Dokumen ini membahas tentang proses aging hardening pada logam aluminium. Proses aging hardening dilakukan untuk meningkatkan kekerasan aluminium dan terdiri atas tahap solution heat treatment, quenching, dan precipitation heat treatment yang terdiri atas natural aging dan artificial aging. Artificial aging dilakukan pada temperatur antara 100-200°C untuk membentuk zona presipitasi yang dapat meningkatkan kekerasan aluminium.

1. UNIVERSITAS TRISAKTI
AGING HARDENING
Disusun Oleh :
Nama : Haris Santoso
NIM : 061001700522
Dosen : Dr. Rianti Dewi S. A, ST, M.Eng, IPM
Bidang Studi : Teknik Mesin
PROGRAM STRATA SATU BIDANG ILMU TEKNIK
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
JAKARTA
2018

2. 2
Aging Hardening
Haris Santoso
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Trisakti
Email : santosoharis7@gmail.com
Abstrak
Mesin merupakan alat yang sangat membantu kehidupan manusia. Mesin tersusun dari
berbagai macam komponen yang berasal dari material dengan sifat yang berbeda-beda.
Material yang banyak digunakan pada mesin adalah aluminium. Salah satu sifat yang
diperlukan untuk desain mesin adalah sifat keras. Salah satu proses pengerasan pada aluminium
adalah aging hardening. Pada karya ilmiah ini membahas tentang proses aging hardening pada
logam aluminium.
Kata kunci : aging, hardening, precipitation, aluminium
I. Pendahuluan
Pada era sekarang ini manusia banyak
tergantung pada mesin dalam kehidupan
sehari-hari. Mesin merupakan suatu
rangkaian komponen yang membentuk
mekanisme-mekanisme tertentu.
Komponen dibuat dari meterial yang
berbeda-beda. Sifat yang dibutuhkan dari
setiap komponen mesin juga berbeda-beda.
Aluminium merupakan material komponen
mesin yang banyak digunakan. Selain
digunakan sebagai komponen mesin,
aluminium juga banyak digunakan dalam
peralatan rumah tangga. Sifat alumunium
yang digunakan berbeda-beda tergantung
dari desain yang akan dibuat. Alumunium
juga merupakan material yang dapat diubah
sifatnya mengikuti kebutuhan desain. Salah
satu sifat yang dapat dirubah adalah
kekerasan. Kekerasan alumunium dapat
dinaikan dan dapat diturunkan. Salah satu
proses untuk menaikan tingkat kekerasan
aluminium adalah proses aging hardening.
II. Landasan Teori
II.1. Precipitation Hardening
(Pengerasan Presipitasi)
Penguatan dan pengerasan logam paduan
bisa ditingkatkan dengan pembentukan
penyebaran partikel-partikel dari fasa
kedua kedalam matrik fasa yang asli atau
pertama. Hal ini dilakukan dengan
perlakuan panas yang tepat. Prosesnya
disebut precipitation hardening karena
partikel-partikel kecil dari fasa yang baru
membentuk precipitasi atau endapan.
Terkadang disebut pula dengan sebutan age
hardening (pengerasan penuaan), karena
proses penguatan terjadi karena proses
waktu.
Contoh-contoh logam yang diperkeras
dengan pengerasan presipitasi adalah,
almunium-tembaga, tembaga-berylium,
tembaga-timah dan magnesium-
aluminium, dan lain sebagainya.
Precipitation hardening dan perlakuan baja
untuk membentuk martensit adalah
fenomena yang sama sekali berbeda
walaupun proses perlakuan panas hampir
sama.

3. 3
Proses precipitation hardening terjadi atas
dua tahap yaitu:
II.1.1. Solution Heat Treating
Pada T0 struktur logam adalah α, dengan
komposisi C0. Kemudian dilakukan
pendinginan cepat hingga temperatur T1
yaitu temperatur ruang sehingga phase β
tidak bisa terbentuk. Karena itu kondisi
logam adalah tidak setimbang atau non
equilibrium dimana hanya ada phase α
jenuh dengan atom β didalamnya. Sifat
bahan adalah lunak dan lemah. Proses
solution heat treatment dapat dijelaskan
dalam gambar 4, pada temperatur T1
tersebut pemanasan ditahan beberapa saat
agar didapat larutan padat yang mendekati
homogen.
Gambar 1. Diagram fase pemanasan logam
paduan.
II.1.2. Precipitation Heat Treating
Setelah solution heat treatment dan
quenching tahap selanjutnya dalam proses
age hardening adalah aging atau penuaan.
Perubahan sifat-sifat dengan berjalanya
waktu pada umumnya dinamakan aging
atau penuaan. Aging atau penuaan pada
paduan aluminium dibedakan menjadi dua,
yaitu penuaan alami (natural aging ) dan
penuaan buatan (artificial aging ), adapun
penjelasan dari keduanya adalah sebagai
berikut ini.
II.1.2.1. Natural Aging
Penuaan alami (natural aging) adalah
penuaan untuk paduan aluminium yang di
age hardening dalam keadaan dingin.
Natural aging berlangsung pada temperatur
ruang antara 15oC - 25oC dan dengan
waktu penahanan 5 sampai 8 hari.
II.1.2.2. Artificial aging
Penuaan buatan (artifical aging) adalah
penuaan untuk paduan aluminium yang di
age hardening dalam keadaan panas.
Artifical aging berlangsung pada
temperatur antara 100℃-200℃ dan dengan
lamanya waktu penahanan antara 1 sampai
24 jam. Artificial aging dalam proses age
hardening dapat dilakukan beberapa variasi
perlakuan yang dapat mempengaruhi hasil
dari proses age hardening. Salah satu
variasi tersebut adalah variasi temperatur
artificial aging. Temperatur artificial
agiing dapat ditetapkan pada temperatur
saat pengkristalan paduan alumunium
(150℃), di bawah temperatur pengkristalan
atau di atas temperatur pengkristalan logam
paduan alumunium.
Pengambilan temperatur artificial aging
pada temperatur antara 100℃- 200℃ akan
berpengaruh pada tingkat kekerasan sebab
pada proses artificial aging akan terjadi
perubahan-perubahan fasa atau struktur.
Perubahan fasa tersebut akan memberikan
sumbangan terhadap pengerasan
Berikut adalah urutan perubahan fasa yang
terjadi pada proses artificial aging:
II.1.2.2.1. Larutan Padat Lewat Jenuh
(Super Saturated Solid
Solution α)
Setelah paduan alumunium melawati tahap
solution heat treatment dan quenching
maka akan didapatkan larutan padat lewat
jenuh pada temperatur kamar. Pada kondisi
ini secara simultan kekosongan atom dalam
keseimbangan termal pada temperatur
tinggi tetap pada tempatnya. Setelah
pendinginan atau quenching, maka logam

4. 4
paduan alumunium menjadi lunak jika
dibandingkan dengan kondisi awalnya.
II.1.2.2.2. Zona [GP 1]
Zona [GP 1] adalah zona presipitasi yang
terbentuk oleh temperatur penuaan atau
aging yang rendah dan dibentuk oleh
segregasi atom Cu dalam larutan padat
lewat jenuh atau super saturated solid
solution α. 16 Zona [GP 1] akan muncul
pada tahap mula atau awal dari proses
artificial aging. Zona ini terbentuk ketika
temperatur artificial aging dibawah 100℃
atau mulai temperatur ruang hingga
temperatur 100℃ dan Zona [GP 1] tidak
akan terbentuk pada temperatur artificial
aging yang terlalu tinggi. Terbentuknya
Zona [GP 1] akan mulai dapat
meningkatkan kekerasan logam paduan
alumunium.
II.1.2.2.3. Zona [GP 2] atau Fasa θ”
Setelah temperatur artificial aging
melewati 100℃ ke atas, maka akan mulai
muncul fasa θ” atau zona [GP 2]. Pada
temperatur 1300C akan terbentuk zona
[GP2] dan apabila waktu penahanan
artificial agingnya terpenuhi maka akan
didapatkan tingkat kekerasan yang optimal.
Biasanya proses artificial aging berhenti
ketika sampai terbentuknya zona [GP 2]
dan terbentuknya fasa antara yang halus
(presipitasi θ”), karena setelah melewati
zona [GP 2] maka paduan akan kembali
menjadi lunak. Jika proses artificial aging
berlangsung sampai terbentuknya fasa θ”
atau zona [GP 2], maka disebut dengan
pengerasan tahap kedua.
II.1.2.2.4. Fasa θ’
Pada paduan alumunium dinaikan
temperatur aging atau waktu aging
diperpanjang tetapi temperaturnya tetap,
maka akan terbentuk presipitasi dengan
struktur kristal yang teratur yang berbeda
dengan fasa θ’. Fasa ini dinamakan fasa
antara atau fasa θ’. Terbentuknya fasa θ’ ini
masih dapat memberikan sumbangan
terhadap peningkatan kekerasan pada
paduan alumunium. Peningkatan kekerasan
yang terjadi pada fasa θ’ ini berjalan sangat
lambat.
II.1.2.2.5. Fasa θ
Apabila temperatur dinaikan atau waktu
penuaan diperpanjang, maka fasa θ’
berubah menjadi fasa θ. Jika fasa θ
terbentuk maka akan menyebabkan paduan
aluminium kembali menjadi lunak.
Sementara waktu penahanan dalam
artificial aging merupakan salah satu
komponen yang dapat mempengaruhi hasil
dari proses age hardening secara
keseluruhan. Seperti halnya temperatur,
waktu penahanan pada tahap artificial aging
akan mempengaruhi perubahan struktur
atau perubahan fasa paduan alumunium.
Sehingga pemilihan waktu penahan
artificial aging harus dilakukan dengan
hati-hati.
II.2. Uji Metalografi
Metalografi merupakan suatu disiplin ilu
yang mempelajari metode observasi atau
pemeriksaan atau pengamatan atau
pengujian dengan tujuan untuk menentukan
atau mempelajari hubungan antar struktur
dengan sifat atau karaktter yang pernah
dialami oleh logam atau paduan.
Kebanyakan sifat makroskopik dari
material berhubungan dengan mikrotruktur.
Sifat mekanik material seperti tensile
strengh ,elongasi, sifat terhadap panas dan
juga sifat keistrikan berhubungan langsung
dengan mikrostruktur. Pemahaman dari
hubungan antara mikrostruktur dan sifat
makroskopik yang mempunyai peran
penting dalam pengembangan material
merupakan tujuan utama dari metalografi.
Dengan menguji dan mengamati
mikrostruktur suatu material , maka
performa material tersebut dapat dilihat.
Karena itu metalografi digunakan di semua
tahap selama pembuatan material tersebut
dari mulai pengembangan, produksi,
manufaturing process control, dan bahkan
analisis kegagalan logam. Metalografi

5. 5
biasanya dilakukan dengan alat mikroskop
optik. Untuk saat ini mikroskop yang
digunakan sudah dihubungkan dengan
komputer yang dilengkapi dengan sistem
analisis gambar yang akurat. Dari hasil
pengamatan mikroskop tersebut dapat
dihitung ukuran ,bentuk dan distribusi fasa
dan juga didapat matriks mikrostruktu.
Selain itu jika data mikrostruktur sudah
didapat, dengan data tesebut kita dapat
memprediksi sifat sifat mekanik seperti
deformasi plastis, elongasi, dan kekuatan
tarik.
Sebelum dilakukan pengamatan lebih
lanjut, preparasi spesimen yang harus
dilakukan meliputi pembingkaian
(mounting), pengamplasan, pemolesan
(polishing) dan pengetsaan (polishing).
Mounting dilakukan untuk melindungi tepi
material dan mempertahankan permukaan
material, mengisi kekosongan pada
material, memudahkan untuk memegang
material yang berbentuk iregular. Mounting
biasanya dilakukan dengan resin.
Selanjutnya pengamplasan dilakukan
dengan mengamplas bagian permukaan
yang akan diuji dengan amplas dengan
tingkat kekasaran yang menurun sampai
permukaan siap untuk dipoles. Selanjutnya
dipoles dengan menggunkan serbuk
alumina. Lalu dilakukan etching agar
mikrostruktur muncul dan dapat dilihat di
mikroskop. Dalam praktikum ini dijelaskan
analisis kuantitatif untuk menentukan
ukuran butiran rata rata berdasarkan ASTM
dengan metode point count, penentuan
fraksi volume butiran dengan
menggunakan metode Hillard Single-Circle
dan metode aspect ratio.
II.3. Uji kekerasan
Kekerasan suatu material dapat
didefinisikan sebagai ketahanan material
tersebut terhadap gaya penekanan dari
material lain yang lebih keras. Sedangkan
uji kekerasan adalah suatu proses untuk
mengetahui nilai kekerasan suatu material.
Penekanan tersebut dapat berupa
mekanisme penggoresan (stratching),
pantulan ataupun indentasi dari material
terhadap suatu permukaan benda uji.
Berdasarkan mekanisme penekanan
tersebut, dikenal 3 metode kekerasan:
III.3.1. Metode Gores
Metode ini dikenalkan oleh Fredrich Mohss
yang membagi kekerasan material di dunia
ini berdasarkan skala Mohs. Skala ini
bervariasi dari nilai 1 untuk kekerasan yang
paling rendah, sebagaimana dimiliki oleh
material talk, hingga skala 10 sebagai
kekerasan tertinggi, sebagaimana dimiliki
oleh intan.
III.3.2. Metode pantul (rebound)
Kekerasan suatu material ditentukan oleh
alat Scleroscope yang mengukur tinggi
pantulan suatu pemukul (hammer) dengan
berat tertentu yang dijatuhkan dari suatu
ketinggian terhadap benda uji. Tinggi
pantulan (rebound) yang dihasilkan
mewakili kekerasan benda uji. Semakin
tinggi pantulan tersebut, yang ditunjukkan
oleh dial pada alat pengukur, maka
kekerasan benda uji dinilai semakin tinggi.
III.3.3. Metode Identasi
Tipe pengetasan kekerasan material/logam
ini adalah dengan mengukur tahanan plastis
dari permukaan suatu material konstruksi
mesin dengan specimen standar terhadap
penetrator.
III. Pembahasan
Sebelum dilakukan pengerasan pada
aluminium, harus dilakukan uji metalografi
untuk mengetahui struktur mikro
aluminium. Setelah itu, dilakukan uji keras
pada aluminium untuk mengetahui nilai
kekerasan aluminium. Nilai kekerasan
tersebut akan dinaikan dengan proses aging
hardening. Proses awal aging hardening
adalah dengan memanaskan aluminium
didalam tungku pemanasan.
Mekanisme pengerasan presipitasi
umumnya dilakukan pada paduan

6. 6
aluminium. Perlakuan panas pada
aluminium paduan dilakukan dengan
memanaskan sampai terjadi fase tunggal
kemudian ditahan beberapa saat dan
diteruskan dengan pendinginan cepat
hingga tidak sempat berubah ke fase lain.
Berikut ini merupakan grafik proses
pemanasan terhadap waktu bisa dilihat pada
gambar 2, dilengkapi dengan gambar
struktur mikro yang terbetuk pada setiap
perlakuan yang telah dilakukan.
Gambar 2. Diagram Pemanasan Aging
Hardening
Dalam kurva penuaan dibawah ini, pada
awal-awal tahap artificial aging struktur
atau fasanya masih berupa larutan padat
lewat jenuh (Super Saturated Solid
Solution).
Gambar 3. Kurva Hubungan Waktu Aging
dengan Kekerasan
Seiring dengan penambahan waktu
penuaan atau ketika penuaan sampai di
daerah under aged, maka mulai terbentuk
zona presipitat zona [GP 1] dan paduan
aluminium menjadi agak kuat dan keras.
Ketika waktu aging ditambah lagi maka
akan masuk dalam daerah peak aged. Pada
daerah peak aged presipitat mengumpul
atau mulai terbentuk zona [GP 2] dan fasa
antara yang halus (fasa θ’). Jika fasa-fasa
tersebut mulai terbentuk maka akan
didapatkan tingkat kekerasan dan kekuatan
logam 18 paduan alumunium yang optimal.
Apabila setelah mencapai peak aged
(puncak penuaan) waktu artificial aging
masih ditambah lagi maka akan masuk
dalam daerah over aged. Pada daerah over
aged ini akan didapatkan fasa θ, jika fasa θ
ini terbentuk maka akan menyebabkan
paduan alumunium menjadi lunak kembali
dan berkurang kekerasannya.
IV. Kesimpulan
Aging hardening merupakan proses
perlakuan panas yang dapat dilakukan
untuk menaikan nilai kekerasan paduan
aliminium. Proses yang dilakukan adalah
dengan memanaskan aluminium sampai
suhu tertentu dan ditahan beberapa saat
sebelum dilakukan pendinginan dengan
cepat. Setelah itu aluminium dipanaskan
dengan suhu dibawah suhu pemanasan
awal selama waktu tertentu. Proses
pengerasan terjadi saat zona [GP 1]. Zona
tersebut adalah zona presipitasi yang
terbentuk oleh temperatur penuaan atau
aging yang rendah dan dibentuk oleh
segregasi atom Cu dalam larutan padat
lewat jenuh atau super saturated solid
solution α. Terbentuknya Zona [GP 1]
akan mulai dapat meningkatkan kekerasan
logam paduan alumunium.
V. Daftar Pustaka
[1]. Subagyo, N. Imam. Analisis Pengaruh
Artificial Aging Terhadap Sifat
Mekanis Pada Aluminium Seri 6061.
Skripsi, Universitas Lampung, Bandar
Lampung, 2017.

7. 7
[2]. Fadhilah, Irfan. Analisis Struktur
Mikro (Metalografi). Institut
Teknologi Bandung, Bandung.
[3]. Wahyuni, Ika. Uji Kekerasan Material
dengan Metode Rockwell. Universitas
Airlangga, Surabaya.