temperatur yang relatif rendah. Garam – garam tersebut
dapat digunakan
o
pada rentang temperatur 150 – 500 C. Pada temperatur di
o
atas 500 C dapat menyebabkan oksidasi yang kuat dan
menyebabkan pitting pada permukaan baja, disamping dapat
menimbulkan ledakan. Karena itu perlu diperhatikan agar
temperatur kerja dari garam tidak dilampaui. Seperti yang
diperlihatkan pada tabel garam – garam untuk proses quench
pada Tabel 4.2.
Tabel 4.2. Jenis-jenis Garam untuk Proses Quench
89
[Halaman Ini Sengaja Dikosongkan]
90
BAB 5
PEMECAHAN MASALAH PADA INDUSTRI
MANUFAKTUR
BERBASIS PERLAKUAN PANAS
Salah satu penentu kemajuan bangsa adalah
penguasaan teknologi yang dimiliki oleh sumber dayanya. Di
antara banyak industri yang berperan mempunyai kontribusi
terhadap perekonomian bangsa khususnya di Indonesia
adalah industri manufaktur. Industri
manufaktur berkontribusi besar dalam pertumbuhan ekonomi
Indonesia sebesar 7,07% di kuartal kedua 2021, dengan
pertumbuhan 6,91% meski ada tekanan dari pandemi
COVID-19. Sedangkan di kuartal ketiga 2021, industri
manufaktur tumbuh 3,68% dan menyumbang 0,75%
terhadap pertumbuhan ekonomi Indonesia (bkpm, 2021).
Ketangguhan ini membuktikan bahwa arah pertumbuhan
sektor industri masih sesuai rencana, dan diharapkan dapat
menjadi penggerak ekonomi nasional dengan target
kontribusi Produk Domestik Bruto (PDB) lebih dari 20%
pada 2024.
Permasalahan yang dihadapi oleh industri manufaktur
adalah penguasaan teknologi yang tepat khususnya
pemilihan teknologi perlakuan panas pada industri
manufaktur berbasis bahan dasar logam besi baja. Beberapa
91
permasalahan yang bisa diidentifikasi terkait industri
manufaktur berbasis bahan dasar besi baja antara lain : umur
pakai komponen yang singkat dan komponen tidak berfungsi
sebagaimana mestinya karena tidak terpenuhinya sifat
mekanis yang dibutuhkan. Untuk dapat memberikan
improvement atau solusi pemecahan masalah harus ditinjau
dari beberapa sudut pandang yaitu :
1. Fungsi komponen sebagaimana mestinya. Harus
diketahui fungsi dari komponen misalnya harus
meneruskan gaya-gaya tertentu, mengalirkan fluida,
mengalami gesekan dll sehingga harus ada pemantauan
pengoperasian komponen agar tidak terjadi kegagalan
yang fatal. Kegagalan karena faktor ini pun bisa terjadi
karena kesalahan dalam pemasangan/instalasi
komponen.
2. Komposisi kimia dan sifat mekanis (awal) baja
penyusun komponen. Komposisi kimia dan sifat
mekanis awal sangat penting diketahui guna
mengidentifikasi baja yang digunakan dan melihat
apakah sesuai untuk diimplementasikan sesuai
kebutuhan. Jika ada ketidaksesuaian, maka akan
mengarah kepada kegagalan pemilihan bahan.
3. Sifat mekanis baja yang harus dipenuhi setelah
dibentuk menjadi komponen. Perlu diketahui sifat-sifat
92
mekanis apa saja yang diperlukan untuk memenuhi
fungsi dari komponen.
4. Pembebanan yang dialami oleh komponen. Perlu
diketahui gaya-gaya apa saja yang nantinya akan
diimplementasikan kepada komponen. Hal ini penting
untuk melakukan pemilihan jenis teknologi yang tepat
khususnya jenis perlakuan panas yang tepat agar dapat
memenuhi sifat-sifat mekanis yang diperlukan.
5. Lingkungan di mana komponen tersebut berada,
apakah dalam lingkungan korosif atau netral. Jika
komponen bekerja di daerah korosif harus ada
pemilihan material yang tepat di awal perancangan.
6. Teknologi manufaktur yang diimplementasikan untuk
membentuk komponen. Jika salah memilih teknologi
yang tepat maka akan mengarah kepada kegagalan
disain dan konstruksi. Kadang-kadang kegagalan
fungsi komponen atau pendeknya life time komponen
disebabkan karena salah pemilihan teknologi
pembentukan yang diimplementasikan kepada baja
untuk dibentuk menjadi komponen tertentu.
Seharusnya teknologi yang harus dipilih adalah
forging, tetapi yang diterapkan adalah casting. Hal ini
akan mempengaruhi sifat mekanis akhir yang diperoleh
komponen, misalnya komponen akan mudah patah atau
93
timbul retak-retak halus yang akan menjalar yang
akhirnya akan terjadi perpatahan komponen secara
gradual.
7. Perawatan komponen yang memadai dan rutin.
8. Sumber daya yang mengoperasikan komponen.
Operator harus menguasai cara pengoperasian
komponen, jika ada kesalahan dalam mengoperasikan
komponen akan mengarah kepada kegagalan fatal yang
diawali dengan tidak berfungsinya komponen sampai
dengan kerusakan fatal yang berdampak pada umur
pakai yang lebih singkat.
Untuk membahas dan menganalisa kegagalan diperlukan
teori dan dasar ilmu yang komprehensif dan terintegrasi
dengan bidang ilmu lainnya. Akan tetapi dalam kasus
penanganan masalah yang dapat diatasi dengan pemilihan
jenis perlakuan panas yang tepat, hanya ditinjau dari
beberapa faktor saja di antara ke delapan faktor di atas yaitu :
1. Tinjauan terhadap sifat mekanis yang dibutuhkan oleh
komponen
2. Tinjauan terhadap komposisi kimia awal dan sifat
mekanis dari baja pembentuk komponen
3. Pembebanan yang diimplementasikan kepada
komponen
94
4. Tinjauan terhadap faktor-faktor lain diasumsikan sudah
tepat
Langkah berikutnya lakukan analisa terhadap 3 faktor di atas
sebagai berikut :
1. Identifikasi sifat-sifat mekanis yang dibutuhkan
komponen selama pengoperasian. Hal ini penting
untuk mengetahui jenis perlakuan panas yang tepat
agar menghasilkan sifat mekanis yang dibutuhkan.
2. Identifikasi sifat mekanis awal dari baja pembentuk
komponen. Hal ini penting untuk mengetahui sejauh
mana lompatan sifat mekanis yang harus dicapai untuk
memenuhi kebutuhan pengoperasian komponen. Jika
lompatannya sangat jauh misalnya membutuhkan
kekerasan yang sangat tinggi, maka perlu diterapkan
proses hardening dengan pendinginan yang sangat
cepat yang diiringi dengan proses temper guna
mengurangi kegetasan.
3. Identifikasi komposisi kimia baja untuk mengetahui
temperatur perlakuan panas (temperatur austenisasi)
menggunakan diagram fasa Fe-Fe3C. Identifikasi ini
diperlukan juga untuk mengetahui diagram TTT yang
akan digunakan guna memperoleh prediksi struktur
mikro dari hasil proses perlakuan panas yang dipilih.
95
4. Langkah terakhir adalah melakukan uji sifat mekanis.
Lakukan metode pengujian yang dapat mengcover
beberapa sifat mekanis yaitu pengujian tarik. Dengan
pengujian tarik, dapat diketahui kekuatan tarik,
keuletan, ketangguhan dan kekerasan yang dapat
diprediksi dari nilai kekuatan tarik (menggunakan
conversion chart hardness testing)
Contoh kasus yang kerap kali ditemukan pada beberapa
industri manufaktur adalah kerusakan/perpatahan komponen
karena tidak tercapainya sifat mekanis yang diharapkan yaitu
ketangguhan komponen yang sangat rendah sehingga
cenderung getas. Untuk mengatasi hal tersebut, langkah-
langkah yang harus ditempuh adalah sebagai berikut:
komposisi kimia baja diketahui mengandung 0,76 – 0,8 % C
2
dengan karakteristik kekuatannya hanya 335 N/mm
2
sedangkan yang diperlukan adalah 628 N/mm . Capaian ini
merupakan lompatan yang sangat jauh sehingga diperlukan
jenis perlakuan panas hardening dengan laju pendinginan
yang tinggi. Dari komposisi kimia awal yang diketahui dapat
ditetapkan temperatur austenisasi adalah di atas temperatur
A3 pada diagram fasa Fe-Fe3C. Ada beberapa alternatif
pemilihan perlakuan panas yaitu :
0
1. Temperatur perlakuan panas yang dipilih adalah 760 C
o
(30 C di atas A3), kemudian dilakukan pendinginan
96
o
4
cepat sampai temperatur 350 C, ditahan selama 10
detik setelah itu dicelup dengan media air sampai
temperatur kamar. Proses ini ditunjukkan pada Gambar
5.1 menggunankan diagram TTT untuk baja dengan
0,76 – 0,8% C (sesuai dengan komposisi awal baja
pembentuk komponen)
Gambar 5.1. Alternatif 1 Pemilihan Metode Perlakuan Panas
97
o
Pada 350 C austenite secara isothermal akan
bertransformasi menjadi bainite, reaksi ini dimulai
setelah kira-kira 10 detik dan berlangsung sampai 500
detik. Oleh karena itu setelah 104 detik, struktur yang
dihasilkan 100% bainite dan tidak terjadi tranformasi
yang lain meskipun pendinginan akhir melewati
daerah martensite.
0
2. Temperatur perlakuan panas yang dipilih adalah 760 C
o
(30 C di atas A3), kemudian dilakukan pendinginan
o
cepat sampai temperatur 250 C, ditahan selama 100
detik setelah itu dicelup dengan media air sampai
temperatur kamar. Proses ini ditunjukkan pada Gambar
5.2 menggunankan diagram TTT untuk baja dengan
0,76 – 0,8% C (sesuai dengan komposisi awal baja
pembentuk komponen)
98
Gambar 5.2. Alternatif 2 Pemilihan Metode Perlakuan Panas
Pada alternatif ini diperlukan waktu 150 detik pada
o
250 C untuk mulai bertransformasi menjadi bainite,
sehingga selama waktu 100 detik, baja masih dalam
keadaan 100% austenite. Ketika baja didinginkan
o
melewati daerah martensite, dimulai pada 215 C,
secara progresif austenite berubah menjadi marteniste.
Reaksi ini selesai ketika temperatur ruang tercapai,
sehingga struktur mikro tercapai 100% martensite.
99
Untuk alternatif 2 ini masih diperlukan proses
martemper untuk mengurangi kegetasan martensite
dengan memanaskan kembali pada temperatur sedikit
o
2
di atas temperatur Ms (250 C) ditahan selama 10 detik
setelah itu didinginkan di udara terbuka. Struktur akhir
yang diperoleh adalah martensite temper.
0
3. Temperatur perlakuan panas yang dipilih adalah 760 C
o
(30 C di atas A3), kemudian dilakukan pendinginan
o
cepat sampai temperatur 650 C, ditahan selama 20
detik , didinginkan kembali secara cepat sampai
o
3
temperatur 400 C, ditahan selama 10 detik , kemudian
dicelup dalam media air sampai mencapai temperatur
kamar. Proses ini ditunjukkan pada Gambar 5.3
menggunankan diagram TTT untuk baja dengan 0,76 –
0,8% C (sesuai dengan komposisi awal baja
pembentuk komponen).
100
Gambar 5.3. Alternatif 3 Pemilihan Metode Perlakuan Panas
o
Untuk garis isothermal pada 650 C, pearlite mulai
terbentuk setelah kira-kira 7 detik. Pada saat waktu
penahanan sampai 20 detik, terbentuk kira-kira 50%
pearlite. Pendinginan cepat sampai temperature
o
400 C ditunjukkan oleh garis vertikal. Selama
pendinginan ini sangat sedikit austenite sisa, jika ada
pun austenite sisa akan bertransformasi ke pearlite
o
atau bainite. Pada 400 C, waktu dimulai dari 0
101
3
kembali sehingga dengan waktu penahanan 10 detik,
50% austenite sisa yang ada akan berubah menjadi
bainite. Pada pendinginan secara cepat sampai
temperatur kamar tidak lagi terjadi perubahan fasa
karena tidak ada lagi austenite sisa, sehingga struktur
mikro baja pada temperatur ruang adalah 50%
pearlite dan 50% bainite.
102
BAB 6
KESIMPULAN
Dari uraian teori dasar proses perlakuan panas sampai
dengan contoh kasus yang terjadi di industri manufaktur
berbasis bahan dasar baja dan solusi pemecahannya, dapat
disimpulkan beberapa hal sebagai berikut :
1. Sangat dibutuhkan pemahaman yang terintegrasi dari
beberapa bidang keilmuan perlakuan panas seperti
teori dasar tentang struktur kristal logam, diagram fasa
Fe-Fe3C, diagram TTT, mekanisme dan metode
perlakuan panas dan karakteristik mekanis baja serta
pengujian sifat mekanis.
2. Diperlukan analisa kegagalan yang detail untuk
mengetahui penyebab kegagalan. Jika faktor-faktor
yang dipertimbangkan untuk analisa kegagalan sangat
banyak, tentukan beberapa faktor yang dominan dan
penting saja sedangkan faktor-faktor lain diasumsikan
memenuhi syarat.
3. Diperlukan pembahasan khusus tentang cara
menganalisa kegagalan komponen yang akan dibahas
tersendiri di luar buku ini
4. Untuk penyelesaian kasus di industri, tentukan
beberapa alternatif yang dapat direkomendasikan ke
industri. Pemilihan akhir diputuskan oleh industri
103
berdasarkan cost yang harus dikeluarkan berbasis
perhitungan ekonomi dari pihak industri.
104
DAFTAR PUSTAKA
1. Anrinal, 2013, Metalurgi Fisik, Penerbit CV Andi
Offset, Yogyakarta
2. Callister, Jr. Willian D, 2020, Materials Scence and
th
Engineering An Introduction , 8 edition, Utah, John
Wiley & Sons, inc
3. George E. Dieter, 1988, Mechanical Metallurgy, SI
Metric Editon, Marylan USA, McGraw-Hill Book
Company UK Limited.
4. Betzalel Avitzur, 1983, Handbook of Metal Forming
Process, John Wiley & Sons Inc, New York
5. Lange, K, 1985, Handbook of Metal Forming, Mc
Graw Hill, New Jersey
6. Hosford, W.F, 1993, Metal Forming, Mechanics &
Metallurgy, second edition, Printice Hill Inc, New
Jersey
7. Backofen, W.A, 1972, Deformation Processing,
Addison Willey
105
UKI PRESS
Pusat Penerbit dan Pencetakan
Universitas Kristen Indonesia
Jl.Mayjen Sutoyo No. 02 Cawang
Jakarta Timur 13630