemudaan berulang, perlakuan sub-zero juga direkomendasikan untuk mengatasi masalah tersebut, walaupun efek/kerusakan yang timbul dari perlakuan tersebut masih menjadi pembahasan. melihat pada kecenderungan kurva diagram ini, maka suhu austenisasi yang direkomendasikan untuk baja SKD-11 adalah ( ) C, dengan nilai keras setelah proses yang diperoleh adalah minumum HRc. 61. Sedangkan untuk SKD-11 Mod., kurva nilai keras bergerak naik dari suhu austenisasi 980 C dengan HRc ± 63 sampai suhu austenisasi 1030 C dengan HRc ± 65, lalu bergerak turun sampai akhirnya nilai kerasnya lebih rendah dari nilai keras semula, yaitu HRc ± 57 pada suhu austenisasi 1100 C. Untuk SKD-11 Mod., suhu austenisasi yang direkomendasikan adalah ( dengan nilai kerasnya minimal HRc ) C Folding time: 1 hr SKD u "V>. / / y SKD 11 Moi Austenitizing Temp ( C) Gambar 5. Grafik suhu austenisasi vs nilai keras2'910' bulat hitam = SKD-11 Mod. bulat putih = SKD-11 Gambar 4 : Struktur mikro SKD-11 setelah pengerasan14*, Pembesaran 400X bulat-bulat = karbida dan putih = ferit Perlakuan Panas SKD-11 dan SKD-11 Mod Pada Gambar 5 terlihat bahwa nilai keras SKD-11 bergerak naik mulai suhu austenisasi 980 C sampai suhu austenisasi 1040 C, yaitu dari HRc ± 62 menjadi HRc ± 65. Setelah itu kurva terlihat bergerak turun hingga nilai keras yang dimiliki menjadi lebih kecil dari pada nilai keras sebelum dikeraskan, yaitu HRc ± 58 pada suhu austenisasi 1100 C. Dengan Dengan merujuk pada Gambar 5, terlihat baja SKD-11 mempunyai kurva suhu austenisasi vs nilai keras yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan baja modifikasinya. Nilai keras yang sama dicapai pada suhu austenisasi ± 1030 C, yaitu HRc. ± 65. Adanya penambahan unsur-unsur di dalam komposisi kimia baja SKD-11 Mod., menyebabkan diagram CCT yang dimilikinya bergeser dan melebar jika dibandingkan dengan diagram CCT baja asalnya, yaitu SKD- 11, sebagaimana terlihat pada Gambar 6. Ms yang dimiliki SKD-11 Mod., yaitu Ms = ± 150 C, Lebih rendah jika dibandingkan dengan Ms dari SKD-11, Ms = ± 190 C. Awal pembentukan martensitnya terjadi lebih dulu, yaitu untuk SKD-11 Mod. akan mulai Perbandingan karakteristik SKD 11 Mod terhadap SKD 11 (R.D. Sulamet-Ariobimo) 57

6 Gambar 6: Diagram CCT9-l0) garis sambung= SKD-11 Mod., garis putus-putus = SKD-l I Annealing Quenching (A - D) correspond to the curves B D SKD Mod 11 dota'x m&w SKD 11 r v TVJl'1 H^i^ terbentuk pada menit ke 1.3 sedangkan untuk SKD-11 baru akan mulai terbentuk pada menit ke 5. Interval waktu pembentukkan martensit untuk SKD-11 Mod. lebih lama, yaitu martensit masih terbentuk di menit ke 300. sedangkan untuk SKD-11 pembentukan martensit hanya sampai menit ke 50. Dengan melihat pada Gambar 6, pada kondisi apapun, baik itu awal maupun setelah mengalami proses pengerasan, struktur mikro baja SKD-11 Mod. tetap terlihat lebih halus dan homogen. Kurva suhu pemudaan vs nilai keras yang dimiliki baik oleh SKD-11 Mod. maupun SKD-11 berbentuk gelombang, Gambar 7. Dengan turunnya kurva sampai titik minimum lalu berbalik bergerak naik, dan setelah titik maksimumnya tercapai maka kurva kembali 58 MESIN, Vol. 9, No. 1, Januari 2007, 53-67

7 - bergerak turun. Yang membedakan kedua kurva tersebut adalah derajat kecuraman masing-masing kurva, Gambar 7, kurva SKD- 11 lebih curam jika dibandingkan dengan kurva SKD-11 Mod.. Selain derajat kecuraman kurva, titik balik minimum dan maksimum nilai keras masing-masing kurva juga berbeda, yaitu: untuk titik balik minimum kurva SKD- 11 Mod. adalah pada suhu pemudaan 300 C, sedangkan kurva SKD-11 baru mulai naik setelah suhu pemudaannya 400 C, untuk titik balik maksimum, titik balik maksimum kurva SKD-11 Mod, adalah pada suhu pemudaan ± 510 C sedangkan untuk SKD-11 adalah pada suhu pemudaan ± 500 C * % quenched f** ^ nfci ^ > > "»^- _>'''.-!! V! Tempering temp ( C x 1 hr x 2 times) Gambar 7 : Diagram suhu pemudaan vs nilai keras2-9-"* SKD-11 Mod.: garis tebal SKD-11 : garis putus-putus Banyaknya proses pemudaan yang dialami oleh SKD-11 Mod. ternyata mempunyai efek yang berbeda jika dibandingkan dengan SKD-11, Gambar 8, proses pemudaan yang kedua bagi SKD-11 Mod. menyebabkan terjadinya kenaikan nilai keras bukan penurunan. Pada Gambar 9 terlihat bahwa untuk nilai keras yang sama, ketangguhan SKD-11 Mod. lebih tinggi jika dibandingkan dengan SKD-11. Selain itu rentang ketangguhan SKD-11 Mod. lebih panjang jika dibandingkan SKD-11, yaitu untuk SKD-11 Mod. HRc ±(56-62) sedangkan SKD-11 HRc ± (56-59). Tetapi kurva SKD-11 Mod. lebih curam jika dibandingkan dengan SKD-11. i * 56 g Si quenched :L^t*. < ^N Austenitizing "1,030 C x 1 I I. nr ;i ) V 1 >V * N < ) Tempering temp ( C x 1 hr) Gambar 8 : Diagram suhu pemudaan vs nilai keras9j0) SKD-11 Mod.O = pemudaan lx,0 = pemudaan 2x SKD-11 : A =pemudaan Ix, A= pemudaan 2x S 1 a s! OS.1 I 8 Austeilitizing C < N k ^ Hardness (HRc) Gambar 9 : Diagram nilai neras vs ketangguhan2,9* SKD-11 Mod.: garis hitam SKD-11 : garis putus-putus i Perbandingan karakteristik SKD 11 Mod terhadap SKD 11 (R.D. Sulamet-Ariobimo) 59

8 METODOLOGI Alur Penelitian Penelitian dilakukan mengikuti alur seperti ditunjukan pada Gambar 10. Benda Uji Semua benda uji yang digunakan, baik untuk SKD-11 Mod. maupun SKD-11, masing-masing diambil dari sebuah batang yang kemudian dipotong-potong menjadi benda uji sebanyak masing-masing 25 (dua puluh lima) buah. Tahapan Proses Pada penelitian ini diambil proses pengerasan dengan metode konvesional dan proses pemudaan 1 (satu) tahap baik untuk SKD-11 Mod. maupun SKD-11. SKD 11 SKD 11 Pengujian Awal DATA AWAL 1 Komposisi Kimia 1 Struktur Mikro Preheating 1 T = 650 C, t = 30 menit Nilai Keras DATA AWAL 2 Preheating 2 T = 850 C, t = 30 menit Austenisasi T= 1030 C,t = 60 menit Quenching Udara Tersirkulasi Pengujian Struktur Mikro Nilai Keras DATA Tempering, T = 30 menit 2x DATA Tt, = 300 C Tt2 = 400 C Tt3 = 500 C Pengujian Struktur Mikro HRC DATA Pembahasan Kesimpulan Saran Gambar 10. Alur penelitian 60 MESIN, Vol. 9, No. 1, Januari 2007, 53-67

9 60 Pada diagram alir terlihat bahwa tahapan prosesnya terbagi atas 3 tahap, yaitu: tahap persiapan benda kerja, tahap proses, dan tahap pengujian. Pada tahap persiapan benda kerja dilakukan proses pemotongan dan proses pembersihan dengan amplas. Setelah itu lalu dilakukan pengujian untuk memperoleh kondisi awalnya. Pengujian yang dilakukan meliputi pengujian komposisi kimia, pengamatan struktur mikro, dan pengujian kekerasan. Setelah itu semua benda kerja baru akan memasuki tahap prosesnya masing-masing, yang kalau dikelompokan secara garis besar meliputi: pemanasan awal, dilanjutkan dengan pemanasan sampai suhu austenisasi, penahanan pada suhu austenisasi, dan pendinginan di dalam media udara. Setelah proses pendinginan selesai, sebagian benda kerja dikeluarkan untuk dilakukan pengujian, sedangkan sisanya kembali dipanaskan untuk proses tempering dengan tahapan pemanasan sampai suhu pemudaannya masing-masing, ditahan pada suhu tersebut, dan kemudian didinginkan pada atmosfir ruangan. Pada tahap pengujian, semua benda kerja baik yang sudah mengalami proses tersebut akan mengalami pengamatan struktur mikro dan pengujian kekerasan. Data Proses yang Dilakukan Data-data selama proses pemanasan awal 1 sampai dengan proses pemudaan ditunjukkan pada Tabel 3, sedang untuk penamaan sampel pada Tabel 4. HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN Hasil Pengujian Hasil pengujian komposisi kimia dapat dilihat pada Tabel 5. dan hasil pengamatan struktur mikro pada Gambar 11 sampai Gambar 20. Tabel 3. Data proses PROSES PEMANASAN PEMANASAN AUSTENI PENDINGIN AWAL1 AWAL 2 SASI AN TEMPERATUR 650 C 850 C 1030 C Suhu Ruang PEMUDAAN 300 C 400 C 500 C WAKTU 30 menit 30 menit 60 menit - KETERANGAN media yang digunakan adalah udara menit proses pemudaan dilakukan sebanyak 2 kali Tabel 4. Penamaan sampel KONDISI VARIAN NAMA SAMPEL Awal - Pengerasan - A H 300 C T-l Pemudaan 400 C T C T-3 Perbandingan karakteristik SKD 11 Mod terhadap SKD 11 (R.D. Sulamet-Ariobimo) 61

10 0,09 UNSUR Tabel 5. Hasil uji komposisi kimia. JIS STANDAR KOMPOSISI KIMIA (%) SKD-11 PEMBUAT PENGUJIAN SKD-11 Mod. PENGUJIAN carbon 1, ,40-1,60 1,417 0,945 silikon 0,40 maks. <0,40 0,31 0,914 mangan 0,60 maks. < 0,60 0,46 0,324 phosphor 0,030 maks. < 0,030 0,025 0,022 sulfur 0,030 maks. < 0,030 0,001 0,004 cuprum ns <0,25 0,032 nickel ns <0,50 0, chrom ,00 11,00-13,00 1 1, molybdenum 0,80-1,20 0,80-1,20 0, vanadium 0,20-0,50 0,20-0,50 0,22 0,169 wolfram ns (-) 0,084 (-) Keterangan : ns (not spesified) = tidak diberikan batasan Gambar 11. Struktur mikro awal SKD-11 Pembesaran 500X Keterangan: putih- ferit, hitam- karbida 9) Gambar 13. Struktur mikro SKD-11 setelah proses pengerasan. Pembesaran 500X Keterangan : garis-garis hitam = martensit putih = austenit sisa,6l7) Gambar 12. Struktur mikro awal SKD-1 Mod. Pembesaran 500X Keterangan: putih - ferit, hitam - karbida 9) Gambar 14. Struktur mikro SKD-11 setelah proses pengerasan. Pembesaran 500X Keterangan : garis-garis hitam = martensit putih = austenit sisal6j7) 62 MESIN, Vol. 9, No. I, Januari 2007, 53-67

11 Gambar 15. Struktur mikro SKD-11 setelah proses pemudaan 300 C - Pembesaran 500X Ket. : hitam - martensit temper, putih - karbida 9) Gambar 18. Struktur mikro SKD-11 Mod. setelah proses pemudaan 400 C - Pembesaran 500X Ket. : hitam - martensit temper, putih - karbida 9> Gambar 16. Struktur mikro SKD-11 Mod. setelah proses pemudaan 300 C - Pembesaran 500X Ket. : hitam - martensit temper, putih - karbida 9) Gambar 19. Struktur mikro SKD-11 setelah proses pemudaan 500 C -Pembesaran 500X Ket. : hitam - martensit temper, putih - karbida 9) Gambar 17. Struktur mikro SKD-11 setelah proses pemudaan 400 C - Pembesaran 500X Ket. : hitam - martensit temper, putih - karbida9> Gambar 20. Struktur mikro SKD-11 Mod. setelah proses pemudaan 500 C - Pembesaran 500X Ket. : hitam - martensit temper, putih - karbida ' Perbandingan karakteristik SKD 11 Mod terhadap SKD 11 (R.D. Sulamet-Ariobimo) 63

12 Pembahasan Hasil pengujian komposisi kimia terlihat perbedaan antara standar JIS dengan standar pabrik pada unsur cuprum (Cu) dan nikel (Ni). Pada JIS, untuk kedua unsur tersebut tidak diberikan batasan secara spesifik, tetapi berdasarkan standar pembuat/pabrik, diberikan di dalam batas maksimum (lihat Tabel 2). Kalau hasil pengujian dibandingkan dengan kedua standar yang ada, hasil dari pengujian masuk ke dalam kedua standar tersebut, sehingga secara komposisi kimia dapat dikatakan bahwa baja yang digunakan adalah benar SKD-11. Di luar unsur-unsur yang distandarkan, hasil pengujian juga menunjukkan adanya unsur-unsur lain tetapi dalam jumlah yang sangat kecil. Data SKD-11 bila dibandingkan dengan data pengujian yang diambil dari baja yang dikatakan sebagai SKD-11 Mod., terlihat adanya beberapa perbedaan unsur, sebagaimana dapat dilihat pada Tabel 7. Dari Tabel 7, dapat dilihat bahwa kadar carbon SKD-11 Mod. lebih rendah jika dibandingkan dengan SKD-11, pengurangan kadar carbon ini berkaitan dengan pengaruh unsur carbon yang mengurangi ketangguhan dari baja. Kadar silikon di dalam SKD-11 Mod. lebih tinggi dari SKD-11, hal ini berkaitan dengan kemampuan silikon di dalam meningkatkan ketangguhan dan pemerataan distribusi nilai keras yang akan kemudian KODE BENDA UJI A Tabel 6. Hasil uji keras Rockwell(HRc) SKD-11 SKD-11 Mod. STANDAR PENGUJIAN STANfcM fl^ujlan^ (255) maks. 25,4-maks.,5) 12,70 (255) maks. 25,4-maks.,5) 24,62 H min ,80 min 62 62,80 T-l 58,5 57,40 59,50 58,76 T-2 58,0 59,10 60,00 59,70 T-3 59,9 59,30 61,50 60,72 Keterangan () nilai keras dalam HB, nilai keras Brinell UNS10R Tabel 7. Perbandingan komposisi kimia SKD-11 dengan SKD-11 Mod. JIS STAINT>AR KOMPOSISI KIMIA (%) SKD-11 PEMBUAT PENGUJI AN SKD-11 Mod. PENGUJIAN KETERANGAN carbon 1,40-1,60 1,40-1,60 1,417 0,945 < 32,50% silikon 0,40 maks. <0,40 0,31 0,914 > 128,50% chrom 11,00-13,00 11,00-13,00 11,62 8,237 < 25,12% molybdenum 0,80-1,20 0,80-1,20 0,83 1,907 > 138,38% vanadium 0,20-0,50 0,20-0,50 0,22 0,169 ok nickel ns <0,50 0,16 0,422 tetap masuk di dalam batas, tetapi jika dibandingkan > 163,88% 64 MESIN, Vol. 9, No. 1,Januari 2007, 53-67

13 mempengaruhi mampu keras dari baja. Sedangkan kadar chrom di dalam SKD-11 Mod. lebih rendah dari SKD-11 karena selain chrom meningkatkan temperatur kritis, memperlambat kecepatan pendinginan, dan juga stabilisator karbida, tetapi di sisi lain, chrom juga memperbesar butir. Sedangkan butiran yang diinginkan di dalam SKD-11 Mod., terutama untuk karbidanya, adalah yang halus. Molibdenum di dalam SKD-11 Mod. ditemukan cukup tinggi, karena selain unsur yang sangat berpengaruh di dalam proses secondary hardening, molybdenum juga mengurangi kecenderungan pelunakan pada suhu tinggi dan juga mengurangi kecepatan pendinginan kritis proses, selain itu juga sekaligus adalah stabilisator karbida. Selain pengaruh yang disebutkan tadi, molybdenum juga memperbaiki mampu keras dan katangguhan dari baja. Untuk vanadium, kandungannya di dalam SKD-11 Mod. memang berada di bawah standar yang diberikan oleh JIS maupun pembuatnya untuk SKD-11, tetapi kalau dilihat secara umum, maka kadar vanadium yang dimiliki oleh baja SKD-11 Mod. ini masih di dalam batas wajarnya, yaitu (0,15-0,20)%. Nikel, memang masih ada di dalam standar yang diberikan untuk SKD-11 baik oleh JIS maupun pembuat, tetapi jika dibandingkan antara yang terkandung di dalam SKD-11 hasil pengujian, bedanya cukup jauh, yaitu sekitar 26%. Hal ini mungkin dilakukan mengingat bahwa nikel memberikan efek penghalusan butir. Berdasarkan atas data pengujian yang diperoleh di dalam pembuatan SKD-11 Mod. maka dari komposisi kimia standar SKD-11: unsur-unsur carbon dan chrom dikurangi dan unsur-unsur silikon dan vanadium ditambahkan, unsur nikel kadarnya dibuat mendekati maksimum. Struktur mikro SKD-11 hasil pengujian, jika dibandingkan dengan standar yang ada, untuk kondisi awalnya sesuai dan terdiri atas ferit dan karbida. Karbida yang ada adalah karbida chrom. Struktur mikro awal SKD-11 Mod. terlihat sama jenisnya baik dengan struktur mikro SKD-11 maupun dengan standar pembandingnya untuk semua proses. Yang membedakannya adalah kondisi dari karbida yang cenderung lebih halus dan proses distribusinya yang tersebar lebih merata. Jika melihat struktur mikro SKD-11 untuk proses pemudaan, ternyata untuk pemudaan dengan suhu 400 C strukturnya lebih halus dan distribusinya pun terlihat lebih merata dibandingkan dengan proses pemudaan dengan suhu 300 C. Dan kondisi ini dapat menyebabkan naiknya nilai keras. Jika dilakukan perbandingan dengan mengambil standar lain, untuk kondisi awal, Gambar 3, struktur yang terbentuk menyerupai, tetapi hal ini tidak berlaku untuk struktur yang telah mengalami proses pengerasan, Gambar 4. Dengan mengacu pada diagram fasa 12% Chrom, maka terlihat bahwa karbida yang terbentuk pada SKD-11 Mod berbeda dengan karbida pada SKD-11. Pada SKD-11 Mod. terbentuk 2 jenis karbida chrom, yaitu (FeCr)7C3 dan (FeCr)23C6 sedangkan pada SKD-11 hanya 1, yaitu (FeCr)7C3,6). Timbulnya dua jenis karbida inilah yang juga turut menyebabkan terjadinya peningkatan nilai keras. Hasil dari uji keras untuk kondisi awal baja SKD-11 terlihat jauh lebih kecil jika dibandingkan nilai keras awal SKD-11 Mod., tetapi semuanya masih masuk dalam batas yang diberikan oleh standar. Perbedaan nilai keras awal ini disebabkan dengan adanya peningkatan dan pengurangan kandungan unsur-unsur yang berhubungan dengan peningkatan nilai keras, dan juga karena adanya penghalusan dan perataan distribusi karbida. Setelah proses pengerasan, nilai keras SKD-11 naik menjadi 63,8, sedangkan SKD- 11 Mod. menjadi 62,8, semuanya itu masih masuk di dalam toleransi standar. Sedangkan untuk proses pemudaan nilai keras masingmasing juga masuk dalam toleransi standar. Jika dibandingkan antara nilai keras hasil pemudaan SKD-11 dengan SKD-11 Mod., maka nilai keras hasil pemudaan SKD-11 Mod. lebih tinggi. Juga terlihat pada Gambar 17, adanya penyimpangan bentuk grafik untuk SKD-11 hasil pengujian, yaitu nilai keras yang terus naik, dan hal ini tidak sesuai dengan grafik standar yang ada, kejadian ini jika dilihat dari struktur mikronya, memang seperti dijelaskan di atas, struktur mikro proses Perbandingan karakteristik SKD 11 Mod terhadap SKD 11 {R.D. Sulamet-Ariobimo) 65

14 65 - StandarSKDII Mod -A- Standar SKD II SKD SKD II Mod II S a 5,60- X Suhu pemudaan ( C) Gambar 17 : Diagram nilai keras terhadap suhu pemudaan 600 pemudaan lebih halus dan distribusinya lebih merata. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan 1. Jika dibandingkan antara komposisi kimia baja SKD-11 dengan SKD-11 Mod., terlihat bahwa modifikasi komposisi dilakukan terhadap unsur carbon, silikon, chrom, molybdenum, dan nikel dengan mengurangi atau manambahkan jumlah kandungannya sesuai dengan pengaruh yang diberikannya. 2. SKD-11 dan SKD-11 Mod. mempunyai struktur mikro dengan jenis yang sama, yang berbeda adalah kehalusan dan distribusi dari struktur-struktur tersebut, dengan kondisi struktur mikro SKD-11 Mod. mempunyai struktur karbida yang lebih halus dan lebih terdistribusi secara merata. 3. Perbaikan sifat yang dilakukan kepada SKD-11 dengan diciptakannya SKD-11 Mod. diutamakan kepada perbaikan sifat mampu keras, hardenability, dan ketangguhan, toughness, sehingga perubahan sifat baru terlihat setelah dilakukannya proses pengerasan dan pemudaan. 4. Jika melihat pada kecenderungan/fre/id yang dimiliki oleh kurva nilai keras vs suhu pemudaan, terlihat bahwa untuk SKD-11 ada penyimpangan trend. Saran 1. Dilakukan penelitian lebih lanjut untuk menentukan batasan komposisi kimia dari SKD-11 Mod.. 2. Dilakukan penelitian lanjutan untuk melihat hubungan antara struktur mikro yang terbentuk dengan kenaikan nilai keras yang terjadi sekaligus untuk mengoreksi standard. 3. Dilakukan penelitian sifat mampu keras dari baja SKD-11 dan SKD-11 Mod.. 4. Dilakukan penelitian lebih lanjut tentang penyimpangan trend kurva baja SKD-11. DAFTAR PUSTAKA 1. Sulamet-Ariobimo, R.D., Pengaruh suhu tempering terhadap SKD 11 Mod., Mesin - Jurnal Ilmiah Teknik Mesin, 2006, Vol. 8, No Daido Steel Co. Ltd., DC 53 - New General Purpose Cold Die Steel, Nagoya, Jepang MESIN, Vol. 9, No. 1,Januari2007, 53-67

15 /11/2006, Paxton & Vierling Steel /11/2006, Terry Primos /11/ JIS, JIS G , Alloy Tool Steels, 2000, Tokyo, Jepang: Japanese Standard 8 Association Daido Steel Co. Ltd., DC 11 Technical Data, Nagoya, Jepang. 9. Daido Steel Co. Ltd., Heat Treatment Manualfor DC 53, Nagoya, Jepang 10. Daido Steel Co. Ltd., DC 53 Technical Data, Nagoya, Jepang. 11. Thelning, K., Steel and its heat treatment, 2nd ed.: p , 1984, London, Great Britain: Butherworth 12. Avner, Introduction to Physical Metallurgy, 2nd ed.: p , 1986, Singapore: McGraw Hill Book Co. 13. ASM Handbook Committee, Metals Handbook, 8th ed., vol. 2, Heat Treatment, 1978, Metals Park, Ohio, United State of America: American Society for Metals. 14. ASM Handbook Committee, Metals Handbook, 8th ed., vol. 7, Atlas of Microstructure of Industrial Alloy, 1978, Metals Park, Ohio, United State of America: American Society for Metals. 15. Hardness Conversion Chart For Hardened Steel and Hard Alloys - ASTM E ASM Handbook Committee, Metals Handbook, 8th ed., vol. 8, Metallography, Structures and Phases Diagrams, 1978, Metals Park, Ohio, United State of America: American Society for Metals. 17. Krauss, G., Steel Heat Trearment and Process Priciples, 1990, Metals Park, Ohio, United State of America: American Society for Metals. Perbandingan karakteristik SKD 11 Mod terhadap SKD 11 (R.D. Sulamet-Ariobimo) 67