PENGARUH WAKTU TAHAN DAN TEMPERATUR PADA PROSES NORMALIZING TERHADAP KEKERASAN DAN KEULETAN BAHAN EMS 45 SETELAH PENGELASAN

SKRIPSI

ditulis sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

oleh

Aulia Rachman Hanif

5201413028

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2017

i

ii

PRAKATA

Segala puji bagi Allah SWT atas rahmat dan hidayah-Nya sehingga

penulis dapat menyusun skripsi dengan judul “Pengaruh Waktu Tahan dan

Temperatur Proses Normalizing Terhadap Kekerasan dan Keuletan Bahan EMS

45 Setelah Pengelasan”. Skripsi ini disusun dalam rangka menyelesaikan studi

Strata 1 sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Pendidikan pada

Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Universitas

Negeri Semarang. Skripsi ini dapat diselesaikan berkat bimbingan, motivasi dan

bantuan semua pihak. Pada kesempatan ini dengan segala hormat penulis ingin

menyampaikan terimakasih kepada:

1. Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

2. Dr. Ir. Basyirun, S.Pd., M.T., IPP selaku dosen pembimbing I yang telah

memberikan bimbingan dan masukan kepada penulis dalam penyusunan

skripsi.

3. Drs. Pramono, M.Pd, selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan

bimbingan dan masukan kepada penulis dalam penyusunan skripsi.

4. Dr. Murdani, M.Pd selaku dosen penguji yang telah menguji dan memberikan

masukan serta saran kepada penulis.

5. Kedua orang tua yang selalu mendoakan serta memberikan materi dan

motivasi.

6. Teman-teman yang telah banyak membantu dan memberikan motivasi kepada

penulis dalam penyusunan skripsi.

Penulis dalam hal ini telah berusaha yang terbaik untuk menyusun skripsi

ini, namun seperti halnya pepatah tak ada gading yang tak retak, oleh karena itu

penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat konstruktif sangat

diharapkan demi meningkatkan wawasan penulis. Semoga skripsi ini dapat

bermanfaat bagi semuanya, khususnya Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri

Semarang.

Semarang, oktober 2017

iii

iv

ABSTRAK

Aulia Rachman Hanif. 2017. Pengaruh Waktu Tahan dan Temperatur Proses

Normalizing Terhadap Kekerasan dan Keuletan EMS 45 Setelah Pengelasan. Dr.Ir.

Basyirun, S.Pd., M.T., IPP, Dr.Pramono, M.Pd, Pendidikan Teknik Mesin

Pemanasan kembali setelah pengelasan atau dalam bahasa inggris sering

disebut Post Weld Heat Treatment (PWHT) yang digunakan untuk

mengembalikan sebagian sifat bahan dan menyeragamkan struktur adalah

normalizing. Perubahan nilai kekerasan dan keuletan bahan setelah normalizing

dipengaruhi oleh temperatur dan waktu tahan yang digunakan. Di tiap daerah hasil

pengelasan yaitu logam dasar, Heat Affected Zone (HAZ), dan logam las memiliki

kekerasan dan keuletan yang berbeda.

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui seberapa pengaruh perlakuan

panas normalizing pasca pengelasan (PWHT) terhadap kekerasan dan keuletan

EMS 45. Selain itu, proses normalizing juga akan dilakukan dengan

memvariasikan temperatur dan waktu tahan. Akan diketahui temperatur dan

waktu tahan yang tepat untuk menghasilkan kekerasan dan keuletan sesuai

kebutuhan. Variasi waktu tahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah 10

menit, 20 menit, 30 menit, 40 menit, dan 50 menit. Variasi temperatur yang

digunakan dalam penelitian ini adalah 800oC, 825

oC, 850

oC, 875

oC, dan 900

oC.

kemudian diuji kekerasan dan nilai tegangan lenturnya (bending).

Hasil normalizing diukur dan dihitung nilai kekerasan pada daerah HAZ,

logam las, dan logam induk. Di ketiga daerah tersebut nilai kekerasan meningkat

jika temperatur naik, nilai kekerasan menurun jika waktu tahan meningkat. Hasil

pengujian bending pada normalizing waktu tahan 10 menit sebesar 1043 MPa,

waktu tahan 20 menit sebesar 1068 MPa, waktu tahan 30 menit sebesar 1092

MPa, waktu tahan 40 menit sebesar 1194 MPa, dan waktu tahan 50 menit sebesar

1175 MPa. Dapat diketahui semakin lama waktu tahan maka semakin meningkat

nilai tegangan lenturnya. Pengujian bending dengan normalizing temperatur

800oC sebesar 1059 MPa, temperatur 825

oC sebesar 1085 MPa, temperatur 850

oC

sebesar 1045 MPa, dan temperatur 875oC sebesar 1043 MPa. Nilai tegangan

lentur menurun setelah temperatur 825-850 (oC) karena ketebalan dari daerah

yang terpengaruh normalizing juga dipengaruhi oleh temperatur. Semakin tinggi

temperatur maka semakin dalam daerah yang terpengaruh treatment.Menghasilkan material yang getas sehingga nilai tegangan lenturnya menurun.

Kata kunci: PWHT, normalizing, kekerasan, tegangan lentur

v

MOTO DAN PERSEMBAHAN

Moto

� Sabar dan Ikhlas adalah kunci kesuksesan.

� Sesuatu yang terlihat didepan mata kita belum tentu itu yang sebenarnya

terjadi.

� Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan (Al-Insyirah:6)

Persembahan

Skripsi ini saya persembahkan untuk:

� Ibu Sumiyartiningsih dan Bapak Agus

Riyanto, orang tua yang selalu memotivasi

dan mendoakan tanpa mengenal lelah.

� Kakak dan saudara yang telah memberikan

dukungan dan bimbingan.

� Sahabat dan teman-teman di Universitas

Negeri Semarang yang membantu dan

mendukung.

vi

DAFTAR ISI

Halaman

JUDUL ......................................................................................................... i

PENGESAHAN ........................................................................................... ii

PRAKATA ................................................................................................... iii

PERNYATAAN KEASLIAN ..................................................................... iv

ABSTRAK ................................................................................................... v

MOTO DAN PERSEMBAHAN ................................................................ vi

DAFTAR ISI................................................................................................ vii

DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN .................................................. ix

DAFTAR TABEL ....................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xii

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xiv

BAB I. PENDAHULUAN ........................................................................... 1

A. Latar Belakang ........................................................................... 1

B. Identifikasi Masalah ................................................................... 2

C. Batasan Masalah......................................................................... 4

D. Rumusan Masalah ...................................................................... 4

E. Tujuan ........................................................................................ 4

F. Manfaat ...................................................................................... 5

BAB II. KAJIAN PUSTAKA ..................................................................... 5

A. Kajian Teori ............................................................................... 5

1. Normalizing......................................................................... 5

2. Pengujian Kekerasan........................................................... 7

3. Pengujian Keuletan (bending)............................................. 13

4. Pengelasan Shield Metal Arc Welding (SMAW) ............... 17

5. Baja Karbon Tiggi............................................................... 21

B. Kajian Penelitian yang Relevan ................................................. 23

C. Kerangka Pikir ........................................................................... 25

BAB III. METOE PENELITIAN .............................................................. 28

A. Jenis Penelitian........................................................................... 28

vii

viii

B. Variabel Penelitian ..................................................................... 28

C. Bahan Penelitian......................................................................... 28

D. Alat Penelitian ............................................................................ 29

E. Prosedur Penelitian..................................................................... 29

1. Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian..................................... 29

2. Proses Penelitian .................................................................... 30

3. Data Penelitian ....................................................................... 32

F. Tempat Penelitian....................................................................... 33

G. Teknik Pengumpulan Data ......................................................... 34

H. Teknik Analisis Data.................................................................. 34

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN.......................... 37

A. Hasil Penelitian .......................................................................... 37

1. Data Hasil Uji Kekerasan.................................................... 37

2. Pengaruh Waktu Tahan dan Temperatur Terhadap

Kekerasan............................................................................ 41

3. Data Hasil Uji Bending ....................................................... 47

4. Pengaruh Waktu Tahan dan Temperatur Terhadap

Keuletan ............................................................................. 48

B. Pembahasan................................................................................ 49

1. Pengaruh Waktu Tahan danTemperatur Proses

Normalizing Terhadap Kekerasan Bahan EMS 45.............. 49

2. Pengaruh Waktu Tahan dan Temperatur Proses

Normalizing Terhadap Keuletan Bahan EMS 45 ................ 51

BAB V. PENUTUP...................................................................................... 53

A. Simpulan .................................................................................... 54

B. Saran........................................................................................... 55

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 55

LAMPIRAN................................................................................................. 58

DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN

Simbol Arti

� Tegangan

º Derajat

ºC Derajat Celcius

ºF Derajat Fahrenheit

� Teta

“ Inch

< Kurang Dari

> Lebih dari

- Negatif

+ Positif

% Persen

b Lebar

C Karbon

Cr Krom

Cu Tembaga

D Diameter

Fe Ferrous

h Tinggi

Kg Kilogram

L Jarak

mm Millimeter

Mn Mangan

MPa Megapascal

N Newton

P Fosfor

P Beban

S Sulfur

Si Silikon

ix

x

t Tebal

W Moment inertia

Singkatan Arti

AWS American Welding Society

BHN Brinell Hardness Number

CCT Continuous Cooling Transformation

EMS Engineering Mild Steel

HAZ Heat Affected Zone

HR Hardness Rockwell

ht Holding time

JIS Japan Industrial Standards

PWHT Post Weld Heat Treatment

SMAW Shielding Metal Arc Welding

St Steel

tp temperatur

VHN Vickers Hardness Number

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Rockwell Hardness Scale ............................................................. 10

Tabel 2.2 Rumus konversi HRC ke BHN...................................................... 12

Tabel 2.3 Rumus konversi HRB ke BHN ...................................................... 12

Tabel 2.4 Perandingan kekerasan Rockwell-B VHN dan BHN ..................... 12

Tabel 2.5 Pemilihan elektroda terbungkus untuk baja karbon...................... 20

Tabel 2.6 Klasifikasi baja karbon.................................................................. 22

Tabel 3.1 Lembar pengamatan uji kekerasan Vickers................................... 32

Tabel 3.2 Lembar pengamatan uji bending................................................... 33

Tabel 4.1 Hasil uji kekerasan raw material EMS 45 .................................... 38

Tabel 4.2 Hasil uji kekerasan material setelah pengelasan ........................... 38

Tabel 4.3 Hasil uji kekerasan material PWHT normalizing pada HAZ ....... 39

Tabel 4.4 Hasil uji kekerasan material PWHT normalizing pada daerah

logam las ...................................................................................... 39

Tabel 4.5 Hasil uji kekerasan material PWHT normalizing pada daerah

logam induk ................................................................................. 40

Tabel 4.6 Hasil uji bending raw material dan las ........................................ 48

Tabel 4.7 Hasil uji bending material normalizing ........................................ 48

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Diagram fasa besi karbon.......................................................... 5

Gambar 2.2 Diagram CCT ............................................................................ 6

Gambar 2.3 Prinsip Rockwell ........................................................................ 10

Gambar 2.4 Pengujian Vickers ...................................................................... 11

Gambar 2.5 Transversal face bend test ......................................................... 14

Gambar 2.6 Transversal root bend test ......................................................... 15

Gambar 2.7 Transversal side bend test ......................................................... 15

Gambar 2.8 Longitudinal face bend test ...................................................... 16

Gambar 2.9 Longitudinal root bend test ...................................................... 16

Gambar 2.10 Las busur dengan elektroda terbungkus .................................. 18

Gambar 2.11 Pemindahan logam cair ........................................................... 18

Gambar 2.12 Siklus termal las pada beberapa jarak dari batas las ............... 19

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian.............................................................. 29

Gambar 3.2 Kampuh V ................................................................................. 30

Gambar 3.3 Spesimen uji kekerasan ............................................................. 30

Gambar 3.4 Transversal face bend test ......................................................... 31

Gambar 4.1 Pengaruh holding time terhadap nilai kekerasan HAZ ............. 40

Gambar 4.2 Pengaruh holding time terhadap nilai kekerasan daerah

logam las .................................................................................. 41

Gambar 4.3 Pengaruh holding time terhadap nilai kekerasan daerah

logam induk ............................................................................. 42

Gambar 4.4 Pengaruh temperatur terhadap nilai kekerasan HAZ ................ 43

Gambar 4.5 Pengaruh temperatur terhadap nilai kekerasan daerah

xii

xiii

logam las .................................................................................. 44

Gambar 4.6 Pengaruh temperatur terhadap nilai kekerasan daerah

logam induk ........................................................................... 45

Gambar 4.7 Pengaruh holding time terhadap nilai tegangan lentur ............. 49

Gambar 4.8 Pengaruh temperatur terhadap nilai tegangan lentur ................ 50

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Foto – foto kegiatan................................................................ 57

Lampiran 2. Sertifikat baja EMS 45 ........................................................... 59

Lampiran 3. Sertifikat kompetensi las ........................................................ 60

Lampiran 4. Hasil perhitungan nilai kekerasan........................................... 61

Lampiran 5. Hasil perhitungan tegangan lentur.......................................... 65

Lampiran 6. Grafik pengaruh waktu tahan terhadap nilai kekerasan.......... 66

Lampiran 7. Grafik pengaruh waktu tahan terhadap tegangan lentur......... 68

Lampiran 8. Grafik pengaruh temperatur terhadap nilai kekerasan............ 68

Lampiran 9. Grafik pengaruh temperatur terhadap tegangan lentur ........... 71

xiv

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Dalam dunia industri saat ini baja dan besi merupakan material yang

banyak digunakan dalam bidang teknik. Baja memiliki sifat kekerasan, kekuatan,

ketangguhan, dan keuletan yang baik. Baja karbon sedang yang dalam salah satu

penggunaannya yaitu pegas daun mobil. Terkait aplikasinya sebagai pegas daun,

terdapat banyak kasus patah di bagian tengah. Untuk menyambungnya kembali

menggunakan metode pengelasan merupakan teknik yang sering dilakukan.

Menurut Wiryosumarto dan Okumura (2000: 93) untuk mendapatkan

hasil pengelasan yang memiliki kekuatan mendekati kekuatan logam induknya

perlu diperhatikan penggunaan elektroda dan harus dilakukan pre-heat maupun

post – heat. Pemanasan kembali setelah pengelasan (Post Weld Heat Treatment)

yang digunakan untuk mengembalikan sebagian sifat bahan dan menyeragamkan

struktur adalah normalizing (ASM International Hand Book). Normalizing

dilakukan dengan temperatur dan waktu tahan yang berbeda – beda sesuai

kebutuhan.

Perubahan nilai kekerasan dan keuletan bahan setelah normalizing

dipengaruhi oleh temperatur dan waktu tahan yang digunakan. Di tiap daerah hasil

pengelasan yaitu logam dasar, Heat Affected Zone (HAZ), dan logam las memiliki

kekerasan dan keuletan yang berbeda. Variasi temperatur normalizing juga

menghasilkan nilai kekerasan dan keuletan yang berbeda – beda di tiap daerah

tersebut. Kekerasan maksimal yang didapat tiap daerah dicapai dengan temperatur

1

2

yang berbeda - beda (Ristyanto A. et al., 2014: 42 - 44). Kekerasan dan keuletan

bahan akan seragam dengan penambahan waktu tahan proses normalizing ini.

Semakin lama waktu tahan maka semakin lama bagi struktur untuk

menyeragamkan ukuran sehingga kekerasan dan keuletan di tiap daerah hasil

pengelasan akan seragam (Machmud M. N. et al., 2013: 137)

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui seberapa pengaruh perlakuan

panas normalizing pasca pengelasan (PWHT) terhadap kekerasan dan keuletan

EMS 45. Selain itu, proses normalizing juga akan dilakukan dengan

memvariasikan temperatur dan waktu tahan. Akan diketahui temperatur dan

waktu tahan yang tepat untuk menghasilkan kekerasan dan keuletan sesuai

kebutuhan.

B. Identifikasi Masalah

Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat diidentifikasikan faktor-

faktor yang mempengaruhi kekerasan dan keuletan pada baja yang dilakukan

normalizing :

1. Temperatur

2. Laju pemanasan

3. Waktu tahan

4. Laju pendinginan

5. Kadar karbon

3

C. Batasan Masalah

Mengingat terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi kekerasan dan

keuletan hasil normalizing, maka penelitian ini hanya dibatasi pada variasi

temperatur dan waktu tahan dengan ketentuan:

1. Variasi temperatur yang digunakan dalam penelitian ini yaitu 800oC, 825

oC,

850oC, 875

oC, dan 900

oC.

2. Variasi waktu tahan yang digunakan dalam penelitian ini yaitu 10 menit, 20

menit, 30 menit, 40 menit, dan 50 menit.

3. Las yang digunakan adalah SMAW.

4. Pengujian kekerasan yang digunakan adalah Vickers.

5. Pengujian keuletan yang digunakan adalah uji bending.

6. Laju pemanasan dan laju pendinginan diabaikan.

D. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan pembatasan masalah di atas, maka

permasalahan yang dapat dirumuskan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Bagaimana pengaruh temperatur dan waktu tahan proses normalizing

terhadap kekerasan bahan EMS 45?

2. Bagaimana pengaruh temperatur dan waktu tahan proses normalizing

terhadap keuletan bahan EMS 45?

4

E. Tujuan

Berdasarkan rumusan permasalahan di atas, maka tujuan penelitian ini

adalah sebagai berikut :

1. Untuk mengetahui pengaruh temperatur dan waktu tahan proses normalizing

terhadap kekerasan bahan EMS 45.

2. Untuk mengetahui pengaruh temperatur dan waktu tahan proses normalizing

terhadap keuletan bahan EMS 45.

F. Manfaat

Berdasarkan tujuan penelitian di atas, maka manfaat penelitian ini adalah

sebagai berikut :

1. Setelah mengetahui pengaruh temperatur dan waktu tahan proses

normalizing terhadap kekerasan bahan EMS 45, diharapkan dapat

digunakan sebagai acuan untuk memilih temperatur dan waktu tahan proses

normalizing agar menghasilkan kekerasan bahan yang maksimal.

2. Setelah mengetahui pengaruh temperatur dan waktu tahan proses

normalizing terhadap keuletan bahan EMS 45, diharapkan dapat digunakan

sebagai acuan untuk memilih temperatur dan waktu tahan proses

normalizing agar menghasilkan keuletan bahan yang maksimal.

BAB IIKAJIAN PUSTAKA

A. Kajian Teori

1. Normalizing

Penelitian ini menggunakan proses perlakuan panas normalizing untuk

menormalkan kembali sifat-sifat bahan yang berubah akibat proses pengelasan.

Material terutama carbon steel akan mengalami perubahan struktur dan grain size

karena efek dari pemanasan dan pendinginan akibat dari proses pengelasan.

Struktur yang tidak homogen ini menyimpan banyak tegangan sisa yang membuat

material tersebut memiliki sifat yang lebih keras namun ketangguhannya lebih

rendah. Untuk mengembalikan kepada sifat yang diinginkan terutama dalam

ketangguhannya maka struktur yang berubah tadi dikembalikan lagi ke struktur

yang semula.

Gambar 1. Diagram fasa baja karon

(ASM International)

5

6

Normalizing adalah bagian dari proses heat treatment. Normalizing

merupakan siklus austenitizing pemanasan diikuti dengan pendinginan di udara.

Biasanya dipanaskan sampai suhu sekitar 55oC di atas garis kritis atas dari fase

baja karbon, seperti ditunjukkan pda Gambar 1. Pemanasan harus menghasilkan

fase austenit homogen sebelum pendinginan (ASM International).

Gambar diagram fasa barbon di atas dapat dilihat jarak suhu yang

digunakan pada proses normalizing. Untuk baja dengan kadar karon 0,52% suhu

yang digunakan kira-kira 820oC - 860

oC. Pada penelitian ini mencoba untuk

menggunakan jarak suhu tersebut dan juga menggunakan suhu di bawah dan di

atas jarak tersebut.

Gambar 2. Diagram Continuous-Cooling Transformation(Callister, W. D. Dan David G. R. 2012: 446)

7

Gambar diagram CCT di atas dapat dilihat bahwa pendinginan dari suhu

fasa austenit hingga suhu ruang pada proses normalizing lebih cepat dari proses

annealing. Struktur yang dihasilkan dari pendinginan dalam proses normalizing

yaitu fine perlite. Berdasarkan teori di atas dalam penelitian ini digunakan sebagai

acuan dalam mengetahui kecepatan pendinginan dan struktur yang terbentuk

setelah proses normalizing. Kecepatan pendinginan pada diagram diatas dapat

diketahui dengan rumus sebagai berikut:

� = ���

Keterangan :

V = kecepatan pendinginan, oC/detik

�T = selisih suhu, oC

t = waktu pendinginan, detik

2. Pengujian Kekerasan

Penelitian ini akan membandingkan kekerasan sebelum dan sesudah

treatment, jadi perlu dikaji pengertian tentang pengujian kekerasan. Pengujian

kekerasan adalah satu dari sekian banyak pengujian yang dipakai, karena dapat

dilaksanakan pada benda uji yang kecil tanpa kesukaran mengenai spesifikasi.

Pengujian yang paling banyak dipakai ialah dengan menekankan penekan tertentu

kepada benda uji dengan beban tertentu dan dengan mengukur ukuran bekas

penekanan yang terbentuk di atasnya, cara ini dinamakan cara kekerasan

penekanan. Selanjutnya ada cara lain dengan menjatuhkan bola dengan ukuran

tertentu dari ketinggian tertentu di atas benda uji dan diperoleh tinggi pantulannya

(Surdia dan Saito, 1999: 31). Pengujian kekerasan yang sering digunakan ada tiga,

yaitu:

8

a. Kekerasan Brinell

Kekerasan ini diukur dengan mempergunakan alat pengukur

kekerasan Brinell. Identor berupa bola baja keras dengan diameter D

mm, ditekankan ke permukaan bagian yang diukur dengan beban P kg.

Kekerasan Brinell adalah beban P dibagi luas bidang (mm2) penekanan

yang merupakan deformasi tetap sebagai akibat penekanan (Suprijanto

D., 2013: 91). Menurut Dieter Goerge E. (1996: 329) uji kekerasa

lekukan yang pertama kali banyak digunakan serta disusun

pembakuannya adalah metode yang diajukan oleh J.A. Brinell pada tahun

1900. Uji kekerasan Brinell berupa pembentukan lekukan pada

permukaan logam dengan memakai bola baja berdiameter 10 mm dan

diberi beban 3000 kg. Untuk logam lunak, beban dikurangi hingga

tinggal 500 kg, untuk menghindari jejak yang dalam. Dan untuk bahan

yang sangat keras digunakan paduan karbida tungsten, untuk

memperkecil terjadinya distorsi indentor. Beban diterapkan selama waktu

tertentu, biasanya 30 detik. Diameter lekukan diukur setelah beban

tersebut dihilangkan. Kemudian nilai rata-rata dari dua pengukuran pada

jejak yang berarah tegak lurus. Permukaan di mana akan dibuat lekukan

harus relatif halus, bebas dari debu dan kerak. Angka kekerasan Brinell

(BHN) dinyatakn sebagai beban P dibagi luas permukaan lekukan.

Rumus untuk angka kekerasan tersebut adalah:

��� =

(�/2)(� � �� � ��)=

��

Keterangan:

BHN = Brinell Hardness Number, kg/mm2

9

P = beban yang diterapkan, kg

D = diameter bola, mm

d = diameter lekukan, mm

t = kedalaman jejak, mm

b. Kekerasan Rockwell

Uji kekerasan yang paling banyak digunakan di Amerika Serikat

adalah uji kekerasan Rockwell. Karena pengujian ini cepat, bebas dari

kesalahan manusia, mampu untuk membedakan perbedaan kekerasan

yang kecil pada baja yang diperkeras, dan ukuran lekukannya kecil. Pada

pengujian kekerasan Rockwell diukur kedalaman pembebanan (t)

penekanan. Sebagai penekan baja yang dikeraskan digunakan sebuah

kerucut intan. Untuk menyeimbangkan ketidakrataan yang diakibatkan

oleh permukaan yang tidak bersih, maka kerucut ditekankan ke atas

bidang uji pertama dengan beban pendahuluan 10kg. Setelah itu

diterapkan beban yang besar (Dieter George E., 1996: 335). Rumus

kekerasan Rockwell adalah sebagai berikut:

�� = � � �

Keterangan:

HR= Hardness Rokwell, kg/mm2

F0 = Beban minor, kg

F1 = Beban mayor, kg

F = Beban total, kg

e = peningkatan permanen di kedalaman penetrasi karena F1 beban

utama diukur dalam satuan 0,002 mm

E = ketetapan tergantung pada bentuk indentor : 100 untuk indentor

diamond, 130 untuk indentor steel ball

10

Gambar 2.3 Prinsip Rockwell (Rockwell Hardness Test)

Tabel 2.1 Rockwell Hardness Scale (Rockwell Hardness Test)

Scale Indentor F0 F1 F E

A Diamond cone 10 50 60 100

B 1/16" steel ball 10 90 100 130

C Diamond cone 10 140 150 100

D Diamond cone 10 90 100 100

E 1/8" steel ball 10 90 100 130

F 1/16" steel ball 10 50 60 130

G 1/16" steel ball 10 140 150 130

H 1/8" steel ball 10 50 60 130

K 1/8" steel ball 10 140 150 130

L 1/4" steel ball 10 50 60 130

M 1/4" steel ball 10 90 100 130

P 1/4" steel ball 10 140 150 130

R 1/2"steel ball 10 50 60 130

S 1/2"steel ball 10 90 100 130

V 1/2"steel ball 10 140 150 130

c. Kekerasan Vickers

Uji kekerasan Vikers menggunakan penumbuk piramida intan yag

dasarnya berbentuk bujur sangkar. Besarnya sudut antara permukaan-

permukaan piramid yang saling berhadapan adalah 136o. Sudut ini dipilih

karena nilai tersebut mendekati sebagian esar nilai perbandingan yang

diinginkan antara diameter lekukan dan diameter bola penumbuk pada uji

kekerasan Brinell. Karena penumbuknya berbentuk piramid, maka

11

pengujian ini sering dinamakan uji kekerasan piramida intan. Angka

kekerasan piramida intan didefinisikan sebagai beban dibagi luas

permukaan lekukan. Pada praktiknya luas ini dihitung dari pengukuran

mikroskopik. Rumus uji kekerasan Vickers adalah sebagai berikut:

��� = 2 sin (

�2)

�� =1.854

��

Keterangan:

VHN = Vickers Hardness Number, kg/mm2

P = beban yang diterapkan, kg

L = panjang diagonal rata-rata, mm

����������� ���� ������������������� ������������o

Gambar 2.4 Pengujian Vickers (Vickers Hardness Test)

Penelitian ini menggunakan pengujian kekerasan Vickers karena

metode ini banyak dilakukan pada pekerjaan penelitian, dapat digunakan

pada logam yang lunak hingga logam yang sangat keras (Dieter George

E., 1996: 334). Sehingga dapat langsung membandingkan kekerasan

sebelum dan sesudah treatment.

12

d. Konversi Nilai Kekerasan

Berdasarkan dari ketiga metode pengujian kekerasan yang sudah

dijelaskan di atas, terdapat cara untuk mengkonversikan nilai kekerasan

masing-masing. Dalam tabel 2.2 terdapat rumus untuk mengkonversi

HRC ke HBN. Dalam tabel 2.3 Terdapat rumus untuk mengkonversi HRB

ke HBN.

Tabel 2.2 Rumus konversi HRC ke HBN (ASTM A370)

HRC HBN

Dari 21-30 HBN = 5,970 x HRC + 104,7

Dari 31-40 HBN = 8,570 x HRC + 27,6

Dari 41-50 HBN = 11,158 x HRC - 79,6

Dari 51-60 HBN = 17,515 x HRC - 401

Tabel 2.3 Rumus konversi HRB ke HBN (ASTM A370)

HRB HBN

Dari 55-69 HBN = 1,646 x HRB + 8,7

Dari 70-79 HBN = 2,394 x HRB - 42,7

Dari 80-89 HBN = 3,297 x HRB - 114

Dari 90-100 HBN = 5,582 x HRB - 319

Tabel 2.4 Perbandingan kekerasan Rockwell-B HVN dan BHN(ASTM E140-02)

Rockwell B

Hardness

Number, 100-

kg (HRB)

Vickers

Hardness

Number (HVN)

Brinell

Hardness

Number, 3000-

kg (HBN)

100 240 240

99 234 234

98 228 228

97 222 222

96 216 216

95 210 210

94 205 205

93 200 200

92 195 195

91 190 190

13

3. Pengujian Keuletan (bending)

Penelitian ini juga membandingkan keuletan bahan sebelum dan sesudah

tratment, jadi perlu dikaji juga mengenai pengertian pengujian keuletan. Pada

umumnya kekuatan bending/lentur mendekati kekuatan tarik sehingga pada

perencanaan cukup mempergunakan kekuatan tarik. Tetapi bila suatu komponen

hanya menerima beban lentur saja dan dirancang berdasar kekuatan tarik saja.

Kadang-kadang perhitungan menghasilkan dimensi yang berlebihan, dalam hal

tersebut pengujian lentur masih diperlukan (Suprijanto D., 2013: 93).

Pengujian bengkok statik adalah salah satu cara pengujian yang dipakai

sejak lama bagi bahan yang cocok, karena dapat dilakukan terhadap batang uji

berbentuk sederhana. Untuk bahan liat dimaksudkan agar dapat menentukan

adanya cacat dan retakan pada permukaan. Demikian juga pada pengujian

bengkok dapat menentukan mampu deformasi untuk ukuran tertentu dengan

radius bengkok tertentu sampai sudut bengkok tertentu, dengan diberi deformasi

tertentu. Cara ini sering dipergunakan untuk menentukan mampu bentuk dari pelat

tipis atau kekuatan sambungan las. Sedangkan pengujian bengkok bagi bahan

keras dan getas adalah cara terbaik untuk menentukan kekuatan dan kegetasan

karena alasan sebagai berikut (Surdia dan Saito, 1999: 21):

a. Batang uji yang sederhana, dapat dibuat terhadap bahan yang sukar

dibentuk secara mekanis.

b. Pada umumnya ahan yang mempunyai kekerasan Brinell lebih dari 600

tidak dapat diuji dengan tarik disebabkan tidak adanya pemegang yang

cocok, ketidak sentrisan dan sebagainya.

14

c. Pada pengujian bengkok diharapkan dapat terjadi patahan yang ideal dari

bahan yang keras dan getas.

Metode pengujian yang digunakan adalah three-point bending yaitu

benda uji ditumpu dengan satu tumpuan dibagian atas benda uji dan dua tumpuan

dibagian bawah benda uji. Pegujian pada sambungan las dilakukan di tengah

bagian las, kecuali bila mengunakan longitudinal bend tests. Berdasarkan British

Standard International ISO 5173:2010 (2011: 10-13) posisi spesimen dalam

bending test ada 2 yaitu transversal dan longitudinal. Transversal bending adalah

posisi spesimen tegak lurus dengan arah pengelasan. Transversal bending dibagi

menjadi 3 berdasarkan arah pembebanan dan lokasi, yaitu:

a. Face bend (bending pada permukaan las), yaitu permukaan las

mengalami tegangan tarik dan dasar las mengalami tegangan tekan.

Gambar 2.5 Transversal face bend test British Standard International ISO

5173:2010 (2011: 11)

b. Root bend (bending pada akar las), yaitu akar las mengalami tegangan

tarik dan dasar las mengalami tegangan tekan.

15

Gambar 2.6 Transversal root bend test British Standard International ISO

5173:2010 (2011: 11)

c. Side bend (bending pada sisi las), yaitu pembebanan tekan dilakukan di

bagian samping pengelasan.

Gambar 2.7 Transversal side bend test British Standard International ISO

5173:2010 (2011: 12)

Longitudinal bending test yaitu posisi spesimen searah dengan arah

pengelasan. Longitudinal bending dibagi menjadi 2 berdasarkan arah pembebanan

dan lokasi, yaitu:

a. Face bend (bending pada permukaan las) yaitu pada permukaan las

mengalami tegangan tarik dan dasar las mengalami tegangan tekan.

16

Gambar 2.8 Longitudinal face bend test British Standard International ISO

5173:2010 (2011: 13)

b. Root bend (bending pada akar las) yaitu pada akar las mengalami

tegangan tarik dan dasar las mengalami tegangan tekan.

Gambar 2.9 Longitudinal root bend test British Standard International ISO

5173:2010 (2011: 13)

Berdasarkan jenis-jenis pengujian bending di atas, peneitian ini

menggunakan tranversal face bend test karena lebih sering digunakan dalam

pemasangan pada pegas daun. Menurut Hadi Eko S. (2009) dari pengujian

bending didapatkan data gaya tekan maksimal (P max). Dari data tersebut dapat

������������������� ����������������max) dengan rumus sebagai berikut:

������� = ��� . ��

4!"�/##�

! = $ . %�

6##&

17

Keterangan:

Ls : jarak antar dua tumpuan (mm)

W : momen inertia (mm3)

b : lebar spesimen (mm)

h : tebal spesimen (mm)

4. Pengelasan Shielded Metal Arc Welding (SMAW)

Penelitian ini meneliti tentang PWHT (Post Weld Heat Treatment) yaitu

perlakuan panas pasca pengelasan. Perlu dikaji juga mengenai pengelasan yang

digunakan. Pengelasan adalah salah satu teknik penyambungan logam dengan

cara mencairkan sebagian logam induk dan logam pengisi dengan atau tanpa

tekanan dan dengan atau tanpa logam tambahan dan menghasilkan sambungan

yang kontinyu (Sonawan dan Suratman, 2003: 1). Pengelasan yang digunakan

dalam penelitian ini adalah pengelasan Shielded Metal Arc Welding (SMAW).

Dalam pengelasan ini digunakan kawat elektroda logam yang dibungkus dengan

fluks. Dalam Gambar 2.10 Dapat dilihat dengan jelas bahwa busur listrik

terbentuk di antara logam induk dan ujung elektroda. Karena panas dari busur ini

maka logam induk dan ujung elektroda tersebut mencair dan kemudian membeku

bersama. Proses pemindahan logam elektroda terjadi pada saat ujung elektroda

mencair dan membentuk utir-butir yang terbawa oleh arus busur listrik yang

terjadi. Bila digunakan arus listrik yang besar maka butiran logam cair ya ng

terbawa menjadi halus seperti terihat dalam Gambar 2.11(a), sebaliknya bila

arusnya kecil maka butirannya menjadi besar seperti tampak dalam Gambar

2.11(b) (Wiryosumarto dan Okumura, 2000: 9).

18

Gambar 2.10 Las busur dengan elektroda terbungkus

(Wiryosumarto dan Okumura, 2000: 9)

Gambar 2.11 Pemindahan logam cair

(Wiryosumarto dan Okumura, 2000: 9)

Pola pemindahan logam cair seperti diterangkan di atas sangat

mempengaruhi sifat mampu las dari logam. Secara umum dapat dikatakan bahwa

logam mempunyai sifat mampu las tinggi bila pemindahan terjadi dengan butiran

yang halus. Sedangkan pola pemindahan cairan dipengaruhi oleh besar kecilnya

arus seperti diterangkan di atas dan juga oleh komposisi dari hahan fluks yang

digunakan. Selama proses pengelasan bahan fluks yang digunakan untuk

membungkus elektroda mencair dan membentuk terak yang kemudian menutupi

19

logam cair yang terkumpul di tempat sambungan dan bekerja sebagai penghalang

oksidasi. Dalam beberapa fluks bahannya tidak dapat terbakar, tetapi berubah

menjadi gas yang juga menjadi pelindung dari logam cair terhadap oksidasi dan

memantapkan busur (Wiryosumarto dan Okumura, 2000: 9).

Daerah lasan terdiri dari tiga bagian yaitu logam las, daerah pengaruh

panas atau HAZ dan logam induk yang tidak terpengaruh. Logam las adalah

bagian dari logam yang pada waktu proses pengelasan menair dan membeku.

Daerah HAZ adalah logam yang bersebelahan dengan logam las yang selama

proses pengelasan mengalami siklus termal pemanasan dan pendinginan cepat.

Logam induk adalah bagian logam di mana panas pengelasan tidak menyebabkan

terjadinya perubahan sifat (Wiryosumarto dan Okumura, 2000: 56). Sebagai

contoh dalam Gambar 2.12 Ditunjukkan siklus termal daerah lasan dari las busur

istrik elektroda terbungkus.

Gambar 2.12 Siklus termal las pada beberapa jarak dari batas las

(Wiryosumarto dan Okumura, 2000: 59)

20

Proses pengelasan pada baja karbon tinggi harus diperhatikan

prosedurnya agar kekuatan lasan yang dihasilkan sama dengan logam induk. Bila

kekuatan las diharuskan sama dengan kekuatan logam induk, maka proses

pengelasannya menjadi sukar dan pemilihan elektroanya harus betul-betul

diperhatikan. Pengerasan dari daerah pengaruh panas dapat dikurangi dengan

pendinginan lambat atau dengan pemanasasn kemudian pada suhu antara 600oC

sampai 650oC (Wiryosumarto dan Okumura, 2000: 93). Tabel 2.5 memberikan

petunjuk pemilihan elektroda dan pemanasan mula/akhir pengelasan untuk baja

karbon.

Tabel 2.5 Pemilihan Elektroda Terbungkus untuk Baja Karbon

(Wiryosumarto dan Okumura, 2000: 93)

Ekivalen

karbon

Sifat

mampu

las *3

Elektroda untuk

mendapatkan kekuatan

sambungan las mendekati

logam induk

Elektroda untuk mendapat

pengelasan yang mudah

Kode

elektroda

Suhu

perlakuan

panas

Kode

elektroda

Suhu

perlakuan

panas

0,40-0,49 �

JIS D5016 Pemanasan

awal 150oC

Pemanasan

akhir 650oC

JIS D4316

Pemanasan

awal 150oC

Pemanasan

akhir 650oC

JIS D309-

16 *3

*2

0,50-0,59 �

JIS D5316

D5816

Pemanasan

awal 150oC

Pemanasan

akhir 650oC

JIS D4316

Pemanasan

awal 250oC

Pemanasan

akhir 650oC

JIS D309-

16 *3

*2

0,60-0,69 �

JIS D5815

AWS

E10016-G

Pemanasan

awal 200oC

Pemanasan

akhir 650oC

JIS D4316

Pemanasan

awal 300oC

Pemanasan

akhir 650oC

JIS D309-

16 *3

*2

21

0,70-0,79 �

AWS

E10016-G

E11016-G

Pemanasan

awal 250oC

Pemanasan

akhir 650oC

JIS D4316

Pemanasan

awal 350oC

Pemanasan

akhir 650oC

JIS D309-

16 *3

*2

!�#�$# �

AWS

E11016-G

Pemanasan

awal 300oC

Pemanasan

akhir 650oC

JIS D4316

Pemanasan

awal 350oC

Pemanasan

akhir 650oC

JIS D309-

16 *3

*2

Keterangan :

*1. Dalam penggunaan elektroda JIS D309 harus diusahakan agar mendapat tebal

dan penembusan dangkal dengan menggunakan arus rendah

*2. Pemanasan awal tidak diharuskan tetapi lebih baik bila dilakukan. Pemanasan

akhir perlu.

&����'������������;��������� @��������������� Q

Berdasarkan tabel di atas dapat diketahui sifat mampu las, penggunaan

elektroda dan pemanasan awal/akhir pada proses pengelasan ditinjau dari kadar

karbon bahannya. Pada baja dengan kadar karbon 0,50 - 0,59 untuk mendapatkan

kekuatan sambungan yang hampir sama dengan kekuatan logam induk

menggunakan elektroda JIS D5316 atau D5816 dan dilakukan pemanasan awal

dengan suhu 150oC lalu dilakukan pemanasan akhir dengan suhu 650

oC.

Sedangkan untuk mendapat pengelasan yang mudah menggunakan elektroda JIS

D4316 atau D309-16 dan dilakukan pemanasan awal dengan suhu 250oC lalu

dilakukan pemanasan akhir dengan suhu 650oC.

5. Baja Karbon Tinggi

Penelitian ini menggunakan baja karbon tinggi sebagai bahan untuk

dilakukan treatment dan dilakukan pengujian. Menurut Wiryosumarto dan

22

Okumura (2000: 89-90) baja karbon adalah paduan antara besi dan karbon dengan

sedikit Si, Mn, P, S dan Cu. Sifat baja karbon sangat tergantung pada kadar

karbon, karena itu baja ini dikelompokkan berdasarkan kadar karbonnya. Bila

kadar karbon naik, kekuatan dan kekerasannya juga bertambah tetapi keliatan dan

keuletan menjadi lebih rendah. Klasifikasi dari baja karbon dapat dilihat dalam

tabel 2.6.

Tabel 2.6 Klasifikasi Baja Karbon (Wiryosumarto dan Okumura, 2000: 90)

Kadar

karbon

(%)

Kekuatan

tarik

(kg/mm2)

Kekerasa

n BrinellPengguaan

Baja lunak

khusus0,08 32-36 95-100 pelat tipis

Baja sangat lunak 0,08-0,12 36-42 80-120 batang, kawat

Baja lunak 0,12-0,20 38-48 100-130

Baja setengah

lunak0,20-0,30 44-55 112-145

Baja karbon

sedang

Baja setengah

keras0,30-0,40 50-60 140-170 alat-alat mesin

Baja keras 0,40-0,50 58-70 160-200 perkakas

Baja sangat keras 0,50-0,80 65-100 180-235rel, pegas, dan

kawat piano

Jenis dan Kelas

konstruksi

umum

Baja karbon

rendah

Baja karbon

tinggi

Berdasarkan pengujian komposisi kimia yang dilakukan oleh PT.

BHINNEKA BAJANAS, komposisi kimia EMS 45 yaitu memiliki kandungan C

0,52%; SI 0,31%; Mn 0,65%; P 0,19; S 0,02%; dan Cu 0,01%. Arti kode EMS 45

adalah Engineering Mild Steel, dan angka 45 menunjukkan kadar karbon. Dalam

tabel klasifikasi baja karbon, EMS 45 masuk dalam baja karbon tinggi karena

memiliki kadar karbon 0,52%. Menurut Wiryosumarto dan Okumura (2000: 92)

sifat mampu las pada baja dengan kadar karbon 0,50% - 0,59% sangat sukar. Bila

kekuatan las diharuskan sama dengan kekuatan logam induk, maka proses

23

pengelasannya menjadi sukar dan pemilihan elektrodanya harus betul-betul

diperhatikan.

B. Kajian Penelitian yang Relevan

Berbagai penelitian tentang perlakukan panas normalizing setelah

pengelasan telah banyak dibuat dalam penelitian terdahulu. Adapun penelitian

tersebut adalah:

Dalam penelitian yang dilakukan oleh Nukman (2009: 37) yang berjudul

sifat mekanik baja karbon rendah akibat variasi bentuk kampuh las dan mendapat

perlakuan panas annealing dan normalizing, disimpulan bahwa semakin tinggi

temperatur pemanasan maka semakin besar pula nilai uji lengkungnya. Kekuatan

lengkung terbesar diperoleh dengan perlakuan panas normalizing pasca

pengelasan dengan kampuh I yaitu sebesar 12,4032 kg/mm2. Relevansinya dengan

penelitian ini adalah perubahan sifat mekanik akibat normalizing setelah

pengelasan. Perbedaanya yaitu pada penelitian ini memvariasikan waktu tahan

dan bentuk kampuh las tidak divariasikan.

Dalam penelitian yang dilakukan oleh M. Nizar Machmud et al (2013:

133) yang berjudul pengaruh waktu tahan pada perlakuan panas pasca pengelasan

terhadap kekerasan dan kuat tarik baja karbon astm A106 grade B, disimpulan

bahwa semakin lama waktu tahan maka semakin seragam nilai kekerasan di

daerah las, HAZ, dan logam induk. Kekerasan tertinggi yang diteroleh yaitu 166

kg/mm2

HV di daerah logam las dengan perlakuan PWHT menggunakan waktu

tahan 20 menit. Relevansinya dengan penelitian ini adalah perubahan kekerasan

24

akibat normalizing dengan variasi waktu tahan setelah pengelasan. Perbedaannya

yaitu pada penelitian ini memvariasikan temperatur dan material yang digunakan.

Dalam penelitian yang dilakukan oleh Adityo Ristyanto et al (2014: 37)

yang berjudul pengaruh proses normalizing terhadap nilai kekerasan dan struktur

mikro pada sambungan las thermite simillar baja UIC-54, disimpulan bahwa

kekerasan maksimal di tiap daerah (las, HAZ, dan logam induk) didapat dengan

temperatur yang berbeda-beda. Kekerasan tertinggi yang diperoleh yaitu 320

kg/mm2

HVN di daerah logam induk dengan perlakuan PWHT menggunakan

temperatur 850oC. Relevansinya dengan penelitian ini adalah perubahan

kekerasan akibat normalizing dengan variasi temperatur setelah pengelasan.

Perbedaannya yaitu pada penelitian ini memvariasikan waktu tahan dan las yang

digunakan berbeda.

Dalam penelitian yang dilakukan oleh Yustiasih Purwaningrum (2006:

233) yang berjudul karakterisasi sifat fisis dan mekanis sambungan las SMAW

baja A-287 sebelum dan sesudah PWHT, disimpulan bahwa kekerasan daerah las

mempunyai nilai lebih tinggi dibandingkan dengan daerah HAZ dan daerah logam

induk. Kekerasan tertinggi yang diperoleh yaitu 190 kg/mm2

VHN di daerah las

dengan temperatur PWHT 300oC. Relevansinya dengan penelitian ini adalah

perubahan kekerasan akibat PWHT dengan variasi temperatur. Perbedaannya yaitu

pada penelitian ini menggunakan proses normalizing.

Dalam penelitian yang dilakukan oleh Hendri Hestiawan dan Ahmad

Fauzan S. (2014: 422) yang berjudul pengaruh preheat dan post welding heat

treatment terhadap sifat mekanik sambungan las SMAW pada baja amutit K-460,

disimpulan bahwa PWHT dapat meningkatkan nilai kekerasan terbaik. Kekerasan

25

tertinggi yang diperoleh yaitu 43,3 kg/mm2

HRC di daerah HAZ dengan perlakuan

PWHT menggunakan temperatur 350oC. Relevansinya dengan penelitian ini

adalah perubahan kekerasan akibat PWHT dengan variasi temperatur.

Perbedaannya yaitu pada penelitian ini tidak dilakukan preheat.

Dalam penelitian yang dilakukan oleh Smith, C. et al (1996: 183) yang

berjudul the effect of a long post weld heat treatment on the integrity of welded

joint in a pressure vessel steel, disimpulan bahwa semakin lama penahanan

temperatur PWHT maka semakin rata nilai kekerasan dari daerah las HAZ dan

logam induk. Kekerasan tertinggi yang diperoleh yaitu 300 HV di daerah HAZ

tanpa PWHT. Relevansinya dengan penelitian ini adalah perubahan kekerasan

akibat PWHT. Perbedaannya yaitu material yang digunakan dan variasi

temperatur PWHT.

Dalam penelitian yang dilakukan oleh Leijun Li (2012: 1) yang berjudul

effect of post-weld heat treatment on creep rupture properties of grade 91 steel

heavy section welds, disimpulan bahwa semakin lama waktu tahan perlakuan

PWHT semakin ulet logam yang dihasilkan. Keuletan tertinggi yang diperoleh

yaitu dengan menggunakan suhu 787oC laku ditahan dalam waktu 8 jam.

Relevansinya dengan penelitian ini adalah perubahan keuletan akibat PWHT.

Perbedaannya yaitu penggunaan material dan posisi pengujian bending.

C. Kerangka Pikir

Proses pengelasan menghasilkan daerah-daerah yang disebabkan oleh

adanya siklus termal. Daerah-daerah tersebut yaitu logam lasan, HAZ, dan logam

induk. Saat proses pegelasan logam las yang mencair mengalami pengembangan

26

termal sedangkan bagian di sekitarnya tidak. Mengakibatkan tegangan sisa dan

perbedaan sifat mekanis yang berakibat buruk terhadap berbagai penggunaan.

Maka dari itu harus dilakukan perlakuan panas setelah pengelasan.

Perlakuan panas normalizing setelah pengelasan dapat menghilangkan

tegangan sisa dan dapat menyeragamkan sifat mekanis di daerah logam las, HAZ,

dan logam induk. Proses normalizing yaitu memanaskan bahan sampai temperatur

di atas garis A3 pada diagram Fe-Fe3C dengan waktu tahan tertentu, setelah itu

dilakukan pendinginan di udara bebas. Dalam penelitian ini temperatur dan waktu

tahan normalizing akan divariasikan agar dapat diketahui hasil yang paling

maksimal. Setelah itu dilakukan pengujian kekerasan dan keuletan bending.

Variasi temperatur yang digunakan yaitu 800oC, 825

oC, 850

oC, 875

oC,

dan 900oC. Dari hasil penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya, semakin

tinggi temperatur yang digunakan maka semakin ulet material yang dihasilkan.

Kekerasan akan semakin menurun dan seragam di daerah logam las, HAZ, dan

logam induk. Hal ini disebabkan karena perubahan struktur mikro yang terjadi

akibat peningkatan temperatur pada proses normalizing.

Variasi waktu tahan yang digunakan yaitu 10 menit, 20 menit, 30 menit,

40 menit, dan 50 menit. Dari hasil penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya,

variasi waktu tahan mempengaruhi kekerasan di daerah logam las, HAZ, dan

logam induk. Peningkatan waktu tahan akan meningkatkan kekerasan di tiap

daerah pengelasan dan cenderung akan seragam. Hal ini disebabkan karena

semakin lama waktu bagi struktur mikro tiap daerah untuk menyeragamkan

ukurannya.

27

Diharapkan pada penelitian ini dapat menghasilkan kekerasan bahan

yang seragam dan tegangan lentur yang maksimal. Dengan variasi temperatur dan

waktu tahan pada proses normalizing dapat diketahui penggunaan temperatur dan

waktu tahan yang dapat menghasilkan kekerasan dan keuletan maksimal.

Sehingga dapat menjadi acuan untuk menentukan temperatur dan waktu tahan

proses normalizing.

BAB V

PENUTUP

A. Simpulan

Hasil penelitian dapat diambil simpulan sebagai berikut:

1. Terdapat pengaruh temperatur dan waktu tahan proses normalizing

terhadap nilai kekerasan. Semakin tinggi temperatur maka semakin tinggi

nilai kekerasan. Berbanding terbalik dengan pengaruh waktu tahannya,

semakin lama waktu tahan maka semakin rendah nilai kekerasan. Pada

HAZ nilai kekerasa maksimal dari varisai temperatur yaitu 304,3 kg/mm2

pada temperatur 900oC, yang terendah yaitu 246,9 kg/mm

2pada

temperatur 800oC, dan rata-ratanya yaitu 270,9 kg/mm

2. Pada daerah

logam las nilai kekerasa maksimal dari varisai temperatur yaitu 283,4

kg/mm2

pada temperatur 900oC, yang terendah yaitu 257,1 kg/mm

2pada

temperatur 800oC, dan rata-ratanya yaitu 269,4 kg/mm

2. Pada daerah

logam induk nilai kekerasa maksimal dari varisai temperatur yaitu 285

kg/mm2

pada temperatur 900oC, yang terendah yaitu 251 kg/mm

2pada

temperatur 800oC, dan rata-ratanya yaitu 267,3 kg/mm

2. Pada HAZ nilai

kekerasa maksimal dari varisai waktu tahan yaitu 303,5 kg/mm2

pada

waktu tahan 10 menit, yang terendah yaitu 247,2 kg/mm2

pada waktu

tahan 50 menit, dan rata-ratanya yaitu 271 kg/mm2. Pada daerah logam

las nilai kekerasa maksimal dari varisai waktu tahan yaitu 293,1 kg/mm2

pada waktu tahan 10 menit, yang terendah yaitu 252,1 kg/mm2

pada

waktu tahan 50 menit, dan rata-ratanya yaitu 269,5 kg/mm2. Pada daerah

logam induk nilai kekerasa maksimal dari varisai waktu tahan yaitu 285,4

53

54

kg/mm2

pada waktu tahan 10 menit, yang terendah yaitu 250,4 kg/mm2

pada waktu tahan 50 menit, dan rata-ratanya yaitu 267,3 kg/mm2.

2. Terdapat pengaruh temperatur dan waktu tahan proses normalizing

terhadap keuletan. Pengaruh temperatur berbeda-beda tiap waktu tahan.

Waktu tahan semakin lama nilai tegangan lentur meningkat, kecuali pada

temperatur 900oC. Nilai tegangan lentur maksimal dari variasi temperatur

yaitu 1135,1 MPa pada temperatur 825oC, yang terendah yaitu 773,8

MPa pada temperatur 900oC, dan rata-ratanya yaitu 1048,6 MPa. Nilai

tegangan lentur maksimal dari variasi waktu tahan yaitu 1105,4 MPa

pada wktu tahan 20 menit yang terendah yaitu 1016,4 MPa pada waktu

tahan 50 menit, dan rata-ratanya yaitu 1048,6 MPa.

B. Saran

Pada penelitian selanjutnya untuk menyempurnakan penlitian ini maka penulis

menyarankan beberapa hal diantaranya : MAKSIMAL BOSS

1. Untuk mendapatkan kekerasan yang maksimal sebaiknya menggunakan

temperatur normalizing 900oC dengan waktu tahan 10 menit.

2. Untuk mendapatkan keuletan yang maksimal sebaiknya menggunakan

temperatur normalizing 825oC dengan waktu tahan 20 menit.

3. Lama waktu tahan perlu ditingkatkan, agar kekerasannya dapat lebih merata

antara daerah logam las, HAZ, dan logam induk.

4. Pengaruh keceptan pemanasan dan kecepatan pendinginan proses

normalizing terhadap sifat mekanis bahan.

5. Pengaruh temperatur dan waktu tahan proses normalizing terhadap struktur

mikro.

DAFTAR PUSTAKA

ASM International Hand Book. 1990. Heat Treating and Processing Principles.

The Materials Information Company

ASTM. A370-03a. 2003. Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products.

ASTM. E140-02. 2002. Standard Hardness Conversion Tables for Metals Relationship Among Brinell Hardness, Vickers Hardness, Rockwell Hardness, Superficial Hardness, Knoop Hardness, and Scleroscope Hardness.

Callister, W. D. Dan David G. R. 2012. Fundamentals of Materials Science and Engineering: United States of America. ISBN 978-1-118-06160-2

British Standar International BS EN ISO 5173:2010. 2011. Destructive tests on welds in metallic materials — Bend tests. European Committee For

Standardization Comité Européen De Normalisation Europäisches Komitee

Für Normung.

Dieter, G. E. 1987. Metalurgi Mekanik. Translated by Sriati, D. 1996. Jakarta:

Erlangga.

Hadi, E. S. 2009. Analisa Pengelasan Mild Steel (ST.42) Dengan Proses SMAW, FCAW dan SAW Ditinjau Dari Segi Kekuatan dan Nilai Ekonomis: Teknik

Perkapalan Universitas Diponegoro.

Hestiawan, H. dan Ahmad, F. S. 2014. Pengaruh Preheat dan Post Welding Heat Treatment Terhadap Sifat Mekanik Sambungan Las SMAW Pada Baja AMUTIT K-460: Teknik Mesin Universitas Bengkulu.

JIS. Z 2248. 2006. Metallic materials – Bend test.

Li, L. 2012. Effect of Post-Weld Heat Treatment on Creep Rupture Properties of Grade 91 Steel Heavy Section Welds. Utah State University

Machmud, M. N., dkk. 2013. Pengaruh Waktu Tahan Pada Perakuan Panas Pasca Pengelasan Terhadap Kekerasan dan Kuat Tarik Baja karbon ASTM A106 Grae B: Teknik Mesin Universitas Syiah Kuala.

Nukman. 2009. Sifat Mekanik Baja Karbon Rendah Akibat Variasi Bentuk Kampuh Las dan Mendapat Perlakuan Panas Annealing dan Normalizing:

Teknik Mesin Universitas Sriwijaya.

Nurjayanti, D. et al. 2013. Pengaruh Lam Pemanasan, Pendinginan secara Cepat, dan Tempering 600oC terhadap Sifat Ketangguhan pada Baja Pegas Daun AISI No. 9260. Fisika KBK Material Universitas Lampung.

55

56

Pitakkorraras, S., dkk. 2010. Effect of Normalizing Temperature and Time on Microstructures and Mechanical Properties of Hot Rolled Steel Strip for Gas Cylinder Production. Sahaviriya Steel Industries Public Co. Thailand

Purboputro, P. I. 2009. Peningkatan Kekuatan Pegas Daun Dengan Cara Quenching. Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Purwaningrum, Y. 2006. Karakterisasi Sifat Fisis dan Mekanis Sambungan Las SMAW Baja A-287 Sebelum dan Sesudah PWHT: Teknik Mesin Universitas

Islam Indonesia Yogyakarta.

Ristyanto, A., dkk. 2014. Pengaruh Proses Normalizing Terhadap Nilai Kekerasan dan Struktur Mikro Pada Sambungan Las Thermite Simillar Baja UIC-54: Teknik Mesin Universitas Diponegoro.

Septianto, B. A. Dan Yuli, S. 2013. Pengaruh Media Pendingin pada Heat Treatment Terhadap Struktur Mikro dan Sifat Mekanik Friction Wedge AISI 1340. Teknik Material dan Metlurgi Institut Teknologi Sepuluh November

(ITS).

Smith, C. et al. 1996. The Effect of a Long Post Weld Heat Treatment on The Integrity of a Welded Joint in a Pressure Vessel Steel. University of Pretoria

Sonawan, H. dan Rochim, S. 2004. Pengantar Untuk Memahami Proses Pengelasan Logam. Bandung: CV ALFABETA.

Sugiyono. 2013. Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif dan R&D. Bandung: CV

ALFABETA.

Suprijanto, D. 2013. Pengaruh Bentuk Kampuh Terhadap Kekuatan Bending Sudut SMAW Posisi Mendatar Pada Baja Karbon Rendah: Teknik Mesin

STTNAS Yogyakarta.

Surdia, T. dan Shinroku, S. 1999. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta. PT. AKA.

Wiryosumarto, H. dan Toshie, O. 2000. Teknologi Pengelasan Logam: Jakarta.

PT. Perja.