Www.unlock PDF.com 370 362 1 PB

8/18/2019 Www.unlock PDF.com 370 362 1 PB

1/9

ANALISA PERSENTASE KANDUNGAN KARBON

PADA LOGAM BAJA

Rusmardi (1) Feidihal(1)

(1)

Staf Pengajar Teknik Mesin, Politeknik Negeri Padang

ABSTRAK

Seleksi mutu bahan logam dalam kegiatan manufacturing dan konstruksi sangat

dibutuhkan. Untuk menjamin persaingan di pasaran terutama mutu dan harga logam perlu

diadakan penelitian yang menyangkut pengolahan bahan dasar menjadi bahan jadi. Adanya

standardisasi mutu logam dna struktur logam semakin lebih terjamin mutu logam yang akan

di pasarkan. Salah satu alternatif yang digunakan untuk menentukan jumlah karbon pada

baja adalah photografis yang berguna untuk melihat bulir-bulir baja yang besar dan yang

kecil. Pada penelitian ini digunakan baja St37, St42, Amutite dan SPK-5. metoda yang

digunakan pada percobaan untuk menentukan kadar persentase karbon maka digunakan

metoda observasi berdasarkan perbedaan bunyi saat baja dipukul dan kilapan baja. baja

St37 dan St42 digolongkan kadar karbon rendah (hypoeutectoid) setelah diteliti didapatkannilai karbon St37 (0,468- 0,574)% dan St 42 (0,402-0,682)% dari grafik cementite (0,008 -

0,83)% baja tersebut sudah cukup ideal bila digunakan untuk alat-alat perkakas. Tegangan

tariknya mempunyai nilai (370-420) N/nm2. Kekerasannya bisa mencapai 90 Hrb. Untuk

baja amutite dan SPK-5 setelah diteliti didapatkan nilai karbon (0,746-1,114)% dan (1,6-

1,86)%. Persentase kadar karbon pada baja berbeda jumlahnya masing-masing. Semakin

banyak kadar karbon maka sifat baja semakin keras.

ABSTRACT

Selection quality of metal materials in activity of construction and manufacturing very is

required. To guarantee emulation in marketing especially quality of and metal price

require to be performed a research which concerning processing of elementary materials

become materials become. Existence of standardization quality of metal of dna metal

structure progressively more well guaranted quality of metal to in marketing. One of thealternative used to determine the amount of carbon at steel is photografis which good for

seeing small and big steel seeds. At this research is used by steel of St37, St42, Amutite and

of SPK-5. method used at attempt to determine rate percentage of carbon hence used by

observation method pursuant to difference of steel moment sound beated and steel Iustre.

become militant St37 and of St42 classified by low carbon rate ( hypoeutectoid) after

checked to be to be got by carbon value of St37 ( 0,468- 0,574)% and St 42 (0,402-0,682)%

from graph of cementite ( 0,008 - 0,83)% the steel have ideal enough if used for the

appliances of tool. Interesting tension of him have value (370-420) N / nm2. Its hardness

can reach 90 Hrb. For the steel of and amutite of SPK-5 after checked to be to be got by

carbon value ( 0,746-1,114)% and (1,61,86)%. Percentage of carbon rate at steel differ its

amount each. More and more carbon rate hence nature of steel getting louder.

Keywords : manufacturing, quality control, hypoetectoid, carbon, metal

1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang dan Masalah

Dengan perkembangan teknologi yang semakin

maju, didalam maupun di luar negeri terutama pada

negara-negara industri maupun negara maju. DiIndonesia merupakan negara sedang berkembang dan

berusha mengejar ketinggalannya dari negara

industri, terutama industri logam yang sangat sulit

untuk mengejarnya, berbagai cara Indonesia untuk

meningkatkan pengetahuan dan ilmu bidang bahan

terutama logam, terutama dengan menyekolahkan ke

luar negeri, pelatihan, seminar maupun penelitian.

Logam-logam yang sudah beredar di Indonesia

sebagian bisa diproduksi sendiri dan sebagian pula

belum bisa diproduksi sendiri. Untuk baja kualitas

tertentu Indonesia masih mengimpor dari negara lain

terutama negara industri maju. Bahan baku dariIndonesia belum memenuhi, untuk memenuhi target

produksi logam perlu didatangkan dari luar negeri.

Seleksi mutu bahan baku tersebut sangat oenting,

mengingat perkembangan pabrik dan konstruksi

logam sangat dibutuhkan sekali. Untuk menjamin

persaingan dipasaran terutama mtu dan harga logam perlu diadakannya penelitian yang menyangkut

pengolahan bahan dasar menjadi bahan jadi. Untuk mendapatkan hasil produksi logam bermutu tinggi


2/9

urnal Teknik Mesin Vol. 3, No.1, Juni 2006 ISSN 1829-8958

36

perusahaan telah berupaya bekerjasama dengan

lembaga-lembaga penelitian, riset dan teknologi.Hingga penelitiannya tidak hanya meliputi yang

makro tapi yang lebi penntin pula adalah yang mikro.

Khususnya penelitian yang mikro ini sekarang telah

banyak perkembangannya. Sampai-sampaidepartemen industri telah mengeluarkan edaran

Standar Nasional Indonesia (SNI), dengan adanyastandar tersebut mutu logam dan struktur semakin

baik.

Kesulitan menyeleksi logam ferro (baja dan besi)

untuk pemakaiannya. Sering dijumpai untuk

menentukan spesifikasi pemakaian kadangkala

terbalik. Pemakaian yang dimaksud tersebut adalah

untuk baja konstruksi dan baja perkakas.

Penggolongan itu perlu dibuat batasan baja karbon

tinggi dan baja karbon rendah. Kesulitan selanjutnya

belum dimilikinya peralatan dengan kepersisian

tinggi untuk membedakan yang mana baja karbon

rendah dan baja karbon tinggi. Salah satu alternatif

yang digunakan untuk menentukan jumlah karbon

pada baja adalah dengan photografis. Dengan

alternatif ini akan tampak perbedaan setiap butir yang

besar dan yang kecil. Perbedaan itu sangat membantu

untuk menyeleksi spesifikasi logam baja.Pada permasalahan ini dibatasi pada benda baja St37,

St42, Amutite dan spesial K-5 buatan Bohler daru

Jerman Barat, sedangkan pengaruh lainnya tidak ada.

1.2 Ruang Lingkup

Pada ilmu bahan membahas tentang berbagai jenis bahan, seperti bahan logam dan non logam,

pembahasannya mulai dari asal bahan-bahan tersebut

sampai pemakaiannya. Untuk selanjutnya yang

diperhatikan pada logam, dan logam tersebut dibagi

menjadi bermacam-macam, tetapi pada garis

besarnya ada logam ferro dan non ferro dengan paduannya. Pada logam ferro dengan paduannya ada

beberapa jenis yaitu baja lunak dan baja keras.

Penggunaan baja lunak seperti untuk konstruksi

kendaraan, konstruksi jembatan, baut, mur, dll. Baja

keras digunakan juga seperti poros, roda gigi, pasak,alat-alat perkakas dll. Pada bahasan ini yang

diperhitungkan kabron pada mikrografis.

1.3 Metoda Pendekatan

Metoda pendekatan dalam penelitian ini adalah

metoda percobaan dan metoda observasi. Metoda percobaan digunakan sewaktu mencoba

melaksanakan proses pennetuan jumlah karbon. Dan

metoda observasi digunakan sewaktu membedakan

bunyi saat baja dipukul dan warna baja mengkilap

atau tidak mengkilap.

1.4 Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui jumlah

kadar karbon pada baja dan untuk mengetahui bentuk-bentuk bulir pada logam baja.

Hasil penelitian ini diharapkan dapat membantu para

operator sebagai masukan untuk bahan pertimbangandalam proses pemilihan baja karbon.

2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pendahuluan

Pada baja yang terdiri dari unsur karbon saja biaanya

ada pula unsur-unsur lainnya yang ikut dalam baja,umumnya disebut baja paduan. Baja paduan ini

terdiri dari kromium, mangan, silisium, nikel,

wolfram, molibdin, titanium, vanadium, dan unsur-

unsur lainnya.

Baja paduan dapat diklasifikasikan sesuai dengan

komposisi, struktur, dan penggunaan.

a. Baja paduan berdasarkan komposisi :

Berdasarkan komposisi, baja paduan dapat dibagi

menjadi dua bagian, yaitu :

Baja tiga komponen

Baja empat komponen b. Baja paduan berdasarkan struktur :

Berdasarkan strukturnya, baja paduan dapat

diklasifikasikan sebagai berikut :

Baja Ferrite, terdiri dari sejumlah besar

unsur pemadu Cr, W, dan Si tetapi

karbonnya rendah dan tidak dapat

dikeraskan.

Baja Pearlite, didapat jika unsur-unsur

paduan relatif kecil maksimum 5% dan baja

ini mampu dimesin, sifat mekaniknya

meningkat oleh kekerasan. Baja Martensit, baja ini unsurpemadunya

lebih dari 5%, sangat keras sukar dimesin.

Baja Autensit, terdiri dari 10% : 30 % unsur

pemadu tertentu Ni, Mn dan Co misalnya

baja tahan karat stainless steel, non magnetis

dan baja tahan panas.

Baja Ledeburit atau karbit, terdiri dari

sejumlah karbon dan unsur-unsur

pembentuk karbit, yaitu Cr, W, Mn, Ti, Zr.

c. Baja paduan berdasarkan penggunaan :

Berdasarkan penggunaannya baja dapat

diklasifikasikan menjadi 3 bagian yang pokok, yaitu :

Baja konstruksi, baja ini dapat dibedakanmenjadi 3 bagian yaitu : baja paduan

rendah, maksimum 2%, baja paduan

menengah 2 % : 5% dan baja paduan

tinggi lebih dari 5%. Persentase kadungankarbon baja konstruksi ini adalah lebih

kurang 0,3% : 0,83%

Baja perkakas, baja ini dipakai untuk alat

pemotong, persentase kandungan

karbonnya lebih kurang 0,84% : 2%.

Baja dengan sifat fisik khusus, baja inidipakai pada hal-hal yang khusus misalnya

: baja tahan karat, baja tahan panas, baja


3/9

Analisa Persentase Kandungan Karbon pada Logam Baja (Rusmardi)

37

tahan pakai suhu tinggi, paja paduan

istimewa.

2.2 Pengaruh unsur karbon terhadap baja

Sifat dari logam baja unsur-unsur yang dikandung

akan mempengaruhi sifat keuletan dan kekerasan.Unsur-unsur untuk baja antara lain, nikel, phospor,

silikon, mangan, kromium, molybdenum, vanadium,

wolfram, belerang dan karbon.

Unsur karbon (C) pada baja merupakan unsur utama

yang terdapat dalam besi sehingga disebut baja.

Unsur karbon dapat membuat baja menjadi keras dan

rapuh. Sifat keras dan lunak utnuk baja tergantung

persentase karbon, semakin tinggi komposisinya

semakin kuat dan rapuh, dan semakin rendah

komposisinya baja akan semakin lunak dan elastis.

2.3 Baja karbon

Baja karbon adalah suatu baja yang mengandungkarbon sampai maksimum 2%. Baja karbon ini dapat

dibagi atas 3 bagian, yaitu :

a. Baja karbon rendahBaja karbon rendah (mild steel) mengandung karbon

antara 0,008% - 0,3% C. Setiap satu ton baja karbon

rendah mengandung 10 – 30 kg karbon. Baja karbon

ini dalam perdangangan dibuat dalam bentuk plat-

plat baja, baja strip dan baja batang atau progil.

Berdasarkan jumlah karbon yang terkandung dalam baja, maka baja karbon rendah dapat digunakan atau

dijadikan baja-baja sebagai berikut:

Baja karbon rendah yang mengandung0,008 % - 0,10% C dijadikan baja-baja plat

atau strip.

Baja karbon rendah yang mengandung

0,05 % C digunakan untuk keperluan

badan-badan kendaraan. Baja ini

mempunyai kekuatan tarik kira-kira 40 kg

mm-2

.

Baja karbon rendah yang mengandung0,15% - 0,25% C digunakan untuk

kosntruksi jembatan, bangunan atau

dijadikan baja-baja konstruksi.

Baja karbon rendah yang mengandung

0,20% - 0,30% C digunakan untuk membuat baut-baut dan paku-paku keling

atau untuk keperluan konstruksi.

Baja karbon rendah ini mempunyai sifat yang mudah

dikerjakan dengan mesin ataupun ditempa dan karena

itu baja karbon ini disebut juga baja tempa atau baja

mesin atau baja alat-alat perkakas.

b. Baja karbon sedang (medium)

Baja karbon ini mengandung karbon antar 0,30% -

0,60%C. Setiap ton baja karbon ini mengandung

karbon antara 30 – 60 kg. Baja karbon ini banyak

digunakan untuk keperluan alat-alat perkakas bagian- bagian mesin. Berdasarkan jumlah karbon yang

terkadnung dalam baja, maka baja karbon ini dapat

digunakan untuk hal-hal sebagai berikut :

Mengandung 0,40% C digunakan untuk

keperluan industri kendaraan misalnya

untuk bahan membuat baut-baut atau mur-

mur, poros engkol, batang-batang torak atau poros-poros dan lain sebagainya.

Mengandung 0,50% dipergunakan untuk

membuat roda-roda gigi, martil, clamp

(alat penjepit).

Mengandung 0,55% - 0,60% C

dipergunakan untuk membuat pegas-

pegas.

c. Baja karbon tinggi (HCS)

Baja karbon ini mengandung karbon antara 0,70% -

1,30% (70 – 130 point) dan setiap 1 ton mengandung

karbon antara 70 – 130 kg. Baja karbon ini banyak

dipergunakan untuk pekerjaan – pekerjaan yangmengalami panas ( heat treartment). Berdasarkan

jumlah karbon yang terkandung di dalam baja, maka

baja karbon ini dapat digunakan untuk hal-hal

sebagai berikut :

Mengandung kira-kira 0,95% C

dipergunakan untuk keperluan pembuatan

pegas-pegas, alat-alat perkakas seperti

paron/landasan, palu/martil, gergaji, dan

alat-alat/pahat-pahat potong.

Mengandung karbon 1% - 1,5%

dipergunakan untuk keperluan pembuatan

kikir, pisau-pisau cukur, mata-mata gergaji

dan bola-bola untuk bantalan bola.

2.4 Baja campuran ( alloy steel)

Baja campuran adalah hasil penambahan unsur-unsur

lain di dalam baja karbon yang akan mempengaruhi

sifat-sifat kekerasan, keliatan (elastis) keadaan

pembekuan dan komposisi kimia daripada baja

karbon, sehingga membuat baja karbon berkualitas

tinggi. Penambahan unsur-unsur didalam baja karbon

dapat dilakukan dengan satu unsur atau lebih

tergantung daripada karakteristik atau sifat-sifat baja

karbon yang dibuat. Unsur-unsur yang ditambahkan

adalah nikel, krom, mangan, silikon, tungsten,vanadium, molyden, cobalt. Penambahan unsur-unsur tersebut membuat sifat-sifat dan karakteristik baja

karbon sebgai berikut:

Baja nikel

Penambahan unsur nikel pada baja karbon akan

membuat sifat baja karbon menjadi bertambah liat

dan kuat, dan mecegah terhadap karat (tahan karat).

Baja krom

Penambahan unsur krom pada baja karbon membuat

sifat baja karbon bertambah liat, keras dan tahan aus.

Untuk membuat peralatan seperti roda-roda gigi dan poros-poros seringkali ditambahkan unsur nikel


4/9


38

sehingga menjadi baja krom nikel. Baja campuran ini

kekuatannya sangat baik dna tahan karat.

Baja mangan

Penambahan unsur mangan ini membuat hasil

pekerjaan menjadi lebih baik (bersih) dan jugamenambah kekuatan dan ketahana panas daripada

baja karbon.

Baja tungsten

Penambahan unsur tungsten ini akan menjadi sangat

baik bila ditambahkan pula dengan unsur krom,

vanadium, molybden atau mangan untuk dijadikan

baja potong cepat (HSS) yang pergunakan untuk

pahat potong (cutting tools). Baja tungsten terhadap

panas yang tinggi pada waktu pekerjaan memotong

bahan cukup baik.

Baja molybdenPenambahan unsur molybden ini membuat baja

karbon menjadi lebih liat dan menambah tinggi

kekuatan baja. Salah satu campuran baja potongcepat (HSS) terbuat dari baja molybdenum, sehingga

baja tetap liat pada temperatur yang tinggi.

Baja vanadium

Penambahan dengan unsur vanadium ini

memperbaiki bulir-bulir baja menjadi halus. Apabila

dengan krom membuat baja karbon menjadi bajakrom vanadium dan membuat baja menjadi lebih

kuat dan lebih tahan terhadap keausan. Baja karbon

vanadium sangat baik dipakai untuk membuat roda-

roda gigi dan batang penggerak serta poros engkol.

Baja kobalt

Dengan penambahan unsur kobalt ini membuat sifat

baja menjadi keras, tahanpanas dan tahan keausan.

Baja kobalt sangat banyak dipergunakan untuk

konstruksi pesawat terbang atau konstruksi-

konstruksi yang tahan panas.

2.5 Baja alat-alat perkakasBaja alat-alat perkakas ini adalah sangat luas dalam

pemakaiannya. Baja ini mengandung karbon antara

0,85 % - 0,95% dan baja alat-alat perkakas ini biasanya dicampur dengan sedikit vanadium. Baja ini

dapat dipergunakan untuk ujung alat-alat potong

seperti mata bor, reamer, pisau frais (milling cutter)dan mata-mata pahat.

Baja ini setelah dicampur dengan unsur-unsur lain

dapat dijadikan baja potong cepat (HSS) yang dapat

membuat pernyataan atau pemakanan yang lebih

tebal (dalam) pada kecepatan yang tinggi dan dalam

waktu yang lama. Adapun baja ini mempunyai

kemampuan demikian karena baja ini mempunyai

kesanggupan mempertahankan kekerasan pada suhu

yang tinggi dan tahan terhadap gesekan yang tinggi.

a. Baja widia

Baja ini mempunyai campuran unsur-unsur karbon,

kobalt, silisium,titanium, dan wolfram. Dengan baja

widia dapat dipakai bekerja secara terus menerus

dengan kecepatan potong yang tinggi. Tenaga

kerasnya tinggal tetap sampai pada suhu kira-kira

9000

C. Pemakaian baja widia disambungkan pada

ujung pahat sebagai mata potong.

b. Baja intan (diamond steel)

Baja intan merupakan bahan pemotong yang paling

keras, dipakai untuk membentuk permukaan batu

gerinda yang telahdipakai, untuk memotong kaca dan

untuk memotong baja-baja keras lainnya. Pemakaian

baja intan dengan jalan disambungkan pada ujung

pahat secara elektris.

c. Baja tahan karat ( stainless steel )

Baja tahan karat ini bersifat memberikan perlawanan

terhadap karat. Untuk membuat baja tahan karat

perlu dicampur unsur krom kira-kira 12%. Ada tiga

jenis baja tahan karat, yaitu : ferritic, martensitic, danaustesitic. Baja tahan karat ini banyak dipakai untuk

alat-alat kedokteran, alat-alat kendaraan dan alat-alat

rumah tangga.

2.6 Baja tuang

Baja tuang mengandung karbon antara 2% - 4% dansifatnya tergantung dari kemurnian campuran unsur-

unsur yang terbentuk didalamnya. Pembuatan baja

tuang ini lebih mudah pengerjaannya akan tetapicepat rusak (patah), karena baja ini sangat rapuh dan

getasserta tidak dapat dibentuk. Baja tuang ini sangat

banyak dipergunakan untuk peralatan-peralatan bagian mesin seperti silinder blok dan tutup silinder

motor, badan (kerangka) mesin bubut, frais dan

mesin bor. Baja tuang dimasukkan kedalam kotak

yang berisi serbuk Fe2O3, kemudian bdibakar dengan

temperatur 9000

C selama 7 – 10 hari. Sehingga

terjadi pembebanan O2 dari Fe2 , O3, dan O2 akan bersenyawa dengan C dari Fe3C. Akibat pembakaran

ini kulit dari baja tuang akan menjadi lunak, sehingga

dapat digunakan menjadi besi tuang yang dapat

ditempa.

Gambar 1. Fotomikro besi tuang zat hitam ( grafit )


5/9


39

3 METODE PENELITIAN

3.1 Alat yang digunakan

1. Mesin potong adalah mesin untuk

memotong logam dengan bantuan batu

gerinda.2. Plastik moulding (cetak plastik) adalah alat

untuk mencetak pemegang logam.

3. Mesin poles adalah alat untuk memoles

hasil cetak plastik agar permukaan benda

plastik rata dan halus.

4. Kamera fotografis adalah alat untuk melihat

mikro struktur logam dan memfoto

permukaan logam.

5. mesin cuci cetak film

3.2 Rancangan penelitian

Penelitian ini sifatnya percobaan atau eksperimen,sehingga perlu adanya tahapan-tahapan dalam

menjalankan penelitian agar didapatkan hasil yang

memuaskan. Tahapan-tahapan penelitian tersebut

adalah sebagai berikut:

1. Mengidentifikasi variabel-variabel yang akan

diteliti, pengembangan hipotesis sampai persiapan semua peralatan yang akan digunakan.

2. Tahap penelitian yang diperlukan untuk

mengumpulkan data dengan didahului

pembuatan sampel yang dipakai untuk

penelitian, yang paling utama adalah hasil

pemolesan hingga sampai pada etsa. Setelah ituetsa logam tersebut akan mudah terlihat bulir-

bulirnya. Berikutnya dilanjutkan dengan

penyusunan data. Metoda pengumpulan data

dimulai dari:

Logam baja setelah dietsa di fotografiskansehingga akan terlihat bulir-bulir pada

permukaannya.

Pada saat gambar dipermukaan kelihatan

jelas berikutnya difoto dengan film ASA

100 warna hitam putih.

Selanjutnya diafdruk ukuran postcard dan

dihitung persentase warna hitam putihnya.

3. Tahap analisis data. Pada tahap ini dilakukantabulasi data yang telah terkumpul, analisis data,

interpretasi data, penarikan kesimpulan,

penyusunan draf laporan penelitian sampai pada

diskusi atau seminar.

4. Tahap koreksi. Pada tahap ini semua data dan

hasil penelitian dilakukan pemeriksaan dan

koreksi.

3.3 Populasi dan Sampel

Populasi dalam penelitian ini adalah logam baja yangsudah ada di toko-toko. Sedangkan untuk sampelnya

adalah baja yang kandungan karbon 0,008% - 2%.

Dipotong-poton dalam bentuk yang kecil lebih

kurang 50mm sebanyak 20 buah, kemudian sampel

tersebut dipotong, dicetak plastik, dipoles sehingga

didapatkan permukaan yang rata dan halus.

3.4 Prosedur penelitian

1. potong logam dengan cara menjepitnya pada

ragum, kemudian batu gerinda yang sedang

berputar langsung diarahkan kebenda potong.

Dibuat potongan-potongan kecil dengan ukuran

5 x 5 x 4 mm atau seluas 100 mm2.

2. cetak logam tersebut dengan cetak plastik

(plastic moulding). Yang dihasilkan dari

cetakan ini adalah berupa benda kerja yang

berbentuk lempeng pejal. Bagian tengah-tengah

terdapat logam, sedang bagian pemegangnya

berupa bahan plastik jenis bakelit warna hitam.3. lakukan pemolesan logam sebanyak tujuh kali

pemolesan dengan menggunakan pemolesan

dengan tahapan pemolesan sebagai berikut :

tahap-tahap pemolesan:Urutan Jenis Amplas Kekasaran No. Amplas

1. Kertas gosok N8 120


3 Kertas gosok N6 320



6. Kain bludru N3

7. Kain sutra N2

4. lihat mikro struktur logan dan foto permukaan

logam dengan menggunakan camera fotografis.

4 HASIL DAN BAHASAN

4.1 Hasil penelitian

Hasil penelitian jumlah kadar karbon pada masing-

masing logam baja seperti tertera pada tabel berikut

ini :

No. St37 (%) St42 (%) Amutit(%)

S P K – 5(%)

1. 0,566 0,632 0,769 1,68

2. 0,564 0,402 1,077 1,763. 0,468 0,566 1,077 1,6

4. 0,468 0,556 0,846 1,76

5. 0,530 0,632 0,923 1,76

6. 0,534 0,602 0,923 1,76

7. 0,520 0,682 0,824 1,60

8. 0,478 0,644 0,968 1,82

9 0,498 0,628 1,022 1,64

10. 0,474 0,628 1,022 1,62

11. 0,548 0,566 0,114 1,75

12. 0,532 0,612 0,746 1,61

13. 0,534 0,634 0,823 1,81

14 0,574 0,642 0,954 1,63

15. 0,524 0,576 0,968 1,75

16 0,512 0,574 0,812 1,75

17. 0,484 0,572 0,994 1,8218. 0,482 0,498 0,746 1,75


6/9


40

19. 0,482 0,556 0,856 1,86

20. 0,518 0,572 1,002 1,76

Σ 10,772 11,77802 18,466 34,47

Rata-

rata

0,5386 0,588901 0,9233 1,7235

4.2 Pengolahan data

Untuk mendapatkan data persentase karbon dari hasil

eksperimen maka dikelompokkan satu persatu sesuai

dengan tingkatan kadar karbonnya.

Pengendalian kualitas untuk St37Sampel

group

Kadar

karbon

Rataan BKA BKB

1 0,566 0,5386 0,87304 0,20416

2 0,566 0,5386 0,87304 0,20416

3 0,468 0,5386 0,87304 0,20416

4 0,468 0,5386 0,87304 0,20416

5 0,53 0,5386 0,87304 0,20416

6 0,534 0,5386 0,87304 0,20416

7 0,52 0,5386 0,87304 0,204168 0,478 0,5386 0,87304 0,20416

9 0,98 0,5386 0,87304 0,20416

10 0,474 0,5386 0,87304 0,20416

11 0,548 0,5386 0,87304 0,20416

12 0,532 0,5386 0,87304 0,20416

13 0,534 0,5386 0,87304 0,20416

14 0,524 0,5386 0,87304 0,20416

15 0,524 0,5386 0,87304 0,20416

16 0,512 0,5386 0,87304 0,20416

17 0,484 0,5386 0,87304 0,20416

18 0,482 0,5386 0,87304 0,20416

19 0,482 0,5386 0,87304 0,20416

20 0,518 0,5386 0,87304 0,20416

Total 10,772

Rata an 0,5386

BKA 0,87304

BKB 0,20416

Regression output :

Constant : 0,560610Std Err of Y Est : 0,111480

R Squared : 0,012894

No. of observations : 20

Degrees of freedom : 18

X Coefficient (s) : -0,00209

Std Err of Coef : 0,004323

Grafik 1. Peta kendali x- Bar baja St37

Pada grafik diatas menunjukkan bahwa baja St37

mempunyai kadar karbon rendah. Dari garis vertikal

pada titik awal mendekati karbon 0,8% dan terendah

mendekati karbon 0,4%. Dari garis horizontalterdapat 20 titik yang mempunyai titik puncak

terendah 7 titik. Sedangkan yang tertinggi mencapai

3 titik. Oleh karena itu rata-rata karbon pada grafik

tersebut cenderung mendekati 0,6%.

Pengendalian kualiatas untuk St42Sampelgroup

Kadar karbon

Rataan BKA BKB

1 0,672 0,588901 0,777778 0,400024

2 0,402 0,588901 0,777778 0,400024

3 0,566 0,588901 0,777778 0,400024

4 0,556 0,588901 0,777778 0,400024

5 0,632 0,588901 0,777778 0,400024

6 0,602 0,588901 0,777778 0,400024

7 0,682 0,588901 0,777778 0,400024

8 0,644 0,588901 0,777778 0,400024

9 0,628 0,588901 0,777778 0,400024

10 0,628 0,588901 0,777778 0,400024

11 0,566 0,588901 0,777778 0,400024

12 0,612 0,588901 0,777778 0,400024

13 0,634 0,588901 0,777778 0,400024

14 0,642 0,588901 0,777778 0,400024

15 0,576 0,588901 0,777778 0,400024

16 0,574 0,588901 0,777778 0,400024

17 0,572 0,588901 0,777778 0,400024

18 0,498 0,588901 0,777778 0,400024

19 0,556 0,588901 0,777778 0,400024

20 0,572 0,588901 0,777778 0,400024

Total 11,77802

Rataan 0,588901

BKA 0,777778

BKB 0,400024

Regresion output:

Constant : 0,594286

Std Err of Y Est : 0,062959

R Squared : 0,002446



X Coefficient (s) : -0,00051

Std Err of Coef. : 0,002441

Pada grafik diatas menunjukkan bahwa baja St42

mempunyai kadar karbon rendah. Dari garis vertikal

paa titik awal mendekati karbon 0,7% dan terendah

mendekati karbon 0,3%. Dari garis horizontal

terdapat 20 titik yang mempunyai titik puncak

terendah 3 titik. Sedang yang tertinggi mencapai 4titik. Oleh karena itu rata-rata karbon pada grafik


Pengendalian kualitas untuk amutiteSampel

group

Kadar

karbon

Rataan BKA BKB

1 0,769 0,9233 1,272203 0,574397

2 1,072 0,9233 1,272203 0,574397

3 1,072 0,9233 1,272203 0,574397

4 0,866 0,9233 1,272203 0,574397

5 0,923 0,9233 1,272203 0,574397

6 0,923 0,9233 1,272203 0,574397

7 0,824 0,9233 1,272203 0,574397

8 0,968 0,9233 1,272203 0,574397

9 1,022 0,9233 1,272203 0,574397

10 1,022 0,9233 1,272203 0,574397


7/9


41

11 1,114 0,9233 1,272203 0,574397

12 0,746 0,9233 1,272203 0,574397

13 0,823 0,9233 1,272203 0,574397

14 0,954 0,9233 1,272203 0,574397

15 0,968 0,9233 1,272203 0,574397

16 0,812 0,9233 1,272203 0,574397

17 0,994 0,9233 1,272203 0,57439718 0,746 0,9233 1,272203 0,574397

19 0,856 0,9233 1,272203 0,574397

20 1,002 0,9233 1,272203 0,574397

Total 18,466

Rata an 0,9233

BKA 1,272203

BKB 0,574397

Regresion output:

Constant : 0,952810


R squared : 0,021119



X coefficient (s) : -0,00281Std Err of Coef. : 0,004509

Grafik 2. Peta kendali x- Bar baja amutite

Pada grafik diatas menunjukkan bahwa amutite

mempunyai kadar karbon tinggi. Dari garis veritkal

pada titik awal mendekati karbon 1,2% dan terendah

mendekati karbon 0,7%. Dari garis horizontalterdapat 20 titik yang mempunyai titik puncak

terendah 5 titik. Sedang yang tertinggi mencapai 5

titik. Oleh karena itu rata-rata karbon pada grafik


Pengendalian kualiatas untuk SPK-5

Samplegroup Kadar karbon Rataan BKA BKB

1 1,67 1,7235 1,958322 1,488678

2 1,76 1,7235 1,958322 1,488678

3 1,6 1,7235 1,958322 1,488678

4 1,76 1,7235 1,958322 1,488678

5 1,76 1,7235 1,958322 1,488678

6 1,76 1,7235 1,958322 1,488678

7 1,6 1,7235 1,958322 1,488678

8 1,82 1,7235 1,958322 1,488678

9 1,64 1,7235 1,958322 1,488678

10 1,64 1,7235 1,958322 1,488678

11 1,75 1,7235 1,958322 1,488678

12 1,81 1,7235 1,958322 1,488678

13 1,61 1,7235 1,958322 1,488678

14 1,63 1,7235 1,958322 1,488678

15 1,75 1,7235 1,958322 1,48867816 1,22 1,7235 1,958322 1,488678

17 1,82 1,7235 1,958322 1,488678

18 1,75 1,7235 1,958322 1,488678

19 1,86 1,7235 1,958322 1,488678

20 1,76 1,7235 1,958322 1,488678

Total 36,42

Ra taan 1,7235

BKA 1,958322BKB 1,488678

Regresion output:

Constant : 1,678578


R squared : 0,099395 No. of observations : 20


X coefficient (s) : 0,004278

Std Err of Coef. : 0,003035

Grafik 3. Peta kendali x- Bar baja SPK-5

Pada grafik diatas menunjukkan bahwa SPK-5

mempunyai kadar karbon tinggi. Dari garis vertikal pada titik awal mendekati karbon 1,9% dan terendah

mendekati 1,6%. Dari garis horizontal terdapat 20

titik yang mempunyai titik puncak terendah 4 titik.

Sedang yang tertinggi mencapai 7 titik. Oleh karena

itu rata-rata karbon pada grafik tersebut cenderung

mendekati karbon 1,8%.

Baja St37 tersebut diatas termasuk digolongkan baja

hypoetektoid (% C < 0,83). Sebagai contoh pada bajaSt37 dengan kadar karbon 0,5386% C dapat dilihat

pada gambar diatas. Paduan ini akan mulai membeku

pada daerah perbatasan austenit dengan ferrite

dengan membentuk inti ferrite delta, yang nanti akan

tumbuh menjadi dendrit ferrite delta. Terbentuknyainti-inti ferrite pada batas bulir austenit akanmempengaruhi keadaan austenit sendiri. Austenit

pada paduan ini mengandung 0,25%C sedang ferrite

ini hanya mampu melarutkan sedikit karbon. Karena

itu austenit yang akan menjadi ferrit harus

mengeluarkan karbonnya sehingga sisa austenit akanmenjadi lebih kaya karbon.

Untuk baja St42 tidak jauh berbeda enan baja St37.

Komposisi karbon St42 0,588% dapat dilihat pda

gambar berikut ini. Komposisinya berdekatan denga

baja St37. austenit akan semakin berkurang hingga

nampak gambar bulir-bulirnya yang warna hitam persentasenya semakin padat. Kondisi seperti ini


8/9


42

disebabkan perubahan temperatur semakin kecil pada

saat peleburan baja, sehingga akan terbentuk ferritesemakin banyak. Kekurangan karbon pada austenit

akan menyebabkan terjadinya komposisi eutektoid.

Sisa austenit ini selanjutnya akan mengalami reaksi

eutektoid menjadi pearlite. Jadi paduan akan terdiridari ferrite dan pearlite. Pada baja amutite kadar

karbon 0,923%. Bentuk bulir-bulirnya berwarnahitam semakin banyak bila dibandingkan dengan baja

St42. Hal ini disebabkan selesainya reaksi eutektoid

ferrit dan pearlite. Berikutnya bentukan pearlite lebih

dominan dan akan ada perubahan lain yaitu akan

mendekati terjadinya cementite sehingga akan

membentuk gambar bulir-bulir warna hitam semakin banyak. Perubahan ini disebabkan karbon yang

keluar dari ferrite akan berupa cementite. Perubahan

dari baja amutite menjadi SPK-5 yang mencapai

kadar karbon 1,723% akan melalui proses di

temperatur eutektoid bulir austenit bertranformasi,sehingga strukturnya berupa pearlite yang terbungkusoleh jaringan cementite. Gambar berikut

memperlihatkan struktur mikro hypoeutektoid.

Tampak bulir-bulir kristal pearlite dikelilingi lapisan

cementite. Warna putih seperti bulat-bulat adalah

cementite yang mengelilingi pearlite. Keberadaan

cementite lebih dominan bila dibandingkan pada baja

amutite.

Ferrite pearlite

Gambar 2. Struktur mikro frrite dan pealite baja St37

Ferrite pearlite

Gambar 3. Struktur mikro ferrite dan pearlite baja St42

Ferrite pearlite

Gambar 4. Struktur mikro ferrite dan paerlite pada baja

amutite

Ferrite pearlite

Gambar 5. Struktur mikro pearlite dan cementite pada bajaSPK-5

4.3 Pembahasan

Baja ferrite disebut juga besi alpha (α) yang terdapat

pada temperatur 16700

F. Struktur kristal BCC

terdapat diatas temperatur 13330F, perlu diketahui

bahwa besi bersifat non magnetic pada temperatur

antara 14200

dan 16700F. Ferrite merupakan larutan

padat karbon dalam besi alpha. Ferrite merupakan

komponen yang paling lunak dari baja dan sangat

ductile.

Baja pearlite membentuk struktur lamellar. Keadaan

ini disebabkan adanya karbon yang berdifusi keluar

dari austenit membentuk plat cementite dan sisakarbon dalam austenit akan membentuk ferrite

selama pendinginan berlangsung. Kondisi ini akan

menyebabkan pearlite mempunyai sifat fisik antara

cementite dan ferrite (sangat keras dan sangat lunak).

Pearlite ini akan terbentuk jika besi mengandung

0,83% karbon. Karbon dan besi dalam jumlah yang pasti diperlukan untuk membentuk cementite.

Demikian pula dengan pearlite membutuhkancementite dan ferrite dalam jumlah yang pasti.

Pearlite akan terbentuk jika persentase kadar karbon

dapat memperoleh sejumlah cementite yang

diperlukan. Jika jumlah karbon tidak mencukupi

yang berarti kurang dari 0,83%, karbon dan besi akan

berkombinasi membentuk cementite sampai semua

karbon diserap. Cementite ini akan berkombinasi

dengan sejumlah ferrite untuk membentuk pearlite.

Sedangkan sisa ferrite masih tetap ada yang disebut

dengan proeutectoid ferrite. Pearlite dan proeutectoid

ferrite disebut dengan hypotectoid. Apabila jumlah

karbon lebih dari 0,83% dalam austenit maka pearlite

akan terbentuk dan kelebihannya akan membentuk cementite. Cementite yang berlebih ini akan

menempati batas bulir yang disebut sebagai

proeutectoid cementite. Strukturnya yang terdiri dari

pearlite dan proeutecyoid cementite disebut dengan

hypereutectoid.

Baja cementite merupakan komponen yang paling

keras dan sangat rapuh dalam baja. Cementite

mempunyai kandungan karbon 6,67%, cementite bisaditemukan dalam pearlite dan juga pada batas bulir.

Struktur kristal dari cementite adalah orthorhombic.

Ditinjau dengan metode statistik yaitu dengan cara

standar deviasi maka baja St37 jumlah kadar karbon


9/9


43

rata-rata 0,53% sedangkan batas kontrol atas

mencapai 0,87% dan batas bawah 0,2%. Kondisi

seperti tersebut dapat digolongkan persentase karbon

rendah. Baja St42 jumlah kadar karbon rata-rata

0,58% sedangkan batas kontrol atas mencapai 0,77%

dan batas kontrol bawah 0,4%. Kondisi sepertitersebut sama seperti baja St37. Baja amutite jumlah

kadar karbon rata-rata 0,92% sedangkan batas

kontrol atas mencapai 1,27% dan batas kontrol

bawah 0,57%. Kondisi seperti tersebut diatas dapat

digolongkan persentase karbon tinggi. Pada baja

SPK-5 jumlah kadar karbon rata-rata 1,72%

sedangkan batas kontrol atas mencapai 1,95% dan

batas kontrol bawah 1,48%. Kondisi seperti tersebut

diatas dapat digolongkan persentase karbon tinggi.

Gambar 6. Struktur mikro baja dari berbagai kadar karbon

5. PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Setelah dilakukan penelitian maka dapat disimpulkan

persentase baja karbon hasil uji mulai dari baja

karbon rendah sampai karbon tinggi nilainya bervariasi. Untuk baja St37 dan St42 digolongkan

kadar karbon rendah (hypoeutectoid) setelah diteliti

didapatkan nilai karbon St37 (0,468- 0,574)% dan St

42 (0,402-0,682)% dari grafik cementite (0,008 -

0,83)% baja tersebut sudah cukup ideal bila

digunakan untuk alat-alat perkakas. Tegangan

tariknya mempunyai nilai (370-420) N/nm2.

Kekerasannya bisa mencapai 90 Hrb. Untuk baja

amutite dan SPK-5 setelah diteliti didapatkan nilai

karbon (0,746-1,114)% dan (1,6-1,86)%. Kedua

logam karbon baja tersebut mampu untuk dikeraskan,

hingga disebut juga baja potong. menurut bentuk

bulir-bulir pda baja St37 dna St42 tidak berbeda jauhkarena keberadaannya sangat dekat sekali. Melihat

dari hasil perubahan struktur mikro yang terdiri dari

ferrite, yang sangat lunak dan ulet, dan sedikit

pearlite yang sifatnya lebih kuat. Tentu mudah

dimengerti bahwa kekuatan dan kekerasannya akanrendah. Bentuk bulir pada baja amutite dikategorikan

daerah baja karbon tinggi. Karena struktur mikro

yang nampak jumlah pearlitenya banyak sedang

struktur ferrite semakin berkurang. Struktur pearlite

tersebut sedikit dilapisi oleh cementite perubahan

bentuk yang demikian tentu akan bertambah kadar karbon, juga kekuatan dan kekerasan akan bertambah

pula. Bentuk bulir pda baja SPK-5 termasuk baja

karbon tinggi dan lebih tinggi dari baja amutite. Pada

baja amutite strukturnya terdiri dari pearlite dan

cementite. Kecenderungan struktur cementite

semakin banyak dibandingkan pearlite, dapat

dikatakan terletak pada titik transisi pada daerah besi

tuang. Batasan baja karbon maksimum komposisinya2%C diatas nilai ini sudah termasuk daerah besi

tuang. Dengan semakin banyak struktur cementite

maka kekerasan baja SPK-5 akan lebih tinggi, tetapi

kekuatannya semakin menurun dibandingkan baja

hypeitectoid.

5.2 Saran

Hasil penelitian ini masih dapat dikatakan tahap awal

sehingga masih dapat dilaksanakan penelitian yang

lain yang lebih lengkap dan rinci terutama untuk

bahan logam. Walaupun penelitian ini belum dapat

dikatakan sempurna namun dapat dipakai sebagai

petunjuk awal bagi para peneliti berikutnya.Peralatan untuk penelitian berikutnya diharapkan

akan semakin canggih sehingga didapatkan hasil

komposisi kadar karbon yang lebih akurat.

PUSTAKA

1. Beumer, B.J.M, B.S, Anwir Matondang, Ilmu

bahan logam jilid I , Jakarta, PT. Bharata Karya,

1978.

2. E, Paul De Garmo, aterial and processes in

manufacturing , New York, Mc Millan

Publishing Co. Inc, 1979.

3. H. W, Pollack , aterial science and metalurgi,Virginia, Reston publishing Co.Inc, 1981.

4. G, E Dieter, Djaprie, Sriati, etalurgi

ekanik , Jakarta, Erlangga, 1988.

5. Jutz, Scharkus, Westermen table for the metal trade, New Delhi, Estern Ltd, 1985.

Documents

Www.unlock PDF.com 370 362 1 PB