VARIASI TEMPERATUR PEMANASAN PADA PROSES PERLAKUAN PANAS TERHADAP KEKERASAN DENGAN MATERIAL SS 304L

Transkripsi

1 VARIASI TEMPERATUR PEMANASAN PADA PROSES PERLAKUAN PANAS TERHADAP KEKERASAN DENGAN MATERIAL SS 304L Disusun oleh : Suparjo dan Purnomo Dosen Tetap Jurusan Teknik Mesin Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya. ABSTRAK Penelitian ini dilakukan untuk menguji perubahan sifat kekerasan dan struktur mikro setelah dilakukan proses perlakukan panas (Hardening) dengan beda temperatur pemanasan. Untuk mendapatkan hasil kekerasan yang baik perlu diperhatikan Parameter proses perlakuan panas dengan menggunakan sistem waktu penahanan (Holding Time) dengan menggunakan media pendinginan (Quenching) yaitu dengan Oli SAE-40 dan variasi temperatur pemanasan yang berbeda yaitu meliputi C, C, dan C. Dengan melakukan penelitian ini diharapkan dapat diketahui perubahan tingkat kekerasan serta perubahan struktur mikro pada material uji khususnya Stainless Steel (SS-304L) yang disebabkan oleh proses perlakuan panas ini. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada material induk sebelum pengujian nilai kekerasan tertinggi 44,9 kg/mm, setelah mengalami proses pengujian perlakuan panas, maka nilai kekerasan material uji berubah. Pada media pendingin Oli SAE-40, temperatur C nilai tertinggi 68,76 kg/mm, temperatur C nilai tertinggi sama yaitu 68,76 kg/mm, dan pada temperatur C nilai tertinggi 59,71 kg/mm Kata kunci : Temperatur pemanasan, Perlakuan panas, Stainless Steel. PENDAHULUAN. Latar Belakang Masalah. Tuntutan kebutuhan manusia akan bahan baku logam dengan sifat mekanik tertentu terus diupayakan, antara lain untuk memenuhi kebutuhan bahan bahan konstruksi pemesinan serta berbagai macam industri khususnya dalam bidang manufaktur. Sifat mekanik tidak hanya tergantug pada komposisi kimia atau paduan dari material akan tetapi juga tergantung pada perubahan temperatur serta media pendingin pada material tersebut.suatu paduan dengan komposisi kimia yang sama dapat memiliki tingkat kekerasan yang berbeda dan sifat mekaniknya juga berbeda, hal ini tergantung pada proses pengerjaan yang dilakukan terhadap material berupa proses laku panas yang diterima selama proses pengerjaan. (Wahid S 1988) Tujuan utama dari proses pengerasan adalah untuk meningkatkan kekerasan benda kerja serta meningkatkan ketahanan aus, makin tinggi kekerasan akan berdampak semakin tinggi pula ketahanan ausnya. Sala satu material teknik (logam induk) yang digunakan dalam penelitian ini adalah Stainless Steel (SS-304L) yang mempunyai kombinasi sifat- sifat mekanis, sifat tahan terhadap korosi serta mempunyai ketahanan terhadap pemanasan yang mana sifat-sifat ini tidak dimiliki oleh logam komersial lainnya. Menurut AISI (The American Iron and Steel Institut) telah mengklasifikasikan komposisi dari Stainless Steel, serta beberapa campuran dari stainless steel (Fe ; Cr ; Ni dan beberapa kecil unsur unsur carbon ), Magan, Molibdenum serta Sulphur dan Silikon. Chrominium (Cr) merupakan elemen yang membuat stainless steel tidak ternoda (Stainless) atau dalam artinya tahan terhadap karat. Stainless Steel merupakan campuran Iron - Chromonium (Fe Cr) yang terdiri atas 10 1% Cr dan beberapa yang mengandung sedikit Carbon. (Suprapti 1986). Tujuan Penelitian. Penelitian ini dilakukan untuk menguji perbedaan sifat kekerasan dan struktur mikro pada material Stainless Steel setelah mengalami proses hardening dengan pemakaian variasi temperatur pemanasan yang berbeda yaitu : C, C, dan C. Manfaat Penelitian.

2 171 Jurnal IPTEK Vol.16 No. Desember 01 Diharapkan hasil penelitian ini dapat memberikan informasi kepada para peneliti dan kalangan industri manufaktur khususnya dibidang kontruksi pemesinan, sehingga dapat mengetahui permasalahan yang ada pada sifat mekanik yang berhubungan pemakaian variasi temperatur pemanasan pada proses perlakuan panas (hardening) Stainless Steel dengan pendinginan cepat. MATERI DAN METODE PENELITIAN. Peralatan Penunjang Penelitian. Peralatan yang digunakan meliputi : Material. - Bahan : Stainless Steel (SS 304L) - Heat Number : OR 541 A. - Komposisi Kimia : 0,03% C ; 00% Mn ; 000% Si ; 0,045% P ; 0,30%S ; 19 % Cr ; 8 10% Ni Gambar Material Uji. Peralatan lain : Vickers Nunber (beban mayor 100 kg), dengan waktu tahan 10 sampai 15 detik indentor kerucut intan dan panjang diagonal 1 dan (mm), (Tungku pemanas model N V, serial No A, max C 3, kw), Kertas gosok, filem ASA 400, Jangka sorong, Kerja bangku, dan Mikroskop. Variabel Pengujian. Jenis Logam Induk : Stainless Stell (SS 304L). Media Quenching : Oli SAE 40. Teemperatur : C, C, dan C. Batasan dan Metode Pengujian. Pengujian Kekerasan. Pengujian kekerasan memakai dengan cara Vickers menggunakan piramida intan sebagai indentor, dasar dari piramida berbentuk bujur sangkar dan sudut antara bidang miring yang berhadapan dan beban yang digunakan 100 kg dengan interval 5 kg. Diagonal bekas penekanan (d) diukur dengan mikroskop pengukuran skala kekersan. Tujuan pengujuan kekerasan untuk membandingkan kekerasan masing masing benda kerja yang telah mengalami proses quenching dengan variasi temperatur pemanasan : C, C, dan C. Pengamatan Struktur Mikro. Pengamatan struktur mikro bertujuan untuk mengetahui dan membedakan strktur mikro anatara logam induk yang diberikan pada saat proses (Perlakuan panas). Pengamatan dengan menggunakan mikroskop pada pembebanan tertentu dapat mengetahui struktur butiran, ukuran butiran, dan bentuk butiran

3 Suparjo, Purnomo, Variasi Temperatur Pemanasan Pada Proses setelah stainless steel mengalami proses perlakukan panas denagan variasi temperatur pemanasan C, C, dan C. Proses pengamatan struktur mikro diawali dengan penggosakkan pada spesimen yang sudah dipotong sebelum proses etsa elektrolotik dengan menggunakan kertas amplas mulai dari gride 400#, 500#, 600#, 800#, 1000#, sampai pada grid 100#. Sealama penggosokkan berlangsung diberi air sebagai pendingin dan arah penggosokan dilakukan dengan satu arah dan dilakukan sampai permukaan halus dan mengkilap. Sampel uji yang telah mengalami proses pemolesan, maka spesimen dimasukam ke dalam larutan asam oxalat ( 10 gram) dan 100 ml H O selama kurang lebih 90 detik yang diberi aliran listrik, kemudian meletakan spesimen pada preparat dan meja obyektif pada mikroskop. Tahap akhir memasang pembesaran lensa obyektif, kemudian diatur fokusnya dan spesimen difoto dengan pembesaran sebesar 00 kali. Pengujian komposisi kimia. Pengujian komposis kimia bertujuan untuk mengetahui unsur unsur dan komposisi kima pada logam induk (Stainless Steel) dan pendinginan cepat sebelum mengalami proses perlakuan panas dengan variasi temperatur pemanasan : C, C, dan C Data Hasil Pengujian. Data Hasil Uji Kompisisi Kimia pada Logam Induk. Tabel Komposisi Kimia Pada Logam Induk No. Unsur Simbol Komposisi Kimia. (%) Karbon Mangan Phospor Sulfur Silikon Chrom Nikel C Mn P S Si C Ni 0,03,00 0,045 0,03 1, Data Hasil Uji Kompisisi Kimia pada proses hardening Tabel Komposisi Kimia Pada proses hardening No. Unsur Simbol Komposisi Kimia. (%) Karbon Mangan Phospor Sulfur Silikon Chrom Nikel C Mn P S Si C Ni 0,3 1,0 0,065 0,0 0, Data Hasil Uji Kekerasan. Tabel hasil Uji Kekerasan Material Dasar (Logam Induk) Titik Pengujian d 1 ( mm ) d ( mm ) dr ( mm ) HV 0,90 0,90. 0,8 0,88. 0,90 0,90. 0,9 0,90. 0,86. 0,96. 0,90 0,95 0,87 0,9 8,94 16,73 4, 44,99 14,4

4 Nilai Kekerasan (Kg/mm) 173 Jurnal IPTEK Vol.16 No. Desember 01 Tabel Hasil Uji Kekerasan Dengan Media Pendingin Oli SAE 40 Pada Temperatur C Titik Pengujian d 1 ( mm ) d ( mm ) dr ( mm ) HV 0,85 0,85 0,83 0,845 0,83 0,835 0,86 68,76 59, ,7 Tabel Hasil Uji Kekerasan Dengan Media Pendingin Oli SAE 40 Pada Temperatur C Titik Pengujian d 1 ( mm ) d ( mm ) dr ( mm ) HV 0,90 0,8 0,8 0,88 0,78. 0,84 0,845 0,8 0,83 0, ,71 68,76. 68,76. 4, Tabel 6. Hasil Uji Kekerasan Dengan Media Pendingin Oli SAE 40 Pada Temperatur C Titik Pengujian d 1 ( mm ) d ( mm ) dr ( mm ) HV 0,80 0,89 0,8 0,8 0,845 0,865 0,84 0,84 0,865 59, ,7 59,7 48. Grafik Hasil Uji Kekerasan. Grafik Kekerasan Vickers Pada Material Dasar Jumlah Titik Pengujian

5 Nilai Kekerasan (Kg/mm) Nilai Kekerasan (Kg/mm) Suparjo, Purnomo, Variasi Temperatur Pemanasan Pada Proses Grafik Kekerasan Vickers Pada Temperatur C Dengan Media Pendingin Oli SAE Jumlah Titik Pengujian Grafik Kekerasan Vickers Pada Temperatur C Dengan Media Pendingin Oli SAE Jumlah Titik Pengujian

6 Nilai Kekerasan (Kg/mm) 175 Jurnal IPTEK Vol.16 No. Desember 01 Grafik Kekerasan Vickers Pada Temperatur C Dengan Media Pendingin Oli SAE Jumlah Titik Pengujian Gambar Struktut Mikro Pada Material dasar. Gambar Struktur Mikro Pada Temperatur C Dengan Media Pendingin Oli SAE-40

7 Suparjo, Purnomo, Variasi Temperatur Pemanasan Pada Proses Gambar Struktur Mikro Pada Temperatur C Dengan Media Pendingin Oli SAE-40 Gambar 6. Struktur Mikro Pada Temperatur C Dengan Media Pendingin Oli SAE-40 PEMBAHASAN Analisa Uji Kekerasan Vickers. Pengujian kekerasan memakai dengan cara Vickers menggunakan piramida intan sebagai indentor, dasar dari piramida berbentuk bujur sangkar dan sudut antara bidang miring yang berhadapan dan beban yang digunakan 100 kg dengan interval 5 kg. Diagonal bekas penekanan (d) diukur dengan mikroskop pengukuran skala kekersan Vickers dihitung sebagai berikut : VHN = Beban LuasPenekanan = A P Dimana : A = d cos = d 1,8544

8 177 Jurnal IPTEK Vol.16 No. Desember 01 P HVN = 1,8544 d Dimana : (kg / mm ), dimana d = - HVN = angka kekerasan Vickers (kg/mm ) - P = Besarnya beban yang digunakan. - d = diagonal rata rata indentasi ( mm ) d1 d Pengujian kekerasan Vickers ditunjukkan pada gambar 7.(Suheni 003) Dari hasil uji kekerasan pada specimen dengan temperatur C, C, dan C dapat diambil suatu analisa sebagai berikut : Untuk tmperatur C dengan media quenching Oli SAE 40 nilai kekerasan rata-rata adalah 6,4 kg/mm, ternyata nilai ini lebih tinggi apabila dibandingkan dengan temperatur C yang memiliki nilai kekerasan rata-rata 60 kg/mm. Sedangkan pada temperatur C memiliki nilai kekerasan rata rata yaitu 55 kg/mm.. Gambar 7. Pengujian kekerasan Vickers Analisa Foto Struktur Mikro Dari pengamatan foto struktur mikro dari hasil perlakukan panas dengan menggunakan material Stainless Steel (SS 304L) dengan media quenching Oli SAE 40, maka dapat diambil analisa sebagai berikut : - Pada material dasar terdapat endapan karbida antara ferrite dan bainit, dimana bainit berwarna hitam sedangkan ferrite berwarna putih. Butiran bainit besar sedangkan butiran ferrite butirannya lebih halus. - Pada temperatur C dengan media quenching Oli SAE 40, terdapat endapan karbida dan struktur pearlite. Butiran ferrite dan bainit lebih besar dibandingkan dengan material dasar. - Pada temperatur C dengan media media quenching Oli SAE 40, terdapat endapan karbida paerlit atau matrik perlit. Struktur mikronya lebih halus apabila dibandingkan dengan material dasar dan temperatur C. - Pada temperatur C dengan media quenching Oli SAE 40, kandungan endapan karbida lebih banyak apabila dibandingkan dengan material pada temperatur C dan C. Struktur mikronya lebih halus dan homogen.

9 Suparjo, Purnomo, Variasi Temperatur Pemanasan Pada Proses KESIMPULAN Dari analisa variasi temperatur pada proses perlakuan panas terhadap material jenis Stainless Steel (304L) dan kekerasan, dengan waktu penahanan 30 menit dan media quenching Oli 40, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : Hasil uji kekerasan untuk temperatur C dengan media quenching Oli SAE 40 nilai kekerasan tertinggi adalah 68,76 kg/mm, ternyata nilai ini sama apabila dibandingkan dengan temperatur C yang memiliki nilai kekerasan tertinggi 68,76 kg/mm. Sedangkan pada temperatur C memiliki nilai kekerasan yang paling tinggi yaitu 59,71 kg/mm. Hasil Pengamatan Struktur Mikro. Pada temperatur C dengan media quenching Oli SAE 40, terdapat endapan karbida dan struktur pearlite. Butiran ferrite dan bainit lebih besar dibandingkan dengan material dasar. Pada temperatur C dengan media media quenching Oli SAE 40, terdapat endapan karbida paerlit atau matrik perlit. Struktur mikronya lebih halus apabila dibandingkan dengan material dasar dan temperatur C. Pada temperatur C dengan media quenching Oli SAE 40, kandungan endapan karbida lebih banyak apabila dibandingkan dengan material pada temperatur C dan C. Struktur mikronya lebih halus dan homogen. DAFTAR PUSTAKA R. Djoko Andrijono (005). Jurnal Ilmu Ilmu Teknik DIAGONAL. Unmer Malang. Sudjana (1989). Desain Dan Analisa Eksperimen, Bandung. Sriati Djapri (1987). Metalurgi Mekanik. Jakarta : Penerbit Erlangga. Suprapti (1989). Pengetahuan Bahan. ITS Surabaya. Suheni (003). Jurnal IPTEK Volume 5 Nomor Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya. Wahid Suherman(1988). Ilmu Logam Institut Teknologi Surabaya.