PENGARUH PROSES POWDER NITRIDING TERHADAP PERUBAHAN KEKERASAN DAN TEBAL LAPISAN DIFUSI PADA PAHAT BUBUT HIGH SPEED STEEL

dokumen-dokumen yang mirip
PENGARUH TEMPERATUR DAN WAKTU PROSES NITRIDASI TERHADAP KEKERASAN PERMUKAAN FCD 700 DENGAN MEDIA NITRIDASI UREA

PENGARUH SURFACE TREATMENT METODA PLASMA NITRIDING TERHADAP KEKERASAN DAN KETAHANAN AUS PAHAT BUBUT BAHAN BAJA KECEPATAN TINGGI

ANALISIS PENGERASAN PERMUKAAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 1045 MELALUI PROSES NITRIDASI MENGGUNAKAN MEDIA UREA

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Analisa Temperatur Nitridisasi Gas Setelah Perlakuan Annealing pada Baja Perkakas

BAB I PENDAHULUAN. ragam, oleh sebab itu manusia dituntut untuk semakin kreatif dan produktif dalam

Karakterisasi Material Sprocket

Machine; Jurnal Teknik Mesin Vol. 2 No. 2, Juli 2016 ISSN :

BAB 1 PENDAHULUAN. Bahan logam pada jenis besi adalah material yang sering digunakan dalam

Karakterisasi Material Bucket Teeth Excavator 2016

KERANGKA KONSEP PENELITIAN PENGARUH NITROCARBURIZING TERHADAP LAJU KOROSI, KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA MATERIAL DUPLEX STAINLESS STEEL

BAB I PENDAHULUAN. pressure die casting type cold chamber yang berfungsi sebagai sepatu pendorong cairan

PENGARUH WAKTU PENAHANAN TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS PADA PROSES PENGKARBONAN PADAT BAJA MILD STEEL

PENDAHULUAN. Keywords : white layer, nitriding, Urea, FCD 700

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. sifat kimia pada baja karbon rendah yang dilapisi dengan metode Hot Dip

PENGERASAN PERMUKAAN BAJA ST 40 DENGAN METODE CARBURIZING PLASMA LUCUTAN PIJAR

ANALISIS PROSES TEMPERING PADA BAJA DENGAN KANDUNGAN KARBON 0,46% HASILSPRAY QUENCH

PENGARUH BAHAN ENERGIZER PADA PROSES PACK CARBURIZING TERHADAP KEKERASAN CANGKUL PRODUKSI PENGRAJIN PANDE BESI

HASIL DAN PEMBAHASAN. Hasil Tahap Persiapan. Hasil Nitridasi. Pengukuran Ketebalan

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR PADA GAS NITRIDING TERHADAP SURFACE HARDNESS BAHAN BAJA AISI 4140

HEAT TREATMENT. Pembentukan struktur martensit terjadi melalui proses pendinginan cepat (quench) dari fasa austenit (struktur FCC Face Centered Cubic)

PENGARUH MEDIA PENDINGIN PADA PROSES HARDENING MATERIAL BAJA S45C

BAB III METODE PENELITIAN

III. METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Oktober 2014 sampai Juni 2015di

BAB IV PEMBAHASAN Data Pengujian Pengujian Kekerasan.

ANALISIS PENINGKATKAN KUALITAS SPROKET SEPEDA MOTOR BUATAN LOKAL DENGAN METODE KARBURASI

PENGERASAN PERMUKAAN BAJA KARBON ST 40 DENGAN METODE NITRIDASI DALAM LARURATAN KALIUM NITRAT

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Meningkatkan kekerasan permukaan sparepart lokal kendaraan bermotor dengan cara Karburasi Cair ABSTRAK

PENINGKATAN KEKERASAN DENGAN METODA KARBURISASI PADA BAJA KARBON RENDAH (MEDAN) DENGAN MEDIA KOKAS

PENGARUH PROSES HARDENING PADA BAJA HQ 7 AISI 4140 DENGAN MEDIA OLI DAN AIR TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN STRUKTUR MIKRO

13 14 : PERLAKUAN PERMUKAAN

BAB I PENDAHULUAN. pisau egrek masalah yang sering dijumpai yaitu umur yang singkat yang. mengakibatkan cepat patah dan mata pisau yang cepat habis.

BAB III METODE PENELITIAN

Pengaruh Variasi Media Quenching Air, Oli, dan Angin Kompresor Terhadap Struktur Mikro dan Kekerasan Pada Baja AISI 1045

BAB I PENDAHULUAN. Dalam bidang material baja karbon sedang AISI 4140 merupakan low alloy steel

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan pada bulan Februari 2013 sampai dengan selesai.

KARAKTERISASI PADUAN AlFeNiMg HASIL PELEBURAN DENGAN ARC FURNACE TERHADAP KEKERASAN

PENGARUH ANNEALING TERHADAP SIFAT FISIS DAN MEKANIS PAHAT HSS DENGAN UNSUR PADUAN UTAMA CROM

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

ANALISIS PENGARUH MEDIA PACK CARBURIZING TERHADAP KEAUSAN DAN KEKERASAN SPROKET SEPEDA MOTOR. Sigit Gunawan 1 dan Sigit Budi Harton 2

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Karakterisasi Material Bucket Teeth Excavator 2016

PENGARUH KARBURISASI PADAT DENGAN KATALISATOR CANGKANG KERANG DARAH (CaCO2) TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN KEASUHAN BAJA St 37

UNIVERSITAS MERCU BUANA

MATERIAL TEKNIK DIAGRAM FASE

Pengaruh Proses Toyota Diffusion (TD) Berulang Terhadap Kekerasan, Struktur Mikro, Dan Penurunan Kadar Karbon Baja (JIS) SKD11

ANALISIS PENGARUH TEMPERING

PENGARUH WAKTU TAHAN PROSES PACK CARBURIZING

STUDI BANDING PELAPISAN MATERIAL SKD11 DENGAN METODE PHYSICAL VAPOUR DEPOSITION DAN THERMAL DIFUSION PADA KOMPONEN INSERT DIES MESIN STAMPING PRESS

PENGARUH PERLAKUAN ANIL TERHADAP SIFAT MEKANIS DAN STRUKTUR MIKRO PADA SAMBUNGAN LAS PIPA BAJA Z 2201

PENGARUH NITRIDASI PLASMA TERHADAP KEKERASAN AISI 304 DAN BAJA KARBON RENDAH

BAB IV DATA DAN ANALISA

ANALISA PERUBAHAN DIMENSI BAJA AISI 1045 SETELAH PROSES PERLAKUAN PANAS (HEAT TREATMENT)

BAB III PERCOBAAN DAN HASIL PERCOBAAN

Gambar 3.1 Diagram alur Penelitian

Proses Annealing terdiri dari beberapa tipe yang diterapkan untuk mencapai sifat-sifat tertentu sebagai berikut :

STUDI PEMBUATAN BESI COR MAMPU TEMPA UNTUK PRODUK SAMBUNGAN PIPA

BAB III PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA PENELITIAN

KARAKTERISTIK SIFAT MEKANIS DAN STRUKTUR MIKRO PROSES AUSTEMPER PADA BAJA KARBON S 45 C DAN S 60 C

ANALISIS KEKERASAN PERLAKUAN PANAS BAJA PEGAS DENGAN PENDINGINAN SISTEM PANCARAN PADA TEKANAN 20, 40 DAN 60 PSi. Abstract

BAB III METODE PENELITIAN. Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen,

Heat Treatment Pada Logam. Posted on 13 Januari 2013 by Andar Kusuma. Proses Perlakuan Panas Pada Baja

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN. A. Deskripsi Data

BAB I PENDAHULUAN. Luasnya pemakaian logam ferrous baik baja maupun besi cor dengan. karakteristik dan sifat yang berbeda membutuhkan adanya suatu

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG

Available online at Website

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

ANALISA SIFAT MEKANIK PERMUKAAN BAJA ST 37 DENGAN PROSES PACK CARBURIZING, MENGGUNAKAN ARANG KELAPA SAWIT SEBAGAI MEDIA KARBON PADAT

PENGARUH PROSES PERLAKUAN PANAS TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 310S

PEMBUATAN STRUKTUR DUAL PHASE BAJA AISI 3120H DARI BESI LATERIT

PENGARUH PERBANDINGAN GAS NITROGEN DAN LPG PADA PROSES NITROKARBURISING DALAM REAKTOR FLUIDIZED BED TERHADAP SIFAT MEKANIS BAJA KARBON RENDAH

PENGARUH MEDIA PENDINGIN PADA PROSES HARDENING TERHADAP STRUKTURMIKRO BAJA MANGAN HADFIELD AISI 3401 PT SEMEN GRESIK

PENGARUH VARIASI TEMPERATUR PADA PROSES PERLAKUAN PANAS BAJA AISI 304 TERHADAP LAJU KOROSI

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

ARANG KAYU JATI DAN ARANG CANGKANG KELAPA DENGAN AUSTEMPERING

BAB III METODE PENELITIAN

Meningkatkan Efektifitas Karburisasi Padat pada Baja Karbon Rendah dengan Optimasi Ukuran Serbuk Arang Tempurung Kelapa

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

07: DIAGRAM BESI BESI KARBIDA

Diajukan Sebagai Syarat Menempuh Tugas Akhir. Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah. Surakarta. Disusun Oleh : WIDI SURYANA

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

PENGARUH VARIASI WAKTU TAHAN PADA PROSES NORMALIZING TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 310S PADA PRESSURE VESSEL

BAB III METODE PENELITIAN

Pengaruh Penambahan Barium Karbonat Pada Media Karburasi Terhadap Karakteristik Kekerasan Lapisan Karburasi Baja Karbon Rendah

PENELITIAN SIFAT FISIS DAN MEKANIS BAJA KARBON RENDAH AKIBAT PENGARUH PROSES PENGARBONAN DARI ARANG KAYU JATI

Jurnal Teknik Mesin, Volume 6, Nomor 1, Tahun

Gambar 4. Pemodelan terjadinya proses difusi: (a) Secara Interstisi, (b) Secara Substitusi (Budinski dan Budinski, 1999: 303).

STUDI PENGARUH VARIASI KUAT ARUS PENGELASAN PELAT AISI 444 MENGGUNAKAN ELEKTRODA AWS E316L

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang. Penguatan yang berdampak terhadap peningkatan sifat mekanik dapat

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

TUGAS AKHIR. Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh Gelar Sarjana Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

Simposium Nasional Teknologi Terapan (SNTT) ISSN: X

MODIFIKASI MESIN FLAME HARDENING SISTEM PENCEKAMAN BENDA KERJA SECARA VERTIKAL PADA BAJA S45C

II. TINJAUAN PUSTAKA

BAB III METODE PENELITIAN

PENGARUH PERLAKUAN PANAS BAJA AISI 1029 DENGAN METODA QUENCHING DAN MEDIA PENDINGIN TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN MAKRO STRUKTUR

PENGARUH MANUAL FLAME HARDENING TERHADAP KEKERASAN HASIL TEMPA BAJA PEGAS

Analisa Deformasi Material 100MnCrW4 (Amutit S) Pada Dimensi Dan Media Quenching Yang Berbeda. Muhammad Subhan

III. METODOLOGI. ini dibentuk menjadi spesimen kekerasan, spesimen uji tarik dan struktur mikro.

Transkripsi:

JMI Vol. 39 No. 1 Juni 2017 METAL INDONESIA Journal homepage: http://www.jurnalmetal.or.id/index.php/jmi p-issn : 0126 3463 e-issn : 2548 673X PENGARUH PROSES POWDER NITRIDING TERHADAP PERUBAHAN KEKERASAN DAN TEBAL LAPISAN DIFUSI PADA PAHAT BUBUT HIGH SPEED STEEL EFFECTS OF POWDER NITRIDING PROCESS TO HARDNESS AND DIFFUSION LAYER DEPTH OF HIGH SPEED STEEL Sri Rahayu 1 ; Ngainun Setiawan 2 ; Shinta Virdhian 2* ; Endi Suhendi 1* 1 Jurusan Pendidikan Fisika, Fakultas Pendidikan Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Pendidikan Indonesia (UPI), Jl. Dr. Setiabudhi 229, Bandung 40154, Indonesia 2 Balai Besar Logam dan Mesin (BBLM) Jl. Sangkuriang No.12, Bandung 40135, Indonesia email: Sri.rahayu34@student.upi.edu Abstrak Telah dilakukan penelitian mengenai proses powder nitriding dengan menambahkan unsur nitrogen kedalam permukaan baja dengan menggunakan media padat berupa serbuk nitrida. Proses powder nitriding ini menggunakan temperatur nitridasi 560 0 C dan 600 0 C dengan holding time 1 dan 3 jam. Media nitridasi yang digunakan adalah urea dan cangkang kerang. Dari hasil pengujian menunjukkan bahwa : kekerasan permukaan tertinggi diperoleh pada suhu 560 o C dengan holding time 1 jam yaitu sebesar 876,94 HV atau meningkat sebesar 22% dari raw material (720 HV). Hasil pengamatan struktur mikro kedalaman lapisan difusi tertinggi yang diperoleh yaitu sebesar 21 μm untuk suhu 560 o C dengan holding time 3 jam. Pengujian EDS menunjukkan kandungan nitrogen hasil nitridasi pada suhu 560 o C dengan holding time 1 jam yaitu sebesar 3,08 % berat atau 11,08 % atom. Kata kunci : Powder Nitriding, Urea, Cangkang kerang, Kekerasaan, Kedalaman lapisan difusi Abstract Research on powder nitriding was done by adding nitrogen elements to the steel surface using a solid medium of nitride powder. The powder nitriding processed by carried out temperatures 560 0 C and 600 0 C with 1 hour and 3 hours holding time. Nitriding medium consisted of urea and shellfish. Result showed that the highest surface hardness that obtained at temperature 560 o C with 1 hour holding time was 876,94 HV or increased 22% from raw material (720 HV). Micro structure observation showed the depth of the highest diffusion layer was 21 μm for the temperature 560 o C with holding time 3 hours. EDS test result also showed that nitrogen content at 560 o C with 1 hour holding time is 3.08% wt or 11.08% at. Keywords: Powder Nitriding, Urea, Shellfish, Hardness, Depth of nitrogen diffusion layer PENDAHULUAN Pahat merupakan alat potong yang memegang peran penting dalam industri manufaktur terutama pada proses pembuatan suatu komponen perkakas/mesin. Adapun beberapa kriteria yang harus dimiliki pahat diantaranya: harus lebih keras dibanding benda kerja, tahan sifat mekanis, dan tahan aus. Material pahat terdiri dari beberapa jenis, diantaranya: baja karbon, HSS (High Speed Steel), paduan cor nonferro, karbida, keramik, CBN (Cubic Boron Nitrides), dan intan. Material pahat yang paling umum digunakan adalah tungsten carbida, namun bahan tungsten carbida sangat mahal harganya sehingga banyak penelitian yang mengembangkan jenis material pahat yang baru dan relatif murah, salah satunya adalah baja kecepatan tinggi (High Speed Steel). Pahat HSS memiliki keunggulan dibandingkan dengan bahan pahat yang lain yaitu sifat keuletannya yang relatif baik dan apabila telah aus pahat HSS masih dapat diasah sehingga mata potongnya menjadi tajam kembali.

Salah satu upaya meningkatkan performance dari material HSS adalah dengan ternik surface treatment. Teknik surface treatment merupakan teknik untuk mengubah sifat permukaan dengan cara menambahkan unsur lain atau mengubah komposisi kimia pada material logam/baja. Surface treatment dapat dilakukan dengan cara nitridasi, karburisasi, dan karbonitridasi. Proses nitridasi merupakan suatu proses pengerasan permukaan yang dilakukan dengan cara mendifusikan atom nitrogen ke permukaan baja yang berada dalam fasa ferit pada temperatur 500 0 C-590 0 C. Pada temperatur ini tidak terjadi perubahan fasa selama pendinginan, sehingga dapat menghindari terjadinya distorsi dan memberikan kontrol dimensi yang lebih baik. Reaksi antara nitrogen dan besi menyebabkan pembentukan nitrida pada permukaan sehingga mengakibatkan peningkatan kekerasan pada permukaan baja. [8] Proses powder nitriding yaitu proses nitidasi yang menggunakan serbuk nitrida sebagai media nitridasinya. Serbuk nitrida yang dapat digunakan adalah Urea (CO(NH 2 ) 2 ). Urea mampu menyediakan nitrogen untuk didifusikan ke dalam permukaan baja. Pada temperatur nitridasi, urea akan terurai sehingga dapat menghasilkan atom nitrogen yang berdifusi kedalam permukaan besi, menurut reaksi : CO(NH 2 ) 2 NH 3 + HNCO [1] dan stabil pada temperatur tinggi. Ketika mencapai temperatur nitridasi, nitrogen akan terlarut dalam besi dengan kelarutan maksimum 0,1% massa. Ketika lebih besar dari 0,1% maka akan membentuk senyawa nitrida γ (Fe 4 N). Jika kelarutan nitrogen pada besi melebihi 6 %, nitrida γ (Fe 4 N) akan berubah menjadi ε (Fe 2-3N). Pada temperatur 500 0 C dengan kadar nitrogen lebih dari 11 % maka nitrida ξ (Fe 2 N) akan segera terbentuk dan diatas 650 0 C Fe 4 N akan terurai. Secara fisik nitrida γ dan ε pada permukaan baja terlihat sebagai lapisan putih (white layer). [1] Beberapa penelitian tentang pengerasan permukaan HSS banyak dilakukan dengan pelapisan. Ibrahim pada tahun 2004 melakukan Penelitian deposisi lapisan tipis TiN pada substrat HSS dengan teknik sputtering, berhasil meningkatkan kekerasan sebesar 61.6 % dan umur pemakaiannya meningkat 17%. Supriyanto pada tahun 2005 melakukan Penelitian deposisi lapisan tipis TiN/AlN pada pahat bubut HSS dengan teknik sputtering,berhasil meningkatkan kekerasan sebesar 107% dan umur pahat meningkat 80~100%. Sunarto pada tahun 2010 melakukan penelitian deposisi lapisan tipis plasma/ion nitrogen pada pahat bubuthss dengan teknik plasma nitriding, berhasil meningkatkan kekerasan dari 402 VHN menjadi 1918 VHN atau kekerasannya meningkat sebesar 477% dan meningkatkan ketahanan aus sebesar 64%. Proses ini menghasilkan residu cyanic acid (HNCO). Untuk dapat digunakan dalam proses nitridasi, nitrogen harus dalam keadaan monoatomik. Dalam prakteknya, gas N yang monoatomik dapat diperoleh dari pemanasan gas amoniak (NH 3 ). Pada temperatur nitridasi gas amoniak akan terurai sebagai berikut: NH 3 [N] + 3/2 H 2 [2] Nitrogen yang terbentuk akan bereaksi dengan Fe membentuk nitrida besi yang keras. Karena sifat nitrida yang keras, lapisan nitridasi yang terbentuk tidak boleh terlalu tebal (sangat getas). Pada kondisi tertentu, atom-atom nitrogen yang berdifusi akan bereaksi dengan atom-atom besi membentuk senyawa nitrida besi FeN seperti Fe 2 N, Fe 3 N, dan Fe 4 N yang memiliki sifat keras Namun dari beberapa metode nitridasi seperti nitridasi plasma, nitridasi gas, nitridasi cair/larutan dan implementasi ion memiliki kelemahan, diantaranya membutuhkan proses yang rumit, menghasilkan limbah berbahaya dan membutuhkan biaya yang sangat besar untuk menghasilkan tebal lapisan nitrida yang diinginkan. Berdasarkan latar belakang diatas, penulis mencoba untuk melakukan penelitian tentang proses nitridasi padat menggunakan serbuk urea (CO(NH 2 ) 2 ) pada pahat bubut HSS berdasarkan temperatur dan holding time yang telah ditentukan. Hal ini bertujuan untuk melihat dan mengetahui seberapa besar pengaruh proses nitridasi dengan menggunakan urea (CO(NH 2 ) 2 ) mampu meningkatkan nilai kekerasan yang dihasilkan setelah spesimen uji mengalami proses nitridasi. Penggunaan urea dipilih karena METAL INDONESIA Vol. 39 No. 1 Juni 2017 (20-26) 21

mampu menyediakan nitrogen untuk didifusikan ke dalam permukaan baja serta mudah didapat dipasaran dengan harga yang relatif murah. Pada penelitian kali ini ditambahkan cangkang kerang sebagai bahan untuk mempercepat pembentukan gas nitrogen dalam proses powder nitriding. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh dari temperatur dan holding time terhadap perubahan nilai kekerasan permukaan dan kedalaman difusi nitrogen setelah dilakukan proses powder nitriding. METODE PENELITIAN Metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimen. Pada penelitian ini dilakukan proses powder nitriding pada pahat bubut HSS. Selanjutnya material yang telah di nitriding tersebut dilakukan pengujian yang meliputi uji kekerasan, uji struktur mikro (kedalaman difusi nitrogen) dan uji EDS. Spesimen uji dan media nitridasi Pada penelitian ini spesimen uji yang digunakan adalah pahat bubut HSS yang berbentuk batangan yang kemudian dipotong dengan ukuran dimensi 12mm x 12mm x 6 mm. Sedangkan media nitridasi yang digunakan yaitu serbuk urea (CO(NH 2 ) 2 ) sebagai penghasil unsur nitrogen murni dan bubuk cangkang kerang sebagai bahan untuk mempercepat pembentukan gas nitrogen dalam proses powder nitriding. Gambar 2. Posisi spesimen didalam tabung nitridasi Selanjutnya tabung nitridasi dipanaskan didalam tungku pemanas pada temperatur yang telah ditentukan (560 0 C dan 600 0 C) dengan holding time selama 2 jam dan 3 jam. Gambar 3. Tabung nitridasi didalam tungku pemanas Kemudian tabung dikeluarkan dari tungku dan didinginkan secara perlahan dalam udara bebas. Gambar 1. Spesimen uji Gambar 4. Spesimen setelah dinitridasi Powder Nitriding Proses nitridasi dilakukan di Laboratorium Fabrikasi dan Heat Treatment Politeknik Karakterisasi Manufaktur Bandung. Langkah awal yang Pengujian kekerasan dilakukan untuk dilakukan sebelum proses nitridasi adalah mengetahui distribusi kekerasan pada setiap memasukkan campuran media nitridasi dan spesimen. Pengujian dilakukan dengan metode specimen uji kedalam tabung nitridasi. mikro vikers. Setelah diampelas, dipoles dan dietsa, spesimen tersebut di uji dengan METAL INDONESIA Vol. 39 No. 1 Juni 2017 (20-26) 22

pengujian beban 300 gf dan lama pembebanan selama 15 detik. Kemudian hasilnya dilihat dengan menggunakan microscope untuk mengukur panjang diagonal bekas indensi yang berbentuk layang-layang. Setelah mendapatkan panjang diagonal dari kedua diagonal layang layang maka nilai uji kekerasan dapat dihitung dengan menggunakan persamaaan : Pada penelitian ini juga dialakukan pengujian komposisi kimia untuk raw material menggunakan spectrometer OES (PMI MasterPro, OXFORD), pengujian struktur mikro dan pengujian EDS. Pengujian struktur mikro dilakukan untuk melihat perubahan fasa dan kedalaman difusi nitrogen yang terjadi setelah dilakukan proses nitridasi. Untuk kedalaman lapisan nitridasi ditentukan dengan mengukur jarak dari permukaan sampai pada suatu daerah yang kontras antara permukaan dan inti pada sampel setelah dinitridasi yang diperoleh dari hasil foto mikrografi dengan perbesaran 500x. Sedangkan pengujian EDS dilakukan untuk mengetahui kandungan nitrogen yang terdeposisi pada lapisan nitridasi. HASIL DAN PEMBAHASAN 1. Uji komposisi Hasil pengujian komposisi kimia raw material, dengan persentase berat masing-masing unsur sebagai berikut : Tabel 1. komposisi kimia raw material Dari tabel 1 terlihat bahwa bahan pahat yang digunakan untuk penelitian ini memiliki spesifikasi mendekati standar AISI M-52. M-52 diklasifikasikan sebagai tipe intermediet high speed steel dengan nilai kekerasan berkisar antara 58-64 HRC. Karena memiliki sifat ketangguhan yang cukup baik, maka material ini dapat digunakan untuk memotong benda kerja dengan kekerasan rendah. yang diperoleh, untuk memudahkan analisis maka dibuat grafik hubungan antara nilai kekerasan rata-rata terhadap jarak dari permukaan spesimen sebagai berikut : Tabel 2. Nilai kekerasan rata-rata Jarak dari Nilai kekerasan rata-rata (HV) permukaan Suhu 560 0 C Suhu 600 0 C (mm) 1 Jam 3 Jam 1 Jam 3 Jam 0,010 876,94 870,26 807,75 764,39 0,015 782,748 772,16 723,95 688,42 0,020 744,98 697,58 681,37 623,36 0,030 711,13 652,2 577,22 573,05 0,040 667,15 616,12 572,82 547,98 Gambar 5. Grafik nilai kekerasan rata-rata terhadap jarak dari permukaan Pada tabel 2 dan gambar 5 terlihat bahwa bagian sisi tepi permukaan memiliki nilai kekerasan paling tinggi dan menurun seiring dengan meningkat nya kedalaman dari permukaan baja. Hal ini terjadi karena konsentrasi atom-atom nitrogen yang berdifusi pada permukaan baja akan jauh lebih besar dibandingkan dengan daerah pada kedalaman tertentu dan inti baja. Temperatur dan holding time pada proses nitridasi sangat berpengaruh terhadap nilai kekerasan yang dihasilkan. Hal ini dibuktikan dari variasi distribusi nilai kekerasan pada grafik diatas. Dari grafik, pada temperatur 560 0 C dan holding time 1 jam menghasilkan kekerasan permukaan paling tinggi yaitu 876 HV. Pada temperatur 600 0 C nilai kekerasan permukaan menurun menjadi 807 HV. Hal ini disebabkan karena pada temperatur tersebut nitrida besi yang terbentuk terurai kembali yang mengakibatkan kekerasan akan menurun. 1-2 3. Uji Struktur Mikro Struktur mikro diperoleh dari pemeriksaan metalografi raw material (material sebelum mengalami proses nitridasi) dan spesimen yang 2. Uji Kekerasan Pengujian dilakukan di 5 titik yang berbeda secara vertikal. Berikut data hasil pengujian telah mengalami proses nitridasi. Hasil struktur METAL INDONESIA Vol. 39 No. 1 Juni 2017 (20-26) 23

mikro ditunjukkan pada gambar gambar berikut ini. Struktur mikro raw material (material sebelum mengalami proses nitridasi) (a) Gambar 6. Struktur mikro raw material Gambar 6 menunjukan bahwa struktur mikro baja sebelum diberi perlakuan nitridasi terdiri dari fasa martensit yang berbentuk jarum-jarum dan karbida didalam matriks martensit. (b) Gambar 8. Struktur mikro hasil nitridasi dengan suhu 600 0 C (a) t = 1 jam, (b) t = 3 jam (a) (b) Gambar 7. Struktur mikro hasil nitridasi dengan suhu 560 0 C (a) t = 1 jam, (b) t = 3 jam Gambar 7 dan Gambar 8 merupakan struktur mikro spesimen yang telah dinitridasi yang memperlihatkan adanya lapisan nitrida pada permukaan baja. Lapisan nitrida terbentuk karena atom nitrogen yang berdifusi akan bereaksi dengan atom besi yang terdapat pada baja membentuk senyawa FeN (seperti Fe 4 N dan Fe 2 N) yang terlihat sebagai lapisan putih (white layer). Selain lapisan putih dipermukaan baja juga terdapat daerah yang berwarna agak gelap, struktur mikro daerah tersebut sama dengan struktur mikro base metal yaitu berupa martensit namun memiliki butir lebih halus dibandingkan dengan base metal. Sehingga kekerasan daerah tersebut menjadi tinggi. 4. Uji ketebalan lapisan nitridasi Pada penelitian ini, hasil pengujian kedalaman lapisan nitridasi yang terbentuk ditentukan berdasarkan kedalaman unsur nitrogen yang METAL INDONESIA Vol. 39 No. 1 Juni 2017 (20-26) 24

terintetisi masuk kedalam permukaan spesimen akibat proses nitridasi pada temperatur 560 0 C dan 600 0 C dengan holding time selama 1 jam dan 3 jam. Hasil uji tebal lapisan difusi diperoleh dari hasil foto mikrografi dengan perbesaran 500x dan digambarkan melalui grafik hubungan antara holding time terhadap tebal lapisan difusi sebagai berikut: Gambar 4.5 kurva kedalaman lapisan nitridasi terhadap waktu nitridasi Gambar 9. Grafik holding time tedrhadap tebal lapisan difusi Gambar 10a. Hasil pengujian EDS material HSS proses nitriding dengan suhu 560 0 C selama 1 jam. Gambar 9 menunjukan bahwa kedalaman lapisan difusi yang terbentuk semakin tinggi seiring bertambahnya waktu nitridasi. Hal ini disebabkan oleh karena kemapuan atom nitrogen berdifusi akan lebih besar dengan bertambahnya waktu nitridasi, sehingga atom tersebut dapat bergerak lebih jauh kedalam permukaan baja. Gambar 9 juga menunjukkan bahwa kedalaman nitridasi semakin tinggi seiring meningkatnya temperatur pemanasan. Hal ini disebabkan semakin tinggi temperatur maka semakin cepat atom-atom nitrogen berdifusi kedalam baja, sehingga atom nitrogen dapat bergerak lebih cepat dan lebih jauh kedalam permukaan baja. 5. Uji EDS Pengujian EDS (Energy Dispersive Spectoscopy) dilakukan di Laboratorium Politeknik Manufaktur Bandung. pengujian EDS dilakukan untuk mengetahui kandungan % nitrogen pada spot/daerah tertentu di lapisan nitridasi. Gambar 10b. Hasil pengujian EDS material HSS proses nitriding dengan suhu 600 0 C selama 3 jam. Gambar 10a merupakan hasil pengujian EDS dengan variasi suhu 560 0 C selama 1 jam, hasil pengujian pada permukaan menunjukan terdapat kandungan unsur nitrogen sebesar 3,08 % berat atau 11,08 % atom. Gambar 10b merupakan hasil pengujian EDS dengan variasi suhu 600 0 C selama 3 jam, hasil pengujian pada permukaan menunjukan terdapat kandungan unsur nitrogen sebesar 1,06 % berat atau 3,71% atom. Jika dikomparasikan dengan diagram METAL INDONESIA Vol. 39 No. 1 Juni 2017 (20-26) 25

FeN, kemungkinan diperoleh senyawa Fe 4 N. Jika dilihat dari kandungan unsur nitrogen yang hanya mencapai 11,08% atom maka proses nitridasi belum mencapai optimal, karena untuk mencapai optimal seharusnya kandungan unsur nitrogen sekitar 20% atom sehingga dapat diperoleh senyawa Fe 4 N yang mempunyai sifat sangat keras. KESIMPULAN Dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut: 1. Hasil pengujian kekerasan dengan menggunakan mikro vikers hardness menunjukan bahwa proses nitridasi dengan variasi temperatur dan holding time menghasilkan nilai kekerasan permukaan sampel yang berbeda-beda yaitu berkisar 764 HV 876 HV. Semakin tinggi temperatur dan semakin lama holding time, maka nilai kekerasan semakin menurun. 2. Hasil pengujian struktur mikro dengan menggunakan mikroskop optik menunjukan nilai kedalaman difusi yang berkisar 14 μm- 21 μm. Dimana semakin tinggi temperatur dan semakin lama holding time maka kedalaman difusi pun semakin meningkat. dengan Teknik Sputtering. Tesis, Jurusan Teknik Mesin UGM, Yogyakarta. Putra, S. (2004). Powder Nitriding pada Baja Paduan Tinggi X165CrMoV12 dengan Media Nitridasi Urea, Tugas Akhir Sarjana S-1, Departemen Teknik Mesin, Program Studi Teknik Material ITB, Bandung. Sunarto. (2010). Pengaruh Surface Treatment Metoda Plasma Nitriding Terhadap Kekerasan dan Ketahanan Aus Pahat Bubut Bahan Baja Kecepatan Tinggi. Prosiding Seminar Nasional Sains dan Teknologi 2010. Supriyanto, (2005), Pengaruh Pelapisan TiN dan AlN pada bahan HSS terhadap Kekerasan dan Umur Pahat. Tesis S2, Jurusan Teknik Mesin UGM, Yogyakarta. Suratman, Rochim. (1994). Panduan Proses Perlakuan Panas, Lembaga Penelitian Institut Teknologi Bandung. DAFTAR PUSTAKA Albertus, B. (2009). Pengaruh Temperatur dan Waktu Proses Nitridasi Terhadap Kekerasan Permukaan FCD 700 Dengan Media Nitridasi Urea. Seminar Nasional Kluster Riset Teknik Mesin 2009. J.Dosset and G.E. Totten, Fundamentals of Nitriding and Nitrocarburizing, ASM Handbook VOLUME 4A pg. 619-646. Bakran, Fachmi Hasan. (2011). Pengaruh Nitridasi terhadap Laju Korosi pada Baja KS01. Tugas Akhir Sarjana S-1, Departemen Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Program Studi Fisika IPB, Bogor. Bangun, dkk. (2012). Pengaruh Waktu dan Temperatur Niridasi Plasma Terhadap Kekerasan Bantalan Bola Setelah Dianelling. Seminar Nasional VIII SDM Teknologi Nuklir, 31 Oktober 2012. ISSN : 1978-0176 Ibrahim, AG. (2004). Pengaruh Tebal Potong Terhadap Laju Keausan Pahat Bubut HSS Yang Dilapisi Titanium Nitrida METAL INDONESIA Vol. 39 No. 1 Juni 2017 (20-26) 26

METAL INDONESIA Vol. 39 No. 1 Juni 2017 (20-26) 27