1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penguatan yang berdampak terhadap peningkatan sifat mekanik dapat terjadi dengan berbagai cara, antara lain dengan mekanisme pengerasan regangan (strain hardening), larut padat, fasa kedua, fresfitasi, dispersi, penghalusan butir dan tekstur. Untuk memenuhi tuntutan konsumen dalam teknik penguatan logam ini peneliti mencoba mengangkat permasalahan penguatan logam dengan cara prespitasi yaitu melalui proses perlakuan panas quenching dan tempering pada baja HSS ASP 23 untuk mata pisau pemanen sawit, alasan yang mendasari peneliti mengambil baja HSS ASP 23 karena baja ini banyak dipergunakan dalam bidang permesinan seperti mata pahat dalam proses pembubutan, baja ini memiliki kekerasan yang tinggi sehingga cocok untuk komponen yang membutuhkan ketangguhan dan keuletan. Baja karbon sedang sebagai bahan yang dipakai saat ini untuk pembuatan mata pisau pemanen sawit yang dibuat secara konvensional masih memiliki banyak kelemahan. Seperti yang telah diketahui bahwa cukup banyak kekurangan dari mata pisau pemanen sawit yang dibuat dipasaran, terutama pada kekerasannya yang tidak merata, hal ini dikarenakan proses yang digunakan adalah hammering (penempaan manual) dengan sifat ketangguhannya yang masih rendah yang menyebabkan sering patah/lecet nya permukaan mata pisau sehingga umur pakai lebih singkat. Maka hal inilah yang mendasari dilakukannya penelitian untuk menggunakan material
2 yang berbeda dalam hal meningkatkan umur pakai mata pisau pemanen sawit (1). Usaha menjaga agar logam lebih tahan gesekan atau tekanan adalah dengan cara perlakuan panas pada baja, hal ini memegang peranan penting dalam upaya meningkatkan ketangguhan baja sesuai kebutuhan. Salah satu proses perlakuan panas pada baja adalah proses hardening, yaitu proses perlakuan panas sampai suhu di daerah atau diatas daerah rekristalisasi disusul dengan pendinginan yang cepat dinamakan quench (2). Metode quenching sederhana adalah berupa pencelupan baja yang telah dipanaskan mencapai fasa austenit ke dalam bak berisi media pendingin sehingga panas pada baja terabsorbsi ke media pendingin yang akan menghasilkan peningkatan ketangguhan sebagai akibat perubahan struktur mikronya (3). Tujuan dari penemperan adalah untuk meningkatkan keuletan dan mengurangi kerapuhan. Pengaruh dari suhu tempering ini akan menurunkan tingkat kekerasan dari logam. Penelitian disini membatasi cara pemanasan logam dengan cara tempering (4). Beberapa hasil penelitian yang pernah dilakukan sesuai dengan subjek penelitian, maka dapat diuraikan sebagai berikut : Meningkatnya suhu tempering memiliki kecenderungan menurunkan nilai kekerasan dan kekuatan tarik material dan pada struktur mikronya semakin kecil ukuran butiran maka bahan semakin keras dan kekuatan tariknya makin tinggi (3).
3 Pengaruh quenching menggunakan Oli SAE 40 meningkatkan harga kekerasan, kekuatan tarik dan ketangguhan dari raw material dan proses tempering menurunkan nilai kekerasan dan kekuatan tarik tetapi meningkatkan ketangguhan baja (5). Berdasarkan penelitian yang pernah dilakukan masih perlu melakukan penelitian lanjut dengan proses perlakuan panas. Proses heat treatment dilakukan dengan proses hardening dengan quenching kemudian dilanjutkan dengan proses tempering. Perbaikan sifat mekanis dapat dikendalikan dengan proses tempering sehingga akan menghasilkan pembuatan mata pisau yang lebih baik lagi untuk pisau pemanen kelapa sawit yang lebih dikenal dengan pisau egrek/dodos. 1.2 Perumusan Masalah Permasalahan yang akan menjadi pokok perumusan masalah adalah : 1) Bagaimana pengaruh hardening dan tempering terhadap sifat mekanis bahan seperti kekerasan, kekuatan tarik, fatique dan struktur mikro baja High Speed Steel (HSS) ASP 23 sebelum dan setelah proses heat treatment. 2) Bagaimana pengaruh ukuran butir terhadap sifat mekanis bahan baja High Speed Steel (HSS) ASP 23. 3) Bagaimana memilih bahan yang tepat pada mata pisau sawit
4 1.3 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk: 1) mengetahui pengaruh hardening dan tempering terhadap sifat mekanis bahan seperti kekerasan, kekuatan tarik, fatique dan struktur mikro baja High Speed Steel (HSS) ASP 23 sebelum dan setelah proses heat treatment. 2) Mengetahui pengaruh ukuran butiran terhadap sifat mekanis bahan baja High Speed Steel (HSS) ASP 23. 3) Mengetahui bahan yang tepat pada mata pisau sawit antara material HSS ASP 23 dengan baja karbon sedang (per daun mobil bekas). 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini: 1. Bagi peneliti dapat menambah pengetahuan, wawasan dan pengalaman tentang material dan ilmu logam fisik khususnya proses heat treatment. 2. Bagi akademik, penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi tambahan untuk penelitian tentang mikrosturktur logam. 3. Bagi industri dapat digunakan sebagai acuan atau pedoman dalam pembuatan bahan pisau egrek atau dodos sawit yang dapat diproduksi dalam skala besar. Hal ini dapat ditingkatkan dengan heat treatment atau termomekanikal sehingga dapat mengurangi biaya produksi sekaligus meningkatkan kualitas produk khususnya sifat mekanisnya.
5 1.5 Batasan Masalah Adapun pembatasan masalah pada skripsi ini yaitu: 1. Material yang digunakan adalah baja High Speed Steel (HSS) ASP 23 termasuk baja paduan tinggi (high alloy steel) dengan komposisi Fe (75,00), C(1,28), W(6,40), Cr(4,20), Mo(5,00), V(3,10), Mn(0,438), P(0,036), Ni(0,214), Al(0,035), Ti(0,058), Sn(0,096), Nb(0,062), Pb(0,066), Cu(0,045), dan Si(0,032). 2. Pemanasan awal dilakukan pada suhu 1050 o C dan diikuti dengan proses waktu tahan selama 1 jam lalu di quenching dengan media pendingin oli SAE 40 dan air es (Mendekati 0 o C yaitu 4 o C-5 o C) kemudian dipanasi kembali pada temperature 300 o C, 350 o C, 400 o C, 450 o C, 500 o C dengan waktu tahan masing-masing 1 jam (proses tempering) dan didinginkan hingga mencapai temperatur kamar (30 o C). 3. Pengujian sifat mekanis setelah dilakukan proses heat treatment meliputi uji kekerasan, uji tarik, uji fatique dan pengamatan struktur mikro setelah dilakukan proses heat treatment. 1.6 Sistematika Penulisan Agar penelitian skripsi ini dapat tersusun secara sistematis dan mempermudah pembaca memahami tulisan ini, maka skripsi ini dibagi dalam beberapa bagian yaitu: halaman judul, lembar pengesahan, abstrak, kata pengantar, daftar isi, daftar gambar, daftar tabel, bab 1 Pendahuluan (pada bab ini berisi latar belakang penelitian, perumusan masalah, tujuan
6 penelitian, manfaat penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan), bab 2 tinjauan pustaka (pada bab ini akan dibahas mengenai teori-teori berhubungan dengan penulisan skripsi sperti baja dan aplikasinya, pengaruh unsur paduan, dan teori dasar pengujian sifat mekanik (uji tarik,uji kekerasan, dan struktur mikro), dan materi yang berhubungan dengan judul tugas akhir), bab 3 Metodologi penelitian (pada bab ini yang akan dibahas mengenai metode dilakukan mencakup diagram alir penelitian berdasarkan data-data yang diperoleh, pemilhan bahan, persiapan bahan, proses pengerjaan dan proses pengujian), bab 4 analisa dan pembahasan (pada bab ini akan dianalisa dan dibahas mengenai datadata yang telah diperoleh dari hasil penelitian yang telah dilakukan), bab 5 kesimpulan dan saran (pada bab ini berisi kesimpulan dari penulisan tugas akhir dan saran-saran), daftar pustaka dan lampiran.