Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2014/2015 127 Laboratorium Pengujian Bahan BAB V PENGUJIAN KEMAMPUKERASAN 5.1 Tujuan Pengujian 1. Mengetahui kemampukerasan suatu bahan. 2. Mengetahui pengaruh suhu pemanasan terhadap kemampukerasan bahan. 3. Mengetahui pengaruh waktu penahanan terhadap kemampukerasan bahan. 4. Mengetauhi cara menentukan kemampukerasan bahan. 5.2 Teori Dasar Pengujian Sifat kemampukerasan (Hardenability) Baja secara umum didefinisikan sebagai kemampuan dari suatu bahan material untuk dapat dikeraskan sampai ke fase martensite. Kemampuan untuk mencapai kekerasan tertentu dikaitkan dengan kekerasan tertinggi yang bisa dicapai , tergantung pada kandungan karbon material dan jumlah karbon yang terlarut pada austenite setelah perlakuan panas austenitizing . Suatu batang baja setelah di quenching dipotong lalu diukur kekerasannya dari setiap titik pada pemampang tersebut dari permukaan hingga ke pusatnya dan hasilnya diplot maka akan didapatkan kurva kekerasan dari baja tersebut , kurva ini disebut hardness penetration diagram. 5.2.1 Macam-macam Metode Pengujian Kemampukerasan Ada 3 macam atau metode dalam pengujian kemampukerasan material, yaitu: 1. Metode Grossman Pada metode ini, benda uji dipanaskan lalu dicelupkan semua permukaannya pada air (quenching) sehingga didapatkan kekerasan yang berbeda pada setiap strukturnya.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2014/2015
127
Laboratorium Pengujian Bahan
BAB V
PENGUJIAN KEMAMPUKERASAN
5.1 Tujuan Pengujian
1. Mengetahui kemampukerasan suatu bahan.
2. Mengetahui pengaruh suhu pemanasan terhadap kemampukerasan bahan.
3. Mengetahui pengaruh waktu penahanan terhadap kemampukerasan bahan.
4. Mengetauhi cara menentukan kemampukerasan bahan.
5.2 Teori Dasar Pengujian
Sifat kemampukerasan (Hardenability) Baja secara umum didefinisikan sebagai
kemampuan dari suatu bahan material untuk dapat dikeraskan sampai ke fase
martensite. Kemampuan untuk mencapai kekerasan tertentu dikaitkan dengan kekerasan
tertinggi yang bisa dicapai , tergantung pada kandungan karbon material dan jumlah
karbon yang terlarut pada austenite setelah perlakuan panas austenitizing . Suatu batang
baja setelah di quenching dipotong lalu diukur kekerasannya dari setiap titik pada
pemampang tersebut dari permukaan hingga ke pusatnya dan hasilnya diplot maka akan
didapatkan kurva kekerasan dari baja tersebut , kurva ini disebut hardness penetration
diagram.
5.2.1 Macam-macam Metode Pengujian Kemampukerasan
Ada 3 macam atau metode dalam pengujian kemampukerasan material, yaitu:
1. Metode Grossman
Pada metode ini, benda uji dipanaskan lalu dicelupkan semua permukaannya
pada air (quenching) sehingga didapatkan kekerasan yang berbeda pada setiap
strukturnya.
Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2014/2015
128
Laboratorium Pengujian Bahan
Gambar 5.1 Metode Grossman
Sumber : Anonymous 44; 2014
2. Appearance of Fracture
Pada metode ini sifat kemampukerasan baja dapat dilihat dari patahan yang
terjadi pada baja tersebut. Seperti yang kita ketahui, patah pada material dapat dibagi
3 yaitu :
a. Patah ulet
Patah ulet disebabkan oleh tegangan geser. Ciri – cirinya antara lain
terdapat garis – garis benang serabut, menyerap cahaya, terjadi deformasi plastis.
Gambar 5.2 Patahan ulet
Sumber : Anonymous 45; 2014
Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2014/2015
129
Laboratorium Pengujian Bahan
b. Patah getas
Patah getas disebabkan oleh tegangan normal. Ciri – cirinya permukaan
patah berbentuk grenular, berkilat, memantulkan cahaya dan tidak didahului
deformasi plastis.
Gambar 5.3 Patahan getas
Sumber : Anonymous 46; 2014
c. Patah Campuran
Patah campuran merupakan perpaduan dari patahan ulet dan patahan getas.
Gambar 5.4 Patahan campuran
Sumber : Anonymous 47; 2014
3. Metode Jominy
Pada uji jominy material dipanaskan dalam tungku sampai suhu
transformasinya (austenite) dan terbentuk sedemikian rupa sehingga dapat
dipasangkan pada apparatus jominy. Kemudian air di semprotkan dari bawah,
sehingga menyentuh permukaan bawah spesimen. Dengan ini didapatkan kecepatan
pendinginan di setiap bagian berbeda – beda. Pada bagian yang terkena air
Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2014/2015
130
Laboratorium Pengujian Bahan
mengalami pendinginan yang cepat dan semakin menurun ke bagian yang tidak
terkena air. Dari hasil pengukuran, kita akan mendapatkan nilai kekerasan yang
berbeda – beda pada tiap bagian,
Gambar 5.5 Metode Jominy
Sumber : Anonymous 48; 2014
Perbedaan metode Jominy dengan metode Grossman adalah :
Tabel 5.1 Perbedaan metode Jominy dengan metode Grossman
Metode Jominy Metode Grossman
Menggunakan satu spesimen
yang dipanaskan
Variasi kekerasan berdasarkan
pada jarak ujung pendinginan
Panjang spesimen 4x diameter
Tanpa pemotong spesimen
Tanpa menggunakan
mikroskop
Menggunakan beberapa
spesimen yang dipanaskan
Variasi kekerasan berdasarkan
diamter spesimen
Panjang minimal spesimen 5x
diameter
Dengan pemotongan spesimen
Menggunakan mikroskop
Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2014/2015
131
Laboratorium Pengujian Bahan
5.2.2 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Kemampukerasan Baja
Hal – hal yang mempengaruhi sifat kemampukerasan suatu material antara lain :
1. Suhu Pemanasan
Kemampuankerasan akan semakin tinggi jika semakin rendah suhu
pemanasan pada perlakuan panas.
2. Waktu Holding
Semakin lama waktu holding pada perlakuan panas terhadap suatu material,
maka akan menurunkan sifat kemampukerasannya.
3. Dimensi Baja
Dimensi baja mempengaruhi kemampukerasan, karena semakin besar
dimensi material maka proses kemampukerasan semakin berkurang.
5.3 Pelaksanaan Pengujian
5.3.1 Alat dan Bahan yang Digunakan
Spesifikasi Alat yang Digunakan
1. Bejana pendingin
Digunakan untuk mendinginkan benda uji dengan menyemprotkan air
kepada salah satu ujung benda uji.
Gambar 5.6 Bejana Pendingin
Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
2. Microhardness vickers tester
Digunakan untuk mengukur kekerasan
Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2014/2015
132
Laboratorium Pengujian Bahan
Gambar 5.7 Microhardness vickers tester
Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
Spesifikasi:
Merk : Digital microhardness vickers tester model TH 712
Berat beban : 35 kg
Buatan : Cina
3. Dapur listrik
Digunakan untuk memberikan pemanasan pada benda uji.
Gambar 5.8 Dapur listrik
Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
Spesifikasi dapur listrik:
Merk : Openbau Hoffmann / E90
Suhu max : 950˚ C
Buatan : Austria
Daya : 3,3 kW
Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2014/2015
133
Laboratorium Pengujian Bahan
4. Stopwatch
Digunakan untuk mengukur waktu holding
Gambar 5.9 Stopwatch
Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
5. Penjepit
Digunakan untuk mengukur nilai kekerasan suatu material
.
Gambar 5.10 Penjepit
Sumber : Laboratorium Pengujian Bahan Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas
Brawijaya
6. Kertas gosok
Digunakan untuk menghilangkan kotoran dan kerak pada benda uji.
Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2014/2015
134
Laboratorium Pengujian Bahan
Gambar 5.11 Kertas gosok
Sumber : Anonymous 49; 2014
Komposisi Kimia Spesimen
Bahan : Baja Assab 760
Komposisi : C = 0,50 %
Mn = 0,50 %
Si = 0,25 %
Pergeseran Titik Eutectoid
Tabel 5.2 Pergeseran titik eutectoid
Tc = (725.0,74) + (730.0,72) = 727,47 oC
0,74 + 0,72
% C = (725.0,74) + (730.0,72) = 0,729 %
725 + 730
No Logam Komposisi suhu
eutectoid
% C
1 Mangan (Mn) 0,5 % 725oC 0,74 %
2 Silikon (Si) 0,25 % 730oC 0,72 %
Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2014/2015
135
Laboratorium Pengujian Bahan
Keterangan: Fe – Fe3C
Pergeseran Titik Eutectoid
Gambar 5.12 Pergeseran Titik Eutectoid
Bentuk dan dimensi spesimen
Skala = 1:1
Satuan = millimeter
Gambar 5.13 Bentuk dan Dimensi Spesimen
5.3.2 Prosedur Pengujian
1. Permukaan benda uji dibersihkan dari kotoran dan kerak dengan kertas gosok.
2. Spesimen dipanaskan dan di-holding dengan suhu dan waktu tertentu.
3. Spesimen dipindakan dari dapur listrik ke bejana pendingin untuk proses
pendinginan. Pendinginan dimulai dari salah satu ujung batang.
4. Setelah pendinginan selesai, spesimen dibersihkan dengan kertas gosok.
Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2014/2015
136
Laboratorium Pengujian Bahan
5. Spesimen dibagi menjadi 10 bagian dengan 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 pada jarak – jarak
tersebut.
5.2 Hipotesa
Kemampukerasan suatu material dipengaruhi oleh berbagai hal , diantaranya
suhu pemanasan , waktu holding , dimensi bahan dan jarak penyemprotan spesimen.
Hal hal tersebut sangat mempengaruhi kemampukerasan suatu material.
Semakin tinggi suhu pemansan suatu spesimen maka kemampukerasan spesimen
semakin rendah, karena ukuran butir akan semakin kecil ketika suhu pemanasan
semakin tinggi , karena juga semakin lama waktu holding maka spesimen semakin
homogen sehingga kemampukerasannya semakin rendah. Semakin besar dimensi suatu
bahan kemampukerasannya semakin buruk karena distribusi pemasanan tidak merata.
Apabila semakin dekat jarak penyemprotan dari spesimen maka kemampukerasannya
semakin tinggi. Pada pengujian kali ini ditinjau perbandingan kemampukerasan suatu
spesimen pada suhu yang berbeda. Hipotesa yang dapat diambil adalah semakin tinggi
suhu pemanasan , kemampukerasan semakin rendah.
5.5 Pengolahan Data
5.5.1 Data Kelompok
Tabel 5.3 Data tanpa perlakuan
No. Xi Yi Xi^2 ln Yi Xi ln Yi
1 2 376.8 4 5.932 11.863
2 4 365.4 16 5.901 23.604
3 6 361.2 36 5.889 35.337
4 8 354.1 64 5.870 46.957
5 10 350.4 100 5.859 58.591
6 15 342.1 225 5.835 87.527
7 20 337.1 400 5.820 116.408
8 30 329.5 900 5.798 173.927
9 40 324.6 1600 5.783 231.304
10 60 320.1 3600 5.769 346.118
∑ 195 3461.3 6945 58.455 1131.635
Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2014/2015
137
Laboratorium Pengujian Bahan
∑ Xi = 195
∑ ln Yi = 58.455
∑ Xi2 = 6945
∑ Xi ln Yi = 1131.635
∑ Xi ln Yi – a ∑ Xi2 – b ∑ Xi = 0
1131.635– ( a x 6945 ) – ( b x 195 ) = 0
6945a + 195b = 1131.635 ….. ( 1 )
∑ ln Yi – a ∑ Xi – nb = 0
58.455– ( a x 195 ) – 10 b = 0
195 a + 10 b = 58.455 ….. ( 2 )
Eliminasi persamaan ( 1 ) dan ( 2 ) , sehingga :
6945a + 195b = 1131.635
3802.5a + 195b = 1139.8745
31425 a = -8.2399
a = -2,6221 x 10^-3
nilai a disubstitusikan ke dalam persamaan (2) , sehingga
195 (-2,6221 x 10^-3) + 10 b = 58.455
10 b = 58.966
b = 5.8966
Dari nilai a dan nilai b yang telah didapat, dimasukka ke dalam rumus:
ln Y = ln ( eax + b
)
ln Y = ax + b
ln Y = -2,6221 x 10^-3 ( x ) + 5.8966
1. ln Y1 = -2,6221 x 10^-3 ( 2 ) + 5.8966
ln Y1 = 5.8914
Y1 = 361.9116
2. ln Y2 = -2,6221 x 10^-3 ( 4 ) + 5.8966
ln Y2 = 5.8861
Y2 = 359.9985
3. ln Y3 = -2,6221 x 10^-3 ( 6 ) + 5.8966
ln Y3 = 5.8809
Y3 = 358.1314
Laporan Praktikum Uji Material Semester Ganjil 2014/2015