pengaruh normalisasi terhadap sifat kekerasan dan struktur mikro ...

SEMINAR NASIONAL V SDM TEKNOLOGI NUKLIR YOGYAKARTA, 5 NOVEMBER 2009 ISSN 1978-0176

PENGARUH NORMALISASI TERHADAP SIFAT KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA TAHAN KARAT SETELAH PROSES PENGEROLAN *BANGUN PRIBADI,**SUPRAPTO,*DWI PRIYANTORO *SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI NUKLIR - BATAN **PUSAT TEKNOLOGI AKSELERATOR PROSES BAHAN - BATAN Abstrak PENGARUH NORMALISASI TERHADAP SIFAT KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA TAHAN KARAT SETELAH PROSES PENGEROLAN. Telah dilakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh normalisasi terhadap sifat kekerasan dan struktur mikro pada baja tahan karat setelah proses pengerolan.Dalam penelitian ini baja tahan karat dilakukan pengerolan kemudian dinormalisasi dengan cara pemanasan sampai temperatur austenit dengan variasi temperatur 500, 600, 700, 800, dan 900 oC dengan holding time 2 jam, dan didinginkan di udara terbuka hingga mencapai suhu kamar. Pengujian bahan dilakukan dengan uji kekerasan Vickers dan pengamatan struktur mikro dengan mikroskop optik.Hasil pengujian menunjukkan bahwa dengan temperatur 662 oC sifat kekerasan logam kembali normal dan struktur mikro menjadi butiran yang homogen. Kata kunci : Pengerolan, Normalisasi, kekerasan, baja tahan karat.

Abstrak NORMALIZATION INFLUENCE [of] TO NATURE OF MICRO STRUCTURE AND HARDNESS of RUSTPROOF STEEL AFTER PROCESS PENGEROLAN. Have been done by a research to know the normalization influence to nature of micro structure and hardness at rustproof steel after process pengerolan.In this research done by rustproof steel of pengerolan later;then normalization by warm-up until temperature austenit with the variation of temperature 500, 600, 700, 800, and 900 oC by holding is time 2 clock, and made cool open air till reach the room;chamber temperature. Substance examination done with the test of hardness of Vickers and micro structure perception with the optic microscope.Result of examination indicate that with the temperature 662 oC of is nature of metal hardness return normal and micro structure become the homogeneous item Keyword : Pengerolan, Normalization, hardness, rustproof steel

PENDAHULUAN Proses produksi logam adalah suatu proses pembuatan atau pengerjaan bahan produk dari bahan baku logam menjadi barang jadi. Jenis-jenis proses produksi antara lain pengerolan, pengelasan, pemotongan dan pengecoran. Proses produksi logam dapat dilakukan dengan proses pengerjaan panas dan proses pengerjaan dingin. Proses pengerjaan dingin adalah proses pengerjaan logam yang dilakukan dibawah suhu kristalisasi. Pada Bangun Pribadi, dkk

295

proses produksi logam misalnya pengerolan dingin maka logam akan mengalami perubahan sifat mekanik, karena logam mengalami deformasi tetap dan terjadi perpecahan butir atau pergeseran atom-atom. Pada pengerjaan pengerolan dingin tidak terjadi pemulihan butir yang telah mengalami perpecahan, hal ini menyebabkan di dalam logam timbul tegangan yang besar yang dapat mempengaruhi sifat mekanik. Oleh karena itu perlu dilakukan proses normalisasi untuk meniadakan pengaruh proses tersebut. Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN


Proses normalisasi dilakukan dengan memanaskan logam sampai suhu austenite dan ditahan selama 2 jam kemudian didinginkan dengan udara dengan tujuan untuk menormalkan kembali sifat yang berubah. DASAR TEORI

dilakukan dengan memanaskan logam sampai pada suhu antara 10 0 C sampai 40 0C diatas daerah kritis atas atau daerah austenite, disusul dengan pendinginan. Media pendingin yang digunakan, misalnya udara, air, minyak oli, air garam dan sebagainya. Pengerolan

Perlakuan panas Perlakuan panas adalah suatu proses pemanasan logam sampai suhu tertentu yaitu suhu austenite dan didinginkan dengan kecepatan tertentu, dengan tujuan untuk memperbaiki sifat-sifat fisis. Berdasarkan tujuannya perlakuan panas dapat dibedakan yaitu pelunakan (anilling), pengerasan (hardening) dan normalizing. Untuk menormalkan kembali sifat-sifat logam yang telah mengalami perubahan akibat proses pembentukan sebelumnya. Proses normalisasi

dirol kemudian dinormalisasi yaitu dipanaskan dengan variasi suhu 500, 600, 700, 800 dan 900 0 C dan waktu penahanan (holding time) 2 jam kemudian didinginkan di udara terbuka. Pengujian kekerasan dilakukan dengan metode vickers dengan lama indentasi 5 detik beban 120 gram dan pengamatan struktur mikro dilakukan dengan mikroskop optic. Langkahlangkah penelitian ditunjukkan pada Gambar 1.

Tabel 1. Angka kekerasan Vickers (VHN) SATUAN

ROW MATERIAL

SETELAH PENGEROLAN

VHN

238,33

287,89

Pengerollan adalah salah satu bagian proses produksi yang membentuk bahan dengan memberi tekanan yang berulang-ulang sehingga terjadi barang yang berbentuk lengkungan/pipa. Lembaran logam bergerak diantara rol, yang kemudian dihentikan dan dibalik arahnya dan operasi tersebut diulang lagi. Dari hasil percobaan, nilai kekerasan bahan yang dirol mengalami kenaikan. Hasil pengukuran ditunjukkan pada Tabel 1.

METODE PENELITIAN Penelitian dilakukan dengan menggunakan material baja tahan karat yang

Gambar 1. Bagan urutan proses penelitian

HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh Normalising Terhadap Kekerasan Sampel setelah di rol selanjutnya dinormalising dengan pemanasan pada suhu yang Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

296

bervariasi yaitu 500, 600, 700, 800 dan 900 0 C dan ditahan selama 2 jam untuk setiap variasi suhu, kemudian didinginkan di udara sampai suhu kamar. Hasil normalisasi dilanjutkan dengan uji kekerasan. Hasil uji normalisasi menunjukkan bahwa pada suhu 500 0C angka Bangun Pribadi, dkk


kekerasan 266,43 VHN, suhu 600 0C angka kekerasan 240,15 VHN, suhu 700 0C angka kekerasan 229,45 VHN, suhu 800 0C angka kekerasan 228,01 VHN, dan suhu 900 0C angka

kekerasan 199,163 VHN. Hasil uji normalisasi dapat ditunjukkan seperti tertera pada Gambar 2.

Gambar 2. Hasil uji keras (Vickers) setelah dinormalising

Dari Gambar 2 dapat dijelaskan bahwa dengan naiknya suhu normalising, terjadi penurunan kekerasan. Hal ini disebabkan oleh adanya pemanasan atau suhu dari proses normalising. Apabila suhu normalising semakin tinggi maka getaran antar atom-atom akan tinggi yang membuat jarak antar atom-atom semakin besar yang mengakibatkan ikatan diantara atom-atom berkurang sehingga kekerasannya turun. Suhu normalising semakin tinggi juga membuat butiran-butiran atom yang tidak beraturan akibat proses sebelumnya akan tumbuh menjadi butiran-butiran yang beraturan (homogen). Bentuk butiran butiran yang homogen ini memiliki sifat kekerasan yang rendah. Dari persamaan Y= -0,155x + 340,9 Untuk memperoleh sifat keras yang sesuai dengan logam induk yaitu 238,33 maka harus dilakukan normalisasi pada suhu 662 0C dengan holding time 2 jam. Pengaruh Normalising Terhadap Struktur Mikro Hasil pengamatan dengan mikroskop optik didapatkan foto struktur mikro untuk baja tahan karat pada material asli dan material dirol seperti yang disajikan pada Gambar 3, dan Gambar 4. Sedangkan foto struktur mikro material yang telah mengalami proses normalizing disajikan pada Gambar 5. Posisi pengambilan foto struktur mikro dilakukan pada bagian permukaan.

Bangun Pribadi, dkk

297

Gambar 3 Struktur mikro baja tahan karat pada permukaan material standar (asli).

Pada Gambar 3 tampak struktur mikro baja tahan karat pada permukaan material asli, dengan batas butiran yang kecil-kecil dengan komposisi yang merata. Pada Gambar 4 terlihat ukuran butir permukaan bagian atas material yang dirol mengalami perubahan yang mencolok dibandingkan dengan material asli yaitu material dirol ukuran batas butiran menjadi makin kecil dan memanjang (gepeng). Hal ini disebabkan karena selama proses pengerolan terjadi perpecahan butir, pergeseran atom-atom dan distorsi kisi, tekanan yang besar dari mesin rol juga menyebabkan logam mengalami deformasi tetap. Ukuran batas butir yang kecilkecil dan rapat menyebabkan material hasil Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir - BATAN


pengerolan ini mempunyai nilai kekerasan yang meningkat dibandingkan dengan material asli.

udara berpengaruh terhadap sifat kekerasan dan struktur mikro. 3. Normalisasi pada temperatur 662 0C dengan holding time 2 jam sifat kekersan logam kembali normal.

DAFTAR PUSTAKA 1.

AMSTEAD, B.H., OSTWALD, P.F., BEGEMEN, M.L., DJAPRIE, S., 1985, Teknologi Mekanik, Jilid I, Edisi Ketujuh, PT. Erlangga, Jakarta.

2.

SURDIA, T., 1992, Pengetahuan Bahan Teknik, cetakan kedua, PT. Pradya Paramita, Jakarta.

Gambar 4. Struktur mikro baja tahan karat pada permukaan material dirol

3.

SUMANTO, 1998, Pengetahuan Bahan Untuk Mesin Dan Listrik, Andi Offset, Yogyakarta.

Pada Gambar 5 terlihat struktur mikro baja tahan karat yang telah di-normalizing, struktur mikro ini mempunyai ukuran batas butiran yang besar. Hal ini disebabkan telah terjadi pertumbuhan butir (rekrestalisasi) dari butiran yang terdeformasi. Akibat pertumbuhan butir menghasilkan butiran-butiran yang besar sehingga mempunyai tingkat kekerasan yang lunak.

4.

VAN VLACK, L.H., 1992, Ilmu Dan Teknologi Bahan, Edisi Kelima, PT. Erlangga, Jakarta.

Gambar 5 struktur mikro baja tahan karat pada permukaan material dirol setelah dilakukan normalizing.

KESIMPULAN 1. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan sebagai berikut : 2. Proses Normalisasi pada baja tahan karat dengan cara pemanasan dan pendinginan Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir-BATAN

298

Bangun Pribadi, dkk