Laporan akhir pratikum metalurgi fisik kelompok 5

4,085
-1

Published on

0 Comments
2 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

No Downloads
Views
Total Views
4,085
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
274
Comments
0
Likes
2
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Laporan akhir pratikum metalurgi fisik kelompok 5

  1. 1. LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM METALURGI FISIK 2011/2012PERLAKUAN PANAS, RECOVERY & RECRYSTALLIZATION, METALOGRAFI, JOMINY, KOROSI, KELOMPOK 5 1. ARISMON SAPUTRA (1010913040) 2. BACOK DAMORA SAPUTRA (1010911001) 3. FRISSANDY REZVOZANO (1010912050) 4. IMAM AIDIL AMRI (1010913021) 5. ZUL AULIA MARSHAL (1010913030) LABORATORIUM METALURGI JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS ANDALAS PADANG 2012
  2. 2. KATA PENGANTAR Puji beserta syukur kami ucapkan kehadirat Allah SWT yang telahmemberikan segala rahmat serta karunia-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikanLaporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik di Laboratorium Metalurgi. Laporan ini ditulis untuk memenuhi persyaratan dalam meyelesaikankuliah berserta praktikum Metalurgi Fisik dari awal hingga selesai. PraktikumMetalurgi Fisik adalah salah satu komponen penting dalam proses belajar-mengajar, terutama kaitannya dengan pengembangan keahlian praktis dankemampuan analitis yang sangat dibutuhkan bagi para lulusan pada saat terjun kedalam dunia kerja sebagai seorang sarjana teknik. Pelaksanaan dan penyusunan laporan ini tidak mungkin terlaksana tanpabantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis inginmenyampaikan terima kasih kepada : 1. Bapak Prof.Dr.-Eng H. Gunawarman sebagai kepala Laboratorium Metalurgi Fisik. 2. Bapak Prof.-Ing H. Hairul Abral, Bapak Prof. Dr.-Eng. H.Gunawarman dan Bapak Dr. Is Primananda yang telah memberikan pengetahuan dasar pada mata kuliah metalurgi fisik. 3. Ronny Pribadi selaku koordinator asisten, Victor Martin. selaku koordinator praktikum, Ahmad Fadhil Adli selaku asisten pembimbing kelompok 5 serta asisten-asisten yang telah memberikan bimbingan selama penyusunan laporan akhir ini. 4. Rekan-rekan kelompok 5 Jurusan Teknik Mesin Angkatan 2010 yang telah memberikan saran dan bantuannya, serta semua pihak yang membantu kami baik secara langsung maupun tidak langsung. Semoga laporan akhir ini dapat bermanfaat bagi yang membacanya, kamimengharapkan kritik dan saran untuk kesempurnaan laporan akhir ini. Padang, April 2012 Penulis ii
  3. 3. DAFTAR ISI HalLEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... iKATA PENGANTAR ................................................................................. iiDAFTAR ISI ............................................................................................... iiiDAFTAR TABEL ....................................................................................... viiiDAFTAR GAMBAR ................................................................................... ixPEMBATASLEMBAR ASISTENSIBAGIAN A. TEORI DASAR A.1 Struktur Mikro Material ......................................................... 1 A.2 Sifat Material ......................................................................... 5 A.3 Cacat Material ...................................................................... 8 A.4 Diagram Fasa......................................................................... 11 A.5 Mekanisme Penguatan Material ............................................. 13PEMBATASLEMBAR ASISTENSIBAGIAN B. RECOVERY DAN RECRYSTALLIZATION BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................... 19 1.2 Tujuan Praktikum....................................................... 19 1.3 Manfaat...................................................................... 19 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Recovery dan Rekristalisasi........................... 20 2.2 Skematik Recovery dan Rekristalisasi......................... 22 2.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Rekristalisasi....... 23 2.4 Pengerjaan Panas dan Pengerjaan Dingin ................... 24 BAB III METODOLOGI 3.1 Peralatan ................................................................... 27 3.2 Skema Alat................................................................ 27 3.3 Prosedur Percobaan .................................................... 28 iii
  4. 4. BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Percobaan ................................................ 29 4.2 Pengolahan Data ....................................................... 30 4.3 Tabel Hasil Perhitungan ............................................ 32 4.4 Grafik........................................................................ 32 4.5 Analisa...................................................................... 34 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ................................................................ 35 5.2 Saran.......................................................................... 35LAMPIRAN BPEMBATASLEMBAR ASISTENSIBAGIAN C. UJI JOMINY BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ........................................................... 36 1.2 Tujuan Praktikum....................................................... 36 1.3 Manfaat...................................................................... 36 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Uji Jominy .................................................... 37 2.2 Kurva Hardenability dan Hardenability Band ............ 38 2.3 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Sifat Mampu Keras......................................................................... 39 2.4 Kurva CCT dan TTT ................................................. 41 BAB III METODOLOGI 3.1 Peralatan ................................................................... 43 3.2 Skema Alat................................................................ 43 3.3 Prosedur Percobaan................................................... 43 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Percobaan ................................................. 45 4.2 Pengolahan Data ....................................................... 45 4.3 Tabel Hasil Perhitungan ............................................ 58 iv
  5. 5. 4.4 Grafik........................................................................ 59 4.5 Analisa...................................................................... 60 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ................................................................ 62 5.2 Saran.......................................................................... 62 LAMPIRAN CPEMBATASLEMBAR ASISTENSIBAGIAN D. KOROSI BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang............................................................ 63 1.2 Tujuan Praktikum........................................................ 63 1.3 Manfaat....................................................................... 63 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Defenisi Korosi ........................................................... 64 2.2 Deret Volta ................................................................. 65 2.3 Jenis-Jenis Korosi dan Pengendaliannya...................... 65 2.4 Metoda Pengendalian Korosi....................................... 72 BAB III METODOLOGI 3.1 Peralatan .................................................................... 74 3.2 Skema Alat................................................................. 74 3.3 Prosedur Percobaan .................................................... 74 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Hasil Percobaan ................................................. 76 4.2 Pengolahan Data ....................................................... 77 4.3 Tabel Hasil Perhitungan ............................................ 79 4.4 Grafik........................................................................ 80 4.5 Analisa...................................................................... 81 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ................................................................ 82 5.2 Saran.......................................................................... 82 LAMPIRAN D v
  6. 6. PEMBATASLEMBAR ASISTENSIBAGIAN E. METALOGRAFI BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang............................................................ 83 1.2 Tujuan Praktikum........................................................ 83 1.3 Manfaat....................................................................... 83 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Metalografi .................................................... 84 2.2 Tahapan Metalografi ................................................... 84 2.3 Turunan Mikroskop..................................................... 90 2.3.1 Mikroskop Optik ................................................ 90 2.3.2 SEM (Scanning Electron Microscope)................ 91 2.3.3 TEM (Transmission Electron Microscope) ......... 92 BAB III METODOLOGI 3.1 Peralatan .................................................................... 95 3.2 Skema Alat................................................................. 95 3.3 Prosedur Percobaan .................................................... 96 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Percobaan .......................................................... 97 4.2 Perhitungan ................................................................ 99 4.3 Tabel Hasil Percobaan ............................................... 102 4.4 Grafik ........................................................................ 103 4.5 Analisa ...................................................................... 104 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ............................................................... 106 5.2 Saran ......................................................................... 106 LAMPIRAN E vi
  7. 7. PEMBATASLEMBAR ASISTENSIBAGIAN F. PERLAKUAN PANAS BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang............................................................ 107 1.2 Tujuan Praktikum........................................................ 107 1.3 Manfaat....................................................................... 107 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Definisi Perlakuan Panas............................................. 108 2.2 Skematik Proses Perlakuan Panas................................ 108 2.3 Jenis – Jenis Pendinginan ............................................ 111 2.4 Kurva CCT dan TTT ................................................... 112 BAB III METODOLOGI 3.1 Peralatan .................................................................... 115 3.2 Skema Alat................................................................. 115 3.3 Prosedur Percobaan .................................................... 116 BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN 4.1 Data Percobaan ......................................................... 117 4.2 Perhitungan Dan Pembahasan ................................... 117 4.3 Tabel Hasil Perhitungan ............................................ 119 4.4 Grafik........................................................................ 120 4.3 Analisa..................................................................... 121 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ................................................................ 123 5.2 Saran.......................................................................... 123 LAMPIRAN F DAFTAR PUSTAKA vii
  8. 8. DAFTAR TABELTabel B.1 Hasil Percobaan Recovery dan Recrystalization ............................ 29Tabel C.1 Komposisi Kimia........................................................................... 45Tabel C.2 Hasil Percobaan Uji Jominy........................................................... 45Tabel C.3 Hasil Perhitungan Uji Jominy ........................................................ 58Tabel D.1 Hasil Perhitungan Percobaan 1....................................................... 79Tabel D.2 Hasil Perhitungan Percobaan 2....................................................... 79Tabel E.1 Perbedaan Mikroskop Optik, TEM, dan SEM ................................ 91Tabel E.2 Titik Potong Horizontal.................................................................. 99Tabel E.3 Titik Potong Vertikal ..................................................................... 99Tabel E.4 Hasil Perhitungan Metalografi........................................................ 102Tabel F.1 Hasil percobaan perlakuan panas.................................................... 117Tabel F.2 Hasil perhitungan perlakuan panas ................................................. 119 viii
  9. 9. DAFTAR GAMBARGambar A.1 Sel satuan BCC ....................................................................... 1Gambar A.2 Sel satuan FCC........................................................................ 2Gambar A.3 Sel satuan HCP........................................................................ 3Gambar A.4 Macam-macam sel satuan........................................................ 4Gambar A.5 Butir........................................................................................ 5Gambar A.6 Kristal ..................................................................................... 5Gambar A.7 Kurva Kekuatan ...................................................................... 6Gambar A.8 Kurva Keuletan ....................................................................... 7Gambar A.9 Kurva Ketangguhan................................................................. 7Gambar A.10 Kurva Modulus Elastisitas....................................................... 7Gambar A.11 Kurva Kelentingan .................................................................. 8Gambar A.12 Cacat Titik............................................................................... 9Gambar A.13 Dislokasi Sisi........................................................................... 9Gambar A.14 Dislokasi Ulir .......................................................................... 10Gambar A.15 Cacat Bidang ........................................................................... 10Gambar A.16 Retakan ................................................................................... 11Gambar A.17 Diagram Fasa .......................................................................... 12Gambar A.18 Solid Solution Strengthening.................................................... 13Gambar A.19 Second Phase Hardening......................................................... 14Gambar A.20 Precipitation Hardening.......................................................... 14Gambar A.21 Strengthening By Grain And Sub Grain Boundaries ................ 15Gambar A.22 Dispersion Hardening ............................................................. 16Gambar A.23 Strain Hardening..................................................................... 16Gambar A.24 Penguatan Dengan Tekstur ...................................................... 17 ix
  10. 10. Gambar A.25 Martensite Strengthening......................................................... 18Gambar B.1 Proses Recovery......................................................................... 21Gambar B.2 Proses Rekristalisasi ................................................................. 22Gambar B.3 Skematik Recovery dan Rekristalisasi........................................ 23Gambar B.4 Proses Rolling ........................................................................... 26Gambar B.5 Tungku ...................................................................................... 27Gambar B.6 Alat Uji Keras ........................................................................... 27Gambar C.1 Kurva Hardenability dan Hardenability Band ........................... 38Gambar C.2 Hardenability band dan Hardenabilitiy ..................................... 39Gambar C.3 Kurva CCT dan TTT Baja Hypoeutektoid.................................. 41Gambar C.4 Kurva CTT dan TTT Baja Eutektoid.......................................... 41Gambar C.5 Kurva CTT dan TTT Baja Hypereutectoid................................. 41Gambar C.6 Skema Alat Uji Jominy ............................................................. 43Gambar D.1 Korosi Sel Gavanik ................................................................... 64Gambar D.2 Deret Volta................................................................................ 65Gambar D.3 Korosi Seragam ....................................................................... 66Gambar D.4 Korosi Sumuran ........................................................................ 67Gambar D.5 Korosi Celah ......... ................................................................... 68Gambar D.6 Korosi Batas Butir ................................................................... 68Gambar D.7 Korosi Tegangan ....................................................................... 69Gambar D.8 Korosi Erosi .............................................................................. 70Gambar D.9 Korosi Selektif ....................................................................... 71Gambar D.10 Korosi Galvanik ...................................................................... 71Gambar D.11 Korosi pada kapal laut ............................................................. 72Gambar D.12 Skema Alat.............................................................................. 74 x
  11. 11. Gambar E.1 Fracturing ................................................................................ 84Gambar E.2 Sawing...................................................................................... 84Gambar E.3 Shearing ................................................................................... 85Gambar E.4 Abrasive cutting........................................................................ 85Gambar E.5 Electrical Discharge Machine .................................................. 86Gambar E.6 Water Jet Cutting...................................................................... 86Gambar E.7 Mechanical Mounting............................................................... 87Gambar E.8 Polymer Mounting .................................................................... 87Gambar E.9 Grinding................................................................................... 88Gambar E.10 Pemolesan Elektrolit Kimia ..................................................... 88Gambar E.11 Pemolesan Kimia Mekanis....................................................... 89Gambar E.12 Pemolesan Elektro Mekanis..................................................... 89Gambar E.13 Mikroskop Optik ..................................................................... 90Gambar E.14 Skematik Alur SEM................................................................. 91Gambar E.15 SEM (Scanning Electron Microscope) .................................... 92Gambar E.16 Skematik Alur TEM ................................................................ 93Gambar E.17 TEM (Transmision Electron Microscope)................................ 93Gambar E.18 Skema Alat............................................................................ ... 95Gambar F.1 Kurva Heat Treatment ............................................................... 109Gambar F.2 Diagram Fasa Fe-Fe3C .............................................................. 109Gambar F.3 Diagram CCT dan TTT pada baja Hypoeutectoid....................... 112Gambar F.4 Diagram CCT dan TTT pada baja Eutectoid .............................. 113Gambar F.5 Diagram CCT dan TTT pada baja Hypereutectoid ..................... 113Gambar F.6 Tungku ...................................................................................... 115Gambar F.7 Rockwell Tester......................................................................... 115 xi
  12. 12. TEORI DASAR ASISTEN :AHMAD FADHIL ADLI
  13. 13. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar TEORI DASARA.1 Struktur Mikro Material Sebelum membahas tentang struktur mikro dari suatu material, kita harusterlebih dahulu mengetahu secara umum apa itu material. Secara umum, material merupakan segala sesuatu yang memiliki massadan menempati ruang. Sedangkan untuk material teknik itu sendiri adalah bahanyang digunakan dalam bidang keteknikan.Struktur mikro material terdiri atas : 1. Atom Adalah bagian terkecil dari suatu material yang tidak dapat dibagi lagi dengan reaksi kimia biasa. 2. Sel Satuan Adalah susunan dari atom-atom yang tersusun secara teratur serta memiliki pola berulang. Sel satuan juga tebagi atas beberapa jenis, antara lain :  BCC ( Body Centered Cubic ) Adanya pemusatan satu atom di tengah-tengah kubus. Gambar A.1 Sel Satuan BCC Untuk mencari APF ( Atomic Packing Factor ) ( 4r ) 2  a 2  2a 2 4r  3a 2 4r  a 3 4r a 3Kelompok 5 1
  14. 14. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar APF  1   4 3   x8   1 x r  8     3 =  4r       3 3 =  0,68  68% 8  FCC ( Face Centered Cubic ) Adanya pemusatan satu atom di setiap sisi kubus. Gambar A.2 Sel Satuan FCC Mencari APF ( Atomic Packing Factor ) ( 4r ) 2  a 2  a 2 4 r  2a 2 4r  a 2 4r a 2 APF =  1   1  4 3   x8    x6   x r  8     2  3 =   4r     2 2 =  0, 7 4  7 4 % 6  HCP (Hexagonal Closed Package)Kelompok 5 2
  15. 15. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar Gambar A.3 Sel Satuan HCP n atom = (3 1) + 12 + 2 =6 Cara perhitungan APF dari HCP : Volume sel satuan = luas alas x tinggi Tinggi = 1,633a Luas alas = 6 x luas segitiga = 6 x (1/2 a x a sin 60) = 6 x (1/2 a2 sin 60) = 3a2 sin 60 Volume sel satuan = 3a2 sin 60 x 1,633a = 4,899a3 sin 60 = 4,24a3 a = 2R, maka : Volume sel satuan = 4,24(2R)3 = 4,24 x 8R3 = 33,94 R3 APF = Vol. Atom/ Vol. Sel Satuan = (n atom x 4/3 πr3)/a3 = (6 x 4/3 πr3)/33,94r3 = 25,13/33,94 = 0,74 = 74%Kelompok 5 3
  16. 16. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar  Macam-macam Sel Satuan Lainnya Gambar A.4 Macam-Macam Sel SatuanKelompok 5 4
  17. 17. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar 3. Butir Merupakan kumpulan dari sel satuan yang memiliki arah dan orientasi sama dalam 2 dimensi. Gambar A.5 Butir 4. Kristal Merupakan kumpulan dari sel satuan yang memiliki arah dan orientasi sama serta dapat dilihat dalam bentuk 3 dimensi. Gambar A.6 KristalA.2 Sifat Material Adapun sifat-sifat dari material adalah sebagai berikut : sifat 1. Sifat fisik Merupakan sifat yang telah ada pada material, dapat dilihat secara langsung ataupun dengan alat ukur. Contohnya adalah warna, massa jenis, dimensi, dll. 2. Sifat kimia Merupakan sifat material yang terjadi akibat adanya reaksi dengan lingkungan. Contohnya adalah korosi. 3. Sifat teknologi Sifat material yang muncul akibat mengalami proses pe muncul pemesinan. Contohnya adalah mampu tempa, mampu cor, dan mampu las.Kelompok 5 5
  18. 18. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar 4. Sifat termal Sifat material yang dipengaruhi oleh temperatur. Contohnya adalah konduktivitas termal, titik beku, dan titik didih. 5. Sifat optik Sifat material yang berhubungan dengan pencahayaan. Contohnya adalah gelombang, rasioaktivitas, dan pembauran cahaya. 6. Sifat akustik Sifat material yang berhubungan dengan bunyi. Contohnya adalah intensitas bunyi, cepat rambat bunyi, dan kemampuan pantulan bunyi. 7. Sifat magnetik Sifat magnetik adalah sifat material untuk merespon medan magnet. Contohnya adalah feromagnetik, induksi magnet. 8. Sifat mekanik Sifat material yang ada akibat dari pembebanan. Sifat mekanik ini terbagi atas :  Kekuatan Kemampuan material untuk menahan deformasi plastis secara menyeluruh. Gambar A.7 Kurva Kekuatan  Kekerasan Kemapuan material untuk menahan deformasi plastis lokal akibat penetrasi di permukaan.  Keuletan Regangan plastis maksimum yang diterima suatu material hingga material patah.Kelompok 5 6
  19. 19. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar Gambar A.8 Kurva Keuletan  Ketangguhan Besarnya energi yang diserap material sampai material tersebut patah. Gambar A.9 Kurva Ketangguhan  Modulus Elastisitas Merupakan ukuran kekakuan material dengan membandingkan tegangan dan regangan pada wilayah elastis. Gambar A.10 Kurva Modulus ElastisitasKelompok 5 7
  20. 20. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar  Kelentingan Besarnya energi yang diserap material selama deformasi elastis berlangsung dan akan kembali kebentuk semula bila pembebanan dihentikan. Gambar A.11 Kurva KelentinganA.3 Cacat Material Adalah ketidaksempurnaan dari suatu material. Cacat pada material terbagiatas : 1. Cacat Titik ( Point Defect ) Merupakan cacat dari suatu material yang terjadi pada satu atom dari suatu susunan atom. Cacat titik juga terbagi atas : - Kekosongan ( Vacancy ) Cacat titik ini terjadi akibat adanya atom yang hilang dari suatu susunan atom. - Subtitusi / pergantian Cacat yang terjadi akibat adanya pergantian atom pada susunan atom. - Intertisi Cacat yang terjadi akibat adanya atom lain yang menyusup dalam susunan atom. Intertisi terbagi atas:Kelompok 5 8
  21. 21. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar - Self Intertisi, yaitu cacat akibat adanya atom yang menyisip pada susunan atom yang berasal dari atom itu sendiri. - Impurity, yaitu adanya atom asing yang menyusup pada susunan atom yang bersifat mengganggu. Gambar A.12 Cacat Titik 2. Cacat Garis / Dislokasi Cacat garis adalah ketidaksempurnaan pada material akibat kekosongan pada sebaris atom. Dislokasi terbagi atas dislokasi sisi dan dislokasi ulir.  Dislokasi sisi (Dislocation line). Adalah cacat garis yang arah pergerakan atomnya tegak lurus terhadap garis dislokasi. Gambar A.13 Dislokasi SisiKelompok 5 9
  22. 22. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar  Dislokasi Ulir Yaitu cacat gais yang arah pergerakan atomnya sejajar terhadap arah garis dislokasi. Gambar A.14 Dislokasi Ulir 3. Cacat Bidang Cacat bidang yaitu ketidaksempurnaan material pada sebidang struktur atom. Contoh cacat bidang, yaitu ;  Twinning (kembaran): orientasi dari butir yang searah dibatas butir.  Batas butir: adanya perbedaan orientasi antar butir yang mengakibatkan adanya celah diantara perbedaan orintasi tersebut. Gambar A.15 Cacat bidangKelompok 5 10
  23. 23. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar 4. Cacat Ruang Cacat ruang adalah ketidaksempurnaan kristal pada seruang atom yaitu timbulnya rongga antara batas butir karena orientasi butir dan dapat dilihat secara langsung. Contoh dari cacat ruang, yaitu:  Porositas  Retak Gambar A.16 RetakanA.4 Diagram Fasa Fasa adalah sistem yang mempunyai karakteristik fisik dan kimia yangsama Diagram fasa merupakan diagram yang memperlihatkan fasa yang terbentukbila dua fasa dipadukan. Pada diagram fasa dapat dilihat fasa-fasa yang ada,temperatur material, komposisi masing-masing fasa, dan fraksi fasa Reaksi invariant adalah reaksi yang melibatkan tiga fasa dimana dua fasamenjadi satu fasa atau sebaliknya. Terdapat tiga titik invariant yang penting yaitu : 1. Titik eutektoid Dimana pada titik ini terjadi perubahan satu fasa padat menjadi dua fasa padat, atau sebaliknya. γ(s) α(s) + Fe3C(s) 2. Titik eutektik Dimana pada titik ini terjadi perubahan satu fasa cair menjadi dua fasa padat, atau sebaliknya. L(c) γ(s) + Fe3C(s) Pada kadar C 4,3% dan suhu 1148oC terjadi reaksi eutektik yaitu pembentukan fasa austenit (2,11% C), sementiti (6,67% C) dari fasa cair (4,3% C). Campuran anatara austenit dengan sementit disebut ledeburit.Kelompok 5 11
  24. 24. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar 3. Titik peritik Dimana pada titik ini terjadi perubahan satu fasa cair ditambah stu fasa padat menjadi satu fasa padat, atau sebaliknya. L(c) + δ(s) γ(s) Pembentukan besi-dendrit dan liquid dari fasa austenit. Selubility limit besi merupakan batas karbon maksimum didalam paduan Fe3C yaitu 6,67%, jika tidak larut maka akan timbul grafhit (karbon bebas, tidak berikatan dengan Fe) Gambar A.17 Diagram FasaFasa Tunggal :  Ferit (α) o Kelarutan C maksimal 0,022 % o Suhu < 912 OC o Cukup Ulet  Austenit (γ) o Kelarutan C maksimal 2,14 % o Suhu 912 OC - 1394 OC o UletKelompok 5 12
  25. 25. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar  Besi (δ) o Kelarutan C maksimal 0,1 % o Suhu 1394 OC – 1493 OC  Sementit (Fe3C) o Intermetalik o Kandungan C = 6,67 % o Keras dan GetasFasa Campuran :  Pearlit o Campuran Ferit + Sementit o Kandungan C 0,76 % o Suhu < 727 OC  Ledeburit o Austenit + Sementit o Kandungan C 4,3 % o Suhu 727 OC- 1147 OCA.5 Mekanisme Penguatan Material 1. Solid Solution Strengthening Atom-atom asing yang larut padat baik secara intertisi maupun subtitusi akan menimbulkan medan tegangan disekitarnya, dislokasi- dislokasi yang juga memiliki medan tegangan disekitarnya jika harus lewat disekitar atom asing ini akan terhambat pergerakannya sehingga dibutuhkan tegangan yang lebih besar untuk bisa mendeformasi material tersebut (logam lebih kuat) Gambar A.18 Solid Solution StrengtheningKelompok 5 13
  26. 26. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar 2. Penguatan dengan Fasa kedua (Second Phase Hardening) Penambahan unsur paduan pada logam sering kali menghasilkan bahan fasa kedua yang berupa senyawa. Sebagai contoh Fe yang dipadu dengan carbon akan memiki fasa ferit dan senyawa Fe3C (sementit). Fasa ferit bersifat lunak dan ulet sedangkan sementit sangat keras tapi rapuh. ementit Fe e + unsur C Fe3C Gambar A.19 Second Phase Hardening 3. Precipitation Hardening Penguatan presipitat adalah proses perlakuan panas yang guatan memanfaatkan kemampuan endapan kotoran intermetalik nano dan mikro untuk menghambat penciptaan dan penyebaran cacat kisi, seperti dislokasi. Dengan demikian, ini presipitat sangat memperkuat matriks logam. Persipitaty merupakan penambahan atom asing ke material utama. merupakan Keberadaan persipitat akan menghambat pergerakan dari dislokasi. Gambar A.20 Precipitation HardeningKelompok 5 14
  27. 27. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar 4. Strengthening By Grain And Sub Grain Boundaries Pergerakan dislokasi akan terhambat karena adanya butir dan batas butir, semakin sulit dislokasi bergerak pada suatu material berarti material tersebut semakin susah dideformasi Butir logam merupakan kumpulan sel satuan yang memiliki orentasi yang sama, pada saat mengalami deformasi maka dislokasi akan bergerak pada bidang slipnya dan berusaha mencapai permukaan luar. Karena orientasi satu butir berbeda terhadap yang lainnya, maka orientasi bidang slip juga berbeda. Akibat dari semua itu ialah dibutuhkan tegangan yang yang lebih besar untuk menggerakkan dislokasi melewati batas butir. Gambar A.21 Strengthening By Grain And Sub Grain Boundaries 5. Dispersion Hardening Logam paduan bisa ditingkatkan kekerasannya dengan penambahan partikel oksida yang akan menghalangi pergerakan dari dislokasi Partikel oksida tidak larut dalam matriknya pada suhu tinggi. Penambahan partikel Al2O3 pada produk SAP (sintered aluminium product) akan memberikan kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan padual Al biasa pada suhu tinggi.Kelompok 5 15
  28. 28. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar Gambar A.22 Dispersion Hardening 6. Strain Hardening Sewaktu logam mengalami deformasi maka banyak dislokasi yang sampai ke batas butir dan sebagian dislokasi lainnya saling bertemu atau berpotongan sehingga akan mengakibatkan reaksi dislokasi yang susah bergerak. Hasil reaksi dislokasi yang susah bergerak ini akan menghambat gerakan dislokasi selanjutnya bila mengalami deformasi Dan hasil dari reaksi-reaksi dislokasi akan memperbanyak dislokasi melalui Mekanisme Frank Read, dengan demikian maka deformasi plastis akan menaikkan kerapatan dislokasi serta memperbanyak reaksi dislokasi yang tidak bisa bergerak. Gambar A.23 Strain Hardening 7. Penguatan dengan tekstur Proses deformasi akan menyebabkan butir-butir dari logam mengarah pada orientasi tertentu. Logam yang orientasi kristalnya mengarah pada orientasi tertentu dikatakan memiliki tekstur kristalografis.Kelompok 5 16
  29. 29. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar Dengan adanya orientasi yang tertentu tersebut, maka logam tidak lagi bersifat isotrop melainkan justru bersifat anisotrop khususnya dalam hal kekuatannya Dari segi aspek mikro, maka gerakan dislokasi yang mudah terjadi pada ferit akan terhalang oleh Fe3C. Dengan demikian dapat disimpulakn baja dengan kadar karbon lebih tinggi memilki kekerasan yang lebih tinggi juga, karena memiliki Fe3C yang lebih banyak. isotropi anisotropi Gambar A.24 penguatan dengan tekstur 8. Martensite Strengthening Martensit memiliki susunan atom BCT sehingga dislokasi menjadi susah untuk bergerak Baja dipanaskan sampai fasa austenit lalu dilakukan pendinginan cepat sehingga atom-atom karbon pada austenit tidak sempat berdifusi keluar, akibatnya austenit akan bertransformasi menjadi martensit yang memiliki sel satuan BCT Kekerasan martensit akan semakin tinggi dengan semakin banyaknya atom karbon yang larut didalamnyaKelompok 5 17
  30. 30. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar Gambar A.25 Martensite StrengtheningKelompok 5 18
  31. 31. RECOVERY &RECRYSTALLIZATION ASISTEN :REZKI FIRMANSYAH
  32. 32. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recristalization BAB I PENDAHULUAN1.1 LatarBelakang Di dalam sebuah industri diperlukan material yang berkualitas, agarproduk yang dibuat lebih sempurna.Pada dasarnya sifat material yang digunakanadalah keras, sedangkan material dengan tingkat kekerasan yang rendah tidakbegitu diperlukan dan terlebih dahulu ditingkatkan kekerasannya,Untukitudiperlukan proses pengerasan. Dan salah satu cara meningkatkankekerasan yaitu dengan metode recovery dan recrystalization. Oleh karena itu, kita sebagai mahasiswa khususnya teknik mesin harusmengetahui cara dan fungsi pengolahan yang harus dilakukan.1.2 TujuanPratikum 1. Mengetahui pengaruh tingkat deformasi plastis terhadap kekerasan logam 2. Mengetahui pengaruh temperatur pemanasan terhadap kekerasan logam setelah mengalami deformasi plastis.1.3 Manfaat Dalam praktikum ini, manfaat yang kita peroleh yaitu kita mengetahuibagaimana proses recovery dan recrystalization ini, kita juga dapat mengetahuibagaimana pengaruh temperatur terhadap kekerasan material dan tingkat reduksiyang berbeda-beda. 19
  33. 33. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recristalization BAB II TINJAUAN PUSTAKA2.1 Defenisi Recorvery dan Recrystalization Material logam bila dideformasi pada temperatur terutama pada temperaturkamar menunjukan perubahan sifat mekanismenya. Bentuk butir berubah daribentuk sebelumnya dari equaxe grain menjadi elongated grain sehinggakekerasan dan kekuatannya bertambah. Hal ini disebabkan pertambahan dislokasilebih banyak dari pada pengurangan dislokasi akibatnya secara termodinamikalogam tidak berada dalam kesetimbangan atau tidak stabil dimana adanyapeningkatan energi dalam yang tersimpan pada dislokasi. Seiring dengan peningkatan temperatur terjadi pengurangan energi dalamdimana adanya pengurangan kerapatan dislokasi akibat terjadinya proses ambilisidari dua dislokasi yang berbeda jenis tanpa diikuti pertumbuhan butir baru,sedangkan dislokasi berjenis sama akan membentuk susunan teratur sehinggaterjadi proses poligonisasi dengan sudut orientasi rendah, proses poligonisasi inidikenal sebagai proses pemulihan (recovery). Pada proses recovery ini kekuatandan kekerasan material tidak berubah. Sejalan dengan peningkatan temperatur terjadi pertumbuhan butir didaerah-daerah yang paling tinggi tingkat energi dalamnya yang tersimpan dalamdislokasi.Pertambahan butir baru ini dikenal dengan recrystalization.Butirmenjadi halus di banding butir sebelum di recrystalization.Dalam hal ini terjadipenurunan kekerasan, kekuatan, dan terjadi peningkatan elongation bahan. Biasanya pertumbuhan butir baru ini kebanyakan terjadi pada daerah batasbutir lama karena disana terjadi penumpukan dislokasi. Seperti diketahui bahwabatas butir merupakan salah satu penyebab terhalangnya pergerakan dislokasi.Kristal yang mengalami deformasi plastis mempunyai lebih banyak energi daripada kristal yang tidak mempunyai regangan karena mengandung dislokasi dancacat-cacat titik. 20
  34. 34. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 tikum Recovery dan Recrystallization Bila ada kesempatan, atom-atom akan bergerak dan membentuk susunan atomyang lebih sempurna. Tanpa regangan, hal ini dapat terlaksana bila kristaldipanaskan dan melalui suatu proses yang disebut anealling. Getaran termal kisi .yang besar dari pada suhu dingin menyebabkan terjadinya pengaturan kembaliatom-atom dan membentuk butiran-butiran yang lebih sempurna. atom butiran Pada proses recry rystalization atom-atom bergerak dan menata diri kembali.Penataan kembali ini lebih mudah pada suhu tinggi bahkan terjadi penurunankekuatan dalam contoh yang dipanaskan pada suhu 300ºC selama satu jam.Contoh yang mengalami pengerjaan dingin sebesar 75%, hampir semua hampterkristalisasi. Sebaliknya contoh yang dibiarkan selama satu jam pada suhu Sebaliknydibawah 200ºC tetap memiliki kekuatan yang didapat sewaktu pada 75%. Jadi adadapat kita tarik kesimpulan bahwa : Recovery yaitu proses pemulihan material. Selama proses pemulihan terjadipenurunan kekerasan sedikit tanpa perubahan struktur butir, dilokasi dilokasi-dislokasiyang salah arah secara vertikal akan kembali menyusun diri dan jumlahnya sedikitberkurang tetapi tegangan sisa turun banyak. Gambar B.1 : Proses recovery Rekristalisasi yaitu pertumbuhan butir baru.Proses rekristalisasi bisa baru Prosesterjadi pada pengerjaan panas atau pengerjaan dingin asalkan materialterdeformasi minimal 50%. Deformasi bisa dilakukan dengan proses pembentukanyaitu pengerolan, ekstrusi, penempaan.Penyebab rekristalisasi adalah adanyaKelompok 5 21
  35. 35. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallizationenergi dari tumpukan kerapatan dislokasi. Sehingga terjadi peningkatan energidalam, atom cenderung untuk kembali pada tingkat energi rendah dengan caramembentuk butir baru. Gambar B.2 : Proses rekristalisasi Proses rekristalisasi diklasifikasikan menjadi:  Dinamik Rekristalisasi yang terjadi selama berlangsungnya deformasi. Terjadi pada pengerjaan panas  Statik Rekristalisasi terjadi setelah pemberian deformasi2.2 Skematik Recovery Dan Recrystalization Berikut ini adalah skematik dari proses recovery dan recrystalization.Kelompok 5 22
  36. 36. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization GambarB.3 :Skematik recovery dan recrystalization Dari skematik diatas dijelaskan dimana pada proses rekristalisasi terjadipenurunan kekerasan, dan peningkatan elongation bahan.Sedangkan pada prosesrecovery, kekuatan dan kekerasan material tidak berubah. Dari skema juga dapat dijelaskan bahwa sebelum materialdirecovery,semua sifat mekanik pada material berada dalam keadaannormal,namun pada waktu pengerolan atau pemberian deformasi terhadapmaterial, terjadi perubahan sifatmekaniknya. Pada waktu pemberian deformasitersebut terjadi peningkatan harga kekerasan, kekuatan, dan tegangansisa,sedangkan keuletan material tersebut berkurang.Adapun ukuran butirnyamenjadi lebih kecil dan pipih dari semula. Dengan penambahan temperaturesetelah proses pemberian deformasi, terjadi pertumbuhan butir baru padamaterial yang menyebabkan nilai kekerasan, kekuatan dan tegangan sisa menjadimenurun, sedangkan keuletannya meningkat. Pertumbuhan butir baru inilah yangdisebut dengan rekristalisasi. Butir baru ini , akhirnya sifat material kembalikepada bentuk semula.2.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Rerkristalisasi 1. Jumlah deformasi Semakin besar jumlah deformasi maka semakin mudah rekristalisasi terjadiKelompok 5 23
  37. 37. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization 2. Temperatur Semakin tinggi temperatur maka material lebih cepat mencapai rekristalisasi. 3. Waktu Semakin lama waktu rekristalisasi maka persentasi yang terkristalisasi juga semakin banyak. 4. Ukuran butir Semakin kecil ukuran butir awal, maka makin banyak batas butir maka setelah deformasi akan mudah terjadi rekristalisasi. 5. Komposisi (paduan) Rekristalisasi mudah terjadi pada paduan dibandingkan pada logam murni.2.4 Pengerjaan Dingin Dan Pengerjaan Panas Pada proses recovery dan recrystalization ada dua jenis pengerjaan, yaitu: a. Pengerjaan dingin Di dalam pengerjaan ding ini temperatur yang digunakan dibawah temperatur rekristalisasi (T kerja< T rekristalisasi), T rekristalisasi adalah 0.3 kali T melt. Pada pengerjaan dingin, material mengalami deformasi plastis sehingga keuletan material menjadi turun sedangkan kekuatan dan kekerasan material mengalami peningkatan. Ada beberapa kekurangan dan kelebihan dalam proses pengerjaan dingin ini. Kelebihan dari proses pengerjaan dingin diantaranya yaitu:  Peningkatan kekuatan cukup berarti  Kualitas permukaan halus  Tidak terbentuk terakoksida Kekurangan dari proses pengerjaan dingin diantaranya yaitu:  Terjadi tegangansisa  Butir yang pecah dana dan yadistorsi  Keuletan rendahKelompok 5 24
  38. 38. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization  Daya pembentukan besar  Kadang-kadang efek strain hardening tidak disukai b. Pengerjaan panas Pada pengerjaan panas ini temperatur yang digunakan diatas temperatur rekristalisasi (T kerja > T rekristalisasi), T kerja ≤ 0,6 T melt. Dimana pada proses pengerjaan panas ini, material mengalami perubahan struktur mikronya yang mana keuletan dari material tersebut meningkat sedangkan kekuatan dan kekerasannya mengalami penurunan. Pengerjaan panas ini dilakukan didalam tungku pada temperatur tinggi. Adapun kelebihan dan kekurangan dari pengerjaan panas ini yaitu : Kelebihan pengerjaan panas :  Daya pembentukan rendah  Peningkatan kekuatan rendah  Porositas dapat dikurangi  Ketidakmurnian logam terpecah dan tersebar  Adanya sedikit penghalusan butir Kekurangan pengerjaanpanas :  Butuh pemanasan  Mudah terbentuk terak  Kualitas permukaan kurang bagus  Ketelitian dimensi sulit dikontrol  Umur perkakas rendahKelompok 5 25
  39. 39. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization Proses Rolling GambarB.4 :Proses rollingKelompok 5 26
  40. 40. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization BAB. III METODOLOGI3.1 Peralatan 1. Spesimen 2. Tungku 3. Gergaji 4. Gerinda 5. Alat uji tekan 6. Alat uji keras3.2 Skema Alat Gambar B.5 :Tungku Gambar B.6 :Alat uji kerasKelompok 5 27
  41. 41. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization3.3 Prosedur Percobaan 1. Siapkan spesimen dan semua peralatan pendukung untuk proses penekanan 2. Tekan tujuh buah spesimen untuk regangan yang sama,Ɛ = 20%penekanan dilakukan pada temperatur kamar 3. Potong dua spesimen pada bidang tengah, dengan arah tegak lurus terhadap gaya penekanan. Tandai dan ukur distribusi kekerasan pada masing-masing setengah potongan. 4. Kemudian panaskan setengah potongan spesimen yang lainnyadalam tungku (T = 200oC,300oC, 350oC, 400oC, 450oC, dan 500oC) selama 15 menit lalu dicelupkan ke dalam air.(Peralatan wajib : sarung tangan, penjepit, dan sepatu pengaman). Bersihkan dan ukur distribusi kekerasan 5. Lakukan dengan cara yang sama untuk deformasi Ɛ = 30%Kelompok 5 28
  42. 42. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization BAB. IV DATA DAN PEMBAHASAN4.1 Data Hasil Percobaan Tabel B.1 Hasil Percobaan Recovery dan Recrystalization Kekerasan Kekerasan setelah dipanaskan sebelum (HRC) Deformasi dipanaskan 450 (HRC) 52,5 50,5 20% 48 51,5 53 49,5 43.5 51 43 30% 56 45 56,5 47 58 40,5Data hasil percobaan Deformasi sebelum dipanaskan setelah dipanaskan 52,5 50,5 20% 48 51,5 53 49,5 45,5 51 43 30% 56 45 56,5 47 58 40,5Kelompok 5 29
  43. 43. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization Deformasi sebelum dipanaskan (HRC) BHN 52,5 505 50,5 480 20% 48 450 51,5 493,3 53 Deformasi sebelum dipanaskan (HRC) BHN 49,5 469,5 51 486,6 30% 56 56,5 58 Deformasi setelah dipanaskan (HRC) BHN 45,5 427,7 43 399,6 30% 45 421,8 47 442,1 40,54.2 Pengolahan Data 51,7 49,6 49,8 473 51,5 X 493 49,5 X 469,5 51,1 488 49,1 465 51,5 488 46,1 433 57 x 486,6 45,5 X 427,75 50,5 480 45,3 426 43,6 405 45,3 426 43 x 399,6 45 X 421,8 42,7 397 44,5 413 47,7 446 47 x 442,1 46,8 441Kelompok 5 30
  44. 44. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization = e(In 6,08 − 0,2) = e(1,8 − 0,2) = e1,6 = 4,95 cmPenekanan = = 6,08 – 4,95 = 1,13 cmSudah ditekan = 5,61 cm = e(In 4,01 − 0,31) = e1,08 = 2,94 cmPenekanan = = 4,01 – 2,94 = 1,87 cmSudah ditekan = 3,67 cmKelompok 5 31
  45. 45. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization4.3 Tabel Hasil Perhitungan ∑ h h AhTabel Perhitungan 20% 6,08 4,95 1,13 30% 4,01 2,94 1,874.4 Grafik Percobaan 1. Deformasi 20% Deformasi 20 % sebelum dipanaskan 60 58 56 54 HRC 52 Suhu Kamar 50 48 46 44 Posisi Titik 2. Deformasi 30% Deformasi 30 % sebelum dinapanaskan 60 58 56 54 HRC 52 Suhu Kamar 50 48 46 44 Posisi TitikKelompok 5 32
  46. 46. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization Deformasi 30 % setelah dipanaskan 48 46 44 HRC 42 HRC 40 38 36 1 2 3 4 5 Posisi TitikKelompok 5 33
  47. 47. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization4.5 Analisa Dari pratikum yang telah dilakukan didapatkan data yang setalah dilakukan perhitungan dan grafik didapatkan hasil yang sama dengan teori yang telah ada. Dari hasil deformasi yang dilakukan pada kedua spesimen dengan temperatur kamar nilai HRC yang didapatkan dari 5 titik pengujian pada umumnya nilai HRC E = 30% lebih keras pada E = 20%. Walaupun nilai pada titik pengujian 1 Pada E =30% lebihkecil dari nilai pada pengujian 1 pada E = 20%, tapi secara keseluruhan nilai kekerasan deformasi E = 30% lebih keras dibandingkan E = 20% pada temperatur kamar, jadi pratikum yang telah dilakukan sesuai dengan teori. Sedangkan darisegi temperatur hanya dilakukan pengujian pada spesimen E =30% pada temperatur 450 c. Dari hasil data didapatkan bahwa hasilnya sesuai dengan teori dimana spesimen yang berada ditemperatur kamar memiliki kekerasan yang lebih tinggi dari spesimenpada temperatur 450 c. Ini disebabkan karena spesimen yang mengalami deformasi dan kemudian dipanaskan, maka akan mengalami penurunan kekerasan. Kecilnya nilai kekerasan pada titik pengujian 1 E = 30% dari pada titik pengujian 1 E = 20% kemungkinan disebabkan oleh spesimen yang tidak rata. Dimana hal ini akan menyababkan kesalahan pada pengujian HRC dengan mesin rokwell.Kelompok 5 34
  48. 48. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization BAB V PENUTUP5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang diperoleh dalam praktikum kali ini yaitu : Material yang mengalami deformasi plastis akan mengalami peningkatan kekerasan, semakin tinggi tingkat deformasi yang diberikan maka semakin keras material tersebut. Jika material yang telah dideformasi dilakukan heat treatmen dan proses quencing, maka nilai kekerasan akan menurun dibandingkan dengan spesimen yang hanya dilakukan deformasi plastis saja.5.2 Saran Ratakan permukaan spesimen dengan baik agar pada saat pengujian kekerasan akan mendapatkan hasil yang baik. Pisahkan spesimen dengan baik agar tidak terjadi kesalahan atau pertukaran spesimen.Kelompok 5 35
  49. 49. Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan RecristalizationLAMPIRAN B Tugas Sebelum Praktikum 1. Penumpukan dan perbanyakan dislokasi Penumpukan dapat terjadi karena deformasi ketika di deformasi material akan mengalami penumpukan dislokasi. 2. Grafik Gibbs Free Energy Grafik yang memperlihatkan energi sisa pada material setelah material di deformasi 3. Fenomena Onihilasi dan Poligonisasi Onihilasi : Perulangan dislokasi yang berlawanan jenis Poligonisasi : Penumpukan dislokasi pada beberapa butir 18
  50. 50. Tugas Setelah Praktikum1. Dari gambar diatas. Proses recrystallization terjadi penurunan kekerasan dan peningkatan elongation dan recovery kekuatan dan kekerasan material tdak berubah. Pada Deformasi, tegangan sisa meningkat , kekuatan dan kekerasan juga naik tetapi keuletan menurun. Pada recovery kekuatan dan kekerasan stabil, sedangkan tegangan sisa menurun dan keuletan dan kekerasan cenderung naik. Selanjutnya pada recrystallization, tegangan sisa dan kekuatan mengalami penurunan tetapi keuletan naik, perubahan yang terjadi kembali ke keadaan semula setelah terjadi peristiwa grain growth.2. Pada temperature 200 o C kekerasan dan kekuatan material hanya sedikit. Penurunan kekerasan terjadi karena terbentuknya butir baru pada batas butir, hal ini disebabkan karena adanya deformasi yang mengakitbatkan penumpukan dislokasi pada batas butir. Akibatnya energi dalam pada daerah batas butir meningkat.3. Tidak dapat terkristalisasi apabila regangan nol, karena regangan nol berarti tidak bisa terjadi perbedaan apa-apa pada logam dan tidak ada perlakuan gaya pada logam tersebut.4. Semakin besar energi dalam akan meningkat karena jumlah dislokasi yang semakin banyak sehingga material tidak stabil dan mudah terkristalisasi pada peningkatan temperatur terjadi pengurangan energi dalam sehingga kerapatan dislokasi berkurang.Kelompok 5 19
  51. 51. JOMINY ASISTEN :RONNY PRIBADI
  52. 52. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy BAB I PENDAHULUAN1.1 Latar Belakang Dalam dunia industri kita membutuhkan material yang kuat untuk suatuproduk. Material yang keras sangat menentukan kualitas produk yang kita buat.Kekerasan suatu logam bisa ditingkatkan dengan beberapa cara, salah satunyadengan cara melakukan perlakuan termal pada logam tersebut. Untuk mengetahui sifat mampu keras dari logam dapat kita lakukanpercobaan Jominy. Setelah logam dipanaskan, dilakukan pendinginan denganmenyemprotkan air pada ujung spesimen dan dilakukan uji keras.1.2 Tujuan Praktikum 1. Mengetahui sifat mampu keras dari baja; 2. Membandingkan hasil pengujian dengan hasil teoritis.1.3 Manfaat Ada beberapa manfaat yang dapat kita dapatkan setelah melakukanpraktikum Jominy, yaitu : 1. Dapat mengetahui sifat mampu keras dari baja; 2. Dapat membandingkan hasil pengujian dengan hasil teoritis.Kelompok 5 36
  53. 53. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy BAB II TINJAUAN PUSTAKA2.1 Definisi Uji Jominy Kekerasan adalah kemampuan material untuk menahan deformasi plastislokal akibat penetrasi di permukaan. Peningkatan kekerasan bergantung pada sifatmampu keras dari baja itu sendiri. Sifat mampu keras merupakan kemampuanmaterial untuk ditingkatkan kekerasannya dengan serangkaian perlakuan panas.Sifat mampu keras dari baja tergantung pada komposisi kimia dan kecepatanpendinginan. Tidak semua baja dapat dinaikkan kekerasannya. Baja karbon menengahdan baja karbon tinggi dapat dikeraskan, sedangkan baja karbon rendah tidakdapat dikeraskan. Kandungan karbon yang tinggi mempercepat terbentuknya fasamartensit yang menjadi sumber dari kekerasan dari baja. Kekerasan maksimumhanya dapat dicapai bila terbentuknya martensit 100%. Baja dapat bertransformasidari austenit ke ferrit dan karbida. Transformasi terjadi pada suhu tinggi sehinggakemampuan kekerasannya rendah. Percobaan Jominy, bertujuan untuk mengetahui Hardenability suatulogam. Cara untuk mengetahuinya adalah:1. Bila laju pendinginan dapat diketahui, kekerasan dapat langsung dibaca dari kurva kemampuan keras.2. Bila kekerasan dapat diukur, laju pendinginan dari titik tersebut dapat diperoleh. Pada uji Jominy ini, material dipanaskan dalam tungku dipanaskan sampaisuhu transformasi ( austenit ) dan terbentuk sedemikian rupa sehingga dapatdipasangkan pada aparatus Jominy kemudian air disemprotkan dari bawah,sehingga menyentuh permukaan bawah spesimen. Dengan ini didapatkankecepatan pendinginan ditiap bagian spesimen berbeda-beda. Pada bagian yangterkena air mengalami pendinginan yang lebih cepat dan semakin menurunkebagian yang tidak terkena air. Dari hasil pengukuran kekerasan tiap-tiap bagiandari spesimen akan didapatkan kurva Hardenability Band.Kelompok 5 37
  54. 54. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy 2.2 Kurva Hardenability dan Hardenability Band Gambar C.1 Kurva Hardenability dan Hardenability Band Dari kurva diatas dapat diketahui bahwa fasa perlit didapatkan pada suhuantara 5000 C dengan 7000 C jika dipanaskan pada suhu austenit. Sifat mampu keras dapat digambarkan dalam bentuk kurva yaitu kurvaHardenability Band. Kurva Hardenability Band menggambarkan range-rangesifat mampu keras suatu logam. Jadi, kekerasan suatu material akan berada dalamrange tersebut jika dilakukan proses pemanasan. Kurva diatas menyatakan fasa yang terjadi pada spesimen sampaitemperatur austenit yang diuji jominy. Dimana pada bagian yang terkenasemprotan air mengalami pendinginan cepat, dapat dilihat pada grafik dengannilai HRC paling tinggi dengan fasa martensit. Kemudian dengan seiringnya peningkatan jarak dari ujung menujupangkal spesimen memiliki penurunan angka kekerasan. Hal ini disebabkan padaKelompok 5 38
  55. 55. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominybagian tersebut tidak mengalami quenching / pendinginan nya lambat. Haltersebut dapat dilihat dari perubahan fasa pada grafik yang ditunjukkan, yaitu darifasa martensit, fasa martensit dan perlit, fine perlit dan perlit. Gambar C.2 Hardenability band2.3 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Sifat Mampu Keras Hal-hal yang mempengaruhi sifat mampu keras suatu material adalah:1. Kecepatan pendinginan Setelah logam dipanaskan, lalu dilakukan pendinginan cepat, maka logam akan menjadi semakin keras. Proses pendinginan material dapat dilakukan dengan beberapa cara yaitu: a. Annealing Pemanasan material sampai suhu austenit ( 7270 C ) lalu di holding kemudian dibiarkan dingin didalam tungku. Proses ini menghasilkan material yang lebih lunak dari semula. b. Normalizing Pemanasan material sampai suhu austenit ( 7270 C ) lalu di holding kemudian didinginkan di udara.Kelompok 5 39
  56. 56. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy c. Quenching Pemanasan material sampai suhu austenit ( 7270 C ) lalu di holding kemudian dilakukan pendinginan cepat, yaitu dicelupkan kedalam media. Medianya adalah air, air garam dan oli. Proses ini yang menghasilkan material yang lebih keras dari semula.2. Komposisi kimia Komposisi kimia menentukan Hardenability Band. Karena komposisi material menentukan struktur dan sifat material. Semakin banyak unsur kimia yang menyusun suatu logam, maka makin keras logam tersebut3. Kandungan karbon Semakin banyak kandungan karbon dalam suatu material maka makin keras material tersebut. Hal inilah yang menyebabkan baja karbon tinggi memiliki kekerasan yang tinggi setelah proses pengerasan kerena akan membentuk martensit yang memiliki kekerasan yang sangat tinggi. Untuk meningkatkan kadar karbon dari beberapa material dapat dilakukan dengan beberapa perlakuan, yaitu: a. Carborizing Yaitu proses penambahan karbon pada baja, dengan menyemprotkan karbon pada permukaan baja. b. Nitriding Yaitu proses penambahan nitrogen untuk meningkatkan kekerasan material. c. Carbonitriding Yaitu proses penambahan karbon dan nitrogen secara sekaligus untuk meningkatkan kekerasan material.Kelompok 5 40
  57. 57. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy2.4 Kurva CCT dan TTT 1. Baja Hypoeutectoid a. Kurva CCT b. Kurva TTT Gambar C.3 Kurva CCT dan TT Baja Hypoeutectoid 2. Baja eutectoid a. Kurva CCT b. Kurva TTT Gambar C.4 Kurva CCT dan TTT Baja Eutectoid 3. Baja Hypereutectoid a. Kurva CCT b. Kurva TTT Gambar C.5 Kurva CCT dan TTT Baja HypereutectoidKelompok 5 41
  58. 58. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy Dari kurva CCT di atas dapat kita lihat beberapa perbedaan. Pada bajaHypoeutektoid ada dua fasa yang terbentuk matertensit dan perlit. Terbentuk fasaMartensite + perlit setelelah melewati garis perlit start dan martensite finish.Perlite 100%Terbentuk karena pada saat pendinginan spesimen tidak melewati fasa martensiteawal dan martensite finish. Pada baja eutektoid tebentuk tiga fasa setelah dilakukan pendinginan. Fasapertama yang terbentuk yaitu martensite 100%, pendinginan dengan membiarkanbaja di udara mengasilkan fasa martensite + perlite. Sedangkan pendinginandidalam tungku atau secara lambat menghasilkan perlite 100%. Pada baja hyper eutektoid juga terbentuk tiga, sama seperti pada bajaeutektoid. Tetapi pada baja hyper eutektoid waktu yang dibutuhkan agak lama. Pada kurva TTT, setelah spesimen mencapai suhu austenit (727 oC) dilakukanholding terlebih dahulu gunanya agar semua bagian spesimen benar-benarmendapat panas yang sama.Kelompok 5 42
  59. 59. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy BAB III METODOLOGI3.1 Peralatan 1. Aparatus Jominy 2. Tungku Pemanas 3. Spesimen ( ASSAB 760 ) 4. Air 5. Mesin Uji Rockwell3.2 Skema Alat Gambar C.6 Skema Alat Uji Jominy3.3 Prosedur Percobaan 1. Buat skema pemanasan spesimen dalam tungku,meliputi pilihan temperatur austenit, dan lamanya waktu pemanasan dan penahanan temperatur. 2. Bersihkan spesimen dan masukkan spesimen ke dalam tungku. 3. Hidupkan tungku dan set proses pemanasan menurut skema yang telah direncanakan. Proses pemanasan dimulai.Kelompok 5 43
  60. 60. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy 4. Proses pemanasan selesai, spesimen dipasang pada kedudukan yang telah disediakan (gunakan sarung tangan, penjepit dan sepatu pengaman). 5. spesimen dikikir rata dan dibersihkan untuk pengukuran kekerasan Rockwell. 6. Kekerasan spesimen diukur pada setiap posisi dengan interval ¼ inchi.Kelompok 5 44
  61. 61. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN4.1 Data Hasil Percobaan Tabel C.1 Komposisi Kimia Komposisi %C % Mn % Si Maximum 0.5 0.6 0.3 Minimum 0.4 0.45 0.25 Tabel C.2 Hasil Percobaan Uji Jominy Titik Pengujian Jarak Kekerasan (HRC) 1 1 cm 27.5 2 1 cm 20 3 1 cm 18.5 4 1 cm 15 5 1 cm 12 6 1 cm 9 7 1 cm 7 8 1 cm 54.2 Pengolahan Data  Butir 4 1. Diameter Ideal (DI) % C max = 0,5 DI max = 0.305 % C min = 0,4 DI min = 0.275 2. Multiplying Factor (MF)  Mn %Mn max = 0,6 MF max = 2,95 %Mn min = 0,45 MF min = 2,45Kelompok 5 45
  62. 62. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy  Si %Si max = 0,3 Si max = 1,2 %Si min = 0,25 Si min = 1,15 3. Diameter Ideal Critical (DIC) DIC max = DI max x MF Mn max x MF Si max = 0.305 x 2.95 x 1.20 = 1.078 DIC min = DI min x MF Mn min x MF Si min = 0.275 x 2.45 x 1.15 = 0.775 4. Initial Hardness (IH) % C max = 0,5 IH max = 62.5 % C min = 0,4 IH min = 57.5 5. Dividing Factor Posisi DF max DF min 1 1.80 2.35 2 2.80 3.35 3 3.40 3.85 4 3.75 4.20 5 3.95 4.40 6 4.15 4.60 7 4.30 4.75 8 4.55 5.00 6. HRCKelompok 5 46
  63. 63. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 JominyKelompok 5 47
  64. 64. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy  Butir 5 1. Diameter Ideal (DI) % C max = 0,5 DI max = 0.282 % C min = 0,4 DI min = 0.252 2. Multiplying Factor (MF)  Mn %Mn max = 0,6 MF max = 2,95 %Mn min = 0,45 MF min = 2,42  Si %Si max = 0,3 Si max = 1,2 %Si min = 0,25 Si min = 1,15 3. Diameter Ideal Critical (DIC) DIC max = DI max x MF Mn max x MF Si max = 0.282 x 2.95 x 1.20 = 0.998 DIC min = DI min x MF Mn min x MF Si min = 0.252 x 2.42 x 1.15 = 0.701Kelompok 5 48
  65. 65. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy 4. Initial Hardness (IH) % C max = 0,5 IH max = 62.5 % C min = 0,4 IH min = 57.5 5. Dividing Factor Posisi DF max DF min 1 1.90 2.25 2 2.95 3.30 3 3.55 3.80 4 3.90 4.15 5 4.10 4.30 6 4.30 4.55 7 4.50 4.70 8 4.70 4.95Kelompok 5 49
  66. 66. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy  Butir 6 1. Diameter Ideal (DI) % C max = 0,5 DI max = 0.262 % C min = 0,4 DI min = 0.234Kelompok 5 50
  67. 67. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy 2. Multiplying Factor (MF)  Mn %Mn max = 0,6 MF max = 2,94 %Mn min = 0,45 MF min = 2,4  Si %Si max = 0,3 Si max = 1,2 %Si min = 0,25 Si min = 1,15 3. Diameter Ideal Critical (DIC) DIC max = DI max x MF Mn max x MF Si max = 0.262 x 2.94 x 1.20 = 0.924 DIC min = DI min x MF Mn min x MF Si min = 0.234 x 2.4 x 1.15 = 0.645 4. Initial Hardness (IH) % C max = 0,5 IH max = 62.5 % C min = 0,4 IH min = 57.5 5. Dividing Factor Posisi DF max DF min 1 1.95 2.40 2 3.00 3.50 3 3.55 3.95 4 3.90 4.30 5 4.10 4.50 6 4.30 4.75 7 4.45 4.90 8 4.70 5.00Kelompok 5 51
  68. 68. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 JominyKelompok 5 52
  69. 69. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy  Butir 7 1. Diameter Ideal (DI) % C max = 0,5 DI max = 0.245 % C min = 0,4 DI min = 0.217 2. Multiplying Factor (MF)  Mn %Mn max = 0,6 MF max = 2,95 %Mn min = 0,45 MF min = 2,45  Si %Si max = 0,3 Si max = 1,2 %Si min = 0,25 Si min = 1,15 3. Diameter Ideal Critical (DIC) DIC max = DI max x MF Mn max x MF Si max = 0.245 x 2.95 x 1.20 = 0.867 DIC min = DI min x MF Mn min x MF Si min = 0.217 x 2.45 x 1.15 = 0.611Kelompok 5 53
  70. 70. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy 4. Initial Hardness (IH) % C max = 0,5 IH max = 62.5 % C min = 0,4 IH min = 57.5 5. Dividing Factor Posisi DF max DF min 1 2 2.35 2 3.25 3.35 3 3.6 3.85 4 3.95 4.25 5 4.15 4.4 6 4.35 4.6 7 4.55 4.75 8 4.75 5Kelompok 5 54
  71. 71. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy  Butir 8 1. Diameter Ideal (DI) % C max = 0,5 DI max = 0.222 % C min = 0,4 DI min = 0.198Kelompok 5 55
  72. 72. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy 2. Multiplying Factor (MF)  Mn %Mn max = 0,6 MF max = 2,95 %Mn min = 0,45 MF min = 2,4  Si %Si max = 0,3 Si max = 1,2 %Si min = 0,25 Si min = 1,15 3. Diameter Ideal Critical (DIC) DIC max = DI max x MF Mn max x MF Si max = 0.222 x 2.95 x 1.20 = 0.786 DIC min = DI min x MF Mn min x MF Si min = 0.198 x 2.4 x 1.15 = 0.546 4. Initial Hardness (IH) % C max = 0,5 IH max = 62.5 % C min = 0,4 IH min = 57.5 5. Dividing Factor Posisi DF max DF min 1 2.4 3 2 3.45 3.85 3 3.95 4.3 4 4.3 4.6 5 4.45 4.8 6 4.7 5 7 4.85 5 8 5 5Kelompok 5 56
  73. 73. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 JominyKelompok 5 57
  74. 74. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy4.3 Tabel Hasil Perhitungan Butir no 8 Tabel C.3 Hasil Perhitungan Uji Jominy Posisi HRC Max HRC Min HRC Praktikum 1 26.04 19.17 27.5 2 18.12 14.94 20 3 15.82 13.37 18.5 4 14.53 12.5 15 5 14.04 11.98 12 6 13.29 11.5 9 7 12.89 11.5 7 8 12.5 11.5 5Kelompok 5 58
  75. 75. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy4.4 Grafik Hardenability Band 30 25 20 HRC 15 HRC Max HRC Min 10 HRC Praktikum 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 TitikKelompok 5 59
  76. 76. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy4.5 Analisa Pada percobaan jominy ini, bertujuan untuk mengetahui sifat kemampu kerasan dari baja dengan serangkaian perlakuan panas ke material atau baja tersebut. Pada praktikum kali ini, pemanasan dilakukan pada temperatur 9100 C. Setelah itu dilakukan pendinginan dengan menyemprotkan air pada salah satu ujung dari baja tersebut. Setelah spesimen dingin, spessimen tersebut di amplas lalu di gerinda, hal ini bertujuan untuk meratakan permukaan spesimen. Selanjutnya baru material di uji keras dengan mesin Rockwell untuk mendapatkan harga kekerasan dari baja tersebut. Uji keras dilakukan pada 8 titik dengan jarak 1 cm antara titik satu dengan titik yang lain. Dari 8 titik tersebut didapat angka kekerasan sebagai berikut : Titik 1 -> 27.5 Titik 2 -> 20 Titik 3 -> 18.5 Titik 4 -> 15 Titik 5 -> 12 Titik 6 -> 9 Titik 7 -> 7 Titik 8 -> 5 Dari hasil diatas, dapat dilihat bahwa besar kekerasan di ujung material memiliki kekerasan yang paling besar, lalu berangsur menurun terus sampai ke pangkal material yang memiliki angka kekerasan paling rendah. Selanjutnya dari hasil perhitungan yang telah dicari, didapat besar HRC max adalah sebagai berikut : Titik 1 -> 26.04 Titik 2 -> 18.12 Titik 3 -> 15.82 Titik 4 -> 14.53 Titik 5 -> 14.04Kelompok 5 60
  77. 77. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy Titik 6 -> 13.29 Titik 7 -> 12.89 Titik 8 -> 12.5 Sedangkan HRC min yang didapat adalah sebagai berikut : Titik 1 -> 19.17 Titik 2 -> 14.94 Titik 3 -> 13.37 Titik 4 -> 12.5 Titik 5 -> 11.98 Titik 6 -> 11.5 Titik 7 -> 11.5 Titik 8 -> 11.5 Secara teori, seharusnya harga HRC praktikum berada diantara besar HRC max dan HRC min. Tetapi pada prakteknya, terdapat beberapa titik yang tidak sesuai dengan teori. Ada yang HRC max nya berada di bawah HRC prakikum dan ada pula HRC min yang berada diatas HRC praktikum, hal ini dapat dilihat dengan jelas dari grafik. Kesalahan ini mungkin disebabkan karena kekurang telitian praktikan dalam membaca tabel / grafik dividing factor, besar HRC max dan HRC min yang di dapat tidak akurat.Kesalahan juga dapat disebabkan karena ketidak telitian praktikan saat melakukan uji keras, sehingga HRC yang di dapat menjadi tidak akurat.Kelompok 5 61
  78. 78. Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy BAB V PENUTUP5.1 Kesimpulan Kekerasan baja yang paling besar adalah pada ujung baja yaitu bagian yang didinginkan lebih dulu dengan air. Kekerasan nya menurun seiring dengan semakin jauhnya jarak dari ujung baja atau semakin dekat dengan pangkal baja.5.2 Saran Untuk praktikan selanjutnya agar pada saat pengamplasan spesimen, agar mengamplasnya sampai rata agar pada saat uji keras mendapatkan hasil yang akurat. Dan pada saat mencari perhitungan agar teliti dalam membaca tabel/grafik yang ada supaya hasil yang di dapat akurat.Kelompok 5 62

×