View
21
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
i
VARIASI KOMPOSISI 0,88; 1,28; DAN 1,77 PERSEN
MANGAN TERHADAP KEKUATAN TARIK
DAN KEKERASAN BESI COR KELABU
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan
memperoleh gelar Sarjana Teknik
Disusun oleh:
EDUARDUS LEJAR PAMUNGKAS KRISMIARNO
NIM: 155214087
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
COMPOSITION VARIATIONS 0,88; 1,28; AND 1,77 PERCENT
OF MANGANESE ON TENSILE STRENGTH
AND HARDNESS OF GRAY CAST IRON
FINAL PROJECT
As partial fuilments of the requirement
To obtained the Sarjana Teknik degree In Mechanical Engineering
By:
EDUARDUS LEJAR PAMUNGKAS KRISMIARNO
Student Number: 155214087
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGENEERING
FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKATA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iii
VARIASI KOMPOSISI 0,88; 1,28; DAN 1,77 PERSEN
MANGAN TERHADAP KEKUATAN TARIK
DAN KEKERASAN BESI COR KELABU
Disusun oleh :
Eduardus Lejar Pamungkas Krismiarno
NIM: 155214087
Telah disetujui oleh :
Dosen Pembimbing SkripsiBudi
Setyahandana, S.T., M.T.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
iv
VARIASI KOMPOSISI 0,88; 1,28; DAN 1,77 PERSEN
MANGAN TERHADAP KEKUATAN TARIK
DAN KEKERASAN BESI COR KELABU
Dipersiapkan dan ditulis oleh:
Eduardus Lejar Pamungkas Krismiarno
NIM 155214087
Telah dipertahankan di depan Panitia Penguji
Pada tanggal 12 Juni 2019
dan dinyatakan telah memenuhi syarat
Susunan Panitia Penguji
Nama Lengkap Tanda Tangan
Ketua : Budi Sugiharto, S.T., M.T. ………………………….
Sekretaris : Achileus Hermawan, S.T, M.Eng ………………………….
Anggota : Budi Setyahandana, S.T., M.T. ………………………….
Yogyakarta, 12 Juni 2019
Fakultas Sains Dan Teknologi
Universitas Sanata Dharma
Dekan,
Sudi Mungkasi, S.Si., M. Math.Sc., Ph.D
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi yang saya tulis ini tidak
memuat karya atau bagian karya orang lain, kecuali yang telah disebutkan dalam
kutipan dan daftar pustaka, sebagaimana layaknya karya ilmiah.
Yogyakarta, 27 Mei 2019
Peneliti,
E. Lejar Pamungkas K.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma :
Nama : Eduardus Lejar Pamungkas Krismiarno
Nomor Mahasiswa : 155214087
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
Variasi Komposisi 0,88; 1,28; Dan 1,77 Persen Mangan Terhadap Kekuatan
Tarik Dan Kekerasan Besi Cor Kelabu
Beserta perangkat yang diperlukan. Dengan demikian saya memberikan kepada
Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan
dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data,
mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau media
lain untuk kepentingann akademis tanpa perlu meminta izin dari saya maupun
memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai
peneliti.
Dengan demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di Yogyakarta
Pada tanggal 27 Mei 2019
Yang menyatakan;
Eduardus Lejar Pamungkas K
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Besi cor merupakan salah satu material teknik yang paling banyak
digunakan karena proses pembuatannya yang mudah, mampu dituang menjadi
bentuk yang rumit, mudah dilakukan proses pemesinan dan tahan aus. Untuk
meningkatkan sifat mekanisnya, besi cor kelabu ditambahkan dengan unsur-unsur
paduan yang sesuai, salah satunya unsur Mangan (Mn). Penelitian ini bertujuan
untuk mengetahui perbandingan kekuatan tarik,keuletan, dan nilai kekerasan besi
cor kelabu FC 250 variasi 0,46%, 0,88%, 1,28%, 1,77% Mn.
Peleburan dilakukan menggunakan tanur induksi, logam cair dari tanur
induksi dituang ke dalam kowi kemudian ke dalam ladle untuk mempermudah
proses penuangan ke cetakan pasir. Mn yang telah dihaluskan dimasukkan ke
dalam ladle sebelum dituang ke cetakan pasir. Setelah mendapatkan material
dengan 4 variasi komposisi Mn, dilakukan pengujian tarik dan kekerasan
menggunakan alat uji kekerasan Brinell. Dimensi benda uji tarik mengacu pada
ASTM E8/E8M.
Hasil yang didapatkan menunjukkan bahwa komposisi Mn yang semakin
tinggi mampu meningkatkan kekerasan besi cor kelabu hingga 237,40 BHN atau
meningkat 50,83%. Kekuatan tarik tertinggi terjadi pada komposisi 0,88% Mn yaitu
sebesar 262,34 MPa dari komposisi awal 0,46% sebesar 225 MPa. Nilai regangan
terendah terjadi pada komposisi 1,77% Mn.
Kata Kunci: Besi cor kelabu, FC 250, komposisi Mn, kekuatan tarik, kekerasan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
Cast iron is one of the most widely used engineering materials because the
manufacturing process is easy, capable of being poured into complex shapes, easy
to do machining and wear-resistant. To improve its mechanical properties, gray cast
iron is added with suitable alloy elements, one of which is the element of
Manganese (Mn). This study aims to determine the comparison of tensile strength,
tenacity, and hardness value of FC 250 gray cast iron variations of 0,46%; 0,88%,
1,28%; and 1,77% Mn.
Melting was done using an induction furnace, molten metal from the
induction furnace was poured into the kowi then into the ladle to facilitate the
pouring process into the sand mold. The mashed Mn was put into the ladle before
being poured into the sand mold. After obtaining the material with 4 variations of
Mn composition, tensile and hardness tests were carried out using Brinell hardness
test equipment. The dimensions of the tensile test object refer to ASTM E8 / E8M.
The higher composition of Mn can increase the hardness of gray cast iron
to 237.40 BHN or increase by 50.83%. The highest tensile strength occurs in the
composition of 0.88% Mn which is equal to 262.34 MPa from the initial
composition of 0.46% at 225 MPa. The lowest strain value occurs in the
composition of 1.77% Mn.
Keywords: Gray cast iron, FC 250, Mn composition, tensile strength, hardness
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas
berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan
baik. Skripsi merupakan salah satu persyaratan untuk mendapat gelar Sarjana
Teknik di Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas
Sanata Dharma Yogyakarta. Berbagai hal telah ditempuh dalam usaha untuk
terselainya skripsi ini.
Penulisan skripsi ini dapat selesai berkat peran serta berbagai pihak, dalam
kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Sudi Mungkasi, S.Si., M. Math., Sc., Ph.D, selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi , M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik
Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
3. Budi Setyahandana, S.T., M.T, selaku Dosen Pembimbing Skripsi.
4. Dr. Yohanes Baptista Lukiyanto, selaku Dosen Pembimbing Akademik.
5. Semua Dosen Program Studi Teknik Mesin yang telah memberi ilmu
pengetahuan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
6. Vinancius Andun Krismiarno dan Yohana Fransiska Sutiyem, selaku orang
tua penulis yang selalu memberi motivasi dan dukungan baik berupa materi
maupun spirirtual.
7. Yohanes Danu Eko P, Damar Dwi O, dan Ignatius Reynaldo serta semua
pihak yang tidak dapat disebutkan satu persatu yang telah ikut membantu
dalam menyelesaikan Skripsi ini.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
8. Seluruh teman-teman Teknik Mesin USD angkatan 2015 yang telah menjadi
teman seperjuangan penulis.
9. Seluruh staff dan laboran Program Studi Teknik Mesin yang telah ikut
membantu dan memberikan ilmu kepada penulis.
10. Dara Pelangi Paramitasari, S.Pd yang selalu memberikan dukungan dan
telah membantu dalam penyusunan skrispsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kata sempurna dan
masih banyak terdapat kekurangan di dalamnya. Oleh sebab itu penulis
mengharapkan kritik serta saran dari pembaca yang membangun untuk
penyempurnaan skripsi ini. Terimakasih.
Yogyakarta, 27 Mei 2019
Penulis
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ................................................ iii
HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................. iv
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ................................................................ v
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH
UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ........................................................... vi
INTISARI ............................................................................................................ vii
ABSTRACT ......................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii
DAFTAR TABEL ................................................................................................ xv
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvi
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................... 2
1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................................... 2
1.4 Batasan Masalah ........................................................................................ 3
1.5 Manfaat Penelitian ..................................................................................... 3
BAB II DASAR TEORI ......................................................................................... 4
2.1 Klasifikasi Besi Cor ................................................................................... 4
2.2 Grafit Besi Cor Kelabu ............................................................................ 10
2.3 Sifat Mekanis Besi Cor Kelabu ............................................................... 12
2.4 Sifat Fisik dan Kimia Besi Cor Kelabu ................................................... 13
2.5 Pengaruh Unsur Kimia Pada Besi Cor .................................................... 14
2.5.1 Mangan (Mn) ................................................................................... 14
2.5.2 Karbon (C) ....................................................................................... 16
2.5.3 Silikon (Si) ....................................................................................... 17
2.5.4 Sulfur (S) .......................................................................................... 18
2.5.5 Fosfor (P) ......................................................................................... 18
2.6 Dasar-Dasar Pengecoran (Casting) ......................................................... 19
2.6.1 Pengertian Pengecoran ..................................................................... 19
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
2.6.2 Sifat Logam Cair .............................................................................. 20
2.6.3 Pengecoran dengan Cetakan Pasir ................................................... 20
2.7 Pengujian ................................................................................................. 21
2.7.1 Pengujian Tarik ................................................................................ 21
2.7.2 Pengujian Kekerasan ........................................................................ 24
2.8 Tinjauan Pustaka ..................................................................................... 29
BAB III METODOLOGI PENELITIAN .......................................................... 29
3.1 Skema Penelitian ..................................................................................... 29
3.2 Bahan yang Digunakan ........................................................................... 30
3.3 Peralatan yang Digunakan ....................................................................... 31
3.3.1 Alat yang Digunakan Dalam Proses Pengecoran ............................. 31
3.3.2 Alat yang Digunakan Dalam Pembuatan Benda Uji ........................ 34
3.3.2 Alat Pengujian .................................................................................. 35
3.4 Proses Pengecoran ................................................................................... 36
3.4.1 Cetakan yang Digunakan ................................................................. 37
3.4.2 Peleburan Bahan............................................................................... 38
3.4.3 Penuangan Logam Cair .................................................................... 38
3.4.4 Pembekuan dan Pelepasan Coran..................................................... 40
3.5 Pembuatan Benda Uji .............................................................................. 40
3.5.1 Benda Uji Tarik ................................................................................ 40
3.5.2 Benda Uji Kekerasan........................................................................ 42
3.6 Pengujian ................................................................................................. 42
3.6.1 Pengujian Tarik ....................................................................................... 42
3.6.2 Pengujian Kekerasan Brinnel ........................................................... 43
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN .................................... 46
4.1 Hasil Pengujian ........................................................................................ 46
4.2 Data Hasil Pengujian Kekerasan Brinell ................................................. 46
4.3 Data Hasil Pengujian Tarik ..................................................................... 49
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................... 52
5.1 KESIMPULAN ....................................................................................... 53
5.2 SARAN ................................................................................................... 54
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 55
LAMPIRAN .......................................................................................................... 57
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur mikro besi cor putih .............................................................. 5
Gambar 2.2 Struktur mikro besi cor kelabu ........................................................... 6
Gambar 2.3 Struktur mikro besi cor mampu tempa ............................................... 8
Gambar 2.4 Struktur mikro besi cor nodular .......................................................... 9
Gambar 2.5 Distribusi grafit besi cor kelabu ........................................................ 10
Gambar 2.6 Diagram fasa Fe-Mn ......................................................................... 15
Gambar 2.7 Alat uji tarik ...................................................................................... 21
Gambar 2.8 Diagram Tegangan – Regangan........................................................ 22
Gambar 2.9 Alat uji kekerasan Brinell ................................................................. 24
Gambar 3.1 Diagram Penelitian ........................................................................... 29
Gambar 3.2 Besi Cor Kelabu ................................................................................ 30
Gambar 3.3 Ferromangan ..................................................................................... 30
Gambar 3.4 Tungku Induksi ................................................................................. 31
Gambar 3.5 Kowi ................................................................................................. 32
Gambar 3.6 Ladle dan peganggan ladle ............................................................... 33
Gambar 3.7 Mesin Bubut ..................................................................................... 34
Gambar 3.8 Mesin Uji Tarik ................................................................................ 35
Gambar 3.9 Alat Uji Kekerasan Brinell ............................................................... 36
Gambar 3.10 Mikroskop ....................................................................................... 36
Gambar 3.11 Proses pembuatan cetakan .............................................................. 37
Gambar 3.12 Penuangan besi cor cair dari tanur ke dalam kowi ......................... 38
Gambar 3.13 Penuangan besi cor cair ke dalam ladle .......................................... 39
Gambar 3.14 Penuangan besi cor cair ke dalam cetakan ..................................... 39
Gambar 3.15 Hasil coran ...................................................................................... 40
Gambar 3.16 Standar ukuran spesimen pengujian tarik ....................................... 41
Gambar 3.17 Dimensi benda uji tarik ................................................................... 41
Gambar 4.1 Grafik rata-rata kekerasan Brinell Besi Cor ..................................... 48
Gambar 4.2 Grafik rata-rata kekuatan tarik besi cor kelabu pada beberapa
komposisi Mn ................................................................................... 50
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
Gambar 4.3 Grafik rata-rata regangan besi cor kelabu pada beberapa
komposisi Mn ................................................................................... 51
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi kandungan besi cor................................................................ 4
Tabel 2.2 Standar Besi Cor Kelabu ......................................................................... 7
Tabel 2.3 Sifat Mekanis Besi Cor Kelabu ............................................................... 8
Tabel 2.4 Diameter indentor pengukuran kekerasan Brinell dan Beban ............... 25
Tabel 2.5 Standar pengujian kekerasan Rockwell ................................................. 26
Tabel 3.1 Pengunaan indentor uji kekerasan Brinnel ............................................ 44
Tabel 4.1 Data hasil pengujian kekerasan pada beberapa komposisi Mn ............. 47
Tabel 4.2 Data hasil pengujian tarik besi pada beberapa komposisi Mn .............. 49
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 Komposisi besi cor kelabu komposisi 0,46% Mn ........................ 58
LAMPIRAN 2 Komposisi besi cor kelabu komposisi 0,88% Mn ........................ 59
LAMPIRAN 3 Komposisi besi cor kelabu komposisi 1,28% Mn ........................ 60
LAMPIRAN 4 Komposisi besi cor kelabu komposisi 1,77% Mn ........................ 61
LAMPIRAN 5 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,46% Mn ........ 62
LAMPIRAN 6 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,46% Mn ........ 63
LAMPIRAN 7 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,46% Mn ........ 64
LAMPIRAN 8 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,46% Mn ........ 65
LAMPIRAN 9 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,46% Mn ........ 66
LAMPIRAN 10 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,88% Mn ...... 67
LAMPIRAN 11 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,88% Mn ...... 68
LAMPIRAN 12 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,88% Mn ...... 69
LAMPIRAN 13 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,88% Mn ...... 70
LAMPIRAN 14 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,88% Mn ...... 71
LAMPIRAN 15 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,28% Mn ...... 72
LAMPIRAN 16 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,28% Mn ...... 73
LAMPIRAN 17 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,28% Mn ...... 74
LAMPIRAN 18 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,28% Mn ...... 75
LAMPIRAN 19 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,28% Mn ...... 76
LAMPIRAN 20 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,77% Mn ...... 77
LAMPIRAN 21 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,77% Mn ...... 78
LAMPIRAN 22 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,77% Mn ...... 79
LAMPIRAN 23 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,77% Mn ...... 80
LAMPIRAN 24 Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,77% Mn ...... 81
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Besi cor merupakan salah satu material teknik yang paling banyak
digunakan karena proses pembuatannya yang mudah, mampu diproduksi secara
massal, dan biaya proses produksi yang kompetitif. Besi cor memiliki beberapa
kelebihan diantaranya mudah dituang menjadi bentuk yang rumit, tahan aus, mudah
dilakukan proses permesinan, peredam getaran yang baik (damping capacity),
mempunyai kekuatan tekan yang tinggi, dan sifat korosinya lebih baik
dibandingkan dengan baja kontruksi biasa (Umardani dan Nurferdian, 2009).
Meskipun banyak menawarkan keuntungan, tateapi terdapat beberapa kekurangan
yaitu sifat mekaniknya yang tidak setinggi baja. Besi cor kelabu juga memiliki
kekurangan yaitu keuletan yang rendah atau getas.
Besi cor merupakan jenis besi yang berasal dari bijih besi kasar yang dalam
pengolahanannya dengan cara dilebur ataupun dituang, karena proses inilah maka
disebut dengan besi tuang/cor. Dalam proses peleburan atau pengecoran besi cor
kelabu, bahan baku yang digunakan diantaranya besi kasar (pig iron), besi scrap,
baja scrap, dan bahan paduan lain yang memiliki keragaman komposisi. Unsur
karbon dalam material besi cor kelabu lebih tinggi dibandingkan dengan material
baja. Selain unsur karbon, terdapat pula unsur lain diantaranya silikon (Si), mangan
(Mn), sulfur (S), fosfor (P) dan unsur paduan lainnya.
Penambahan unsur-unsur paduan yang sesuai dengan perlakuan panas yang
tepat, maka sifat mekanis besi cor dapat diatur/ditingkatkan susuai dengan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
kebutuhan. Tembaga dan nikel adalah unsur paduan yang sesuai, karena mampu
membentuk grafit dan cenderung menjaga besi cor kelabu bebas dari chill, sehingga
efeknya akan menekan pembentukan ferrit bebas. Hal ini akan meningkatkan sifat
mekanis dari besi cor kelabu (Suprihanto, 2007).
Unsur paduan lain yang dapat meningkatkan sifat mekanis besi cor kelabu
adalah Mn, oleh karena itu penelitian ini akan membahas mengenai pengaruh
variasi unsur Mn terhadap kekuatan tarik dan kekerasan besi cor kelabu, dengan
variasi komposisi Mn sebesar 0,88; 1,28; dan 1,77 persen.
1.2 Rumusan Masalah
Pengujian ini dilakukan untuk menganalisa perbedaan besi cor kelabu tanpa
penambahan mangan dengan besi cor kelabu penambahan mangan guna
mengetahui peningkatan sifat mekanisnya. Rumusan permasalahannya adalah
sebagai berikut :
1. Bagaimana pengaruh komposisi 0,88%, 1,28%, dan 1,77% Mn terhadap
kekerasan besi cor kelabu?
2. Bagaimana pengaruh komposisi 0,88%, 1,28%, dan 1,77% Mn terhadap
kekuatan tarik besi cor kelabu?
3. Bagaimana pengaruh komposisi 0,88%, 1,28%, dan 1,77% Mn terhadap
regangan besi cor kelabu?
1.3 Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
1. Untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi 0,88%, 1,28%, dan 1,77% Mn
terhadap kekerasan besi cor kelabu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
2. Untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi 0,88%, 1,28%, dan 1,77% Mn
terhadap kekuatan tarik besi cor kelabu
3. Untuk mengetahui pengaruh variasi komposisi 0,88%, 1,28%, dan 1,77% Mn
terhadap regangan besi cor kelabu
1.4 Batasan Masalah
Agar penelitian ini lebih mengarah ke tujuan yang ingin dicapai dan tidak
meluas, maka penulis membatasi pokok permasalahan sebagai berikut :
1. Material yang digunakan adalah besi cor kelabu FC 250 dengan kandungan
0,46% Mn
2. Variasi komposisi unsur Mn sebanyak 0,88%, 1,28% dan 1,77%
3. Penambahan unsur Mn ke dalam logam cair menggunakan metode open ladle
4. Cetakan yang digunakan adalah cetakan pasir
5. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik dan pengujian kekerasan
Brinell
6. Spesimen uji tarik menggunakan standar ASTM E8
1.5 Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan akan memberikan manfaat sebagai berikut:
1. Dapat menambah wawasan tentang bahan teknik besi cor terutama besi cor
kelabu.
2. Penelitian ini dapat dijadikan referensi untuk penelitian selanjutnya mengenai
pengaruh penambahan unsur Mn pada besi cor kelabu.
3. Hasil dari penelitian ini diharapkan dapat dikembangkan lebih lanjut.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Klasifikasi Besi Cor
Besi cor merupakan paduan dari besi dan karbon dengan kandungan karbon
antara 2 – 4 persen. Unsur silikon dapat membantu karbon bergerak bebas sehingga
grafit mudah terbentuk sehingga akan mempengaruhi sifat mekanis besi cor.
(Dowling, 2012: 72).
Tabel 2.1 Komposisi kandungan besi cor (Heine, 1971)
Unsur Besi Kelabu
(%)
Besi Nodular
(%)
Besi Putih
(%)
Besi Mampu
Tempa (%)
Karbon (C) 2,5 – 4,0 3,0 – 4,0 1,8 – 3,6 2,2 – 2,9
Silikon (Si) 1,0 – 3,0 1.8 – 2.8 0.5 – 1.9 0.9 – 1.9
Mangan(Mn) 0,2 – 1,0 0,1 – 1,0 0,25 – 0,8 0,15 – 1,0
Fosfor (P) 0,05 – 1,0 0,01 – 0,1 0,06 – 0,2 0,02 – 0,2
Sulfur (S) 0,02 – 0,25 0,01 – 0,03 0,06 – 0,2 0,02 – 0,2
Tabel 2.1 menunjukkan bahwa unsur karbon dan silikon sangat
mempengaruhi jenis besi cor yang dihasilkan. Hal ini terjadi karena karbon dan
silikon mempengaruhi terbentuknya grafit dalam besi cor apabila kandungannya
ditingkatkan, sedangkan pada saat besi cor dalam fasa cair karbon bersenyawa
dengan besi untuk membentuk besi karbida/sementit. Silikon yang terkandung
dalam besi cor akan menyebabkan sementit menjadi tidak stabil sehingga
cenderung membentuk grafit. Selain kandungan karbon dan silikon, terbentuknya
berbagai jenis besi cor juga dipengaruhi oleh laju pendinginan selama proses
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
pembekuan. Unsur-unsur paduan logam ditambahkan ke dalam besi cor untuk
mendapatkan sifat-sifat mekanis yang diinginkan.
Besi cor memiliki temperatur lebur sekitar 1200 oC. Temperatur lebur yang
rendah ini sangat menguntungkan dalam hal pengecoan karena mudah dicairkan
sehingga energi yang dibutuhkan tidak terlalu besar dan dapur peleburan yang lebih
sederhana. Besi cor memiliki sifat mampu tuang yang baik, sebingga mampu
dicetak menggunakan cetakan yang rumit sekalipun. Menurut klasifikasinya besi
cor dapat dikelompokan menjadi empat yaitu :
1. Besi Cor Putih (White Cast Iron)
Besi cor putih dibuat dengan proses laju pendinginan yang cepat sehingga
akan terbentuk karbida Fe3C yang metastabil dan karbon tidak memiliki
kesempatan untuk membentuk grafit.
Gambar 2.1 Struktur mikro besi cor putih
Besi cor putih mengandung unsur karbon sekitar 1,8 – 3,6 %, dan
kandungan mangan antara 0,2 – 0,8 %. Sedangkan kandungan fosfor dan sulfurnya
sekitar 0,2 %. Besi cor putih memiliki sifat yang getas namun kekerasannya tinggi
sehingga besi cor ini biasanya diaplikasikan sebagai suku cadang yang
mengharuskan ketahanan aus.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
2. Besi Cor Kelabu (Grey Cast Iron)
Besi cor kelabu adalah besi cor dengan kadar silikon antara 1 – 3%, sehingga
grafit mudah terbentuk. Dalam hal ini grafit atau karbon bebas tersebar dalam
bentuk serpihan (flake). Grafit yang berbentuk serpih ini menyebabkan besi cor
kelabu mempunyai sifat mampu mesin yang baik serta mampu meredam getaran
(damping capcity). Besi cor kelabu mempunyai sifat mampu las yang rendah,
ketahan korosi yang rendah, dan kekuatan tarik dan keuletan yang rendah sehingga
mudah retak.
Gambar 2.2 Struktur mikro besi cor kelabu
Besi cor kelabu adalah salah satu bahan yang memiliki nilai kekuatan yang
tinggi. Kekuatan dan keuletan besi cor kelabu sangat dipengaruhi oleh jumlah,
bentuk, dan distribusi grafit. Salah satu unsur pembentuk grafit adalah silikon
karena mampu mengubah komposisi eutektik yang diterapkan dengan
menggunakan karbon ekuivalen dan bukan kadar karbon sebenarnya. (Smallman
dan Bishop ,2000).
Besi cor kelabu mempunyai matrik ferrit, perlit, sementit, martensit, dan
bainit yang mempunyai klasifikasi masing-masing. Ferrit dalam besi cor kelabu
sangan ulet namun kekerasannya rendah. Perlit dalam besi cor kelabu mempunyai
kombinasi keuletan dan kekerasan yang baik, namun nilainya masih rendah.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Sementit dan martensit mempunyai kekerasan yang tinggi, tetapi memiliki sifat
yang getas. Diantara matrik-matrik tersebut, bainit memepunyai kekerasan dan
keuletan yang paling baik. (Setyana, L.D: 2015)
Tabel 2.2 Standar Besi Cor Kelabu
(Sumber : Fosesco Ferrous Foundaryman’s Handbook)
Tabel 2.2 menunjukkan spesifikasi besi cor kelabu berdasarkan kekuatan
tarik minimum yang diukur dalam N/mm² yang dimaksudkan untuk membantu
selama proses pengecoran besi cor kelabu, apabila diminta untuk memasok ke
negara lain. Besi cor kelabu diproduksi secara komersial dengan range komposisi
yang sangat luas. Beberapa pengecoran yang memproduksi besi cor kelabu dengan
spesifikasi yang sama bisa saja meggunakan komposisi yang berbeda, hal ini
bertujuan agar biaya bahan baku yang digunakan menjadi lebih efisien atau dengan
menggunakan bahan baku yang secara lokal tersedia disekitarnya. Hal ini dapat
mengoptimalkan pengecoran bahan sesuai dengan spesifikasi maupun geometri
produk yang diinginkan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Tabel 2.3 Sifat Mekanis Besi Cor Kelabu (ASM Vol 1, 2005)
ASTM
A 48
Class
Uji Tarik Tegangan Geser Uji
Kekerasan
MPa ksi Mpa ksi HB
20 152 22 179 26 156
25 179 26 220 32 174
30 214 31 276 40 210
35 252 36,5 334 48,5 212
40 293 42,5 393 57 235
50 362 52,5 503 73 262
60 431 62,5 610 88,5 302
Secara umum besi cor kelabu digolongkan berdasarkan nilai kekuatan
tariknya. Dari Tabel 2.3 dapat diketahui besi cor kelabu memiliki nilai kekuatan
tarik 152 hingga 431 Mpa dan memiliki nilai kekerasan 156 sampai 302 HB.
3. Besi Cor Mampu Tempa (Malleable Cast Iron)
Besi cor mampu tempa terbentuk dari besi besi cor putih yang sudah
dilakukan perlakuan panas, dengan tujuan untuk menguraikan Fe3C sehingga akan
terdekomposisi menjadi besi dan grafit. Grafit yang terbentuk berupa gumpalan
grafit dan tidak memiliki tepi-tepi tajam seperti ditunjukkan pada Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Struktur mikro besi cor mampu tempa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
Besi cor mampu tempa memiliki kandungan karbon sekitar 2,5 % dan
kandungan silikon antara 0,9 – 2,0 %. Perlakuan panas terhadap besi cor ini dapat
membentuk fase feritik, perlitik, atau matensit temper, perubahan struktur diikuti
pula dengan perubahan sifat mekaniknya sehingga memiliki keuletan yang tinggi
dan mampu tempa yang baik. Oleh karena itu disebut besi cor mampu tempa
umumnya digunakan untuk perkakas dan komponen-komponen kereta api.
4. Besi Cor Nodular (Nodular Cast Iron)
Grafit pada besi cor nodular sebesar 10 – 15% dari volume totalnya serta
tersebar merata di dalam matriksnya yang mirip dengan baja karbon seperti
ditunjukkan pada Gambar 2.4. Oleh karena itu besi cor nodular memiliki sifat
mekanik yang dimiliki sebagaimana halnya dengan baja karbon, seperti mampu
tarik dan keuletan yang tinggi. Namun demikian karena struktur besi cor nodular
juga terdapat grafit, maka mampu tarik dan ketahanan impaknya akan lebih rendah
jika dibandingkan dengan baja karbon yang memiliki matrik serupa.
Gambar 2.4 Struktur mikro besi cor nodular
Sifat-sifat besi cor nodular dipengaruhi oleh unsur-unsur yang terdapat
dalam tabel periodik. Beberapa dari unsur tersebut memiliki konsentrasi yang kecil
sehingga pengaruhnya relatif kecil. Pengaruh unsur-unsur ini berhubungan erat
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
dengan kecepatan laju pendinginan dan ketebalan coran, oleh karena itu penentuan
komposisi besi cor nodular sangat memperhitungkan tentang kecepatan laju
pendinginan.
2.2 Grafit Besi Cor Kelabu
Grafit adalah kumpulan karbon yang dihasilkan selama proses pembekuan
dan pendinginan. Grafit memiliki kekerasan sekitar 1 HB, kekuatan tariknya 2
kgf/mm2 (N/mm2) dan masa jeninya 2,2 kg/dm³. Grafit memberikan pengaruh yang
sangat besar terhadap sifat mekanis besi cor kelabu. Salah satu karakteristik yang
dimiliki oleh besi cor kelabu adalah bidang patahannya berbentuk serpih, patahan
yang terjadi dengan rambatan yang melintasi satu serpih ke serpih lainnya. Karena
sebagian besar permukaan patahan melintasi flake grafit dan grafitnya sangat
banyak, maka permukaannya berwarna kelabu. Proses pembentukan grafit terjadi
karena tingginya kadar karbon, unsur Si, temperatur penuangan yang tinggi, dan
laju pendinginan yang lambat (Setyana, 2015).
Struktur besi cor jumlahnya dapat mencapai 85% dari seluruh kandungan
karbon yang ada, sekitar 6 – 17% dari volume total sebagai akibat dari berat jeninya
yang kecil. Sifat mekanis dari besi cor dapat dipengaruhi oleh bentuk, ukuran,
distribusi, dan banyaknya grafit di dalamnya seperti ditunjukkan pada Gambar 2.5.
(Surdia dan Chijiiwa, 1999).
Gambar 2.5 Distribusi grafit besi cor kelabu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
Struktur A, memiliki serpihan grafit yang merata dan orientasinya
sembarang, struktur seperti ini muncul pada besi cor kelas tinggi dengan matrik
perlit. Selain itu terdapat juga serpihan grafit yang bengkok sehingga memberikan
kekuatan yang tinggi pada besi cor kelabu. Grafit yang bengkok ini diperoleh
dengan cara meningkatkan pengendapan kristal-kristal sepanjang austenit
proeutektoid.
Struktur B, memiliki bentuk seperti bunga ros (rosette) dengan orientasi
sembarang. Struktur ini merupakan salat satu sel eutektoid yang bagian tengahnya
mempunyai potongan-potongan halu dari grafit dan serpih grafit radial
disekitarnya. Sruktur seperti ini biasanya terjadi karena produk coran yang tipis dan
mengalami laju pendinginan yang cepat.
Struktur C, memiliki ukuran serpih yangsaling menumpuk dengan orientasi
sembarang, dan muncul pada hyper eutectoid. Hal ini disebabkan karena jumlah
grafit yang begitu banyak, sehingga ferrit sangat mudah mengendap. Akibat
pengendapan ini struktur akan menjadi lemah, sehingga besi cor dengan tipe grafir
seperti ini jarang digunakan.
Struktur D, mempunyai potongan grafit eutekik yang halus, yang
mengkristral diantara dendrit-dendrit kristal austenit dengan orientasi sembarang,
hal ini disebabkan karena pendinginan lanjut pada proses pembekuan eutektik.
Potongan grafit seperti ini menyebabkan besi cor memiliki kekutan yang tinggi
namun keuletannya rendah.
Struktur E, muncul apabila kandungan karbon yang rendah, hal ini akan
mengurangi kekutan besi cor karena jarak yang dekat antara potongan-potongan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
grafitnya. Akan tetapi didapatkan kekuatan yang tinggi, disebabkan karena
kandungan karbon yang rendah dan berkurangnya pengendapan grafit.
2.3 Sifat Mekanis Besi Cor Kelabu
Sifat-sifat mekanis diantaranya kekuatan tarik dan regangan, kekerasan,
kekuatan tekan, kekuatan bentur (impact), kekuatan lelah (fatique), ketahan aus,
sifat mampu mesin, dan peredam getaran. Berikut adalah sifat-sifat penting dari
besi cor kelabu :
1. Kekuatan Tarik dan Regangan
Kekuatan tarik dari besi cor kelabu antara 10 – 30 kgf/mm2, dan
regangannya berkisar 0,3 – 1,2%. Kekuatan tarik yang tinggi juga akan
mempengaruhi regangannya.
2. Kekuatan Bentur
Sifat dari besi cor kelabu getas,dan lemah terhadap benturan. Kandungan
karbon dan fosfor yang tinggi meyebabkan kekuatan bentur menjadi rendah.
3. Kekerasan
Kekerasan besi cor kelabu berkisar 156 – 302 HB dan sangat erat
hubungannya dengan struktur grafit kasar didalam matrik ferit yang menyebabkan
kekerasannya rendah. Namun kekerasannya akan lebih tinggi apabila struktur
grafitnya halus.
4. Mampu Mesin
Besi cor kelabu mempunyai sifat mampu mesin dan ketahanan aus yang
baik, karena grafit pada besi cor kelabu bekerja sebagai pelumas. Sifat mampu
mesin yang baik juga dipengaruhi oleh kekerasan dan kekuatan tariknya, semakin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
rendah kekuatan tarik dan kekerasannya maka sifat mampu mesinnya semakin
tinggi.
2.4 Sifat Fisik dan Kimia Besi Cor Kelabu
Struktur besi cor adalah campuran dari berbagai fasa, seperti grafit, ferrit,
perlit, dan selanjutnya stedit (sulfida mangan) yang masing-masing fasa
mempunyai sfat-sifat sendiri. Sifat dari besi cor kelabu berubah menurut
perbandingan campuran dari fasa-fasa tersebut (Surdia dan Chijiiwa, 1986). Berikut
diuraikan mengenai sifat fisik dan kimia besi cor kelabu :
1. Berat Jenis
Berat jenis besi cor kelabu yaitu 7,1 – 7,3 gr/cm3 pada temperatur kamar,
sedangkan dalam keadaan cair berat jenisnya berkisar antara 6,75 – 6,95 gr/cm3.
Berat jenis ini sangat dipengaruhi oleh kandungan grafit di dalam besi cor kelabu.
Penurunan berat jenis berbanding lurus dengan tingginya temperatur, semakin
tinggi temperatur maka berat jenisnya akan semakin berkurang.
2. Pemuaian Panas
Pemuaian panas pada besi cor kelabu lebih rendah dibandingkan dengan
baja, dan lebih tinggi jika dibandingkan dengan besi cor putih. Pemuaian panas ini
dapat berubah menurut komposisi, struktur, dan temperatur yang diberikan.
3. Konduktivitas Listrik
Grafit merupakan tahanan listrik terbesar. Konduktivitas listrik ini
dipengaruhi oleh kandungan grafit, distribusi serta bentuk dari potongan grafit.
Untuk membentuk grafit, maka dapat ditambahkan karbon dan silisium, sehingga
akan mengurangi konduktivitas listrik dari besi cor kelabu. Selanjutnya, grafit kasar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
mengurangi konduktivitas listrik meskipun besi cor mengandung kadar karbon
yang sama.
4. Ketahan Korosi
Ketahan korosi terhadap asam dari besi cor kelabu tidak terlalu baik apabila
dibandingkan dengan baja, hal ini dikarenakan karena pengaruh sel kimia antara
besi dan grafit. Akan tetapi ketahan korosi besi cor yang disebabkan oleh air murni
maupun air laut lebih baik dari baja. Struktur yang halus dengan potongan-
potongan grafit yang halus sangat baik dalam ketahanan korosi. Ketahan korosi
sulit jika dipengaruhi oleh unsur-unsur lain selain karbon dan silisium, namun untuk
memperbaiki ketahanan korosinya sangat efektif jika ditambakan dengan khrom,
nikel, maupun tembaga (Surdia dan Chijiiwa, 1986).
2.5 Pengaruh Unsur Kimia Pada Besi Cor
2.5.1 Mangan (Mn)
Mangan berasal dari bahasa latinmagnes, berwarna keabu-abuan dan
bersifat getas, sifatnya mirip dengan besi namun mangan lebih ringan. Mangan
memiliki empat bentuk alotropi, yaitu alpha mangan, gamma mangan, beta mangan,
dan delta mangan. Logam ini akan menguap pada 2.061oC (Cardarelli, 2008).
Mangan dapat ditemukan dalam banyak mineral, seperti alabandit (MnS), pirolusit
(MnO2), haussmanit (Mn3O4), dan sebagainya. Mangan biasanya diproduksi dalam
bentuk ferromangan (Fe-Mn-C) dan silikonmangan (Si-Mn-C). Ferromangan
mengandung lebih dari 76% Mn dan 7% C untuk karbon tinggi, 1,5% C untuk
karbon menengah dan kurang dari 1% untuk karbon rendah. Sedangkan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
silikonmangan mengandung sekitar 65–85% Mn, 15% Si, dan 2 % C (Cardarelli,
2008)
Mangan murni tidak bereaksi dengan oksigen, nitrogen maupun hidrogen
pada suhu kamar, namun pada suhu tinggi mangan akan bereaksi dengan oksigen,
sulfur, dan fosfor. Oleh karena itu industri pembuatan besi menggunakan mangan
sebagai bahan reduksi, desulfurisasi, dan defosforisasi. Mangan akan larut dengan
cepat pada kondisi asam dan merupakan unsur penstabil sebagai pengganti nikel
yang harganya mahal.
Gambar 2.6 Diagram fasa Fe-Mn (Kubaschewski, 1982)
Mangan merupakan unsur yang memiliki efek untuk pembentukan karbida
Fe,Mn₃C, jadi semakin tinggi kandungan mangan yang ditambahkan ke dalam besi
cor kelabu maka karbida yang terbentuk juga semakin banyak, yang kemudian
berimbas pada pembentukan perlit yang semakin banyak pula. Banyaknya perlit
akan meningkatkan kekuatan material namun memiliki elongasi atau ductility yang
lebih rendah jika dibandingkan dengan material yang memiliki perlit lebih sedikit.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Mangan yang terdapat dalam besi cor kelabu dapat mengurangi efek buruk
belerang dengan membentuk senyawa MnS (mangansulfida) yang pada besi cor
(FC/FCD) berfungsi sebagai partikel inti pembekuan, dengan demikian khususnya
pada besi cor kelabu proses inokulasi menjadi tidak perlu dilakukan. Selebihnya
Mn akan membentuk karbida dan tersegregasi pada batas butiran yang berdampak
pada penurunan duktilitas.Umumnya kandungan Mn dalam besi cor kelabu berkisar
antara 0,2 – 1,2%, kandungan Mn yang semakin tinggi akan meningkatkan
kandungan perlit di dalam strukturnya. Kandungan Mn yang efektif dalam besi cor
adalah Mn tanpa senyawa S, dengan perhitungan sebagai berikut :
Mn (%) = 1,7 x %S + 0,2 s/d 0,3%…………………………….. (1)
Oleh karena itu semakin banyak kandungan S pada besi cor kelabu, maka
Mn yang dibutuhkan juga semakin tinggi. Kandungan Mn dapat saja lebih dari
1% pada material yang memiliki tebal dimensi yang lebih besar, namun kelebihan
Mn ini bisa memicu terbentukya ledeburit atau pembekuan putih.
2.5.2 Karbon (C)
Karbon sebagai unsur yang paling penting mempunyai pengaruh yang besar
terhadap sifat mekanis besi cor. Jumlah kandungan karbon di dalam besi cor kelabu
sekitar 2 – 3,7 % yang berperan sebagai pembentuk senyawa Fe3C atau sementit
dan dalam keadaan bebas disebut dengan grafit. Meningkatnya unsur karbon dari
2,5 hingga 3,6% pada besi cor menyebabkan titik lumer menurun. Namun dengan
meningkatnya kadar karbon berguna unutk benda tuang yang berdinding tipis dan
benda tuang dengan bentuk istimewa karena besi cor lebih mudah dituang.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
Meningkatnya kandungan karbon sebesar 2,5 hingga 3,6% juga
mengakibatkan kekuatan tarik dan kekuatan lentur dari besi cor kelabu menurun.
Pengurangan kekuatan tarik besi cor kelabu menurun dari 350 N/mm² pada 2,5%
karbon hingga kira-kira 150 N/mm² pada 3,6% karbon. Penurunan kekuatan lentur
besi cor kelabu pada kandungan 2,5% karbon sebesar 560 N/mm² menurun jika
dibandingkan dengan 3,6% karbon yaitu sebesar 300 N/mm². kekuatan lentur besi
cor kelabu adalah lebih tinggi dari kekuatan tariknya. Ini disebabkan karena
kekuatan tekan besi tuang kelabu adalah 2,5 hingga 3 kali kekuatan tariknya.
2.5.3 Silikon (Si)
Seperti halnya dengan karbon, Silikon juga sangat berpengaruh terhadap
sifat mekanis besi cor, keduanya memiliki fungsi yang hampir sama yaitu untuk
mempercepat pembentukan grafit, sehingga kedua unsur ditentukan berdasarkan
harga tingkat kejenuhan karbon. Kandungan silikon yang tinggi memungkinkan
pembentukan grafit, dan dapat meningkatkan sifat mampu mesin dari besi cor
kelabu. Jumlah silikon dalam besi cor menentukan beberapa bagian karbon yang
terikat dengan Fe dan beberapa bagian membentuk karbon bebas setelah mencapai
keadaan seimbang.
Silikon berfungsi untuk membentuk ikatan yang keras dengan Fe sehingga
dapat dikatakan apabila kandungannya diatas 3,25 % mampu meningkatkan
kekerasan besi cor kelabu. Kadar silikon yang tinggi juga dapat memperbesar
kemungkinan pembentukan grafit, sehingga meningkatkan sifat mekanis besi cor.
Untuk benda coran yang kecil dianjurkan menggunakan kadar Si yang tinggi,
sedangkan untuk coran yang besar menggunakan kadar yang lebih rendah. Untuk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
memperoleh bahan yang tahan terhadap asam dan korosi, kadar silikon yang
diberikan sebesar 17 %.
2.5.4 Sulfur (S)
Sulfur akan mengurangi kelarutan karbon dalam besi cor akan
meningkatkan penggrafitan. Namun pada kenyataannya penambahan sulfur justru
akan mengurangi grafit dan cenderung membentuk besi cor putih, kecuali jika
adanya kandungan Mn di dalam besi cor. Sulfur cenderung akan membentuk
sulphide dan membentuk besi cor putih yang biasanya akan menimbulkan bintik-
bintik keras pada permukaannya.
2.5.5 Fosfor (P)
Fosfor dapat meningkatkan fluiditas logam cair dan menurunkan titik
leburnya, oleh sebab itu kadar fosfor yang diajurkan adalah sekitar 1% ditambahkan
pada besi cor yang kecil dan memiliki bagian yang tipis. Kadungan fosfor lebih dari
1% dapat mencegah pembentukan grafit, serta mengurangi kelarutan karbon dan
memperbanyak sementit, sehingga struktur besi cor menjadi keras akibat sementit
sukar terurai. Saat proses peleburan, biasanya terjadi peningkatan kadar fosfor
hingga 0,02%. Untuk mengendalikan hal tersebut perlu dipilih kualitas besi bekas
yang tepat.
2.5.6 Chromium (Cr)
Cr dapat mengakibatkan pembentukan ferrit bebas dan membentuk struktur
perlitik sehingga mampu meningkatkan kekuatan tarik dan kekerasan besi cor
kelabu. Terlalu banyak Cr akan menurunkan sifat machinability, namun untuk
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
keperluan khusus seperti camshaft Cr bisa saja ditambahkan hingga 1% untuk
meningkatkan ketahan aus.
2.6 Dasar-Dasar Pengecoran (Casting)
2.6.1 Pengertian Pengecoran
Pengecoran adalah suatu proses manufaktur yang menggunakan logam cair
dan cetakan untuk menghasilkan produk dengan bentuk geometri yang diinginkan.
Dalam prosesnya, tahapan dalam proses pengecoran memiliki parameter yang harus
diperhatikan, meliputi pembuatan cetakan, persiapan peleburan logam, penuangan
logam cair kedalam cetakan (pouring), pengangkatan atau pelepasan produk dari
cetakan, hingga proses daur ulang pasir cetakan.
Dibandingkan dengan proses permesinan, pengecoran memiliki kelebihan
dan kekurangan, kelebihan yang paling penting adalah dari segi komplek atau
tidaknya suatu produk yang dihasilkan. Produk yang dihasilkan memiliki bentuk
dan geometri internal maupun eksternal yang komplek, yang biasanya tidak bisa
atau sukar dilakukan dalam proses permesinan. Selain itu dalam proses pengecoran
ini tidak ada material sisa, sedangkan dalam proses permesinan akan menghasilkan
material sisa akibat proses pembentukan produknya.
Akan tetapi proses pengecoran ini memiliki kekurangan, yaitu adanya
keterbatasan sifat mekanik dari produk yang dihasilkan. Hal ini disebabkan karena
adanya porositas atau penyusutan material pada saat pembekuan. Kekurangan lain
dalam proses pengecoran adalah keakuratan dimensi ukuran untuk beberapa proses
pengecoran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
2.6.2 Sifat Logam Cair
Logam cair adalah cairan seperti air tetapi memiliki berat jenis logam cair
lebih besar dari pada air. Seperti kita ketahui, berat jenis air adalah 1000 kg/m3,
sedangkan berat jenis besi cor 6800 – 7800 kg/m3. Aliran logam cair sangat
dipengaruhi oleh kekentalan logam cair dan kekerasan cetakan. Kekentalan logam
cair sangat tergantung pada temperatur leburnya, semakin tinggi temperature maka
kekentalannya akan semakin rendah. Logam cair yang mengalir pada dinding
cetakan pasir tidak akan menyebabkan dinding cetakan menjadi basah maupun
meresap ke dalam cetakan, asalkan jarak antar partikel pasir sangat rapat.
Apabila logam cair melalui rongga pada sebuah cetakan, logam cair tersebut
tidak mengikuti keadaan cair sempurna. Jika temperaturnya jauh di atas titik
leburnya, maka lapisan beku tidak akan cepat muncul pada permukaan dinding
cetakan. Jika temperaturnya dekat dengan titik leburnya, maka lapisan beku akan
cepat muncul pada permukaan dinding permukaan, yang akan menyebabkan jalan
aliran menjadi sempit. Hal ini mengakibatkan mampu alir dari logam cair akan
menurun, karena jalan aliran meyempeit dan bisa saja menyumbat aliran.
2.6.3 Pengecoran dengan Cetakan Pasir
Pengecoran menggunakan cetakan pasir merupakan suatu proses
manufaktur yang menggunakan pasir sebagai media cetaknya untuk menghasilkan
bentuk coran yang mendekati bentuk geometri akhir produknya. Cetakan pasir
merupakan cetakan yang paling banyak digunakan karena memiliki beberapa
keunggulan yaitu mampu mencetak logam dengan titik lebur yang tinggi dan
mampu mencetak benda cor dengan berbagai macam ukuran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
Proses pengecoran cetakan pasir meliputi : pembuatan cetakan, persiapan
dan peleburan logam, penuangan logam cair ke dalam cetakan, pembongkaran dan
pembersihan coran, serta proses daur ulang pasir cetakan.
2.7 Pengujian
2.7.1 Pengujian Tarik
Uji tarik bertujuan untuk mengetahui sifat-sifat mekanik dan perubahan dari
suatu material terhadap pembebanan tarik. Beban tarik tersebut dimulai dari nol dan
berhenti pada beban atau tegangan patah tarik dari material yang diuji. Spesimen
yang akan diuji telah dibentuk memiliki ukuran standar pengujian tarik kemudian
dipasang dengan cara menjepit kedua ujungnya kemudian diberikan beban atau
gaya tarik secara perlahan, dari nol hingga benda uji tersebut patah.
Gambar 2.7 Alat uji tarik
Bentuk dan ukuran benda uji yang dipakai disesuaikan dengan alat uji yang
dipakai yaitu dengan menggunakan standar ASTM, dan perhitungan yang
digunakan menggunakan rumus :
a. Rumus kekuatan tarik
σ = 𝑃𝑚𝑎𝑥
𝐴0 …………………………….. (2)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
𝜎 = Tegangan tarik (kg/mm2)
Pmax = Tegangan maksimum yang diberikan (kg)
A0 = Luas penampang spesimen uji (mm2 )
b. Rumus regangan
Ꜫ = 𝐿1−𝐿0
𝐿0𝑋100% ………………… (3)
Ꜫ = Regangan total (%)
L1 = Panjang mula-mula (mm)
L0 = Panjang setelah patah (mm)
Gambar 2.8 Diagram Tegangan - Regangan
(Sumber: Suroto. A, Sudibyo. B: Ilmu Logam/Metalurgi, hal 3)
Gambar 2.2 menunjukkan pada saat tidak ada pembebanan (0) hingga
mencapai titik E/P, garis pada grafik masih menunjukan garis lurus. Titik E/P
disebut batas elastis, sebenarnya nilai pada titik P lebih besar dari titik E, tetapi
karena besarnya hanya berbeda sedikit maka kedua titik tersebut besarnya dianggap
sama. Besarnya pembebanan di daerah 0-E, maka spesimen uji hanya akan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
mengalami deformasi elastik. Disebut elastic karena jika gaya pembebanan
dihilangkan, maka spesimen uji tersebut akan kembali pada panjang mula-mula,
titik E merupakan batas antara deformasi elastik dan deformasi plastik. Apabila
besarnya gaya pembebanan yang diberikan telah melewati titik E, maka grafik yang
terbentuk akan berupa garis lengkung karena 0-E merupakan garis lurus, maka
berlaku hubungan modulus elastisitas E :
E = 𝜎
Ꜫ …………………………… (4)
Pengecilan penampang terjadi pada saat tegangan sudah mencapai titik S,
pada titik S ini pula specimen uji mengalami pertambahan panjang walaupun beban
yang diberikan tidak ditambah, titik S dinamakan Yield Point. Apabila pembebanan
yang terjadi sudah mencapai tititk B, maka tegangan ini merupakan tegangan tarik
maksimum yang mampu ditahan oleh spesimen uji tersebut. Titik B dinamakan
tegangan patah, karena pada titik B spresimen uji akan menunjukkan gejala patah
berupa retakan. Retakan ini akan semakin bertambah dan akhirnya spesimen uji
akan patah pada titik F. Dari pengujian tarik dapat diketahui sifat mekanik dari suatu
material:
a. Semakin tinggi kemampuan kekuatan tarik suatu material, maka akan lebih
kuat juga material tersebut mampu untuk menerima kekuatan tarik. Tetapi jika
semakin rendah kemampuan tarik suatu material, maka akan semakin lemah
pula dapat menerima kekuatan tarik.
b. Semakin tinggi regangan yang terjadi pada suatu material maka semakin
mudah material tersebut untuk dibentuk, begitu pula sebaliknya. Jika semakin
kecil regangan maka material tersebut akan sulit untuk dibentuk.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
2.7.2 Pengujian Kekerasan
Kekerasan (hardness) adalah salah satusifat mekanik dari suatu material.
Kekerasan suatu material harus diketahui, khususnya material yang dalam
penggunaannya akan mengalami gesekan dan deformasi plastik yang diakibatkan
oleh tekanan. Deformasi plastis merupakan suatu keadaan dari suatu material ketika
menerima gaya, maka sruktur mikro dari material tersebut tidak dapat kembali ke
bentuk semula. Secara ringkas kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan suatu
material untuk menahan beban identasi atau penetrasi (penekanan). Pengujian ini
dilakukan dengan cara memberikan penekanan pada bidang benda uji
menggunakan indentor dan beban tertentu. Uji kekerasan merupakan pengujian
yang paling efektif untuk mengetahui nilai kekerasan dari suatu material, karena
dengan pengujian ini dapat dengan mudah mengetahui sifat mekanis material
tersebut. Meskipun pengukurannya hanya dilakukan pada satu titik atau lebih, nilai
kekerasannya cukup valid untuk menyatakan kekerasan dari suatu material.
Ada tiga macam metode kekerasan yang umumnya digunakan, yaitu :
1. Pengujian Kekerasan Brinell (HB/BHN)
Metode kekerasan Brinnel ini diajukan oleh J.A Brinell pada tahun 1900 ini
merupakan uji kekerasan yang paling banyak digunakan serta disusun
pembakuannya (Dieter, 1987). Uji kekerasan ini merupakan pembentukan lekukan
pada permukaan logam dengan menggunakan bola baja yang dikeraskan, kemudian
ditekan dengan pembebanan tertentu. Pengujian ini menggunakan boal baja keras,
dengan diameter bola baja bervariasi yaitu 10 mm, 5 mm, dan 2,5 mm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
Gambar 2.9 Alat uji kekerasan Brinell
Cara pengujiannya yaitu bola baja dengan lambang D mm ditekan dengan
beban tertentu pada permukaan material yang akan diuji, dengan beban P kg. Beban
yang diberikan biasanya selama 30 detik, setelah itu diameter bekas lekukan diukur
menggunakan mikroskop. Pemilihan beban pada pengujian ini tergantung dari
kekerasan material yang diuji, semakin keras material maka beban yang digunakan
juga semakin besar, begitu juga sebaliknya. Pengujian ini memerlukan permukaan
benda uji yang halus, rata dan bersih dari debu serta kerak. Rumus yang digunakan
untuk menghitung angka kekerasan Brinell adalah sebagai berikut :
BHN = 2𝑃
(𝜋𝐷)(𝐷−√𝐷2−𝑑2) …………………… (5)
Keterangan :
P = beban yang diberikan (kg)
D = diameter bola baja (mm)
d = diameter lekukan (mm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Untuk mengetahui nilai standar yang digunakan untuk diameter bola baja
(indentor) dan beban, dengan daerah kekerasan yang akan diukur dapat dilihat pada
tabel dibawah ini :
Tabel 2.4 Diameter indentor pengukuran kekerasan Brinell dan Beban
(Sumber: Surdia, T., Saito, S. : Teknik pengecoran Logam)
Diameter
Indentor D
(mm)
Beban (kg)
30 D² 10 D² 5 D² 12,5 D² D²
10 3000 1000 500 125 100
5 750 250 125 - -
Bahan yang
diukur
Logam keras,
baja, besi cor
Paduan
tembaga,
paduan
aluminium
keras
Tembaga,
dan paduan
aluminium
Logam
lunak,
timah dan
lainnya
Logam
lunak,
timah dan
lainnya
1. Pengujian Kekerasan Rockwell (HR/RHN)
Pengujian kekerasan dengan metode Rockwell dilakukan dengan tujuan
untuk menentukan kekerasan suatu material terhadap indentor kerucut intan yang
ditekankan pada permukaan material uji . Adapun standar pengujian kekerasan
dengan metode Rockwell ditinjukkan pada Tabel 2.5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
Tabel 2.5 Standar pengujian kekerasan Rockwell
Skala Penekan
Beban Skala
Kekerasan
Warna
Angka Awal Utama Jumlah
A Kerucut Intan 120 10 50 60 100 Hitam
B Bola Baja 1,558 mm 10 90 100 130 Merah
C Kerucut Intan 120 10 140 150 100 Hitam
D Kerucut Intan 120 10 90 100 100 Hitam
E Bola baja 3,175 mm 10 90 100 130 Merah
F Bola Baja 1,558 mm 10 50 60 130 Merah
G Bola Baja 1,558 mm 10 140 150 130 Merah
H Bola Baja 3,175 mm 10 50 60 130 Merah
K Bola Baja 3,175 mm 10 140 150 130 Merah
L Bola Baja 6,35 mm 10 50 60 130 Merah
M Bola Baja 6,35 mm 10 90 100 130 Merah
P Bola Baja 6,35 mm 10 140 150 130 Merah
R Bola Baja 12,7 mm 10 50 60 130 Merah
S Bola Baja 12,7 mm 10 90 100 130 Merah
V Bola Baja 12,7 mm 10 140 150 130 Merah
2. Pengujian Kekerasan Vickers (HV/HVN)
Pengujian ini didasarkan pada penekanan indentor yang berbentuk pyramid
diamond terbalik dengan sudut puncak 136⁰ ke permukaan logam yang akan diuji
kekerasannya, dimana permukaan logam harus rata dan bersih. Proses pengujiannya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
adalah setelah diberikan gaya yekan secara statis pada permukaan benda uji,
kemudian dihilangkan dan pyramid diamond dikeluarkan dari bekas yang terjadi,
maka diagonal segi empat bekas teratas kemudian diukur, yang kemudian ukuran
ini digunakan sebagai angka kekerasan logam yang diuji. Permukaan bekas
merupakan bentuk segi empat karena berbentuk piramida sama siss.
Untuk memperoleh nilai kekerasan Vickers digunakan rumus sebagai
berikut :
Hv = 2𝐹𝑠𝑖𝑛136⁰
𝐷² =
1,8554𝐹
𝐷² …………………… (6)
F = beban yang digunakan (kg)
D = panjang diagonal rata-rata (mm)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
2.8 Tinjauan Pustaka
Penelitian yang telah dilakukan oleh Irawan (2017) membahas mengenai
pengaruh penambahan mangan besi cor kelabu menggunakan cetakan pasir.
Penelitian ini menggunakan pola kayu silinder. Hasil data pengujian yang diperoleh
dari CE meter temperatur awal saat dituang ke dalam cetakan 1356,8 ⁰C, temperatur
liquid 1155,4 ⁰C, temperatur solid 1113,6 ⁰C pada saat tersebut besi mulai padat
namun masih berwarna merah hingga temperatur akhir 1060 ⁰C dimana besi telah
membeku dan megeras dalam waktu 180 detik. Hasil komposisi kimia terdapat 20
unsur tetapi hanya 6 unsur yang berpengaruh terhadap besi cor kelabu yaitu
Fe=0,0512, C=0,0315, Si=0,0175, Mn=0,0037, Cr=0,0018, Ni=0,0004. Unsur
tersebut mengandung lebih dari 0,5% komposisi besi cor kelabu. Gambar struktur
mikro terdapat perbandingan grafit dan sementit, serta terdapat perlit yang membuat
nilai kekerasan meningkat. Dari hasil pengujian kekerasan spesimen tanpa Mn rata-
rata kekerasannya 34,10 HRB, dan spesimen menggunakan Mn rata-rata sebesar
41,14 HRB. Hasil pengujian tarik tanpa Mn didapat hasil tertinggi beban maksimal
sebesar 263,14 N, serta tensile strength 216,16 N/mm², sedangkan spesimen dengan
penambahan Mn didapat hasil tertinggi beban maksimal sebesar 268,12 N,
sedangkan tensile strength 216,75 N/mm².
Imam (2016), penelitian ini membahas mengenai pengaruh kadar mangan
terhadap struktur mikro dan kekerasan baja paduan Fe-17Cr-xMn melalui metode
peleburan. Penelitian ini menggunakan bahan baja karbon Fe-C AISI 1010 (0,1%
C; 0,21% Mn; 0,03% Cr; 0,03 Ni). Ferromangan medium karbon(76,25% Mn;
1,92% C) komposisi kimia. Komposisi Mn yang divariasikan adalah sebesar 10%;
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
12%; 14%; dan 16%. Hasil pengukuran kekerasan Brinell menunjukkan
peningkatan nilai kekerasan dengan bertambahnya kadar Mn dan karbon. Nilai
kekerasan paduan meningkat dari 184,32 HB untuk paduan Fe-17Cr-10Mn,203,33
HB untuk paduan Fe-17Cr-12Mn dan yang tertinggi adalah 247,67 HB untuk
paduan Fe-17Cr-14Mn. Paduan Fe-17Cr-16Mn memiliki kekerasan 245 HB, lebih
rendah dari paduan Fe-17Cr-14Mn. Nilai kekerasan paduan masih sebanding
dengan kadar Mn pada keempat paduan. Pengamatan struktur mikro dapat
disimpulkan bahwa peningkatan kadar Mn pada paduan Fe-17Cr-xMn,
menurunkan jumlah fasa ferrit dan meningkatkan fasa austenite.
Rahardjo dan Bintang (2014), telah melakukan penelitian yang membahas
mengenai pengaruh unsur Ni, Cr, dan Mn terhadap sifat mekanik baja kekuatan
tinggi berbasis laterit. Pada komposisi Mn 0,4% berat; Cr 0,1-0,9% berat dan Ni
0,1 dan 3% berat, terjadi peningkatan tarik yang signifikan, tetapi diiringi dengan
penurunan keuletan baja paduan sintetis. Sifat mekanik tertinggi diperoleh pada
paduan C yaitu kekutan luluh sebesar 561,6 N/mm², kekuatan tarik sebesar 765
N/mm², dan nilai kekerasan sebesar 309,14. Peningkatan sifat mekanik dihasilkan
karena terbentuknya karbida (Fe,Mn)₃C dan (Fe,Cr)₃C dalam baja paduan sintetis
berbasis laterit.
Kesimpulan yang dapat diambil dari ketiga penelitian diatas adalah bahwa
peningkatan komposisi Mn dalam besi maupun baja mampu meningkatkan sifat
mekanisnya, hal ini terjadi karena Mn akan bereaksi dengan Fe dan membentuk
besi karbida FeMn₃C atau yang biasa disebut sementit. Tetapi Mn dalam besi atau
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
baja justru dapat menurunkan keuletannya juga menurunkan jumlah fasa ferrit,
namun akan meningkatkan fasa austenite jika dilihat pada uji struktur mikronya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Skema Penelitian
Skema urutan proses penelitian ditunjukkan pada gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram penelitian
Mulai
Persiapan Bahan
Proses Pengecoran
Besi Cor
Kelabu
Besi Cor
Kelabu 1,2%
Mn
Besi Cor
Kelabu 0,8%
Mn
Besi Cor
Kelabu 1,7%
Mn
Uji Tarik dan Uji Kekerasan
Analisis Data
Kesimpulan
Uji komposisi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
3.2 Bahan yang Digunakan
Dalam proses pembuatan spesimen uji, bahan utama yang digunakan antara
lain sebagai berikut :
a. Besi Cor Kelabu
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah besi cor kelabu
yang diperoleh dari Koperasi Batur Jaya Ceper, dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 3.2 Besi Cor Kelabu
b. Mangan
Bahan paduan yang digunakan dalam penelitian ini adalah mangan dengan
kemurnian 77%. Mangan pada Gambar 3.2 diperoleh di Koperasi Batur Jaya Ceper
Klaten.
Gambar 3.3 Ferromangan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Kedua bahan utama ini nantinya akan dipadukan sehingga menjadi empat
material yang berbeda yaitu sebagai berikut :
1. Besi cor kelabu pengecoran awal
2. Besi cor kelabu komposisi 0,88% Mn
3. Besi cor kelabu komposisi 1,28 % Mn, dan
4. Besi cor kelabu komposisi 1,77 % Mn
3.3 Peralatan yang Digunakan
3.3.1 Alat yang Digunakan Dalam Proses Pengecoran
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
a. Pasir
Proses pengecoran dalam penelitian ini menggunakan cetakan pasir karena
lebih tepat untuk pengecoran besi cor kelabu dan lebih ekonomis. Jenis pasir yang
digunakan adalah pasir alam.
b. Tungku Induksi
Tungku induksi yang ditunjukkan pada Gambar 3.3 digunakan sebagai
tempat peleburan besi cor kelabu. Tanur induksi yang digunakan terdapat di
Koperasi Batur Jaya Ceper dengan kapasitas 500 kg.
Gambar 3.4 Tungku Induksi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
c. Kowi
Kowi digunakan sebagai wadah logam cair dari tanur induksi yang nantinya
akan dipindah ke tempat cetakan pasir untuk mempermudah proses penuangan.
Sebelum logam cair dituang ke dalam kowi, bagian dalam permukaan kowi terlebih
dahulu dilapisi menggunakan pasir khusus agar besi cor cair tidak lengket dan
menyebabkan kebocoran pada kowi. Kowi dapat dilihat pada Gambar 3.4.
Gambar 3.5 Kowi
d. Ladle/Gayung
Ladle dalam penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 3.5, digunakan untuk
menuangkan besi cor kelabu cair ke dalam cetakan. Ladle yang digunakan terdapat
di Koperasi Batur Jaya Ceper dengan kapasitas 10 kg. Sebelum digunakan, bagian
permukaan dalam ladle harus dilapisi dengan pasir khusus agar besi cor cair tidak
lengket dan menyebabkan kebocoran.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Gambar 3.6 Ladle dan peganggan ladle
e. Timbangan Digital
Timbangan digital pada penelitian ini digunakan untuk menimbang berat
dari mangan.
f. Saringan
Saringan pada penelitian ini digunakan sebagai pengayak/penyaring pasir
cetakan untuk mendapatkan pasir yang halus merata agar hasil cetakan pasir
menjadi padat dan sempurna.
g. Sekop
Sekop dalam penelitian ini digunakan untuk mempermudah pembuatan
cetakan pasir.
h. Bubuk Batu Kapur
Bubuk batu kapur ini digunakan sebagai pelapis pada bagian luar cetakan
agar pada saat penuangan besi cor cair tidak melekat pada cetakan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
3.3.2 Alat yang Digunakan Dalam Pembuatan Benda Uji
Adapun alat permesinan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut :
a. Mesin Bubut
Mesin bubut yang ditunjukkan pada Gambar 3.7 digunakan untuk membuat
benda uji tarik dari hasil proses pengecoran.
Gambar 3.7 Mesin Bubut
b. Gergaji
Gergaji digunakan untuk memotong hasil coran menjadi bagian yang lebih
kecil. Potongan ini yang digunakan sebagai spesimen uji kekerasan.
c. Kikir
Kikir digunakan memperhalus permukaan hasil coran maupun bekas
pemotongan.
d. Amplas
Amplas pada penelitian digunakan untuk menghaluskan permukaan
spesimen untuk proses pengujian kekerasan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
e. Jangka Sorong
Alat ukur jangka sorong digunakan untuk mengukur spesimen pada saat
proses permesinan.
3.3.2 Alat Pengujian
Ada alat pengujian yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
a. Mesin Uji Tarik
Mesin uji tarik digunakan untuk mengetahui kekuatan tarik dan regangan
dari spesimen bahan yang diuji yaitu besi cor kelabu. Mesin uji tarik pada Gamabar
3.8 terdapat di laboratorium Universitas Sanata Dharma.
Gambar 3.8 Mesin Uji Tarik
b. Alat Uji Kekerasan Brinnel
Alat uji kekerasan ini digunakan untuk pengujian ketahanan material
terhadap deformasi plastis yang diakibatkan oleh tekanan, sehingga dapat diketahui
kekerasan dari suatu material tersebut. Alat uji kekerasan ditunjukkan pada Gambar
3.9 terdapat di laboratorium Universitas Sanata Dharma yaitu alat uji kekerasan
Brinell.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Gambar 3.9 Alat Uji Kekerasan Brinell
c. Mikroskop
Mikroskop dalam penelitian ini digunakan untuk menentukan dan
mengukur diameter bekas penekanan indentor pada spesimen uji setelah pengujian
kekerasan Brinnel. Mikroskop yang digunakan terdapat di laboratorium Universitas
Sanata Dharma dan ditunjukkan pada Gambar 3.10.
Gambar 3.10 Mikroskop
3.4 Proses Pengecoran
Pada saat melakukan proses pengecoran ada beberapa tahapan yang harus
dilakukan. Proses pertama adalah mempersiapkan alat dan bahan, pembuatan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
cetakan, selanjutnya peleburan (melting) material, kemudian penuangan (pouring)
logam cair ke dalam cetakan dan terakhir pembongkaran cetakan.
Dalam penelitian ini penambahan mangan dilakukan dengan menumbuk
terlebih dahulu bongkahan mangan menjadi butiran halus agar nantinya dapat
tercampur secara merata. Mangan yang telah dihaluskan kemudian ditimbang dan
dihitung persentase beratnya sesuai dengan kapasitas ladle. Hal ini dilakukan
karena mangan tidak dilebur di dalam tungku, melainkan ditambahkan ke dalam
ladle sebelum besi cor cair dituangkan ke dalam cetakan.
3.4.1 Cetakan yang Digunakan
Proses pengecoran dalam penelitian ini menggunakan cetakan pasir karena
lebih tepat untuk pengecoran besi cor dan lebih ekonomis. Siapkan pasir cetak yang
akan digunakan, lalu padatkan pasir pada pola sesuai dengan bentuk coran yang
akan dibuat termasuk buat lubang aliran masuk untuk mengalirkan logam kedalam
rongga cetakan. Dalam pembuatan cetakan pasir ini ditunjukkan pada Gambar 3.11,
pastikan pasir benar-benar padat sehingga tidak ada rongga yang dapat
mengakibakan cacat pada hasil coran.
Gambar 3.11 Proses pembuatan cetakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
3.4.2 Peleburan Bahan
Peleburan besi cor kelabu dilakukan menggunakan tanur induksi. Material
yang telah disapkan sebelumnya dimasukkan sedikit demi sedikit kedalam tanur
induksi. Artinya, setelah material sedikit demi sedikit dimasukan ke dalam tanur
induksi harus ditunggu sampai cair terlebih dahulu, kemudian ditambahkan
material lagi hingga tanur terisi penuh. Proses ini membutuhkan waktu kurang lebih
selama 45 menit.
3.4.3 Penuangan Logam Cair
Setelah bahan dilebur dan menjadi logam cair, tahap selanjutnya adalah
penuangan bahan ke dalam cetakan. Kowi yang telah dilapisi dengan pasir khusus
disiapkan, kemudian logam cair yang berasal dari tanur induksi dituamgka ke dalam
kowi. Gambar 3.12 merupan proses penuangan besi cor cair dari tanur induksi ke
dalam kowi.
Gambar 3.12 Penuangan besi cor cair dari tanur ke dalam kowi
Setelah itu kowi dibawa menggunakan crane ke bagian cetakan. Kemudian
logam cair yang ada di dalam kowi dituangkan ke dalam ladle untuk mempermudah
penuangan (pouring) ke dalam cetakan, seperti ditunjukkan pada Gambar 3.13.
Sebelum dituang ke dalam ladle, Mn terlebih dahulu dimasukkan ke dalam ladle
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
sesuai dengan komposisi yang telah ditentukan. Mn yang telah dihaluskan akan
tercampur dengan sendirinya pada saat besi cor cair dari kowi dituangkan ke dalam
ladle.
Gambar 3.13 Penuangan besi cor cair ke dalam ladle
Hal yang perlu diperhatikan saat penuangan logam cair ke dalam cetakan
ini adalah kecepatan penuangan, karena apabila penuangan dilakukan dengan
lambat maka akan menyebabkan cacat pada hasil coran berupa rongga-rongga
udara. Gambar 3.14 merupakan proses penuangan logam cair ke dalam cetakan
pasir.
Gambar 3.14 Penuangan besi cor cair ke dalam cetakan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
3.4.4 Pembekuan dan Pelepasan Coran
Proses selanjutnya adalah pembekuan logam cair. Dalam proses ini
kecepatan atau laju pembekuan akan mempengaruhi coran yang dihasilkan. Setelah
coran membeku, kemudian bongkar cetakan pasir dan bersihkan sisa-sisa pasir yang
masih menempel pada coran kemudian didiamkan hingga dingin, hasil coran
ditunjukkan pada Gambar 3.15. Untuk mempermudah proses selanjutnya, potong
atau kikir coran yang berlebih.
Gambar 3.15 Hasil coran
3.5 Pembuatan Benda Uji
Hasil pengecoran berupa silinder pejal berjumlah 36 buah, untuk uji tarik
berjumlah 32 buah dengan diameter 15 mm dan panjang 180 mm. sedangkan untuk
uji kekerasan berjumlah 4 buah silinder dengan diameter 30 mm dan panjang 300
mm.
3.5.1 Benda Uji Tarik
Setelah proses pengecoran selanjutnya diproses menjadi spesimen uji tarik
melalui proses machining. Benda uji tarik dibuat dengan menggunakan mesin bubut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
sesuai dengan standarisasi ASTM E8/E8M-16a seperti pada Gambar 3.16 dan
Gambar 3.17.
Gambar 3.16 Standar ukuran spesimen pengujian tarik
(Sumber : ASTM E8/E8M-16a)
Gambar 3.17 Dimensi benda uji tarik
Keterangan :
D = 6 mm
L = 24 mm
P = 30 mm
R = 6 mm
PT = 94 mm
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
3.5.2 Benda Uji Kekerasan
Hasil dari proses pengecoran yang berupa silinder pejal berdiameter 30 mm
dan panjang 300 mm kemudian dipotong menggunakan gergaji, hasil potongan
memiliki ketebalan 10 mm. Salah satu sisi dari potongan tersebut kemudian dipilih
dan diamplas untuk digunakan sebagai tempat penekanan indentor.
3.6 Pengujian
Dalam penelitian ini ada dua pengujian yang akan dilakukan, yaitu dengan
pengujian tarik dan uji kekerasan Brinnel. Spesimen yang akan diuji memiliki
kondisi yang berbeda-beda, antara lain :
1. Benda uji tarik dan kekerasan besi cor kelabu FC 250
2. Benda uji tarik dan kekerasan dengan variasi komposisi 0,88%, 1,28%, dan
1,77% Mn
3.6.1 Pengujian Tarik
Spesimen uji yang telah disiapkan, kemudian dijepit kedua ujungnya secara
vertikal terhadap sumbu penjepit pada mesin uji tarik. Beban tarik diberikan mulai
dari nol hingga maksimum sampai berhenti pada tegangan/beban patah dari
spesimen uji. Setiap kali dibuat catatan mengenai perubahan atau pertambahan
panjang dan gaya yang diberikan. Hasil catatan tersebut telah digambarkan dalam
bentuk diagram tegangan-regangan. Adapun urutan langkah pengujian tarik sebagai
berikut :
1. Alat uji tarik, komputer, dan printer disiapkan. Printer digunakan agar hasil
pengujian dan grafik bisa dapat langsung dicetak.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
2. Mesin uji tarik dihidupkan, kemudian pasang benda uji dengan cara
menjepit pada kedua penjepit atas dan bawah pada mesin uji tarik. Penjepit
bagian atas dinaikkan dan diturunkan dengan kecepatan lambat sehingga
penjepit benda uji dalam kondisi yang tepat. Pastikan bahwa posisi benda
uji benar-benar pada kondisi vertikal, kemudian kedua penjepit
dikencangkan.
3. Benda uji diberikan beban tarik dengan kecepatan 5 mm/detik, sehingga
benda uji akan bertambah panjang dan sampai pada saat benda uji tersebut
patah/putus. Perpatahan yang diharapkan adalah pada bagian panjang ukur
(gauge length) dari benda uji.
4. Setelah benda uji patah, print seluruh data yang telah didapatkan selama
pengujian tarik penambahan beban dan pertambahan panjang dengan
interval yang ditentukan.
3.6.2 Pengujian Kekerasan Brinnel
Pengujian kekerasan dengan metode Brinell dalam penelitian ini dilakukan
dengan menggunakan alat uji kekerasan Brinell. Sebelum melakukan pengujian,
terlebih dahulu ditentukan diameter indentor bola baja yang akan digunakan yauit
2,5 mm. Dari indentor yang telah ditentukan, pembebanan yang akan diberikan
terhadap benda uji sebesar 187,5 kg. Lama waktu pemberian beban tekan yang
diberikan adalah selama kurang lebih 30 detik, dan dilakukan lima (5) kali
penekanan dengan titik yang berbeda-beda untuk satu variabel benda uji. Besarnya
nilai kekerasan dapat dihitung menggunakan perhitungan sebagai berikut :
BHN = 2𝑃
(𝜋𝐷)(𝐷−√𝐷2−𝑑2) …………………………………….. (3.1)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
P = Gaya yang diberikan
D = Diameter indentor
d= Diameter lekukan
Diameter indentor yang digunakan tergantung pada tebal spesimen yang
akan diuji. Untuk menentukan hal tersebut dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Pengunaan indentor uji kekerasan Brinnel
Adapun urutan proses pengujian kekerasan sebagai berikut :
1. Permukaan spesimen uji dihaluskan menggunakan amplas untuk
mendapatkan permukaan yang merata. Pastikan bahwa permukaan benda uji
benar-benar rata dan tidak terjadi kemiringan.
Tebal Benda Uji (mm) Diameter Indentor/D (mm)
1 – 3 2,5
3 – 6 5
>6 10
Diameter Indentor
(D)
(mm)
𝑃
𝐷2= 5
𝑃
𝐷2= 10
𝑃
𝐷2= 30
Beban (kg)
2,5 31,25 62,5 187,5
5 125 250 750
10 500 1000 3000
HB rata-rata P/D2 Material
160 30 Baja, besi cor
160 – 80 10 Kuningan, logam paduan Cu
80 – 20 5 Aluminium, tembaga
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
2. Setelah itu alat uji kekerasan brinnel disiapkan dan posisikan spesimen uji
tugak lurus terhadap indentor agar pembebanan yang diberikan dapat
maksimal.
3. Beban penekanan ditentukan sesuai dengan Tabel 3.1 dan syarat bola
indentor yang akan digunakan.
4. Lakukan penekanan indentor ke permukaan benda uji dengan cara memutar
handle penekan, kemudian tunggu selama kurang lebih 30 detik untuk
mendapatkan lekukkan yang maksimal.
5. Putar handle penekan ke arah sebaliknya untuk menghilangkan
pembebanan, dan lakukan kembali pembebanan di permukaan spesimen uji
yang berbeda.
6. Ambil dan amati bekas lekukan injakan indentor pada spesimen uji
menggunakan mikroskop.
7. Pengujian kekerasan dilakukan pada daerah/titik berbeda setiap spesimen
sesuai dengan kebutuhan untuk mendapatkan perhitungan yang valid.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Pengujian
Sebelum dilakukan pengujian, hasil coran terlebih dahulu dilakukan proses
uji komposisi bahan. Besi cor kelabu pengecoran awal mengandung 0,46 % Mn,
kemudian kandungan Mn yang divariasikan pada besi cor kelabu adalah sebesar
0,88%, 1,28%, 1,77% Mn. Sehingga terdapat empat material yang digunakan
dengan variasi jumlah Mn yang berbeda-beda,dapat dilihat pada lampiran 1-4 pada
halaman 58-61.
Dalam penelitian ini, ada dua pengujian yang dilakukan, yaitu pengujian
tarik dan pengujian kekerasan. Setelah diperoleh data dari proses pengujian,
selanjutnya dilakukan pengolahan data dan perhitungan kemudian ditampilkan
dalam bentuk tabel dan grafik.
4.2 Data Hasil Pengujian Kekerasan Brinell
Pengujian kekerasan bertujuan untuk membandingkan nilai kekerasan dari
besi cor kelabu pada beberapa komposisi Mn. Pengujian kekerasan ini dilakukan
dengan menggunakan metode uji kekerasan Brinell menggunakan pembebeban
187,5 kg. Pada pengujian kekerasan Brinell ini dilakukan sebanyak lima kali pada
titik yang berbeda-beda agar mendapatkan data yang valid. Untuk memperoleh
hasil perhitungan seperti pada Tabel 4.1 digunakan Persamaan 2.5. Adapun data
hasil pengujian kekerasan dapat dilihat pada Tabel 4.1 dan pada Gambar 4.1.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Tabel 4.1 Data hasil pengujian kekerasan Besi Cor
pada beberapa komposisi Mn
Besi Cor
Kelabu
d
(mm)
P
(kg)
D
(mm)
Kekerasan Brinell
(BHN)
0,46% Mn
1,16 187,5 2,5 167,37
1,24 187,5 2,5 145,11
1,24 187,5 2,5 145,11
1,20 187,5 2,5 155,69
1,14 187,5 2,5 173,68
Rata-rata 157,39
0,88% Mn
1,12 187,5 2,5 180,32
1,10 187,5 2,5 187,33
1,14 187,5 2,5 173,68
1,12 187,5 2,5 180,32
1,10 187,5 2,5 187,33
Rata-rata 181,80
1,28% Mn
1,06 187,5 2,5 202,55
1,04 187,5 2,5 210,83
1,02 187,5 2,5 219,59
1,04 187,5 2,5 210,83
1,04 187,5 2,5 210,83
Rata-rata 210,92
1,77% Mn
0,96 187,5 2,5 249,24
0,94 187,5 2,5 260,40
1,02 187,5 2,5 219,59
1,00 187,5 2,5 228,88
1,00 187,5 2,5 228,88
Rata-rata 237,40
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
Gambar 4.1 Grafik rata-rata kekerasan Brinell Besi Cor
Kelabu pada beberapa komposisi Mn
Gambar 4.1 menunjukkan perbandingan nilai rata-rata antara hasil
pengujian kekerasan Besi Cor Kelabu pada beberapa komposisi Mn, yaitu
komposisi awal 0,46%, 0,88%, 1,28%, 1,77% Mn. Dari grafik tersebut dapat
diketahui bahwa semakin tinggi komposisi Mn pada besi cor kelabu dapat
meningkatkan kekerasannya hingga 50,83%. Peningkatan nilai kekerasan ini terjadi
akibat Mn bereaksi dengan besi karbida dengan membentuk senyawa FeMn₃C, hal
inilah yang membuat besi cor kelabu menjadi lebih keras.
Nilai kekerasan besi cor kelabu komposisi 0,46% Mn sebesar 157,39 BHN
dan selalu mengalami peningkatan. Peningkatan kekerasan besi cor kelabu secara
berturut-turut adalah besi cor kelabu komposisi 0,88% Mn mengalami peningkatan
15,50% yaitu sebesar 181,80 BHN, besi cor kelabu komposisi 1,28% Mn
mengalami peningkatan 34,00% sebesar 210,92 BHN, dan besi cor kelabu
komposisi 1,77% Mn meningkat 50,83% sebesar 237,40 BHN.
157.39181.80
210.92237.40
0
50
100
150
200
250
0,46 0,88 1,28 1,77Kek
eras
an B
rin
ell
(BH
N)
Komposisi Mn (%)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
4.3 Data Hasil Pengujian Tarik
Pengujian tarik ini bertujuan untuk mengetahui kekuatan tarik maksimum
dan regangan dari besi cor kelabu pada beberapa variasi komposisi 0,46%, 0,88%,
1,28%, dan 1,77% Mn. Data hasil pengujian tarik dapat dilihat pada Tabel 4.2 dan
Gambar 4.2.
Tabel 4.2 Data hasil pengujian tarik besi cor kelabu pada beberapa komposisi Mn
Besi
Cor
Kelabu
Benda
Uji
D
(mm)
Lo
(mm)
Pmax
(kgf)
ΔL
(mm)
A
(mm²)
Ꜫ
(%)
σ
(kgf/mm²)
σ
(Mpa)
0,46%
Mn
1 6,00 30 643,56 1,69 28,26 5,63 22,77 223,33
2 6,00 30 669,85 1,47 28,26 4,90 23,70 232,46
3 6,00 30 625,06 1,81 28,26 6,03 22,12 216,91
4 6,00 30 655,74 2,49 28,26 8,30 23,20 227,56
5 6,00 30 647,92 2,66 28,26 8,87 22,93 224,85
Rata-rata 6,75 22,95 225,02
0,88%
Mn
1 6,00 30 736,78 2,32 28,26 7,73 26,07 255,68
2 6,00 30 783,86 2,26 28,26 7,53 27,74 272,02
3 6,00 30 729,00 1,99 28,26 6,63 25,80 252,98
4 6,00 30 760,66 2,15 28,26 7,17 26,92 263,97
5 6,00 30 769,54 1,61 28,26 5,37 27,23 267,05
Rata-rata 6,89 26,75 262,34
1,28%
Mn
1 6,00 30 602,80 2,03 28,26 6,76 21,33 209,19
2 6,00 30 596,59 2,24 28,26 7,46 21,11 207,03
3 6,00 30 601,41 1,80 28,26 6,00 21,28 208,71
4 6,00 30 621,07 2,45 28,26 8,16 21,98 215,53
5 6,00 30 601,22 2,02 28,26 6,73 21,27 208,64
Rata-rata 7,03 21,39 209,82
1,77%
Mn
1 6,00 30 545,83 1,67 28,26 5,57 19,31 189,42
2 6,00 30 578,43 1,18 28,26 3,93 20,47 200,73
3 6,00 30 578,77 2,04 28,26 6,80 20,48 200,85
4 6,00 30 583,39 2,48 28,26 8,27 20,64 202,45
5 6,00 30 537,82 2,06 28,26 6,87 19,03 186,64
Rata-rata 6,29 19,99 196,02
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
Tabel 4.2 menunjukkan data hasil pengujian tarik besi cor kelabu degan
beberapa variasi komposisi Mn. Dilakukan 5 kali pengujian tarik pada setiap variasi
material untuk mendapatkan data yang dibutuhkan. Untuk mengetahui nilai rata-
rata tegangan tarik maksimum dan regangan dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Grafik rata-rata kekuatan tarik besi cor kelabu
pada beberapa komposisi Mn
Dari Gambar 4.2 dapat diketahui nilai rata-rata kekuatan tarik besi cor
kelabu dan besi cor kelabu komposisi 0,46%, 0,88%, 1,28%, dan 1,77% Mn.
Kekuatan tarik besi cor kelabu 0,46% Mn adalah sebesar 225,02 MPa. Nilai
kekuatan tarik tertinggi terjadi pada besi cor kelabu penambahan 0,88% Mn yaitu
sebesar 262,34 MPa atau meningkat 16,59%. Penurunan kekuatan tarik terjadi pada
komposisi 1,28% dan 1,77% Mn. Pada komposisi 1,28% Mn mengalami penurunan
6,75%, dan pada komposisi 1,77% Mn kembali mengalami penurunan sebesar
12,88%.
Dari hasil analisis yang telah dilakukan, dapat dikatakan bahwa komposisi
0,88% Mn dalam besi cor kelabu mampu meningkatkan kekuatan tariknya hingga
225.02
262.34
209.82196.02
0
50
100
150
200
250
300
0.46 0.88 1.28 1.77
Kek
uat
an T
arik
(M
Pa)
Komposisi Mn (%)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
16,59%. Peningkatan kekerasan ini dipengaruhi oleh pembentukan karbida
FeMn₃C, sehingga penambahan Mn yang semakin banyak akan meningkatkan
pembentukan besi karbida yang kemudian akan berimbas pada pembentukan perlit
yang semakin banyak pula. Namun pada komposisi 1,28% hingga 1,77% Mn,
kekuatan tarik besi cor kelabu mengalami penurunan. Penurunan kekuatan tarik ini
bisa disebabkan karena Mn pada komposisi 1,28% dan 1,77% penyebarannya tidak
merata jika dibandingkan dengan komposisi 0,88% Mn. Akibatnya ada bagian Mn
yang berlebih/kaya Mn tetapi juga ada bagian yang sedikit/miskin Mn, sehingga
area patahan uji tarik terjadi pada area yang miskin Mn.
Gambar 4.3 Grafik rata-rata regangan besi cor kelabu
pada beberapa komposisi Mn
Dari Gambar 4.2 dapat diketahui nilai rata-rata regangan besi cor kelabu
komposisi 0,46%, 0,88%, 1,28%, dan 1,77% Mn. Diketahui besi cor kelabu
komposisi 0,46% Mn memiliki nilai regangan sebesar 6,75%. Pada komposisi
0,88% Mn, besi cor kelabu mengalami peningkatan regangan dengan nilai regangan
6.75 6.89 7.03
6.29
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
8.00
0.46 0.88 1.28 1.77
Reg
angan
(%
)
Komposisi Mn (%)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
sebesar 6,89%. Peningkatan regangan kembali terjadi pada komposisi 1,28% Mn
yaitu sebesar 7,03%, namun mengalami penurunan pada komposisi 1,77%.
Dari analisis data yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa komposisi
Mn yang semakin tinggi pada besi cor kelabu mampu meningkatkan regangannya,
namun peningkatannya tidak signifikan. Penurunan nilai regangan terjadi pada
komposisi Mn paling tinggi yaitu komposisi 1,77% sebesar 6,29%, walaupun
penurunan yang terjadi tidak signifikan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Dari pembahasan yang telah diperoleh berdasarkan pengujian yang
dilakukan, dapat ditarik beberapa kesimpulan yaitu sebagai berikut :
1. Komposisi Mn dalam besi cor kelabu yang semakin tinggi mampu
meningkatkan kekerasannya. Besi cor kelabu kandungan 0,46% Mn
memiliki rata-rata nilai kekerasan 157,39 BHN. Setelah komposisi Mn
divariasikan sebesar 0,88%, 1,28%, dan 1,77% nilai kekerasannya selalu
mengalami peningkatan rata-rata sebesar 14,69% setiap perubahan
komposisinya. Peningkatan kekerasan secara berturut-turut adalah sebesar
181,80 BHN, 210,92 BHN, dan 237,40 BHN. Jadi, komposisi Mn hingga
1,77% dapat meningkatkan kekerasan besi cor kelabu hingga 50,83%
apabila dibandingkangkan dengan komposisi awal 0,46% Mn.
2. Kekuatan tarik tertinggi terjadi pada komposisi 0,88% Mn meningkat
16,59% yaitu sebesar 262,34 Mpa, jika dibandingkan dengan komposisi
0,46% Mn. Setelah komposisi Mn melebihi 0,88% yaitu pada komposisi
1,28% dan 1,77% Mn, kekuatan tariknya mengalami penurunan secara
berturut-turut
3. Komposisi Mn yang semakin meningkat pada besi cor kelabu mampu
meningkatkan regangannya, namun peningkatan yang terjadi tidak
signifikan. Nilai regangan terendah terjadi pada komposisi 1,77% Mn yaitu
sebesar 6,29%.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
5.2 SARAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, ada beberapa saran yang dapat
dikemukakan agar penelitian ke depannya memperoleh hasil yang lebih maksimal
adalah sebagai berikut :
1. Untuk penelitian selanjutnya agar data yang diperoleh lebih akurat maka
faktor yang perlu diperhatikan adalah: Ketelitian dalam proses pengukuran
sebelum dilakukan proses pengujian, perlu diperhatikan mengenai ukuran
spesimen yang harus disesuaikan dengan kapasitas alat pengujian, sebisa
mungkin pada saat proses pengujian dilakukan dengan berurutan.
2. Sebelum melakukan pengujian, diharuskan memahami penggunaan alat uji
agar mempermudah proses penelitian.
3. Selama proses penelitian sebaiknya mengambil gambar/foto dari spesimen
sebelum dan setelah pengujian.
4. Untuk penelitian lebih lanjut, sebaiknya menambahkan pengujian struktur
mikro agar dapat diketahui pula pengaruh penambahan Mn pada struktur
besi cor kelabu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 1987, Manual book of ASTM Standart, American Society for Testing
Material, Piladelpia.PA.
ASM Metals Handbook. (1990-1, 2005-2), Vol 01 : Properties and Selection Irons,
Steels, and High-Performance Alloys, ASM International.
Binudi, R. dan Bintang A. 2014. Pengaruh Unsur Ni, Cr, dan Mn Terhadap Sifat
Mekanik Baja Kekuatan Tinggi Berbasis Laterit. Tangerang Selatan: Pusat
Peneltian Metalurgi LIPI.
Brown, J. R. 2000. Foseco Ferrous Foundryman’s Handbook.
Cardarelli, F. 2008. Materials Handbook A Concise Desktop Reference Second
Edition. London: Springer.
Dieter, G. E. 1987. Metalurgi Mekanik. Edisi ke III. Jakarta: Erlangga.
Dowling, N. E. 2012. Mechanical Behavior of Materials. London: Pearson
Education.
Heine, R. W. 1971. The Carbon Equivalent Fe-C-Si Diagram and its Application
to Cast Iron. A.F.S. Cast Metals Research Journal. 7, 49.
Imam, S. 2016. Pengaruh Kadar Mangan (Mn) Terhadap Struktur Mikro dan
Kekerasan Baja Paduan Fe-17Cr-xMn Melalui Metode Peleburan. Surabaya:
Intitut Teknologi Sepuluh November.
Irawan, H. 2017. Pengaruh Penambahan Mangan Terhadap Sifat Fisis dan
Mekanis Besi Cor Kelabu. Surakarta: UMS.
Kubaschewski, O. 1982. Iron-Binary Phase Diagram. Springer Science. Verlag
Berlin Heidelberg.
Setyana, L. D., dan Tarmono, T. (2015). Studi Ukuran Grafit Besi Cor Kelabu
Terhadap Laju Keausan Pada Produk Blok Rem Metalik Kereta Api. Jurnal
Material Teknologi Proses.
Smallman, R. E. dan Bishop, R. J. 2000. Metalurgi Fisik Modern dan Rekayasa
Material. Jakarta: Erlangga.
Suprihanto, A. Satridjo. D. dan Suratman, R.2007. Pengaruh Penambahan Unsur
Cr Dan Cu Terhadap Kekuatan Tarik Besi Cor Kelabu Fc20 . Semarang:
Teknik Mesin Undip.
Surdia, T. dan Chijiiwa, K. 2013. Teknik Pengecoran Logam. Jakarta: PT. Pradnya
Pramita.
Surdia, T. dan Saito, S. 1999. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta: Pradnya
Pramita.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
Umardani dan Nurferdian. 2009. Pengaruh Penambahan Kandungan Silikon Pada
Besi Cor Kelabu Dengan Metode Fluiditas Strip Mould Terhadap Sifat
Mekanis Dan Struktur Mikro.. Semarang: Teknik Mesin Undip.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
LAMPIRAN
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
LAMPIRAN 1: Komposisi besi cor kelabu komposisi 0,46% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
LAMPIRAN 2: Komposisi besi cor kelabu komposisi 0,88% Mn
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
LAMPIRAN 3: Komposisi besi cor kelabu komposisi 1,28% Mn
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
LAMPIRAN 4: Komposisi besi cor kelabu komposisi 1,77% Mn
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
LAMPIRAN 5: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,46% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
LAMPIRAN 6: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,46% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
LAMPIRAN 7:Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,46% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
LAMPIRAN 8: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,46% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
LAMPIRAN 9: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,46% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
LAMPIRAN 10: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,88% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
LAMPIRAN 11: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,88% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
LAMPIRAN 12: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,88% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
LAMPIRAN 13: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,88% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
LAMPIRAN 14: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 0,88% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
LAMPIRAN 15: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,28% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
LAMPIRAN 16: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,28% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
LAMPIRAN 17: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,28% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
LAMPIRAN 18: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,28% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
76
LAMPIRAN 19: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,28% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
77
LAMPIRAN 20: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,77% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
78
LAMPIRAN 21: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,77% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
79
LAMPIRAN 22: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,77% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
80
LAMPIRAN 23: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,77% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
81
LAMPIRAN 24: Hasil pengujian tarik besi cor kelabu komposisi 1,77% Mn.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Recommended