Opmalisasi Carburizing Baja St 37 Dengan Inovasi Media Carburizer Alternatif Terhadap Peningkatan Karakteristik Material.

Robittah, Ahmad and Prof. Dr. Ir. Wahyono Suprapto, M.Met. and Ir. Teguh Dwi Widodo, S.T., M. Eng., Ph.D. (2024) Opmalisasi Carburizing Baja St 37 Dengan Inovasi Media Carburizer Alternatif Terhadap Peningkatan Karakteristik Material. Magister thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Baja St 37 merupakan baja karbon rendah, dengan kandungan kerbon sekitar 0,17 – 0,25%. Baja St 37 banyak digunakan dalam berbagai aplikasi, terutama dalam komponen mesin seperti roda gigi, poros, baut dan pada alat pertanian seperti bajak, linggis dan cangkul karena harganya relatif lebih murah. Baja ini memiliki keuletan yang sangat bagus, tetapi kekerasannya yang kurang tinggi, kekerasan baja ini sekitar 145 – 159 HV. Baja St 37 tidak bisa dikeraskan dengan perlakuan panas secara langsung (hardening) dikarenakan kandungan karbon yang sangat rendah, salah satu cara untuk meningkatkan kekerasan baja ini adalah dengan cara memberikan perlakuan pack carburiring dengan cara mendifusikan unsur karbon kepermukaan baja. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh perlakuan pack carburizing baja St 37 terhadap perubahan komposisi kandungan karbon, kedalaman difusi, nilai kekerasan dan perubahan struktur mikro baja St 37. Perlakuan pack carburizing menggunakan bahan arang kayu alaban sebagai sumber karbon dan cangkang telur sebagai katalis. Metode penelitian yang digunakan yaitu eksperimental. Eksperimen di lakukan secara langsung dilaboratorium dengan variabel bebas berupa perbandingan komposisi arang kayu alaban dan cangkang telur (100% : 0%, 90% : 10%, 80% : 20%, 70% : 30%, 60% : 40%) dan jenis pendinginan menggunakan udara dan air. Adapun variabel terikat yang di teliti terdiri dari kandungan karbon, kedalaman difusi, nilai kekerasan dan pengamatan struktur mikro. Hasil penelitian menunjukan bahwa perlakuan pack carburizing baja St 37 menggunakan bahan arang kayu alaban dapat meningkatkan kandungan karbon baja St 37 dari 0,252 % karbon meningkat menjadi 0,647 % karbon pada pendinginan udara dan 0,813 % karbon pada pendinginan air. Ketebalan difusi sebesar 0,9 mm berdasarkan perhitungan menggunakan Hukum Fick 2 dan data nilai kekerasan. Nilai kekerasan mengalami peningkatan dari 153 HV menjadi 387 HV pada pendinginan udara dan 947 HV pada pendinginan air. Struktur mikro yang awal mulanya lebih banyak ferrite dan sedikit pearlite menjadi pearlite yang mendominasi pada pendinginan udara dan terbentuk strukutur martensite pada pendinginan air. Penambahan cangkang telur sebagai katalis memberikan pengaruh yang sangat signifikan. Dengan kandungan CaCO3, cangkang telur dapat membantu dalam menyediakan sumber CO2, yang akan bereaksi dengan karbon dari arang sehingga membentuk lebih banyak karbon monoksida (CO), karbon monoksida (CO) yang terbentuk akan berdisosiasi pada permukaan baja menghasilkan atom karbon dan karbon dioksida CO2, atom karbon yang di hasilkan dari disosiasi karbon monoksida (CO) ini kemudian akan berdifusi ke dalam permukaan baja. Peningkatan kandungan karbon dengan penambahan cangkang telur sebesar 0,955 % karbon pada pendinginan udara dan 0,981% karbon pada pendinginan air. Penambahan cangkang telur juga meningkatkan kedalaman difusi dengan kedalaman yang terdalam berdasarkan perhitungan Hukum Fick 2 sebesar 1 mm dan 1,2 mm berdasarkan distribusi nilai kekerasan. Selain itu nilai kekerasan meningkat signifikan menjadi 387 HV pada pendinginan udara dan 947 HV pada pendinginan air dan struktur mikro menampilkan struktur mikro pearlite cementite pada pendinginan udara dan struktur martensite pada pendinginan air.

English Abstract

St 37 steel is a low carbon steel, with a carbon content of around 0.17 - 0.25%. St 37 steel is widely used in various applications, especially in machine components such as gears, shafts, bolts and in agricultural tools such as plows, crowbars and hoes because the price is relatively cheaper. This steel has very good ductility, but its hardness is not high, the hardness of this steel is around 145 - 159 HV. St 37 steel cannot be hardened by direct heat treatment (hardening) due to its very low carbon content, one way to increase the hardness of this steel is by providing pack carburizing treatment by diffusing carbon elements to the surface of the steel. The purpose of this study was to determine the effect of pack carburizing treatment of St 37 steel on changes in carbon content composition, diffusion depth, hardness value and changes in microstructure of St 37 steel. Pack carburizing treatment used alaban wood charcoal as a carbon source and eggshells as a catalyst. The research method used was experimental. The experiment was carried out directly in the laboratory with independent variables in the form of a comparison of the composition of alaban wood charcoal and eggshells (100%: 0%, 90%: 10%, 80%: 20%, 70%: 30%, 60%: 40%) and the type of cooling using air and water. The dependent variables studied consisted of carbon content, diffusion depth, hardness value and microstructure observations. The results showed that the treatment of pack carburizing of St 37 steel using alaban charcoal material can increase the carbon content of St 37 steel from 0.252% carbon to 0.647% carbon in air cooling and 0.813% carbon in water cooling. The diffusion thickness is 0.9 mm based on calculations using Fick's Law 2 and hardness value data. The hardness value increased from 153 HV to 387 HV in air cooling and 947 HV in water cooling. The microstructure which initially had more ferrite and a little pearlite became pearlite which dominated in air cooling and formed a martensite structure in water cooling. The addition of eggshells as a catalyst has a very significant effect. With CaCO3 content, eggshells can help in providing a source of CO2, which will react with carbon from charcoal to form more carbon monoxide (CO), the carbon monoxide (CO) formed will dissociate on the steel surface to produce carbon atoms and carbon dioxide CO2, the carbon atoms produced from the dissociation of carbon monoxide (CO) will then diffuse into the steel surface. Increasing carbon content with the addition of eggshells by 0.955% carbon in air cooling and 0.981% carbon in water cooling. The addition of eggshells also increases the depth of diffusion with the deepest depth based on the calculation of Fick's Law 2 of 1 mm and 1.2 mm based on the distribution of hardness values. In addition, the hardness value increased significantly to 387 HV in air cooling and 947 HV in water cooling and the microstructure displays a pearlite cementite microstructure in air cooling and a martensite structure in water cooling

Item Type:	Thesis (Magister)
Identification Number:	0424070227
Uncontrolled Keywords:	Pack Carburizing, Arang Kayu Alaban, Cangkang Telur.
Divisions:	S2/S3 > Magister Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Depositing User:	S Sucipto
Date Deposited:	08 Oct 2024 07:05
Last Modified:	08 Oct 2024 07:05
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/231455

Text (DALAM MASA EMBARGO) AHMAD ROBITTAH.pdf Restricted to Registered users only Download (9MB)

Actions (login required)

View Item