Laporan akhir pratikum metalurgi fisik kelompok 5

LAPORAN AKHIR

PRAKTIKUM METALURGI FISIK

2011/2012

PERLAKUAN PANAS, RECOVERY & RECRYSTALLIZATION,
METALOGRAFI, JOMINY, KOROSI,

KELOMPOK 5

1. ARISMON SAPUTRA (1010913040)

2. BACOK DAMORA SAPUTRA (1010911001)

3. FRISSANDY REZVOZANO (1010912050)

4. IMAM AIDIL AMRI (1010913021)

5. ZUL AULIA MARSHAL (1010913030)

LABORATORIUM METALURGI

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2012

KATA PENGANTAR

Puji beserta syukur kami ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan segala rahmat serta karunia-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan
Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik di Laboratorium Metalurgi.
Laporan ini ditulis untuk memenuhi persyaratan dalam meyelesaikan
kuliah berserta praktikum Metalurgi Fisik dari awal hingga selesai. Praktikum
Metalurgi Fisik adalah salah satu komponen penting dalam proses belajar-
mengajar, terutama kaitannya dengan pengembangan keahlian praktis dan
kemampuan analitis yang sangat dibutuhkan bagi para lulusan pada saat terjun ke
dalam dunia kerja sebagai seorang sarjana teknik.
Pelaksanaan dan penyusunan laporan ini tidak mungkin terlaksana tanpa
bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin
menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Prof.Dr.-Eng H. Gunawarman sebagai kepala Laboratorium
Metalurgi Fisik.
2. Bapak Prof.-Ing H. Hairul Abral, Bapak Prof. Dr.-Eng. H.Gunawarman
dan Bapak Dr. Is Primananda yang telah memberikan pengetahuan dasar
pada mata kuliah metalurgi fisik.
3. Ronny Pribadi selaku koordinator asisten, Victor Martin. selaku
koordinator praktikum, Ahmad Fadhil Adli selaku asisten pembimbing
kelompok 5 serta asisten-asisten yang telah memberikan bimbingan
selama penyusunan laporan akhir ini.
4. Rekan-rekan kelompok 5 Jurusan Teknik Mesin Angkatan 2010 yang telah
memberikan saran dan bantuannya, serta semua pihak yang membantu
kami baik secara langsung maupun tidak langsung.
Semoga laporan akhir ini dapat bermanfaat bagi yang membacanya, kami
mengharapkan kritik dan saran untuk kesempurnaan laporan akhir ini.
Padang, April 2012

Penulis

ii

DAFTAR ISI
Hal
LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... i
KATA PENGANTAR ................................................................................. ii
DAFTAR ISI ............................................................................................... iii
DAFTAR TABEL ....................................................................................... viii
DAFTAR GAMBAR ................................................................................... ix
PEMBATAS
LEMBAR ASISTENSI
BAGIAN A. TEORI DASAR
A.1 Struktur Mikro Material ......................................................... 1
A.2 Sifat Material ......................................................................... 5
A.3 Cacat Material ...................................................................... 8
A.4 Diagram Fasa......................................................................... 11
A.5 Mekanisme Penguatan Material ............................................. 13
PEMBATAS
LEMBAR ASISTENSI
BAGIAN B. RECOVERY DAN RECRYSTALLIZATION
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ........................................................... 19
1.2 Tujuan Praktikum....................................................... 19
1.3 Manfaat...................................................................... 19
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi Recovery dan Rekristalisasi........................... 20
2.2 Skematik Recovery dan Rekristalisasi......................... 22
2.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Rekristalisasi....... 23
2.4 Pengerjaan Panas dan Pengerjaan Dingin ................... 24
BAB III METODOLOGI
3.1 Peralatan ................................................................... 27
3.2 Skema Alat................................................................ 27
3.3 Prosedur Percobaan .................................................... 28

iii

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Hasil Percobaan ................................................ 29
4.2 Pengolahan Data ....................................................... 30
4.3 Tabel Hasil Perhitungan ............................................ 32
4.4 Grafik........................................................................ 32
4.5 Analisa...................................................................... 34
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ................................................................ 35
5.2 Saran.......................................................................... 35
LAMPIRAN B
PEMBATAS
LEMBAR ASISTENSI
BAGIAN C. UJI JOMINY
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ........................................................... 36
1.2 Tujuan Praktikum....................................................... 36
1.3 Manfaat...................................................................... 36
2.1 Definisi Uji Jominy .................................................... 37
2.2 Kurva Hardenability dan Hardenability Band ............ 38
2.3 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Sifat Mampu
Keras......................................................................... 39
2.4 Kurva CCT dan TTT ................................................. 41

BAB III METODOLOGI
3.1 Peralatan ................................................................... 43
3.2 Skema Alat................................................................ 43
3.3 Prosedur Percobaan................................................... 43
4.1 Data Hasil Percobaan ................................................. 45
4.2 Pengolahan Data ....................................................... 45

iv

4.4 Grafik........................................................................ 59
4.5 Analisa...................................................................... 60
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ................................................................ 62
5.2 Saran.......................................................................... 62
LAMPIRAN C
PEMBATAS
LEMBAR ASISTENSI
BAGIAN D. KOROSI
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang............................................................ 63
1.2 Tujuan Praktikum........................................................ 63
1.3 Manfaat....................................................................... 63
2.1 Defenisi Korosi ........................................................... 64
2.2 Deret Volta ................................................................. 65
2.3 Jenis-Jenis Korosi dan Pengendaliannya...................... 65
2.4 Metoda Pengendalian Korosi....................................... 72
BAB III METODOLOGI
3.1 Peralatan .................................................................... 74
3.2 Skema Alat................................................................. 74
4.1 Data Hasil Percobaan ................................................. 76
4.2 Pengolahan Data ....................................................... 77
4.4 Grafik........................................................................ 80
4.5 Analisa...................................................................... 81
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ................................................................ 82
5.2 Saran.......................................................................... 82
LAMPIRAN D

v

PEMBATAS
LEMBAR ASISTENSI
BAGIAN E. METALOGRAFI
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang............................................................ 83
1.3 Manfaat....................................................................... 83
2.1 Definisi Metalografi .................................................... 84
2.2 Tahapan Metalografi ................................................... 84
2.3 Turunan Mikroskop..................................................... 90
2.3.1 Mikroskop Optik ................................................ 90
2.3.2 SEM (Scanning Electron Microscope)................ 91
2.3.3 TEM (Transmission Electron Microscope) ......... 92
BAB III METODOLOGI
3.1 Peralatan .................................................................... 95
3.2 Skema Alat................................................................. 95
4.1 Data Percobaan .......................................................... 97
4.2 Perhitungan ................................................................ 99
4.3 Tabel Hasil Percobaan ............................................... 102
4.4 Grafik ........................................................................ 103
4.5 Analisa ...................................................................... 104

BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ............................................................... 106
5.2 Saran ......................................................................... 106
LAMPIRAN E

vi

PEMBATAS
LEMBAR ASISTENSI
BAGIAN F. PERLAKUAN PANAS
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang............................................................ 107
1.3 Manfaat....................................................................... 107
2.1 Definisi Perlakuan Panas............................................. 108
2.2 Skematik Proses Perlakuan Panas................................ 108
2.3 Jenis – Jenis Pendinginan ............................................ 111
2.4 Kurva CCT dan TTT ................................................... 112
BAB III METODOLOGI
3.1 Peralatan .................................................................... 115
3.2 Skema Alat................................................................. 115
4.1 Data Percobaan ......................................................... 117
4.2 Perhitungan Dan Pembahasan ................................... 117
4.4 Grafik........................................................................ 120
4.3 Analisa..................................................................... 121
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ................................................................ 123
5.2 Saran.......................................................................... 123
LAMPIRAN F
DAFTAR PUSTAKA

vii

DAFTAR TABEL

Tabel B.1 Hasil Percobaan Recovery dan Recrystalization ............................ 29
Tabel C.1 Komposisi Kimia........................................................................... 45
Tabel C.2 Hasil Percobaan Uji Jominy........................................................... 45
Tabel C.3 Hasil Perhitungan Uji Jominy ........................................................ 58
Tabel D.1 Hasil Perhitungan Percobaan 1....................................................... 79
Tabel D.2 Hasil Perhitungan Percobaan 2....................................................... 79
Tabel E.1 Perbedaan Mikroskop Optik, TEM, dan SEM ................................ 91
Tabel E.2 Titik Potong Horizontal.................................................................. 99
Tabel E.3 Titik Potong Vertikal ..................................................................... 99
Tabel E.4 Hasil Perhitungan Metalografi........................................................ 102
Tabel F.1 Hasil percobaan perlakuan panas.................................................... 117
Tabel F.2 Hasil perhitungan perlakuan panas ................................................. 119

viii

DAFTAR GAMBAR
Gambar A.1 Sel satuan BCC ....................................................................... 1

Gambar A.2 Sel satuan FCC........................................................................ 2

Gambar A.3 Sel satuan HCP........................................................................ 3

Gambar A.4 Macam-macam sel satuan........................................................ 4

Gambar A.5 Butir........................................................................................ 5

Gambar A.6 Kristal ..................................................................................... 5

Gambar A.7 Kurva Kekuatan ...................................................................... 6

Gambar A.8 Kurva Keuletan ....................................................................... 7

Gambar A.9 Kurva Ketangguhan................................................................. 7

Gambar A.10 Kurva Modulus Elastisitas....................................................... 7

Gambar A.11 Kurva Kelentingan .................................................................. 8

Gambar A.12 Cacat Titik............................................................................... 9

Gambar A.13 Dislokasi Sisi........................................................................... 9

Gambar A.14 Dislokasi Ulir .......................................................................... 10

Gambar A.15 Cacat Bidang ........................................................................... 10

Gambar A.16 Retakan ................................................................................... 11

Gambar A.17 Diagram Fasa .......................................................................... 12

Gambar A.18 Solid Solution Strengthening.................................................... 13

Gambar A.19 Second Phase Hardening......................................................... 14

Gambar A.20 Precipitation Hardening.......................................................... 14

Gambar A.21 Strengthening By Grain And Sub Grain Boundaries ................ 15

Gambar A.22 Dispersion Hardening ............................................................. 16

Gambar A.23 Strain Hardening..................................................................... 16

Gambar A.24 Penguatan Dengan Tekstur ...................................................... 17

ix

Gambar A.25 Martensite Strengthening......................................................... 18

Gambar B.1 Proses Recovery......................................................................... 21

Gambar B.2 Proses Rekristalisasi ................................................................. 22

Gambar B.3 Skematik Recovery dan Rekristalisasi........................................ 23

Gambar B.4 Proses Rolling ........................................................................... 26

Gambar B.5 Tungku ...................................................................................... 27

Gambar B.6 Alat Uji Keras ........................................................................... 27

Gambar C.1 Kurva Hardenability dan Hardenability Band ........................... 38

Gambar C.2 Hardenability band dan Hardenabilitiy ..................................... 39

Gambar C.3 Kurva CCT dan TTT Baja Hypoeutektoid.................................. 41

Gambar C.4 Kurva CTT dan TTT Baja Eutektoid.......................................... 41

Gambar C.5 Kurva CTT dan TTT Baja Hypereutectoid................................. 41

Gambar C.6 Skema Alat Uji Jominy ............................................................. 43

Gambar D.1 Korosi Sel Gavanik ................................................................... 64

Gambar D.2 Deret Volta................................................................................ 65

Gambar D.3 Korosi Seragam ....................................................................... 66

Gambar D.4 Korosi Sumuran ........................................................................ 67

Gambar D.5 Korosi Celah ......... ................................................................... 68

Gambar D.6 Korosi Batas Butir ................................................................... 68

Gambar D.7 Korosi Tegangan ....................................................................... 69

Gambar D.8 Korosi Erosi .............................................................................. 70

Gambar D.9 Korosi Selektif ....................................................................... 71

Gambar D.10 Korosi Galvanik ...................................................................... 71

Gambar D.11 Korosi pada kapal laut ............................................................. 72

Gambar D.12 Skema Alat.............................................................................. 74

x

Gambar E.1 Fracturing ................................................................................ 84

Gambar E.2 Sawing...................................................................................... 84

Gambar E.3 Shearing ................................................................................... 85

Gambar E.4 Abrasive cutting........................................................................ 85

Gambar E.5 Electrical Discharge Machine .................................................. 86

Gambar E.6 Water Jet Cutting...................................................................... 86

Gambar E.7 Mechanical Mounting............................................................... 87

Gambar E.8 Polymer Mounting .................................................................... 87

Gambar E.9 Grinding................................................................................... 88

Gambar E.10 Pemolesan Elektrolit Kimia ..................................................... 88

Gambar E.11 Pemolesan Kimia Mekanis....................................................... 89

Gambar E.12 Pemolesan Elektro Mekanis..................................................... 89

Gambar E.13 Mikroskop Optik ..................................................................... 90

Gambar E.14 Skematik Alur SEM................................................................. 91

Gambar E.15 SEM (Scanning Electron Microscope) .................................... 92

Gambar E.16 Skematik Alur TEM ................................................................ 93

Gambar E.17 TEM (Transmision Electron Microscope)................................ 93

Gambar E.18 Skema Alat............................................................................ ... 95

Gambar F.1 Kurva Heat Treatment ............................................................... 109

Gambar F.2 Diagram Fasa Fe-Fe3C .............................................................. 109

Gambar F.3 Diagram CCT dan TTT pada baja Hypoeutectoid....................... 112

Gambar F.4 Diagram CCT dan TTT pada baja Eutectoid .............................. 113

Gambar F.5 Diagram CCT dan TTT pada baja Hypereutectoid ..................... 113

Gambar F.6 Tungku ...................................................................................... 115

Gambar F.7 Rockwell Tester......................................................................... 115

xi

TEORI DASAR

ASISTEN :
AHMAD FADHIL ADLI

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar

TEORI DASAR

A.1 Struktur Mikro Material

Sebelum membahas tentang struktur mikro dari suatu material, kita harus
terlebih dahulu mengetahu secara umum apa itu material.
Secara umum, material merupakan segala sesuatu yang memiliki massa
dan menempati ruang. Sedangkan untuk material teknik itu sendiri adalah bahan
yang digunakan dalam bidang keteknikan.
Struktur mikro material terdiri atas :
1. Atom
Adalah bagian terkecil dari suatu material yang tidak dapat dibagi lagi
dengan reaksi kimia biasa.
2. Sel Satuan
Adalah susunan dari atom-atom yang tersusun secara teratur serta
memiliki pola berulang. Sel satuan juga tebagi atas beberapa jenis, antara
lain :
 BCC ( Body Centered Cubic )
Adanya pemusatan satu atom di tengah-tengah kubus.

Gambar A.1 Sel Satuan BCC
Untuk mencari APF ( Atomic Packing Factor )

( 4r ) 2  a 2  2a 2

4r  3a 2

4r  a 3
4r
a
3

Kelompok 5 1

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar

APF
 1   4 3
  x8   1 x r
 8 
   3
=
 4r 

 

 3

3
=  0,68  68%
8

 FCC ( Face Centered Cubic )
Adanya pemusatan satu atom di setiap sisi kubus.

Gambar A.2 Sel Satuan FCC

Mencari APF ( Atomic Packing Factor )

( 4r ) 2  a 2  a 2

4 r  2a 2

4r  a 2
4r
a
2

APF =

 1   1  4 3
  x8    x6   x r
 8 
   2  3
= 
 4r 
 
 2

2
=  0, 7 4  7 4 %
6

 HCP (Hexagonal Closed Package)

Kelompok 5 2

Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar

Gambar A.3 Sel Satuan HCP

n atom = (3 1) + 12 + 2 =6
Cara perhitungan APF dari HCP :

Volume sel satuan = luas alas x tinggi
Tinggi = 1,633a
Luas alas = 6 x luas segitiga
= 6 x (1/2 a x a sin 60)
= 6 x (1/2 a2 sin 60)
= 3a2 sin 60
Volume sel satuan = 3a2 sin 60 x 1,633a
= 4,899a3 sin 60
= 4,24a3
a = 2R, maka :
Volume sel satuan = 4,24(2R)3
= 4,24 x 8R3
= 33,94 R3

APF = Vol. Atom/ Vol. Sel Satuan = (n atom x 4/3 πr3)/a3

= (6 x 4/3 πr3)/33,94r3

= 25,13/33,94

= 0,74 = 74%

Kelompok 5 3


 Macam-macam Sel Satuan Lainnya

Gambar A.4 Macam-Macam Sel Satuan

Kelompok 5 4


3. Butir
Merupakan kumpulan dari sel satuan yang memiliki arah dan orientasi
sama dalam 2 dimensi.

Gambar A.5 Butir
4. Kristal
Merupakan kumpulan dari sel satuan yang memiliki arah dan orientasi
sama serta dapat dilihat dalam bentuk 3 dimensi.

Gambar A.6 Kristal

A.2 Sifat Material
Adapun sifat-sifat dari material adalah sebagai berikut :
sifat
1. Sifat fisik
Merupakan sifat yang telah ada pada material, dapat dilihat secara
langsung ataupun dengan alat ukur. Contohnya adalah warna, massa
jenis, dimensi, dll.
2. Sifat kimia
Merupakan sifat material yang terjadi akibat adanya reaksi dengan
lingkungan. Contohnya adalah korosi.
3. Sifat teknologi
Sifat material yang muncul akibat mengalami proses pe
muncul pemesinan.
Contohnya adalah mampu tempa, mampu cor, dan mampu las.

Kelompok 5 5


4. Sifat termal
Sifat material yang dipengaruhi oleh temperatur. Contohnya adalah
konduktivitas termal, titik beku, dan titik didih.
5. Sifat optik
Sifat material yang berhubungan dengan pencahayaan. Contohnya
adalah gelombang, rasioaktivitas, dan pembauran cahaya.
6. Sifat akustik
Sifat material yang berhubungan dengan bunyi. Contohnya adalah
intensitas bunyi, cepat rambat bunyi, dan kemampuan pantulan bunyi.
7. Sifat magnetik
Sifat magnetik adalah sifat material untuk merespon medan magnet.
Contohnya adalah feromagnetik, induksi magnet.
8. Sifat mekanik
Sifat material yang ada akibat dari pembebanan.
Sifat mekanik ini terbagi atas :
 Kekuatan
Kemampuan material untuk menahan deformasi plastis secara
menyeluruh.

Gambar A.7 Kurva Kekuatan

 Kekerasan
Kemapuan material untuk menahan deformasi plastis lokal akibat
penetrasi di permukaan.
 Keuletan
Regangan plastis maksimum yang diterima suatu material hingga
material patah.

Kelompok 5 6


Gambar A.8 Kurva Keuletan

 Ketangguhan
Besarnya energi yang diserap material sampai material tersebut
patah.

Gambar A.9 Kurva Ketangguhan

 Modulus Elastisitas
Merupakan ukuran kekakuan material dengan membandingkan
tegangan dan regangan pada wilayah elastis.

Gambar A.10 Kurva Modulus Elastisitas

Kelompok 5 7


 Kelentingan
Besarnya energi yang diserap material selama deformasi elastis
berlangsung dan akan kembali kebentuk semula bila pembebanan
dihentikan.

Gambar A.11 Kurva Kelentingan

A.3 Cacat Material
Adalah ketidaksempurnaan dari suatu material. Cacat pada material terbagi
atas :
1. Cacat Titik ( Point Defect )
Merupakan cacat dari suatu material yang terjadi pada satu atom dari
suatu susunan atom.
Cacat titik juga terbagi atas :
- Kekosongan ( Vacancy )
Cacat titik ini terjadi akibat adanya atom yang hilang dari suatu
susunan atom.
- Subtitusi / pergantian
Cacat yang terjadi akibat adanya pergantian atom pada susunan
atom.
- Intertisi
Cacat yang terjadi akibat adanya atom lain yang menyusup dalam
susunan atom.
Intertisi terbagi atas:

Kelompok 5 8


- Self Intertisi, yaitu cacat akibat adanya atom yang menyisip pada
susunan atom yang berasal dari atom itu sendiri.
- Impurity, yaitu adanya atom asing yang menyusup pada susunan
atom yang bersifat mengganggu.

Gambar A.12 Cacat Titik

2. Cacat Garis / Dislokasi
Cacat garis adalah ketidaksempurnaan pada material akibat
kekosongan pada sebaris atom.
Dislokasi terbagi atas dislokasi sisi dan dislokasi ulir.
 Dislokasi sisi (Dislocation line).
Adalah cacat garis yang arah pergerakan atomnya tegak lurus
terhadap garis dislokasi.

Gambar A.13 Dislokasi Sisi

Kelompok 5 9


 Dislokasi Ulir
Yaitu cacat gais yang arah pergerakan atomnya sejajar terhadap
arah garis dislokasi.

Gambar A.14 Dislokasi Ulir

3. Cacat Bidang
Cacat bidang yaitu ketidaksempurnaan material pada sebidang struktur
atom. Contoh cacat bidang, yaitu ;
 Twinning (kembaran): orientasi dari butir yang searah dibatas butir.
 Batas butir: adanya perbedaan orientasi antar butir yang
mengakibatkan adanya celah diantara perbedaan orintasi tersebut.

Gambar A.15 Cacat bidang

Kelompok 5 10


4. Cacat Ruang
Cacat ruang adalah ketidaksempurnaan kristal pada seruang atom
yaitu timbulnya rongga antara batas butir karena orientasi butir dan dapat
dilihat secara langsung. Contoh dari cacat ruang, yaitu:
 Porositas
 Retak

Gambar A.16 Retakan

A.4 Diagram Fasa

Fasa adalah sistem yang mempunyai karakteristik fisik dan kimia yang
sama Diagram fasa merupakan diagram yang memperlihatkan fasa yang terbentuk
bila dua fasa dipadukan. Pada diagram fasa dapat dilihat fasa-fasa yang ada,
temperatur material, komposisi masing-masing fasa, dan fraksi fasa
Reaksi invariant adalah reaksi yang melibatkan tiga fasa dimana dua fasa
menjadi satu fasa atau sebaliknya.
Terdapat tiga titik invariant yang penting yaitu :
1. Titik eutektoid
Dimana pada titik ini terjadi perubahan satu fasa padat menjadi dua fasa
padat, atau sebaliknya.
γ(s) α(s) + Fe3C(s)
2. Titik eutektik
Dimana pada titik ini terjadi perubahan satu fasa cair menjadi dua fasa
padat, atau sebaliknya.
L(c) γ(s) + Fe3C(s)
Pada kadar C 4,3% dan suhu 1148oC terjadi reaksi eutektik yaitu
pembentukan fasa austenit (2,11% C), sementiti (6,67% C) dari fasa cair
(4,3% C). Campuran anatara austenit dengan sementit disebut ledeburit.

Kelompok 5 11


3. Titik peritik
Dimana pada titik ini terjadi perubahan satu fasa cair ditambah stu fasa
padat menjadi satu fasa padat, atau sebaliknya.
L(c) + δ(s) γ(s)
Pembentukan besi-dendrit dan liquid dari fasa austenit. Selubility limit
besi
merupakan batas karbon maksimum didalam paduan Fe3C yaitu 6,67%,
jika tidak larut maka akan timbul grafhit (karbon bebas, tidak berikatan
dengan Fe)

Gambar A.17 Diagram Fasa

Fasa Tunggal :
 Ferit (α)
o Kelarutan C maksimal 0,022 %
o Suhu < 912 OC
o Cukup Ulet
 Austenit (γ)
o Suhu 912 OC - 1394 OC
o Ulet

Kelompok 5 12


 Besi (δ)
o Suhu 1394 OC – 1493 OC
 Sementit (Fe3C)
o Intermetalik
o Kandungan C = 6,67 %
o Keras dan Getas

Fasa Campuran :
 Pearlit
o Campuran Ferit + Sementit
o Kandungan C 0,76 %
o Suhu < 727 OC
 Ledeburit
o Austenit + Sementit
o Kandungan C 4,3 %
o Suhu 727 OC- 1147 OC

A.5 Mekanisme Penguatan Material
1. Solid Solution Strengthening
Atom-atom asing yang larut padat baik secara intertisi maupun
subtitusi akan menimbulkan medan tegangan disekitarnya, dislokasi-
dislokasi yang juga memiliki medan tegangan disekitarnya jika harus
lewat disekitar atom asing ini akan terhambat pergerakannya sehingga
dibutuhkan tegangan yang lebih besar untuk bisa mendeformasi material
tersebut (logam lebih kuat)

Gambar A.18 Solid Solution Strengthening

Kelompok 5 13


2. Penguatan dengan Fasa kedua (Second Phase Hardening)
Penambahan unsur paduan pada logam sering kali menghasilkan
bahan
fasa kedua yang berupa senyawa.
Sebagai contoh Fe yang dipadu dengan carbon akan memiki fasa
ferit dan senyawa Fe3C (sementit). Fasa ferit bersifat lunak dan ulet
sedangkan sementit sangat keras tapi rapuh.
ementit

Fe
e + unsur C Fe3C
Gambar A.19 Second Phase Hardening

3. Precipitation Hardening
Penguatan presipitat adalah proses perlakuan panas yang
guatan
memanfaatkan kemampuan endapan kotoran intermetalik nano dan
mikro untuk menghambat penciptaan dan penyebaran cacat kisi, seperti
dislokasi. Dengan demikian, ini presipitat sangat memperkuat matriks
logam.
Persipitaty merupakan penambahan atom asing ke material utama.
merupakan
Keberadaan persipitat akan menghambat pergerakan dari dislokasi.

Gambar A.20 Precipitation Hardening

Kelompok 5 14


4. Strengthening By Grain And Sub Grain Boundaries
Pergerakan dislokasi akan terhambat karena adanya butir dan batas
butir, semakin sulit dislokasi bergerak pada suatu material berarti
material tersebut semakin susah dideformasi
Butir logam merupakan kumpulan sel satuan yang memiliki
orentasi yang sama, pada saat mengalami deformasi maka dislokasi akan
bergerak pada bidang slipnya dan berusaha mencapai permukaan luar.
Karena orientasi satu butir berbeda terhadap yang lainnya, maka
orientasi bidang slip juga berbeda. Akibat dari semua itu ialah
dibutuhkan tegangan yang yang lebih besar untuk menggerakkan
dislokasi melewati batas butir.

Gambar A.21 Strengthening By Grain And Sub Grain Boundaries

5. Dispersion Hardening
Logam paduan bisa ditingkatkan kekerasannya dengan
penambahan partikel oksida yang akan menghalangi pergerakan dari
dislokasi
Partikel oksida tidak larut dalam matriknya pada suhu tinggi.
Penambahan partikel Al2O3 pada produk SAP (sintered aluminium
product) akan memberikan kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan
padual Al biasa pada suhu tinggi.

Kelompok 5 15


Gambar A.22 Dispersion Hardening

6. Strain Hardening
Sewaktu logam mengalami deformasi maka banyak dislokasi yang
sampai ke batas butir dan sebagian dislokasi lainnya saling bertemu atau
berpotongan sehingga akan mengakibatkan reaksi dislokasi yang susah
bergerak. Hasil reaksi dislokasi yang susah bergerak ini akan
menghambat gerakan dislokasi selanjutnya bila mengalami deformasi
Dan hasil dari reaksi-reaksi dislokasi akan memperbanyak
dislokasi melalui Mekanisme Frank Read, dengan demikian maka
deformasi plastis akan menaikkan kerapatan dislokasi serta
memperbanyak reaksi dislokasi yang tidak bisa bergerak.

Gambar A.23 Strain Hardening

7. Penguatan dengan tekstur
Proses deformasi akan menyebabkan butir-butir dari logam
mengarah pada orientasi tertentu. Logam yang orientasi kristalnya
mengarah pada orientasi tertentu dikatakan memiliki tekstur
kristalografis.

Kelompok 5 16


Dengan adanya orientasi yang tertentu tersebut, maka logam tidak
lagi bersifat isotrop melainkan justru bersifat anisotrop khususnya
dalam hal kekuatannya
Dari segi aspek mikro, maka gerakan dislokasi yang mudah terjadi
pada ferit akan terhalang oleh Fe3C. Dengan demikian dapat
disimpulakn baja dengan kadar karbon lebih tinggi memilki kekerasan
yang lebih tinggi juga, karena memiliki Fe3C yang lebih banyak.

isotropi anisotropi

Gambar A.24 penguatan dengan tekstur

8. Martensite Strengthening
Martensit memiliki susunan atom BCT sehingga dislokasi menjadi
susah untuk bergerak
Baja dipanaskan sampai fasa austenit lalu dilakukan pendinginan
cepat sehingga atom-atom karbon pada austenit tidak sempat berdifusi
keluar, akibatnya austenit akan bertransformasi menjadi martensit yang
memiliki sel satuan BCT
Kekerasan martensit akan semakin tinggi dengan semakin
banyaknya atom karbon yang larut didalamnya

Kelompok 5 17


Gambar A.25 Martensite Strengthening

Kelompok 5 18

RECOVERY &
RECRYSTALLIZATION

ASISTEN :
REZKI FIRMANSYAH

Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recristalization

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LatarBelakang

Di dalam sebuah industri diperlukan material yang berkualitas, agar
produk yang dibuat lebih sempurna.Pada dasarnya sifat material yang digunakan
adalah keras, sedangkan material dengan tingkat kekerasan yang rendah tidak
begitu diperlukan dan terlebih dahulu ditingkatkan kekerasannya,
Untukitudiperlukan proses pengerasan. Dan salah satu cara meningkatkan
kekerasan yaitu dengan metode recovery dan recrystalization.

Oleh karena itu, kita sebagai mahasiswa khususnya teknik mesin harus
mengetahui cara dan fungsi pengolahan yang harus dilakukan.

1.2 TujuanPratikum

1. Mengetahui pengaruh tingkat deformasi plastis terhadap kekerasan logam

2. Mengetahui pengaruh temperatur pemanasan terhadap kekerasan logam
setelah mengalami deformasi plastis.

1.3 Manfaat

Dalam praktikum ini, manfaat yang kita peroleh yaitu kita mengetahui
bagaimana proses recovery dan recrystalization ini, kita juga dapat mengetahui
bagaimana pengaruh temperatur terhadap kekerasan material dan tingkat reduksi
yang berbeda-beda.

19


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Defenisi Recorvery dan Recrystalization
Material logam bila dideformasi pada temperatur terutama pada temperatur
kamar menunjukan perubahan sifat mekanismenya. Bentuk butir berubah dari
bentuk sebelumnya dari equaxe grain menjadi elongated grain sehingga
kekerasan dan kekuatannya bertambah. Hal ini disebabkan pertambahan dislokasi
lebih banyak dari pada pengurangan dislokasi akibatnya secara termodinamika
logam tidak berada dalam kesetimbangan atau tidak stabil dimana adanya
peningkatan energi dalam yang tersimpan pada dislokasi.

Seiring dengan peningkatan temperatur terjadi pengurangan energi dalam
dimana adanya pengurangan kerapatan dislokasi akibat terjadinya proses ambilisi
dari dua dislokasi yang berbeda jenis tanpa diikuti pertumbuhan butir baru,
sedangkan dislokasi berjenis sama akan membentuk susunan teratur sehingga
terjadi proses poligonisasi dengan sudut orientasi rendah, proses poligonisasi ini
dikenal sebagai proses pemulihan (recovery). Pada proses recovery ini kekuatan
dan kekerasan material tidak berubah.

Sejalan dengan peningkatan temperatur terjadi pertumbuhan butir di
daerah-daerah yang paling tinggi tingkat energi dalamnya yang tersimpan dalam
dislokasi.Pertambahan butir baru ini dikenal dengan recrystalization.Butir
menjadi halus di banding butir sebelum di recrystalization.Dalam hal ini terjadi
penurunan kekerasan, kekuatan, dan terjadi peningkatan elongation bahan.

Biasanya pertumbuhan butir baru ini kebanyakan terjadi pada daerah batas
butir lama karena disana terjadi penumpukan dislokasi. Seperti diketahui bahwa
batas butir merupakan salah satu penyebab terhalangnya pergerakan dislokasi.
Kristal yang mengalami deformasi plastis mempunyai lebih banyak energi dari
pada kristal yang tidak mempunyai regangan karena mengandung dislokasi dan
cacat-cacat titik.

20

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012
tikum Recovery dan Recrystallization

Bila ada kesempatan, atom-atom akan bergerak dan membentuk susunan
atom
yang lebih sempurna. Tanpa regangan, hal ini dapat terlaksana bila kristal
dipanaskan dan melalui suatu proses yang disebut anealling. Getaran termal kisi
.
yang besar dari pada suhu dingin menyebabkan terjadinya pengaturan kembali
atom-atom dan membentuk butiran-butiran yang lebih sempurna.
atom butiran

Pada proses recry
rystalization atom-atom bergerak dan menata diri kembali.
Penataan kembali ini lebih mudah pada suhu tinggi bahkan terjadi penurunan
kekuatan dalam contoh yang dipanaskan pada suhu 300ºC selama satu jam.
Contoh yang mengalami pengerjaan dingin sebesar 75%, hampir semua
hamp
terkristalisasi. Sebaliknya contoh yang dibiarkan selama satu jam pada suhu
Sebalikny
dibawah 200ºC tetap memiliki kekuatan yang didapat sewaktu pada 75%. Jadi
ada
dapat kita tarik kesimpulan bahwa :

Recovery yaitu proses pemulihan material. Selama proses pemulihan terjadi
penurunan kekerasan sedikit tanpa perubahan struktur butir, dilokasi
dilokasi-dislokasi
yang salah arah secara vertikal akan kembali menyusun diri dan jumlahnya sedikit
berkurang tetapi tegangan sisa turun banyak.

Gambar B.1 : Proses recovery

Rekristalisasi yaitu pertumbuhan butir baru.Proses rekristalisasi bisa
baru Proses
terjadi pada pengerjaan panas atau pengerjaan dingin asalkan material
terdeformasi minimal 50%. Deformasi bisa dilakukan dengan proses pembentukan
yaitu pengerolan, ekstrusi, penempaan.Penyebab rekristalisasi adalah adanya

Kelompok 5 21

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization

energi dari tumpukan kerapatan dislokasi. Sehingga terjadi peningkatan energi
dalam, atom cenderung untuk kembali pada tingkat energi rendah dengan cara
membentuk butir baru.

Gambar B.2 : Proses rekristalisasi

Proses rekristalisasi diklasifikasikan menjadi:

 Dinamik
Rekristalisasi yang terjadi selama berlangsungnya deformasi. Terjadi pada
pengerjaan panas

 Statik
Rekristalisasi terjadi setelah pemberian deformasi

2.2 Skematik Recovery Dan Recrystalization

Berikut ini adalah skematik dari proses recovery dan recrystalization.

Kelompok 5 22


GambarB.3 :Skematik recovery dan recrystalization
Dari skematik diatas dijelaskan dimana pada proses rekristalisasi terjadi
penurunan kekerasan, dan peningkatan elongation bahan.Sedangkan pada proses
recovery, kekuatan dan kekerasan material tidak berubah.

Dari skema juga dapat dijelaskan bahwa sebelum material
direcovery,semua sifat mekanik pada material berada dalam keadaan
normal,namun pada waktu pengerolan atau pemberian deformasi terhadap
material, terjadi perubahan sifatmekaniknya. Pada waktu pemberian deformasi
tersebut terjadi peningkatan harga kekerasan, kekuatan, dan tegangan
sisa,sedangkan keuletan material tersebut berkurang.Adapun ukuran butirnya
menjadi lebih kecil dan pipih dari semula. Dengan penambahan temperature
setelah proses pemberian deformasi, terjadi pertumbuhan butir baru pada
material yang menyebabkan nilai kekerasan, kekuatan dan tegangan sisa menjadi
menurun, sedangkan keuletannya meningkat. Pertumbuhan butir baru inilah yang
disebut dengan rekristalisasi. Butir baru ini , akhirnya sifat material kembali
kepada bentuk semula.

2.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Rerkristalisasi

1. Jumlah deformasi
Semakin besar jumlah deformasi maka semakin mudah rekristalisasi
terjadi

Kelompok 5 23


2. Temperatur
Semakin tinggi temperatur maka material lebih cepat mencapai
rekristalisasi.
3. Waktu
Semakin lama waktu rekristalisasi maka persentasi yang terkristalisasi
juga semakin banyak.
4. Ukuran butir
Semakin kecil ukuran butir awal, maka makin banyak batas butir maka
setelah deformasi akan mudah terjadi rekristalisasi.
5. Komposisi (paduan)
Rekristalisasi mudah terjadi pada paduan dibandingkan pada logam
murni.
2.4 Pengerjaan Dingin Dan Pengerjaan Panas
Pada proses recovery dan recrystalization ada dua jenis pengerjaan, yaitu:

a. Pengerjaan dingin

Di dalam pengerjaan ding ini temperatur yang digunakan dibawah
temperatur rekristalisasi (T kerja< T rekristalisasi), T rekristalisasi adalah
0.3 kali T melt. Pada pengerjaan dingin, material mengalami deformasi
plastis sehingga keuletan material menjadi turun sedangkan kekuatan dan
kekerasan material mengalami peningkatan. Ada beberapa kekurangan dan
kelebihan dalam proses pengerjaan dingin ini.

Kelebihan dari proses pengerjaan dingin diantaranya yaitu:

 Peningkatan kekuatan cukup berarti

 Kualitas permukaan halus

 Tidak terbentuk terakoksida

Kekurangan dari proses pengerjaan dingin diantaranya yaitu:

 Terjadi tegangansisa

 Butir yang pecah dana dan yadistorsi

 Keuletan rendah

Kelompok 5 24


 Daya pembentukan besar

 Kadang-kadang efek strain hardening tidak disukai

b. Pengerjaan panas

Pada pengerjaan panas ini temperatur yang digunakan diatas
temperatur rekristalisasi (T kerja > T rekristalisasi), T kerja ≤ 0,6 T melt.
Dimana pada proses pengerjaan panas ini, material mengalami perubahan
struktur mikronya yang mana keuletan dari material tersebut meningkat
sedangkan kekuatan dan kekerasannya mengalami penurunan. Pengerjaan
panas ini dilakukan didalam tungku pada temperatur tinggi. Adapun
kelebihan dan kekurangan dari pengerjaan panas ini yaitu :

Kelebihan pengerjaan panas :

 Daya pembentukan rendah

 Peningkatan kekuatan rendah

 Porositas dapat dikurangi

 Ketidakmurnian logam terpecah dan tersebar

 Adanya sedikit penghalusan butir
Kekurangan pengerjaanpanas :

 Butuh pemanasan
 Mudah terbentuk terak

 Kualitas permukaan kurang bagus

 Ketelitian dimensi sulit dikontrol

 Umur perkakas rendah

Kelompok 5 25


Proses Rolling

GambarB.4 :Proses rolling

Kelompok 5 26


BAB. III
METODOLOGI

3.1 Peralatan

1. Spesimen

2. Tungku

3. Gergaji

4. Gerinda

5. Alat uji tekan

6. Alat uji keras

3.2 Skema Alat

Gambar B.5 :Tungku

Gambar B.6 :Alat uji keras

Kelompok 5 27


3.3 Prosedur Percobaan

1. Siapkan spesimen dan semua peralatan pendukung untuk proses
penekanan
2. Tekan tujuh buah spesimen untuk regangan yang sama,Ɛ =
20%penekanan dilakukan pada temperatur kamar
3. Potong dua spesimen pada bidang tengah, dengan arah tegak lurus
terhadap gaya penekanan. Tandai dan ukur distribusi kekerasan pada
masing-masing setengah potongan.
4. Kemudian panaskan setengah potongan spesimen yang lainnyadalam
tungku (T = 200oC,300oC, 350oC, 400oC, 450oC, dan 500oC) selama 15
menit lalu dicelupkan ke dalam air.(Peralatan wajib : sarung tangan,
penjepit, dan sepatu pengaman). Bersihkan dan ukur distribusi kekerasan
5. Lakukan dengan cara yang sama untuk deformasi Ɛ = 30%

Kelompok 5 28


BAB. IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Percobaan

Tabel B.1 Hasil Percobaan Recovery dan Recrystalization

Kekerasan Kekerasan setelah dipanaskan
sebelum (HRC)
Deformasi
dipanaskan
450
(HRC)
52,5
50,5
20% 48
51,5
53
49,5 43.5
51 43
30% 56 45
56,5 47
58 40,5

Data hasil percobaan

Deformasi sebelum dipanaskan setelah dipanaskan
52,5
50,5
20% 48
51,5
53
49,5 45,5
51 43
30% 56 45
56,5 47
58 40,5

Kelompok 5 29


Deformasi sebelum dipanaskan (HRC) BHN
52,5 505
50,5 480
20% 48 450
51,5 493,3
53

Deformasi sebelum dipanaskan (HRC) BHN
49,5 469,5
51 486,6
30% 56
56,5
58

Deformasi setelah dipanaskan (HRC) BHN
45,5 427,7
43 399,6
30% 45 421,8
47 442,1
40,5

4.2 Pengolahan Data

51,7 49,6 49,8 473
51,5 X 493 49,5 X 469,5
51,1 488 49,1 465

51,5 488 46,1 433
57 x 486,6 45,5 X 427,75
50,5 480 45,3 426

43,6 405 45,3 426
43 x 399,6 45 X 421,8
42,7 397 44,5 413

47,7 446
47 x 442,1
46,8 441
Kelompok 5 30


= e(In 6,08 − 0,2)

= e(1,8 − 0,2)

= e1,6

= 4,95 cm

Penekanan =

= 6,08 – 4,95

= 1,13 cm

Sudah ditekan = 5,61 cm

= e(In 4,01 − 0,31)

= e1,08

= 2,94 cm

Penekanan =

= 4,01 – 2,94

= 1,87 cm

Sudah ditekan = 3,67 cm

Kelompok 5 31


4.3 Tabel Hasil Perhitungan

∑ h h Ah
Tabel Perhitungan

20% 6,08 4,95 1,13
30% 4,01 2,94 1,87

4.4 Grafik Percobaan

1. Deformasi 20%

Deformasi 20 %
sebelum dipanaskan
60
58
56
54
HRC

52
Suhu Kamar
50
48
46
44

Posisi Titik

2. Deformasi 30%

Deformasi 30 % sebelum
dinapanaskan
60
58
56
54
HRC

52
Suhu Kamar
50
48
46
44

Posisi Titik

Kelompok 5 32


Deformasi 30 %
setelah dipanaskan
48

46

44

HRC
42
HRC
40

38

36
1 2 3 4 5
Posisi Titik

Kelompok 5 33


4.5 Analisa

Dari pratikum yang telah dilakukan didapatkan data yang setalah
dilakukan perhitungan dan grafik didapatkan hasil yang sama dengan teori
yang telah ada.

Dari hasil deformasi yang dilakukan pada kedua spesimen dengan
temperatur kamar nilai HRC yang didapatkan dari 5 titik pengujian pada
umumnya nilai HRC E = 30% lebih keras pada E = 20%.

Walaupun nilai pada titik pengujian 1 Pada E =30% lebihkecil dari nilai
pada pengujian 1 pada E = 20%, tapi secara keseluruhan nilai kekerasan
deformasi E = 30% lebih keras dibandingkan E = 20% pada temperatur
kamar, jadi pratikum yang telah dilakukan sesuai dengan teori.

Sedangkan darisegi temperatur hanya dilakukan pengujian pada spesimen
E =30% pada temperatur 450 c. Dari hasil data didapatkan bahwa hasilnya
sesuai dengan teori dimana spesimen yang berada ditemperatur kamar
memiliki kekerasan yang lebih tinggi dari spesimenpada temperatur 450 c.
Ini disebabkan karena spesimen yang mengalami deformasi dan kemudian
dipanaskan, maka akan mengalami penurunan kekerasan.

Kecilnya nilai kekerasan pada titik pengujian 1 E = 30% dari pada titik
pengujian 1 E = 20% kemungkinan disebabkan oleh spesimen yang tidak
rata. Dimana hal ini akan menyababkan kesalahan pada pengujian HRC
dengan mesin rokwell.

Kelompok 5 34


BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh dalam praktikum kali ini yaitu :

Material yang mengalami deformasi plastis akan mengalami
peningkatan kekerasan, semakin tinggi tingkat deformasi yang diberikan
maka semakin keras material tersebut.

Jika material yang telah dideformasi dilakukan heat treatmen dan
proses quencing, maka nilai kekerasan akan menurun dibandingkan dengan
spesimen yang hanya dilakukan deformasi plastis saja.

5.2 Saran

Ratakan permukaan spesimen dengan baik agar pada saat
pengujian kekerasan akan mendapatkan hasil yang baik.

Pisahkan spesimen dengan baik agar tidak terjadi kesalahan atau
pertukaran spesimen.

Kelompok 5 35


LAMPIRAN B

Tugas Sebelum Praktikum

1. Penumpukan dan perbanyakan dislokasi

Penumpukan dapat terjadi karena deformasi ketika di deformasi material
akan mengalami penumpukan dislokasi.

2. Grafik Gibbs Free Energy

Grafik yang memperlihatkan energi sisa pada material setelah material di
deformasi

3. Fenomena Onihilasi dan Poligonisasi

Onihilasi : Perulangan dislokasi yang berlawanan jenis

Poligonisasi : Penumpukan dislokasi pada beberapa butir

18

Tugas Setelah Praktikum

1.

Dari gambar diatas. Proses recrystallization terjadi penurunan kekerasan
dan peningkatan elongation dan recovery kekuatan dan kekerasan material
tdak berubah. Pada Deformasi, tegangan sisa meningkat , kekuatan dan
kekerasan juga naik tetapi keuletan menurun. Pada recovery kekuatan dan
kekerasan stabil, sedangkan tegangan sisa menurun dan keuletan dan
kekerasan cenderung naik. Selanjutnya pada recrystallization, tegangan sisa
dan kekuatan mengalami penurunan tetapi keuletan naik, perubahan yang
terjadi kembali ke keadaan semula setelah terjadi peristiwa grain growth.

2. Pada temperature 200 o C kekerasan dan kekuatan material hanya sedikit.
Penurunan kekerasan terjadi karena terbentuknya butir baru pada batas butir,
hal ini disebabkan karena adanya deformasi yang mengakitbatkan
penumpukan dislokasi pada batas butir. Akibatnya energi dalam pada daerah
batas butir meningkat.

3. Tidak dapat terkristalisasi apabila regangan nol, karena regangan nol berarti
tidak bisa terjadi perbedaan apa-apa pada logam dan tidak ada perlakuan
gaya pada logam tersebut.

4. Semakin besar energi dalam akan meningkat karena jumlah dislokasi yang
semakin banyak sehingga material tidak stabil dan mudah terkristalisasi
pada peningkatan temperatur terjadi pengurangan energi dalam sehingga
kerapatan dislokasi berkurang.

Kelompok 5 19

JOMINY

ASISTEN :
RONNY PRIBADI

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam dunia industri kita membutuhkan material yang kuat untuk suatu
produk. Material yang keras sangat menentukan kualitas produk yang kita buat.
Kekerasan suatu logam bisa ditingkatkan dengan beberapa cara, salah satunya
dengan cara melakukan perlakuan termal pada logam tersebut.
Untuk mengetahui sifat mampu keras dari logam dapat kita lakukan
percobaan Jominy. Setelah logam dipanaskan, dilakukan pendinginan dengan
menyemprotkan air pada ujung spesimen dan dilakukan uji keras.

1.2 Tujuan Praktikum
1. Mengetahui sifat mampu keras dari baja;
2. Membandingkan hasil pengujian dengan hasil teoritis.

1.3 Manfaat
Ada beberapa manfaat yang dapat kita dapatkan setelah melakukan
praktikum Jominy, yaitu :
1. Dapat mengetahui sifat mampu keras dari baja;
2. Dapat membandingkan hasil pengujian dengan hasil teoritis.

Kelompok 5 36


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Uji Jominy
Kekerasan adalah kemampuan material untuk menahan deformasi plastis
lokal akibat penetrasi di permukaan. Peningkatan kekerasan bergantung pada sifat
mampu keras dari baja itu sendiri. Sifat mampu keras merupakan kemampuan
material untuk ditingkatkan kekerasannya dengan serangkaian perlakuan panas.
Sifat mampu keras dari baja tergantung pada komposisi kimia dan kecepatan
pendinginan.
Tidak semua baja dapat dinaikkan kekerasannya. Baja karbon menengah
dan baja karbon tinggi dapat dikeraskan, sedangkan baja karbon rendah tidak
dapat dikeraskan. Kandungan karbon yang tinggi mempercepat terbentuknya fasa
martensit yang menjadi sumber dari kekerasan dari baja. Kekerasan maksimum
hanya dapat dicapai bila terbentuknya martensit 100%. Baja dapat bertransformasi
dari austenit ke ferrit dan karbida. Transformasi terjadi pada suhu tinggi sehingga
kemampuan kekerasannya rendah.

Percobaan Jominy, bertujuan untuk mengetahui Hardenability suatu
logam. Cara untuk mengetahuinya adalah:
1. Bila laju pendinginan dapat diketahui, kekerasan dapat langsung dibaca dari
kurva kemampuan keras.
2. Bila kekerasan dapat diukur, laju pendinginan dari titik tersebut dapat
diperoleh.
Pada uji Jominy ini, material dipanaskan dalam tungku dipanaskan sampai
suhu transformasi ( austenit ) dan terbentuk sedemikian rupa sehingga dapat
dipasangkan pada aparatus Jominy kemudian air disemprotkan dari bawah,
sehingga menyentuh permukaan bawah spesimen. Dengan ini didapatkan
kecepatan pendinginan ditiap bagian spesimen berbeda-beda. Pada bagian yang
terkena air mengalami pendinginan yang lebih cepat dan semakin menurun
kebagian yang tidak terkena air. Dari hasil pengukuran kekerasan tiap-tiap bagian
dari spesimen akan didapatkan kurva Hardenability Band.

Kelompok 5 37


2.2 Kurva Hardenability dan Hardenability Band

Gambar C.1 Kurva Hardenability dan Hardenability Band

Dari kurva diatas dapat diketahui bahwa fasa perlit didapatkan pada suhu
antara 5000 C dengan 7000 C jika dipanaskan pada suhu austenit.

Sifat mampu keras dapat digambarkan dalam bentuk kurva yaitu kurva
Hardenability Band. Kurva Hardenability Band menggambarkan range-range
sifat mampu keras suatu logam. Jadi, kekerasan suatu material akan berada dalam
range tersebut jika dilakukan proses pemanasan.
Kurva diatas menyatakan fasa yang terjadi pada spesimen sampai
temperatur austenit yang diuji jominy. Dimana pada bagian yang terkena
semprotan air mengalami pendinginan cepat, dapat dilihat pada grafik dengan
nilai HRC paling tinggi dengan fasa martensit.
Kemudian dengan seiringnya peningkatan jarak dari ujung menuju
pangkal spesimen memiliki penurunan angka kekerasan. Hal ini disebabkan pada

Kelompok 5 38


bagian tersebut tidak mengalami quenching / pendinginan nya lambat. Hal
tersebut dapat dilihat dari perubahan fasa pada grafik yang ditunjukkan, yaitu dari
fasa martensit, fasa martensit dan perlit, fine perlit dan perlit.

Gambar C.2 Hardenability band

2.3 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Sifat Mampu Keras
Hal-hal yang mempengaruhi sifat mampu keras suatu material adalah:
1. Kecepatan pendinginan
Setelah logam dipanaskan, lalu dilakukan pendinginan cepat, maka logam
akan menjadi semakin keras. Proses pendinginan material dapat dilakukan
dengan beberapa cara yaitu:
a. Annealing
Pemanasan material sampai suhu austenit ( 7270 C ) lalu di holding
kemudian dibiarkan dingin didalam tungku. Proses ini menghasilkan
material yang lebih lunak dari semula.
b. Normalizing
kemudian didinginkan di udara.

Kelompok 5 39


c. Quenching
kemudian dilakukan pendinginan cepat, yaitu dicelupkan kedalam media.
Medianya adalah air, air garam dan oli. Proses ini yang menghasilkan
material yang lebih keras dari semula.
2. Komposisi kimia
Komposisi kimia menentukan Hardenability Band. Karena komposisi
material menentukan struktur dan sifat material. Semakin banyak unsur kimia
yang menyusun suatu logam, maka makin keras logam tersebut
3. Kandungan karbon
Semakin banyak kandungan karbon dalam suatu material maka makin keras
material tersebut. Hal inilah yang menyebabkan baja karbon tinggi memiliki
kekerasan yang tinggi setelah proses pengerasan kerena akan membentuk
martensit yang memiliki kekerasan yang sangat tinggi.
Untuk meningkatkan kadar karbon dari beberapa material dapat dilakukan
dengan beberapa perlakuan, yaitu:
a. Carborizing
Yaitu proses penambahan karbon pada baja, dengan menyemprotkan
karbon pada permukaan baja.
b. Nitriding
Yaitu proses penambahan nitrogen untuk meningkatkan kekerasan
material.
c. Carbonitriding
Yaitu proses penambahan karbon dan nitrogen secara sekaligus untuk
meningkatkan kekerasan material.

Kelompok 5 40


2.4 Kurva CCT dan TTT
1. Baja Hypoeutectoid
a. Kurva CCT b. Kurva TTT

Gambar C.3 Kurva CCT dan TT Baja Hypoeutectoid
2. Baja eutectoid

Gambar C.4 Kurva CCT dan TTT Baja Eutectoid

3. Baja Hypereutectoid

Gambar C.5 Kurva CCT dan TTT Baja Hypereutectoid

Kelompok 5 41


Dari kurva CCT di atas dapat kita lihat beberapa perbedaan. Pada baja
Hypoeutektoid ada dua fasa yang terbentuk matertensit dan perlit. Terbentuk fasa
Martensite + perlit setelelah melewati garis perlit start dan martensite finish.
Perlite 100%
Terbentuk karena pada saat pendinginan spesimen tidak melewati fasa martensite
awal dan martensite finish.
Pada baja eutektoid tebentuk tiga fasa setelah dilakukan pendinginan. Fasa
pertama yang terbentuk yaitu martensite 100%, pendinginan dengan membiarkan
baja di udara mengasilkan fasa martensite + perlite. Sedangkan pendinginan
didalam tungku atau secara lambat menghasilkan perlite 100%.
Pada baja hyper eutektoid juga terbentuk tiga, sama seperti pada baja
eutektoid. Tetapi pada baja hyper eutektoid waktu yang dibutuhkan agak lama.
Pada kurva TTT, setelah spesimen mencapai suhu austenit (727 oC) dilakukan
holding terlebih dahulu gunanya agar semua bagian spesimen benar-benar
mendapat panas yang sama.

Kelompok 5 42


BAB III

METODOLOGI

3.1 Peralatan
1. Aparatus Jominy
2. Tungku Pemanas
3. Spesimen ( ASSAB 760 )
4. Air
5. Mesin Uji Rockwell

3.2 Skema Alat

Gambar C.6 Skema Alat Uji Jominy

3.3 Prosedur Percobaan
1. Buat skema pemanasan spesimen dalam tungku,meliputi pilihan
temperatur austenit, dan lamanya waktu pemanasan dan penahanan
temperatur.
2. Bersihkan spesimen dan masukkan spesimen ke dalam tungku.
3. Hidupkan tungku dan set proses pemanasan menurut skema yang telah
direncanakan. Proses pemanasan dimulai.

Kelompok 5 43


4. Proses pemanasan selesai, spesimen dipasang pada kedudukan yang
telah disediakan (gunakan sarung tangan, penjepit dan sepatu
pengaman).
5. spesimen dikikir rata dan dibersihkan untuk pengukuran kekerasan
Rockwell.
6. Kekerasan spesimen diukur pada setiap posisi dengan interval ¼ inchi.

Kelompok 5 44


BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Percobaan

Tabel C.1 Komposisi Kimia

Komposisi %C % Mn % Si
Maximum 0.5 0.6 0.3
Minimum 0.4 0.45 0.25

Tabel C.2 Hasil Percobaan Uji Jominy

Titik
Pengujian Jarak Kekerasan (HRC)
1 1 cm 27.5
2 1 cm 20
3 1 cm 18.5
4 1 cm 15
5 1 cm 12
6 1 cm 9
7 1 cm 7
8 1 cm 5

4.2 Pengolahan Data

 Butir 4

1. Diameter Ideal (DI)
% C max = 0,5 DI max = 0.305
% C min = 0,4 DI min = 0.275

2. Multiplying Factor (MF)
 Mn
%Mn max = 0,6 MF max = 2,95
%Mn min = 0,45 MF min = 2,45

Kelompok 5 45


 Si
%Si max = 0,3 Si max = 1,2
%Si min = 0,25 Si min = 1,15

3. Diameter Ideal Critical (DIC)
DIC max = DI max x MF Mn max x MF Si max
= 0.305 x 2.95 x 1.20
= 1.078
DIC min = DI min x MF Mn min x MF Si min
= 0.275 x 2.45 x 1.15
= 0.775

4. Initial Hardness (IH)
% C max = 0,5 IH max = 62.5
% C min = 0,4 IH min = 57.5

5. Dividing Factor
Posisi DF max DF min

1 1.80 2.35

2 2.80 3.35

3 3.40 3.85

4 3.75 4.20

5 3.95 4.40

6 4.15 4.60

7 4.30 4.75

8 4.55 5.00

6. HRC

Kelompok 5 46


Kelompok 5 47


 Butir 5

% C max = 0,5 DI max = 0.282
% C min = 0,4 DI min = 0.252

 Mn
%Mn max = 0,6 MF max = 2,95
%Mn min = 0,45 MF min = 2,42
 Si
%Si max = 0,3 Si max = 1,2
%Si min = 0,25 Si min = 1,15

= 0.282 x 2.95 x 1.20
= 0.998
= 0.252 x 2.42 x 1.15
= 0.701

Kelompok 5 48


% C max = 0,5 IH max = 62.5
% C min = 0,4 IH min = 57.5

5. Dividing Factor


1 1.90 2.25

2 2.95 3.30

3 3.55 3.80

4 3.90 4.15

5 4.10 4.30

6 4.30 4.55

7 4.50 4.70

8 4.70 4.95

Kelompok 5 49


 Butir 6

% C max = 0,5 DI max = 0.262
% C min = 0,4 DI min = 0.234

Kelompok 5 50


 Mn
%Mn max = 0,6 MF max = 2,94
%Mn min = 0,45 MF min = 2,4
 Si
%Si max = 0,3 Si max = 1,2
%Si min = 0,25 Si min = 1,15

= 0.262 x 2.94 x 1.20
= 0.924
= 0.234 x 2.4 x 1.15
= 0.645

% C max = 0,5 IH max = 62.5
% C min = 0,4 IH min = 57.5

5. Dividing Factor

1 1.95 2.40

2 3.00 3.50

3 3.55 3.95

4 3.90 4.30

5 4.10 4.50

6 4.30 4.75

7 4.45 4.90

8 4.70 5.00

Kelompok 5 51


Kelompok 5 52


 Butir 7

% C max = 0,5 DI max = 0.245
% C min = 0,4 DI min = 0.217

 Mn
%Mn max = 0,6 MF max = 2,95
%Mn min = 0,45 MF min = 2,45
 Si
%Si max = 0,3 Si max = 1,2
%Si min = 0,25 Si min = 1,15

= 0.245 x 2.95 x 1.20
= 0.867
= 0.217 x 2.45 x 1.15
= 0.611

Kelompok 5 53


% C max = 0,5 IH max = 62.5
% C min = 0,4 IH min = 57.5

5. Dividing Factor
1 2 2.35
2 3.25 3.35
3 3.6 3.85
4 3.95 4.25
5 4.15 4.4
6 4.35 4.6
7 4.55 4.75
8 4.75 5

Kelompok 5 54


 Butir 8

% C max = 0,5 DI max = 0.222
% C min = 0,4 DI min = 0.198

Kelompok 5 55


 Mn
%Mn max = 0,6 MF max = 2,95
%Mn min = 0,45 MF min = 2,4
 Si
%Si max = 0,3 Si max = 1,2
%Si min = 0,25 Si min = 1,15

= 0.222 x 2.95 x 1.20
= 0.786
= 0.198 x 2.4 x 1.15
= 0.546

% C max = 0,5 IH max = 62.5
% C min = 0,4 IH min = 57.5

5. Dividing Factor
1 2.4 3
2 3.45 3.85
3 3.95 4.3
4 4.3 4.6
5 4.45 4.8
6 4.7 5
7 4.85 5
8 5 5

Kelompok 5 56


Kelompok 5 57


4.3 Tabel Hasil Perhitungan
Butir no 8
Tabel C.3 Hasil Perhitungan Uji Jominy

Posisi HRC Max HRC Min HRC Praktikum
1 26.04 19.17 27.5
2 18.12 14.94 20
3 15.82 13.37 18.5
4 14.53 12.5 15
5 14.04 11.98 12
6 13.29 11.5 9
7 12.89 11.5 7
8 12.5 11.5 5

Kelompok 5 58


4.4 Grafik

Hardenability Band
30

25

20
HRC

15 HRC Max
HRC Min
10
HRC Praktikum

5

0
1 2 3 4 5 6 7 8
Titik

Kelompok 5 59


4.5 Analisa
Pada percobaan jominy ini, bertujuan untuk mengetahui sifat kemampu
kerasan dari baja dengan serangkaian perlakuan panas ke material atau baja
tersebut.
Pada praktikum kali ini, pemanasan dilakukan pada temperatur 9100 C.
Setelah itu dilakukan pendinginan dengan menyemprotkan air pada salah
satu ujung dari baja tersebut.
Setelah spesimen dingin, spessimen tersebut di amplas lalu di gerinda,
hal ini bertujuan untuk meratakan permukaan spesimen. Selanjutnya baru
material di uji keras dengan mesin Rockwell untuk mendapatkan harga
kekerasan dari baja tersebut.
Uji keras dilakukan pada 8 titik dengan jarak 1 cm antara titik satu
dengan titik yang lain.
Dari 8 titik tersebut didapat angka kekerasan sebagai berikut :
Titik 1 -> 27.5
Titik 2 -> 20
Titik 3 -> 18.5
Titik 4 -> 15
Titik 5 -> 12
Titik 6 -> 9
Titik 7 -> 7
Titik 8 -> 5

Dari hasil diatas, dapat dilihat bahwa besar kekerasan di ujung material
memiliki kekerasan yang paling besar, lalu berangsur menurun terus sampai
ke pangkal material yang memiliki angka kekerasan paling rendah.
Selanjutnya dari hasil perhitungan yang telah dicari, didapat besar HRC
max adalah sebagai berikut :
Titik 1 -> 26.04
Titik 2 -> 18.12
Titik 3 -> 15.82
Titik 4 -> 14.53
Titik 5 -> 14.04

Kelompok 5 60


Titik 6 -> 13.29
Titik 7 -> 12.89
Titik 8 -> 12.5

Sedangkan HRC min yang didapat adalah sebagai berikut :
Titik 1 -> 19.17
Titik 2 -> 14.94
Titik 3 -> 13.37
Titik 4 -> 12.5
Titik 5 -> 11.98
Titik 6 -> 11.5
Titik 7 -> 11.5
Titik 8 -> 11.5

Secara teori, seharusnya harga HRC praktikum berada diantara besar
HRC max dan HRC min. Tetapi pada prakteknya, terdapat beberapa titik
yang tidak sesuai dengan teori. Ada yang HRC max nya berada di bawah
HRC prakikum dan ada pula HRC min yang berada diatas HRC praktikum,
hal ini dapat dilihat dengan jelas dari grafik.

Kesalahan ini mungkin disebabkan karena kekurang telitian praktikan dalam
membaca tabel / grafik dividing factor, besar HRC max dan HRC min yang
di dapat tidak akurat.Kesalahan juga dapat disebabkan karena ketidak
telitian praktikan saat melakukan uji keras, sehingga HRC yang di dapat
menjadi tidak akurat.

Kelompok 5 61


BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan
Kekerasan baja yang paling besar adalah pada ujung baja yaitu bagian yang
didinginkan lebih dulu dengan air. Kekerasan nya menurun seiring dengan
semakin jauhnya jarak dari ujung baja atau semakin dekat dengan pangkal
baja.

5.2 Saran
Untuk praktikan selanjutnya agar pada saat pengamplasan spesimen, agar
mengamplasnya sampai rata agar pada saat uji keras mendapatkan hasil
yang akurat. Dan pada saat mencari perhitungan agar teliti dalam membaca
tabel/grafik yang ada supaya hasil yang di dapat akurat.

Kelompok 5 62


LAMPIRAN C

Tugas Sebelum Praktikum

1. Perbedaan sifat mampu keras dengan kekerasan adalah :
Sifat mampu keras merupakan kemampuan logam untuk menerima
peningkatan kekerasan melalui serangkaian perlakuan panas.
Sedangkan kekerasan merupakan kemampuan logam untuk menahan deformasi
plastis local akibat adanya penetrasi di permukaan.

2. Kurva Hardenability : Kurva yang diperoleh dari pengujian yang
memperlihatkan sifat mampu keras logam.
Hardenability band : Kurva yang menunjukkan range-range mampu keras dari
logam hasil perhitungan teoritis.

3. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mampu keras :
1. Kecepatan pendingin
Semakin cepat pendinginan, maka logam akan semakin keras.
2. Kandungan Karbon
Semakin banyak karbon yang terkandung dalam suatu logam, maka
makin keras logam tersebut.
3. Komposisi Kimia

Kelompok 5 63


Tugas Setelah Praktikum

1. Faktor-faktor yang mempengaruhi hardenability :
1. Laju Pendinginan
Terbukti bahwa bagian ujung specimen memiliki kekerasan yang paling
tinggi disebabkan oleh semprotan air pada ujung specimen tersebut.

2. Kandungan Karbon
Semakin tinggi atau banyak nya kandungan karbon, maka material akan
semakin keras

2. Ketika baja di quenching, maka baja tersebut akan menjadi getas. Jadi untuk
mengurangi tingkat kegetasan yang berlebihan, maka dilakukan proses
secondary hardening dan tempering pada baja melalui heat treatment.

Kelompok 5 64

KOROSI

ASISTEN :
LANANG AIDIL

Laporan akhir pratikum metalurgi fisik kelompok 5

Laporan akhir pratikum metalurgi fisik kelompok 5

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Destaque

Destaque (10)

Semelhante a Laporan akhir pratikum metalurgi fisik kelompok 5

Semelhante a Laporan akhir pratikum metalurgi fisik kelompok 5 (20)

Laporan akhir pratikum metalurgi fisik kelompok 5