5/14/2018 jurnal keausan

1/8

KARAKTERISASI LAJU KEAUSAN DAN KEKERASANDARI PACK CARBURIZING PADA .BAJA KARBON AISI 1020

Viktor Malau 1dan Khasanl'ABSTRACT

The objective of this research is to characterize the effects of pack carburizing on mechanical and physical propertiesof low carbon steel (A1S11020). These mechanical properties include wear rate and hardness. The A1S11020 has chemicalcomposition of98,48 % Fe; 0,194 % C; 0,152 % St, 0,636 % Mn; 0,032 % P; 0,316 % S; 0,093 % Ni, 0,014 % Mo; .0,197% Cu; and 0,035 % W .

Barium carbonate (BaCO]) was used as an activator during the pack carburizing process. The temperatures of packcarburizlng process were varied 850C, 900 C and 950C for two hours of holding time. Surface hardening of thespecimens has been obtained by reheating the specimens at 840 "C in 20 minutes, and then, they were quenched in freshwater. The hardness of surface specimen was carried out by using a micro Vickers. The wear rate of the specimens wascarried out by using Ogoshi High Speed Universal Wear Machine. The major parameters of this research were bariumcarbonate content (0, 15, 20, 25 % by weight) and pack carburizing temperatures (850, 900 and 950C). This research hasbeen performed at room temperature.

Pack carburizing temperature variations give significant modification of hardness and wear rate. The results showthat the addition of barium carbonate by 20 % gives the highest hardness and the lowest wear rate. The increasing of packcarburizing temperature will increase the hardness, but it decreases the wear rate.PENDAHULUAN

Baja karbon rendah banyak digunakan sebagaikomponen mesin seperti roda gigi, poros dankomponen lainnya yang mendapat beban dinamiktidak terlalu tinggi. Pennasalahan yang timbul berupalaju keausan tinggi dan umur pendek karena seringmengalami kegagalan yang dimulai dari pennukaan Ibidang kontak. Kenyataan di lapangan menunjukkanbahwa kehilangan fungsi I kegagalan komponenmesin disebabkan oleh kerusakan pada pennukaanberupa keausan, retak maupun korosi. Bila sifatpennukaan komponen dapat dimodifikasi, maka umurkomponen akan bertambah. Salah satu cara yangdapat dilakukan untuk meningkatkan sifat-sifatpennukaan adalah dengan proses pack carburizing.Caburizing dapat meningkatkan kekerasan permukaansehingga lebih tahan aus yang diikuti denganpeningkatan umur komponen.

Perubahan sifat-sifat pennukaan yang dihasilkanakan tergantung pada parameter pelapisan sepertimedia I sumber penghasil karbon (C), suhu pelapisan(suhu austenisasi), lama pelapisan dan mediapendingin yang digunakan saat proses quenchingdilaksanakan. Pemilihan parameter yang tidak tepatjustru dapat menyebabkan baban kurang kuat, umurpendek, cepat aus dan korosif. Dengan demikian perIudilakukan penelitian dengan mengatur parameterseperti lama pelapisan, suhu austenisasi, jenis mediapenghasil karbon (C) sehingga sifat-sifat yangdihasilkan dapat meningkat. Berdasarkan basilpenelitian tersebut, para user I industri manufakturakan mengetahui parameter yang harus dipilih agar

diperoleh sifat-sifat sesuai kebutuhannya.Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis

pengaruh suhu pack carburizing dan kandunganenergizer barium karbonat tarhadap laju keausan,kekerasan pennukaan dan struktur mikro daripermukaan yang telah mendapat pack carburizing,Sumber penghasil karbon digunakan serbuk arangtempurung kelapa. Penelitian dilakukan terhadapbahan sebelum dan sesudah diberi lapisan packcarburizing. Parameter penelitian meliputi variasisuhu carburizing dan kandungan barium karbonatsebagai energizer. Hasil yang diperoleh dapatmemberikan informasi bagi users I industri untukmengetahui kekuatan fatik, laju keausan, dankekerasan bahan sebagai fungsi suhu carburizing dankandungan barium karbonat.TINJAUAN PUSTAKA

Penggunaan baja karbon rendah banyak sekaliditemukan pada komponen mesin maupun komponensuatu konstruksi. Komponen mesin yang terbuat dari.baja karbon rendah dapat berupa roda gigi dan porosdengan beban relatif kecil. Baja ini memilikikekerasan rendah sehingga cepat aus dan umumyarelatifpendek apabila mendapat pembebanan berulangI dinamik.: Dengan memberi lapisan dengan packcarburizing, maka kekuatan fatik dan kekerasan akanmengalami kenaikan, sementara laju keausan akanmengalami penurunan.

Berikut ini disebutkan beberapa bahan yangmendapat lapisan permukaan tertentu dengan sifat-sifat yang dicapai.

1 Dr. Ir. Viktor Malau, DEA, Jurusan Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada2 Dr. Eng. Khasani, ST., M. Eng., Jurusan Teknik Mesin dan Industri , Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada

367EDIA TEKNIK. No.3 Tabun XXX Edisi Agustus 2008 ISSN 0216-3012

5/14/2018 jurnal keausan

2/8

Suryanto (2005) menyebutkan bahwapeningkatan suhu karburasi dengan 'arang kayo padabaja karbon rendah akan meningkatkan kedalamanefektif lapisan karburasi, tetapi peningkatan suhukarburasi akan menurunkan laju keausan.

Malau dan Bertha (2007) telah melakukanpenelitian tentang kekuatan fatik dan kekerasan darilapisan TiN-sputtering pada baja calmax dandiperoleh hasil bahwa kekuatan fatik dan kekerasanbahan meningkat cukup signifikan. Kekuatan fatiknaik dari 330 MPa (raw material) menjadi 400 MPauntuk lapisan TiN-sputtering. Kekerasan permukaannaik dari 337 VHNo,ol (raw material) menjadi 385VHNo,ol untuk lapisan TiN-sputtering. Penelitian dariMalau dan Subagyo (2007) tentang laju keausan dankekerasan lapisan TiN -sputtering pada permukaanbaja duylos 2510 (setara AISI 01) menunjukkanbahwa kenaikan suhu temper akan menaikkan lajukeausan dan menurunkan kekerasanpennukaanbahan, Keausan minimum dan kekerasan maksimumpermukaan terjadi pada suhu sputtering 200 C.

Iwaki (1989) telah melakukan implantasinitrogen terhadap tool steel pada suhu kamar denganenergi 90 keY dan dosis 3 x 1017 ion/ern', Implantasiion nitrogen rm dapat menaikkan kekerasanpermukaan sampai 90 %. Penelitian Mudjiman, dkk(1996) terhadap aluminium paduan 2024 T3 yangtelah mendapat perlakuan nitridasi dengan teknikplasma lucutan pijar menunjukkan bahwa kekerasanmaksimal sebesar 166 KHN dicapai pada suhu 60 Cdengan waktu nitradasi 90 menit. Sujitno danMudjiman (1996) telah meneliti pengaruh variasisuhu dan waktu nitridasi terhadap kekerasanpermukaan baja AISI 1010 dan diperoleh hasil bahwakekerasan optimal dicapai pada suhu 579 C denganlama nitridasi 90 menit. Kekerasan optimal dari bajatahan karat 316L yang telah mendapat implantasi ionnitrogen adalah 409 KHN pada energi ion 60 keVdengan dosis 2,2 x 107 ion/ern' (Susita, dkk, 1996).Peningkatan kekerasan dari AISI H 13 dapatmencapai 75 % bila baja ini diimplantasi ion nitrogenpada dosis 1,07 x 1017 ion/ern' dengan energi 90 keY(Maharta, 1997). Kartikasari (2000) juga telahmelakukan penelitian terhadap baja AISI 1040 yangdiberi lapisan nitrogen dengan teknik implantasi padadosis 4,17 x 1017 ion/em' dan energi 70 keY dandiperoleh hasil bahwa kekerasan permukaan dapatmeningkat sampai 100 %.

Lapisan nitrida chromium (CrN) yang dilakukandengan teknik PVD pada baja karbon sedang dapatlebih meningkatkan tahan korosi dan kekuatan fatikdibandingkan dengan teknik pelapisan konvensional(Sonobe, dkk, 1996). Sementara penelitian Purwantodkk (2003) memperlihatkan bahwa kenaikan lamaproses nitridasi (dengan teknik glow discharge

plasma) justru menurunkan kekuatan fatik baja porosAISI 4140. Kekuatan fatik baja 42CrM04 yangdilapisi W, WN, WTi dan WTiN dengan teknik PVDtelah diteliti oleh Ferrier, dkk (1997) dan hasilpenelitiannnya menunjukkan bahwa lapisan-lapisantersebut dapat meningkatkan uniur fatik baja42CrM04.LANDA SAN TEORIPack Carburizing.

Baja karbon rendah memiliki kandungan karbon(C) lebih kecil dari 0,3 % berat. Bahan ini cukup liattetapi kekerasannya rendah sehingga tidak tahan aus.Kekerasan permukaan ini dapat ditingkatkan denganmemberi lapisan pada permukaannya. Salah satu carauntuk memberi lapisan pada pennukaan logam adalahdengan teknik pack carburizing. Pack carburizingmerupakan proses termo-kimia yang dilakukandengan cara memanaskan spesimen pada suhuaustenitnya dalam ruang yang mengandung serbukkarbon seperti diperlihatkan pada Gambar 1.

kotakkarburasi

Gambar 1.Pack carburizingPada suhu tersebut atom karbon (C) akan masukkedalam spesimen secara difusi intertisi. Masuknyaatom secara difusi ini (Gambar 2) akan meningkatkankekerasan permukaan sehingga permukaan tersebutlebih tahan aus dan umurnya dapat meningkat.

kekosongan~1Ob'.I()'~" , : 0 0 . 0"t 1 . . . 0 0. : 0 0a).intertisi b). substitusl

368Gambar 2. Proses difusi atom

MEDIA TEKNIK No.3 TahWl XXX Edisi Agustus 2008 ISSN 0216-3012

5/14/2018 jurnal keausan

3/8

Kedalaman lapisan karburasi (case depth) dapatdihitung dengan rumusC A h 31,6 .J ( (. h ) (1ase dept = IO(67001T ) me )dengan t = waktu (lama) karburasi (jam), T = suhucarburising eR)

case depthtotal case depth core

Kedalaman diukur dariGambar 3. Pola degradasi kekerasan lapisan karburasi

Case depth ini dapat juga diukur secara mekanisdengan uji kekerasan mikro Vickers maupun Knoop.Proses karburasi dianggap berhasil bila kekerasanpermukaan yang dihasilkan mencapai 52 HRC ( = 550HVN) seperti diperlihatkan pada Gambar 3.Laju Keausan Permukaan

Laju keausan dinyatakan dengan jumlahkehilangan !engurangan material (massa, volumeatau ketebalan) tiap satuan panjang luncuran atausatuan waktu. Prinsip pengausan spesimen dengandisk on block dapat dilihat seperti tertera pada Gambar4 di bawah ini.

beban tekan Bpengaus/disk

spesirnen ujilblock

b60 25,Gambar 4. Prinsip pengausan disk on block

Laju keausan dinyatakan denganV . - Vf VW::: : 1 =-t t

dengan Vi = = volume awal spesimen (mm'),Vf= volume akhir spesimen setelah pengausan (mnr'),

(2)

t = = waktu atau lama pengausan (menit), V = volumegerusan yang hilang (mrrr').Volume gerusan hilang (V) pada spesimen uji (block)ditentukan dengan persamaan

V B [ 2 . - l ( b ) b ~ ].. = r sm 2r -2~r-4dengan B = tebal disk (rnm), r = radius disk (rnm) danb = = lebar keausan yang diperoleh dari pengamatanmelalui mikroskop pada bekas gerusan atau alur.

(3)

Keausan dapat juga diungkapkan dengan keausanspesifik. Keausan spesifik dihitung berdasarkan lebarkeausan benda uji yang termakan oleh pengaus yangberputar. Keausan spesifik (W5 dalam mmvkg)dinyatakan dengan

W = B.b3

s 8.r.Po.lo (4)dengan B = lebar disk (piringan) pengaus (rnm), b= lebar keausan pada benda uji (mm), r = radiuspiringan pengaus (mm), Po = = beban tekan pada saatpengausan (kg) dan 1 0 = = jarak tempuh dari prosespengausan (mm).CARA PENELITIANBahan atau Materi Penelitiana. Potongan-potongan baja karbon rendah yangbelum diberi lapisan pack carburizingb. Potongan-potongan baja karbon rendah yang telah

diberi lapisan pack carburizingc. Serbuk arang tempurung kelapad. Barium karbonate. Kertas ampelas dengan ukuran butir halus dan

kasarf. Autosol dan bahan etsaKomposisi kimia bahan penelitian (setara AISI 1020)

9 Unsur C Si Mn P S Ni Mo Cu W% 0,194 0,152 0,636 0,032 0,316 0,095 0,014 0,197 0,035beratAlata. Dapur listrik untuk proses pack carburizing,

quench dan temper benda ujib. Mesin poles untuk menghaluskan permukaan

spesimenc. Mesin uji kekerasan untuk mengetahui kekerasan

permukaan benda ujid. Mesin uji keausan untuk mengetahui laju keausan

benda uji

369EDIA TEKNIK No.3 Tahun XXX Edisi Agustus 2008 ISSN 0216-3012

5/14/2018 jurnal keausan

4/8

Prosedur PenelitianPenelitian dilakukan dilakukan dua tahap

pengujian, Pengujian tahap pertama dilakukan terhadapbahan dasar (raw materials berupa baja karbon rendah~Baja karbon rendah yang diperoleh dari pabrik / agendiuji (setelah terlebih dahulu diberi perlakuan panasannealing) untuk mengetahui sifat-sifat awal bahan.Pengujian tahap kedua dilakukan terhadap spesimenyang telah diberi lapisan pack carburizing dengan suhukarburasi dan kandungan barium karbonat bervariasi.Benda uji diperoleh dengan cara memotong bahanmenurut ukuran dan bentuk sesuai standard pengujian.Pemotongan awal benda uji dilakukan dengan mesingergaji untuk mencegah timbulnya efek-efekpemanasan lokal. Pengerjaan akhir benda uji dilakukandengan mesin sekrap atau mesin frais. Pengujian yangdilakukan meliputi pengujian keausan, pengujiankekerasan permukaan dan pengamatan struktur mikrodengan mikroskop optik,Proses Pelapisan dengan Pack Carburising

Proses pack carburising di1akukan denganmemanaskan spesimen uji di dalam kotak baja yangte1ah diisi dengan campuran serbuk arang ke1apa danbarium karbonat (Bae03). Barium karbonat yangdigunakan mempunyai komposisi 0 %, 15 %, 20 %,dan 25 % berat. Proses pack carburising dilakukanpada suhu 850, 900 dan 950C dengan waktu tahan 2jam. Proses pack carburising diikuti dengan prosesquenching (memanaskan spesimen uji pada suhuaustenit 840C se1ama 20 menit), 1a1u dice1upkandalam air (suhu ruangan 27C). Sete1ah prosesquenching, spesimen uji ditemper pada suhu 200 D Cdengan lama penahanan 1jam.Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan permukaan spesimen padapenelitian ini menggunakan a1at uji kekerasan mikroVickers dengan indentor berbentuk kerucut. MikroVickers digunakan untuk mengetahui kekerasanpermukaan spesimen yang be1um atau telah te1ahdiberi 1apisan carburizing dengan beban indentasi 1kg. Se1anjutnya kekerasan dinyatakan dengan HV 1(dalam kg/mm'). Permukaan spesimen terlebih dahu1udibuat rata dan halus sebelum diuji, Permukaan atasdan bawah spesimen harus sejajar agar didapat hasilpengukuran kekerasan lebih presisi. Kekerasanpermukaan dihitung berdasarkan rumus berikut

HV = 1854., d2dengan HV = kekerasan Vickers permukaan(kg/rum"), F = beban indentasi (kg) dan d = diagonal

rata-rata bekas injakan indentor pada permukaanspesimen (mm).Pengujian Keausan.; Prinsip pengujian keausan dilakukan dengan cara

menggesekkan piringan berputar terhadap spesimen.Spesimen untuk uji keauan berbentuk pe1at denganukuran 30 x 20 x 3 mm. Pengujian keausan di1akukandengan mesin uji Ogoshi High Speed Universal WearTesting Machine tipe OAT-U. Pengujian keausanmengacu pada metode Reiken Ogoshi dengan 1ebarpiringan pegaus 3 mm, jari-jari pengaus 14,4 mm,beban tekan pada pengaus 2,21 kg, jarak tempuhselama .proses pengausan 100 m dengan waktupengausan 41,4 detik. Lebar keausan pada permukaanspesimen diukur dengan bantuan mikroskop optik.Pengujian Struktur Mikro / Metalografi

Pengujian ini bertujuan untuk mengetahui sifatfisis atau struktur mikro spesimen. Penampang bendauji diha1uskan dengan kertas amp las dari nornor 200,400, 600, 800 dan 1000 secara berturut-turut denganbantuan mesin polishing table unit dan kemudiandipoles. Langkah ini bertujuan untuk mengkilapkanpermukaan uji agar se1ama pengamatan dapatdipero1eh pantu1an sinar yang baik. Se1ain itu, selarna1angkah pemolesan ini diharapkan bahwa partikelabrasif dari kertas amp las se1ama proses pengha1usansebelumnya dapat hilang. Pemolesan yang dilakukandengan bantuan mesin polishing table unit denganautosol sebagai bahan poles.

Setelah penampang uji terhindar dari goresan-goresan, penarnpang tersebut dietsa dengan larutannital 2,5 % selama beberapa detik. Se1ama proses etsa,bahan etsa akan bereaksi dan melarutkan bahan-bahantertentu dari struktur logam sehingga struktur-strukturyang terbentuk dapat dibedakan dengan jelas satudengan yang lainnya. Setelah proses etsa selesai, laluspesimen dicuci dengan aquades untuk menetralkanbahan etsa. Kemudian struktur diamati dan diambilgambarnya dengan mikroskop optik.HASIL DAN PEMBAHASAN

(5)

Hasil Pengujian Kekerasan Mikro VickersKekerasan permukaan spesimen dihitung

berdasarkan rumus persamaan (5). Secara umum,kekerasan spesimen meningkat apabi1a suhu karburasinaik (Gambar 5, 6, 7 dan 8). Kekerasan tertinggiterjadi pada daerah di sekitar permukaan spesimen.Kekerasan akan berangsur turun bi1a semakin jauh kedalam spesimen, Kekerasan pada permukaan 1ebihtinggi karen a kandungan karbon pada permukaanspesimen 1ebih tinggi dibandingkan dengan di da1amspesimen.

370 MEDIA TEKNIK No.3 Tahun:XXX Edisi Agustus 2008 ISSN 0216-3012

5/14/2018 jurnal keausan

5/8

800~700c:l l 600I!.: 500~ 400

o 1 00 2 00 300 400 5 00 600 700 800 900 1 00011001200 1300 1 400 1500Jarak darl parmukaan (Ilm)

Gambar 5. Kekerasan lapisan pada suhu karburasi850, 900 dan 950C dengan 0 % BaC03[quenching 840C selama 20 menit,temper 200C se1ama 1jam]

600t700t-~~~~~--~ 600e~ 500-~ 400

o 100 200 300 400 600 600 700 s n o 900 100011001200130014001500Jarak dart pannukaan (Ilm)

Gambar 6. Kekerasan 1apisan pada suhu karburasi850, 900 dan 950C dengan 15 %BaCO~ [quenching 840C selama 20menit, temper 200C selama 1jam]

o 100 200 .300 400 500 BOO700 000 900 10001100 12001300 1400 1500

Jarak dari pemlukaan (Ilm)

Gambar 7. Kekerasan lapisan pada suhu karburasi850,900 dan 950C dengan 20 % BaC03[quenching 840C selama 20 menit,temper 200C selama 1im]

Unsur karbon (C) mempunyai sifatmeningkatkan kekerasan baja. Unsur karbon akanlebih mudah masuk ke da1am spesimen bila suhukarburasi naik dan hal ini akan diikuti jum1ah karbonyang lebih banyak di da1am spesimen. Hal ini akanmeningkatkan kekerasan spesimen. Jadi untuk

memperoleh kekerasan lebih tinggi, suhu karburasiharus dibuat lebih tinggi, tetapi perlu diingat bahwamaterial dengan kekerasan tinggi akan getas. Dengandemikian proses temper perlu dilakukan untukmengurangi kekerasan, sekaligus meningkatkan sifatulet material. Suhu temper yang dipilih tidak bolehterlalu tinggi, karena kekerasan dapat turon drastissehingga tujuan karburasi (meningkatkan kekerasan)menjadi tidak tercapai.

800~-""'___--~ 700Cm 600I!J ! 500~ 400

300 +--,--.-~----,-~~--,-~~-~~~~~~o 100 200 300 400 500 800 700 800 900 10001100 1200130014001500

Jarak darl pannukaan (p.m)

Gambar 8. Kekerasan 1apisan pada suhu karburasi850, 900 dan 950C dengan 25 % BaC03[quenching 840C selama 20 menit,temper 200C selama 1 jam]

Hasil Pengujian KeausanKeausan spesimen dihitung dengan

menggunakan rumus dengan persamaan (4). Gambar9 memperlihatkan keausan spesifik spesimen sebagaifungsi suhu karburasi dan kandungan barium karbonatBaC03 Gambar in i menunjukkan dengan jelas bahwasecara umum kenaikan kandungan barium karbon atBaC03 akan menurunkan keausan (semakin tahanterhadap aus). Keausan terkecil terjadi pada spesimendengan kandungan BaC03 sebesar 20 % . Secaraumum, kenaikan suhu karburasi akan menurunkankeausan.

7.00E-07 ,----------~-------Oi~ 6.50E-07 'F:::::'=~~==-.-I. ." 6.00E-07 /----------=""-~.~'" 5 .50E-07 ~-- -- -- --- -! -+- Suhu karburasi 850 oC li.00E-07 -+-Suhu karburasi 900 o e : r:.::: ....- Suhu karburasi 950 ~~

4.50E-07 L : :: : := " : : : : .: : := = = = : ;_ : := = = = : : ; := = : _ _ , _ _ _ - - -- - - < . _ __jo 5 15 25 300 20

Kandungan BaC03 (%)Gambar 9. Pengaruh kandungan BaC03 dan suhukarburasi terhadap keausan spesimen

yang belum mendapat proses quenchingMEDIA TEKNIK No.3 Tahun XXX Edisi Agustus 2008 ISSN 0216~3012 371

5/14/2018 jurnal keausan

6/8

4.50E-07 ,---~~--------'-------,]l 4.00E-07 r . . . . , . . . . _ - - " , - - , - - . : . _ : _ _< "l13.50E-07...-----...__~:.:.:__il 3.00E-07'0;OJ~ 2.50E-07'" 2.00E-07'"~ 1.50E-07

~Suhu kart)urasi 850 oC 1-___ Suhu karburasi 900 O~ ----i-..-Suhu karburasi 950 cc-------1.00E-07 '--_---'-- __ _L__-" __ ____ L.-_ _

o 10 2515 20Kandungan BaC03 (% )

Gambar 10. Pengaruh kandungan BaC03 dan suhukarburasi terhadapkeausan spesimenyang telah mendapat quench pada suhu840C

Gambar 10 memperlihatkan keausan spesifikdari spesimen yang telah mendapat proses quenchpada suhu 840C, sementara Gambar 11menunjukkan keausan spesifik dari spesimen yangte1ah mendapat perlakuan quench 840C dan temper200 DC . Spesimen yang diberi perlakuan panas quenchmemiliki keausan terkecil dibandingkan denganspesimen Iainnya (spesimen yang hanya mendapatkarburasi saja, atau spesimen yang mendapat prosestemper). Bila dihubungkan dengan hasil pengujiankekerasan di muka, maka benda uji dengan kekerasantertinggi akan menghasilkan keausan spesifikterendah. Hal ini dapat dicapai dengan memberi suhukarburasi yang Iebih tinggi (dalam hal ini suhukarburasi 950C). Spesimen yang Iebih 1unak (suhukarburasi 850C) memiliki keausan spesifik 1ebihbesar.

4.50E-07 f = = = = = = = = = - - - - - - c - - - -iC >~ 4.00E-07E.s-'" 3.50E-07" "0;~ 3.00E-07f f i~ 2.50E-07~

_"::"-SUhu karburasi 850 o~___ Suhu karburasi 900 oC .__, -..-Suhu karburasi 950 oC

2.00E-07 L-_---- __ .J...__---L__ ......__ L..__ _j30 o 3010 15 20 25Kandungan 8aC03 (%)

Gambar 11. Pengaruh kandungan BaC03 dan suhukarburasi terhadap keausan spesimenyang telah mendapat quenching 840C dan temper 200C

Struktur MikroGambar 12 dan 13 memperlihatkan struktur mikrodari lapisan karburasi pacta suhu 850C dan 950 "Cuntuk empat variasi kandungan barium karbonatBaC03 Hasil foto mikro menunjukkan bahwaperubahan struktur mikro pada spesimen yangmengalami perlakuan sangat tergantung padatemperatur prosesnya. Semakin tinggi temperaturkarburasi maka semakin banyak atom karbon yangterperangkap pada bagian pennukaan spesimen dan halin i dapat membentuk lapisan martens it dengan sifatkeras. Hal ini sangat jelas terlihat pada pennukaansampel yang mengalami proses quenching, dimana

pada umumnya atom karbon terperangkap pada bagianpennukaan spesimen dan mengakibatkan terbentuknya1apisan martensit sangat keras. Semakin kedalam intispesimen, kandungan atom karbon semakin rendah,dimana daerah ini terjadi lapisan ferit (putih) dan perlit(hitam bergaris-garis) berse1ang-seling.

Gambar 12. Lapisan karburasi pada temperatur 850C. Tanda panah menunjukkan batas difusi atom yangmasuk ke permukaan spesimen(a) kandungan BaC03 = 0 %; (b) kandungan BaC03 =15 %(c) kandungan BaC03 = 20 %; (d) kandungan BaC03 = 25 %

372 MEDIA TEKNIK No.3 Tahun XXX Edisi Agustus 2008 ISSN 0216-3012

5/14/2018 jurnal keausan

7/8

Gambar 13. Lapisan karburasi pada temperatur 950C.(a) kandungan BaC03 = 0 %; (b) kandungan BaC03 = 15%(c) kandungan BaC03 = 20%; (d) kandungan BaC03 = 25%

Setelah spesimen mengalami proses temper,atom-atom karbon tidak lagi berkonsentrasi padadaerah tertentu (pada bagian permukaan), tetapi sudahterurai merata dan batas butir menjadi stabil. Hal inimenyebabkan nilai kekerasan dan kekuatan fatikmenurun.

Tebal lapisan karburasi semakin besar seiringdengan meningkatnya temperatur karburasi.Berdasarkan pengamatan struktur mikro ini, phase-phase yang terbentuk tidak dapat diidentifikasi denganjelas karena sulit membedakan antara phase yang satudengan lainnya.KESIMPULAN1 . Penambahan barium karbonat BaCO) ke dalam

media karburasi menghasilkan kenaikan kekerasandan ketahanan aus spesifik signifikan. Penambahanbarium karbonat sebesar 20 % memberikanpeningkatan kekerasan dan ketahanan aus palingtinggi. Kandungan barium karbonat sebesar 20 %memberikan hasil paling optimum terhadapkekerasan dan ketahanan aus spesifik.

2. Kenaikan suhu karburasi memberikan peningkatankekerasan, dan katahanan aus spesifik.

3. Kekerasan tertinggi terdapat di dekat permukaanspesimen dan kekerasan ini akan turun perlahanbila semakin jauh dari permukaan menuju kebagian dalam spesimen.

UCAPAN TERIMAKASIHPenelitian im dilaksanakan berdasarkan

kerjasama dengan Fakultas Teknik Universitas GadjahMada dengan kontrak No. UGM/TKl17101Ml05/01,

tang gal 4 April 2007. Dalam hal ini Fakultas TeknikUniversitas Gadjah Mada bertindak sebagaipenyandang dana. Peneliti mengucapkan banyakterimakasih kepada Fakultas Teknik UGM yang telahmembiayai penelitian ini sehingga dapat terlaksanadengan baik.DAFTAR PUSTAKAFerrier, I.A.M., Costa, I.D.M., and Lapa, V., 1997,

Fatigue Behaviour of 42CrMo4 Steel with PVDCoating, Int. J. Fatigue Vol. 19, No.4, pp. 293-299.

Suryanto, R, 2005, Pengaruh Komposisi MediaKarburasi Serbuk Arang Kayu-Barium KarbonatTerhadap Kekerasan dan Keausan baja KarbonRendah, Thesis S2 Program Pascasarjana UGM

Iwaki, M., 1989, Formation of Metal Surface Layerwith High Performance by Ion Implantation,Nuclear Instrument and Methods in PhysicsResearch, Vol. 38, hal. 661-666

Kartikasari, R., 2000, Studi Implantasi Ion Nitrogendan Ion Karbon Terhadap Kekerasan PermukaanBaja AISI 1040, Thesis S2 Teknik Mesin UGM,Yogyakarta

Mahakarta, N., 1997, Pengaruh Dosis dan Energi IonNitrogen terhadap Kekerasan Mikro Baja AISI H13, UGM, Yogyakarta.

Malau, V. dan Bertha Maya Sopha, 2007, KekuatanFatik dan Kekerasan Permukaan Bahan CalmaxCold Work Tool Steel yang diberi lapisan TiNdengan Teknik Sputtering, Majalah IlmiahTeknologi MEDIA TEKNIK No.2 Th. XXIXEdisi Mei 2007, ISSN 0216-3012, pp. 134-140.

373EDIA TEKNIK No.3 Tahun XXX Edisi Agustus 2008 ISSN 0216-3012

5/14/2018 jurnal keausan

8/8

Malau, V. dan Subagyo, 2007, Pengaruh PerlakuanPanas dan Lapisan TiN terhadap Laju Keausan,Ketangguhan dan Kekerasan Duylos 2510 Steel,Majalah Ilmiah Teknologi-MEDIA TEKNIK N b . " "3 Th. XXIX Edisi Agustus 2007, ISSN 0216-3012, pp. 206-213.

Mujiman, S., Sujitno, T., Sudjatmoko, 1996, NitridasiAluminium AA 2024 T3 Dengan Teknik PlasmaLucutan Pijar, P3TM - Batan, Yogyakarta

Purwanto, Malau, V., Sujitno, T., 2003, PengaruhLama Nitridasi Dengan Teknik Plasma terhadapKekerasan Permukaan dan Ketahanan Lelah BajaPoros DIN 42CrM04 (AISI 4140), ProsidingSeminar Nasional Perkembangan Riset danTeknologi di Bidang Industri, ISBN 979-8611-37-3, Yogyakarta, 13 Mei 2003, pp. 50-54.

Sonobe, M., Schiozawa, K., and Motobayashi, K.,1996, Improvement in Corrosion Resistance ofCrN Coated Steel with Multi Stage DepositionMethod and Its Corrosion Fatigue Strength, Proc.of the 1996 4th International Conference onCompoAided Assesment and Control.

Sujitno, T., Mujiman, 1996, Pengaruh Suhu danWaktu Nitridasi Terhadap Kekerasan PennukaanBaja Karbon Rendah AISI 1010 Yang Dinitridasidengan Teknik Lucutan Api, P3TM - Batan,Yogyakarta

Susita, 1., Sudjatmoko, Tjipto S., Darsono, SriSulandari, Supardjono, 1996, KarakterisasiStruktur Mikro Stainless Steel Hasil ImplantasiIon Nitrogen, PPNY - Batan, Yogyakarta

374 MEDIA TEKNIK No.3 Tahun XXX Edisi Agustus 2008 ISSN 0216-3012