BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian

Untuk dapat mengetahui hasil dari penelitian ini maka pada bab ini

akan di bahas mengenai metode penelitian yakni mengenai proses

pelaksanaan dan prosedur penelitian yang akan di lakukan dalam menguji

benda uji, dimana pelaksanaannya di mulai dari persiapan benda uji sampai

proses pengujian material yang di lakukan.

Ada beberapa pengujian yang dilakukan antara lain meliputi uji

kekerasan sebelum dan sesudah di lakukan Hardening,Tempering I dan II

serta pengujian struktur mikro. Adapun prosedur ini sesuai dengan diagram

aliran yang telah dibuat pada gambar 3.1. Dari hasil pengujian tersebut akan

didapat kondisi normal proses laku panas yang diterapkan meliputi

temperatur dan waktu tahan. Adapun prosedur penelitian dilakukan seperti

yang terlihat pada gambar 3.1 yang mana terlihat tentang proses penelitian

meliputi :

• Pemilihan bahan

• Perlakuan panas dan media quenching

• Pengujian kekerasan dan struktur mikro

• Analisa dan pembahasan

• Kesimpulan

38

Sample material Baja Pahat HSS

Non perlakuan

Hardning 800 0C Dengan HT

60menit

Tempering 200 0C Dengan HT

60menit dan Tempering 100 0C

Dengan HT 60menit

Media

Qeuenching

AIR UDARA OLI

Pengujian kekerasan

Metalografi

Analisa

Kesimpulan

Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian

39

3.2. Spesinen Uji

3.2.1 Persiapan Materian Benda Uji

Baja yang digunakan berbentuk batangan kubus denganpanjang 50mm

dan lebar 50mm

50mm

50mm

50mm

Gambar 3.2. Specimen benda uji

specimen uji dikelompokkan sesuai dengan proses yang akan dilakukan pada

material tersebut, seperti terlihat pada tabel berikut :

proses Hardening pada

suhu 8000C Pengujian

Jumlah Bahan Uji

( Buah ) Holding Time Hardening

( Menit )

Kekerasan

( Titik )

Metalogfafi

( Buah )

2

2

2

60

60

60

4

4

4

2

2

2

Non Perlakuan

(1Buah ) Suhu Kamar 4 2

Gambar 3.3 Tabel Perincian Benda Uji Proses Hardening

40

Untuk pemanasan dalam tungku, material – material tersebut di

letakkan dalam sebuah box yang terbuat dari plat besi dengan tebal 2mm,

panjang 150 mm, lebar 135 mm dan tinggi 70 mm. Box tersebut harus

dipastikan rapat, karena kalau tidak rapat dapat menyebabkan kerusakan

pada tungku hoffment, karena asap dari box dan mengenai dinding tungku.

3.3. Proses Pengujian

3.3.1 Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan dilakukan dengan menggunakan metode

Rockwell dengan skala HRC, yang menggunakan indentor berupa sebuah

intan berbentuk piramida dengan sudut 1200. Pembebanan yang diberikan

adalah sebesar 150 kgf

Gambar 3.4. Alat uji kekerasan Rockwell

41

Gambar 3.5. Landasan Spesimen Uji

Gambar 3. 6.Indikator Intan Kerucut

Langkah pengujian

1. Bersihkan benda uji dari kotoran dan karat sampai bersih agar

hasilnya baik.

2. Letakan benda uji pada dudukannya lalu setel hingga rata.

3. Kalibrasi mesin uji Rockwell ke skala C dengan mengarahkan

jarum indikator ke skala C dan atur besar beban.

4. Pasang indentor intan kerucut yang bersudut puncak 120° untuk

semua benda uji kekerasan.

5. Naikkan benda uji dengan memutar roda tangan sampai menyentuh

indentor dan kedudukannya harus tetap rata.

6. Tekan dial indicator, tunggu loading selama 60 detik.

42

7. Setelah loading 60 detik kembalikan tuas indicator ke posisi

unload.

8. Lakukan penekanan ke material yang akan diuji dengan beban

penekan 150 Kgf, pada 4 titik penekanan.

9. Mengkonversi harga kekerasan Rockwell ke harga kekerasan

Brinell dan Vickers untuk mengetahui perbedaan harga kekerasan.

Dari hasil data kekerasan Rockwell yang sudah didapat, kita dapat

mengkonversikannya ke bentuk HV dan HB. Tujuan pengkonversian ini

adalah agar kita dapat mengetahui perbedaan nilai kekerasan antara HRC,

HV dan HB.

Keterangan :

• HR = Rockwell Hardness number ( nilai kekerasan Rockwell )

• HB = Brinnell Hardness number ( nilai kekerasan Brinnell )

• HV = Vickers Hardness number ( nilai kekerasan Vickers )

Konversi dari nilai HR ke nilai HV dn HB :

a. Untuk HRC, pencarian nilai HV dapat menggunakan persamaan :

b.Untuk HRC, pencarian nilai HB dapat digunakan persamaan :

43

Skala Beban Mayor

(kg) Tipe Identor Tipe material uji

A 60 Intan kerucut Sangat keras, tungsten, karbida

B 100 1/16” bola

baja

Kekerasan sedang, baja karbon rendah

dan sedang, kuningan, perunggu

C 150 Intan kerucut Baja keras, paduan yang dikeraskan,

baja hasil tempering

D 100 1/8” bola Besi cor, paduan aluminium,

magnesium yang di anneling

E 100 Intan kerucut Baja kawakan

Tabel 3.7. Skala Kekerasan Rockwell

3.3.2 Pengujian Metalografi

Untuk mendapatkan hasil pengujian mikrografi yang baik maka kita

harus teliti dan cermat dalam tiap langkah – langkah yang kita lakukan.

Persiapan – persiapan yang harus dilakukan untuk menghasilkan gambar

struktur mikro yang baik adalah sebagai berikut :

Pemotongan Benda Uji

Pemilihan sampel yang tepat dari suatu benda uji studi mikroskopik

merupakan hal yang sangat penting. Pemilihan sampel tersebut

didasarkan pada tujuan pengamatan yang hendak dilakukan. Pada

umumnya bahan komersil tidak homogen, sehingga satu sampel yang

diambil dari suatu volume besar tidak dapat dianggap representatif.

Pengambilan sampel harus direncanakan sedemikian sehingga

44

menghasilkan sampel yang sesuai dengan kondisi rata-rata bahan atau

kondisi di tempat-tempat tertentu ( kritis ), dengan memperhatikan

kemudahan pemotongan pula. Secara garis besar, pengambilan sampel

dilakukan pada daerah yang akan di amati mikrostruktur maupun

makrostrukturnya. Untuk dapat melihat struktur dalam benda uji

mikroskop optik dengan baik, maka benda uji dipotong sesuai dengan

ukuran alat uji metallografi dalam arah vertikal ataupun horizontal.

Mounting

Setelah dipotong kemudian benda uji di mounting, yang bertujuan agar

memudahkan pengoperasian selama proses selanjutnya ( mudah untuk

dipegang ).

Grinding

Setelah benda uji di mounting baru kemudian diamplas secara berurutan

dari yang kasar sampai yang halus memakai kekasaran kertas amplas

dengan nomor : 220, 400, 500, 800, 1000, 1500 dan 2000. Kertas amplas

terbuat dari bahan alumunium oxide waterproof. Dalam proses grinding

harus selalu dialiri air bersih secara terus menerus dengan tujuan

menghindari timbulnya panas dipermukaan benda uji yang kontak

langsung dengan kertas amplas dan juga untuk menghilangkan partikel-

partikel bahan abrasive menempel pada permukaan benda uji.

45

Gambar 3.8. Mesin Grinding / Poleshing

Polishing

Setelah diamplas sampai halus sampel harus dilakukan pemolesan.

Pemolesan bertujuan untuk memperoleh permukaan sampel yang halus

bebas goresan dan mengkilap seperti cermin dan menghilangkan

ketidakteraturan sampel. Permukaan sampel yang akan diamati di bawah

mikroskop harus benar-benar rata. Apabila permukaan sampel kasar atau

bergelombang, maka pengamatan struktur mikro akan sulit untuk

dilakukan karena cahaya yang datang dari mikroskop dipantulkan secara

acak oleh permukaan sampel.

Dalam memoles digunakan kain poles beludru dan mesin poles. Kain

beludru ditempelkan pada piringan yang berputar pada mesin poles,

kemudian kain diberi pasta alumina berupa partikel abrasive yang sangat

halus. Selama pemolesan benda uji digerakkan kedepan, kebelakang dan

berputar dengan tujuan agar partikel-partikel abrasive dapat terdistribusi

dengan merata diatas piringan penoles. Setiap satu langkah pemolesan

berakhir, benda uji harus senantiasa dicuci dan dibersihkan, yaitu dengan

46

menggunkan alkohol lalu dikeringkan dengan udara hangat. Benda uji

yang sudah dipoles kemudian diperiksa dibawah mikroskop untuk dilihat

apakah masih ada goresan-goresan, inklusi non logam, retakan dan lain-

lain. Apabila masih ada goresan atau retakan maka benda uji harus

dipoles kembali. Polishing akan berakhir bila sudah diperoleh permukaan

benda uji yang bebas dari goresan, retakan dan permukaannya seperti

cermin.

Etsa

Etsa merupakan proses penyegaran atau pengikisan batas butir secara

selektif dan terkendali dengan pencelupan ke dalam larutan pengetsa baik

menggunakan listrik maupun tidak ke permukaan sampel sehingga detil,

struktur yang akan diamati akan terlihat dengan jelas dan tajam. Untuk

beberapa material, mikrostruktur baru muncul jika diberikan zat etsa.

Sehingga perlu pengetahuan yang tepat untuk memilih zat etsa yang

tepat.

Etsa ada 2 jenis yaitu :

a. Etsa Kimia

Merupakan proses pengetsaan dengan menggunakan larutan kimia

dimana zat etsa yang digunakan ini memiliki karakteristik tersendiri

sehingga pemilihannya disesuaikan dengan sampel yang akan diamati.

Contohnya antara lain : nitrid acid / nital ( asam nitrit + alkohol 95% ),

picral ( asam picric + alcohol ), ferric chloride, hydroflouric acid, dll.

Perlu diingat bahwa waktu etsa jangan terlalu lam ( umumnya sekitar

47

4 – 30 detik ), dan setelah dietsa, segera dicuci dengan air mengalir

lalu dengan alkohol kemudian dikeringkan dengan alat pengering.

b. Elektro Etsa ( Etsa Elektrolitik )

Merupakan proses etsa dengan menggunakan reaksi elektoetsa. Cara

ini dilakukan dengan pengaturan tegangan dan kuat arus listrik serta

waktu pengetsaan. Etsa jenis ini biasanya khusus untuk stainless steel

karena dengan etsa kimia susah untuk medapatkan detil strukturnya.

Dalam pengujian ini menggunakan etsa kimia yaitu permukaan benda uji

dicelup dengan waktu ± 10 detik menggunakan larutan Nital 2 % ( alkohol

97 % 100 ml + HNO3 3 ml ) setelah itu dibersihkan dengan air dan alkohol

97 % kemudian dikeringkan dengan udara hangat, tujuannya agar

terhindar dari oksidasi udara sekitar.

Pengamatan dan pemotretan

Setelah melalui proses pengetsaan maka dilakukan proses pemotretan

specimen uji. Karena yang dilihat adalah struktur mikronya, maka

pengamatan dan pemotretan ini dilakukan dengan menggunakan bantuan

mikroskop dan kamera. Kita cari gambar yang terbaik dari masing –

mesing dengan menggeser specimen pelan – pelan.

48

Gambar 3.9. Mikroskopik

49