Pemanfaatan Limbah Cangkang Kerang Lorjuk dan Kulit Kacang Tanah Sebagai Media Carburizer pada Proses Pack Carburizing Terhadap Baja Karbon Rendah AISI 1020

Achmadi, - and Ir. Teguh Dwi Widodo, ST., M. Eng., Ph.D. and Dr. Eng. Yudy Surya Irawan, ST., M.Eng (2024) Pemanfaatan Limbah Cangkang Kerang Lorjuk dan Kulit Kacang Tanah Sebagai Media Carburizer pada Proses Pack Carburizing Terhadap Baja Karbon Rendah AISI 1020. Magister thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Baja AISI 1020 merupakan baja karbon rendah, dengan kandungan kerbon sekitar 0,20%. Unsur utamanya adalah Besi (Fe), dengan kandungan Fe sekitar 99,08 - 99,53%. Baja AISI ini sekitar memiliki mudah diolah dan diformat, serta biaya produksinya yang relatif mudah, sehingga banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, terutama dalam komponen mesin seperti roda gigi, poros, dan baut. Baja ini memiliki keuletan yang sangat bagus, tetapi kekerasannya yang kurang tinggi, kekerasan baja ini sekitar 145 – 159 HV. Baja AISI tidak bisa dikeraskan melalui Thermal Treatment mengingat kandungan karbon yang sangat kecil, salah satu cara untuk menaikkan kekerasan baja ini adalah dengan cara memberikan perlakuan Thermochemical Treatment dengan cara menginfuskan unsur karbon kepermukaan baja. Penambahan karbon yang disebut carburizing ini dilakukan dengan cara memanaskan pada temperatur yang cukup tinggi, yaitu pada temperatur austenit dalam lingkungan yang mengandung atom karbon aktif, sehingga atom-atom karbon aktif tersebut akan berdifusi masuk ke dalam permukaan baja dan mencapai kedalaman tertentu. Setelah proses difusi, diikuti dengan perlakuan pendinginan yang cepat (quenching), sehingga diperoleh permukaan yang lebih keras, tetapi bagian tengahnya bersifat ulet. Proses karburasi membutuhkan energi aktivasi untuk cepat mendifusikan karbon pada material. Katalis merupakan salah satu solusi untuk meningkatkan energi aktivasi sehingga waktu yang dibutuhkan selama proses karburisasi lebih sedikit. Penelitian ini menggunakan carburizer dari cangkang kerang lorjuk sebagai katalis dan menggunakan arang kulit kacang tanah sebagai sumber karbon aktif. Cangkang kerang lorjuk mengandung kalsium karbonat (CaCO3) sekitar 96%, ketika CaCO3 mengalami perlakuan panas akan menghasilkan CO2 dalam bentuk gas, sehingga membantu mempercepat terbentuknya 2CO sehingga akan mempecepat terjadi proses difusi karbon pada material uji. Variasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah 0% katalis/100% arang, 10% katalis/90% arang, 20% katalis/80% arang, 30% katalis/70% arang. Hasil dari penelitian didapatkan nilai kekerasan tertinggi pada tanpa katalis sebesar 498,7 HV, tambahan katalis 10% sebesar 649,2 HV, tambahan katalis 20% sebesar 713,3 HV, tambahan katalis 30% sebesar 929,8 HV, dan untuk raw materialnya sebesar 151,9 HV. Untuk nilai laju korosi terjadi penurunan, material tanpa perlakuan sebesar 0,075mm/year, dengan tanpa tambahan katalis sebesar 0,067, tambahan katalis 10% sebesar 0,051, katalis 20% sebesar 0,021, dan tambahan katalis 30% sebesar 0,016. Dari data yang didapatkanbahwa semakin banyak katalis yang ditambahkan semakin tinggi nilai kekerasannya dan semakin kecil laju korosi yang terjadi.

English Abstract

AISI 1020 steel is a low-carbon steel, with a carbon content of about 0.20%. The main element is Iron (Fe), with Fe content around 99.08 - 99.53%. This AISI steel is easy to process and format, and its production cost is relatively easy, so it is widely used in various applications, especially in machine components such as gears, shafts, and bolts. This steel has very good ductility, but its hardness is not high, the hardness of this steel is around 145 - 159 HV. AISI steel cannot be hardened through Thermal Treatment given the very low carbon content, one way to increase the hardness of this steel is by providing Thermochemical Treatment treatment by infusing the carbon element to the surface of the steel. Carbon addition through the carburization process is done by heating the steel at a high temperature in an environment containing activated carbon atoms, so that the activated carbon atoms will diffuse to the steel surface and reach a certain depth. Afterwards, the steel is rapidly cooled (quenching) to obtain a harder surface, while the center remains ductile. The carburization process requires activation energy to diffuse the carbon quickly. Catalysts can increase the activation energy, reducing the time required during the carburization process. This study uses lorjuk shells as a catalyst and peanut shell charcoal as an activated carbon source. Lorjuk shell contains about 96% calcium carbonate (CaCO3), which produces CO2 when heated and accelerates the formation of 2CO, thus accelerating the carbon diffusion process. The variations used in this study were 0% catalyst/100% charcoal, 10% catalyst/90% charcoal, 20% catalyst/80% charcoal, and 30% catalyst/70% charcoal. The results of the study obtained the highest hardness value without catalyst of 498.7 HV, additional 10% catalyst of 649.2 HV, additional 20% catalyst of 713.3 HV, additional 30% catalyst of 929.8 HV, and for raw material of 151.9 HV. For the corrosion rate value, there is a decrease, the material without treatment is 0.075mm / year, with no additional catalyst of 0.067, additional 10% catalyst of 0.051, 20% catalyst of 0.021, and additional 30% catalyst of 0.016. From the data obtained, the more catalyst added, the higher the hardness value and the smaller the corrosion rate that occurs.

Item Type:	Thesis (Magister)
Identification Number:	042407
Uncontrolled Keywords:	Pack Carburizing, Arang Kulit Kacang, Cangkang Kerang Lorjuk, Laju Korosi.
Divisions:	S2/S3 > Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Depositing User:	Unnamed user with username nova
Date Deposited:	04 Oct 2024 02:45
Last Modified:	04 Oct 2024 02:45
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/227559

Text (DALAM MASA EMBARGO) ACHMADI.pdf Restricted to Registered users only Download (8MB)

Actions (login required)

View Item