There are many information systems methodologies exist and available in the marketplace

C. Pembahasan khususPengerasan baja karbon rendah dengan proses ChromizingBaja karbon banyak digunakan dalam alat-alat industri dan alat-alat mekanis karena baja karbon banyak diproduksi dan harganya memang relatif lebih murah dan juga memenuhi syarat teknis tetapi kelemahan dari baja karbon adalah mudah terkorosi. Salah satu cara untuk mengatasi permasalahan tersebut adalah proses pelapisan dengan cara mendifusikan atom-atom logam pelapis ke dalam logam utama dan karena temperatur proses yang cukup tinggi maka atom-atom logam pelapis yang berdifusi ke dalam logam utama membentuk larutan padat dan senyawa logam lainya. Proses ini disebut dengan diffusion coating atau pelapisan difusi. Proses pelapisan difusi ada bermacam-macam yaitu ; Nitriding (pelapisan dengan nitrida), Carburising (pelapisan dengan karbon), Calorising (pelapisan dengan aluminium), Chromising (pelapisan dengan khrom). Pada proses Nitriding dan Karburising biasanya digunakan untuk mendapatkan lapisan permukaan yang keras.

Proses chromizing selain meningkatkan mampu keras juga untuk meningkatkan ketahanan terhadap serangan korosi suatu logam dan meningkatkan ketahanan aus logam. Baja karbon yang dilapisi khrom akan tahan korosi sebab lapisan kromium bereaksi dengan oksigen membentuk selaput tipis kromium oksida yang sangat stabil dan akan melindungi logam yang berada di dalamnya sehingga terhadap serangan korosi berikutnya. Pada proses chromizing hasil yang optimum banyak dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain temperatur pemanasan dan lama pemanasan. A. Chromizing Pengertian secara umum chromizing adalah pelapisan logam kromium kepermukaan permukaan benda utama. Pelapisan logam kromium dapat dilakukan dengan cara plating atau biasa dikenal dengan elektroplatting dan dengan difusi. Pelapisan dengan difusi akan lebih kuat dibanding dengan cara elektroplatting. Pelapisan yang dilakukan dengan elektroplatting hanya akan terjadi ikatan adhesi, antar permukaan logam dasar dan logam pelapisnya, sehingga kekuatan lapisan tidak terlalu kuat. Sedang pelapisan dengan proses chromising akan terjadi proses difusi atom kromium ke logam dasar. Sehingga lapisan permukaan akan sangat kuat dan terjadi proses alloying ( perpaduan dua buah antara ogam dasar dan logam yang melapisi). Proses pack chromising pada prinsipnya sama dengan proses pack carburizing. Pada proses ini bahan baja yang akan dilapis dibungkus dalam bubuk yang mengandung Kromium (Cr2O3) dan bahan garam halida seperti NH4CL, NH4Br dan NH4I. Penambahan amonium klorida dimaksudkan untuk membentuk gas aktif (Actifator) yang membantu mempercepat proses difusi atom-atom Cr ke dalam baja. B. Proses Penelitian ChromizingPada penelitian chromizing baja variabel yang dibuat konstan adalah : Konsentrasi kromium 95%, konsentrasi aktivator NH4Cl 5%., jumlah campuran bahan-bahan yang diisikan kedalam silinder (wadah) untuk sekali proses sebanyak 40 gram. Jenis material logam dasar ( base metal )dan ukuran benda uji : baja karbon rendah dengan ukuran diameter 25,4 mm dan tebal 20 mm. Lama pemanasan 10 jam., dengan media pendingin air.Sedangkan variabel yang tidak konstan adalah : Temperatur pemanasan dibuat bervariasi 900, 950, 1000, 1050 dan 1100C 1. Diagram alir penelitianJalannya penelitian agar dapat terarah dibuat diagram alir penelitian seperti gambar 1.

Gambar 1. Diagram alir penelitian2. Persiapan Media ChromizingUntuk menentukan ukuran sampel dan tabung baja harus memperhitungkan kebutuhan bahan-bahan media chromizing yang diperlukan. Hal ini penting karena perlu mempertimbangkan mahalnya bubuk kromium oksida (Cr2O3) sebagai sumber pelapis dan Amonium klorida (NH4Cl) sebagai aktivator pelapis disamping itu juga agar cara penelitian dapat efisien, efektif dan ekonomis.a. Perhitungan media chromizing adalah sebagai berikut :Cr2O3 : NH4Cl = 38 gram : 2 gramb. Material dasar (base metal) ; Baja karbon rendah St37 dengan komposisi kimia sebagai berikut:Tabel 1. Prosentase Komposisi Material Dasar (Base Metal) St 37Fe = 99,31C = 0,118Mn = 0,375P = 0,017 S = 0,015

Si = 0,055Cu < 0,004Ni = 0,026Cr = 0,021Mo < 0.004

V < 0,001Al < 0.002W = 0,046Co = 0,007Nb = 0.006

3. Hasil Penelitian dan Pembahasana. Tahapan Pembentukan Logam PelapisReaksi yang terjadi dalam campuran kromium dan amonium klorida selama proses difusi adalah sebagai berikut :Reaksi Penguraian NH4Cl

NH4Cl (s) NH3(g) + HCl(g)

Reaksi pembentukan garam kromium

6HCl+2Cr (pack) 2CrCl3 + 3H2(g)

CrCl3 + 2Cr (pack) 3CrCl3Reaksi peresapan kromium pada pemukaan baja. Reaksi yang terjadi berupa reaksi pertukaran tempat (subtitusi difusion ) yang menyebabkan terjadinya pelepasan atom-atom kromium dengan reaksi sebagai berikut :a) displacemen reactio 2CrCl3 + 3 Fe 2CrFe (alloy) + FeCl2 b) displacemen reaction3FeCl2(g) + 5Cr (pack) 3CrFe(alloy) + 2CrCl3(g) c) disproporsional reaction3CrCl (g) + 2Fe (substrat)

CrCl3 (g) + 2CrFe (alloy)

d) discomposision reaction2CrCl (g) + 2Fe(substrat)

2CrFe(alloy) + Cl2 (g) e) Reduction reaction2CrCl (g) + H2 (g) (substrat) 2CrFe(alloy) +2HCl(g)Proses reaksi tersebut terjadi dalam bejana tertutup dan berlangsung terus seiring dengan waktu pemanasan, konsentrasi kromium. Bila unsur kromium ditambahkan pada baja karbon, maka atom karbon dan atom besi berkoordinasi dengan atom kromium sehingga kadar karbon eutektoid dan temperatur eutektoid berubah. kromium menaikkan temperatur eutektoid karena kromium berbentuk BCC (body centered cubic), sehingga merupakan penstabil ferit dalam baja. Kromium dalam baja akan larut dalam bentuk Tukar Tempat ( subtitusion ), selain itu juga akan membentuk karbida krom. Cr yang berdisfusi adalah pada persamaan (6) dan (7) yaitu CrFe sebagai logam paduan.4. Pengujian Kekerasan

Pengujian kekerasan menggunakan Mikro Hardness Tester. Pengujian kekerasan pada permukaan lapisan (coating) hasil pengujian kekerasan lihat pada gambar 3, pada permukaan lapisan terlihat bahwa setelah proses chromizing kekerasan tertinggi yaitu pada pemanasan 1100 oC sebesar 257 HV dibanding sebelum chromizing yaitu pada base metal sebesar 170 .Pengaruh temperatur terhadap kekerasan permukaan lapisan akan meningkat dengan naiknya temperatur. Kenaikan tersebut dikarenakan temperatur yang tinggi akan meningkatkan koefisien difusi dari atom-atom. Dengan meningkatnya kemampuan difusi suatu atom maka akan semakin banyak atom-atom Cr yang berdifusi. Cr yang berdifusi masuk menyebabkan logam menjadi sebuah logam paduan pada permukaan. Adanya unsur paduan dilakukan dengan proses difusi dengan sendirinya akan meningkatkan kekerasan logam. Karena peningkatan kekerasan suatu logam dapat dilakukan dengan penambahan unsur paduan. Adanya atom-atom asing menyebabkan terjadinya distorsi pada daerah dimana atom-atom tersebut berada. Distorsi dengan sendirinya akan meningkatkan kekerasan logam.

Gambar 2. Pengaruh Tempertur pemanasan terhadap Kekerasan Permukaan Lapisan

Pengujian pada kondisi permukaan lapisan hingga ke material dasar. Hasil pengujian kekerasan yang dilakukan pada lapisan (coating) sampai ke material dasar (base metal) dengan interval jarak ; 0,03 mm ; 0,06 mm ; 0,09 mm ; 0,12 mm ; 0,18 mm dan 0,24 mm seperti terlihat pada tabel 2.

Dari hasil pengujian kekerasan terhadap kedalaman proses difusi atom-atom adalah pada bagian yang paling tepi mempunyai kekerasan yang lebih tinggi, selanjutnya pada pengujian di titik yang lebih dalam kekerasannya menurun, terlihat pada Gambar grafik 4. Ini terjadi karena pada daerah yang dekat dengan permukaan konsentrasi kromiumnya lebih besar dibandingkan dengan bagian dalam, dimana konsentrasinya turun. Dengan turunnya konsentrasi atom-atom Cr maka dengan sendirinya akan menurunkan kekerasan. Indikasi pengaruh perubahan kekerasan ini dapat dijadikan pedoman berapa jauh atom-atom Cr dapat berdifusi ke dalam base metalnya.Tabel 2. Distribusi kekerasan lapisan (coating)

Gambar 3. Distribusi kekerasan terhadap jarak pengukuran dari permukaan lapisan hingga benda uji (base metal) bagian dalam

Dari struktur mikro yang ada dapat dilihat bahwa pada temperatur yang lebih tinggi tebal lapisan yang terbentuk lebih tebal. Hal disebabkan karena pada temperatur yang lebih tinggi akan mempunyai kecepatan difusi yang lebih cepat. Berdasar ketentuan bahwa persamaan (8). Dengan meningkatnya temperatur akan meningkatkan koefisien difusi.

Dari rumus diatas jika temperatur pemanasan dinaikkan, dengan koefisien difusi, panas jenis dan konstanta gas yang konstan maka harga difusifitas (D) mengalami peningkatan. Dengan naiknya difusisitas, sedangkan waktu pemanasannya konstan perubahan tebal lapisan akan ditentukan dari peningkatan difusisitas. Semakin besar difusisitas maka kedalam difusi menjadi lebih besar, hal ini dapat dilihat dari persamaan (7).

(a). base metal

(b) Temperatur 900oC

(c) Temperatur 950 oC (d) Temperatur 1000 oC

(e) Temperatur 1050 oC (f) Temperatur 1100 oC

Gambar 4. Foto Struktur mikro dan lapisan hasil proses chromizing dengan variasi temperatur perbesaran 200 x

5. KesimpulanDari hasil penelitian ini dapat disimpulkan antara lain :a. Harga kekerasan rata-rata permukaan juga meningkat, sebelum proses chromizing kekerasan rata-rata permukaan adalah 170 HV, setelah chromizing kekerasan rata-rata terendah diperoleh pada pemanasan dengan temperatur 900(C sebesar 225 HV dan kererasan yang paling tinggi dihasilkan pada pemanasan dengan temperatur 1100(C sebesar 257 HV. b. Kedalaman difusi atom-atom Cr berdasarkan pengukuran kekerasan dapat mencapai 230 m.(dimana kekerasan mulai menurun menyamai logam induknya).c. Semakin tinggi temperatur pemanasan dengan waktu yang konstan maka tebal lapisan kromium yang terbentuk lebih tebal, untuk temperatur pemanasan 9000C terbentuk lapisan setebal 40 m dan temperatur pemanasan 11000C terbentuk lapisan setebal 83 m.d. Struktur mikro bahan setelah proses relatif tetap tidak mengalami perubahan, yaitu tetap ferit. Tatapi mengalami perubahan besar butir yaitu semakin besar.

EMBED Excel.Chart.8 \s

EMBED MSGraph.Chart.8 \s

Logam Dasar

Kesimpulan

Data dan Pembahasan

Pengujian Akhir

uji Kekerasan Vickers

pengukuran tebal Lapisan

Struktur Mikro

Proses Pelapisan Difusi

Pack Difusion Coating

Powder: Cr2O3 & NH4Cl

Waktu pemanasan 10 jam

Variabel Temperatur pemanasan

= 900, 950, 1000, 1050, 1100oC

Persiapan material

Pemotongan

Pengamplasan

Pencucian

Pengujian Awa

l

uji Komposisi Kimia

uji Kekerasan Vickers

Struktur Mikro

_1428957687.xlsGrafik distribusi kekerasan

168.6199.8243.8229.4243.8222.4

172.2175.2234.1224.9220.6218.4

166.4165.7176211.2202.4212.2

187.8160.9163.36188.1188.1184.7

179.1154.4160.9163.36188.1181.5

177.5152.5162.3167.8177.5172.2

Bahan awal

Temp = 900 C

temp = 950 C

Temp = 1000 C

Temp = 1050

Temp = 1100

Jarak Pengukuran (mm)

Kekerasan HV

Sheet1

JarakKekerasan Setelah Chromising (HV)

PengukuranSebelumT = 900 CT = 950 CT = 1000 CT = 1050 CT = 1100 C

(mm)Chromisingt = 10 jamt = 10 jamt = 10 jamt = 10 jamt = 10 jam

0.03168.60199.80243.80229.40243.80222.40

0.06172.20175.20234.10224.90220.60218.40

0.09166.40165.70176.00211.20202.40212.20

0.12187.80160.90163.36188.10188.10184.70

0.18179.10154.40160.90163.36188.10181.50

0.23177.50152.50162.30167.80177.50172.20

_1090181470.xls

_1062763663.xlsGrafik distribusi kekerasan

168.6193.3243.8229.4243.8222.4

172.2175.2234.1224.9220.6218.4

166.4165.7176211.2202.4212.2

187.8160.9163.36188.1188.1184.7

179.1154.4160.9163.36188.1181.5

177.5152.5162.3167.8177.5172.2

Sebelum Cromising

Temp = 900 C

temp = 950 C

Temp = 1000 C

Temp = 1050

Temp = 1100

Jarak Pengukuran (mm)

Kekerasan HV

Sheet1

JarakKekerasan Setelah Chromising (HV)

PengukuranSebelumT = 900 CT = 950 CT = 1000 CT = 1050 CT = 1100 C

(mm)Chromisingt = 10 jamt = 10 jamt = 10 jamt = 10 jamt = 10 jam

0.03168.60193.30243.80229.40243.80222.40

0.06172.20175.20234.10224.90220.60218.40

0.09166.40165.70176.00211.20202.40212.20

0.12187.80160.90163.36188.10188.10184.70

0.18179.10154.40160.90163.36188.10181.50

0.23177.50152.50162.30167.80177.50172.20