BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Besi Cor
Besi cor merupakan paduan antara unsur besi yang mengandung carbon (C),
silicon ( Si ), mangan ( Mg ), phosphor ( P ) dan sulfur ( S ). Pada besi cor karbon
biasanya antara 2% sampai 6,67 %, sedang pada baja kandungan karbon hanya
mencapai 2%. Semakin tinggi kadar karbon yang ada pada besi cor akan
mengakibatkan besi cor rapuh/getas. Selain dari karbon besi cor juga mengandung
silicon ( Si ) ( 1 – 3% ), mangan ( 0,25 – 15% ), dan phosphor ( P ) ( 0,05 – 15% ),
selain itu juga terdapat unsur-unsur lain yang ditambahkan untuk mendapatkan sifat-
sifat tertentu.
Selain unsur – unsur yang ditambahkan dalam besi cor, juga terdapat faktor-
faktor penting lainnya yang dapat mempengaruhi sifat – sifat besi cor tersebut antara
lain proses pembekuan, laju pendinginan dan perlakuan panas yang dilakukan. Besi
cor mempunyai keuntungan yaitu mampu tuang ( castability ) yang baik, kemudahan
proses produksi dan rendahnya temperatur ruang, selain itu besi cor juga mempunyai
sifat yang sulit dilakukan drawing atau diubah bentuknya pada temperatur kamar,
akan tetapi besi cor mempunyai titik lebur yang relative rendah yakni 11500
C –
13000
C dan dapat dituang kedalam bentuk – bentuk yang sulit. Hal ini merupakan
keuntungan dari besi cor karena untuk mendapatkan bentuk benda yang diinginkan

hanya diperlukan sedikit proses pemanasan. Dan juga besi cor mempunyai kekerasan,
keatahanan aus dan ketahanan terhadap korosi yang cukup baik.
2.2. Klasifikasi Besi Cor
2.2.1.Besi Cor Putih
Besi cor putih mempunyai bidang patahan yang putih, karbon disini
terikat sebagai karbida yang bersifat keras, sehingga besi cor putih yang
mengandung karbida sulit dilakukan pemesinan. Besi cor putih dibuat dengan
menuangkan besi cor kedalam cetakan logam atau cetakan pasir dengan
pengaturan komposisi. Untuk mengolahnya dapat menggunakan dapur kopula
dan tanur udara. Prosesnya dikenal dengan nama dupleks. Dengan cara ini
logam dapat dikendalikan dengan baik.
Gambar 2.1.Besi Cor Putih 3
2.2.2.Besi Cor Mampu Tempa
Besi malleable dapat didefinisikan secara mikrostruktur sebagai paduan
besi ( ferrus aloy ) yang dikomposisikan dengan karbon temper dalam satu
matriks ferit yang mengandung silikon cair. Strukturnya merupakan hasil heat

treatment terhadap coran besi putih. Sifat – sifat besi cor malleable biasanya
dihubungkan dengan metalografinya.
Penggolongan besi cor malleable berdasarkan pada tingkatan sifat – sifat
mekanis utamanya terletak pada struktur mikro pembentuknya. Ferit, pearlit,
karbon temper atau gabungan dari semuanya. Karena mechanical propertis dari
besi cor malleable ini didominasi dari struktur mikronya maka kemampuannya
relatif tergantung dari kekerasan matrikas penyusunnya tersebut.
Untuk besi cor malleable dengan matrik ferit mempunyai keuletan yang
maksimum tetapi kekuatan tariknya rendah dibandingkan dengan besi cor
malleable dengan matrik pearlit yang memiliki nilai kekerasan dan kekuatan
tarik tinggi tetapi keuletan lebih rendah dari besi cor fertik.
Proses perlakuan panas besi cor malleable mengubah karbida – karbida
pearlit dari besi cor putih menjadi ferrit dan karbon temper.
Fe3C Fe3 + C (Graphite)
Secara kimia heat treatment memyebabkan suatu perubahan dari karbon
campuran menjadi grafit dan karbon temper. Kandungan karbon campuran
umumnya kurang dari 0,15% dari berat total setelah heat treatment.

Gambar 2.2. Besi Cor Malleable 3
2.2.3.Besi Cor Kelabu
Besi cor denagan kadar silikon tinggi ( 2% Si ) dengan membentuk grafit
dengan mudah sehingga Fe3C tidak terbentuk. Serpih grafit terbentuk dalam
logam sewaktu membeku. Terlihat dalam gambar ini terlihat serpih grafit pada
penampang logam yang telah dipolish. Besi cor kelabu sangat rendah angka
keuletannya sehingga apabila kita tarik maka akan terbentuk bidang perpatahan
karena grafit yang menyerupai mika sangat rapuh. Besi cor kelabu merupakan
peredam getaran yang baik atau kapasitas redamnya tinggi. Besi cor dapat
mempunyai struktur mikro perlitik, feritik, martensit dan bainitik setelah laku
panas yang sesuai.
Gambar 2.3. Struktur Besi Cor Kelabu 3

2.2.4.Besi Cor Nodular
Hasil dari percobaan laboratorium menunjukkan bahwa struktur mikro
dari besi cor yang mudah membentuk grafit dapat berubah apabila ditambah
sedikit magnesium atau serium pada logam cair. Bentuk grafit yang bulat,
speroid ( nodul ) merubah keuletan besi cor kelabu. Besi cor kelabu biasa
hampir tidak memiliki keuletan, akan tetapi besi cor nodular memiliki
perpanjangan 10 – 20%. Meskipun mengenai perubahan struktur mikro ini
sangat rumit, pengaruh praktisnya sangat besar. Besi cor yang telah diolah
demikian dapat digunakan sebagai poros engkol dan tidak besifat rapuh.
Besi cor nodular seperti besi tuang kelabu dapat mengalami laku panas
menjadi perlit, ferit ataupun martensit temper, sehingga dapat membentuk besi
cor yang kuat.
Besi cor bergrafit bulat ( nodular ) memiliki keunggulan dibanding besi
cor yang lain. Besi cor kelabu ( gray iron ) bersifat keras namun getas, besi cor
mampu tempa memiliki keuletan tertentu, tahan terhadap gesekan dan mampu
tempa yang baik. Sedangkan besi cor nodular memiliki keuletan yang tinggi,
machinability yang baik dan juga kekuatan yang baik, ketangguhan, workbality
dan hardenability, sehingga menawarkan banyak keuntungan.

Gambar 2.4. Struktur Besi Cor Nodular 3
2.3. Komposisi Kimia Besi Cor
Seperti yang telah dijelaskan diatas, kadar karbon ( C ) didalam besi cor
diantara 25 – 6,67 % kadar karbon ( C ) tinggi tersebut dapat menyebabkan
besi cor menjadi rapuh atau getas., maka pada pembuatan besi cor tersebut
secara komersial dibatasi antara 2,25% samapi 4%, selain itu besi cor juga
mengandung silicon 1 % - 3%. Unsur – unsur paduan logam dan non logam
ditambah untuk menghasilkan sifat – sifat mekanik sesuai tuntutan desain.
Kandungan unsur besi cor dapat dilihat dari tabel sebagai berikut :
Table 2.1. Komposisi Kimia Besi Cor 6
Elament Gray Iron % White Iron
Hight
Strenght Gray
Iron %
Nodular Iron
%
Karbon 2,5-4,0 1,8-3,6 2,8-3,3 3,0-4,0
Silicon 1,0-3,0 0,5-1,0 1,4-2,0 1,8-2,6
Mangan 0,4-1,0 0,06-0,80 0,5-0,8 0,15-2,6
Sulfur 0,05-0,25 0,06-0,20 0,12 0,03
Phosphor 0,05-1,5 0,06-0,18 0,15 0,02

Seperti yang terlihat dalam tabel diatas bahwa karbon ( C ), silikon ( Si )
akan mempengarihi sifat dan aplikasi dari besi cor termasuk juga dalam proses
grafitasi. Hal ini dapat terjadi karena karbon dan silikon akan mempromosikan
terbentuknya grafit dalam besi karbida kadarnya ditinggikan. Didalam besi cor
karbon bersenyawa dengan besi berbentuk karbida atau berada dalam keadaan
bebas sebagai grafit. Grafitasi adalah proses dimana karbon yang terikat dalam
besi disebut sementit berubah menjadi karbon bebas. Grafitasi akan semakin
mudah terjadi apabila kadar karbon didalam besi cor diatas 2% dan juga
disebabkan adanya silikon ( Si ) dan silikon ini dapat menyebabkan simentit
kurang stabil sehingga cenderung menjadi grafit.
2.4. Struktur Mikro Besi Cor
Struktur dari besi cor akan mempengaruhi pada sifat – sifat mekanik dan
juga sifat fisik dari besi tersebut. Beberapa struktur yang ada dalam besu cor adalah
sebagai berikut :
2.4.1.Grafit
Grafit adalah kumpulan karbon yang dihasilkan selama proses
pembekuan dan pendinginan lambat. Grafit memiliki kekerasan sekitar 1 HB,
kekuatan tariknya sekitar 2 kgf/mm2
(N/mm2
) dan masa jenisnya kira-kira 2,2
Kg/dm3
. Grafit memberikan pengaruh sangat besar terhadap sifat-sifat mekanik
besi cor kelabu.

Grafit dalam besi cor dapat berada dalam keadaan bebas sebagai grafit.
grafit ini merupakan suatu bentuk kristal karbon yang lunak dan rapuh. Dalam
struktur besi cor jumlahnya dapat mencapai 85 % dari seluruh bentuk
kandungan karbon, tetapi kira – kira 6 % - 17 % dari volume total besi sebagai
akibat dari berat jenisnya yang rendah.
Sifat – sifat mekanik dari besi cor banyak dipengaruhi oleh bentuk,
ukuran, disrtibusi dan banyaknya grafit didalamnya. Besi cor bergrafit bulat
memiliki keuletan yang lebih baik dibandingkan dengan besi cor bergfarit
serpih. Hal ini disebabkan karena sepih grafit akan mengalami pemusatan
tegangan pada ujung – ujungnya bila mendapatkan gaya akan bekerja tegak
lurus arah serpih.
Dalam struktur mikro ada berbagai bentuk dan ukuran dari putongan –
potongan grafit yaitu halus dan besar, serpih atau asteroid, bergumpal atau
bulat. keadaan potongan – potongan grafit ini memberikan pengaruh yang besar
terhadap sifat – sifat mekanik besi cor.
Karakteristik grafit didalam besi cor dikelompokan dalam bentuk,
distribusi dan ukuran
Distribusi Grafit
Bentuk dan distribusi grafit erat kaitannya dengan proses perlakuan
peleburan terutama inokulasi yang bertujuan untuk mencegah terjadinya
undercooling. Gambar berikut menunjukan beberapa distribusi grafit.

Gambar 2.5. Distribusi Grafit 13
Distribusi grafit A dimiliki oleh besi cor kelabu kelas tinggi dengan matrik
perlit.
Distribusi grafit B kecenderungan terjadi pada coran tipis, untuk kandungan
karbon atau silikon relatif rendah. Besi cor yang memerlukan kekuatan tarik 25-
30 kgf/mm2
diperbolehkan memiliki distribusi grafit B sebanyak 20-30%.
Distribusi grafit C muncul pada sistem hypereutektik. Pada struktur ini grafit
yang panjang dan lebar numpuk dan dikelilingi oleh serpihan grafit yang
mengkristal di daerah eutektik. Struktur demikian begitu lemah mengakibatkan
hasil produksi menjadi kurang kuat.
Distribusi grafit D terjadi karena potongan-potongan grafit eutektik yang
halus, yang mengkristal diantara dendrit-dendrit kristal mula dari austenit
karena pendinginan lanjut (undercooling) pada pembekuan eutektik. Keadaan

ini umumnya diperbaiki dengan pemberian inokulasi. Distribusi grafit semacam
ini kadang-kadang muncul pada besi cor yang teroksidasi.
Distribusi grafit E muncul pada kandungan karbon rendah. Kekuatan rendah
karena jarak yang dekat antara potongan-potongan grafit seperti pada distribusi
D. Tetapi kadang-kadang kekuatan juga tinggi apabila kandungan karbon
rendah dan berkurangnya endapan grafit.
2.4.2.Simentit
Kadar karbon besi cor dapat berkaitan dengan besi membentuk simentit
atau Fe3C yang mengandung 6,67 % karbon. Simentit merupakan senyawa
intersisi yang sangat getas, namun mempunyai kekuatan kompresi yang tinggi.
Karbon akan membentuk Fe3C sebanyak kurang lebih 15 kali persen beratnya
dalam besi. Dengan demikian besi tuang putih dengan kadar karbon 2,5 % akan
mengandung sekitar 3,7 % sementit sehingga akan menjadi sangat keras dan
getas. Sementit dalam besi cor bersifat tidak stabil, tetapi dapat distabilkan
dengan penambahan paduan tertentu. Sebaliknya bila simemtit diapanaskan
misalkan dengan temperatur tinggi, simentit akan terurai.
Simentit biasanya dibedakan menjadi dua jenis, yaitu simentit primer dan
simentit sekunder. Simentit primer adalah simentit yang terbentuk sesudah
pembekuan dari reaksi eutectoid dari larutan pudar ferit atau austenit.

Gambar 2.6. sementit 3
2.4.3.Austenit
Pada temperatur kira – kira 912 0
C – 1394 0
C besi murni akan berubah
struktur kristalnya, fase yang terbentuk disebut austenite. Dengan laju
pendinginan yang lambat maka austenite akan berubah menjadi pearlit, ferrit
atau gabungan keduanya. Austenit dapat dibuat stabil pada temperatur ruang
dengan penambahan nikel atau mangan yang akan menurunkan temperature
kritis dimana akan terjadi perubahan fase γ ke fasa α.
2.4.4.Ferit dan Perlit
Ferrit adalah larutan pudar besi dengan kadar karbon dalam jumlah yang
kecil. Memiliki sifat relative lunak dan kekuatan mekanik yang cukup baik.
Ferrit dalam besi cor mengandung silikon dan dapat menaikkan kekerasan dan
kekuatan tarik. Ferit dalam besi cor dapat berupa ferrit bebas atau berkaitan
dengan simentit membentuk pearlit. Ferrit bebas merupakan komponen yang
dominan dalam besi cor mampu tempa dan nodular dengan kekuatan
maksimum sedangkan dalam besi cor kelabu ferrit terutama didapat sebagai
struktur pearlit. Jika proses pengaktifan yang terjadi kurang sempurna, struktur

besi cor akan terdiri dari grafit dan pearlit atau campuran dari ferrit bebas atau
pearlit dalam simentit.
Ferit atau larutan padat Fe-alpha pada sistem Fe–C. Kelarutan karbon di
dalam ferit sangat kecil max. 0,02% sehingga struktur mikro ini mempunyai
kekerasan hanya sekitar 60 HB, mampu tarik sekitarnya 200 N/mm2
, titik
luluhnya 100 N/mm2
dengan regangan patah 80%.
Perlit sebagai lapisan ferit dan sementit dengan komposisi sekitar 88 %
ferit dan 12 % sementit. Perlit memiliki kekerasan sekitar 160-180 HB.
Dibawah ini adalah gambar struktur mikro besi cor kelabu dengan kandungan
ferit 30% dan perlit 100
Gambar 2.7. Pearlit dan Ferrit 13
2.4.5.Bainit
Bainit adalah salah satu produk yang dihasilkan dari hasil transformasi
austenite. Srtuktur mikro bainit terjadi pada fase territ dan simentit. Proses

difusi dilibatkan dalam bentuk bainit yang berbentuk jarum atau lapisan yang
sangat tergantung pada temperatur transformasi.
Struktur halus non – lamellar bainit pada umumnya terdiri dari ferrit dan
simentit. Ia mirip keadaan pearlit tapi dengan bentuk ferit yang mempunyai
sifat seperti bentuk martensit yang biasanya akaibat pengendapan karbida dari
supersaturasi ferrit atau austenite. Pembentukan selama pendinginan berlanjut,
kecepatan pendinginan untuk menghasilkan bainit lebih cepat dibandingkan
untuk menghasilkan pearlit, tetapi lebih lambat dari bentuk martensit pada baja
dengan paduan yang sama. Bainit secara umum lebih kuat dan lebih ulet
dibandingkan pearlit.
Temperatur berlebih diatas antara 540 0
C – 727 0
C. Untuk perlakauan
isotermit temperatur 215 0
C sampai 540 0
C. Bainit adalah produk hasil
transformasi. Transformasi pearlitik dan bainitik adalah sebenarnya
berpengaruh satu terhadap yang lain. Beberapa bagian pada paduan
transformasi pada salah satu bagian pearlit atau bainit. Transformasi untuk
kandungan struktur mikro yang lain tidak mungkin tanpa dilakukan pemanasan
ulang untuk membentuk austenit.

Gambar 2.8. Struktur dari bainit 4
2.4.6.Martensit
Martensit terbentuk oleh pendinginan cepat austenit dimana atom karbon
terperangkan sehingga tidak punya waktu untuk berdifusi dari srtuktur kristal.
Martensit terbentuk pada suhu diatas suhu ruang, atau dibawah tempetatur
uetektiod dimana struktur austenit menjadi tidak stabil. Martensit mempunyai
struktur kristal yang sama dengan austenit dengan komposisi yang hampir
sama. Martensit sebagai fasa metastabil yang mengandung larutan padat dalam
struktur. Tidak mengubah bentuk diagram besi – karbida. Pada suhu dibawah
euktektoid setelah waktu tertentu, larutan lewat jenuh karbon dalam besi terus
berubah sehingga membentuk ferrit dan karbida yang lebih stabil.

Gambar 2.9. Srtruktur martensit 3
2.5. Pengaruh Kandungan Kimia Besi Cor
2.5.1.Pengaruh tembaga
Tembaga adalah logam yang berwarna kemerahan dengan berat jenis
8,65 gr/cm3
yang mempunyai titik lebur 1070 0
C – 1193 0
C dan memiliki
kekuatan tarik 200 – 400 N/mm2
. Tembaga sering digunakan dalam industri
karena memiliki sifat – sifat yang menguntungkan antara lain adalah
mempunyia sifat penghantar panas yang baik, memiliki keuletan yang tinggi
(mudah dibentuk), serta memiliki ketahanan korosi yang baik. Penambahan
tembaga sebagai unsur paduan pada besi cor biasanya berkisar antara 0,3 %
sampai 1,5%. Tembaga juga berfungsi sebagai penstabil grafit pada besi cor.
Tembaga secara khusus bernilai untuk mengurangi sensitivitas bagian,
seperti menghasilkan besi kuat dan padat pada pusat bagian tebal tanpa
meningkatkan kemungkinan chill pada bagian yang tipis. Tembaga juga dapat
meningkatkan kedalaman herdenbility dengan meningkatkan kedalaman
pengerasan untuk suatu kecepatan quench sebagai hasil efeknya terhadap laju

transformasi pada titik perubahan austenit dan ferit. Tembaga mampu
menaikkan kekerasan dasar dengan pembentukan larutan padat yang lebih keras
dari pada besi tanpa paduan, dengan menjaga kestabilan pearlit dan
memperhalus ukuran perlit. Tembaga tidak membentuk karbida bebas dimana
efeknya terhadap ketahanan aus tidak beda jauh dengan efeknya dalam
menekan pembentukan ferrit bebas, resiko untuk pembentukan besi dengan
karbida dengan mechinability rendah dapat dikurangi. Penambahan tembaga
tidak meningkatkan kedalaman kekerasan karena pada penambahan kecepatan
atau quench faktor utama yang mempengaruhi kekerasan adalah kulit logam
diatas temperatur kritis dan waktu dimana lapisan ini tetap pada temperatur
sebelum quenching. Tembaga mempunyai batas kelarutan pada besi cor 3,0 % -
3,5 % yang dapat dideteksi secara mikroskopik sebagai unsur terpisah yang
mengandung 96% dan 4 % besi. Tembaga menurunkan kandungan karbon dari
besi karbon eutektik sekitar 0,075 % tiap 1 % tembaga. Tembaga menurunkan
temperatur pembekuan dari besi cor sekitar 20
C tiap 1 % tambahan. Sedangkan
nilai pengrafitan tembaga sekitar 0,2% - 0,35% dari silikon.
Dalam jumlah yang banyak tembaga digunakan untuk membentuk perlit
bila ditambah paduan. Efek yang ditimbulkan tembaga relatif lebih lemah
dibanding dengan paduan nikel karena keterbatasan larut tembaga dalam
austenit yang hanya sekitar 2,5% atau bahkan lebih rendah lagi. Keterbatasan
ini menujukkan bahwa tembaga tidak dapat melengkapi paduan dalam nikel
untuk jenis besi Cor Ni keras. Saat penambahan pada chilled iron tampa

kromium, tembaga mendekati nilai transisi dari besi cor putih kebesi cor
kelabu.
Tembaga lebih efektif untuk menahan perlit, saat digunakan didalam
hubungan antara 0,5 % - 2 % kandungan Mo. Kekerasan yang dihasilkan dari
paduan ini akan menghasilkan penahanan yang baik. Dimana indikasi ini
tampak baik dan memberi efek yang sinergi saat tembaga ditambahkan pada
besi cor. Tembaga dapat juga digunakan antara 3 hingga 10 % merupakan
jumlah yang sama pada high nikel graiy dan juga ductile iron. Digunakan pada
bahan yang tahan korosi dan temperatur tinggi. Disini tembaga dapat
meningkatkan ketahanan korosi yang utama tahan terhadap oksidasi atau kerak
air.
2.5.2.Pengaruh Karbon
Kadar karbon tergantung jadi jenis besi kasar, besi bekas dan karbon yang
deserap yan berasal dari kokos selama peleburan. Didalam besi cor karbon
bersenyawa dengan besi membentuk karbida besi atau dalam keadaan bebas
sebagai grafit. Grafitisasi adalah proses dimana karbon yang terikat dalam besi
yang disebut sementit berubah menjadi karbon bebas. Garfitasi akan mudah
terjadi apabila kadar karbon dalam besi cor lebih dari 2 %. Pembentukan grafit
juga tergantung pada laju pendinginan dan kadar silikon.
Karbon sebagai unsur paling penting mempunyai pengaruh sangat besar
terhadap sifat mekanik, seperti: kekuatan tarik, regangan patah, kekerasan, dll.

Jumlah karbon di dalam besi cor kelabu sekitar 2-3,7 %, dia menempatkan diri
pada dua kondisi, yaitu membentuk senyawa kimia Fe3C yang dikenal dengan
sementit, dan dalam keadaan bebas yang dikenal dengan grafit.
Untuk meningkatkan nilai karbon pada besi cor dapat dilakukan dengan
cara pack carbirizing yaitu pemanasan besi cor pada suhu tertentu dengan
karbon sebagai zat penambahnya.
2.5.3.Pengaruh Silikon
Silikon memiliki pengaruh yang cukup besar terhadap perubahan sifat
mekanik. Karbon dan silikon mempunyai fungsi yang mirip, kedua-duanya
mendorong pembentukan grafit sehingga kandungan kedua unsur ditentukan
berdasarkan harga tingkat kejenuhan karbon (sattigungsgrad). Silikon
ditambahkan sekitar 1,4 - 2,3% untuk menggalakkan pembentukan grafit.
Silikon didalam besi menempatkan diri didalam ferit.
Kadar silikon yang tinggi memungkinkan pembentukan grafit, dimana
grafit meningkatkan kemampuan pemesinan. Karbon efikalen merupaka
penambahan silikon dan karbon dalam besi cor kelabu. Kadar silikon
menentukan beberapa bagian karbon terikat dengan besi dan beberapa bagian
terbentuk karbon bebas setelah tercapai keadaan seimbang. Kelebihan silikon
adalah membentuk ikatan yang keras dengan besi sehingga dapat dikatakan
diatas 3,25 % meningkatkan kekerasan. Untuk benda cor yang besar
menggunakan kedar kekerasan. Untuk besi cor yang besar menggunakan kadar

silikon yang rendah. Untuk memperoleh paduan yang tahan terhadap korosi dan
zat asam sebaiknya menggunakan silikon dengan kadar 13 % sampai 17 %.
2.5.4.Pengaruh Fosfor
Phospor di dalam besi cor kelabu hingga 0,3% akan membentuk senyawa
Fe3P dan mampu alir menjadi lebih tinggi karena suhu eutektik turun hingga
956 o
C. Phospor diperlukan untuk pembuatan benda cor tipis, namun pemberian
terlalu banyak bisa mengakibatkan timbulnya lubang-lubang kecil pada
permukaan maka kandungan phospor dibatasi antara 0,2-2,0%.
Fosfor mencegah pembentukan grafit kalau kandungannya lebih dari 1 %.
Struktur ini tidak menjadi halus meskipun dibawah pendinginan cepat.
Penambahan kandungan fosfor mengurangi kelarutan karbon dan
memperbanyak sementit pada kandungan karbon yang tetap, sehingga struktur
menjadi keras dan sementit sukar terurai. Fosfor sulit beroksidasi serta dapat
membentuk ikatan yang dikenal dengan nama steadit yaitu campuran besi
dengan fosfida yang mempunyai sifat keras, rapuh dan mempunyai titik cair
yang lebih rendah.
2.5.5.Pengaruh Belerang
Belerang mengurangi kelarutan karbon dalam besi cor, dan meningkatkan
penggrafitan. Tetapi kenyataannya penambahan belerang akan mengurangi
grafit dan cenderung membentuk besi cor putih. Kecuali dalam kasus adanya

mangan, belerang cenderung membentuk sulfide dan menggalakkan besi cor
putih yang kadang – kadang menyebabkan bintik – bintik keras.
2.5.6.Pengaruh Mangan
Mangan dibutuhkan untuk merangsang pembentukan struktur perlit, juga
diperlukan untuk mengikat sulfur membentuk senyawa MnS. Jumlah sekitar
0,5-0,7%.
2.5.7.Pengaruh Unsur lain
Sebagai tambahan unsur – unsur yang disebut diatas unsur yang
meninggikan penggrafitan adalah tembaga, nikel, aluminium, dan unsur – unsur
yang mencegah adalah crom, molybdenum dan lain – lain.
2.6. Diagram Fasa
Telah diketahui bahwa banyak macam ataupun struktur yang mungkin
terjadi pada satu paduan. Karena sifat suatu bahan banyak tergantung pada jenis,
jumlah banyaknya dan bentuk dari fasa yang terjadi maka sifat akan berubah hal – hal
diatas berubah. Karna itu perlu diketahui dari suatu paduan pada kondisi bagai mana
suatu fasa dapat terjadi dan pada kondisi bagaimana suatu fasa dapat terjadi dan pada
kondisi yang bagaimana fasa dapat berubah.

Sejumlah data mengenai perubahan fasa dari berbagai sistem paduan telah
dikumpulkan dan dicatat dalam bentuk diagram atau yang dikena dengan diagram
fasa, juga disebut dengan diagram keseimbangan atau diagram equilibrium.
2.6.1.Diagram Kesetimbangan Fase Besi – Baja
Diagram fasa merupakan diagram untuk perlakuan panas bagi logam, dan
diagram fasa besi – karbon diberlakukan untuk baja. Memahami diagram fasa
menjadi sebuah tuntutan karena terdapatnya hubungan struktur mikro dengan sifat –
sifat mekanis suatu material, yang semuanya berhubungan dengan karakteristik
diagram fasanya. Diagram fasa juga memberikan informasi penting tentang titik
lelah, titik kristalisasi, dan fenomena lainnya.

Gambar 2.10. Diagram kesetimbangan Fe – C 10
Dari diagram fasa yang dituntujukkan pada gambar 2.10 terlihat bahwa
suhu sekitar 723°C merupakan suhu transformasi austenit menjadi fasa perlit
(yang merupakan gabungan fasa ferit dan sementit). Transformasi fasa ini
dikenal sebagai reaksi eutectoid dan merupakan dasar proses perlakuan panas
dari baja. Sedangkan daerah fasa yang prosentase larutan karbon higga 2 %
yang terjadi di temperatur 1.147°C merupakan daerah besi gamma (γ) atau
disebut austenit. Pada kondisi ini biasanya austenit bersifat stabil, lunak, ulet,

mudah dibentuk, tidak ferro magnetis dan memiliki struktur kristal Face
Centered Cubic (FCC).
Besi murni pada suhu dibawah 910°C mempunyai struktur kristal
Body Centered Cubic (BCC). Besi BCC dapat melarutkan karbon dalam jumlah
sangat rendah, yaitu sekitar 0,02 % maksimum pada suhu 723°C. Larutan pada
intensitas dari karbon didalam besi ini disebut juga besi alpha (α) atau fasa ferit.
Pada suhu diantara 910°C sampai 1.390°C, atom-atom besi menyusun diri
menjadi bentuk kristal Face Centred Cubic (FCC) yang juga disebut besi
gamma (γ) atau fasa austenit. Besi gamma ini dapat melarutkan karbon dalam
jumlah besar yaitu sekitar 2,06 % maksimum pada suhu sekitar 1.147°C.
Penambahan karbon ke dalam besi FCC ditransformasikan kedalam struktur
BCC dari 910°C menjadi 723°C pada kadar karbon sekitar 0,8 %. Diantara
temperatur 1.390°C dan suhu cair 1.534°C, besi gamma berubah menjadi
susunan BCC yang disebut besi delta (δ).
Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan didalam diagram Fe – Fe3C
yaitu, perubahan fasa ferit atau besi alpha (α), austenit atau besi gamma (γ),
sementit atau karbida besi, perlit dan sementit akan diuraikan dibawah ini :

1. Ferrite atau besi alpha (α)
Merupakan modifikasi struktur besi murni pada suhu ruang, dimana ferit
menjadi lunak dan ulet karena ferit memiliki struktur BCC, maka ruang antara
atom-atomnya adalah kecil dan padat sehingga atom karbon yang dapat
tertampung hanya sedikit sekali.
Gambar 2.11. Struktur Kristal BCC 5
2. Austenit atau besi gamma (γ)
Merupkan modifikasi dari besi murni dengan struktur FCC yang memiliki
jarak atom lebih besar dibandingkan dengan ferit. Meski demikian rongga-
rongga pada struktur FCC hampir tidak dapat menampung atom karbon dan
penyisipan atom karbon akan mengakibatkan tegangan dalam struktur
sehingga tidak semua rongga dapat terisi, dengan kata lain daya larutnya jadi
terbatas.

Gambar 2.12. Struktur Kristal FCC 5
3. Karbida Besi atau Sementit
Adalah paduan Besi karbon, dimana pada kondisi ini karbon melebihi
batas larutan sehingga membentuk fasa kedua atau karbida besi yang memiliki
komposisi Fe3C. Hal ini tidak berarti bila karbida besi membentuk molekul
Fe3C, akan tetapi kisi kristal yang membentuk atom besi dan karbon
mempunyai perbandingan 3 : 1. Karbida pada ferit akan meningkatkan
kekerasan pada baja sifat dasar sementit adalah sangat keras.

Gambar 2.13. Struktur Kristal BCT 5
4. Perlit
Merupakan campuran khusus yang terjadi atas dua fasa yang terbentuk
austenisasi, dengan komposisi eutektoid bertransformasi menjadi ferit dan
karbida. Ini dikarenakan ferit dan karbida terbentuk secara bersamaan dan
keluarnya saling bercampur. Apabila laju pendinginan dilakukan secara
perlahan-lahan maka atom karbon dapat berdifusi lebih lama dan dapat
menempuh jarak lebih jauh, sehingga di peroleh bentuk perlit besar. Dan
apabila laju pendinginan lebih di percepat lagi maka difusi akan terbatas pada
jarak yang dekat sehingga akhirnya menghasilkan lapisan tipis lebih banyak.
5. Martensit
Adalah suatu fasa yang terjadi karena pendinginan yang sangat cepat
sekali, dan terjadi pada suhu dibawah eutektoid tetapi masih diatas suhu
kamar. Karena struktur austenit FCC tidak stabil maka akan berubah menjadi

struktur BCT secara serentak. Pada reaksi ini tidak terjadi difusi tetapi terjadi
pengerasan (dislokasi). Semua atom bergerak serentak dan perubahan ini
langsung dengan sangat cepat dimana semua atom yang tinggal tetap berada
pada larutan padat karena terperangkap dalam kisi sehingga sukar menjadi
slip, maka martensit akan menjadi kuat dan keras tetapi sifat getas dan rapuh
menjadi tinggi. Martensit dapat terjadi bila austenit didinginkan dengan cepat
sekali (dicelup) hingga temperatur dibawah pembentukkan bainit.
Martensit terbentuk karena transformasi tanpa difusi sehingga atom-
atom karbon seluruhnya terperangkap dalam larutan super jenuh. Keadaan ini
yang menimbulkan distorsi pada struktur kristal martensit dan membentuk
BCT. Tingkat distorsi yang terjadi sangat tergantung pada kadar karbon.
Karena itu martensit merupakan fasa yang sangat keras namun getas.
2.6.2. Diagram TTT dan CCT
Untuk menentukan laju reaksi perubahan fasa yang terjadi dapat diperoleh dari
diagram TTT (Time Temperature Transformation). Diagram TTT untuk besi cor
kelabu di tunjukkan oleh gambar 2.14

Gambar 2.14. diagram TTT untuk besi cor kelabu 11
Dari gambar diatas menunjukkan bentuk hidung (nose) sebagai batasan waktu
minimum dimana sebelum waktu tersebut bertransformasi austenit ke perlit tidak
akan terjadi. Posisi hidung dari diagram TTT dapat bergeser menurut kadar karbon.
Posisi hidung bergeser makin kekanan yang berarti baja karbon itu makin mudah
untuk membentuk bainit/martensit atau makin mudah untuk dikeraskan. Sedangkan
Ms merupakan temperatur awal mulai terbentuknya fasa martensit dan Mf merupakan
temperatur akhir dimana martensit masih bisa terbentuk.
Untuk mendapatkan hubungan antara kecepatan pendinginan dan struktur
mikro (fasa) yang terbentuk biasanya dilakukan dengan menggabungkan diagram
kecepetan pendinginan kedalam diagram TTT yang dikenal dengan diagram CCT
(Continous Cooling Transformation).

Gambar 2.15. Diagram CCT (Continous Cooling Transformation) 1
Pada contoh gambar diagram diatas menjelaskan bahwa bila kecepatan
pendinginan naik berarti bahwa waktu pendinginan dari suhu austenit turun, struktur
akhir yang terjadi berubah dari campuran ferit–perlit ke campuran ferit–perlit–bainit–
martensit, ferit–bainit–martensit, kemudian bainit–martensit dan akhirnya pada
kecepatan yang tinggi sekali struktur yang terjadi adalah martensit.

Gambar 2.16. Kurva Pendinginan pada Diagram TTT
(Time Temperature Transformation ) 1
Dari diagram pendinginan diatas dapat dilihat bahwa dengan pendinginan
cepat (kurva 6) akan menghasilkan struktur martensite karena garis pendinginan lebih
cepat daripada kurva 7 yang merupakan laju pendinginan kritis (critical cooling rate)
yang nantinya akan tetap terbentuk fase austenite (unstable). Sedangkan pada kurva 6
lebih cepat daripada kurva 7, sehingga terbentuk struktur martensite yang keras ,
tetapi bersifat rapuh karena tegangan dalam yang besar.

2.7. Batas Butir
Besar butir dapat dikendalikan melalui komposisi pada waktu proses
pembuatan akan tetapi setelah besi jadi, pengendalian dilakukan melalui perlakuan
panas. Jika logam dipanaskan sampai temperatur sekitar 723°C, tidak akan terjadi
perubahan fasa maupun perubahan pada ukuran butiran. Diatas garis A1 akan terjadi
proses rekristalisasi atau terbentuknya butiran baru. Butiran baru tersebut terbentuk
karena transformasi fasa membentuk fasa baru yaitu fasa austenit. Pada saat garis A3
proses rekristalisasi berhenti, hasil akhirnya adalah fasa austenit dan fasa ferit dengan
ukuran butiran yang minimum, lihat gambar 2.17. Jika pemanasan diteruskan diatas
garis A3 maka akan terjadi pertumbuhan butiran, ukuran butiran austenit ini akan
menentukan besar butiran setelah pendinginan.
Gambar 2.17. Skema
perubahan struktur
mikro 2

2.8. Toeri Dasar Pengujian
3.7.1. Heat treatment
Heat Treatment adalah perlakuan panas kepada material/logam untuk
memperoleh sifat-sifat yang diinginkan, dengan jalan memanaskan sampai
temperatur tertentu, untuk kemudian dilakukan pendinginan ataupun
penambahan unsur tertentu, sehingga diperoleh bentuk struktur mikro,
kekerasan / sifat yang diinginkan.
Melalui perlakuan panas yang tepat, tegangan dalam dapat dihilangkan,
besar butir diperbesar atau diperkecil, ketangguhan ditingkatkan atau dapat
dihasilkan suatu permukaan yang keras disekeliling inti yang ulet.
Maksud perlakuan panas tersebut secara garis besar menyangkut:
1. Meningkatkan kekerasan dan keuletan.
2. Menghilangkan tegangan dalam
3. Melunakkan Baja/besi.
4. Menormalkan keadaan logam biasa dari akibat pengaruh-pengaruh
pengerjaan dan perlakuan panas sebelumnya.
5. Menghaluskan butir-butir kristal atau kombinasi dari maksud-maksud
tersebut diatas
Proses perlakuan panas ada dua kategori, yaitu :
1. Softening (pelunakan) : adalah usaha untuk menurunkan sifat mekanik agar
menjadi lunak dengan cara mendinginkan material yang sudah dipanaskan

didalam tungku (annealing) atau mendinginkan dalam udara terbuka
(normalizing). Contoh : annealing, normalizing, tempering.
2. Hardening (pengerasan) : adalah usaha untuk meningkatkan sifat material
terutama kekerasan dengan cara celup cepat (quenching) material yang
sudah dipanaskan ke dalam suatu media quenching berupa air, air garam,
maupun oli. Contoh : surface hardening dan quenching.
a. Hardening
Hardening adalah perlakuan panas terhadap baja/besi dengan sasaran
meningkatkan kekerasan alami baja/besi. Perlakuan panas menuntut pemanasan
benda kerja menuju suhu pengerasan didaerah atau di atas daerah kritis dan
pendinginan berikutnya secara cepat dengan kecepatan pendinginan kritis.
Akibat penyejukan dingin dari daerah suhu pengerasan ini dicapailah suatu
keadaan paksa bagi struktur besi yang membentuk kekerasan. Oleh karena itu
maka proses pengerasan ini di sebut juga pengerasan kejut atau pencelupan
langsung kekerasan yang tercapai pada kecepatan pendinginan kritis (martensit)
ini di iringi kerapuhan yang besar dan tegangan pengejutan.
Pada setiap operasi perlakuan panas, laju pemanasan merupakan faktor
yang penting. Panas merambat dari luar ke dalam dengan kecepatan tertentu
bila pemanasan terlalu cepat, bagian luar akan jauh lebih panas dari bagian
dalam oleh karena itu kekerasan di bagian dalam benda akan lebih rendah dari
pada di bagian luar, dan ada nilai batas tertentu. Namun, air garam atau air akan

menurunkan suhu permukaan dengan cepat, yang diikuti dengan penurunan
suhu di dalam benda tersebut sehingga di peroleh lapisan keras dengan
ketebalan tertentu
b. Quenching
Quenching adalah proses pendinginan setelah mengalami pemanasan.
Media quenching dapat berupa oli, air, air garam, dan lain-lain sesuai dengan
material yang diquenching. Dimana kondisi sangat mempengaruhi tingkat
kekerasan. Pada quenching proses yang paling cepat akan menghasilkan
kekerasan tertinggi.
Jika suatu benda kerja diquench ke dalam medium quenching, lapisan
cairan disekeliling benda kerja akan segera terpanasi sehingga mencapai titik
didihnya dan berubah menjadi uap.
Berikut adalah 3 tahap pendinginan
1. Tahap A ( Vapor – Blanket Stage )
Pada tahap ini benda kerja akan segera dikelilingi oleh lapisan uap
yang terbentuk dari cairan pendingin yang menyentuh permukaan benda.
Uap yang terbentuk menghalangi cairan pendingin menyentuh permukaan
benda kerja. Sebelum terbentuk lapisan uap, permukaan benda kerja
mengalami pendinginan yang sangat intensif. Dengan adanya lapisan uap,
akan menurunkan laju pendinginan karena lapisan terbentuk dan akan
berfungsi sebagai isolator.

Pendinginan dalam hal ini terjadi efek radiasi melalui lapisan uap
lama-kelamaan akan hilang oleh cairan pendingin yang mengelilinginya.
Kecepatan menghilangkan lapisan uap makin besar jika viskositas cairan
makin rendah. Jika benda kerja didinginkan lebih lanjut, panas yang
dikeluarkan oleh benda kerja tidak cukup untuk tetap menghasilkan
lapisan uap, dengan demikian tahap B dimulai.
2. Tahap B ( Vapor – Blanket Cooling Stage )
Pada tahap ini cairan pendingin dapat menyentuh permukaan benda
kerja sehingga terbentuk gelembung – gelembung udara dan
menyingkirkan lapisan uap sehingga laju pendinginan menjadi bertambah
besar.
3. Tahap C ( Liquid Cooling Stage )
Tahap C dimulai jika pendidihan cairan pendingin sudah berlalu
sehingga cairan pendingin tersebut pada tahap ini sudah mulai bersentuhan
dengan seluruh permukaan benda kerja. Pada tahap ini pula pendinginan
berlangsung secara konveksi karena itu laju pendinginan menjadi rendah
pada saat temperature benda kerja turun. Untuk mencapai struktur
martensit yang keras dari baja karbon dan baja paduan, harus diciptakan
kondisi sedemikian sehingga kecepatan pendinginan yang terjadi

melampaui kecepatan pendinginan kritis dari benda kerja yang diquench,
sehingga transformasi ke perlit atau bainit dapat dicegah.
Gambar 2.18. Diagram Tahap Pendinginan
c. Media Pendingin
Untuk proses quenching kita melakukan pendinginan secara cepat dengan
menggunakan media oli. Semakin cepat logam didinginkan maka akan semakin
keras sifat logam itu. Karbon yang dihasilkan dari pendinginan cepat lebih
banyak dari pendinginan lambat. Hal ini disebabkan karena atom karbon tidak
sempat berdifusi keluar dan terjebak dalam struktur kristal dan membentuk
struktur tetagonal yang ruang kosong antar atomnya kecil, sehingga
kekerasanya meningkat.
Untuk mendinginkan bahan di kenal berbagai macam bahan.dimana
untuk memperoleh pendinginan yang merata maka bahan pendinginan tersebut
hampir semuanya di sirkulasi, contohnya yaitu :

1. Air
Air memberi pendinginan yang sangat cepat. Untuk memperbesar daya
pendinginan air, maka kedalam air tersebut dilarutkan garam dapur dari 5
sampai 10 %.
2. Minyak / Oli
Minyak / oli memberi pendinginan yang cepat, oleh karena untuk
keperluan ini minyak harus memenuhi berbagai macam persyaratan.
3. Udara
Udara memberi pendinginan yang perlahan-laha. Udara tersebut ada yang
disirkulasi dan ada pula yang tidak disirkulasi.
4. Garam
Garam memberi pendinginan yang cepat dan merata. Garam tersebut
terutama digunakan untuk proses Hardening.
d. Holding Time ( Waktu Tahan )
Holding time dilakukan untuk mendapatkan kekerasan maksimum dari
suatu bahan pada proses quenching dengan menahan pada temperatur
pengerasan untuk memperoleh pemanasan yang homogen sehingga struktur
austenitnya homogen. Pada proses pack carburizing holding time sangat
diperlukan untuk menghasilkan kelarutan karbon pada besi cor, semakin lama
holding timenya maka semakin banyak karbon yang berdifusi dengan besi.

3.7.2. Pengertian Karburasi
Karburasi adalah cara pengerasan besi/baja berkadar karbon rendah agar
menjadi keras pada lapisan luar atau memiliki kadar karbon tinggi pada lapisan
luarnya. Biasanya suhu pada proses karburasi adalah 17000
F. setelah proses
pendinginan maka pada permukaan baja dapat dilihat dengan mikroskop bahwa
terdapat bagian – bagian hypereutectoid, zona yang terdiri dari perlit dan
jaringan sementit yang putih, diikuti zona euktektoid, hanya terdiri dari perlit
dan terakhir adalah zona hypeutektoid, yang terdiri dari perlit dan ferrit, dimana
jumlah ferrit meninggkat hingga pusat dicapai.
Karburasi ada tiga jenis yaitu :
a. Karburasi Padat ( pack carburizing )
Bahan dipadatkan pada medium yang kaya akan karbon, seperti
bubuk karbon dan dipanaskan pada tungku pemanas pada suhu 8000
C –
9000
C. pada temperatur ini CO diproduksi sebagai bahan reduksi yang
kuat. Reaksi reduksi terjadi pada permukaan besi yang mengeluarkan
karbon, yang kemudian berdifusi kepermukaan akibat temperatur yang
tinggi. Ketika cukup karbon di absorsi ke dalam bahan, bahan tersebut
dapat dipindahkan dari tungku/furnace. Reaksi dari karburasi padat
adalah sebagai berikut :
a. Pembusukan energizer untuk memberi gas CO ke permukaan besi.
BaCo3 BaO + CO2

Co2 + C 2CO
b. Karbon monoksida bereaksi bengan permukaan dari besi.
c. 2CO + Fe Fe(c) + CO2
d. Difusi karbon kedalam besi.
e. CO2 yang terbentuk pada langkah ( b ) bereaksi dengan “C”
didalam arang.
CO2 + C 2CO
Gambar 2.19. proses pack carburizing 14
Kelebihannya hanya memerlukan biaya yang kecil dan sangat mudah
dari ada teknik surface hardening yang lain
Kekurangan memakan waktu yang cukup lama dan merupakan
hardening yang kotor.

b. Karburasi Gas ( gac carburizing )
Antara lain dapat digunakan gas alam atau hidro karbon atau
propon ( gas Karbit ). Prosesnya yaitu benda yang akan dipanaskan
dimasukkan dalam oven atau furnace dengan temperature bervariasi
antara 8700
C sampai 9500
C. Atmosfir gas untuk karburasi diproduksi dari
cairan ( metanol, isopropanol ), atau gas hidrokarbon ( peropana dan
metana ). Generator gas endhotermik dipakan untuk menyuplai gas
endhotermik.
Komposisi gas dalam proses karburasi gas adalah :
Nitrogen 40%
Hydrogen 40%
karbon monoksida 20%
Karbon dioksida 0,3%
Metana 0,5%
Uap air 0,8%
Oksigen in treaces
Oven dialiri dengan gas karbon. Atom – atom karbon akan tertarik
menembus kedalam logam. Sehingga permukaan logam menjadi kaya
karbon. Cara ini diterapakn dalam karburasi dalam bagian – bagian yang
kecil yang dapat dicelupakn langsung setelah pemanasan dalam dapur.
Selama pross karburasi gas, terjadi reaksi – reaksi sebagai berikut :
a. C3H8 2CH4 + C ( craking of hydrocarbon )

b. CH4 + Fe Fe ( C ) + 2H2
c. CH4 + CO2 2CO + 2H2
d. 2CO + Fe Fe ( C ) + CO2
Kelebihan dari gas karburizing yaitu lebih cepat dibandingkan dengan
pack carburizing. Proses ini hanya membutuhkan sedikit tenaga kerja
dan penanganan. Juga lebih praktis dari pada pack karburizing untuk
jumlah yang banyak.
Kekurangan, alat dan bahan yang digunakan dalam proses ini lebih
mahal.
c. Karburasi Cair ( liquid carburizing )
Karburasi jenis ini menggunakan lelehan sainida ( CN ) pada logam
bekarbon rendah yang dipanaskan dengan menggunakan belerang
pemanas yang dipanaskan dengan minyak atau gas. Suhunya kira – kira
8150
C – 9000
C. Proses ini dilakukan dengan kontinyu dan otomatis
karena memberikan hasil akhir yang baik. Permukaan lelehan ditutup
dengan grafit atau batu bara untuk mengurangi hilangnya radiasi dan
dekomposisi sianida yang berlebiahan. Selain sodium dan potassium
sianida, lelehan yang digunakan yuga mengandung sodium dan pottasium
klorida san barium klorida yang berperas sebagai aktifator. Reaksi yang
terjadi didalam dapur garam sianida adalah sebagai berikut :

BaCl2 Ba (CN)2 + 2NaCl
Ba (CN)2 + Fe Fe(c) + BaCN2
Proses ini mirip dengan proses sianida, hanya disini kulit luar
mempunyai kadar karbon yang tinggi dan kadar nitrogen yang rendah.
Karburasi cair dapat digunakan untuk membentuk lapisan setebal
6,35mm, meskipun umumnya tidak melebihi 0,64 mm. Cara ini baik
untuk pengerasan permukaan benda yang berukuran kecil dan sedang.
Kelebihan, karena cairan mentransfer padan dengan cepat maka
karbon yang ditambahkan juga lebih cepat. Juga pengerasan yag
dihasilkan lebih merata.
Kekurangan, beberapa nitrogen terserap bersama – sama dengan
karbon dan menyebabkan pengerasan mendadak. Juga material harus
dikeringkan setelah proses ini untuk menghindari korosi, hal tesebut
memakan waktu dan biaya.
Dan hal – hal yang mempengaruhi ketebalan hasil proses karburasi
adalah sebagai berikut :
Potensial Karbon : Semakin tinggi potensial karbon, makin cepat
karbon disuplai kedalam baja, menghasilkan gradien konsentrasi
lebih tinggi dipermukaan. Untuk campuran berbagai macam gas
potensial karbon pada temperatur tertentu, potensial karbon dikenal

sebagai kandungan karbon dalam kesetimbangan dengan atmosfir
tungku. Biasanya kondisi ini mengacu pada aktivitas karbon dalam
atmosfir, yang dapat dikenal dari penunjukkan potensial oksigen, CO
dan CO2
dalam atmosfir, jika atmosfir fasa gas tersebut berada dalam
kesetimbangan.
Kecepatan Reaksi Dipermukaan Baja : Sifat dan konsentrasi dari
spesies molekul dalam atmosfir mempengaruhi kecepatan reaksi.
Sebagai contoh, reaksi permukaan lebih cepat terjadi pada atmosfir
gas endotermik daripada atmosfir metana-hidrogen.
Temperatur Karburasi : Peningkatan proses akan meningkatkan
kecepatan reaksi permukaan, sehingga menghasilkan kedalaman
penetrasi karbon lebih besar. Dengan demikian ketebalan lapisan
yang diperoleh lebih dalam.
Waktu Karburasi : Kedalaman penetrasi karbon meningkat, seiring
dengan peningkatan waktu karburasi.
Paduan Logam : Kandungan unsur paduan pada baja memberikan
pengaruh, pertama terhadap kandungan karbon lapisan dan kedua
terhadap kecepatan difusi karbon kedalam baja. Hal diatas
disebabkan elemen-elemen paduan tersebut menempati posisi
subsitusi dan interstisi pada kisi matrik logam sehingga akan

menghambat gerakan atom-atom karbon yang berdifusi, sehingga
akan dihasilkan kedalam karburasi yang berbeda
Difusi
Difusi adalah peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dari
bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah.
Contoh yang sederhana adalah penambahan carbon ke dalam baja
karbon rendah sehingga pada baja, karbonnya lebih besar.Difusi yang paling
sering terjadi adalah difusi molekuler. Difusi ini terjadi jika terbentuk
perpindahan dari sebuah lapisan (layer) molekul yang diam.
Apabila suhu pada suatu material naik, akan menyebabkan atom-
atomnya bergetar dengan energi yang lebih besar dan sejumlah kecil atom
akan berpindah dalam kisi. Mekanisme perpindahan atom dalam suatu logam
dapat terjadi secara interstisi dan kekosongan. Perpindahan secara interstisi
terjadi bila atom tidak memilki ukuran yang sama. Sedangkan perpindahan
secara kekosongan dapat terjadi bila semua atom memiliki ukuran sama.
Proses difusi dapat terjadi lebih cepat apabila:
1. Suhu tinggi
2. Atom yang berdifusi kecil
3. Ikatan struktur induk lemah (dengan titik cair rendah)
4. Terdapat cacat-cacat dalam bahan (kekosongan atau batas butir)

3.7.3. Pengujian Kekerasan
Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical
properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material harus diketahui
khususnya untuk material yang dalam penggunaanya akan mangalami
pergesekan (frictional force), dalam hal ini bidang keilmuan yang berperan
penting mempelajarinya adalah Ilmu Bahan Teknik (Metallurgy Engineering).
Kekerasan didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menahan
beban identasi atau penetrasi (penekanan). Uji kekerasan dilakukan dengan
menekankan identer ke permukaan logam yang diukur kekerasannya. Identer
biasanya terbuat dari material yang lebih keras dari pada benda uji, contohnya
hardened steel, tungsten carbide atau intan. Biasanya identer berbentuk bola,
pyramid, atau kerucut. Uji kekerasan standar dilakukan dengan menekankan
identer dengan hati-hati ke permukaan benda uji secara tegak lurus (900
).
Setelah proses peng-identasian, identer ditarik dari benda uji dan nilai
kekerasan akan terhitung atau terbaca dari skala, berdasarkan kedalaman bekas
penekanan dan diameter lekukan.
Pada umumnya ada tiga cara penentuan kekerasan bahan yaitu:
1. Cara Goresan.
Cara ini sering dilakukan dengan menggoreskan bahan logam yang lebih
keras kepada bahan yang lebih lunak. Mohs telah membuat skala yang terdiri
dari 1 s/d 10 standar mineral yang disusun menurut kemampuannya dari bahan

yang terkeras, yaitu intan dengan skala 10 sampai bahan yang terlunakkan yaitu
Talk dengan angka 1. Logam-logam yang keras pada umumnya ada pada skala
4-8.
2. Cara Dinamik.
Cara ini adalah dengan cara menjatuhkan bola baja pada permukaan
logam, tinggi pantulan bola menyatukan energi benturan sebagai ukuran
kekerasan logam, dengan cara ini dinamakan cara Shore Scleroscope.
3. Cara Penekanan.
Pengukuran kekerasan dengan cara ini dilakukan dengan menggunakan
indentor yang ditekan pada benda uji dengan beban besar tertentu. Penekanan
tersebut akan menyebabkan logam mengalami deformasi plastis. Apabila
penekanan oleh indentor diterusken, deformasi pada benda uji akan terus
berlangsung. Kemampuan benda uji menahan tekanan indentor inilah yang
diartikan sebagai kekerasan dari material, beban yang diberikan dalam uji
kekerasan adalah konstan. Oleh karena itu nilai kekerasan dari benda uji akan
tergantung pada luas permukaan bekas benda uji yang mengalami penekanan.
Makin luas bekas penekanan tersebut, maka makin rendah sifat kekerasan dari
benda uji atau benda uji tersebut bersifat lunak
Metode Rockwell
Dalam metode ini penetrator ditekan dalam benda uji. Harga kekerasan
didapat dari perbedaan kedalaman dari beban mayor dan minor. Jadi nilai

kekerasan didasarkan pada kedalaman bekas penekanan. Karena hasilnya
dapat dilihat langsung pada jarum penunjuk, maka metode sangat efektif
untuk pengetesan massal.
Uji kekerasan ini banyak digunakan disebabkan oleh sifat-sifatnya
yang cepat dalam pengerjaannya, mampu membedakan kekerasan pada baja
yang diperkeras, ukuran penekanan relative kecil, sehingga bagian yang
mendapatkan perlakuan panas dapat diuji kekerasannya tanpa menimbulkan
kekerasan. Uji ini menggunakan kedalaman lekukan pada beban yang
konstan sebagai ukuran kekerasan.
Pengujian kekerasan Rockwell didasarkan pada kedalaman masuknya
penekan benda uji, makin keras benda yang akan diuji makin dangkal
masuknya penekan tersebut. Sebaliknya semakin dalam masuknya penekan
tersebut berarti benda uji makin lunak. Cara Rockwell disukai karena dapat
dengan cepat mengetahui harga kekerasan suatu material tanpa menghitung
seperti cara brinell dan Vickers. Nilai kekerasan dapat langsung dibaca
setelah beban utama dihilangkan, dimana beban awal masih menekan benda
tersebut
Uji kekerasan Rockwell mempunyai kemampuan ulang, namun perlu
diperhatikan :
 Penekan dan landasan harus bersih dan terpasang dengan baik.
 Permukaan yang diuji harus bersih, kering, halus, dan bebas dari
pengotor.

 Permukaan harus datar dan tegak lurus terhadap penekan.
 Menguji permukaan silinder memberikan hasil pembacaan yang
rendah.
 Jarak antara satu pengujian dengan pengujian berikutnya harus 3-5 kali
diameter bekas penekan.
 Kecepatan pembebanan harus sama dengan waktu pemberian beban,
baik untuk pengujian pertama maupun selanjutnya.
 Tebal benda uji harus sedemikian rupa sehingga tidak terjadi gembung
pada permukaan dibaliknya.
3.7.4. Uji Metalografi ( struktur mikro )
Metalografi adalah pengujian spesimen dengan menggunakna mikroskop
atau pembesaran beberapa ratus kali bertujuan untuk memperoleh gambar yang
menunjukkan struktur mikro, pada hal ini struktur logam dan paduannya
dengan pengujian metalografi. Kita dapat mengetahui struktur dari suatu logam
dengan memperjelas batas – batas butir logam. Metalografi digunakan untuk
mengetahui atau menunjukkan struktur mikro dari suatu logam ataupun paduan
melalui gambar yang dihasilkan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Similar to BAB II TINJAUAN PUSTAKA (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

BAB II TINJAUAN PUSTAKA