TUGAS AKHIR
SIFAT FISIS DAN MEKANIS BAJA KARBON RENDAH DENGAN
PERLAKUAN CARBURIZING ARANG BAMBU
Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Disusun oleh :
MUHAMMAD RIZQI KARIM
NIM : D.200.120.035
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2017
ii
iii
iv
v
vi
MOTTO
“ sesungguhnya allah tidak akan mengubah nasib suatu kaum kecuali
kaum itu sendiri yang mengubah apa apa yang ada pada diri mereka”
(Ar-ra’d : 11)
“Hai orang – orang yang beriman, jadikanlah sabar dan sholatmu sebagai
penolongmu, sesungguhnya Allah beserta orang – orang yang sabar”
(Al-Baqarah : 153)
Kesuksesan hanya dapat diraih dengan segala upaya dan disertai do’a,
kita hanya bisa berusaha semaksimal mungkin semua tergantung pada
ALLAH SWT.
(Penulis)
vii
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan penuh harap ridho Allah SWT, teriring perasaan
syukur dan sabar yang mendalam serta penghargaan yang tinggi,
setelah melewati berbagai ujian dalam perjuangan yang tak kenal
lelah, Saya mempersembahkan Tugas Akhir ini kepada :
Bapak dan ibu tercinta yang dengan segala kasih sayang,
kesabaran, keikhlasan dan pengorbanannya senantiasa
membimbing dan mendo’akanku.
.
viii
SIFAT FISIS DAN MEKANIS BAJA KARBON RENDAH DENAN
PERLAKUAN CARBURIZING ARANG BAMBU
ABSTRAK
Pack carburizing merupakan metode karburisasi yang paling
sederhana, yaitu menggunakan serbuk arang sebagai penambahan unsur
Karbon. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perubahan
sifat-sifat dari baja, baik sifat fisis maupun sifat mekanis setelah
mengalami proses pack carburizing dengan bahan karbon arang bambu.
Pemilihan bahan dilakukan dengan cara menguji baja lunak (mild
steel) < 0,3 % C, sebagai raw material dengan alat Optical Emission
Spectrometer. Specimen bersama campuran arang bambu dan NaCO3
dimasukkan dalam gerabah, kemudian dipanaskan dalam dapur pemanas
(furnace) pada temperatur 980ºC dengan waktu penahan selama 2 jam.
Specimen hasil pack carburizing diuji kekerasannya dengan metode micro
Vickers menggunakan alat Micro Hardness Tester, sebanyak 9 titik. Untuk
pengamatan struktur mikro digunakan alat Inverted Metallurgical
Microscope.
Hasil pengujian komposisi kimia unsur yang paling banyak setelah
besi (Fe= 98,83%) adalah mangan (Mn= 0,264%), unsur mangan (Mn)
kurang dari 8,0%, sehingga raw material ini termasuk dalam baja paduan
rendah. Hasil pengamatan struktur mikro raw material lebih banyak kristal
ferrit dibandingkan kristal perlit. Sedangkan struktur mikro pack carburizing
ix
2 jam dengan menggunakan media arang bambu lebih banyak kristal
perlit dibandingkan ferrit. Hal ini menunjukan bahwa benda kerja baja
mengalami peningkatan nilai kekerasan setelah mengalami proses
carburizing. Hasil pengujian kekerasan pada raw materials memiliki nilai
kekerasan Vickers rata-rata sebesar 183.817 VHN. Sedangkan kekerasan
rata-rata benda setelah mengalami proses carburizing dengan media
arang bambu sebesar 219.085 VHN. Jadi benda kerja setelah di
carburizing mengalami peningkatan kekerasan sebesar 19,18%
Kata kunci : Baja lunak, Pack Carburizing, Arang bambu
x
ABSTRACT
Pack carburizing carburizing is the simplest method, which uses
charcoal powder as the addition of the element carbon. The purpose of
this study was to determine changes in the properties of steel, good
physical properties and mechanical properties after a pack carburizing
process with carbon materials bamboo charcoal.
Material selection is done by testing the soft steel (mild steel)
<0.3% C, as a raw material by means of Optical Emission Spectrometer.
Specimen together with a mixture of bamboo charcoal and NaCO3
inclusion in pottery, kitchen and heated in a heater (furnace) at a
temperature of 980ºC with a brace for 2 hours. Specimen results
carburizing pack tested micro Vickers hardness method using a Micro
Hardness Tester, a total of 9 points. To use the tool microstructure
observation Inverted Metallurgical Microscope.
Results of testing the chemical composition of the most widely
element after iron (Fe = 98.83%) is manganese (Mn = 0.264%),
manganese (Mn) is less than 8.0%, so that the raw material is included in
the low alloy steel. The observation of micro structure more raw material
than crystal crystal ferrite pearlite. While microstructure pack carburizing 2
hours using bamboo charcoal media more than ferrite pearlite crystals.
This shows that the steel workpiece to increase the hardness after a
carburizing process. Results of hardness testing on raw materials has a
xi
Vickers hardness value of an average of 183.817 VHN. While the average
hardness of objects after a carburizing process with bamboo charcoal
media amounted to 219.085 VHN. So workpieces after carburizing
increased violence by 19.18%
Keywords : soft steel, Pack Carburizing, bamboo charcoal
xii
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur ke hadirat Allah SWT atas segala rahmat
dan karunia- Nya yang telah terlimpahkan kepada penulis, sehingga
Tugas Akhir ini dapat terselesaikan dengan baik.
Adapun Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi
persyaratan Sidang Sarjana S-1 pada Jurusan Teknik Mesin,
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Dalam penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, pada kesempatan ini,
penulis dengan penuh keikhlasan hati ingin menyampaikan terima
kasih kepada :
1. Bapak Ir. H. Sri Sunarjono MT. Ph.D selaku Dekan Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2. Bapak Tri Widodo BR. ST. MSc., Ph.D selaku Ketua Jurusan
Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta.
3. Bapak Ir. Supriyono, MT., Ph.D. selaku Dosen Pembimbing
yang telah membimbing, mengarahkan, memberi petunjuk
dalam penyusunan Tugas Akhir ini.
4. Bapak Sunhaji yang telah senantiasa membimbing dalam
mengumpulkan data dan memberi masukan dalam proses uji
kekerasan dan struktur mikro.
xiii
5. Bapak Ir. Sunardi Wiyono, MT. selaku Pembimbing Akademik.
6. Dosen jurusan Teknik Mesin beserta Staff Tata Usaha Fakultas
Teknik
7. Bapak Anshor dan Ibu Yu l i tercinta selaku orang tua saya
yang senantiasa selalu mencintai, menyayangi, memberikan
dukungan, menenangkan hati dan mendo’akan penulis dalam
menyelesaikan Tugas Akhir.
8. Adi,dewi dan icha saudara-saudari tercinta yang telah memberi
semangat penulis selama ini.
9. Rekan satu team Eko widodo,dika ardi dan Priyo yang telah
berjuang bersama dalam menyelesaikan tugas akhir.
10. Teman angkatan 2012 yang sudah banyak membantu
saya dan mendukung saya dalam perkuliahan selama di
Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Akhir kata, penulis mohon maaf sebelum dan sesudahnya,
jika sekiranya terdapat kesalahan dan kekurangan dalam
penulisan Tugas Akhir ini, yang disebabkan adanya keterbatasan-
keterbatasan antara lain waktu, dana, literatur yang ada, dan
pengetahuan yang penulis miliki. Harapan penulis semoga laporan
ini bermanfaat untuk pembaca.
Tugas Akhir ini semoga dapat bermanfaat khususnya bagi
penulis dan pihak lain yang membutuhkan, Amin ya Robbaallamin.
xiv
xv
DAFTAR ISI
Halaman judul ...................................................................................... i
Halaman Pernyataan Keaslian Tugas Akhir ........................................ ii
Halaman Persetujuan .......................................................................... iii
Halaman Pengesahan ......................................................................... iv
Lembar Soal Tugas Akhir .................................................................... v
Halaman Motto ..................................................................................... vi
Halaman Persembahan ....................................................................... vii
Abstrak ................................................................................................. viii
Kata Pengantar .................................................................................... xii
Daftar Isi .............................................................................................. xv
Daftar Gambar ..................................................................................... xvii
Daftar Tabel ......................................................................................... xviii
LAMPIRAN ..............................................................................................xix
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ................................................................... 1
1.2 Batasan Masalah ................................................................ 2
1.3 Rumusan Masalah .............................................................. 2
1.4 Tujuan Penelitian ................................................................ 3
1.5 Sistematika Penulisan ........................................................ 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ................................................................ 5
2.2 Landasan teori .................................................................... 7
xvi
2.2.1. Pengertian baja karbon ................................................... 7
2.2.2. Carburizing ..................................................................... 11
2.2.3. Difusi pada baja .............................................................. 13
2.2.4. Pengerasan permukaan baja .......................................... 15
2.2.5. Pendinginan udara(annealing) ........................................ 16
2.2.6. Uji kekerasan pada baja ................................................ 18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian ...................................................... 20
3.2 Metodologi Penelitian ........................................................ 20
3.3 Alat dan Bahan ................................................................. 21
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Komposisi kimia ............................................... 33
4.2 Pengujian struktur mikro ................................................... 34
4.3 Hasil pengujian kekerasan ................................................ 35
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ...................................................................... 41
5.2 Saran ................................................................................ 42
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 43
LAMPIRAN
xvii
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1 Diagram fasa Fe-Fe3C ................................................... 11
2.2 Pengaruh temperatur karburasi pada case depth .......... 13
2.3 Proses terjadinya difusi .................................................. 14
2.4 Diagram CCT ................................................................ 16
3.1 Skema diagram alir penelitian ........................................ 20
3.2 Timbangan ..................................................................... 21
3.3 Furnace .......................................................................... 22
3.4 Kontainer ........................................................................ 22
3.5 EDM .............................................................................. 23
3.6 Autosol ........................................................................... 23
3.7 Gergaji............................................................................ 24
3.8 Mesin pengamplas ......................................................... 24
3.9 Uji komposisi kimia ......................................................... 25
3.10 Alat uji kekerasan vikers ................................................ 26
3.11 inverted metalurgi microscope(struktur mikro) ............... 26
3.12 Raw material. ................................................................. 27
3.13 Arang bambu .................................................................. 27
3.14 Naco3 .............................................................................. 27
4.1 Struktur mikro raw material ........................................... 33
4.2 Struktur mikro setelah di karburizing(2 jam) ................... 34
4.3 Grafik perbandingan sebelum/sesudah di karburizing ... 36
xviii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
4.1 Komposisi kimia karbon rendah ........................................ 31
4.2 Harga kekerasan spesimen raw material ......................... 34
4.3 Haga kekerasan setelah di karburizing 2 jam .................... 35
xix
LAMPIRAN
1. Kartu Revisi Ujian Tugas Akhir
2. Laporan Pengujian Laboratorium Logam ceper 1
3. Laporan Pengujian Laboratorium Logam Ceper 2
4. Surat Keterangan Pengujian Laboratorium UGM
