laporan praktikum jominy

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang  Hardenability adal adalah ah kema kemamp mpua uan n

baja baja untu untuk k

dapa dapatt

dike dikera rask skan an deng dengan an

membent membentuk uk marten martensit sit hingga hingga keselu keseluruh ruhan an bagian bagiannya nya.. Pengera Pengerasan san baja itu sendir sendirii tergantung pada banyaknya martensit yang terjadi dan kekerasan martensitnya sendiri. Banyaknya martensit tergantung pada kadar karbon dalam martensit dan kadar karbon dalam martensit ini bergantung pada kadar karbon yang larut dalam austenit.  Hardenability menggam menggambark barkan an dalamn dalamnya ya penger pengerasa asan n yang yang dipero diperoleh leh dengan dengan  perlakuan pengerasan, biasanya dinyatakan dengan den gan jarak suatu titik di bawah permukaan dimana dimana strukt strukturn urnya ya terdir terdirii dari dari 50 % marten martensit sit.. Suatu Suatu baja baja dinyat dinyatakan akan mempuny mempunyai ai  Hardenability tinggi bila baja itu memperlihatkan tebal pengerasan (depth (depth of hardening ) yang besar atau dapat mengeras pada seluruh penampang dari suatu benda yang cukup  besar.  Hardenability pada dasarnya tergantung pada diagram transformasi, karena itu akan tergantu tergantung ng pada pada 2 faktor faktor utama yaitu yaitu kompos komposisi isi kimia kimia austen austenit it dan grain grain size size austenit. Untuk mengukur  Hardenability  Hardenability suatu baja ada dua cara yaitu dengan Grossman dan dengan Jominy. Pada Pada perc percob obaa aan n kali kali ini ini (den (dengan gan pemba pembahas hasan an pada pada bab bab sela selanju njutn tnya ya)) akan akan dilakukan pengujian spesimen 1045 dengan cara Jominy cara Jominy yang kemudian hasilnya akan di  bandingan dengan perhitungan manual (tanpa peng ujian) sesuai standar yang ada. I.2 Permasalahan Adapun permasalahan yang dihadapi untuk  Jominy  Jominy Test  , diantaranya bagaimana cara cara meng menghi hitu tung ng keke kekera rasa san, n, cara cara meli meliha hatt

stru strukt ktur ur mikro ikro dari dari spes spesim imen en,,

dan dan

menghubungkan dengan CCT diagram. I.3 Tujuan Tujuan Tujuan dari dari  Jominy Test 

ini ini yait yaitu u agar agar prak prakti tika kan n bisa bisa meng mengeta etahu huii cara cara

menghitung kekerasan, mengetahui bentuk struktur mikro dari spesimen, dan mengetahui CCT diagramnya. Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

1

BAB II DASAR TEORI

Pengujian  Jominy disebut juga dengan  End quench  Hardenability test 

karena

 pengujian ini menggunakan spesimen silindrik yang dipanaskan sampai temperatur  austenitnya, lalu didinginkan cepat pada salah satu ujungnya. Setiap titik pada suatu spesimen Jominy mengalami pendinginan dengan laju tertentu, semakin jauh dari ujung maka laju pendinginannya akan semakin lambat. Penentuan temperatur austenit untuk baja karbon sudah ditetapkan pada SAE  Handbook edisi tahun 1964, dan untuk baja karbon 1045 adalah sebesar 1475 oF – 1550 o

F atau sebesar 830 oC – 860 oC. Pada beberapa percobaan, lamanya waktu atau laju

 pemanasan yang dibutuhkan spesimen untuk mencapai temperatur austenit tidaklah  begitu penting bila dibandingkan dengan faktor lainnya seperti  Holding time, keseragaman temperatur pada spesimen, dan laju pendinginannya. Konduktivitas termal baja, atmosphere furnace ( scalling  atau non scalling ) dan tebal spesimen semuanya berpengaruh pada perlakuan spesimen uji nantinya pada hubungannya dengan laju pemanasan spesimen. Untuk mendapatkan keseragaman temperatur pada spesimen, alangkah baiknya bila spesimen itu dipanaskan lambat daripada dipanaskan secara cepat. Atmosfer  furnace menentukan terjadinya  scaling, decarburization dan reaksi pada jenis permukaan lainnya. Bila reaksi-reaksi ini ingin dihindari, pemanasan pada permukaan harus dikondisikan pada protective atmosphere. Pengujian Jominy juga memenuhi teori dari quenching. Baja di-Quench bertujuan untuk mengontrol transformasi austenit ke bentuk strukturmikro yang d iinginkan. Dalam proses quenching , biasanya bertujuan untuk mendapatkan martensit. Untuk  mendapatkan kekerasan maksimum pada baja yang di quenching  dengan laju tertentu agar tidak menyentuh nose dalam diagram Time-Temperature Transformation (TTT) yang diinginkan bergantung pada kandungan karbonnya. Laju pendingnan juga penting untuk mendapatkan struktur martensit pada baja. Bila diinginkan terdapat paling tidak 90 % struktur martensit pada baja, laju pendinginan juga harus cepat.

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

2

Faktor lainnya yang mempengaruhi hasil quench adalah sebagai berikut :

Temperatur pendingin .

Temperatur media pendingin memberikan efek pada media pendingin tersebut untuk mengekstrak panas. Makin tinggi temperatur media pendingin dapat menurunkan temperatur karakteristik sampel dan memperlama laju pendinginannya. Tingginya temperatur media pendingin juga mempengaruhi viskositas dan mempengaruhi  perpindahan panas pada proses liquid cooling stage.

Temperatur Work piece (spesimen).

Menaikkan temperatur spesimen umumnya memberikan efek perpindahan panas  pada media pendinginnya. Laju perpindahan bisa bertambah karena adanya perbedaan temperatur yang signifikan. Kemampuan perpindahan panas pada sampel bergantung  pasa banyaknya reaksi oksidasi yang terjadi pada permukaan benda kerja.

Media pendingin air.

Sebagai media pendingin, air memiliki laju pendinginan maksimum bila  berbentuk liquid. Keuntungan menggunakan air sebagai media pendingin antara lain murah, bisa didapat kapan saja, bebas polusi dan tidak mengganggu kesehatan  penggunanya.

Kerugian

menggunakan

air

sebagai

media

pendingin

adalah

memungkinkan terjadinya cracking dan distorsi pada test piece dikarenakan temperatur  air tidak sesuai dengan jarak yang telah ditentukan. Untuk mendapatkan hasil yang maksimal dalam penggunaa air sebagai media pendinginan harus memperhatikan temperatur, agitasi dan water contamination.

Temperatur.

Air pada T = 55 oF – 75 oF memberikan laju quench yang seragam. Kemampuan air sebagai media pendingin akan berkurang seiring dengan kenaikan temperatur air.

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

3

Komposisi Kimia.

Komposisi kimia AISI 1045 yang digunakan dengan syarat sebagai berikut :

Syarat batang uji  Jominy menggunakan Carbon (C) < 0.6 %, Chromium (Cr) < 2 %, Mangan (Mn) < 2 %, Nikel (Ni) < 4 %, Molibdenum (Mo) < 0.5 %, dan Vanadium (V) < 0,2 %.

Asumsi Komposisi kimia AISI 1045 yang digunakan dalam percobaan kali ini, dengan  batang uji Jominy, dengan syarat sebagai berikut :

Asumsi Syarat batang uji Jominy menggunakan Chromium (Cr) = 0.45%, Mangan (Mn) = 0.5%, Nikel (Ni) = 0.2%, Molibdenum (Mo) = 0.2%, Silikon (Si) = 0.2%, (P) = 0.04%.

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

4

BAB III METODOLOGI

III.1 Alat dan Bahan III.1.1 Alat Adapun peralatan yang digunakan diantaranya : -

 Jominy 1 set

-

Furnace

-

Alat gerinda

-

Penggaris

-

Jangka sorong

-

Mesin uji hardness

-

Polishing machine

-

Mikroskop optik 

Quick release baffle plate

Bore / Nozzle

Gb.1. Jominy Test 

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

5

Gb.2. Mikroskop Optik

Gb.3. Mesin Polishing

III.1.2 Bahan Bahan yang digunakan untuk percobaan kali ini yaitu spesimen baja karbon 1045 berbentuk silinder.

25mm

100mm

Gambar 4. Desain spesimen

Gb.5. Spesimen AISI 1045 sebelum perlakuan

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

Gb.6. Spesimen AISI 1045 setelah perlakuan

6

III.2 Diagram alir percobaan Tahapan penilitian ini digambarkan dalam diagram alir sebagai berikut :

Start

Preparasi spesimen

Spesimen diuji Jominy

Strukturmikro spesimen diamati

Spesimen diuji Hardness Rockwell C

Hasil dibandingkan dengan perhitungan teori

End Gb.7. Diagram alir percobaan

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

7

Cara kerja : Preparasi Spesimen 1045 sesuai dengan standar yang ada. (buat gambar spesimen + ukuran) Spesimen dipanaskan dalam furnace mencapai temperatue austenit (dalam hal ini T= 850 0

C). Setelah mencapai temperatur yang diinginkan, kemudian spesimen di Hold didalam

furnace selama 20 menit yang kemudian spesimen diambil setelah itu langsung diquench menggunakan Jominy device.

Gb.8. Pengambilan spesimen setelah difurnance Dan dihold time selama 20 menit

Gb.9. Spesimen diletakan pada Jominy divice

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

Gb.10. Spesimen didinginkan

8

Setelah dingin, spesimen di uji kekerasannya menggunakan Rockwell C. Setelah diuji kekerasannya, pada sisi yang lain di grinda, poles dan etsa supaya dapat diamati struktur  mikronya. Setelah struktur mikro didapat baru kemudian ditentukan grain sizenya. Setelah diperoleh grain sizenya, kemudian dibuat perhitungan dengan metode just.

Untuk kekerasan Jominy dengan jarak 0-6 mm :

J 0− 6

=

60 ×

C

+

20HRC

Untuk kekerasan Jominy dengan jarak 6-80 mm :

J 6 −80 −

2

95 C

−

0.0028s

0.8K  − 12 s

+

0.9s − 13HRC

=

C

+

20Cr  + 38Mo + 14Mn + 6 Ni + 6Si + 39V + 96P

dimana J

= Jominy Hardness (HRC)

S

= Jarak Jominy   (mm)

K

= ASTM grain size number  

Simbol unsur menunjukkan persentase kadar unsur tersebut.

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

9

BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Analisa Data Baja AISI 1045 yang telah di lakukan percobaan  Jominy kemudian di ukur  kekerasannya menggunakan Rockwell C (HRc) dengan data-data sebagai berikut: Letak titik Dari Ujung Spesimen 1 mm 9.5 mm 17.5 mm 21.5 mm 32.5 mm 39.5 mm 45.5 mm

Kekerasan HRc 53.5 44.2 42.5 36 33.6 28.5 23.3

Setelah di uji kekerasannya kemudian Baja di Lihat struktur mikronya agar bisa didapat Grain Sizenya. Di bawah ini adalah hasil dari Foto Mikro struktur dari baja AISI 1045:

A

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

B

10

C

D

E

F

G

H

I Gambar 11. A( ujung Spesimen), B(jarak 9.5mm),C(jarak 17.5mm),D(jarak 32.5mm),

 E(jarak 39.5mm), F(jarak 45.5mm), G(jarak 60mm), H(jarak 72.5mm), I(jarak 80mm).

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

11

Baja AISI 1045 memiliki komposisi kimia sebagai berikut : C = 0.45 %

Mn = 0.5

P = 0.04

Si = 0.3

Ni= 0.2%

Mo= 0.2%

Perhitungan dengan metoda Just : •

Untuk jarak 1 mm Jo = 60 x

c + 20 HRC

= 60 x •

+ 20 HRC = 57.9

Untuk jarak 9.5 mm J6-80

= 95

C  – 0.0028

(  s )

2

C 

+20 Cr + 38 Mo + 14 Mn + 6 Ni + 6 Si +

38V +96 P – 0.8 K –12  s + 0.9 – 0.0028 (9.5)2

= 95 – 12

(  s )  – 13 HRC

+ 38(0.2) + 14 (0.5) + 6(0.2) + 6 (0.3)

9.5 + 0.9 (9.5) –13 HRC

= 60.08 – 0.1598 + 7.6 + 7 + 1.2 +1.8 – 36.986 + 8.55 – 13 HRC = 36.08 HRC •

Untuk jarak 17.5 mm J6-80

= 95

C  – 0.0028

(  s )

2

C 

+20 Cr + 38 Mo + 14 Mn + 6 Ni + 6 Si +

38V +96 P – 0.8 K –12  s + 0.9 = 95  – 12

– 0.0028 (17.5)2 17.5

(  s )  – 13 HRC

+ 38(0.2) +14 (0.5) + 6(0.2) + 6 (0.3)

+ 0.9 (17.5) –13 HRC

= 60.08 – 0.5423 + 7.6 + 7 + 1.2 + 1.8 – 50.199 + 15.75 – 13 HRC = 29.69 HRC •

Untuk jarak 21.5 mm J6-80

= 95

C  – 0.0028

(  s )

2

C 

+20 Cr + 38 Mo + 14 Mn + 6 Ni + 6 Si +

38V +96 P – 0.8 K –12  s + 0.9 = 95  – 12

 – 0.0028 (21.5)2 21.5

(  s )  – 13 HRC

+ 38(0.2) + 14 (0.5) + 6(0.2) + 6 (0.3)

+ 0.9 (21.5) –13 HRC

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

12

= 60.08 – 0.8186 + 7.6 + 7 + 1.2 + 1.8 – 55.64 + 19.35 – 13 HRC = 27.57 HRC •

Untuk jarak 32.5 mm J6-80

= 95

C  – 0.0028

(  s )

2

C 

+20 Cr + 38 Mo + 14 Mn + 6 Ni + 6 Si +

38V +96 P – 0.8 K –12  s + 0.9 = 95  – 12

– 0.0028 (32.5)2

(  s )  – 13 HRC + 38(0.2) + 14 (0.5) + 6(0.2) + 6 (0.3)

32.5 + 0.9 (32.5) –13 HRC

= 60.08 – 1.870 + 7.6 + 7 + 1.2 + 1.8 – 68.41 + 29.25 – 13 HRC = 23.65 HRC •

Untuk jarak 39.5 mm J6-80

= 95

C  – 0.0028

(  s )

2

C 

+20 Cr + 38 Mo + 14 Mn + 6 Ni + 6 Si +

38V +96 P – 0.8 K –12  s + 0.9 = 95  – 12

– 0.0028 (39.5)2

(  s )  – 13 HRC + 38(0.2) + 14 (0.5) + 6(0.2) + 6 (0.3)

39.5 + 0.9 (39.5) –13 HRC

= 60.08 – 2.763 + 7.6 + 7 + 1.2 + 1.8 – 75.41 + 35.55 – 13 HRC = 22.06 HRC •

Untuk jarak 45.5 mm J6-80

= 95

C  – 0.0028

(  s )

2

C 

+20 Cr + 38 Mo + 14 Mn + 6 Ni + 6 Si +

38V +96 P – 0.8 K –12  s + 0.9 = 95  – 12

– 0.0028 (45.5)2 45.5

(  s )  – 13 HRC + 38(0.2) + 14 (0.5) + 6(0.2) + 6 (0.3)

+ 0.9 (45.5) –13 HRC

= 60.08 – 3.667 + 7.6 + 7 + 1.2 + 1.8 – 80.94 + 40.95 – 13 HRC = 21.02 HRC

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

13

Komparasi antara data Perhitungan dan Aktual:

 Jominy Distance (mm) 1 mm 9.5 mm 17.5 mm 21.5 mm 32.5 mm 39.5 mm 45.5 mm

Hardness (Field) 57.9 36.08 29.69 27.57 23.65 22.06 21.02

Hardness Test  53.5 44.2 42.5 36 33.6 28.5 23.3

Grafik kekerasan berdasarkan perhitungan dan hasil test  :

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

14

4.2 Pembahasan Pada hasil perhitungan  Jominy yang dilakukan dengan metode Field hasil yang dihasilkan jika dibandingkan dengan hasil perhitungan maka akan terjadi sedikit  perbedaan. Perbedaan terutama terjadi pada titik-titik yang terletak jauh dari ujung yang di Quench. Hal ini diakibatkan karena baja dipanaskan hingga suhu sekitar 8500 C sehingga batas butirnya semakin besar dan menjadi sangat keras ketika di Quench. Dan  pada perhitungan setiap titik pada suatu spesimen Jominy mengalami laju pendinginan dengan laju tertentu, yang besarnya dapat dianggap sama pada spesimen Jominy yang lain (diasumsikan bahwa bajanya mempunyai koefisien perambatan panas yang sama). Spesimen AISI 1045 yang dipanaskan hingga suhu 850 0 C maka strukturnya akan  berubah menjadi 100% Austenit namun hal ini tidak terjadi seketika sehingga tetap diperlukan Holding time agar perubahan terjadi secara merata pada spesimen. Tingginya temperatur pada saat memanasakan spesimen berakibat tumbuhnya butir menjadi semakin besar dan menjadi keras dan getas pada saat di dinginkan cepat. Setelah spesimen dipanaskan dalam furnace dan di Quench dalam air maka langkah selanjutnya adalah menguji kekerasan. Namun hal ini tidak dapat langsung dilakukan karena permukaan spesimen dipenuhi kerak. Kerak timbul akibat terjadinya Oksidasi pada permukaan spesimen, sehingga spesimen terlebih dulu harus dibersihkan dengan cara di amplas dan di grinda. Pengerjaan permukaan pada permukaan yang akan dilakukan uji hardness harus dilakukan hingga halus dan bersih hal ini dikarenakan akan digunakan HRc yang memang membutuhkan kesempurnaan permukaan indentasi. Dan kita lihat pada jarak  Jominy yang paling dekat dengan media pendingin, terlihat struktur  Martensit ( yang berwarna putih dan runcing ). Semakin jauh jarak semakin sedikit martensit yang ada, sehingga mempengaruhi angka kekerasan dari Spesimen. Sedangkan struktur mikro lain yang muncul adalah perlit halus, perlit kasar, serta ferit. Dengan ini kita dapat merepresentasikan ke diagram CCTnya AISI 1045. Kita dapat lihat bahwa hasil Uji Hardness, dan struktur mikro tidak berbeda jauh dari referensi gambar yang ada. Untuk memperoleh hasil martensit pada AISI 1045 dibutuhkan maksimal 10 sekon agar 

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

15

 pendinginannya cepat, sedangkan struktur lain yang muncul pada waktu pendinginan yang lebih dari 10000 sekon maka strukturnya seperti biasanya yaitu perlit dan ferit.

Gambar CCT Diagram dari AISI 1045

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

16

BAB V KESIMPULAN

Dari serangkaian percobaan dan analisa data yang telah dilakukan, maka dapat ditarik   beberapa kesimpulan sebagai berikut : 1. Hasil uji kekerasan  Jominy AISI 1045 untuk nilai aktual dan perhitungannya diperoleh  Jominy Distance (mm) 1 mm 9.5 mm 17.5 mm 21.5 mm 32.5 mm 39.5 mm 45.5 mm

Hardness (Field) (HRC) 57.9 36.08 29.69 27.57 23.65 22.06 21.02

Hardness Test  (HRC) 53,5 44,2 42,5 36 33.6 28.5 23.3

2. Distribusi kekerasan pada AISI 1045 adalah tidak merata. Dimana semakin jauh dari daerah ujung spesimen Jominy, maka nilai kekerasannya semakin rendah. Sedangkan daerah ujung spesimen memilki kekerasan yang paling tinggi sebesar  53.5 HRC. 3. Terdapat perbedaan hasil dari perhitungan yang dilakukan dengan menggunakan metode Just terhadap hasil dari pengujian kekerasan dengan menggunakan hardness tool dimana perbedaan ini dapat dilihat dari grafik  Hardenability pada  pembahasan. Perbedaan ini disebabkan oleh kesalahan praktikan di dalam melakukan pengukuran dan perhitungannya. 4.

Struktur Martensit ada pada jarak terdekat dengan media pendingin sampai jarak  9.5 mm, dari ujung spesimen yang dekat dengan media pendingin. Struktur lain yang terlihat adalah Perlit halus, perlit kasar, dan ferit.

5. Untuk dapat memperoleh struktur martensit maka dibutuhkan waktu pendinginan kurang dari 10 sekon ( hasil representasi Jominy Test 

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

17

DAFTAR PUSTAKA

1. Wahid Suherman, Ir , Ilmu logam I, Jurusan Teknik Mesin, ITS, Surabaya, 1988. 2. Wahid Suherman,Ir , Ilmu logam II, Jurusan Teknik Mesin, ITS, Surabaya, 1995. 3. Wahid Suherman,Ir , Pengetahuan Bahan , Jurusan Teknik Mesin, ITS, Surabaya, 1987. 4. Wahid Suherman,Ir , Perlakuan Panas , Jurusan Teknik Mesin, ITS, Surabaya, 1998

Jurusan Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

18