1. 1 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 BAB I LATAR BELAKANG PENGUJIAN Saat ini perkembangan teknologi berkembang dengan cepat. Perkembangan ini berbanding lurus dengan kebutuhan hidup manusia dengan memperhatikan kualitas bahan. Oleh karena itu, banyak temuan-temuan para ahli yang baru untuk menciptakan hal dengan teknologi canggih dan dapat bersaing dengan teknologi baru yang lain. Perkembangan dalam hal mekanik juga berkembang dengan pesat. Berbagai rekayasa telah di lakukan agar kebutuhan manusia dapat terpenuhi, contoh transportasi. Salah satu aspek penting pada bidang rekayasa mekanik adalah menekankan material. Penggunaan bahan yang tidak tepat akan berujung pada rendahnya efisiensi, gangguan pemakaian, rendahnya usia pakai, dan kegagalan. Oleh karena itu diperlukan adanya pengujian material yang akan digunakan sebelum diputuskan layak tidaknya material tersebut di pakai. Secara mekanik pengujian yang di pakai harus dapat melihat sifat mekanik pada material tersebut. Namun kita juga dapat memperhatikan pengujian secara fisik dan kimia. Pada kenyataannya, suatu bahan memiliki sifat tertentu yang sesuai dengan keinginan dan memiliki sifat lain yang tidak sesuai dengan keinginan dan kebutuhan, misalnya besi yang kuat tetapi mudah berkarat atau baja yang ulet tetapi mudah aus. Suatu bahan dapat di beri perlakuan atau di padu dengan bahan lain sehingga sifat buruk akan hilang dan sifat baik akan muncul. Salah satu perlakuan pada material adalah perlakuan panas. Pada umumnya perlakuan ini dilakuakan pada baja, baja merupakan logam yang paling sering digunakan pada komponen mesin. Karena itu analisis-analisis panas terhadap sifat mekanik baja perlu di perhatikan.

2. 2 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 BAB II PENGUJIAN KEKERASAN 2.1 Tujuan Pengujian 1. Mengetahui angka kekerasan suatau bahan 2. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap kekerasan bahan 3. Mengetahuai salah satu cara pengukuran kekerasan 4. Mengetahui perubahan struktur pada setiap perlakuan 2.2 Definisi Kekerasan Kekerasan adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan tusukan (penetrasi/indentasi) yang lebih keras dari luar, dapat dikatakan kemampuan untuk menahan deformasi plastis. 2.3 Pelaksanaan Pengujian Sebelum pelaksanaan pengujian hendaknya kita mengetahui alat dan bahan yang digunakan, prosedur maupun metode pengolahan data. 2.3.1 Alat yang Digunakan Dalam Pengujian Pengujian Kekerasan 1. Microhardness Vickers Tester Gambar 2.1: Microhardness Vickers Tester Sumber:Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB 2. Centrifugal Sand Paper Machine Spesifikasi: 3. 3 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Merk : Saphir Buatan : Jerman Gambar 2.2: Centrifugal Sand Paper Machine Sumber: Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB Uji Mikrostruktur 1. Microscope Logam Spesifikasi: Merk : Nikon Buatan : Jepang Gambar 2.3: Microscope Logam Sumber: Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB 2. Kamera 4. 4 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Gambar 2.4 : Kamera Sumber: Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB 3. Etsa Digunakan untuk memperjelas permukaan mikrostruktur. Etsa berupa cairan kimia yang akan bereaksi dengan atom tertentu pada logam terutama atom-atom yang tidak stabil misalnya atom pada batas elastik. Etsa yang digunakan pada pengujian ini merupakan campuran 1-1,5ml white nitric dalam 10 ml ethyl alcohol 95-100%. Nital akan menggelapkan pearlite, menampakkan bekas butir ferrite dan membedakan ferrite dengan martensit. Gambar 2.5: Etsa Sumber: Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB 4. Kertas Gosok 5. 5 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Digunakan untuk membersihkan permukaan dari terakdan meratakan permuakaan spesimen. Gambar 2.6: Kertas Gosok Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB 5. Batu Hijau Digunakan untuk menghaluskan dan mengkilapkan permukaan spesimen. Gambar 2.7.: Batu Hijau Sumber: Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB 6. Kain Flannel Digunakan untuk menghaluskan dan membersihkan spesimen dari batu hijau yang tersisa Gambar 2.8: Kain Flannel Sumber: Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB Kompisisi Kimia Spesimen - Spesimen : Baja Assab 760 6. 6 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 - Komposisi : C = 0,50 % Mn = 0,50 % Si = 0,25 % Fe = 98,75% Pergeseran Titik Eutectoid Tabel 2.1 Komposisi Kimia Bahan TC = = = %C = = = No Logam Komposisi Suhu Eutectoid %C 1 Mn 0,5% 725 0,74 2 Si 0,25% 730 0,72 7. 7 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Keterangan : Fe Fe3C Pergeseran Gambar 2.9 Pegeseran Titik Eutectoid Bentuk dan Dimensi Spesimen Skala: 1:1 Satuan: mm Gambar 2.10 Bentuk dan Dimensi Spesimen 2.3.2 Prosedur Pengujian a. Pengujian Kekerasan 1. Dilakukan proses heat treatment. 2. Permukaan spesimen yang akan diuji dibersihkan dahulu dari terak dan kotoran dengan Centrifugal Sand Paper Machine sampai betul-betul rata dan dan halis dan siap diuji. 3. Pemanasan benda kerja yang akan diuji harus benar-benar diperhatikan. 8. 8 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 4. Dilakukan pengujian kekerasan dengan Microhardness Vickers Tester dengan pengambilan data secara acak pada permukaan benda uji. Dalam pengujian kali ini diambil 10 titik secara acak. b. Uji Mikrostruktur 1. Permukaan spesimen yang akan difoto dihaluskan dengan Centrifugal Sand Paper Machine. 2. Permukaan spesimen dihaluskan dengan batu hijau dan digosok dengan kain flannel sampai benar-benar mengkilap dan halus. 3. Permukaan spesimen yang sudah mengkilap, dihaluskan dan dibersihkan dengan alkohol, kemudian ditetesi cairan etsa. 4. Spesimen diletakkan pada microscope logam, kemudian fokus diatur sampai didapatkan gambar yang jelas. 5. Dilakukan pemotretan dengan kamera. 2.4 Hipotesa Perlakuan panas mempengaruhi kekerasan suatu material.Berdasarkan teori didalam pengujian kekerasan, perlakuan panas mempengaruhi nilai kekerasan yang dihasilkan spesimen. Perlakuan panas yang memepengaruhi nilai kekerasan dari besar ke kecil yaitu perlakuan hardening, martempering, tanpa perlakuan, normalizing dan annelaing. Semakin tinggi suhu maka kekerasan suatu material logam akan meningkat. Semakin lama waktu holding maka kekerasan suatu material juga akan meningkat. 9. 9 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 2.5 Pengolahan Data Data dari hasil pengujian dihitung dan disusun dalam bentuk Tabel, masing-masing untuk spesimen tanpa perlakuan dan dengan perlakuan, selain data tersebut, di ambil pula hasil pengujian berupa kekerasan rata-rata untuk perlakuan panas yang berbeda. Dari data-data tersebuat dilakukan dua macam pengolahan data. 2.5.1.Data Kelompok Dilakukan perbandingan nilai kekerasan sebelum dengan sesudah perlakuan panas untuk menentukan ada tidaknya perubahan nilai kekerasan. Untuk itu perludigunakan pengujian dengan metode uji student t. Tabel 2.2 Data spesimen tanpa perlakuan panas No X [ X ] [ X ]2 1 299.7 14.17 200.8 2 296.5 10.97 120.3 3 290.2 4.67 21.8 4 288.1 2.57 6.6 5 286.6 1.07 1.1 6 282.0 -3.53 12.5 7 281.5 -4.03 16.2 8 278.8 -6.73 45.3 9 276.2 -9.33 87.0 10 275.7 -9.83 96.6 2855.3 0 608.4 Foto mikrostruktur tanpa perlakuan panas Gambar 2.11 : Foto mikrostruktur spesimen tanpa perlakuan panas Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB 10. 10 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Pada foto mikrostruktur tanpa perlakuan panas dapat dilihat bahwa terdapat persebaran struktur hitam dan putih yang tidak merata di beberapa titik konsentrasi, warna putih pada gambar menunjukkan struktur ferrite sedangkan warna hitam menunujukkan pearlite. Kekerasan rata-rata Standart deviasi Standart deviasi rata-rata db = n-1 = 10 1 = 9 dengan = 5% maka nilai t Tabel t (/2;db) t (0,025;9) = 2,26 interval penduga kekerasan spesimen tanpa perlakuan panas Gambar 2.12 Grafik uji t spesimen dengan perlakuan 11. 11 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Jadi kekerasan rata-rata spesimentanpa perlakuan panasberkisar antara 279,65VHN sampai 291,4 VHN dengan tingkat keyakinan 95%. Tabel 2.3 Data spesimen dengan perlakuan annealing900o C holding 30 menit No X [ X ] [ X ]2 1 228.3 9.5 89.7 2 202.7 -16.1 260.2 3 215.9 -2.9 8.6 4 238.7 19.9 394.8 5 226.4 7.6 57.3 6 212.2 -6.6 44.0 7 224.9 6.1 36.8 8 214.3 -4.5 20.5 9 207.5 -11.3 128.4 10 217.4 -1.4 2.0 2188 0 1042 Foto mikrostruktur dengan perlakuan annealing 900o C holding 30 menit. Gambar 2.13 : Foto Mikrostruktur Perlakuan annealing 900o C holding30 menit Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB Pada foto mikrostruktur dengan perlakuan annealing 900o C holding 30 menit dapat dilihat bahwa terdapat persebaran struktur putih (ferrite) dan hitam (pearlite) yang merata, Hal ini menunjukkan spesimen dengan perlakuan annealinglebih lunak jika dibandingkan dengan spesimen tanpa perlakuan karena persebaran antara struktur putih (ferrite) dan hitam (pearlite) yang merata. 12. 12 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Kekerasan rata-rata Standart deviasi Standart deviasi rata-rata db = n-1 = 10 1 = 9 dengan = 5% maka nilai t Tabel t (/2;db) t (0,025;9) = 2,26 interval penduga kekerasan spesimen tanpa perlakuan panas Gambar 2.14 Grafik uji t spesimen dengan perlakuan Jadi kekerasan spesimen rata-rata dengan perlakuan panas annealing900o C holding30 menit berkisar antara 211,12VHN sampai 226,48 VHN dengan tingkat keyakinan 95%. 13. 13 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Uji Beda Dua Rata-Rata Untuk mengetahui ada tidaknya perbedaan kekerasan pada spesimen tanpa perlakuan dan dengan perlakuan panas dilakukan uji beda dua rata- rata dengan uji standart t. Hipotesa : Ho : 1 = 2 H1 : 1 2 Digunakan pengujian dua arah dengan = 5% dan db = (n1 -1) + (n2 -1) = (10-1) + (10-1) = 18 Maka nilai t Tabel t (0,025;18) = 2,101 Perhitungan thitung Kedudukan thitung pada kurva distribusi t adalah sebagai berikut: Gambar 2.15 Kedudukan t hitung pada kurva distribusi Pada kurva uji t diketahui bahwa thitung terletak didaerah tolak. Hal ini menandakan adanya perbedaan antara kekersan rata-rata spesimen tanoa perlakuan dengan spesimen degan perlakuan hardening 850o C holding 30 menit. Analisa Variasi Dua Arah 14. 14 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Tujuan Untuk mengetahui pengaruh variasi suhu pemanasan, media pendingin (perlakuan) dan kombinasi keduanya terhadap kekerasan spesimen Hipotesa : H01 : 1 = 2 (media pendingin (perlakuan) tidak berpengaruh) H11 : 1 2 (media pendingin (perlakuan) berpengaruh) H02 : 1 = 2 ( heating tidak berpengaruh) H12 : 1 2 ( heating berpengaruh) H03 : ()1 = ()2 (media pendingin (perlakuan) dan heating tidak berpengaruh) H13 : ()1 ()2 (media pendingin (perlakuan) dan heating berpengaruh) Perulangan (z) = 5 kali Banyaknya data (n) = 20 Banyaknya data tiap kolom = 10 Banyaknya data tiap baris (v) = 10 Banyaknya variasi holding (x) = 2 Banyaknya variasi heating (y) = 2 15. 15 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Tabel2.4 Data variasi dua arah FaktorPerlakuan Faktor Suhu Annealing Suhu 900o C Suhu 800o C 228,3 202,7 215,9 238,7 226,4 225,4 224,1 237,6 260,4 246,4 1112 1193,9 2305,9 Hardening 889,6 937,7 1017,5 1017,5 980,8 771,2 665,5 724,4 713,3 752,1 4850,1 3626,5 8476,6 tot 5962,1 4820,4 10512,5 FK = JKT = ( a2 + b2 +c2 + +t2 ) - FK = (228,32 + 202,72 + 215,92 + 238,72 + 226,42 + 225,42 + 224,12 + 237,62 +260,42 + 246,42 + 889,62 + 937,72 + 1017,52 + 1017,52 +980,82 + 771,22 + 665,52 + 724,42 + 713,32 + 752,12 ) = 6.838.847,18- = 1.313.214,367 JKA = = 352.656,444 16. 16 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 = 2.341.749,881 JKAB= JKP - JKA - JKB = 2.341.749,881- - 352.656,444 = -202.265,987 JKG = JKT - JKA - JKB - JKAB = 1.313.214,367 352.656,444 + 202.265,987 = - 1.028.535,514 Dimana : FK : Frekuensi Komulatif JKT :Jangkauan Kuartil Tengah JKA :Jangkauan Kuartil Atas JKB :Jangkauan Kuartil Bawah JKP :Jangkauan Kuartil Tengah JKG :Jangkauan Kuartil Galat F Tabel dengan = 5% F (, v1 ,v1) F1Tabel = v1= (x-1) = (2-1) = 1 V2= (x.y) . (z-1) = (2.2) . (4.1) = 4 . 4 = 16 F1Tabel( 5%, 1, 16) = 4,49 F2Tabel = v1 = (x-1) = (2-1) = 1 V2 = (x.y) . (z-1) = (2.2) . (4.1) = 4 . 4 = 16 F2Tabel( 5%, 1, 16) = 4,49 F2Tabel = v1 = (x-1) = (2-1) = 1 V2 = (x.y) . (z-1) = (2.2) . (4.1) = 4 . 4 = 16 F2 Tabel( 5%, 1, 16) = 4,49 17. 17 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Tabel2.5Analisa Varian Hasil Analisa F1 hitung < F1 Tabel = -173,345 4,49 Keterangan : Sumber Keragaman Db JK KT Fhitung Pengaruh A (Media pendingin (perlakuan)) (x-1) = 2-1 = 1 JKA = 1 2 = JKA/(x-1) = / 1 = F1 = 1 2 / 2 = /-12.641,624 = -173,345 F2= 1 2 / 2 =352.656,444 /-12.641,624 = -27,897 F3= 1 2 / 2 = -202.265,987 /-12.641,624 = 16 PengaruhB (heating) (y-1) = 2-1 = 1 JKB = 352.656,444 2 2 = JKB/(y-1) = 352.656,444/1 = 352.656,444 Pengaruh A & B (Media pendingin& heating) (x-1)(y-1) = (2-1)(2-1) = 1 JKAB = -202.265,987 3 2 = JKAB/(x-1)(y- 1) = -202.265,987/1 = -202.265,987 Galat xy(z-1) = 2x2x(5-1) = 16 JKG = -1.028.535,514 2 = JKG/(x.y) (z-1) = -1.028.535,514 /16 = -12.641,624 Jumlah ( ) 19 1.313.214,367 18. 18 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Variasi Media pendingin(perlakuan)dan heating yang diberikan pada spesimen berpengaruh pada kekerasan, hal ini sesuai dengan hipotesa H13 : ()1 ()2 2.5.2. Data Antar Kelompok Tabel2.6 Data Kekerasan Tanpa perlakuan Tabel2.7 Data Kekerasan annealing900o C:30 No Kekerasan (VHN) 1 299.7 2 296.5 3 290.2 4 288.1 5 286.6 6 282.0 7 281.5 8 278.8 9 276.2 10 275.7 285.5 285.5 No Kekerasan (VHN) 1 228.3 2 202.7 3 215.9 4 238.7 5 226.4 6 212.2 7 224.9 8 214.3 9 207.5 10 217.4 218.8 218.8 19. 19 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Tabel2.8 Data Kekerasan Hardening air 900o C:30 Tabel 2.9 Data Kekerasan Normalizing900o C:30 Tabel2.10 Data Kekerasan Hardening Oli900o C:30 No Kekerasan (VHN) 1 889.6 2 937.7 3 1017.5 4 1017.5 5 980.8 6 920.7 7 1003.2 8 987.4 9 896.5 10 970.1 962.1 962.1 No Kekerasan (VHN) 1 282.4 2 279.4 3 268.2 4 277.8 5 259.7 6 285.6 7 266.8 8 262.3 9 278.7 10 263.9 2724.8 272.5 No Kekerasan (VHN) 1 763.1 2 773.2 3 752.4 4 690.4 5 785.6 6 724.7 7 684.9 8 793.8 9 731.5 10 745.3 7444.9 744.5 20. 20 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Tabel2.11 Data Kekerasan Martempering500o C:30 Tabel 2.12 Data Kekerasan Rata-rata Perlakuan Panas No Kekerasan (VHN) 1 441.3 2 401.2 3 423 4 444 5 441.3 6 434.9 7 442.5 8 439.7 9 442.1 10 441.8 435.2 435.2 No Perlakuan Panas Kekerasan (VHN) 1 Hardening air(900o C:30) 962.1 2 Hardening Oli (900o C:30) 744.5 3 Martempering (500 o C:30) 435.2 4 Normalizing(900o C:30) 272.5 5 Tanpa Perlakuan 285.5 6 Annealing (900 o C:30) 218.8 21. 21 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Grafik 2.1 : Hubun gan Perlaku an Panas dengan Tingkat Kekera san Pada Spesim en Anneali ng (900o C : 30) dan Tanpa Perlaku an 22. 22 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 2.6 Pembahasan Data Kelompok Grafik diatas adalah grafik yang menjelaskan perbandingan nilai kekerasan antara spesimen tanpa perlakuan dengan spesimen dengan perlakuan annealing 900o C dengan holding 30 menit. Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa nilai kekerasan rata-rata yang didapatkan setelah diberi perlakuan annealing 900o C dengan holding 30 menit adalah sebesar 218,8 VHN. Sedangkan spesimen tanpa perlakuan nilai kekerasan rata-ratanya sebesar 285,5 VHN. Data tersebut sudah sesuai dengan dasar teori yang menyatakan nilai kekerasan dengan perlakuan annealing lebih rendah daripada tanpa perlakua. Karena tujuan annealing adalah melunakkan spesimen. 23. 23 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 24. 24 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Data Antar Kelompok Grafik diatas adalah grafik yang membandingkan nilai kekerasan rata- rata spesimen pada berbagai perlakuan panas dengan suhu sama dan holding sama. Berdasarkan grafik diatas,dapat diketahui nilai kekerasan dengan berbagai perlakuan panas dari nilai kekerasan rata-rata tertinggi sampai terendah secara berurutan adalah Hardeningair900o C holding 30 menit sebesar 962,1 VHN,Hardeningoli900o C holding 30 menit sebesar 744,5 VHN, Martempering 500o C holding 30 menit sebesar 435,2 VHN, tanpa perlakuan sebesar 285,5 VHN,Normalizing900o C holding30 menit sebesar 272,5 VHN, dan Annealing 900o C holding 30 menit sebesar 218,8 VHN. Hal ini sesuai dengan dasar teori pengujian kekerasan,yaitu perlakuan panas memperngaruhi nilai kekerasan yang dihasilkan spesimen. Perlakuan panas yang memepengaruhi nilai kekerasan dari besar ke kecil yaitu perlakuan hardening, martempering, tanpa perlakuan, normalizing dan annelaing. 2.7 Kesimpulan dan Saran 2.7.1 Kesimpulan Perlakuan panas mempengaruhi nilai kekerasan yang dihasilkan spesimen. Perlakuan panas yang menyebabkan nilai kekerasan dari tinggi ke rendahadalah sebagai berikut: hardening, martempering, tanpa perlakuan, normalizing, annealing. Selain itu semakin tinggi suhu maka kekerasan suatu material logam akan meningkat. Semakin lama waktu holding maka kekerasan suatu material juga akan meningkat. 2.7.2 Saran 1. Sebaiknya alat-alat uji yang ada di laboratorium lebih dirawat dengan ruitn agar bisa digunakan dengan baik pada saat praktikum 2. Untuk asisten dan praktikan sebaiknya lebih tepat waktu ketika ada jadwal asistensi 3. Sebaiknya pada saat proses praktikum dan asistensi, praktikan dapat lebih tertib dan disiplin agar praktikum dan asistensi dapat berjalan dengan lancar. 25. 25 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 BAB III PENGUJIAN KEKUATAN KEJUT 3.1 Tujuan Pengujian 1. Mengetahui daya tahan suatu logam terhadap beban dinamis yang menyebabkan terjadinya patahan. 2. Mengetahui bentuk patahan. 3. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap kekuatan kejut logam. 4. Megetahui cara pengujian kekuatan kejut. 3.2 Definisi Kekuatan Kejut Pengujian impact merupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan bahan terhadap beban kejut. Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari suatu pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi.Bahan-bahan yang mengalami patah apabila bahan tersebut dibebani pukulan dengan tiba -tiba. Karena disebabkan oleh 3 hal pokok yaitu : 1. Pemusatan tegangan ( stress centralization ) 2. Suhu yang rendah 3. Kecepatan tegangan yang tinggi Pada pengujain impact ini banyaknya energi yang diserap oleh bahan untuk terjadinya perpatahan merupakan ukuran ketahanan impact atau ketangguhan bahan tersebut. 3.3 Pelaksanaan Pengujian 3.3.1Alat dan Bahan yang Digunakan Spesifikasi Alat yang Digunakan a. Charpy Impact Testing Strength Digunakan untuk mengukur kekuatan kejut. 26. 26 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Gambar 3.1 Charpy Impact Testing Machine Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB b. Kertas gosok Digunakan untuk membersihkan specimen dari kotor dan terak. Gambar 3.2Kertas Gosok Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT UB Komposisi Kimia Spesimen Baja Bohler Special K dengan komposisi kimia penyusunannya antara lain : 1. Karbon ( C ) = 2,0% 2. Krom ( Cr ) = 12% 3. Mangan ( Mn ) = 0,3% 4. Silikon ( Si ) = 0,2% 5. Besi (Fe) = 85,5% 27. 27 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Pergeseran Eutecthoid Tabel 3.1 Komposisi Kimia Spesimen Komposisi % Bahan Titik Eutectoid Atom (o ) Komposisi Eutectoid (%) Cr 12 840 0.38 Mn 0.30 727 0.73 Si 0.20 755 0.72 28. 28 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Gambar 3.3 Pergeseran Titik Eutectoid Bentuk dan Dimensi Spesimen Gambar 3.4 Bentuk dan Dimensi Spesimen 3.3.2 Prosedur Pengujian 1. Benda uji diberi heat treatment 2. Spesimen dibersihkan dari kotoran dan terak 3. Dilakukan dry run test sebagai berikut : Pendulum alat uji charpy diatur agar benar-benar menggantung bebas dan dalam keadaan diam Lengan pengikut diturunkan dengan roda pemutar Tombol pengunci ditekan selanjutnya jika kedudukan lengan pengikat sudah tepat terhadap pendulum, pengunci dapat dilepas tanpa menggeser Kedua jarum penunjuk diatur pada posisi vertikal Pendulum beserta lengannya diangkat dengan roda pemutar sehingga jarum luar menunjukkan skala yang sesuai dengan kedudukan pendulum dalam posisi horizontal (90) SKALA : 1:1 SATUAN : mm 29. 29 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Dilakukan dry run test untuk mengetahui energi yang diserap mesin karena kerugian mekanik. Dilakukan pendataan sudut yang ditunjuk oleh jarum 4. Dilakukan pengujian sebagai berikut : Spesimen diletakkan pada tempatnya sehingga bagian punggung takik tepat pada posisi jatuhnya pendulum Dilakukan pengujian seperti pada dry run test 3.4 Hipotesa Hipotesa menurut teori, urutan perlakuan panas yang mempengaruhi kekuatan impak dari yang paling besar adalah annealing, normalizing, tanpa perlakuan, martempering, dan hardening. Jadi perlakuan panas mempengaruhi impact strength suatu spesimen. 3.5 Pengolahan Data 3.5.1 Data Kelompok Spesimen tanpa perlakuan R = 600 mm G = 24 kg F0 = 60 mm2 = 90 = 4 = 7 a. Energi yang diperlukan secara ideal b. Kerugian Energi pada Alat 30. 30 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 c. Energi Aktual yang Dibutuhkan d. Energi patah Spesimen dengan perlakuan normalizing950 o C, holding 30 menit R = 600 mm G = 24 kg F0 = 60 mm2 = 90 = 11 = 13 a. Energi yang diperlukan secara ideal b. Kerugian Energi pada Alat c. Energi Aktual yang Dibutuhkan 31. 31 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 d. Energi patah 3.5.2 Data Antar Kelompok Spesimen dengan perlakuan annealing950 o C, holding 30 menit R = 600 mm G = 24 kg F0 = 60 mm2 = 90 = 9 = 16.5 a. Energi yang diperlukan secara ideal b. Kerugian Energi pada Alat c. Energi Aktual yang Dibutuhkan d. Energi patah 32. 32 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Spesimen dengan perlakuan hardeningair 950 o C, holding 30 menit R = 600 mm G = 24 kg F0 = 60 mm2 = 90 = 5 = 6 a. Energi yang diperlukan secara ideal b. Kerugian Energi pada Alat c. Energi Aktual yang Dibutuhkan d. Energi patah 33. 33 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Spesimen dengan perlakuan Martempering 550 o C, holding 30 menit R = 600 mm G = 24 kg F0 = 60 mm2 = 90 = 5 = 11.5 a. Energi yang diperlukan secara ideal b. Kerugian Energi pada Alat c. Energi Aktual yang Dibutuhkan d. Energi patah 3.6 Pembahasan A. Data kelompok Tabel 3.2 Data hasil pengujian kelompok 34. 34 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 No Perlakuan 0 () () EnergiIdeal (kg.mm) Kerugian Energi (kg.mm) Energi Aktual (kg.mm) Energi Patah (kg.mm/mm2 ) 1 Tanpa Perlakuan 4 7 1742.4 964.8 777.6 12.96 2 Normalizing 950 o C, 30 11 13 3225.6 2721.6 504 4.80 35. 35 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Gra fik 3.1 Per ban din gan ener gi pata h den gan pela kua n nor mal izin g dan tanp a perl aku an 36. 36 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Pada perlakuan normalizing memliki kekuatan impact yang lebih kecil dari spesimen tanpa perlakuan. Energi patah pada spesimen dengan perlakuan normalizing adalah sebesar 4.8 kgmm/mm2 . Sedangkan pada spesimen tanpa perlakuan adalah 12.96 kgmm/mm2 . Berdasarkan hipotesa yang telah dibuat, seharusnya impact yang tertinggi yaitu normalizing dan yang terendah adalah tanpa perlakuan. Akan tetapi hasil pengujian yang dilakukan, terjadi penyimpangan dimana tanpa perlakuan memiliki kekuatan impact lebih tinggi daripada normalizing. Hal ini bisa disebabkan kecacatatan dari pabrik, misalnya ukuran butir tanpa perlakuan ukurannya besar. Sehingga dapat menyebabkan impact strength-nya jadi tinggi. Unsur paduan pada tanpa perlakuan juga bisa berpengaruh terhadap impactstrength-nya. Selain itu faktor lain yang bisa berpengaruh kemungkinan karena penepatan spesimen yang kurang tepat pada pengujian impact. B. Data antar kelompok Tabel 3.3 Data hasil pengujian kelompok (beda perlakuan) No Perlakuan 0 () () Energi Ideal (kg.mm) Kerugian Energi (kg.mm) Energi Aktual (kg.mm) Energi Patah (kg.mm/mm2) 1 Tanpa Perlakuan 4 7 1742.4 964.8 777.6 12.96 2 Normalizing 950 o C, 30 11 13 3225.6 2721.6 504 4.80 3 Annealing 950 o C, 30 9 16.5 4060.8 2203.2 1857.6 30.96 4 Hardening air 950 o C, 30 5 6 1483.2 1224 259.2 4.32 5 Martempering 550 o C, 30 5 11.5 2851.2 1224 1627.2 27.12 6 Hardening Oli 950C 30 5 8 2004,09 1255,04 749,05 12,48 37. 37 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Gra fik 3.2 Per ban din gan ener gi pata h den gan beb erap a perl aku an dan tanp a perl aku an 38. 38 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Dari data yang dilihat pada grafik, dapat diketahui kekuatan impact yang tertinggi sampai terendah adalah : Annealing 950o C 30 yaitu 30.96 kgmm/mm2 , Martempering 550o C 30 yaitu 27.12 kgmm/mm2 , tanpa perlakuan yaitu 12.96 kgmm/mm2 ,Hardening Oli 950o C 30 yaitu 12.48 kgmm/mm2 , Normalizing 950o C 30 yaitu 4.8 kgmm/mm2 dan Hardening Air 950o C 30 yaitu 4.32 kgmm/mm2 . Berdasarkan teori dan hipotesa yang telah dibuat, kita ketahui bahwa semakin tinggi tingkat kekerasan suatu material maka harga impact strength- nya semakin rendah, karena semakin tinggi kekerasan material cenderung getas. Berdasarkan teori dan hipotesa yang telah dibuat kekuatan impact yang tertinggi sampai yang terendah adalah Annealing, Normalizing,tanpa perlakuan, Martempering, Hardening Oli danHardening Air. Akan tetapi hasil pengujian dilakukan, terjadi penyimpangan dari teori dan hipotesa dimana martempering memiliki kekuatan impact lebih tinggi dibandingkan tanpa perlakuan, hardening oli dan normalizing. Hal ini disebabkan karena pada perlakuan martemperingbidang slip yang terjadi pada spesimen berkurang sehingga spesimen ulet dan membuat kekuatan impact- nya tinggi dibandingkan perlakuan hardening oli dan normalizing. Faktor ukuran butir yang kecil dan rapat pada perlakuan martempering dan hardening oli dibandingkan dengan perlakuan normalizing. Sehingga menyebabkan impact strength-nya lebih tinggi kemampuan menyerap energinya lebih kecil. Karena energi yang diserap dari pantulan pendulum sedikit jadi mengakibatkan energi patahnya besar. Temperatur ruangan juga dapat menjadi kemungkinan terjadinya penyimpangan saat pendinginan normalizing. Temperatur ruangan lebih tinggi dan temperature ruangan AC sehingga specimen cenderung lebih ulet dan kekuatan impact-nya tinggi. Selain itu faktor lain yang bisa berpengaruh kemungkinan karena penepatan spesimen yang kurang tepat pada pengujian impact. 39. 39 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 3.7 Kesimpulan dan Saran 3.7.1 Kesimpulan 1. Pada perlakuan normalizing memliki kekuatan impact yang lebih kecil dari spesimen tanpa perlakuan. Energi patah pada spesimen dengan perlakuan normalizing adalah sebesar 4.8 kgmm/mm2 . Sedangkan pada spesimen tanpa perlakuan adalah 12.96 kgmm/mm2 . 2. Dari data hasil pengujian impact yang tertinggi sampai terendah yaitu : Annealing 950o C 30 yaitu 30.96 kgmm/mm2 , Martempering 550o C 30 yaitu 27.12 kgmm/mm2 , tanpa perlakuan 950o C 30 yaitu 12.96 kgmm/mm2 , Normalizing 950o C 30 yaitu 4.8 kgmm/mm2 dan Hardening Air yaitu 4.32 kgmm/mm2 . Hal ini disebabkan oleh faktor : homogenitas, ukuran butir, tegangan sisa. 3. Terjadi penyimpangan dimana perlakuan martempering memiliki harga impact strength yang lebih tinggi dibandingkan tanpa perlakuan dan perlakuan normalizing. Dan tanpa perlakuan yang memiliki impact strength lebih tinggi dari normalizing. Berdasarkan teori seharusnya normalizing, tanpa perlakuan dan matempering. 4. Dari hasil pengujian impact masih belum sesuai dengan teori dan hipotesa yang dibuat. Hal ini membuktikan bahwa kekuatan impact tidak hanya ditentukan oleh faktor perlakuan panas, temperatur pemanasan dan kecepatan pendindingan, tetapi juga bisa disebabkan oleh faktor homogenitas, ukuran butir dan adanya tegangan sisa. 3.7.2 Saran 1. Praktikan harus lebih sopan dan menghormati asisten. 2. Asisten bisa membimbing praktikan diluar jam asistensi. 3. Saat praktikum sebaiknya dapat dibimbing dalam mengetahui semua unsur perhitungan pada praktikum 4. Laboratorium sebaiknya memberikan proses perlakuan kejut yang lain. 40. 40 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 BAB IV PENGUJIAN TARIK 4.1 Tujuan Pengujian 1. Mengetahui tegangan yield, tegangan ultimate, regangan dan kontraksi suatu bahan. 2. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap parameter di atas. 3. Mengetahui cara pengujian tarik. 4.2 Definisi Kekuatan Tarik Kekuatan tarik merupakan kemampuan bahan untuk menerima beban tarik yang diberikan kepada material tersebut tanpa mengalami kerusakan dan dinyatakan sebagai tegangan maksimum sebelum patah. Untuk mendapatkan nilai dan kekuatan uji tarik maka diperlukan suatu metode pengujian berupa uji tarik. Besarnya kekuatan uji tariktergantung dari gaya yang diberikan tiap luasan yang dinyatakan dengan : F/A Dimana: Kekuatan uji tarik F gaya A= luasan 4.3 Pelaksanaan Pengujian 4.3.1 Alat yang Digunakan Dalam Pengujian - Spesifikasi alat yang digunakan dalam pengujian 1. Mesin Uji Tarik Merek : MLF Piuf.Und Mc By Heme Gmbh D6800 Kapasitas : 100 kN Tipe : U PD 10 Tahun : 1982 Alat ini digunakan untuk member beban tarik pada spesimen. Alat ini mempunyai 3 skala pembebanan. A = 0 - 20 kN A+B= 0 - 50 kN A+B+C = 0 - 100 kN 41. 41 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Gambar 4.1 : Mesin Uji Tarik Sumber : Laboratorium Pengujian BahanTeknik Mesin FT UB 2. Jangka Sorong Digital Digunakan untuk mengukur spesimen Gambar 4.2 : Jangka Sorong Digital Sumber : Laboratorium Pengujian BahanTeknik Mesin FT UB 42. 42 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 3. Spidol Digunakan untuk menandai spesimen. Gambar 4.3 : Spidol Sumber : Cahya Rusda D. : 2012 4. Penggaris Untuk mengukur dimensi spesimen Gambar 4.4 : Penggaris Sumber : Cahya Rusda D. : 2012 - Komposisi kimia Bahan : Baja Esser (ST 37) Komposisi kimia : C = 0,16% Mn = 0,4-1,2% Si = 0,35% P = 0,035% S = 0,03% Al = 0,20% Fe = 98,825- 98,025% 43. 43 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 - Pergeseran Titik Eutectoid C = 0,16% Mn = 0,4-1,2% Fe = 98,825 - 98,025% Si = 0,35% P = 0,035% S = 0,03% Al = 0,20% Tabel4.1 Unsur Paduan Logam Komposisi Eutectoid Komposisi Eutectoid Mn 0,4-0,12% 725C 0,23 Si 3500,00% 727C 0,1 TC = = = TC = = = 44. 44 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Keterangan : Fe Fe3C Pergeseran Titik Eutectoid Gambar 4.11 : Grafik Pergeseran Titik Eutectoid - Bentuk dan Dimensi Bahan Skala = 1:2 Satuan = mm Gambar 4.12 : Bentuk dan Dimensi Spesimen 45. 45 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 4.3.2Prosedur Pengujian 1. Dilakuakan proses heat treatment 2. Spesimen dibersihkan terlebih dahulu kotoran dan terak 3. Dilakukan pengukuran dimensi, meliputi diameter awal dan panjang awal, kemudian kemudian spesimen dibagi kedalam segmen-segmen dengan panjang masing-masing 5mm 4. Spesimen dipasang erat pada alat uji 5. Alat uji diatur pada kecepatan 1,2 liter/menit dengan pembebanan pada posisi A+B+C, skala pertambahan panjang 0mm dan jarum beban pada posisi nol 6. Mesin dinyalakan dan dilakukan pengamatan dengan teliti terhadap beban, pertambahan panjang dan perubahan diameter sampai spesimen patah. 7. Stelah patah dilakukan pengukuran dimensi akhir spesimen 4.4 Hipotesa Kekuatan tarik material dipengaruhi oleh perlakuan panas dan kecepatan cooling. Semakin cepat material mengalami cooling maka kekuatan tariknya semakin besar. Perlakuan panas mempengaruhi kekuatan tarik dengan urutan hardening air, hardening oli, martempering, tanpa perlakuan, normalizing dan annealing. 46. 46 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 4.5 Pengolahan Data 4.5.1Data Kelompok a. Spesimen tanpa perlakuan Tabel 4.2 Hasil pengolahan data tanpa perlakuan No Panjang (mm) Beban (N) Diameter (mm) Luas (mm2 ) Teg.Rekayasa (N/mm2 ) Teg.Sejati (N/mm2 ) Reg.Rekayasa (%) Reg.Sejati (%) Kontraksi (%) 1 50 0 6,42 32,384 0 0 0 0 0 2 51 13100 6,38 31,982 404,521 412,611 2,000 1,980 1,242 3 52 14600 6,36 31,782 450,840 468,874 4,000 3,922 1,860 4 53 15900 6,33 31,483 490,983 520,442 6,000 5,827 2,784 5 54 16800 6,24 30,594 518,775 560,277 8,000 7,696 5,529 6 55 17700 6,15 29,718 546,566 601,223 10,000 9,531 8,234 7 56 17900 6,1 29,236 552,742 619,071 12,000 11,333 9,720 8 57 18000 6,05 28,759 555,830 633,646 14,000 13,103 11,194 9 58 18100 5,99 28,192 558,918 648,345 16,000 14,842 12,947 10 59 18000 5,97 28,004 555,830 655,879 18,000 16,551 13,527 11 60 17000 4,04 12,824 524,951 1247,670 20,000 18,232 60,400 12 60.1 16000 3,98 12,446 494,071 1285,550 20,200 95,620 61,568 o Diameterawal (Do) = 6,42 mm o Diameter Ultimate (Du) = 6,37 mm o Diameter patah (Df) = 5,99 mm o Beban Yield (Py) = 13,0 kN o Beban Ultimate (Pu) = 18,1 kN o Beban patah (Pf) = 16 kN o Panjang awal (lo) = 50 mm o Panjang Ultimate (lu) = 58 mm o Panjang akhir (lf) = 60,1 mm 1. Luas penampang a. Luas penampang awal (Ao) = = = 32,384 47. 47 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 b. Luas penampang Ultimate(Au) = = = 28,192 c. Luas penampang saat patah (Af)= = = 12,446 2. Regangan a. Regangan Ultimate rekayasa (au) = = = 16% b. Regangan Ultimate sejati (au) = = = 14,84% c. Regangan patah rekayasa (af ) = = - = 20,20% d. Regangan patah rekayasa (af) = = = 95,62% e. Regangan yield(ay)= = = 13,68% 48. 48 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 3. Tegangan a. Tegangan Ultimate rekayasa (u) = [N/mm2 ] = = 558,92N/mm2 b. Tegangan Ultimate sejati (u) = x ( u + 1) [N/mm2 ] = x (16%+1) = 648,347 N/mm2 c. Tegangan patahrekayasa (f) = [N/mm2 ] = = 494,071 N/mm2 d. Tegangan patahrekayasa (f) = [N/mm2 ] = = 1285,55 N/mm2 e. Tegangan yield (y) = (N/mm2) = = 408 N/mm2 4. Kontraksi Q= - x 100% = - x 100% = 61,57% 5. Modulus Elastisitas E= x 100% = x 100% = 2982,456% 49. 49 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 b. Spesimen dengan perlakuan Hardening Oli 950o C Holding 30 menit Tabel 4.3 Hasil Pengolahan Data Spesimen Dengan Perlakuan Hardening Oli 950o C Holding 30 Menit o Diameter awal (Do) = 6,25 mm o Diameter Ultimate (Du) = 5,71 mm o Diameter patah (Df) = 3,01 mm o Beban Yield (Py) = 18 kN o Beban Ultimate (Pu) = 19,7 kN o Beban patah (Pf) = 8,2 kN o Panjang awal (lo) = 50 mm o Panjang Ultimate (lu) = 55 mm o Panjang akhir (lf) = 59 mm 1. Luas penampang a. Luas penampang awal (Ao) = = = 30,66 b. Luas penampang Ultimate(Au) = No Panjang (mm) Beban (N) Diameter (mm) Luas (mm2 )) Teg.Rekayasa (N/mm2 ) Teg.Sejati (N/mm2 ) Reg.Rekayasa (%) Reg.Sejati (%) Kontraksi (%) 1 50 0 6,25 30,692 0 0 0 0 0 2 51 18400 5,970 28,004 599,505 611,495 2,000 1,980 8,759 3 52 19200 5,960 27,910 625,570 650,593 4,000 3,922 9,065 4 53 19600 5,890 27,258 638,603 676,919 6,000 5,827 11,188 5 54 19600 5,840 26,797 638,603 689,691 8,000 7,696 12,690 6 55 19700 5,710 25,618 641,861 706,047 10,000 9,531 16,534 7 56 18600 5,620 24,816 606,021 749,520 12,000 11,333 19,144 8 57 16300 4,260 14,259 531,083 1106,160 14,000 13,103 53,542 9 58 10300 3,070 7,405 335,592 1107,360 16,000 14,842 75,872 10 59 8200 3,010 7,119 267,171 1151,850 18,000 121,770 76,806 50. 50 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 = = 25,618 c. Luas penampang saat patah (Af) = = = 7,119 2. Regangan a. Regangan Ultimate rekayasa ( u) = = = 10 % b. Regangan Ultimate sejati ( u) = = = 9,53 % c. Regangan patah rekayasa ( f) = = - = 18 % d. Regangan patah sejati( f)= ) = = 121,770 % e. Regangan yield( y) = - = = 2,2 % 3. Tegangan a. Tegangan Ultimate rekayasa (u) = [N/mm2 ] = = 641,861 N/mm2 b. Tegangan Ultimate sejati (u) = x ( u + 1) [N/mm2 ] = x (10 %+1) = 706,047 N/mm2 51. 51 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 c. Tegangan patahrekayasa (f) = [N/mm2 ] = = 267,171 N/mm2 d. Tegangan patahsejati(f) = [N/mm2 ] = = 1151,847 N/mm2 e. Tegangan yield (y) = (N/mm2) = = 2360,16 N/mm2 4. Kontraksi Q = - x 100% = - x 100% = 76,8% 5. Modulus Elastisitas E = x 100% = x 100% = 1072,8% 52. 52 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 4.5.2Data Antar Kelompok a. Spesimen Hardening Air 950o C Holding 30 Menit Tabel 4.4 Hasil Pengolahan Data Spesimen Dengan Perlakuan Hardening Air 950o C Holding 30 Menit No Panjang (mm) Beban (N) Diameter (mm) Luas (mm2 ) Teg.Rekayasa (N/mm2 ) Teg.Sejati (N/mm2 ) Reg.Rekayasa (%) Reg.Sejati (%) Kontraksi (%) 1 50 0 6,2 30,203 0 0 0 0 0 2 51 20500 6,060 28,854 678,744 692,319 2,000 1,980 4,465 3 52 29900 6,010 28,380 989,973 1029,571 4,000 3,922 6,035 4 53 35600 5,970 28,004 1178,696 1249,418 6,000 5,827 7,282 5 54 36000 5,940 27,723 1191,940 1287,295 8,000 7,696 8,211 6 55 33700 5,270 21,822 1115,788 1544,310 10,000 69,242 27,750 b. Spesimen Martempering 950o C Holding 30 Menit Tabel 4.5 Hasil Pengolahan Data Spesimen Dengan Perlakuan Martempering 950o C Holding 30 Menit No Panjang (mm) Beban (N) Diameter (mm) Luas (mm2 ) Teg.Rekayasa (N/mm2 ) Teg.Sejati (N/mm2 ) Reg.Rekayasa (%) Reg.Sejati (%) Kontraksi (%) 1 50 0 6,57 33,915 0 0 0 0 0 2 51 20000 6,52 33,401 589,705 601,499 2,000 1,980 1,516 3 52 23800 6,250 30,692 701,749 729,819 4,000 3,922 9,504 4 53 24500 6,110 29,332 798,255 846,150 6,000 5,827 13,513 5 54 25000 6,03 28,569 737,131 796,101 8,000 7,696 15,763 6 55 25600 5,870 27,073 754,822 830,304 10,000 9,531 20,174 7 56 23800 5,730 25,797 701,749 992,363 12,000 11,333 23,936 8 57 18000 4,060 12,951 530,734 1389,854 14,000 92,735 61,812 53. 53 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 c. Spesimen Normalizing 950o C Holding 30 Menit Tabel 4.5 Hasil Pengolahan Data Spesimen Dengan Perlakuan Normalizing 950o C Holding 30 Menit No Panjang (mm) Beban (N) Diameter (mm) Luas (mm2 ) Teg.Rekayasa (N/mm2 ) Teg.Sejati (N/mm2 ) Reg.Rekayasa (%) Reg.Sejati (%) Kontraksi (%) 1 50 0 6,3 31,185 0 0 0 0 0 2 51 14400 6,02 28,475 461,760 470,996 2,000 1,980 8.691 3 52 15000 5,970 28,004 481,000 500,241 4,000 3,922 10,202 4 53 15400 5,870 27,073 549,930 582,926 6,000 5,827 13,185 5 54 16300 5,8 26,431 522,687 564,502 8,000 7,696 15,243 6 55 17000 5,720 25,707 545,134 599,647 10,000 9,531 17,565 7 56 17000 5,710 25,618 545,134 610,550 12,000 11,333 17,853 8 57 17000 5,660 25,171 545,134 621,453 14,000 13,103 19,285 9 58 17300 5,610 24,728 554,754 643,515 16,000 14,842 20,705 10 59 14400 5,690 25,438 461,760 680,085 18,000 16,551 18,428 11 60 10600 3,770 11,167 339,907 949,230 20,000 97,64 64,190 d. Spesimen Annealing 950o C Holding 30 Menit Tabel 4.5 Hasil pengolahan data Spesimen dengan perlakuan Annealing 950o C Holding 30 menit No Panjang (mm) Beban (N) Diameter (mm) Luas (mm2 ) Teg.Rekayasa (N/mm2 ) Teg.Sejati (N/mm2 ) Reg.Rekayasa (%) Reg.Sejati (%) Kontraksi (%) 1 50 0 6,45 32,688 0 0 0 0 0 2 51 11400 6,210 30,300 348,755 355,730 2,000 1,980 7,303 3 52 12900 6,160 29,814 394,644 410,430 4,000 3,922 8,790 4 53 13200 6,140 29,621 403,822 428,051 6,000 5,827 9,381 5 54 13700 6,040 28,664 419,118 452,648 8,000 7,696 12,309 6 55 14200 5,990 28,192 434,414 477,856 10,000 9,531 13,755 7 56 14500 5,950 27,816 443,592 496,823 12,000 11,333 14,903 8 57 14700 5,930 27,630 449,711 512,670 14,000 13,103 15,474 9 58 14700 5,830 26,706 449,711 521,664 16,000 14,842 18,301 10 59 14700 5,770 26,159 449,711 530,659 18,000 16,551 19,974 11 60 14700 5,7 25,528 449,711 539,653 20,000 18,232 21,904 12 61 14700 5,63 24,905 449,711 548,647 22,000 19,885 23,810 13 62 14700 4,53 16,124 449,711 557,641 24,000 21,511 50,674 14 63 14300 3,82 11,465 437,474 1081,550 26,000 23,111 64,924 15 64 12400 3,07 7,405 379,348 1674,340 28,000 121,440 77,345 54. 54 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Gr afi k 4.1 : Hu bu nga n Te gan gan (Re kay asa + Sej ati) De nga n Re gan gan (Re kay asa ) pad a Sp esi me n Ta npa Per lak uan 55. 55 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 4.6 Pembahasan - Grafik hubungan tegangan (rekayasa+sejati) dengan regangan (rekayasa) pada specimen tanpa perlakuan Grafik hubungan tegangan-regangan dapat kita lihat bahwa tegangan sebanding dengan regangan,dimana setiap pertambahan tegangan selalu diikuti oleh pertambahan regangan. Jika beban ditambah perlahan maka beban itu menambah nilai regangan sampai batas elastis. Dari grafik diatas cara untuk mendapatkan nilai tegangan sejati yaitu : u = [N/mm2 ] sedangkan cara untuk mendapatkan nilai tegangan rekayasa yaitu : u = [N/mm2 ] Dari kedua rumus diatas terdapat perbedaan mendasar dimana dalam menghitung tegangan sejati menggunakan luas permukaan yang selalu berubah-ubah,karena menggunakan diameter yang selalu berubah setiap pertambahan panjangnya. Sedangkan dalam menghitung tegangan rekayasa menggunakan luas permukaan yang selalu konstan. Hal ini menyebabkan nilai tegangan sejati akan semakin membesar sampai titik patah,sedangkan nilai tegangan rekayasa akan semakin mengecil setelah melewati titik ultimate sampai dengan titik patah. Jadi nilai tegangan sejati selalu lebih besar dari tegangan rekayasa. Disini terjadi perbedaan yang signifikan antara tegangan sejati yang titik ultimate nya 698,648 N/mm2 dengan tegangan rekayasa 558,918 N/mm2. Setelah melewati titik ultimate terjadi perbandingan yang lebih signifikan dimana tegangan rekayasa akan semakin menurun sampai titik patah 494,071 N/mm2 sedangkan tegangan sejati akan semakin meningkat sampai titik patah 1285,55 N/mm2 Hal ini sesuai dengan dasar teori dan hipotesa bahwa setiap pertambahan regangan selalu diikuti dengan pertambahan tegangan. 56. 56 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Graf ik 4.2: Hub unga n Teg anga n (Rek ayas a + Seja ti) Den gan Reg anga n (Rek ayas a ) pada Spes ime n Har deni ng 950o C 30 57. 57 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 - Grafik hubungan tegangan (rekayasa+sejati) dengan regangan (rekayasa) pada spesimen dengan perlakuan hardening oli 950 C, 30 Grafik hubungan tegangan-regangan dapat kita lihat bahwa tegangan sebanding dengan regangan,dimana setiap pertambahan tegangan selalu diikuti oleh pertambahan regangan. Jika beban ditambah perlahan maka beban itu menambah nilai regangan sampai batas elastis. Dari grafik diatas cara untuk mendapatkan nilai tegangan sejati yaitu : u = [N/mm2 ] sedangkan cara untuk mendapatkan nilai tegangan rekayasa yaitu : u = [N/mm2 ] Dari kedua rumus diatas terdapat perbedaan mendasar dimana dalam menghitung tegangan sejati menggunakan luas permukaan yang selalu berubah-ubah,karena menggunakan diameter yang selalu berubah setiap pertambahan panjangnya. Sedangkan dalam menghitung tegangan rekayasa menggunakan luas permukaan yang selalu konstan. Hal ini menyebabkan nilai tegangan sejati akan semakin membesar sampai titik patah,sedangkan nilai tegangan rekayasa akan semakin mengecil setelah melewati titik ultimate sampai dengan titik patah. Jadi nilai tegangan sejati selalu lebih besar dari tegangan rekayasa. Disini terjadi perbedaan yang signifikan antara tegangan sejati yang titik ultimate nya 706,047 N/mm2 dengan tegangan rekayasa 641,861 N/mm2. Setelah melewati titik ultimate terjadi perbandingan yang lebih signifikan dimana tegangan rekayasa akan semakin menurun sampai titik patah 267,121 N/mm2 sedangkan tegangan sejati akan semakin meningkat sampai titik patah 1151,80 N/mm2 Hal ini sesuai dengan dasar teori dan hipotesa bahwa setiap pertambahan regangan selalu diikuti dengan pertambahan tegangan. 58. 58 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Gr afi k 4.3 : Hu bu nga n Te gan gan (Re kay asa + Sej ati) De nga n Ko ntr aks i pad a Sp esi me n Ta npa Per lak uan 59. 59 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 - Grafik hubungan tegangan (rekayasa+sejati) dengan kontraksi pada spesimen tanpa perlakuan Pada grafik ini menunjukkan nilai tegangan kontraksi adalah seimbang pada daerah proporsional. Tegangan sejati terus mengalami perubahan yang signifikan sampai pada titik patah 1285,55 N/mm2, setelah melewati titik ultimate 698,648 N/mm2, sedangkan pada tegangan rekayasa cenderung menurun sampai titik patah 494,071 N/mm2 setelah melewati titik ultimate 590,918 N/mm2. Nilai tersebut didapat dari rumus : Tegangan rekayasa f = Tegangan sejati f= Berdasarkan rumus diatas maka nilai dari tegangan rekayasa lebih kecil dibandingkan nilai tegangan sejati, karena beban yang digunakan pada tegangan rekayasa sebanding dengan luas permukaan awalnya saja, sedangkan pada tegangan sejati beban dibagi dengan luas penampang tiap spesimen,sehingga hasil pembaginya akan semakin membesar. Hal ini sesuai dengan dasar teori dan hipotesa bahwa nilai tegangan rekayasa akan lebih kecil daripada nilai tegangan sejati. 60. 60 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Grafi k 4.4 : Hubu ngan Tega ngan (Reka yasa + Sejati ) Deng an Rega ngan Kontr aksi pada Spesi men Hard ening 950o C 30 61. 61 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 - Grafik hubungan tegangan (rekayasa+sejati) dengan kontraksi pada specimen dengan perlakuan hardening oli 950 C, 30 Pada grafik ini menunjukkan nilai kontraksi akan semakin membesar maka diameternya spesimen nya akan semakin lama mengecil yang diikuti dengan pertambahan panjang spesimennya. Jika beban ditambah perlahan maka nilai kontraksinya akan bertambah pula. Ini disebabkan perbedaan diameter spesimen akibat adanya deformasi oleh beban tarik. Nilai tegangan sejati lebih besar dibanding tegangan rekayasa, karena tegangan rekayasa menggunakan nilai luas permukaan yang konstan,sedangkan pada tegangan sejati menggunakan nilai pembagi yang semakin lama mengecil akibat adanya beban tarik. Hal ini berdasarkan rumus : Tegangan rekayasa f = Tegangan sejati f= Pada grafik ini terlihat keseimbangan antara tegangan dan kontraksi pada daerah proporsional, setelah itu terjadi penambahan nilai tegangan sejati yang signifikan sehingga lebih besar dari nilai tegangan rekayasa. Hal ini terus terjadi sampai pada titik kontraksi 9,531% yaitu saat nilai tegangan sejatinya 706,047 N/mm2 dan tegangan rekayasanya 641,861 N/mm2, setelah melewati titik tersebut, mulai terjadi perbedaan yang lebih signifikan sampai titik patah, dimana pada tegangan rekayasa cenderung menurun sampai titik patah 267,171 N/mm2 dan tegangan sejati 1151,850 N/mm2. Hal ini sesuai dengan dasar teori dan hipotesa bahwa nilai tegangan rekayasa akan lebih kecil daripada nilai tegangan sejati. 62. 62 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Gr afi k 4.5 : Hu bu nga n Re gan gan (Re kay asa + Sej ati) De nga n Ko ntr aks i pad a Sp esi me n Ta npa Per lak uan 63. 63 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 - Grafik hubungan regangan (rekayasa+sejati) dengan kontraksi pada specimen tanpa perlakuan Grafik regangan-kontraksi menunjukkan bahwa pertambahan nilai kontraksi selalu diikuti dengan penambahan regangan. Pada regangan rekayasa dan sejati grafiknya hampir sejajar tapi mulai terjadi perbedaan pada saat kontraksi 2,784% yaitu saat specimen bertambah 1mm dimana titik regangan rekayasa 6% dan regangan sejati 8,957%. Hal ini terus terjadi sampai spesimen patah pada saat nilai kontraksi maksimum sebesar 61,588% dan nilai regangan rekayasa 20,20% serta regangan sejati 95,62%. Pada grafik ini nilai kontraksi cenderung meningkat secara signifikan yang diikuti dengan nilai regangan, sedangkan pada regangan sejati perubahannya relatif signifikan. Nilai tersebut dibuktikan dengan rumus : Regangan rekayasa u = Regangan sejati u = Dari rumus diatas menyebabkan nilai regangan sejati akan lebih rendah dari regangan rekayasa. Karena pada regangan sejati menggunakan luas permukaan yang konstan pada setiaap pertambahan panjang 1 mm nya dibandingkan panjang awalnya. Hal ini sesuai dengan dasar teori dan hipotesa dimana nilai regangan sejati lebih rendah daripada nilai regangan rekayasa. 64. 64 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Gra fik 4.6 : Hu bun gan Re gan gan (Re kay asa + Sej ati) De nga n Ko ntr aks i pad a Spe sim en Har den ing Oli 950 o C 30 65. 65 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 - Grafik hubungan regangan (rekayasa+sejati) dengan kontraksi pada specimen dengan perlakuan hardening oli 950 C, 30 Grafik regangan-kontraksi menunjukkan bahwa pertambahan nilai kontraksi selalu diikuti dengan penambahan regangan. Hal ini terjadi karena regangan dan kontraksi berbanding lurus, regangan menunjukkan deformasi aksial,yaitu pertambahan dimensi spesimennya tegak lurus dengan sumbu sehingga jika specimen mengalami pertambahan panjang maka akan selalu diikuti dengan mengecilnya luas permukaan. Pada regangan rekayasa dan sejati grafiknya hampir sejajar tapi mulai terjadi perbedaan pada saat kontraksi 8,759% yaitu saat spesimen bertambah 1mm dimana titik regangan rekayasa 2% dan regangan sejati 1,98%. Hal ini terus terjadi sampai spesimen patah pada saat nilai kontraksi maksimum sebesar 76,806% dan nilai regangan rekayasa 18% serta regangan sejati 121,77%. Pada grafik ini nilai kontraksi cenderung meningkat secara signifikan yang diikuti dengan nilai regangan, sedangkan pada regangan sejati perubahannya relatif signifikan. Nilai tersebut dibuktikan dengan rumus : Regangan rekayasa u = Regangan sejati u = Dari rumus diatas menyebabkan nilai regangan sejati akan lebih rendah dari regangan rekayasa. Karena pada regangan sejati menggunakan luas permukaan yang konstan pada setiaap pertambahan panjang 1 mm nya dibandingkan panjang awalnya. Hal ini sesuai dengan dasar teori dan hipotesa dimana nilai regangan sejati lebih rendah daripada nilai regangan rekayasa. 66. 66 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Gr afi k 4.7 : Dia gra m Per uba han Dia me ter Tia p Sp esi me n Ta npa Per lak uan 67. 67 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 - Diagram perubahan diameter tiap spesimen tanpa perlakuan. Pada diagram perubahan diameter tiap spesimen tanpa perlakuan memiliki perubahan yang fluktuatif pada tiap spesimennya. Perubahan diameter paling besar terjadi pada segmen ke-4 dengan diameter 3,98 dimana pada segmen ini mengalami patah. Pada spesimen tanpa perlakuan ini memiliki ukuran butir yang lebih besar daripada spesimen hardening oli 950 C, 30 sehingga gaya yang dibutuhkan untuk mematahkan specimen tanpa perlakuan ini adalah lebih kecil. 68. 68 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Gr afi k 4.8 : Di agr am Per ub aha n Di am ete r Tia p Sp esi me n De ng an Per lak ua n Ha rde nin g Oli 95 0o C, 30 69. 69 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 - Diagram perubahan diameter tiap spesimen dengan perlakuan hardening oli 950 C, 30 Pada diagram perubahan diameter tiap spesimen dengan perlakuan hardening oli 950 C, 30 memiliki perubahan yang fluktuatif pada tiap spesimennya. Perubahan diameter paling besar terjadi pada segmen ke-9 dengan diameter 3,01 dimana pada segmen ini mengalami patah. Pada spesimen dengan perlakuan hardening oli 950 C, 30 ini memiliki ukuran butir yang lebih kecil daripada spesimen tanpa perlakuan sehingga gaya yang dibutuhkan untuk mematahkan spesimen tanpa perlakuan ini adalah lebih besar 70. 70 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Grafi k 4.9: Hubu ngan Tega ngan Reka yasa Deng an Rega ngan Reka yasa pada Spesi men Tanp a Perla kuan dan Berba gai Spesi men 71. 71 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 - Grafik hubungan tegangan rekayasa dengan regangan rekayasa pada spesimen tanpa perlakuan dan berbagai perlakuan Dalam grafik ini dapat dilihat urutan dari yang besar ke kecil berdasarkan nilai tegangan ultimate-nya setiap perlakuan yaitu hardening air 950 C, 30 sebesar 1191,95 N/mm2, martempering 550 C, 30 sebesar 798,255 N/mm2, hardening oli 950 C, 30 sebesar 641,861 N/mm2, tanpa perlakuan sebesar 558,918 N/mm2,normalizing 950 C, 30 sebesar 554,754 N/mm2, annealing 950 C, 30 sebesar 449,711 N/mm2. Pada grafik ini terjadi penyimpangan pada hardening oli 950 C, 30 yang seharusnya berada diatas martempering 550 C, 30. Hal ini kemungkinan disebabkan pada perlakuan martempering menggunakan media pendingin berupa air, sehingga tingkat ukuran butirannya jadi lebih kecil disbanding dengan hardening oli yang menggunakan oli sebagai media pedinginnya, sehingga pendinginannya lebih lambat dan menyebabkan ukuran butirnya menjadi besar. Dan kemungkinan pula pada saat pembersihan spesimen dilakukan secara berlebihan. 72. 72 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 4.7 Kesimpulan dan Saran 4.7.1 Kesimpulan 1. Dalam grafik ini dapat dilihat urutan dari yang besar ke kecil berdasarkan nilai tegangan ultimate-nya setiap perlakuan yaitu hardening air 950o C, 30 sebesar 1191,95 N/mm2 , martempering 550o C, 30 sebesar 798,255 N/mm2 , hardening oli 950o C, 30 sebesar 641,861 N/mm2 , tanpa perlakuan sebesar 558,918 N/mm2 ,normalizing 950o C, 30 sebesar 554,754 N/mm2 , annealing 950o C, 30 sebesar 449,711 N/mm2 . Padahal berdasarkan teori dan hipotesa jika suhu dan holding sama maka urutan dari tinggi ke rendah yaitu hardening air,hardening oli, martempering, tanpa perlakuan, normalizing, dan annealing. 2. Pada grafik ini terjadi penyimpangan pada hardening oli 950o C, 30 yang seharusnya berada diatas martempering 550o C, 30. Hal ini kemungkinan disebabkan pada perlakuan martempering menggunakan media pendingin berupa air, sehingga tingkat ukuran butirannya jadi lebih kecil dibanding dengan hardening oli yang menggunaka oli sebagai media pedinginnya, sehingga pendinginannya lebih lambat dan menyebabkan ukuran butirnya menjadi besar. Dan kemungkinan pula pada saat pembersihan spesimen dilakukan secara berlebihan. 3. Pada grafik tegangan-kontraksi dengan specimen tanpa perlakuan dengan perlakuan hardening oli 950o C, 30 menunjukkan tegangan akan turun setelah titik ultimate sedangkan kontraksi akan terus bertambah. 4. Pada grafik regangan-kontraksi dengan specimen tanpa perlakuan dengan perlakuan hardening oli 950o C, 30 menunjukkan regangan akan dan kontraksi berbanding lurus, yaitu setiap pertambahn regangan akan selalu diikuti dengan pertambahan kontraksi. 5. Pada diagram perubahan diameter tiap spesimen dengan perlakuan hardening oli 950o C, 30 terjadi patah pada segmen ke-9 sedangkan pada spesimen tanpa perlakuan terjadi patah pada segmen ke-4. 73. 73 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 4.7.2 Saran 1. Perlunya pengkalibrasian pada alat uji untuk memperoleh hasil yang maksimal. 2. Jadwal asistensi seharusnya ditetapkan waktunya sehingga mempermudah praktikan untuk asistensi 3. Praktikan harus benar-benar serius dalam menjalani praktikum sehingga tidak ada yang kena siding maupun denda 74. 74 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 BAB V PENGUJIAN KEMAMPUKERASAN 5.1 Tujuan Pengujian 1. Mengetahui kemampukerasan suatu bahan 2. Mengetahui pengaruh suhu pemanasan terhadap kemampukerasan bahan 3. Mengetahui pengaruh penahanan terhadap kemampukerasan bahan 4. Mengetahui cara menentukan kemampukerasan bahan 5.2 Sifat Kemampukerasan (Hardenability) Baja Merupakan respon dari baja ketika baja tersebut diberikan perlakuan panas berupa pengerasan. Sifat kemampukerasan yang tinggi dapat ditunjukkan dengan semakin cepatnya proses pengerasan yang dialami baja sehingga selurih menjadi keras (dimulai dari daerah yang didinginkan hingga bagian terjauh dari titik pendinginan atau titik terdalam dari baja yang didinginkan). 5.3 Pelaksanaan Pengujian 5.3.1 Alat dan Bahan yang Digunakan Spesifikasi Alat yang Digunakan 1. Kertas gosok Digunakan untuk menghilangkan kotoran dan kerak pada benda uji. Gambar 5.1 Kertas Gosok Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Brawijaya 75. 75 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 2. Penjepit Digunakan untuk memindahkan benda uji setelah pemanasan dalam dapur. Gambar 5.2 Penjepit Sumber : Laboratorium Pengujian BahanTeknik Mesin FT-UB 3. Dapur listrik Digunakan untuk memberikan pemanasan pada benda uji. Gambar 5.3 Dapur Listrik Sumber : Laboratorium Pengujian BahanTeknik Mesin FT-UB 76. 76 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 4. Bejana pendingin Digunakan untuk mendinginkan benda uji dengan menyemprotkan air kepada salah satu ujung benda uji. Gambar 5.4 Bejana Pendingin Sumber : Laboratorium Pengujian BahanTeknik Mesin FT-UB 5. Electrical Brinell Hardness Test Digunakan untuk mengukur nilai kekerasan suatu material. Gambar 5.5 Electrical Brinell Hardness Test Sumber: Laboratorium Pengujian BahanTeknik Mesin FT-UB 77. 77 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 6. Stopwatch Digunakan untuk mengukur waktu holding. Gambar 5.6 Stopwatch Sumber : Laboratorium Pengujian BahanTeknik Mesin FT-UB 7. Centrifugal Sand Paper Machine Digunakan untuk meratakan permukaan specimen . Gambar 5.7 Centrifugal Sand Paper Machine Sumber : Laboratorium Pengujian BahanTeknik Mesin FT-UB 8. Penggaris Digunakan untuk memberi tanda pada spesimen yang akan diukur kekerasannya. Gambar 5.8 Penggaris Sumber : Cahya Rusda D. : 2012 78. 78 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 9. Drawing Pen Digunakan untuk menandai spesimen dengan jarak tertentu. Gambar 5.9 Drawing Pen Sumber : Cahya Rusda D. : 2012 Komposisi Kimia Spesimen Baja yang digunakan dalam pengujian ini adalah Baja Assab 760 dengan komposisi kimia 98,75% Fe, 0,5% C, 0,5% Mn dan 0,25% Si. Pergeseran titik eutectoid dipengaruhi oleh unsur paduannya. Sehingga kita bisa menggambarkan dimana titik pergeserannya. Tabel dibawah ini merupakan komposisinya Tabel 5.1 Komposisi Kimia Spesimen Temperatur Eutectoid = 727,47 o C No Logam Komposisi Suhu Eutectoid %C 1 Mn 0,5% 725 0,74 2 Si 0,25% 730 0,72 79. 79 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Kadar Karbon = 0,727 % Gambar 5.10 Pergeseran Titik Eutectoid Bentuk dan Dimensi Spesimen 80. 80 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Skala = 1 : 2 Satuan = mm Gambar 5.11 Bentuk dan Dimensi Spesimen 5.3.2 Prosedur Pengujian Ada beberapa prosedur pengujian jominy yaitu : 1. Permukaan benda uji dibersihkan dari kotoran dan kerak dengan kertas gosok. 2. Spesimen dipanaskan dan diholding dengan suhu dan waktu tertentu. 3. Spesimen dipindakan dari dapur listrik ke bejana pendingin untuk proses pendinginan. Pendinginan dimulai dari ujung salah satu spesimen. 4. Setelah pendinginan selesai, spesimen dibersihkan dengan kertas gosok. 5. Spesimen dibagi menjadi 10 bagian dengan jarak jarak 2; 4; 6; 8; 10; 15; 20; 30; 40; 60 mm dari ujung spesimen yang disemprot. 6. Kekerasan spesimen diukur dengan microhardness vickers tester. 81. 81 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 5.4 Hipotesa Kemampukerasan adalah istilah untuk menyatakan kamampuan suatu logam dikeraskan dengan cara mengubah fasanya menjadi fasa martensit dengan suatu proses heat treatment. Faktor-faktor yang mempengaruhi kemampukerasan adalah Kadar karbon = Semakin banyak kandungan karbon dalam material tersebut, maka semakin keras juga material tersebut Unsur paduan = unsur yang meningkatkan kemampukerasan baja seperti Mn, Si, dan Cr Ukuran butir = Semakin besar ukuran butir maka tingkat suatu material semakin rendah. Suhu pemanasan = Kemampuan keras lebih tinggi jika pemanasan dilakukan sampai suhu austenite Waktu holding = semakin lama waktu holding semakin meningkatkan kemampukerasan Homogenitas = jika strukturnya homogen semakin tinggi sifat kemampukerasan Kecepatan pendinginan = Setelah logam dipanaskan, lalu didinginkan secara cepat maka logam tersebut menjadi semakin keras Konduktivitas thermal = Semakin besar konduktivitas thermal suatu material, maka akan meningkatkan sifat kemampukerasannya. Viskositas Media Pendingin = semakin tinggi tingkat viskositas media pendinginannya semakin tinggi sifat kemampukerasannya Semakin lama waktu holding akan meningkatkan homogenitas suatu spesimen sehingga hardenabilitynya semakin tinggi. Sedangkan untuk pemanasan dengan suhu semakin tinggi maka butiran yang terbentuk semakin kecil sehingga kemampukerasannya meningkat. 82. 82 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 5.5 Pengolahan Data 5.5.1 Data Kelompok Tabel 5.2 Data Tanpa Perlakuan No Y1 (VHN) X1 (mm) lnY1 X1 2 X1 lnY1 1 376,8 2 5,931715 4 11,86343 2 365,4 4 5,900993 16 23,60397 3 361,2 6 5,889432 36 35,33659 4 354,1 8 5,869579 64 46,95663 5 350,4 10 5,859075 100 58,59075 6 342,1 15 5,835103 225 87,52655 7 337,1 20 5,82038 400 116,4076 8 329,5 30 5,797576 900 173,9273 9 324,6 40 5,782594 1600 231,3037 10 320,1 60 5,768633 3600 346,118 3461,3 195 58,45508 6945 1131,635 Persamaan X1 ln Y1 a X1 2 b X1 = 0 - 6945a - 195b = -1131,635 ln Y1 a X1 nb = 0 -195 a - 10 b = 58,455 Eliminasi -6945a - 195b = -1131,635 -6945a 356,1538b = -2081,897 161,1538 b = 5,897 a = -0,0026 Perhitungan : 1. ln Yn = aXn + b ln Y1 = aX1 + b ln Y1 = (-0,0026) 2 + 5,897 83. 83 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 ln Y1 = -0,0052 + 5,897 ln Y1 = 5,8918 Y1 = 362,056 2. ln Yn = aXn + b ln Y2 = aX2 + b ln Y2 = (-0,0026) 4 + 5,897 ln Y2 = -0,0104 + 5,897 ln Y2 = 5,8866 Y2 = 360,178 3. ln Yn = aXn + b ln Y3 = aX3 + b ln Y3 = (-0,0026) 6 + 5,897 ln Y3 = -0,0156 + 5,897 ln Y3 = 5,8814 Y3 = 358,31 4. ln Yn = aXn + b ln Y4 = aX4 + b ln Y4 = (-0,0026) 8 + 5,897 ln Y4 = -0,0208 + 5,897 ln Y4 = 5,8762 Y4 = 356,452 5. ln Yn = aXn + b ln Y5 = aX5 + b ln Y5 = (-0,0026) 10 + 5,897 ln Y5 = -0,026 + 5,897 ln Y5 = 5,871 Y5 = 354,603 6. ln Yn = aXn + b ln Y6 = aX6 + b ln Y6 = (-0,0026) 15 + 5,897 ln Y6 = -0,039 + 5,897 ln Y6 = 5,858 Y6 = 350,023 84. 84 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 7. ln Yn = aXn + b ln Y7 = aX7 + b ln Y7 = (-0,0026) 20 + 5,897 ln Y7 = -0,052 + 5,897 ln Y7 = 5,845 Y7 = 345,502 8. ln Yn = aXn + b ln Y8 = aX8 + b ln Y8 = (-0,0026) 30 + 5,897 ln Y8 = -0,078 + 5,897 ln Y8 = 5,819 Y8 = 336,635 9. ln Yn = aXn + b ln Y9 = aX9 + b ln Y9 = (-0,0026) 40 + 5,897 ln Y9 = -0,104 + 5,897 ln Y9 = 5,793 Y9 = 327,996 10. ln Yn = aXn + b ln Y10 = aX10 + b ln Y10 = (-0,0026) 60 + 5,897 ln Y10 = -0,156 + 5,897 ln Y10 = 5,741 Y10 = 311,376 Jumlah Kuadran Deviasinya = [ ln Y1 ( ax1 + b ) ]2 + [ ln Y2 ( ax2 + b ) ]2 + + [ ln Y10 ( ax10 + b ) ]2 = 0,00159 + 0,00021 + 0,000065 + 0,000044 + 0,00014 + 0,00052 + 0,00061 + 0,00046 + 0,00011 + 0,00076 = 0,00451 85. 85 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Tabel 5.3 Perlakuan 900o C ; 55 No Y1 (VHN) X1 (mm) lnY1 X1 2 X1 lnY1 1 759,6 2 6,632792 4 13,26558 2 408,3 4 6,012002 16 24,04801 3 385,2 6 5,953763 36 35,72258 4 368,4 8 5,909169 64 47,27335 5 347,3 10 5,850189 100 58,50189 6 309 15 5,733341 225 86,00012 7 302,8 20 5,713073 400 114,2615 8 296,7 30 5,692722 900 170,7816 9 294,9 40 5,686636 1600 227,4655 10 293,8 60 5,682899 3600 340,974 3766 195 58,86659 6945 1118,294 Persamaan X1 ln Y1 a X1 2 b X1 = 0 - 6945a - 195b = -1118,294 ln Y1 a X1 nb = 0 -195 a - 10 b = 58,86659 Eliminasi -6945a - 195b = -1118,294 -6945a 356,1538b = -2096,569 161,1538 b = 6,07 a = -0,0114 Perhitungan : 1. ln Yn = aXn + b ln Y1 = aX1 + b ln Y1 = (-0,0114) 2 + 6,07 ln Y1 = -0,0228 + 6,07 ln Y1 = 6,0472 Y1 = 422,927 86. 86 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 2. ln Yn = aXn + b ln Y2 = aX2 + b ln Y2 = (-0,0114) 4 + 6,07 ln Y2 = -0,0456 + 6,07 ln Y2 = 6,0244 Y2 = 413,393 3. ln Yn = aXn + b ln Y3 = aX3 + b ln Y3 = (-0,0114) 6 + 6,07 ln Y3 = -0,0684 + 6,07 ln Y3 = 6,0016 Y3 = 404,075 4. ln Yn = aXn + b ln Y4 = aX4 + b ln Y4 = (-0,0114) 8 + 6,07 ln Y4 = -0,0912 + 6,07 ln Y4 = 5,9788 Y4 = 394,966 5. ln Yn = aXn + b ln Y5 = aX5 + b ln Y5 = (-0,0114) 10 + 6,07 ln Y5 = -0,114 + 6,07 ln Y5 = 5,955 Y5 = 386,063 6. ln Yn = aXn + b ln Y6 = aX6 + b ln Y6 = (-0,0114) 15 + 6,07 ln Y6 = -0,171 + 6,07 ln Y6 = 5,899 Y6 = 364,673 7. ln Yn = aXn + b ln Y7 = aX7 + b ln Y7 = (-0,0114) 20 + 6,07 87. 87 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 ln Y7 = -0,228 + 6,07 ln Y7 = 5,842 Y7 = 344,468 8. ln Yn = aXn + b ln Y8 = aX8 + b ln Y8 = (-0,0114) 30 + 6,07 ln Y8 = -0,342 + 6,07 ln Y8 = 5,728 Y8 = 307,354 9. ln Yn = aXn + b ln Y9 = aX9 + b ln Y9 = (-0,0114) 40 + 6,07 ln Y9 = -0,456 + 6,07 ln Y9 = 5,614 Y9 = 274,239 10. ln Yn = aXn + b ln Y10 = aX10 + b ln Y10 = (-0,0114) 60 + 6,07 ln Y10 = -0,684 + 6,07 ln Y10 = 5,386 Y10 = 218,328 Jumlah Kuadran Deviasinya = [ ln Y1 ( ax1 + b ) ]2 + [ ln Y2 ( ax2 + b ) ]2 + + [ ln Y10 ( ax10 + b ) ]2 = 0,342918 + 0,000154 + 0,002288 + 0,004848 + 0,011196 + 0,027443 + 0,016622 + 0,001245 + 0,005276 + 0,088149 = 0,500139 88. 88 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 5.5.2 Data Antar Kelompok Suhu Sama Holding Beda Tabel 5.4 Perlakuan 900o C Holding15 No Y1 (VHN) X1 (mm) lnY1 X1 2 X1 lnY1 1 545,5 2 6,301703 4 12,60341 2 467,2 4 6,146757 16 24,58703 3 385,4 6 5,954282 36 35,72569 4 324,3 8 5,781669 64 46,25335 5 301,7 10 5,709433 100 57,09433 6 290,2 15 5,67057 225 85,05856 7 264,5 20 5,577841 400 111,5568 8 243,7 30 5,495938 900 164,8781 9 229,8 40 5,437209 1600 217,4884 10 220,5 60 5,395898 3600 323,7539 Tabel 5.5 Perlakuan 900o C Holding35 No Y1 (VHN) X1 (mm) lnY1 X1 2 X1 lnY1 1 381 2 5,942799 4 11,8856 2 358,2 4 5,881091 16 23,52437 3 325,4 6 5,785055 36 34,71033 4 318,7 8 5,76425 64 46,114 5 304,3 10 5,718014 100 57,18014 6 281,5 15 5,640132 225 84,60199 7 270,8 20 5,601381 400 112,0276 8 258 30 5,55296 900 166,5888 9 234,3 40 5,456602 1600 218,2641 10 205,2 60 5,323985 3600 319,4391 89. 89 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Tabel 5.6 Perlakuan 900o C Holding55 No Y1 (VHN) X1 (mm) lnY1 X1 2 X1 lnY1 1 759,6 2 6,632792 4 13,26558 2 408,3 4 6,012002 16 24,04801 3 385,2 6 5,953763 36 35,72258 4 368,4 8 5,909169 64 47,27335 5 347,3 10 5,850189 100 58,50189 6 309 15 5,733341 225 86,00012 7 302,8 20 5,713073 400 114,2615 8 296,7 30 5,692722 900 170,7816 9 294,9 40 5,686636 1600 227,4655 10 293,8 60 5,682899 3600 340,974 Tabel 5.7 Perlakuan 900o C Holding75 No Y1 (VHN) X1 (mm) lnY1 X1 2 X1 lnY1 1 405,9 2 6,006107 4 12,01221 2 333,4 4 5,809343 16 23,23737 3 283,8 6 5,64827 36 33,88962 4 258 8 5,55296 64 44,42368 5 218,7 10 5,387701 100 53,87701 6 212,2 15 5,357529 225 80,36294 7 206,9 20 5,332236 400 106,6447 8 198,6 30 5,291293 900 158,7388 9 182,4 40 5,206202 1600 208,2481 10 175,2 60 5,165928 3600 309,9557 90. 90 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Tabel 5.8 Perlakuan 900o C Holding95 No Y1 (VHN) X1 (mm) lnY1 X1 2 X1 lnY1 1 362,3 2 5,892473 4 11,78495 2 328,7 4 5,795145 16 23,18058 3 301,2 6 5,707774 36 34,24665 4 298,2 8 5,697764 64 45,58212 5 275,3 10 5,617861 100 56,17861 6 256,8 15 5,548298 225 83,22446 7 242,7 20 5,491826 400 109,8365 8 237,6 30 5,470589 900 164,1177 9 232,8 40 5,45018 1600 218,0072 10 229,5 60 5,435903 3600 326,1542 Suhu beda Holding sama Tabel 5.9 Perlakuan 800o CHolding 55 No Y1 (VHN) X1 (mm) lnY1 X1 2 X1 lnY1 1 545,5 2 6,301703 4 12,60341 2 467,2 4 6,146757 16 24,58703 3 385,4 6 5,954282 36 35,72569 4 324,3 8 5,781669 64 46,25335 5 301,7 10 5,709433 100 57,09433 6 290,2 15 5,67057 225 85,05856 7 264,5 20 5,577841 400 111,5568 8 243,7 30 5,495938 900 164,8781 9 229,8 40 5,437209 1600 217,4884 10 220,5 60 5,395898 3600 323,7539 91. 91 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Tabel 5.10 Perlakuan 850o C Holding 55 No Y1 (VHN) X1 (mm) lnY1 X1 2 X1 lnY1 1 765,7 2 6,64079 4 13,28158 2 459,8 4 6,130792 16 24,52317 3 327,1 6 5,790266 36 34,7416 4 324,9 8 5,783517 64 46,26814 5 322 10 5,774552 100 57,74552 6 300,4 15 5,705115 225 85,57672 7 278,3 20 5,6287 400 112,574 8 270,9 30 5,60175 900 168,0525 9 261,6 40 5,566817 1600 222,6727 10 245,3 60 5,502482 3600 330,1489 Tabel 5.11 Perlakuan 900o C Holding 55 No Y1 (VHN) X1 (mm) lnY1 X1 2 X1 lnY1 1 759,6 2 6,632792 4 13,26558 2 408,3 4 6,012002 16 24,04801 3 385,2 6 5,953763 36 35,72258 4 368,4 8 5,909169 64 47,27335 5 347,3 10 5,850189 100 58,50189 6 309 15 5,733341 225 86,00012 7 302,8 20 5,713073 400 114,2615 8 296,7 30 5,692722 900 170,7816 9 294,9 40 5,686636 1600 227,4655 10 293,8 60 5,682899 3600 340,974 92. 92 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Tabel 5.12 Perlakuan 950o C Holding 55 No Y1 (VHN) X1 (mm) lnY1 X1 2 X1 lnY1 1 323,7 2 5,779817 4 11,55963 2 311,6 4 5,74172 16 22,96688 3 293,3 6 5,681196 36 34,08718 4 289,4 8 5,66781 64 45,34248 5 274,3 10 5,614222 100 56,14222 6 258,7 15 5,555669 225 83,33504 7 241,8 20 5,488111 400 109,7622 8 237,6 30 5,470589 900 164,1177 9 218,6 40 5,387244 1600 215,4897 10 208,7 60 5,340898 3600 320,4539 93. 93 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Grafi k 5.1 Hub unga n Anta ra Jarak Peny empr otan deng an Keke rasan pada Suhu 900o C holdi ng 55 Meni t dan Tanp a Perla kuan 94. 94 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 a. Pembahasan data kelompok dengan tanpa perlakuan Grafik di atas adalah grafik hubungan antara jarak penyemprotan dengan kekerasan pada suhu 900o C holding 55 menit dan tanpa perlakuan. Dimana yang berwarna biru adalah data jarak penyemprotan dengan kekerasan pada suhu 900o C holding 55 menit sedangkan yang berwarna merah data jarak penyemprotan dengan tanpa perlakuan. Faktor-faktor yang mempengaruhi kemampukerasan antara lain: Kadar karbon = Semakin banyak kandungan karbon dalam material tersebut, maka semakin keras juga material tersebut Unsur Paduan = Unsur yang meningkatkan kemampukerasan baja seperti Mn, Si, dan Cr Ukuran Butir = Semakin besar ukuran butir maka tingkat kemampukerasan suatu logam semakin rendah. Suhu Pemanasan = Kemampuan keras lebih tinggi jika pemanasan dilakukan sampai suhu austenite Waktu Holding = Semakin lama waktu holding semakin meningkatkan kemampukerasan Homogenitas = Jika strukturnya homogen semakin tinggi sifat kemampukerasan Kecepatan Pendinginan = Setelah logam dipanaskan, lalu didinginkan secara cepat maka logam tersebut menjadi semakin keras Konduktivitas Thermal = Semakin besar konduktivitas thermal suatu material, maka akan meningkatkan sifat kemampukerasannya. Viskositas Media Pendingin = semakin tinggi tingkat viskositas media pendinginannya semakin tinggi sifat kemampukerasannya Dari grafik di atas dapat disimpulkan bahwa dalam landasan teori terbukti, dimana semakin besar suhu yang dipanaskan berpengaruh terhadap sifat kemampukerasan. Dan untuk bagian ujung yang terkena pendinginan pertama kali memiliki kekerasan yang paling besar dan bagian yang paling ujung yang tidak terkena langsung pendinginan paling kecil. 95. 95 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Grafi k 5.2 Hub unga n Anta ra Jarak Peny empr otan deng an Keke rasan pada Suhu 900o C dan Hold ing Vari asi 96. 96 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 b. Data Antar Kelompok dengan Suhu Sama, Holding Beda Grafik di atas adalah grafik hubungan antara jarak penyemprotan dengan kekerasan pada suhu 900o C dengan holding variasi. Dimana yang berwarna biru adalah data suhu 900o C holding 15 menit, berwarna merah data suhu 900o C holding 35 menit, bewarna hijau data suhu 900o C holding 55 menit, bewarna ungu data suhu 900o C holding 75 menit, dan bewarna oranye data suhu 900o C holding 95 menit. Faktor-faktor yang mempengaruhi kemampukerasan adalah Kadar karbon = Semakin banyak kandungan karbon dalam material tersebut, maka semakin keras juga material tersebut Unsur Paduan = Unsur yang meningkatkan kemampukerasan baja seperti Mn, Si, dan Cr Ukuran Butir = Semakin besar ukuran butir maka tingkat kemampukerasan suatu logam semakin rendah. Suhu Pemanasan = Kemampuan keras lebih tinggi jika pemanasan dilakukan sampai suhu austenite Waktu Holding = Semakin lama waktu holding semakin meningkatkan kemampukerasan Homogenitas = Jika strukturnya homogen semakin tinggi sifat kemampukerasan Kecepatan Pendinginan = Setelah logam dipanaskan, lalu didinginkan secara cepat maka logam tersebut menjadi semakin keras Konduktivitas Thermal = Semakin besar konduktivitas thermal suatu material, maka akan meningkatkan sifat kemampukerasannya. Viskositas Media Pendingin = semakin tinggi tingkat viskositas media pendinginannya semakin tinggi sifat kemampukerasannya Berdasarkan data grafik untuk spesimen yang memiliki sifat kemampukerasan dari segi distribusi kekerasan diujung spesimen dari yang paling tinggi ke rendah dengan perlakuan quenching. 1. Suhu pemanasan 900o C 55 menit 2. Suhu pemanasan 900o C 15 menit 3. Suhu pemanasan 900o C 75 menit 4. Suhu pemanasan 900o C 35 menit 97. 97 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 5. Suhu pemanasan 900o C 95 menit Sehingga dari urutann di atas,spesimen dengan perlakuan panas 900o C holding 55 menit memiliki kekerasan yang lebih tinggi daripada spesimen yang lainnya. Hal ini tidak sesuai dengan dasar teori yang menyatakan semakin lama waktu holding, maka akan meningkatkan sifat kemampukerasan. Itu bisa saja disebabkan pada saat spesimen didinginkan dengan bejana pendingin debit air yang disempotkan lebih banyak dan keras dibanding dengan spesimen lainnya. 98. 98 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Gr afi k 5. 3 H ub un ga n A nt ar a Ja ra k Pe ny e m pr ot an de ng an K ek er as an pa da Su hu V ari asi da n H ol di ng 55 M en it 99. 99 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 100. 100 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 c. Data Antar Kelompok Suhu Beda, Holding Sama Grafik di atas adalah grafik hubungan antara jarak penyemprotan dengan kekerasan pada suhu variasi dengan holding sama. Dimana yang berwarna merah adalah data suhu 800o C holding 55 menit, berwarna biru data suhu 850o C holding 55 menit, bewarna hijau data suhu 900o C holding 55 menit dan bewarna oranye data suhu 950o C holding 55 menit. Faktor-faktor yang mempengaruhi kemampukerasan adalah Kadar karbon = Semakin banyak kandungan karbon dalam material tersebut, maka semakin keras juga material tersebut Unsur Paduan = Unsur yang meningkatkan kemampukerasan baja seperti Mn, Si, dan Cr Ukuran Butir = Semakin besar ukuran butir maka tingkat kemampukerasan suatu logam semakin rendah. Suhu Pemanasan = Kemampuan keras lebih tinggi jika pemanasan dilakukan sampai suhu austenite Waktu Holding = Semakin lama waktu holding semakin meningkatkan kemampukerasan Homogenitas = Jika strukturnya homogen semakin tinggi sifat kemampukerasan Kecepatan Pendinginan = Setelah logam dipanaskan, lalu didinginkan secara cepat maka logam tersebut menjadi semakin keras Konduktivitas Thermal = Semakin besar konduktivitas thermal suatu material, maka akan meningkatkan sifat kemampukerasannya. Viskositas Media Pendingin = semakin tinggi tingkat viskositas media pendinginannya semakin tinggi sifat kemampukerasannya. Berdasarkan data grafik untuk spesimen yang memiliki sifat kemampukerasan dari segi distribusi kekerasan diujung spesimen dari yang paling tinggi ke rendah dengan perlakuan quenching. 1. Suhu pemanasan 800o C 55 menit 2. Suhu pemanasan 850o C 55 menit 3. Suhu pemanasan 900o C 55 menit 4. Suhu pemanasan 950o C 55 menit 101. 101 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Sehingga dari urutan di atas, spesimen dengan perlakuan panas 950o C holding 55 menit memiliki kekerasan yang paling rendah daripada spesimen lainnya. Hal ini tidak sesuai dengan dasar teori yangmenyatakan semakin besar suhu pemanasan, maka sifat kemampukerasannya semakin tinggi. Kemungkinan disebabkan pada saat [perlakuan panas fase austenite yang terbentuk lebih banyak dan homogenitas ukuran butir yang kecil lebih tinggi. Sehingga pada saat pendingan fase martensite yang terbentuk lebih banyak dan untuk spesimen dengan suhu 950o C holding 55 menit mengalami pendinginan yang tidak sempurna. Sehingga fase austenite sedikit dan martensite sedikit pula. 102. 102 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 5.7 Kesimpulan dan Saran 5.7.1 Kesimpulan 1. Dari hasil pengujian kemampukerasan dengan berbagai data suhu sama holding beda terdapat grafik yang menyimpang dari urutan yang tertinggi ke terendah adalah jarak penyemprotan dengan kekerasan pada suhu 900o Cholding 55 menit, suhu 900o Cholding15 menit, suhu 900o C holding 75 menit, suhu 900o C holding 35 menit, dan suhu 900o C holding 95 menit. Padahal menurut dasar teori dan hipotesa, jika semakin lama holding time, maka urutandari tertinggi ke tereandah adalah suhu 900o Cholding 95 menit, suhu 900o Cholding 75 menit, suhu 900o C holding 55 menit, suhu 900o C holding 35 menit, dan suhu 900o C holding 15 menit 2. Spesimen yang mendapatkan perlakuan panas mempunyai nilai kekerasan yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan spesimen yang tanpa perlakuan panas 5.7.3 Saran 1. Sebaiknya praktikan sebelum asistensi mempelajari materi yang akan diasistensikan 2. Sebaiknya asisten lebih meluangkan waktunya untuk asisteni 3. Sebaiknya laboratorium mengganti atau memeperbaiki barang yang sudah rusak 103. 103 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 BAB VI PACK CARBURIZING 6.1 Tujuan Pengujian 1. Untuk mengetahui pengaruh perlakuan panas pack carburizing terhadap sifat mekanik permukaan material. 2. Untuk mengetahui pengaruh variasi temperatur terhadap kedalaman pengerasan. 3. Untuk mengetahui pengaruh variasi media pendingin terhadap kedalaman pengerasan. 4. Untuk mengetahui proses pack carburizing. 6.2 Pack Carburizing Pack Carburizing merupakan proses yang dilakukan untuk mengeraskan permukaan suatu material dengan metode difusi atom karbon. Pada proses ini benda kerja dimasukkan dalam kotak baja yang didalamnya telah dikelilingi bahan yang mengandung karbon dan dicampur dengan katalis BaCO3. Kemudian dipanaskan sehingga terjadi difusi atom karbon dari bahan pengarbonan kedalam spesimen. Sehingga kandungan atom karbon dalam spesimen akan semakin tinggi dan membuat permukaannya semakin keras. 6.3 Pelaksanaan Pengujian 6.3.1Alat dan Bahan yang Digunakan Spesifikasi Alat yang Digunakan a. Alat 1. Kotak Baja Digunakan sebagai wadah spesimen serta bahan pengarboan ketika akan dipanaskan dalam dapur listrik. Gambar 6.1: Kotak Baja Sumber: Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT-UB 104. 104 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 2. Dapur Listrik Digunakan untuk memanaskan kotak baja agar spesimen didalamnya mengalami difusi atom karbon dari bahan pengarbonan masuk kedalam spesimen. Gambar 6.2: Dapur Listrik Sumber: Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT-UB 3. Mikrohardness Vikers Tester Alat yang digunakan untuk menguji kekerasan dari spesimen hasil perlakuan panas pack carburizing. Gambar 6.3: Mikrohardness Vikers Tester Sumber: Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT-UB 105. 105 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 4. Alat Penimbang Alat ini digunakan untuk mengukur massa dari bahan pengarbonan dan katalis agar sesuai dengan takaran yang dibutuhkan untuk pengujian. Gambar 6.4: Alat Penimbang Sumber: Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT-UB 5. Sentrifugal Sand Paper Alat yang digunakan untuk menghaluskan permukaan spesimen uji agar tidak ada kerak, karat ataupun kotoran yang menempel pada permukaannya. Gambar 6.5: Sentrifugal Sand Paper Sumber: Laboratorium Pengujian Bahan Teknik Mesin FT-UB b. Bahan 1. Baja Assab 760 2. Carbon ( Arang ) 3. Barium Carbonat ( BaCO3 ) 4. OLI 5. Air 6. Air Es 7. Air Garam 106. 106 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Komposisi Kimia Spesimen Spesimen yang digunakan adalah baja assab 760 dengan komposisi: 1. Mangan (Mn) : 0,5% 2. Silikon (Si) : 0,25% 3. Karbon (C) : 0,5% 4. Besi (Fe) : 98,75% Pergeseran Titik Eutectoid Penambahan unsur paduan mangan dan silikon akan akan mengakibatkan pergeseran titik eutectoid. Tabel 6.1 Komposisi Kimia Spesimen Unsur Paduan Komposisi Suhu % C Eutectoid Mn 0,5 725o C 0,74% Si 0,25 730o C 0,72% Tc = = = 727,43o C % C = = = 0,729% 107. 107 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Keterangan: E = Garis titik Eutectoid E = Garis Pergeseran Titik Eutectoid Gambar 6.6: Pergeseran Titik Eutectoid Bentuk dan Dimensi Spesimen Keterangan: Skala = 1:1 108. 108 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Satuan = mm Gambar 6.7: Bentuk dan Dimensi Spesimen 6.3.2 Prosedur Pengujian 1. Siapkan kotak baja dan bersihkan dari terak-terak yang masih menempel. 2. Siapkan arang, BaCO3, serta alat penimbang. 3. Bersihkan benda uji dari terak atau kotoran yang masih menempel. 4. Timbang arang dan BaCO3 sesuai dengan komposisi yang ditentukan. 5. Campurkan arang dan BaCO3 yang telah ditimbang. 6. Masukkan benda uji kedalam kotak baja. 7. Setelah semua bahan dimasukkan kedalam kotak baja, masukkan kotak baja kedalam dapur listrik dan dilakukan pemanasan serta holding. 8. Setelah pemanasan selesai, dilakukan pendinginan dengan media pendingin. 9. Dilakukan pengujian kekerasan pada permukaan benda uji yang telah dihaluskan sebelumnya menggunakan sentrifugal sand paper ataupun kertas gosok. 10. Lakukan pengujian kekerasan pada permukaan benda uji yang telah dipotong dan diambil 5 titik percobaan. 6.4 Hipotesa 1. Perlakuan panas pack carburizing mempengaruhi sifat mekanik permukaan material. 2. Variasi suhu mempengaruhi kekerasan spesimen karena suhu yang tinggi berfungsi sebagai aktivator yang dapat merenggangkan ikatan atom pada spesimen sehingga atom dari arang akan mudah masuk mengisi celah-celah kosong diantara butiran atom spesimen. 3. Variasi media pendingin mempengaruhi kekerasan spesimen karena semakin cepat waktu pendinginan, semakin banyak struktur martensit yang terbentuk sehingga kekerasannya pun meningkat. 4. Holding Time berpengaruh terhadap kedalaman pengerasan dimana semakin lama holding time diberikan maka kekerasannya akan semakin dalam. 109. 109 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 6.5 Pengolahan Data 6.5.1 Data Kelompok Tabel 6.2 Data Spesimen Suhu 950o C Holding 60' Media PendinginOli Titik Jarak dari tepi ( m) Kekerasan (VHN) Rata-rata 1 500 850,2 850,2850 850,4 2 1000 832,4 832,4831,3 833,4 3 1500 711,5 711,4712,2 710,5 4 2000 672,1 672,1672 672,1 5 2500 626,3 626,6627,7 625,9 Tabel 6.3 Data Tanpa Perlakuan Titik Jarak dari tepi ( m) Kekerasan (VHN) Rata-rata 1 500 240,4 240,4 2 1000 240,4 240,4 3 1500 240,4 240,4 4 2000 240,4 240,4 5 2500 240,4 240,4 110. 110 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 6.5.2 Data Antar Kelompok Suhu Berbeda Media Pendingin Sama Tabel 6.4 Data Spesimen Suhu 800o C Holding 60' Oli Titik Jarak dari tepi ( m) Kekerasan (VHN) Rata-rata 1 500 680,1 680,4680,7 680,4 2 1000 592,4 592,8593,2 592,7 3 1500 532,6 532,4532,6 532 4 2000 488,6 488,1488 487,8 5 2500 457,9 457,9457,9 457,9 Tabel 6.5 Data Spesimen Suhu 850o C Holding 60' Oli Titik Jarak dari tepi ( m) Kekerasan (VHN) Rata-rata 1 500 724,4 724,4724,1 724,6 2 1000 673,5 673,3673,5 673 3 1500 609,9 609,7608,9 610,3 4 2000 568,6 568,6 568,7 111. 111 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 568,6 5 2500 502,4 502,3502,2 502,4 Tabel 6.6 Data Spesimen Suhu 900o C Holding 60' Oli Titik Jarak dari tepi ( m) Kekerasan (VHN) Rata-rata 1 500 741,7 741,7741,5 741,9 2 1000 722,3 722,3722 722,6 3 1500 686,3 686,3685,3 687,3 4 2000 631,4 631,6633,6 629,8 5 2500 609,9 609,8609,9 609,7 Tabel 6.7 Data Spesimen Suhu 950o C Holding 60' Oli Titik Jarak dari tepi ( m) Kekerasan (VHN) Rata-rata 1 500 850,2 850,2850 850,4 2 1000 832,4 832,4831,3 833,4 3 1500 711,5 711,4712,2 710,5 4 2000 672,1 672,1672 672,1 5 2500 626,3 626,6627,7 625,9 112. 112 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Suhu Sama Media Pendingin Berbeda Tabel 6.8 Data Spesimen Suhu 950o C Holding 60' Oli Titik Jarak dari tepi ( m) Kekerasan (VHN) Rata-rata 1 500 850,2 850,2850 850,4 2 1000 832,4 832,4831,3 833,4 3 1500 711,5 711,4712,2 710,5 4 2000 672,1 672,1672 672,1 5 2500 626,3 626,6627,7 625,9 Tabel 6.9 Data Spesimen Suhu 950o C Holding 60' Air Garam Titik Jarak dari tepi ( m) Kekerasan (VHN) Rata-rata 1 500 772,3 771,5771,3 770,9 2 1000 656,1 656,5656,2 657,1 3 1500 611,7 611,6611,6 611,6 4 2000 588,6 588,8588,6 589,1 5 2500 580,4 580,4 113. 113 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 580,3 580,4 Tabel 6.10 Data Spesimen Suhu 950o C Holding 60' Air Titik Jarak dari tepi ( m) Kekerasan (VHN) Rata-rata 1 500 1052,7 1052,61050,3 1054,9 2 1000 1010,6 1010,61010,6 1010,5 3 1500 920,8 920,3921,3 918,9 4 2000 862,4 862,3862,2 862,4 5 2500 772,9 772,7772,7 772,5 Tabel 6.11 Data Spesimen Suhu 950o C Holding 60' Air Es Titik Jarak dari tepi ( m) Kekerasan (VHN) Rata-rata 1 500 1186,6 1186,81186,9 1186,8 2 1000 965,1 965,3965 965,7 3 1500 963,2 963,6963,8 963,7 4 2000 953,3 953,3953,2 953,3 5 2500 946,1 946,1 946 114. 114 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 946,1 Tabel 6.12 Data Spesimen Suhu 950o C Holding 60' Udara Titik Jarak dari tepi ( m) Kekerasan (VHN) Rata-rata 1 500 615,3 615,2615,1 615,3 2 1000 562,4 562,3562,5 561,9 3 1500 492,1 492,1492,1 492 4 2000 433,7 433,4433 433,6 5 2500 392,1 392,4392,7 392,5 115. 115 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 116. 116 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 117. 117 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 6.6 Pembahasan 6.6.1 Data Kelompok Grafik 6.1: Perban dingan Kekera san Spesim en Tanpa Perlak uan dengan Spesim en Pack Carbur izing Suhu 950o C Media Pendin gin Oli Holdin g Time 60 118. 118 Laboratorium Pengujian Bahan Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2013/2014 Dari grafik perbandingan kekerasan spesimen tanpa perlakuan dengan spesimen pack carburizing suhu 950o C media pendingin oli holding time 60 menit terlihat memiliki kekerasan yang berbeda. Nilai kekerasan pada spesimen tanpa perlakuan adalah sama disetiap titik yakni sebesar 240,4 VHN. Hal ini disebabkan karena spesimen tanpa perlakuan memiliki homogenitas yang tinggi daripada spesimen dengan pack carburizing. Sedangkan pada spesimen pack carburizing 950o C memiliki tingkat kekerasan yang lebih tinggi dari pada spesimen tanpa perlakuan dan kekerasannya cenderung menurun dari tepi ke tengah spesimen. Hal ini terjadi karena adanya penambahan atom karbon dari arang yang berdifusi kedalam spesimen. Secara berturut-turut nilai kekerasan spesimen pack carburizin