Draft Laporan Tugas Akhir (Repaired)

8/18/2019 Draft Laporan Tugas Akhir (Repaired)

1/86

TUGAS AKHIR – TL141584

PENGARUH WAKTU CELUP DANPENDINGINAN PROSES COPPERISING PLAINCARBON STEEL TERHADAP STRUKTUR MIKRODAN SIFAT MEKANIK

ADHA ISORI HARTATA DALIMONTHENRP. 2711100116

Dosen PembimibingSuta sis! S.T.! M.S".D . Agung Pu nia#an! S.T.! M.Eng.

$u usan Te%ni% Mate ia& 'an Meta&u gi(a%u&tas Te%no&ogi In'ust iInstitut Te%no&ogi Se)u&u* No)embeSu aba+a201,


2/86


3/86

FINAL PROJECT – TL141584

EFFECTS OF IMMERSING TIME AND COOLINGRATE OF COPPERIZED PLAIN CARBON STEELTO ITS MICROSTRUCTURE AND MECHANICALPROPERTIES

ADHA ISORI HARTATA DALIMONTHENRP. 2711100116

A'-isoSuta sis! S.T.! M.S".D . Agung Pu nia#an! S.T.! M.Eng.

Mate ia& an' Meta&&u gi"a& Enginee ing De)t.(a"u&t+ o In'ust ia& Te"*no&og+Institut Te%no&ogi Se)u&u* No)embeSu aba+a201,


4/86


5/86

PENGARUH WAKTU CELUP DAN PENDINGINANPROSES COPPERISING PLAIN CARBON STEEL

TERHADAP STRUKTUR MIKRO DAN SIFAT MEKANIK

TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat

Memperoleh Gelar Sarjana Teknik pada

Bidang Studi Metalurgi Manufaktur

Program Studi S-1 Jurusan Teknik Material dan MetalurgiFakultas Teknologi ndustrinstitut Teknologi Sepuluh !opem"er

#leh $ADHA ISORI HARTATA DALIMONTHE

!%P &'111((11)

Disetujui oleh Tim Penguji Tugas *khir $

1+ Sutarsis , S+T+, M+S .......+++++++/Pem"im"ing 10

&+ Dr+ *gung Purnia an, S+T+, M+2ng+..++/Pem"im"ing &0

Surabaya,Juli 2 !"

3


6/86

(halaman ini sengaja dikosongkan)


7/86

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan 4ang maha2sa atas segala anugerah dan karunia-!ya sehingga penulismampu menyelesaikan Tugas *khir yang "erjudul $#P$%&aru' Wa()u C$lu* +a% P$%+i%&i%a% Pr -$- Copperising

Plain Carbon Steel )$r'a+a* S)ru)ur Mi(r +a% Si.a)M$(a%i(/

5aporan tugas akhir ini disusun untuk memenuhi syarat

dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik /ST0 Jurusan Teknik Material dan Metalurgi Fakultas Teknologi ndustri nstitutTeknologi Sepuluh !opem"er Sura"aya+

Penulis mengu apkan terima kasih yang se"esar 6 "esarnyakepada $1+ Tuhan 4ang Maha 2sa atas "erkat ,kesehatan, kekuatan, dan

penyertaan !ya7&+ #rang tua dan keluarga penulis yang selalu mendoakan dan

menyemangati serta mem"erikan dukungan kepada saya78+ Bapak Sutarsis S+T+, M+S selaku dosen pem"im"ing Tugas

*khir79+ Bapak Dr+ *gung Purnia an, S+T+, M+2ng selaku o-

pem"im"ing Tugas *khir7:+ Bapak Dr+ Sungging Pinto antoro selaku ;etua Jurusan

Teknik Material dan Metalurgi FT 6 TS7)+ Dosen Tim Penguji seminar dan sidang, serta seluruh dosen

dan staff Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FT 6 TS7'+ ;epada para petugas dan karya an 5a"oratorium Teknik

Material dan Metalurgi7


8/86

Penulis menyadari "ah a dalam penulisan Tugas *khir

ini masih terdapat kekurangan, di"alik itu terdapat niat tulusuntuk "er"agi pengetahuan "agi sesama+ Penulis "erharap "ah alaporan ini dapat "ermanfaat "agi penulis sendiri dan pem"a a+

Sura"aya, Juli &(1:

Penulis

3iii


9/86

P$%&aru' Wa()u C$lu* +a% P$%+i%&i%a% Pr -$- Copperising Plain Carbon Steel )$r'a+a* S)ru)ur Mi(r +a% Si.a)

M$(a%i(

Na0a 1 A+'a I- ri Har)a)a Dali0 %)'$NRP 1 2 !!! !!3Juru-a% 1 T$(%i( Ma)$rial +a% M$)alur&iD -$% P$0bi0bi%& 1 Su)ar-i-, S4T4, M4S54C P$0bi0bi%& 1 Dr4 A&u%& Pur%ia6a%, S4T4, M4E%&4

ABSTRAK

Tem"aga merupakan salah satu logam yang kerap dipadukandengan "aja+ Metode brazing menjadi salah satu ara dalam

proses pemaduan ini+ Fenomena penetrasi tem"aga ke dalam "aja juga merupakan salah satu hal yang umum ditemui di prosesbrazing + Tujuan penelitian ini untuk menganalisa pengaruh aktu

elup dan pendinginan proses copperising plain carbon steel terhadap struktur mikro dan sifat mekanik+ Penam"ahan @u pada

plain carbon steel kali ini menggunakan proses copperising,Proses ini dilakukan dengan memanaskan "aja pada temperatur >(( ( @ kemudian di elupkan ke dalam tem"aga air untuk kemudian di3ariasikan pendinginan dan aktu elupnya+Pengujian yang dilakukan antara lain uji tarik, uji S2MA2D dan

pengamatan struktur mikro+ =asil copperising menunjukkan

adanya peru"ahan pada "atas "utir dari "aja di"andingkan dengankondisi a al "aja, hal ini dise"a"kan pengaruh pendinginan+=asil mapping 2D menunjukkan terjadi difusi tem"aga kedalam "aja+ !amun, "elum ditemukan pengaruh dari @u terhadap

peningkatan sifat mekanik "aja+

KATA KUNCI 1 copperising , )$0ba&a, -)ru()ur 0i(r , +i.u-i

iC


10/86



11/86

E..$5)- . I00$r-i%& Ti0$ a%+ C li%& Ra)$ . C **$ri7$+Plai% Carb % S)$$l ) I)- Mi5r -)ru5)ur$ a%+ M$5'a%i5al

Pr *$r)i$-

Na0$ 1 A+'a I- ri Har)a)a Dali0 %)'$NRP 1 2 !!! !!3D$*ar)0$%) 1 Ma)$rial- a%+ M$)allur&i5al E%&A+8i- r 1 Su)ar-i-, S4T4, M4S54C 9A+8i- r 1 Dr4 A&u%& Pur%ia6a%, S4T4, M4E%&4

ABSTRACT

Copper is one of the most common alloyed metal in steel. brazing is a method in this alloying process. Phenomena of copper

penetration into steel is also a common matter found in brazing process. Tha aim of this research was to analyze effects of immersing time and cooling of plain carbon steel copperising

process. n this research, addition Cu to plain carbon steel used copperising process. This process was performed by heating steel to !"""C temperature, then copper immersed into melted copper and later its cooling and immersing time was #ariated. Testingsused such as tensile test, hardness test, $%&'% test, and

structure micro obser#ation. *esult of copperising shows different grain boundary of steel if compared to steel inital condition, it was because the effect of cooling. % mapping result shows

copper diffusion into steel. +owe#er, effect of Cu to the increaseof steel mechanic properties has not been obser#ed.

K$y6 r+-1 copperizing , 5 **$r, 0i5r -)ru)ur$-, +i..u-i %

Ci


12/86



13/86

D*FT*% S;*T* P2!G*!T*%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

*BST%*;+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

*BST%*@T+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

D*FT*% S ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

D*FT*% G*MB*%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

D*FT*% T*B25++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

B*B P2!D*= 5 *!+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

1+1 5atar Belakang++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

1+& Perumusan Masalah++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

1+8 Batasan Masalah++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

1+9 Tujuan Penelitian+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

1+: Manfaat Penelitian+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

B*B T !J* *! P ST*;*++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

&+1 Baja++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

&+1+1 Baja kar"on rendah+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

&+1+& Baja * S 1(()+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

&+& Tem"aga+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

&+8 Pendinginan+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

&+8+1 !ormalisasi+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

&+8+1 *nil Sempurna++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

&+8+8 Euen hing+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

&+9 Pengaruh @u pada Baja+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

&+: @ar"urising dan !itriding+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Ciii


14/86

&+) @opper @lad Steel ire++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

&+' Furna e Bra?ing+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

B*B M2T#D#5#G ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

8+1 B*=*!+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

8+& *5*T-*5*T P2!25 T *!++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

8+8 D *G%*M *5 %++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

8+9 P%#S2D % P2!25 T *!+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

8+9+1 Pengujian * al Sampel Baja Plat++++++++++++++++++++++++++++++&&8+9+& Preparasi Sampel ji Tarik, =ardness dan Mikro++++++&&

8+9+8 Proses Pele"uran Tem"aga++++++++++++++++++++++++++++++++++++

8+9+9 Pemanasan Baja * S 1(()++++++++++++++++++++++++++++++++++++

8+9+: Proses Copperising +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

8+9+: Pengujian+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

B*B *!*5 S* D*T* D*! P2MB*=*S*!++++++++++++++++++++&'

9+1 *nalisis Data++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

9+1+1 =asil Pengamatan Makro++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

9+1+& =asil Pengamatan Struktur Mikro+++++++++++++++++++++++++++++++&

9+1+8 =asil Pengujian Morfologi Permukaan+++++++++++++++++++++++8<

9+1+9 =asil ji Tarik+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++9+1+: =asil ji ;ekerasan+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

9+& Pem"ahasan++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

B*B ;2S MP 5*! D*! S*%*!++++++++++++++++++++++++++++++++++++++)1

:+1 ;esimpulan++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

:+& Saran+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Ci3


15/86

D*FT*% P ST*;*

5*MP %*!

B #D*T* P2! 5 S

C3


16/86


C3i


17/86

DAFTAR GAMBAR

Ga0bar 24 ! Diagram Phase Fe-Fe 8@ /*3ner, 1>'90+++++++++++++++++++)Ga0bar 24 2 Struktur mikro tem"aga murni+++++++++++++++++++++++++++++Ga0bar 24 : Diagram fasa Fe 6 @u+++++++++++++++++++++++++++++++++++Ga0bar 24 ; Proses Copper Clad $teel ire +++++++++++++++++++++++++++Ga0bar 24 " /a0 ;a"el hasil copper clad steel /"0 Gam"ar

S2M dari ka"el hasil copper clad steel ++++++++++++++++1:Ga0bar 24 3 -urnace yang digunakan untuk brazing +++++++++++++++1)Ga0bar 24 /a0 difusi tem"aga ke dalam "aja sepanjang

"atas "utir /"0 itra C-ray dari daerah pertemuan antara tem"aga dan "aja+++++++++++++++++++++1'

Ga0bar 24 < Fasa logam air yang terje"ak diantara "atas "utir +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Ga0bar :4 ! Diagram alir Penelitian++++++++++++++++++++++++++++++++++Ga0bar ;4 ! isual permukaan dan penampang melintang

dari sampel copperising /a0 8 menit pendinginan normal /"0 : menit pendinginannormal / 0 8 menit pendinginan epat mediaair /d0 : menit pendinginan epat media air/e0 8 menit pendinginan anealing + /f0 8 menit

pendinginan annealing +++++++++++++++++++++++++++++++++Ga0bar ;4 2 Struktur mikro "aja * S 1(() tanpa perlakuan

dengan per"esaran /a0 1(( kali /"0 &(( kali+++++++++&>Ga0bar ;4 : Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktu

elup selama 8 menit dengan pendinginannormal /a0 "agian tepi sampel per"esaran :( kali/"0 1(( kali / 0 "agian tengah sampel

per"esaran :( kali /d0 1(( kali+++++++++++++++++++++++++++++8Ga0bar ;4 ; Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktu

elup selama : menit dengan pendinginannormal /a0 "agian tepi sampel per"esaran :( kali

C3ii


18/86

/"0 1(( kali / 0 "agian tengah sampel per"esaran :( kali /d0 1(( kali+++++++++++++++++++++++++++++81

Ga0bar ;4 " Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktuelup selama 8 menit dengan pendinginan anil

/a0 "agian tepi sampel per"esaran :( kali /"0 1((kali / 0 "agian tengah sampel

per"esaran :( kali /d0 1(( kali+++++++++++++++++++++++8&Ga0bar ;4 3 Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktu

elup selama : menit dengan pendinginan anil/a0 "agian tepi sampel per"esaran :( kali /"0 1((kali / 0 "agian tengah sampel

per"esaran :( kali /d0 1(( kali++++++++++++++++++++++88Ga0bar ;4 Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktu

elup selama 8 menit dengan pendinginanepat media air per"esaran /a0 :( kali /"0

1(( kali++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Ga0bar ;4 < Baja * S 1(() hasil copperising dengan

aktu elup selama 8 menit pendinginanepat media air per"esaran /a0 &(( kali

/"0 :(( kali menunjukkan ukuran "utir+++++++++++++++89Ga0bar ;4 = Baja * S 1(() hasil copperising dengan

aktu elup selama 8 menit dengan pendinginan epat media air per"esaran/a0 :( kali /"0 1(( kali++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Ga0bar ;4 ! Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktuelup selama 8 menit pendinginan epat

media air per"esaran /a0 &(( kali /"0 :((kali menunjukkan ukuran "utir+++++++++++++++++++++++++++++8:

Ga0bar ;4 !! Baja * S 1(() hasil copperising denganaktu elup selama 8 menit dengan

pendinginan /a0 normal /"0 anil dan/ 0 Huen h++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

C3iii


19/86

Ga0bar ;4 !2 Baja * S 1(() hasil copperising denganaktu elup selama : menit dengan

pendinginan /a0 normal /"0 anil dan/ 0 Huen h++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Ga0bar ;4 !: =asil Mapping 2D pada sampel "ajahasil opperising : menit pendinginan normal/a0 "agian tepi /"0 "agian tengah++++++++++++++++++++++++++8>

Ga0bar ;4 !; =asil Mapping 2D pada sampel "ajahasil opperising : menit pendinginan epatmedia air /a0 "agian tepi /"0 "agian tengah++++++++++91

Ga0bar ;4 !" Spesimen uji tarik J I I &&(1 no+ 18B+++++++++++++++9&Ga0bar ;4 !3 Sampel "aja * S 1(() tanpa perlakuan

/a0 se"elum /"0 sesudah diuji tarik+++++++++++++++++++++++98Ga0bar ;4 ! ;ur3a tegangan regangan "aja * S 1(()

tanpa perlakuan+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++Ga0bar ;4 !< Sampel "aja * S 1(() hasil proses

copperising dengan aktu elup 8 menit

pendinginan normal /a0 se"elum/"0 sesudah diuji tarik+++++++++++++++++++++++++++++++++++

Ga0bar ;4 != ;ur3a tegangan regangan "aja * S 1(()hasil proses copperising dengan aktu elup8 menit pendinginan normal++++++++++++++++++++++++++++++

Ga0bar ;4 2 Sampel "aja * S 1(() hasil prosescopperising dengan aktu elup : menit

pendinginan normal /a0 se"elum/"0 sesudah diuji tarik+++++++++++++++++++++++++++++++++++

Ga0bar ;4 2! ;ur3a tegangan regangan "aja * S 1(()hasil proses copperising dengan aktu elup: menit pendinginan normal+++++++++++++++++++++++++++++++

Ga0bar ;4 22 Sampel "aja * S 1(() hasil prosescopperising dengan aktu elup 8 menit

CiC


20/86

pendinginan epat media air/a0 se"elum /"0 sesudah diuji tarik+++++++++++++++++++++++9>

Ga0bar ;4 2: ;ur3a tegangan regangan "aja * S 1(()hasil proses copperising dengan aktu elup8 menit pendinginan epat media air++++++++++++++++++++:(

Ga0bar ;4 2; Sampel "aja * S 1(() hasil prosescopperising dengan aktu elup : menit

pendinginan epat media air/a0 se"elum /"0 sesudah diuji tarik+++++++++++++++++++++++:1

Ga0bar ;4 2" ;ur3a tegangan regangan "aja * S 1(()hasil proses copperising dengan aktu elup: menit pendinginan epat media air++++++++++++++++++++:&

Ga0bar ;4 23 ;ur3a Tegangan %egangan antara sampelhasil copperising 8 menit dengan "er"agai

pendinginan di"andingkan dengansampel a al++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Ga0bar ;4 2 ;ur3a Tegangan %egangan antara sampel

hasil copperising : menit dengan "er"agai pendinginan di"andingkan dengansampel a al++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Ga0bar ;4 2< Grafik nilai kekerasan seluruh sampel ujidalam B=!+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

CC


21/86


22/86



23/86

BAB IPENDAHULUAN

!4! La)ar B$la(a%&Tem"aga merupakan salah satu unsur yang paling "anyak

diaplikasikan de asa ini+ Dalam aplikasinya, tem"aga menempatiurutan ketiga ter"anyak digunakan sesudah "esi dan aluminium+Tem"aga sendiri sudah menjadi "agian penting dalam sejarahumat manusia sejak ?aman dahulu kurang le"ih sejak tahun 0+ ntuk itu tidaklah heran jika produksi

tem"aga setiap tahun terus meningkat seiring dengan peningkatan jumlah aplikasinya+ !amun, tem"aga terlalu lunak untuk aplikasilangsung dalam "entuk murni, sehingga sering dipadukan denganlogam lain+ Paduan terse"ut nantinya akan menam"ah nilaiekonomis dari tem"aga+

Pada umumnya tem"aga dipadukan dengan timah, sehinggadidapat paduan yang kita kenal dengan se"utan perunggu+ Selainitu tem"aga juga sering dipadukan dengan seng untuk

menghasilkan kuningan+ ;euntungan dari paduan-paduan ini akanmeningkatkan sifat mekanik dari tem"aga itu sendiri+ !amun,selain dengan kedua unsur diatas tem"aga juga dipadukan dengan

"aja selaku logam yang umum penggunaannya+ Penggunaantem"aga dalam pemaduan ini dapat meningkatkan kekuatan,namun mempertahankan keuletannya, "er"eda dengan kar"idadan nitrida /Takaki,dkk &((90+ Penurunan keuletan ini umumnyaterjadi pada metode pengerasan yang "iasa dilakukan, yaitu

penam"ahan kar"on / carburising 0 atau pun penam"ahan nitrogen/nitriding 0+ ;edua proses ini dilakukan dengan memanaskan "ajasampai temperatur tinggi di lingkungan yang mengandung kar"onaktif dan nitrogen aktif, sehingga kar"on dan nitrogen dapat

"edifusi ke dalam "aja hingga men apai kadar tertentu sertakedalaman tertentu pula+ Penam"ahan ini mengaki"atkankekerasan meningkat, namun keuletannya menurun /Suherman,&((80+ *kan tetapi, dengan penam"ahan unsur tem"aga di dalam


24/86

5aporan Tugas *khir *dha sori =artata Dalimonthe - &'111((11)

"aja se"agai paduan akan menurunkan sifat mekaniknya apa"ilakadarnya tidak dikontrol /Seku ono, &(190+

Proses pemaduan tem"aga pada "aja "iasa dijumpai pada pem"uatan ka at listrik+ Metode yang digunakan pada prosesmanufakturnya adalah copper clad steel + Metode ini dipatenkan di*merika Serikat pada tahun 1>': oleh olfram ;le"l+ Prosesyang dilakukan pada metode ini dilakukan dengan mem"alutkanlem"aran tem"aga ke ka at "aja dan kemudian dipanaskansampai temperatur


25/86


!4: Ba)a-a% Ma-ala'*gar diperoleh hasil akhir yang "aik dan sesuai dengan yang

diiinginkan serta tidak menyimpang dari permasalahan yangditinjau, maka "atasan masalah pada penelitian ini adalah se"egai

"erikut$

1+ Pengaruh dari lingkungan sekitar dia"aikan+&+ ;e epatan pengangkatan su"strat dianggap konstan+8+ Peru"ahan temperatur dari su"strat saat akan di elupkan

dia"aikan+

9+ ;ondisi tem"aga dianggap air sempurna+:+ Temperatur selama proses dianggap konstan+

!4; Tu>ua% P$%$li)ia%Tujuan dari diadakannya penelitian ini adalah$

1+ Menganalisa pengaruh aktu tahan dan pendinginan prosesCopperising Plain Carbon $teel terhadap struktur mikro dan

sifat mekanik+&+ Menganalisa mekanisme peningkatan sifat mekanik plaincarbon steel melalui proses copperising +

!4" Ma%.aa) P$%$li)ia%Penelitian kali ini memiliki manfaat untuk mem"erikan

informasi tentang peningkatan sifat mekanik dari "aja kar"onrendah melalui proses copperising yang digunakan se"agai

metode pemaduannya+

8


26/86



9


27/86

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

24! Ba>aBaja adalah paduan unsur Fe dan @, dengan kandungan

kar"on kurang dari &K+ Terdapat ri"uan jenis "aja yang tersediadi pasar, dimana "er"eda komposisi kimia dan proses perlakuan

panasnya+ Menurut komposisi kimianya "aja dapat di"agimenjadi dua kelompok "esar yaitu "aja kar"on /"aja tanpa

paduan, plain ar"on steel0 dan "aja paduan+ Baja kar"on masihmengadung sejumlah unsur lain, tetapi masih dalam "atas-"atastertentu yang tidak "anyak "erpengaruh terhadap sifatnya+ nsur-unsur ini "iasanya merupakan ikutan yang "erasal dari proses

pem"uatan "esiA"aja, seperti mangan dan sili on, dan "e"erapaunsur pengotor, seperti "elerang , phosphor, oksigen, nitrogen danlain-lain yang "iasanya ditekan sampai kadar yang sangat ke il/Bondan T+, &(110+

Sesuai klasifikasi paduan logam ferro , "aja dapat di "agidalam dua golongan "esar, yaitu "aja paduan rendah /lo alloysteel0 dan "aja paduan tinggi /high alloy steel0+ Pada "aja paduanrendah, hanya terdapat sedikit unsur paduan selain kar"ondansedikit mangan, sementara pada "aja paduan tinggi, se arasengaja dimasukkan unsur-unsur lain untuk meningkatkankarakteristik tertentu dari "aja terse"ut+ Sifat mekanik "aja sangatsensiti3e terhadap kandungan kar"on, dimana semakin tinggikar"on, semakin tinggi kekuatan dan kekerasan "aja terse"ut/Bondan T+, &(110+


28/86


Ga0bar 24 ! Diagram Phase Fe-Fe 8@ /*3ner, 1>'90

Dari diagram Fe-Fe 8@ diatas , maka dapat dilihat klasifikasi "aja kar"on "erdasarkan kandungan kar"on yang dimiliki pada "aja terse"ut+

24!4! Ba>a (arb % r$%+a'Baja kar"on rendah merupakan jenis "aja yang paling umum

di gunakan dan yang paling "anyak di produksi dalam jumlahyang "esar+ ;adar kar"on "aja ini kurang dari (,&:K, sertastruktur mikronya terdiri atas ferrit dan sedikit perlit+, sehingga

"aja ini memiliki sifat yang lunak , tetapi memiliki keuletan danketangguhan yang sangat "aik+ Baja ini dapat dimesin dan dilas,tetapi tidak responsi3e terhadap perlakuan panas+ *rtinya, "aja initidak mem"entuk struktur martensit ketika didinginkan dengan

epat+ Baja ini juga tidak dapat dikeraskan /ke uali dengan pengerasan permukaan0+ Be"erapa alikasi dari "aja ini , seperti

)


29/86


"odi mo"il, serta lem"aran "aja untuk pipa, kaleng, serta "entuk stru tural /Bondan T+, &(110+

;elompok lain dari "aja kar"on rendah adalah "aja paduanrendah "erkekuatan tinggi atau yang dikenal juga se"agai "aja=S5*+ ;elompok "aja ini mengandung unsur paduan sepertitem"aga, 3anadium, nikel, dan moly"denum yang totalnya dapatmen apai 1(K+ ;ekuatanya jauh le"ih tinggi daripada "ajakar"on rendah "iasa+ ;ekuatannya dapat men api 9


30/86


=ardness >: =BDensity '+


31/86


Ga0bar 24 2 Struktur mikro tem"aga murni /;undig @o ie,

&(()0

Tem"aga mudah difa"rikasi menjadi ka at, pipa,lem"aran dan lain-lain+ Sifat-sifat tem"aga sepertikonduktifitas listrik, kondukstifitas termal dan ketahanankorosi ialah sifat yang paling "anyak dimanfaatkan, halterse"ut ditunjukkan pada Ta"el &+& /De3enport, &((&0+

Tab$l 24 2 Penggunaan Sifat-Sifat Tem"aga dan *plikasinya

N Si.a) ya%& +i0a%.aa)(a% ? +ari *$%&&u%aa% ) )al1 ;onduktifitas listrik )1& ;etahanan korosi &(8 ;onduktifitas termal 119 Sifat mekanik dan struktural ): Seni &

N A*li(a-i ? +ari *$%&&u%aa% ) )al1 ;onstruksi "angunan 9(& Produk-produk elektronik &:8 Mesin dan peralatan industri 199 Peralatan transportasi 11: Barang-"arang konsumer 1(

>


32/86


24: P$%+i%&i%a%Perlakuan panas dapat diartikan se"agai suatu kom"inasiantara pemanasan, proses pendinginan dan aktu yang dilakukankepada logam atau paduannya dalam keadaan fasa solid dengantujuan meru"ah sifat mekaniknya+ mumnya proses perlakuan

panas yang dilakukan pada "aja dilakukan denganmentransformasikan fasanya hingga menjadi fasa austenitse"elum dilakuakan pendinginan+ *dapun proses pendinginanantara lain normalisasi, anil sempurna dan 0uenching +

24:4! N r0ali-a-i !ormalisasi merupakan suatu proses perlakuan panas dimana

"aja diapanaskan terle"ih dahulu hingga kurang le"ih diatastemperatur kritis "aja /* 8 atau * @m0 dan kemudian didinginkan diudara hingga men apai temperatur kamar+ Tujuan dari proses

pendinginan ini umumnya untuk memperhalus "utiran kristal daridan menaikkan sedikit kekuatan dari "aja+ Selain itu proses ini

juga digunakan untuk meningkatkan machinability dari "aja+ !ormalisasi "iasanya dilakukan terhadap "aja kar"on atu

paduan rendah+ mumnya "aja ini sangat lunak sehinggamachinability kurang "aik+ Dengan proses normalisasi ini selaindiperoleh "utiran yang le"ih halus struktur juga menjadi le"ihhomogen+ =al ini mem"uat "aja akan mem"eri respon le"ih "aik terhadap proses pengerasan /*3ner, 1>'90+

24:4! A%il S$0*ur%a*nil adalah nama umum dari proses perlakuan panas yang

dilakukan dengan memanaskan "aja sampai temperatur austenituntuk kemudain didinginkan se ara perlahan+ mumnya

pendinginan perlahan terse"ut dilakukan di dalam dapur ataudalam "ahan penyekat panas+

*nil sendiri "ertujuan untuk menghaluskan "utiran ataumemper"aiki machinability. Selain itu anil juga dapat

1(


33/86


menghilankan tegangan sisaa dan memper"aiki keuletan dari "aja/Suherman, 1>>>0+

24:4: @u$%5'i%&Pengerasan "iasanya dilakukan untuk memperoleh sifat

tahan aus yang tinggi+ Pengerasan dilakukan dengan melakukan pemanasan dari "aja hingga temperatur austenitisasi lalumendinginkannya dengan epat+ Dengan pendinginan yang epatakan ter"entuk fasa martensit dimana kristal yang "ertransformasidari F@@ menjadi B@T+

;ekerasan maksimum yang dapat di apai tergantung padakadar kar"on dalam "aja+ ;ekerasan yang terjadi pada suatu "enda akan tergantung pada temperatur pemanasan dan aktutahan dimana hal ini "erpengaruh pada struktur pada saat

pemanasan prose perlakuan panas ini*dapun untuk mendapatkan struktur martensit diperlukan

media pendingin agar didapatkan laju pendinginan kritis dari "aja+*da sejumlah media yang "isa digunakan antara lain air, larutangaram, minyak, ampuran air dan minyak serta garam air /Suherman, &((80+

24; P$%&aru' Cu *a+a Ba>a*danya presipitat @u di dalam "aja merupakan fenomena

umum ditemukan dan fenomena terse"ut "erpotensi untuk meningkatkan kekuatan, namun tetap mensta"ilkan ductility +Dimana pada paduan "aja dengan material lainnya sepertikar"ida dan nitrida enderung menaikkan kekuatan namunmenurunkun du tility pada material paduan yang dihasilkan/Takaki, &((90+

Tem"aga juga memperlihatkan pengaruh yang menarik pada "aja lasan+ Penam"ahan tem"aga pada material lasan ataupun "aja lasan dapat meninguatkan presipitasi, yang manamemungkinkan untuk adanya pengurangan kadar kar"on dalamlogam las+ Dengan menurunnya kandungan kar"on, dapatmeningkatkan kemampuan las "aja dan memungkinkan untuk

11


34/86


mengurangi adanya pre treatment /Moline, &(1(0+ ;adar @udalam "aja harus tetap terkontrol dan tidak mele"ihi "atas

tertentu karena ke enderungannya untuk distorsimikrostruktural+ *danya kadar mele"ihi (,&: tK "iasanyamenghasilkan pem"entukan senya a kompleks danmengaki"atkan distorsi serius pada mikrostruktur "aja+/Seku ono,&(190

Ga0bar 24 : Diagram fasa Fe 6 @u

24" Carburi-i%& +a% Ni)ri+i%&Carburising atau kar"urisasi adalah penam"ahan kar"on

pada "aja dengan dilakukan pemanasan pada temperatur yangukup tinggi dalam lingkungan yang mengandung "anyak atomkar"on aktif, sehingga atom kar"on akan "erdifusi ke dalam

"aja dan men apai kadar tertentu sampai kedalaman tertentu+Setelah permukaan "aja mengandung kar"on dalam jumlahyang ukup tinggi "aru dilakukan pengerasan denganHuen hing+ ;ar"urisasi ada 8 ara tergantung pada "entuk mediakar"urisasinya, yakni kar"urisasi padat / solid carburising) ,

1&


35/86


kar"urisasi gas (gas carburising) , dan kar"urisasi airan (li0uid carburising).

1itriding dilakukan dengan ara memanaskan "aja di dalamdapur atmosfer yang mengandung atom nitrogen aktif, yangakan "erdifusi ke dalam "aja dan "ereaksi dengan unsur paduandalam "aja mem"entuk nitrida+ !itrida yang ter"entuk sangatkeras dan sta"il+

Proses arburising ini "ertujuan untuk meningkatkankekerasan pada "aja, sedangkan nitriding selain meningkatkankekerasan juga meningkatkan sifat tahan aus dan sifat terhadap

kelelahan yang sangat "aik+ !amun disisi lain kedua proses inimempunyai kelemahan, yakni mem"uat du tilitynya menurun/Suherman, &((80+

243 C **$r Cla+ S)$$l Wir$Ber"agai upaya telah dilakukan untuk melapisi "aja

menggunakan tem"aga+ =al ini "anyak ditemui pada industrimanufaktur logam+ Dalam prakteknya proses pelapisan ini

dapat dilakukan dengan proses pemaduan atau pengelasan+Pada aplikasinya proses ini dise"ut cladding yang "anyak dijumpai pada proses manufaktur ka at listrik sepertigam"ar &+9/a0+ Proses ini sudah dipatenkan di *merikaSerikat dengan nomor 89)': oleh olfram ;le"l padatahun 1>':+ ;a"el lapis tem"aga ini "anyak digunakan untuk ka"el listrik selain itu juga untuk "idang konstruksi+

18


36/86


Ga0bar 24 ; Proses Copper Clad $teel ire / S Patent !o+89)':0

Proses copper clad steel wire pada gam"ar &+9 dilakukanse ara kontinyu dengan mele atkan strip tem"aga dan ka"el

"aja melalui stasiun pem"entukan dimana strip tem"agadi"entuk menjadi tu"e dengan diameter dalam le"ih "esar dari diameter luar ka"el+ 5alu ka"el yang sudah menjadi tu"emasuk ke stasiun pengelasan dimana strip tem"aga tu"ular dilas pada "agian ujung-ujungnya, untuk mem"entuk lapisanlongintudinal+ ;emudian ka"el yang sudah dilas memasukistasiun reduksi pertama dimana diameter dari ka"el tu"edireduksi hingga men apai diameter dari ka"el "aja itusendiri+ =al ini "ertujuan agar tem"aga melekat erat denganka"el "aja+ Setelah diameter ka"el tereduksi dari ukurana al, ka"el memasuki stasiun pemanasan dimana ka"el "ajayangsudah direkatkan dipanaskan hingga temperatur


37/86


38/86


Ga0bar 24 3 -urnace yang digunakan untuk brazing /Molleda,

&(('0

Molleda mengin3estigasi "ah a selama proses brazing ,tem"aga terpenetrasi ke dalam "aja di sepanjang "atas "utir seperti ditunjukkan pada gam"ar &+)/a0 dan &+)/"0 + =al initerjadi pada daerah kontak antara "aja dan tem"aga yangnota"ene merupakan daerah difusi tingkat tinggi+

a bGa0bar 24 /a0 difusi tem"aga ke dalam "aja sepanjang "atas "utir /"0 itra C-ray dari daerah pertemuan antara tem"aga dan

"aja /Molleda, &(('0

Pada proses brazing ini, penetrasi @u ke dalam "atas "utirdari austenit merupakan hal yang lumrah terjadi+ Fenomena initerjadi aki"at kontak antara fasa solid dan fasa air pada sisi antar

1)


39/86


40/86



1


41/86

BAB IIIMETODOLOGI

:4! BAHANBahan "ahan yang digunakan antara lain $

1+ Baja Plat * S 1(()&+ Tem"aga murni8+ 5PG 8;g9+ ;a at "aja:+ Metanol)+ =!# 8

:42 ALAT9ALAT PENELITIANPeralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah se"agai

"erikut $1+ adah kotak dokter

Digunakan se"agai adah tem"aga saat dile"urkan didalam burner +

&+ Muffle Furna e*lat ini digunakan untuk pemanasan sampel "aja * S1(()+

8+ Gergaji MesinDigunakan untuk memotong tem"aga murni+

9+ Mesin S rapDigunakan untuk mem"entuk spesimen uji Tarik sesuaistandar J I I &&(1 !o 18 B+

:+ ;ertas GosokDigunakan untuk proses grinding sampel hasil hot-dipse"agai preparasi uji mikrostruktur+


42/86


)+ @utting ToolDigunakan untuk memotong "aja * S 1(() menjadi

spesimen uji hardness, uji mikrostruktur dan uji tarik+

'+ Blo er Digunakan se"agai sum"er udara "ertekanan dalam

proses pele"uran tem"aga di dalam "urner+

+ Penjepit logam

Digunakan untuk mengam"il sampel yang telahdi elupkan ke dalam tem"aga air+

1(+ Gerinda TanganDigunakan untuk memotong dan grinding sampel a aldan hasil hasil copperising +

11+ Burner Digunakan se"agai alat pele"uran tem"aga untuk melakukan proses copperising +

&(


43/86


:4: DIAGRAM ALIR

Ga0bar :4 ! Diagram alir Penelitian

&1

;esimpulan

Preparasi Sampel Baja * S1(() dan Tem"aga

Memanaskan Baja * S1(() pada temperatur

>(( ( @

Mele"urkan @u

/Tm $ 1(


44/86


:4; PROSEDUR PENELITIAN:4;4! P$%&u>ia% A6al Sa0*$l Ba>a Pla)

Pada tahap a al se"elum dilakukan proses pemotongan,dilakukan uji kandungan unsur terle"ih dahulu dari "ajayang didapatkan dari 5a"oratorium Manufaktur+ Bahan

"erupa plat dengan kete"alan 8mm+ Proses pengujiankomposisi kimia dilakukan di Politeknik Perkapalan !egriSura"aya+ Didapatkan hasil se"agai "erikut$

Tab$l :4 ! ;omposisi kimia Plat "aja

U%-ur K 0* -i-i ?

Fe >>+:@ (+(8:Si (+(&

Mn (+&1@u (+(8

S (+((


45/86


:4;4: Pr -$- P$l$bura% T$0ba&aSetelah tem"aga dipotong menggunakan gergaji mesin

menjadi potongan-potongan ke il, ru i"le yang akandigunakan se"agai adah untuk mele"urkan tem"agadisiapkan di dalam burner + Potongan tem"aga kemudiandimasukkan ke dalam adah dan burner dinyalakan hinggatem"aga men air+ Dalam sekali proses copperising digunakan sekitar 1,: ;g tem"aga murni+

:4;4; P$0a%a-a% Ba>a AISI ! 3Selama proses pele"uran tem"aga "erlangsung, sampel

"aja * S 1(() yang telah dipreparasi menjadi sampel ujitarik, uji kekerasan dan struktur mikro dipanaskan+ Baja* S 1(() dipanaskan pada temperatur >(( o@ di dalammuffle furnace + +olding time dari keseluruh sampel uji didalam muffle furnace kurang le"ih selama & jam+

:4;4" Pr -$- Copperising Setelah sampel dipanaskan sampai temperatur >(( ( @ dan

diholding kurang le"ih selama & jam, sampel ujidikeluarkan satu per satu untuk dilakukan proses

pen elupan di dalam tem"aga air+ Proses pen elupandilakukan selama aktu yang telah ditentukan+

Tab$l :4 2 %an angan Per o"aan

Wa()u C$lu*

P$%+i%&i%a%

: 0$%i) " 0$%i)

N r0ali-i%& & sampel & sampel

@u$%5'i%& & sampel & sampel

A%%$ali%& & sampel & sampel

&8


46/86


:4;4" P$%&u>ia%a0 *nalisis Struktur Mikro

*nalisis struktur mikro merupakan metode pengujianuntuk melihat struktur logam pada skala mikro+ Pengujiandilakukan menggunakan mikoskop optik di la"oratoriummetalurgi untuk mengetahui mikrostruktur permukaan

pada penampang melintang sampel hasil copperising.*dapun etsa yang digunakan adalah etsa nital untuk semua sampel+

"0 *nalisis Struktur Makro*nalisis struktur makro yang dilakukan menggunakankamera @annon 2#S '(D untuk mengetahui permukaandan penampang melintang sampel hasil copperising +

0 *nalisis ji Tarik ntuk mengetahui kekuatan dan keuletan dari sampel

yang telah di copperising , maka dilakukan uji tarik darispesimen sampel+ Preparasi spesimen dalam pengujiantarik ini menggunakan standar J I I &&(1 no 18B+Pengujian dilakukan di la"oratorium metalurgimenggunakan alat G#T2@= GT-'((1-:(5@+

d0 *nalisis ;ekerasanntuk mengetahui kekerasan dari penampang melintang

sampel hasil copperising maka dilakukan pengujiankekerasan dengan menggunakan metode "rinell sesuaidengan standar *STM 21(+ Diameter yang digunakanse"esar &,:mm dengan pem"e"anan se"esar )&,: ;gselama 1( detik+

&9


47/86


e0 *nalisis Morfologi Permukaanntuk pengamatan morfologi dari permukaan sampel

"aja hasil copperising dilakukan pengamatanmenggunakan $canning %lectron &icroscope tipe F2

!SP2@T S:( di 5a"oratorium ;arakterisasi Material+Pengujian dilakukan pada sampel yang sudah dietsa pada

pengujian struktur mikro+ =al ini dilakukan untuk mengetahui ada atau tidaknya tem"aga yang "erdifusi kedalam "aja dan perse"aran dari tem"aga itu sendirimelalui proses copperising +

&:


48/86



&)


49/86

BAB IANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

Pada Ba" ini di"ahas tentang analisa dan pem"ahasandari data terkait penelitian yang telah dilakukan+ Material ujididapat dari hasil copperising "e"erapa sampel yang di3ariasikanterhadap aktu tahan dan pendinginan+ Pengujian yang dilakukanterhadap material uji "erupa metalografi, hardness test dan tensiletest guna mengetahui peru"ahan struktur mikro, kekerasan dankekuatan dari material+

;4! A%ali-i- Da)a;4!4! Ha-il P$%&a0a)a% Ma(rSeluruh sampel hasil uji yang telah di copperising , kemudian

difoto makro untuk melihat 3isual dari permukaan sampel dan penampang melintangnya+ =asil foto makro dapat dilihat digam"ar 9+1 "erikut ini+

5apisan tem"aga

Su"strat

a "

d

5apisan tem"agasu"strat

5apisan tem"aga

su"strat

su"strat


50/86


Ga0bar ;4 ! isual permukaan dan penampang melintang darisampel copperising /a0 8 menit pendinginan normal /"0 : menit

pendinginan normal / 0 8 menit pendinginan epat media air /d0 : menit pendinginan epat media air /e0 8 menit pendinginananealing + /f0 8 menit pendinginan annealing +

Pada gam"ar 9+1 dapat dilihat "ah a di setiap sampel ujihasil copperising terdapat lapisan tipis tem"aga pada permukaansampel+ Dari sisi penampang melintang pun dapat dilihatkete"alan dari lapisan tem"aga sangat tipis+ Pada sampel hasil

Huen hing : menit lapisan tem"aga ukup te"al jika dilihat darisisi penampang melintang+ arna lapisan tem"aga di permukaan

"aja hasil annealing terlihat le"ih pu at di"andingkan sampel-sampel hasil perlakuan lainnya+

;4!42 Ha-il P$%&a0a)a% S)ru()ur Mi(rPengujian metalografi dilakukan untuk menganalisa

peru"ahan yang terjadi pada struktur mikro material hasil proses

copperising. ntuk melakukan per"andingan, "aja * S 1(() juga dilakukan pengujian metalografi+ *lat dalam pengujianmetalografi adalah mikroskop optik+ 5arutan etsa yangdigunakan adalah asam nitrat, metanol dan aHuades + Berikutadalah gam"ar yang didapatkan dari pengujian metalografiseluruh proses hasil copperising dan "aja * S 1(()$

&<

e f

su"strat su"strat

5apisan tem"aga5apisan tem"aga


51/86


Ga0bar ;4 2 Struktur mikro "aja * S 1(() tanpa perlakuandengan per"esaran /a0 1(( kali /"0 &(( kali+

=asil gam"ar struktur mikro pada gam"ar 9+& menunjukkan

"ah a "aja * S 1(() memiliki struktur se ara keseluruhan "erupa ferit+ =al ini dapat dilihat dari arna putih dominan dari "utiran yang ada+ ntuk ukuran dari ferit pada "aja * S 1(()kurang le"ih "erukuran &:-:( Om+

Setelah melakukan pengamatan terhadap struktur mikro dari "aja * S 1(() pengamatan kedua dilakukan terhadap "aja * S1(() hasil copperising dengan aktu elup selama 8 menitdengan pendinginan normal+

&>

a

"


52/86


Ga0bar ;4 : Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktuelup selama 8 menit dengan pendinginan normal /a0 "agian tepi

sampel per"esaran :( kali /"0 1(( kali / 0 "agian tengah sampel per"esaran :( kali /d0 1(( kali+

Gam"ar struktur mikro pada gam"ar 9+8 menunjukkan "ah a "aja * S 1(() memiliki struktur se ara keseluruhan "erupa ferit+ !amun, "entuk "utiran sudah menjadi tiddak teratur di"andingkan dengan "aja * S 1()( tanpa perlakuan+ ntuk ukuran dari ferit pada sampel ini "erukuran hingga :( Om+

kuran "utiran pun hampir serupa dari sisi tepi hingga ke sisitengah dari sampel+

Pengamatan "erikutnya dilakukan terhadap struktur mikrosampel "aja * S 1(() hasil copperising dengan aktu elupselama : menit pendinginan normal+

8(

a "

d


53/86


Ga0bar ;4 ; Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktuelup selama : menit dengan pendinginan normal /a0 "agian tepi

sampel per"esaran :( kali /"0 1(( kali / 0 "agian tengah sampel per"esaran :( kali /d0 1(( kali+

Pada gam"ar 9+9 menunjukkan "ah a sruktur mikro hasilcopperising dengan aktu : menit mem"erikan hasil yang tidak

jauh "er"eda dengan aktu elup 8 menit+ ntuk ukuran dari ferit pada "aja * S 1(() kurang le"ih "erukuran hingga :( Om daritepi hingga ke "agian tengah sampel uji+

Pengamatan yang keempat dilakukan terhadap struktur mikro dari "aja * S 1(() yang proses pendinginannya "er"edadari se"elumnya+ Sampel uji merupakan "aja * S 1(() hasilcopperising dengan aktu elup selama 8 menit dengan

pendinginan anil+

81

a "

d


54/86


Ga0bar ;4 " Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktu

elup selama 8 menit dengan pendinginan anil /a0 "agian tepisampel per"esaran :( kali /"0 1(( kali / 0 "agian tengah sampel

per"esaran :( kali /d0 1(( kali+

=asil gam"ar struktur mikro pada gam"ar 9+: menunjukkan "ah a "aja * S 1(() dengan aktu elup 8 menit pendinginananil memiliki struktur ferit yang mem"esar+ =al ini dapat dilihatdari ukuran "utiran yang ada+ ntuk ukuran dari ferit pada "aja

hasil anil ini "erukuran hingga 1((Om+ !amun, pada "agian tepidapat terlihat struktur ferit memanjang sepanjang daerah tepiansampel+

Pengamatan terhadap struktur mikro dari hasil pendinginananil yang kedua dilakukan terhadap sampel "aja * S 1(() hasilcopperising dengan aktu elup selama : menit+

8&

a "

d


55/86


Ga0bar ;4 3 Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktu

elup selama : menit dengan pendinginan anil /a0 "agian tepisampel per"esaran :( kali /"0 1(( kali / 0 "agian tengah sampel per"esaran :( kali /d0 1(( kali+

=asil gam"ar struktur mikro pada gam"ar 9+) menunjukkan "ah a ukuran "utir dari ferit pada sampel ini mem"esar hingga "erukuran 1(( Om+ !amun, pada daerah tepian tidak ditemukanferit yang memanjang seperti pada proses pen elupan 8 menit+

Setelah melakukan pengamatan terhadap struktur mikro darihasil pendinginan normal dan anil, pengamatan dilakukanterhadap "aja * S 1(() hasil copperising dengan aktu elupselama 8 menit pendinginan epat dengan media air+

88

a "

d


56/86


Ga0bar ;4 Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktuelup selama 8 menit dengan pendinginan epat media air

per"esaran /a0 :( kali /"0 1(( kali+

Pada sampel uji ini, "atas "utir tidak dapat terlihat seperti pada gam"ar-gam"ar dengan pendinginan normal dan anil+ Batas "utir pada pendiginan anil dan normal sudah tampak pada per"esaran :( dan 1(( kali+ Dengan proses pendinginan epat, "atas "utir "aru terlihat setelah dilakukan per"esaran &(( dan :((kali+ Dimana ukuran "utirannya :-1( Om seperti pada gam"ar

"erikut$

Ga0bar ;4 < Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktuelup selama 8 menit pendinginan epat media air per"esaran

/a0 &(( kali /"0 :(( kali menunjukkan ukuran "utir+

89

a "

a "


57/86


Pengamatan kedua untuk 3aria"el pedinginan epatmenggunakan media air dilakukan terhadap "aja * S 1(() hasil

copperising dengan aktu elup selama : menit+

Ga0bar ;4 = Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktuelup selama 8 menit dengan pendinginan epat media air

per"esaran /a0 :( kali /"0 1(( kali+

Pada sampel uji ini, "atas "utir juga tidak dapat terlihatseperti pada gam"ar-gam"ar dengan pendinginan normal dan anil+Batas "utir "aru dapat kem"ali terlihat setelah dilakukan

per"esaran :(( dan 1((( kali+ Dimana ukuran "utirannya :-1(Om seperti pada Gam"ar 9+1( "erikut$

Ga0bar ;4 ! Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktuelup selama 8 menit pendinginan epat media air per"esaran

/a0 &(( kali /"0 :(( kali menunjukkan ukuran "utir+

8:

a "

a "


58/86


P$rba%+i%&a% S)ru()ur 0i(r A%)ar Wa()u C$lu* 0$%i) +a%P$%+i%&i%a%

Ga0bar ;4 !! Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktuelup selama 8 menit dengan pendinginan /a0 normal /"0 anil dan

/ 0 Huen h

Gam"ar 9+11 menunjukkan hasil per"andingan gam"ar antara "er"agai pendinginan sampel uji yang se"elumnyadicopperising selama 8 menit+ =asil menunjukkan ukuran "utir yang "er"eda-"eda+ Pada pendinginan normal "utiran tampak ke il dan pipih serta "erukuran 8(-:(Om+ !amun ukuran struktur terlihat le"ih mem"esar pada hasil pendinginan anil dimanaukuran "utir men apai le"ih dari :( Om+ =al ini "er"andingter"alik dengan hasil pendinginan epat dimana dengan

per"esaran yang sama dengan gam"ar pendinginan lainnya "atas "utir tidak terlihat+

8)

a "


59/86


Ga0bar ;4 !2 Baja * S 1(() hasil copperising dengan aktu

elup selama : menit dengan pendinginan /a0 normal /"0 anil dan/ 0 Huen h

Berikutnya didapat pula gam"ar per"andingan antara gam"ar mikro hasil pendinginan normal, anil, dan epat dimanase"elumnya sampel uji di copperising dengan aktu : menit+ Darihasil pengamatan , gam"ar ukuran "utir tidak jauh "er"edadengan hasil copperising 8 menit, dimana ukuran "utiran pun

tidak jauh "er"eda+Per"edaan paling tampak dari gam"ar struktur mikro ini

adalah pada daerah "atas "utir antara "aja tanpa perlakuan denganhasil copperising + Pada "aja tanpa perlakuan daerah "atas "utir tampak jelas di"andingkan dengan "atas "utir dari "aja hasilcopperising +

8'

a "


60/86


;4!4: Ha-il P$%&u>ia% M r. l &i P$r0u(aa%Pengujian morfologi permukaan sampel uji dilakukan di

5a"oratorium ;arakterisasi Material menggunakan alat F2!SP2@T S :(+ =asil pengujian menggunakan S2MA2D sampel

uji "aja hasil copperising selama : menit dengan pendinginannormal serta 0uench air menunjukkan terjadinya difusi tem"agake dalam sampel+

a 4 Ha-il Mapping ED *a+a -a0*$l ba>a 'a-ilcopperising " 0$%i) *$%+i%&i%a% % r0al

8<

a


61/86


62/86


Tab$l ;4 ! ;omposisi nsur ;imia Sampel ji hasil copperising: menit dengan pendinginan normal+

nsur Sisi Tepi / tK0 Sisi Tengah / tK0

@ (+(8: (+(8:

Fe > 8+&<

b 4 Ha-il Mapping ED *a+a -a0*$l ba>a 'a-ilcopperising " 0$%i) +a% *$%+i%&i%a% 5$*a)4

9(

a


63/86


Ga0bar ;4 !; =asil Mapping 2D pada sampel "aja hasilopperising : menit pendinginan epat media air /a0 "agian tepi

/"0 "agian tengah

Dari gam"ar 9+19 dapat dilihat mapping dari tem"aga padasampel "aja * S 1(() yang telah di copperising selama : menitdan didinginkan epat+ Perse"aran dari tem"aga merata di seluruh

"agian sampel tidak terpusat pada "atas "utir maupun pada "utiran ferit+ =al ini terjadi pada "agian tepi sampel yang kontak langsung dengan tem"aga air pada saat prosess copperising maupun pada "agian tengah sampel+ *dapun kandungan yangterkandung di dalamnya dapat dilihat pada Ta"el 9+&+

91

"


64/86


Tab$l ;4 2 ;omposisi nsur ;imia Sampel ji hasil copperising : menit dengan pendinginan epat media air+

nsur Sisi Tepi / tK0 Sisi Tengah / tK0

@ (+(8: (+(8:

Fe >'+)8 >>+1:

@u &+88 (+i Tari( Setelah di lakukan proses copperising , maka sampel

dilakukan pengujian tarik untuk mengetahui nilai kekuatan, nilai yield dan elongasi dari material+ Pengujian menggunakan alatG#T2@= GT-'((1-:(5@ di Jurusan Teknik Material danMetalurgi+ Bentuk sampel uji seperti tampak pada gam"ar 9+1:sesuai dengan standar J I I &&(1 no 18B+

Ga0bar ;4 !" Spesimen uji tarik J I I &&(1 no+ 18B+

9&


65/86


66/86


Sampel 4ield /Mpa0 TS /Mpa0 2longasi /K0

Sampel 1 &&8,'


67/86


b 4 C **$ri-i%& Ba>a AISI ! 3 : M$%i) +$%&a%P$%+i%&i%a% N r0al

Pada pengujian tarik "erikutnya, sampel yang diuji tarik adalah sampel "aja * S 1(() yang telah di"eri perlakuancopperising. Se"elum di elupkan ke dalam tem"aga air sampeldipanaskan terle"ih dahulu pada temperatur >(( ( @ di dalammuffle furnace "aru kemudian di elupkan ke dalam tem"aga air selama 8 menit dan didinginkan normal+ =asil dari uji tarik inidapat dilihat pada Gam"ar 9+1 ;gfAmm &dan &(,1& ;gfAmm &+ 2longasi keduasampel terse"ut se ara "erturut-turut se"esar 81,)K dan &9,&K+

9:

a

"


68/86


Tab$l ;4 ; Data =asil ji Tarik Copperising 8 menit Baja * S1(() Pendinginan !ormal+


Sampel 1 1:

Setelah didapatkan data seperti pada Ta"el 9+9, !ilai-nilai

terse"ut dapat di"uat grafik tegangan-regangan seperti padagam"ar 9+1>+ Per"edaan paling terlihat di"andingkan dengan hasiluji tarik pada ta"el 9+8 adalah terjadi penurunan yield dankekuatan dari sampel uji+

Ga0bar ;4 != ;ur3a tegangan regangan "aja * S 1(() hasil proses copperising dengan aktu elup 8 menit pendinginannormal+

9)


69/86


5 4 C **$ri-i%& Ba>a AISI ! 3 " M$%i) +$%&a%P$%+i%&i%a% N r0al

Sampel ketiga yang diuji tarik adalah 3aria"el terakhir "aja* S 1(() yang didinginkan normal setelah se"elumnyadicopperising selama : menit . =asil se"elum dan sesudah uji tarik dari 3aria"el ini dapat dilihat pada Gam"ar 9+&(+

Ga0bar ;4 2 Sampel "aja * S 1(() hasil proses copperising dengan aktu elup : menit pendinginan normal /a0 se"elum/"0 sesudah diuji tarik+

!ilai yang didapat dari sampel "aja * S 1(() hasilcopperising dengan aktu elup : menit pendinginan normaldidapatkan nilai yield "erturut-turut se"esar 1:,' ;gfAmm & dan19,:: ;gfAmm &+ ntuk nilai kekuatan maksimum didapatkan nilai

TS "erturut-turut se"esar &&,>9 ;gfAmm & dan &&,(1 ;gfAmm & +2longasi dari kedua sampel terse"ut se ara "erturut-turut se"esar 8','


70/86


Tab$l ;4 " Data =asil ji Tarik Copperising : menit Baja * S1(() Pendinginan !ormal+


Sampel 1 1:8,>)9 &&9,>)9 8','<Sampel & 19&,)


71/86


+ 4 C **$ri-i%& Ba>a AISI ! 3 : M$%i) +$%&a%P$%+i%&i%a% C$*a) M$+ia Air4

Pengujian "erikutnya adalah sampel "aja * S 1(() yang "er"eda 3aria"el pendinginan dengan pengujian yang dilakukanse"elumnya+ Sampel uji ini juga di copperising selama 8 menit .

ntuk proses a al, sampel uji ini juga dipanaskan terle"ih dahuludi dalam muffle furnace dengan temperatur >(( ( @+ Gam"ar 9+&&

"erikut menunjukkan hasil se"elum dan sesudah uji tarik+

Ga0bar ;4 22 Sampel "aja * S 1(() hasil proses copperising dengan aktu elup 8 menit pendinginan epat media air /a0 se"elum /"0 sesudah diuji tarik+

Tab$l ;4 3 Data =asil ji Tarik Copperising 8 Menit denganPendinginan @epat Media *ir+


Sampel 1 &88,>& ;gfAmm & serta elongasi darisampel terse"ut se"esar 18,91K+

9>

a

"


72/86


Ga0bar ;4 2: ;ur3a tegangan regangan "aja * S 1(() hasil proses copperising dengan aktu elup 8 menit pendinginan

epat media air+

Pada hasil pengujian, kekuatan tarik menjadi le"ih tinggidi"andingkan dengan sampel "aja * S 1(() tanpa perlakuan dan

juga elongasinya tidak menunjukkan per"edaan yang terlalu jauh+

$ 4 C **$ri-i%& Ba>a AISI ! 3 " M$%i) +$%&a%P$%+i%&i%a% C$*a) M$+ia Air4

Sampel terakhir yang diuji adalah sampel "aja * S 1(()dengan 3aria"el pendinginan epat . Proses pengam"ilan datauntuk sampel ini adalah dengan pemanasan terle"ih dahulu padatemperatur >(( ( @ di dalam muffle furnace, kemudian di elupkanke dalam tem"aga air selama : menit dan didinginkan epatmenggunakan media air+

:(


73/86


Ga0bar ;4 2; Sampel "aja * S 1(() hasil proses copperising dengan aktu elup : menit pendinginan epat media air /a0 se"elum /"0 sesudah diuji tarik+

=asil pengujian sampel "aja * S 1(() hasil copperising dengan aktu elup : menit pendinginan epat media air didapatkan nilai yield se"esar &9,(1 ;gfAmm & , nilai kekuatanmaksimum didapatkan nilai TS se"esar 8&,18 ;gfAmm & dan2longasi dari sampel terse"ut se"esar 1&,>8K+ !ilai-nilai hasil

pengujian tarik terse"ut dapat dilihat di Ta"el 9+' untuk nantinyadi"uatkan grafik tegangan-regangan teknik pada gam"ar 9+&:+

Tab$l ;4 Data =asil ji Tarik Copperising : Menit denganPendinginan @epat Media *ir+


Sampel 1 &8:,9:' 81:,(


74/86


Ga0bar ;4 2" ;ur3a tegangan regangan "aja * S 1(() hasil proses copperising dengan aktu elup : menit pendinginan

epat media air+

*pa"ila di"andingkan dengan elongasi pada Ta"el 9+8 danTa"el 9+', dari hasil pengujian ini tidak jauh "er"eda nilainya+*dapun untuk nilai kekuatan terjadi peningkatan di"andingkandengan sampel a al tanpa perlakuan+

Setelah dilakukan seluruh pengujian tarik terhadap seluruhsampel, data-data terse"ut kemudian di"andingkan antara hasilsampel copperising yang memiliki aktu elup sama dengan

"er"agai pendinginan+ =al ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui per"edaan sifat mekanik yang dihasilkan antara

"er"agai 3ariasi pendinginan+

. 4 P$rba%+i%&a% Ha-il U>i Tari( C **$ri-i%& : M$%i)Ba>a AISI ! 3 +$%&a% S$luru' P$%+i%&i%a%

Pada "agian ini akan dipaparkan per"andingan hasil uji tarik antara sampel uji hasil copperising 8 menit "er"agai 3aria"el

:&


75/86


pendinginan dengan sampel uji a al tanpa perlakuan + !ilai-nilaiterse"ut dapat dilihat pada Ta"el 9+


76/86


77/86


disajikan pada Ta"el 9+> dimana data-data yang disajikan adalahnilai yield strength , TS dan terakhir elongasi+

Tab$l ;4 = Data Per"andingan =asil ji Tarik Copperising :Menit dengan Seluruh Pendinginan+


TanpaPerlakuan &&9,<

!ormalising 198

Dari data yang telah disajikan pada Ta"el 9+>, kemudian

di"uatkan kur3a teganngan-regangan teknik yang dapat dilihat pada Gam"ar 9+&' untuk menunjukkan per"edaan dari masing-masing 3aria"el pendinginan dengan sampel "aja tanpa

perlakuan+

::


78/86


Ga0bar ;4 2 ;ur3a Tegangan %egangan antara sampel hasilcopperising : menit dengan "er"agai pendinginan di"andingkandengan sampel a al+

Data-data yang disajikan pada Ta"el 9+> dan Gam"ar 9+&',dapat dilihat sampel yang memliki nilai yield dan TS ter"esar terdapat pada sampel 0uench control + !amun, untuk elongasiter"esar terdapat pada sampel uji hasil copperising pendinginannormal+

*pa"ila di"andingkan antara aktu pen elupan 8 menit dan: menit, maka didaptakan sifat mekanik tertinggi merupakan hasildari copperising : menit+ ntuk nilai yield strength dan TStertinggi didapat dari hasil pendinginan epat menggunakan

media air dan untuk elongasi tertinggi didapat dari hasil pendinginan normal+ ntuk "esarnya nilai elongasi hasil darikedua aktu pen elupan dengan pendinginan epat, didapatkannilai yang tidak jauh "er"eda dengan nilai sampel "aja tanpa

perlakuan namun masih le"ih rendah apa"ila di"andingkansampel 0uench kontrol+

:)


79/86


;4!4" Ha-il U>i K$($ra-a%Pengujian kekerasan dilakukan untuk mengetahui nilai

kekerasan material pada "agian penampang melintang sampel uji+Dalam melakukan pengujian kekerasan ini, alat yang digunakanadalah ni3ersal =ardness Tester =B% 1


80/86


8 menit ''

Sampel *nnealing: menit

9


81/86


;42 P$0ba'a-a%Setelah melakukan proses copperising dengan "e"erapa

3aria"el seperti yang ditunjukkan pada Ta"el 8+&, keseluruhsampel dilakukan "e"erapa pengujian diantaranya pengamatanmakro, pengamatan stuktur mikro, pengujian tarik dan pengujiankekerasan+ =asil dari pengamatan makro keseluruh sampel uji,didapatkan permukaan sampel terlapisi oleh lapisan tipistem"aga+ =al ini dapat dilihat dari sisi permukaan sampel maupun

penampang melintang sampel+ =al ini dise"a"kan karena kondisitem"aga air pada saat proses pen elupan tidak superheat+

ntuk pengujian pengamatan struktur mikro, dapat dilihat per"andingan ukuran "utiran sampel hasil copperising aktu 8menit dan : menit tidak ada per"edaan yang ukup signifikanapa"ila di"andingkan dengan proses pendinginan yang sama+Per"edaan ukuran "utiran setiap sampel terlihat "er"eda apa"iladi"andingkan terhadap proses pendinginan+ =al ini menunjukkan

"ah a pengaruh tem"aga tidak ada terhadap ukuran "utiranmasing-masing sampel+

Fasa yang ter"entuk dari kedua 3ariasi aktu yang dilakukanumumnya masih seperti fasa pada "aja * S 1(() tanpa perlakuanyaitu ferit+ ntuk "agian "atas "utir dari masing sampel-sampeluji, tampak per"edaan yang ukup signifikan apa"iladi"andingkan dengan "atas "utir sampel "aja * S 1(() tanpa

perlakuan+ Batas "utir pada "aja * S 1(() tanpa perlakuantampak jelas di"andingkan dengan "atas "utir dari sampel-sampelyang telah mendapatkan proses copperising + !amun, apa"ilaseluruh struktur mikro "aja hasil copperising dengan "er"agai

pendinginan di"andingkan, "atas "utir pun tampak le"ih halusseluruhnya, hal ini menunjukkan proses pendinginan yangmenye"a"kan hal terse"ut+

=asil pengujian S2MA2D menunjukkan tem"aga telahterdifusi ke dalam sampel "aja dan terse"ar merata seperti yangditunjukkan pada hasil mapping @u+ Perse"aran tem"aga hasilcopperising pendinginan normal le"ih merata di"andingkan hasilcopperising pendinginan 0uench air+ Dimana pada hasil

:>


82/86


pendinginan 0uench air terse"ut terjadi penurunan konsentrasitem"aga dari sisi tepi ke "agian tengah sampel+

Dari data yang didapat dari pengujian tarik, sampel "aja hasilcooperising menunjukkan hasil yang ukup signifikan pada hasil

pendinginan epat menggunakan media air+ Sampel yang telahmengalami proses copperising 8 menit dan : menit terse"utmengalami peningkatan terhadap nilai yield strength dan TSnya,namun elongasinya tidak jauh "er"eda dengan sampel a al "aja* S 1(() tanpa perlakuan+ *kan tetapi nilai yield strength dan

TS hasil pendinginan epat rese"ut masih di"a ah nilai sampel

0uench kontrol+ Sehingga, "elum ditemukan pengaruh dari @uterhadap peningkatan sifat mekanik "aja+ntuk hasil pengujian kekerasan, nilai kekerasan dari

masing-masing sampel "erdasarkan proses pendinginan yangsama menunjukkan nilai kekerasan yang tidak jauh "er"eda+

!amun, per"edaan nilai kekerasan yang ada pada hasil pengujiankekerasan menunjukkan per"edaan yang ukup signifikan apa"iladi"andingkan dengan proses pendinginan yang "er"eda-"eda+ =alini dikarenakan proses pendinginan pada perlakuan panas yangdilakukan terhadap "aja dalam fasa solid "ertujuan untuk meru"ah sifat mekaniknya /*3ner, 1>'90 diantaranya sifatkekerasan+

)(


83/86

BAB KESIMPULAN DAN SARAN

"4! K$-i0*ula%Berdasarkan hasil pengujian dan analisis data yang telah

dilakukan dari pengaruh aktu elup dan pendinginan prosescopperising maka dapat ditarik kesimpulan se"agai "erikut$

• Terjadi difusi @u ke dalam "aja, dimana konsentrasi @u pada hasil copperising pendinginan normal le"ih merata

di"andingkan hasil copperising pendinginan 0uench air+• Belum ditemukan pengaruh difusi @u terhadap peningkatan sifat mekanik dari "aja+

• Batas "utir "aja hasil copperising le"ih halusdi"andingkan "atas "utir sampel "aja a al, hal inidikarenakan pengaruh dari pendinginan+

"42 Sara%

ntuk penelitian selanjutnya, "erikut "e"erapa saran yangdapat diperhatikan $

• Men ari adah tempat mele"ur tem"aga yang tahantemperatur tinggi agar tidak terjadi ke"o oran tem"aga

air, sehingga proses dapat "erjalan se ara kontinyu danefisien+

• ;ondisi tem"aga air harus superheat agar

meminimalisasi lapisan tem"aga yang ter"entuk di permukaan su"strat, sehingga proses pem"ersihan permukaan menjadi le"ih mudah+

• Men ari ara dan metode pengangkatan su"strat daridalam tem"aga air setelah proses pen elupan agar prosesaman dan efisien+


84/86


)&


85/86


86/86

"imetalli ire+ Ma)$rial S5i$%5$ a%+ E%&i%$$ri%& Al1"2< , pp &>'9-&>-&&99+

Sa3age, +, !ippes, 2+, Stanton, %+ /1>'

Documents

Draft Laporan Tugas Akhir (Repaired)