i

PENGARUH POST-TREATMENT LAPISAN METANA-

KARBON TERHADAP SIFAT PERMUKAAN

THRUST WASHER DIFFERENTIAL

TUGAS AKHIR

KARYA TULIS INI DIAJUKAN SEBAGAI SALAH SATU SYARAT

UNTUK MEMPEROLEH GELAR AHLI MADYA DARI POLITEKNIK

NEGERI BALIKPAPAN

AHMAD JAILANI

140309232891

POLITEKNIK NEGERI BALIKPAPAN

PROGRAM STUDI ALAT BERAT

JURUSAN TEKNIK MESIN

2017

ii

LEMBAR PENGESAHAN

PENGARUH POST-TREATMENT LAPISAN METANA-

KARBON TERHADAP SIFAT PERMUKAAN THRUST

WASHER DIFFERENTIAL

Disusun Oleh :

AHMAD JAILANI

NIM : 140309232891

Pembimbing I

Wahyu Anhar, S.T., M.Eng.

NIDN. 1117058102

Pembimbing II

Hadi Hermansyah, S.Si., M.Si.

NIP. 198306192014041001

Penguji II

Donny Sayogi Sandhi

NRP. 80110011

Penguji I

Zulkifli,S.T., M.T.

NIP. 198508282014041003

Ketua Jurusan Teknik Mesin

Program Studi Alat Berat

Zulkifli,S.T., M.T.

NIP. 198508282014041003

iii

iv

v

Karya ilmiah ini kupersembahkan kepada

Ayah dan Ibunda tercinta

Abdul Fattah dan Hj. Marwati

Saudara kandung yang kusayangi

Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Mesin Alat Berat Angkatan 2014

Dosen Teknik Mesin

Dosen pembimbing dan wali dosen

Rekan OJT di site Batulicin, Sebuku, dan Sungai danau

Seluruh mahasiswa Politeknik Negeri Balikpapan angkatan 2014

Terkhusus kawan-kawan 3 TM 1 angkatan 2014

vi

ABSTRAK

Thrust washer adalah sebuah komponen didalam differential yang memiliki

fungsi menjaga keausan antara dua komponen yang saling bergerak satu dengan

yang lainnya, sehingga pada komponen ini sangat dianjurkan untuk memiliki

meningkatkan sifat dari permukaan thrust washer. Dengan cara plasma

carburizing dinilai mampu meningkatkan permukaan material dengan cara

menyisipkan gas karbon yg melapisi permukaan material, sehingga tidak

merubah karekteristik dari base material. Hal ini dilakukan tidak lepas dari

peningkatan permukaan untuk mengurangi tingkat keausan dan meningkatkan

ketangguhan permukaan material. Selain itu, proses post-treatment juga

dilakukan dengan tujuan memadatkan lapisan material agar mendapatkan

kekerasan pasca dilakukannya plasma carburizing. Proses ini dilakukan dengan

cara menembakan atom argon ke material agar lapisan memadat dengan waktu

tertentu. Nilai kekerasan material tidak berbanding lurus antara waktu

penembakan dengan nilai kekerasan. Sehingga penulis menganalisa seberapa

waktu yang cocok untuk dilakukan proses post-treatment.

Kata Kunci : Differential, Thrust Washer, Plasma Carburizing, Post-

Treatment

vii

ABSTRACT

Thrust washer is a component inside the differential that has the function of

maintaining wear between two components that move with each other, so that this

component is strongly recommended to have improved the nature of the thrust

washer surface. By way of carburizing plasma is assessed able to increase the

surface of the material by inserting the carbon gas lining the surface of the

material, so as not to change the characteristics of the base material. This is done

not separated from the surface increase to reduce the wear rate and increase the

surface toughness of the material. In addition, post-treatment process is also done

with the aim of compacting the material layer to get the hardness of post-

carburizing plasma. This process is done by shooting argon atoms into the

material to coat the solids over time. The value of material hardness is not

directly proportional to the time of shooting with the hardness value. So the

authors analyze how much time suitable for the post-treatment process.

Keywords: Differential, Thrust Washer, Plasma Carburizing, Post-Treatment

viii

KATA PENGANTAR

Dengan memanjatkan puji dan syukur kepada ALLAH SWT Yang Maha

Kuasa, yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang, yang telah memberikan taufik

dan hidayah-Nya, serta berkah dan karunia-Nya, sehinggapenulis dapat

menyelesaikan penyusunan tugas akhir yang berjudul “PENGARUH POST-

TREATMENT LAPISAN METANA-KARBON TERHADAP SIFAT

PERMUKAAN THRUST WASHER DIFFERENTIAL” sesuai dengan waktu yang

ditetapkan dan dapat selesai dengan baik. Shalawat serta salam selalu tercurah

kepada junjungan kita Nabi Besar Muhammad SAW yang selalu menuntun

umatnya kepada jalan yang benar dan di ridhoi oleh Allah SWT. Tugas akhir ini

disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan kelulusan dari Politeknik Negeri

Balikpapan sebagai Diploma III pada jurusan Teknik Mesin program Studi Alat

Berat.

Di dalam penyusunan tugas akhir ini, bukan tanpa kendala dan kesulitan

yang dihadapi oleh penulis, tapi berkat dukungan dan bantuan dari berbagai

semua pihak tugas akhir ini dapat diselesaikan dengan baik. Penulis

menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ramli, SE., M.M sebagai Direktur Politeknik Negeri Balikpapan.

2. Bapak Zulkifli, S.T., M.T, sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin, sekaligus

Ketua Program Studi Alat Berat

3. Bapak Wahyu Anhar, S.T., M.Eng. sebagai pembimbing I, Hadi Hermansyah,

S.Si., M.Si. sebagai dosen pembimbing II saya di Politeknik Negeri

Balikpapan dan yang telah membimbing dan memberikan pengarahan selama

pengerjaan tugas akhir ini.

4. Seluruh staf dan karyawan jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri

Balikpapan dan rekan-rakan atas diskusi dan konsultasi yang di berikan.

5. Ayahanda, Ibunda, dan sanak saudara yang telah memberikan dorongan baik

moril maupun material serta do‟a.

6. Seluruh sahabat angkatan 2014 Teknik Mesin yang telah banyak membantu

selama penyusunan tugas akhir ini hingga selesai.

ix

7. Semua pihak yang penulis tidak dapat menyebutkan satu per satu, yang telah

memberikan bantuan secara langsung maupun tidak langsung dalam

penyusunan tugas akhir ini hingga selasai.

Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu kritik dan saran

sangat penulis harapkan demi kesempurnaan tugas akhir ini. Semoga Tugas Akhir

ini bermanfaat baik bagi penulis maupun bagi pihak-pihak yang membacanya,

Terimakasih.

Balikpapan, 20 Agustus 2017

Penulis

x

DAFTAR ISI

COVER ............................................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN............................................................................... ii

SURAT PERNYATAAN.................................................................................. iii

SURAT PERNYATAAN PUBLIKASI ............................................................ iv

LEMBAR PERSEMBAHAN ............................................................................ v

ABSTRAK ........................................................................................................ vi

ABSTRACT ..................................................................................................... vii

KATA PENGANTAR .................................................................................... viii

DAFTAR ISI ...................................................................................................... x

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

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah......................................................................................... 2

1.4 Tujuan Masalah .......................................................................................... 2

1.5 Manfaat Penulisan ...................................................................................... 2

1.6 Sistematika Penulisan................................................................................. 3

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka ........................................................................................ 4

2.2 Differential ................................................................................................. 5

2.2.1 Thrust Washer ........................................................................................... 6

2.3 Surface Treatment ...................................................................................... 7

2.4 Teknologi Karburasi .................................................................................. 7

2.4.1 Prinsip Dasar Karburasi Plasma ................................................................ 7

2.5 Chemical Vapor Desposition ................................................................... 10

2.6 Uji Kekerasan ........................................................................................... 10

2.6.1 Uji Kekerasan Metode Mikro Vickers...................................................... 11

2.7 Rekristalisasi ............................................................................................. 12

xi

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian ......................................................................................... 14

3.2 Tempat dan Waktu Penelitian .................................................................. 14

3.3 Material dan Persiapan Benda Uji ........................................................... 14

3.4 Langkah Kerja .......................................................................................... 16

3.5 Pengujian Kekerasan (Mikro Vickers) ..................................................... 17

3.6 Membersihkan Benda Uji Dengan Ultrasonic Cleaner ........................... 17

3.7 Pelapisan Material Dengan Plasma Carburizing dan Post-Treatment .... 18

3.7.1Proses Pelapisan Plasma Carburizing ..................................................... 18

3.7.2Proses Post-Treatment Terhadap Lapisan Karbon ................................... 18

BAB IV PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Kekerasan Mikro Vickers Thrust Washer ............................... 21

4.2 Pengujian Kekerasan Lapisan Carburizing .............................................. 21

4.3 Pengujian Kekerasan Post-Treatment Terhadap Lapisan Karbon ............ 22

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 25

5.2 Saran ......................................................................................................... 25

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Komponen Differential 6

Gambar 2.2 Thrust Washer 7

Gambar 2.3 Skema Peralatan Plasma Carburizing 8

Gambar 2.4 (a) Hot-Wall Thermal CVD 10

Gambar 2.4 (b) Plasma Assisted CVD 10

Gambar 2.5 Penguji Vickers 11

Gambar 2.6 Bentuk Indentor Vickers 11

Gambar 2.7 Pertumbuhan Butir Pada Rekristalisasi 13

Gambar 3.1 Potongan Sampel Pengujian 15

Gambar 3.2 Packing Sampel Uji 15

Gambar 3.3 Pengamplasan 16

Gambar 3.4 Polishing Menggunakan Bludru 16

Gambar 3.5 Mesin Penguji Kekerasan (Mikro Vickers) 17

Gambar 3.6 Wadah Ultrasonic Cleaner 18

Gambar 3.7 Alat Plasma Carburizing 19

Gambar 3.8 Flow Chart Penelitian 20

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Kekerasan Terhadap Kedalaman Benda Uji 21

Gambar 4.2 Mekanisme Difusi 22

Gambar 4.3 Grafik Hubungan kekerasan Dengan Waktu Post-Treatment 22

Gambar 4.4 Sketsa Tubrukan Ion Terhadap Permukaan 23

Gambar 4.5 Ilustrasi Shot Peening 23

Gambar 4.6 Rekristalisasi 24

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Differential merupakan salah satu komponen power train yang berfungsi

untuk meneruskan putaran tenaga dari transmisi melalui drive shaft yang

selanjutnya akan diteruskan ke final drive atau roda dan juga berfungsi membuat

kecepatan roda kiri dan kanan berbeda saat membelok. Pada komponen

differential terdapat komponen thrust washer yang berfungsi menjaga keausan

antara komponen yang saling bergerak satu dengan yang lainnya.

Tugas akhir ini merujuk kepada tugas akhir sebelumnya, dimana

permasalah differential cast yaitu pecahnya thrust washer differential sebelum

lifetime. Sehingga mengakibatkan komponen utama pada differential rusak akibat

pecahan tersebut. Dari hasil tersebut penulis menganalisa terdapat 2 kemungkinan

yaitu komponen kurang keras atau terlalu keras.

Surface treatment dapat didefinisikan sebagai suatu usaha dalam upaya

meningkatkan kualitas atau mutu pada permukaan material yang diinginkan.

Dalam penelitian ini penulis menggunakan metode carburizing terhadap

permukaan thrust washer dengan tujuan untuk meningkatkan kinerja

(performance), meningkatkan kualitas material, dan memperpanjang life time

pada thrust washer. Sehingga diperlukan peningkatan kualitas material untuk

meningkatkan life time thrust washer maka material diberi perlakuan Plasma

Carburizing. Plasma Carburizing adalah suatu proses pengerasan permukaan

material (baja) dengan cara pendifusian atom-atom karbon ke dalam permukaan

material. Proses pendifusian ini memanfaatkan energi listrik dan energi termal

(panas).

Setelah dilakukan carburizing, benda uji dilanjutkan dengan proses Post-

Treatment. Dimana proses ini adalah proses setelah carburizing dengan cara

memadatkan permukaan benda uji dengan menembakan atom-atom argon agar

permukaan menjadi padat dan keras

Penulis akan membahas karakterisitik kekerasan pada material, kemudian

akan dikomparasi atau dibandingkan dengan komponen sebelum dilakukan

2

surface treatment. Berdasarkan latar belakang tersebut, penulis tertarik melakukan

sebuah penelitian dengan objek thrust washer dengan maksud meningkatkan

kualitas material dengan metode post-treatment lapisan carburizing.

1.2 Rumusan Masalah

Perumusahan masalah dalam penelitian ini adalah “Seberapa besar

pengaruh deposisi lapisan tipis karbon, yang dilanjutkan dengan proses post

treatment sebelum dan sesudah proses pelapisan terhadap perubahan struktur

material thrust washer”.

1.3 Batasan Masalah

Untuk mencegah tidak melebarnya masalah dari pembahasan utama, maka

perlu dilakukan pembatasan masalah yang dibatasi pada hal-hal sebagai berikut:

1. Material yang digunakan untuk dilapisi adalah trust washer pada Quon Truck.

2. Metode pelapisan menggunakan metode plasma carburizing dengan

dilanjutkan proses post-treatment.

3. Waktu pelapisan carburizing adalah 4 jam, sedangkan waktu post-treatment

divariasikan selama 10, 20, dan 30 menit.

1.4 Tujuan Penelitian

Tujuan penulisan tugas akhir ini adalah:

1. Mengetahui angka kekerasan komponen washer input shaft differential.

2. Mengetahui karakteristik sifat kekerasaan dari komponen dengan proses

plasma carburizing.

3. Mengetahui karakteristik sifat kekerasan sesudah dilakukan proses post-

treatment.

1.5 Manfaat Penulisan

Berdasarkan tujuan penelitian tugas akhir, maka diharapkan dapat

memberikan manfaat antara lain:

1. Menambah ilmu pengetahuan dan mengetahui tentang meningkatkan

kualitas komponen trust washer differential.

3

2. Dapat mengetahui karakteristik sifat kekerasaan dari komponen sebelum dan

sesudah proses plasma carburizing dan proses post treatment.

3. Dapat mengetahui perbedaan kekerasan sebelum dan sesudah dilakukan

plasma carburizing dan proses post treatment.

1.6 Sistematika Penulisan

Dalam penulisan tugas akhir ini dibuat sistematika penulisan agar arah

penulisan jelas sehingga mudah dipahami, sistematika penulisan tugas akhir

ini :

BAB I : PENDAHULUAN

Pada bagian ini terdiri dari latar belakang masalah, rumusan masalah, tujuan

penelitian, manfaat penelitian dan sistematika.

BAB II : LANDASAN TEORI

Merupakan uraian - uraian pendukung yang berhubungan dengan proses

pengolahan data dan dalam usaha pemecahan masalah tugas akhir ini.

BAB III : METODOLOGI PENELITIAN

Di dalam bab ini disajikan secara sederhana menguraikan variabel penelitian dan

definisi secara operasional. Penentuan sampel, jenis dan sumber data, metode

pengumpulan data dan metode analisis yang digunakan dalam penelitian.

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Di dalam bab ini diuraikan deskripsi objek penelitian analisis data dan

pembahasan hasil penelitian.

BAB V : PENUTUP

Di dalam bab ini disajikan kesimpulan berdasarkan hasil analisa yang merupakan

jawaban dari perumusan masalah yang ada dan saran yang dapat digunakan

kedepanya.

4

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Shinn Shyong Tzeng,. dkk., (2010) [1], pada jurnal Diamond & Related

Materials yang berjudul pengaruh plasma nitrogen post-treatment pada lapisan

karbon seperti berlian sintetis oleh plasma RF yang meningkatkan deposisi uap

kimia. Lapisan DLC (Diamond Like Carbon) disintesis dengan RF-PECVD

menggunakan asitelin sebagai sumber karbon dan efek plasma post-treatment

dengan tekanan yang berbeda pada struktur dan lapisan DLC dalam penelitian ini.

Kekerasan permukaan dengan AFM (Atomic Force Microscope) mikroskop daya

atom, menunjukkan bahwa kekerasan yang lebih tinggi diperoleh setelah

perlakuan post-treatment pada tekanan yang lebih tinggi (0,3 dan 0,9 torr) dan

perlakuan post-treatment pada tekanan rendah (0,15 torr) menghasilkan kekerasan

yang lebih rendah dari pada lapisan yang asli. Analisis Raman dan pengukuran

kekerasan pada nanopartikel menunjukkan bahwa rasio ID/IG yang lebih tinggi

diamati setelah plasma post-treatment dengan tekanan yang lebih rendah dan

akibatnya kekerasan yang lebih rendah juga diukur. Dibandingkan dengan lapisan

DLC asli, tekanan sisa setelah proses plasma post-treatment sedikit menurun

sebab daaerah yang relatif tipis yang terlibat dalam proses plasma post-treatment.

Shinn Shyong Tzeng,. dkk., (2011) [2], pada jurnal Diamond & Related

Materials yang berjudul karakterisasi permukaan dan sifat nanopartikel dari

lapisan karbon seperti berlian sintetis oleh plasma RF yang meningkatkan

deposisi uap kimia. Lapisan DLC (Dimond Like Carbon) disintesis oleh RF-

PECVD menggunakan asetelin sebagai sumber karbon dan pengaruh parameter

deposisi yang berbeda, termasuk rasio C2H2/N2 dan tekanan deposisi pada

karakterisasi permukaan dan sifat mekanik lapisan DLC diteliti. Kekerasan

lapisan DLC asetelin/nitrogen, rasio reaksi atmosfer dan juga kekerasan menurun.

Lapisan kasar dengan tegangan sisa yang lebih tinggi diperoleh saat menggunakan

tekanan deposisi yang lebih tinggi dari 40,0 Pa (0,3 torr). Untuk efek plasma post-

treatment menggunakan atmosfer yang berbeda, perlakuan menggunakan plasma

5

post-treatment dengan hidrogen menghasilkan permukaan yang rata, sedangkan

perlakuan menggunakan plasma post-treatment dengan nitrogen dan argon

menghasilkan permukaan yang kasar. Variasi tegangan sisa setelah uji coba

plasma selama 5 menit cukup kecil dibandingkan dengan lapisan DLC asli karena

daerah yang relatif tipis yang terlibat dalam proses plasma post-treatment.

Bertolak bekalakang dengan perubahan parameter deposisi (rasio C2H2/N2 dan

tekanan deposisi) perlakuan plasma post-treatment menurunkan kekasaran pada

permukaan tanpa mengorbankan kekasaran yang signifikan.

Dwi Priyantoro., dkk., (2016) [3] pada Jurnal Forum Nuklir (JFN)

Volume 12, Nomor 2 yang berjudul perlakuan permukaan pada roller rantai

dengan metode plasma carburizing dari campuran gas he dan ch4 pada tekanan

1,8 mbar. Transmisi daya mekanik antara dua roda gigi dapat menggunakan

rantai. Bagian dari mata rantai yang bergesekan langsung dengan roda gigi adalah

roller rantai. Permukaan roller rantai harus memiliki sifat yang keras agar tidak

mudah aus. Pengerasan permukaan roller rantai dapat dilakukan dengan

pembentukan lapisan DLC pada permukaan tersebut. Lapisan DLC dapat dibentuk

dengan metode plasma carburizing. Plasma carburizing dalam penelitian ini

memanfaatkan lucutan pijar DC dari campuran gas helium dan gas metana pada

tekanan 1,8 mbar dan temperatur 573 K, sedangkan waktu perlakuan bervariasi 1,

2, 3, 4, dan 5 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kekerasan permukaan

roller rantai naik dari 276,05 VHN menjadi 403,56 VHN atau terjadi kenaikan

sebesar 46,19% setelah dilakukan perlakuan plasma carburizing selama 4 jam

Berdasarkan tinjauan pustaka [1]-[3] membuat penulis tertarik untuk

membahas dan melakukan penelitian tentang metode carburizing sehingga dapat

mengetahui karakteristik sifat kekerasan setelah proses carburizing dan

dilanjutkan dengan perlakuan post-treatment.

2.2 Differential

Differential merupakan salah satu komponen power train yang berfungsi

untuk meneruskan tenaga putaran transmisi melalui propeller shaft yang

selanjutnya akan membuat penyaluran tenaga lebih halus ke final drive atau roda-

roda penggerak dan membuat kecepatan roda kiri dan kanan berbeda saat

6

membelok. Saat kendaraan berjalan belok atau pada jalan yang buruk akan terjadi

jarak tempuh yang beda anatara roda kanan dan kiri. Jika kedua roda berputar

pada kecepatan sama, roda dengan jarak tempuh lebih pendek akan slip. Tujuan

differential ini akan secara otomatis membuat kecepatan roda berbeda antara roda

kiri dan roda kanan sehingga perputaran menjadi halus. Differential akan

mengurangi keausan ban dan kerusakan shaft differential.

Gambar 2.1 Komponen Differential

Sumber : (tyospidermenk.blogspot.co.id)

Differential terbagi menjadi 2 bagian utama yaitu Final Gear dan

Differential Gear. Final Gear terdiri dari Drive Pinion/Pinion Shaft dan Ring

Gear/Bevel Gear, dan berfungsi untuk memperbesar momen dan mengubah arah

putaran sebesar 90°. Sedangkan Differential Gear terdiri dari Side Gear, dan

berfungsi untuk membedakan kecepatan putaran roda kiri dan kanan saat

membelok. Salah satu komponen yang terdapat pada Differential yaitu trust

washer.

2.2.1 Thrust Washer

Thrust Washer merupakan salah satu komponen yang berfungsi menjaga

keausan antara dua komponen yang saling bergerak satu dengan yang lainnya,

sehingga pada komponen ini sangat dianjurkan untuk memiliki karakteristik yang

kuat.

7

Gambar 2.2 thrust washer

Sumber : (Dokumen Pribadi)

2.3 Surface Treatment

Surface Treatment adalah suatu perlakuan untuk menghasilkan

terbentuknya kulit lapisan pada permukaan baja, dimana lapisan tersebut memiliki

sifat-sifat lebih baik dibandingkan dengan bagian dalam pada baja. Perlakuan

permukaan ini bertujuan untuk meningkatkan sifat kekerasan pada permukaan

baja.

2.4 Teknologi Karburasi

Carburizing/karburasi adalah menambahkan atom karbon pada permukaan

material/baja yang kandungan karbonnya rendah, sehingga metode ini cocok

untuk baja karbon rendah atau baja paduan dengan kandungan karbon antara 0,1%

sampai dengan 0,25%. Kandungan karbon setelah proses karburasi dapat

meningkat hingga 0,7 % sampai 0,9 %. Karburasi dilakukan pada suhu austenit

yaitu pada 900°C sampai dengan 930°C, karena pada kondisi austenit karbon akan

larut interstisi secara optimal. Kelarutan karbon dalam baja juga dipengaruhi oleh

suhu baja tersebut. Kekerasan permukaan material yang dihasilkan tergatung dari

jumlah kandungan karbon yang masuk dalam permukaan baja Adapun metode-

metode yang dilakukan dalam proses nitridasi salah satunya adalah karburasi

plasma.

2.4.1 Prinsip dasar karburasi plasma

Prinsip dari metode ini adalah, masuknya atom-atom gas terioniasi

(plasma) ke dalam material karena adanya pengaruh medan yang diionisasikan

8

berasal dari gas alam hidrokarbon seperti CH4 dan C6h6. Gas tersebut dialirkan

ke dalam tabung lucutan (kondisi vakum orde 10² Torr), dimana

komponen/material yang akan dikeraskan diletakkan pada elektroda bawah

(katoda) dalam tabung tersebut. Karena adanya beda potensial yang terpasang

diantara 2 elektroda (orde 1-3 keV), maka gas-gas karbon akan terionisasi. Ion-ion

karbon tersebut karena adanya pengaruh medan listik akan menumbuk permukaan

material tersebut. Adanya sifat yang lebih unggul (keras dan ulet) disebabkan

karena adanya perubahan struktur Kristal dalam bahan logam akibat adanya

pemanasan suhu, kekosongan, intertisial, ketidakmurnian maupun terbentuknya

fasa baru.

Gambar 2.3 Skema Peralatan Plasma Carburizing

Sumber : (Dokumen Pribadi)

Komponen utama dari peralatan adalah tabung karburasi, sistem pemanas,

sistem tegangan tinggi, sistem vakum, tangki beserta sistem aliran gas, dan

pemegang sampel.

1. Tabung Karburasi

Tabung bagian luar dengan diameter luar 46 cm, tinggi 55 cm, dan tebal 8

mm, dibuat dari baja karat SS-304. Tabung pengungkung plasma yang

direncanakan dari bahan quartz diganti dari bahan baja tahan karat yang

dilubangi karena kesulitan mendapatkan bahan quartz dengan diameter besar.

2. Sistem Pemanas

Sistem karburasi dirancang dengan ruang yang dipanaskan menggunakan

pemanas elektrik yang memanaskan seluruh ruang uji dan bukan hanya benda

uji saja. Sistem pemanas dirancang dan dibuat dengan electric-heater (fire-

brick), terdiri dari 2 buah (2 x 2000 watt) atau 4 buah (4 x 1000 watt) untuk

mencapai temperatur operasi yang diperlukan. Temperatur dikontrol dengan

9

temperature controller type Autonic TZ4M berjenis PID dengan kemampuan

self-tune. Controller ini dilengkapi dengan Solid-State-Relay (SSR) dengan

kapasitas 30 ampere. Termokopel jenis „K‟ dengan kemampuan ukur dan

ketahanan diatas 1000C, dipakai untuk mengukur temperatur dalam ruang

nitridasi untuk diumpankan ke temperature controller. Temperatur operasi

dalam tabung berkisar antara 350C-590C, dalam desain memungkinkan

temperatur hingga mendekati 1000C.

3. Sistem Aliran Gas

Sistem aliran gas dirancang agar memungkinkan penggunaan gas tunggal

(N2) maupun campuran, misalnya N2/H2, N2/CH4, dengan laju alir yang

terukur. Untuk rancangan ini digunakan kontrol dan pengukur aliran gas dari

tabung gas menuju ruang nitridasi dengan menggunakan flow-meter dan

needle valve. Arah dan keluaran gas dalam ruang nitridasi dirancang dengan

sambungan variabel sehingga ketinggian pipa dalam diatur. Dengan kondisi

ini peralatan bisa dikopel untuk proses pengerasan bahan dengan gas atau

campuran gas serta mekanisme pengerasan lainnya.

4. Sistem Tegangan Tinggi

Sistem tegangan tinggi dirancang dengan tegangan tinggi DC 1-20 kV dengan

arus 1-50 mA. Untuk pengembangan selanjutnya akan dirancang sumber

tegangan berupa tegangan tinggi DC berpulsa dengan frekuensi 100-1000 Hz,

dan bila mungkin dirancang untuk bisa dipasangkan juga dengan RF yang

ditunjukan khusus untuk membangkitkan plasma. Komponen tegangan tinggi

menggunakan sistem trafo dan pelipat tegangan.

5. Sistem Vakum

Untuk operasi nitridasi dirancang sistem vakum pada ruang karburasi sampai

10-3

mBar. Sistem vakum dihasilkan dari pompa rotari dengan kapasitas

4501/menit sehingga tekanan vakum ruang untuk operasi dapat dicapai

dengan waktu sekitar 15 menit. Peralatan ukur tekanan vakum pirani-meter,

katup pengatur dan beberapa saluran belows diperlukan untuk mengatur

sistem vakum.

10

2.5 Chemical Vapor Desposition

Chemical Vapor Desposition (CVD) merupakan reaksi kimia yang

dimaksudkan untuk meningkatkan kemurnian dan hasil yang tinggi dari suatu

material padat. Proses ini sering digunakan dalam industri semi konduktor untuk

menghasilkan lapisan yang tipis. Dalam beberapa tipe CVD, substrat diarahkan ke

satu atau beberapa bagian yang mudah menguap, sehingga reaksi terjadi pada

bagian permukaan substrat untuk menghasilkan endapan yang diinginkan.

Seringkali dihasilkan produk sampingan yang mudah menguap yang terdistribusi

oleh gas yang mengalir dalam ruang reaksi.

Proses microfabrication kebanyakan menggunakan CVD untuk

mendapatkan material dalam berbagai bentuk, seperti monocrystalline,

polycrystalline, amorphouse, dan epitaxial. Material yang diendapkan biasanya

silikon, serat karbon, carbon nanofibers, filaments, carbon nanotubes, SiO2,

silikon-germanium, tungsten, silicon nitride, silikon oxinitrit, titanium nitrit. CVD

juga biasa digunakan untuk pembuatan berlian sintetik. Jenis-jenis deposisi uap

kimia ditunjukan pada gambar 2.4 (a) dan (b) [4].

(a) (b)

Gambar 2.4

Hot-wall Thermal CVD (batch jenis operasi) (a)

Plasma Assisted CVD (b)

Sumber : (www.graphenea.com)

2.6 Uji Kekerasan

Kekerasan (Hardness) adalah salah satu sifat mekanik (Mechanical of

properties) dari suatu material. Kekerasan suatu material merupakan ketahanan

material terhadap gaya penekanan atau deformasi dari material lain yang lebih

keras. Yang menjadi prinsip dalam suatu uji kekerasan adalah terletak pada

permukaan material pada saat permukaan material tersebut diberi perlakuan

penekanan sesuai dengan parameter (diameter, beban, dan waktu).

11

2.6.1 Uji Kekerasan Metode Mikro Vickers (VHN)

Pengujian kekerasan dengan metode Vickers merupakan pengujian

kekerasan dengan pembebanan yang relatif kecil. Pengujian ini bertujuan untuk

menentukan kekerasan suatu material dalam bentuk daya tahan material terhadap

penekanan intan berbentuk piramida sebagai indentor dengan sudut puncak 136°

yang ditekankan pada permukaan material uji. Mikro hardness menggunakan

beban antara 1 sampai 1000 gram, sedangkan makro hardness lebih besar dari

1000 gram.

Gambar 2.5 Pengujian Vickers

Sumber : (Calister, 2001)

Gambar 2.6 Bentuk Identor Vickers

Sumber : (Calister, 2001)

12

Rumus untuk menentukan besarnya nilai kekerasan dengan metode vikers yaitu:

…………………………………………………….……(1)

………………….………………………………………(2)

………………………………………………………….(3)

Keterangan :

HV = Angka Kekerasan Vickers

F = Beban (kgf)

d = Diagonal (mm)

Sumber: (Material Teknik 2nd session hadisaputra@live.com Page 6)

2.7 Rekristalisasi

Rekristalisasi adalah pembentukan sekumpulan butir regangan bebas dan

equiaxed baru yang memiliki kerapatan dislokasi rendah dan merupakan

karekteristik dari kondisi yang didahului dengan prakondisi. Kekuatan pendorong

untuk mennghasilkan struktur butir baru ini adalah perbedaan energi internal

antara material yang tegang dan tidak tegang. Butiran baru terbentuk sebagai inti

yang sangat kecil dan tumbuh sampai mereka benar-benar menggantikan bahan

induknya. Juga selama rekristalisasi, sifat mekanik yang berubah akibat kerja

pendinginan dikembalikan ke nilai yang telah mereka gunakan, yaitu logam

menjadi lebih lembut, lebih lemah, namun lebih lentur. Beberapa perlakuan panas

dirancang untuk memungkinkan rekristalisasi terjadi dengan modifikasi dalam

karekteristik mekanis. Rekristalisasi adalah suatu proses yang besarnya tergantung

pada waktu dan suhu, tingkat rekristalisasi meningkat seiring waktu.

Selama proses rekristalisasi pertumbuhan bersifat kontinu dan biasanya

terjadi pengesaran merata dari agregat polikristalin. Meskipun demikian, bahkan

sesudah pertumbuhan selesai dalam spesimen yang sebelumnya mengalami

13

pengerasan kerja yang besar, ukuran butiran relatif tetap kecil karena perlakuan

pengerjaan menghasilkan sejumlah besar nuklei. Pertumbuhan butir yang

berlebihan sering dapat dipicu antara lain dengan cara, spesimen diberi perlakuan

anil regangan kritis atau dengan proses rekristalisasi sekunder. Dengan

menetapkan deformasi kritis (umumnya beberapa persen regangan) terhadap

spesimen, jumlah nuklei akan tetap minimal, dan bila peregangan ini diikuti

dengan anil temperatur tinggi dengan gradien termal tertentu. Beberapa nuklei

berpeluang untuk tumbuh lebih cepat dibandingkan nuklei lainnya. Dalam teknik

ini, apabila kondisi dikendalikan dengan cermat, keseluruhan spesimen dapat

berubah menjadi kristal tunggal. Istilah rekristalisasi sekunder menggambarkan

proses dimana spesimen yang telah mengalami perlakuan rekristalisasi primer

pada temperatur rendah dinaikan temperaturnya agar terjadi pertumbuhan cepat

luar biasa dari beberapa butir. Satu-satunya gaya penggerak rekristalisasi sekunder

adalah reduksi energi bebas batas butir, sama seperti pada pertumbuhan butir

normal, sehingga diperlukan kondisi khusus agar hal ini dimungkinkan. Salah satu

agar pertumbuhan luar biasa terjadi, ialah menghalangi pertumbuhan kontinue

yang normal dengan inklusi. Hal ini terjadi pada pertumbuhan butir luar biasa dari

kawat tungsten yang mengandung toria, atau pengasaran tiba-tiba sekitar 1000C

baja deoksidasi.

Gambar 2.7 Pertumbuhan Butir Pada Rekristalisasi

Sumber : (Met. Fsk Modern & Rkys Material)

14

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian

Jenis penelitian dalam tugas akhir ini adalah Experiment yang bertujuan

untuk meningkatkan kualitas material thrush washer sehingga perlu di lakukan

Surface Treatment.

3.2 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini di lakukan di Workshop Teknik Mesin Politeknik Negeri

Balikpapan dan Laboraturium uji bahan BATAN (Badan Tenaga Nuklir Nasional)

Yogyakarta. Waktu penelitian mulai tanggal 1 April 2017 sampai dengan 30 Juli

2017.

3.3 Material dan Persiapan Benda Uji

Demi lancarnya penelitian ini perlu dilakukan persiapan sebelumnya agar

hal-hal yang tidak diinginkan tidak terjadi, hal yang dibutuhkan meliputi:

1. Mempersiapkan benda yang akan diuji sesuai dengan kebutuhan yaitu

Material Thrust Washer Quon Truck.

2. Melakukan pembagian komponen material thrust washer yang digunakan

sebagai sampel pengujian dengan cara memotong menggunakan gerinda

potong, pemotongan dilakukan secara hati –hati agar tidak terjadi perubahan

struktur akibat panas yang timbul saat pemotong, dan tidak terjadi perubahan

bentuk spesimen akibat beban alat potong, hasil pemotongan di tunjukkan

pada Gambar 3.1. Selanjutnya potongan material thrust washer di bungkus

menggunakan tisu lalu di masukkan ke plastik klip dalam keadaan vakum di

tunjukkan pada Gambar 3.2. Sampel di bungkus dalam plastic klip dalam

keadaan vakum dengan tujuan agar sampel yang telah di potongan tidak

terjadi kontaminasi dengan udara bebas yang dapat membuat sampel uji

korosi, sehingga berpotensi menggunakan proses maupun hasil pengujian.

15

Gambar 3.1 potongan sampel pengujian

Sumber : (Dokumen Pribadi)

Gambar 3.2 packing sampel uji

Sumber : (Dokumen Pribadi)

3. Melakukan pengamplasan pada permukaan material yang akan di uji,

pengamplasan dilakukan dari amplas kasar sampai amplas halus seperti di

tunjukkan pada Gambar 3.3. Untuk mendapatkan hasil yang maksimal hal-hal

yang harus di perhatikan dalam pengamplasan adalah air yang mengalir pada

pengamplasan harus cukup sebagai media pendinginan.

4. Melakukan polishing pada benda uji sampai didapatkan permukaan benda uji

yang rata mengkilap seperti ditunjukkan pada Gambar 3.4, tidak ada bekas

amplas. Dalam polishing yang harus diperhatikan seperti, polishing

dilakukan tanpa air mengalir, media poles yang digunakan Alumina/Autosol

secukupnya, setelah permukaan benda uji halus dan mengkilap tanpa goresan,

bersihkan permukaan benda uji dengan alkohol.

16

Gambar 3.3 Pengamplasan

Sumber : (Dokumen Pribadi)

Gambar 3.4 Polishing menggunakan kain bludru (Velvet)

Sumber : (Dokument Pribadi)

3.4 Langkah Kerja

Mencari teori-teori tentang carburizing dan post treatment, mempelajari

cara-cara kerja proses plasma carburizing dan post treatment. Setelah

mendapatkan teori-teori tentang proses carburizing maka mulai melakukan

persiapan, setelah benda uji sudah siap kemudian benda uji yang belum menerima

treatment di uji vickers. Setelah mengetahui nilai kekerasan material standart

kemudian di lanjutkan proses pelapisan Setelah material selesai di lapisi, material

langsung di uji untuk mengetahui nilai kekerasaannya. Lalu dilanjutkan dengan

proses post treatment dengan cara menembakan atom argon ke bagian permukaan

material, dengan waktu 10, 20, dan 30 menit. Hasil pengujian material akan di

komparasi dengan material yang belum diproses carburizing dan post-treatment.

Setelah semua proses uji selesai maka kita mendapatkan kesimpulan dari

penelitian ini.

17

3.5 Pengujian Kekerasan (Mikro Vickers)

Pengujian kekerasan mikro vickers merupakan suatu pengujian yang

digunakan untuk mengetahui nilai kekerasan dari suatu material dengan

menggunakan beban dibawah 1 Kgf, kekerasan dapat didefinisikan sebagai

ketahanan suatu material terhadap deformasi permanen oleh penekanan.

Kekerasan dapat diukur dengan cara pengujian, dalam pengujian kekerasan

dilakukan dengan menggunakan alat kekerasan vickers (Vickers Hardness Tester).

Uji kekerasan Vickers menggunakan penumbuk piramida intan yang dasarnya

berbentuk bujur sangkar. Pengujian pada penelitian ini sebanyak 2 kali, meliputi:

1. Pengujian mikro vickers sebelum material dengan indikator beban 500 gf dan

penekanan selama 10 detik. Pengujian dilakukan pada material dengan

potongan melintang, agar dapat diketahui nilai kekerasan base metal material

thrust washer differential. Pengujian mikro vickers dilakukan di

Laboratorium Pengujian Mesin Politeknik Negeri Balikpapan.

2. Pengujian mikro vickers sesudah material mengalami carburizing dengan

indikator beban 500 gf dan penekanan selama 10 detik. Pengujian mikro

vickers dilakukan di Laboratorium BATAN (Badan Tenaga Nuklir Nasional),

mesin penguji kekerasan ditunjukan pada gambar 3.5.

Gambar 3.5 Mesin Penguji Kekerasan (Mikro Vickers)

Sumber : (Dokumen Pribadi)

3.6 Membersihkan Benda Uji Dengan Ultrasonic Cleaner

Ultrasonic Cleaner adalah alat untuk membersihkan kontaminasi seperti

kotoran, minyak, polisihing. Penggunaan alat ini adalah dengan cara

18

merendamkan material yang akan dicuci dengan cairan alkohol 95% kemudian

menggunakan gelombang suara berfrequensi tinggi yaitu sekitar 18 kHz. Gambar

wadah ultrasonic cleaner bisa dilihat pada gambar 3.5.

Gambar 3.6 Wadah Ultrasonic Cleaner

Sumber : (Dokumen Pribadi)

3.7 Pelapisan Material Dengan Plasma Carburizing dan Post-Treatment

3.7.1 Proses pelapisan plasma carburizing

Setelah material dibersihkan, kemudian benda uji dimasukan dalam tabung

plasma carburizing . Alat plasma ditunjukan pada gambar 3.7. Prinsip dari

metode ini adalah, masuknya atom-atom gas terionisasi (plasma) ke dalam

material karena adanya pengaruh medan yang diinisasikan berasal dari gas alam

hidrokarbon seperti CH4 dan gas mulia Ar sebagai gas penghantar proses plasma.

Gas tersebut dialirkan kedalam tabung lucutan (kondisi vakum), dimana material

yang akan dilapisi diletakkan pada elektroda bawah (katoda) dalam tabung

tersebut. Karena adanya beda potensial yang terpasang di antar elektroda, maka

gas-gas karbon akan terionisasi. Ion-ion karbon tersebut karena adanya pengaruh

medan listrik akan menumbuk permukaan material dan ion karbon tadi melapisi

bagian permukaan material sedangkan gas mulia tadi hanya sebagai penghantar

saja untuk memadatkan dan menghasilkan lapisan karbon.

3.7.2 Proses post-treatment terhadap lapisan karbon

Setelah lapisan karbon tadi terbentuk pada permukaan kemudian

dilanjutkan dengan proses post-treatment menggunakan gas mulia yaitu argon.

Gas tersebut dialirkan kedalam tabung lucutan (kondisi vakum), dimana material

yang akan dikeraskan diletakkan pada elektroda bawah (katoda) dalam tabung

tersebut. Karena adanya beda potensial yang terpasang diantara 2 elektroda, maka

19

gas mulia akan terionisasi. Ion-ion tersebut karena adanya pengaruh medan listrik

akan menumbuk permukaan material tersebut, kemudian memadatkan lapisan

karbon yang telah terbentuk sebelumnya, sehingga menghasilkan kekerasan

permukaan material yang lebih baik.

Gambar 3.7 Alat Plasma Carburizing

Sumber : (Dokumen Pribadi)

20

Y

N

Gambar 3.8 Flow Chart Penelitian

analisa dan pembahasan data

Kesimpulan dan saran

Studi pustaka

Parameter

sesuai dengan

kondisi alat

Mulai

Raw material

Penentuan parameter pelapisan

Persiapan bahan uji

Proses pelapisan plasma carburizing

Uji kekerasan Vickers

selesai

Proses post treatment

21

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1 Pengujian Kekerasan Mikro Vickers Thrust Washer

Berdasarkan uji kekerasan vickers dengan pembebanan 500gf dan dwell

time 10s, diketahui kekerasan komponen thrust washer sisi luar lebih tinggi

dibandingkan dengan permukaan bagian inti dengan angka kekerasan sisi luar

367,7 VHN dan 361,3 VHN. Sementara angka kekerasan bagian inti 306,0 VHN.

Hal ini membuktikan bahwa pada sisi luar memiliki angka kekerasan yang lebih

tinggi dibandingkan bagian inti thrust washer, karena raw material telah

mengalami treatment terbukti dengan perbedaan nilai kekerasan pada material.

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Angka Kekerasan Terhadap Kedalaman Benda Uji

(Raw Material)

4.2 Pengujian Kekerasan Lapisan Carburizing

Pada pelapisan plasma Carburizing material dilapisi menggunakan

campuran gas metana (CH4) 10% + gas argon (Ar) 90% dengan temperatur

300C. Pelapisan permukaan benda kerja dengan karbon selama 4 jam memiliki

kekerasan permukaan dengan nilai 240,04 VHN, terlihat pada Gambar 4.3.

Melihat pada Gambar 4.1 bahwa kekerasan lapisan pada permukaan lebih rendah

dari pada kekerasan raw material. Hal itu terjadi dikarenakan energi aktivasi

argon rendah yakni hanya sebesar 1520,6 kJ/mol. Dibanding dengan gas mulia

lainnya, sebagai contoh adalah helium yang memiliki energi aktivasi lebih besar

yaitu 2372,3 kJ/mol. Pembentukan lapisan karbon terjadi melalui proses difusi.

22

Ilustrasi proses ditunjukan pada gambar 4.2. Dengan adanya pendifusian atom-

atom bisa menempel dipermukaan karena sebagian dari atom-atom (Cu) masuk ke

(Ni) dan begitu pula sebaliknya. Karena itulah fenomena difusi menjadikan

lapisan carburizing terbentuk.

(a) (b) (c)

Gambar 4.2 Mekanisme Difusi

(a) Pasangan difusi tembaga-nikel setelah perlakuan panas suhu tinggi,

menunjukan zona difusi paduan

(b) Representasi skematik lingkaran Cu (lingkaran berwarna merah) dan atom

Ni (lingkaran abu-abu) lokasi di dalam perpindahan atom

(c) Konsentrasi dari tembaga dan nikel sebagai fungsi posisi bersebrangan [4]

Sumber : (Callister 2001)

4.3 Pengujian Kekerasan Post-Treatment Terhadap Lapisan Karbon

Post-Treatment dilakukan setelah dilakukannya proses pelapisan plasma

carburizing. Post-treatment dilakukan selama 10, 20, dan 30 menit, dengan

menembakan/menubrukan gas mulia argon dalam bentuk atom. Sehingga

didapatkan hasil pengujian kekerasan permukaan benda kerja pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Angka kekerasan Dengan Waktu Post-Treatment

Pada Gambar 4.3, diketahui bahwa ada peningkatan kekerasan permukaan.

Pada waktu post-treatment selama 10 menit, angka kekerasan permukaan

23

meningkat menjadi 257,32 VHN. Lalu pada waktu 20 menit kekerasan meningkat

menjadi 311, 22 VHN. Hal ini terbukti dengan adanya post-treatment, angka

kekerasan permukaan meningkat. Proses terjadinya tubrukan/tembakan atom

argon, karena adanya anoda dan katoda pada tabung plasma. Sesuai dengan

prinsip elektron, bahwa elektron akan bergerak dari anoda ke katoda dengan

benda kerja berada di posisi katoda. Proses ini akan mengikat ion-ion argon

sehingga menabrak ke permukaan benda kerja, kemudian memadatkan karbon

yang telah terlapisi dipermukaan benda uji. Efek tubrukan dalam ilustrasi ini

merujuk pada proses shot peening [5] ditunjukan pada gambar 4.5. Proses dimulai

dalam menembakan permukaan oleh sebuah bola baja kecil, tetapi pada proses ini

menggunakan atom argon yang disebut media shot. Ini menghasilkan indentasi

kecil atau lesung di permukaan shot peening ini berfungsi untuk merapatkan dan

memadatkan lapisan karbon yang telah terbentuk sebelumnya. Hal inilah yang

menyebabkan angka kekerasan menjadi meningkat terhadap angka kekerasan

pada lapisan karbon.

Gambar 4.4 Sketsa Tubrukan Ion Terhadap Permukaan

Sumber : (Dokumen Pribadi)

Gambar 4.5 Ilustrasi Shot Peening

Sumber : (www.engineeredabrasives.com)

24

Namun pada waktu post-treatment melebihi 20 menuju 30 menit,

kekerasan permukaan menurun pada angka 266,28 VHN. Pada proses tersebut

permukaan benda kerja mengalami proses rekristalisasi. Dimana fenomena ini

menurun kekerasannya dikarenakan, temperatur yang konstan tetapi waktu

bertambah. Pada Gambar 4.6 diketahui bahwa terdapat hubungan antara

temperatur dengan waktu treatment yang akan menyebabkan terjadinya

rekristalisasi. Apabila temperatur tinggi, maka waktu yang dibutuhkan untuk

rekristalisasi pendek. Sebaliknya apabila temperatur rendah, maka waktu yang

dibutuhkan untuk rekristalisasi lama.

Gambar 4.6 Rekristalisasi

Sumber : (Callister 2001)

25

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan data yang diperoleh selama melakukan penelitian, maka

didapatkan kesimpulan yaitu:

1. Kekerasan sisi luar adalah 367,7 VHN dan 361,3 VHN. Sementara angka

kekerasan bagian inti 306,0 VHN. Hal ini membuktikan bahwa material

didesain keras pada permukaan agar keausan semakin lama.

2. Nilai kekerasan permukaan setelah dilapisi karbon dengan proses plasma

carburizing adalah 240,04 VHN. Hal ini terjadi dikarenakan nilai aktivasi

argon lebih rendah dibanding helium ataupun gas mulia lainnya, sehingga

argon tidak cocok untuk peningkatan kekerasan permukaan benda kerja.

3. Pada proses post-treatment diperoleh hasil kekerasan pada permukaan benda

kerja meningkat pada waktu 10 dan 20 menit dengan angka 257,32 VHN dan

311,22 VHN. Namun pada waktu 30 menit, kekerasan menurun menjadi

266,28 VHN. Hal ini terjadi karena adanya waktu optimum pada benda kerja

yaitu terjadinya rekristalisasi.

5.2 Saran

Berdasarkan kesimpulan dari hasil uraian pembahasan, maka penulis

mencoba memberikan saran dan masukan sebagai salah satu pembelajaran

lanjutan kepada pembaca.

1. Pelapisan karbon dengan bantuan metana dan argon belum mampu

meningkatkan kekerasan pada permukaan benda kerja, namun ketangguhan

pada permukaan meningkat.

2. Perlu peningkatan campuran metana dengan campuran yang lebih banyak

dibandingkan argon.

3. Kekerasan pada permukaan meningkat setelah dilakukan post-treatment,

namun ada sebuah titik optimasi dimana kekerasan pada permukaan

mengalami penurunan kekerasan.

26

DAFTAR PUSTAKA

Shinn Shyong Tzeng., dkk., (2010) “pengaruh plasma nitrogen post-

treatment pada lapisan karbon seperti berlian sintetis oleh plasma RF yang

meningkatkan deposisi uap kimia” dalam : Journal Diamond and Related

Materials 19 Hal 783-786

Shinn Shyong Tzeng., dkk., (2011) “karekteristik permukaan dan sifat

nanopartikel dari lapisan karbon seperti berlian sintetis oleh plasma RF

yang meningkatkan deposisi uap kimia” dalam : Journal Thin Solid Film 519

Hal 4870-4873

Dwi Priyantoro., dkk., (2016) “Perlakuan permukaan pada roller rantai

dengan metode plasma carburizing dari campuran gas he dan ch4 pada

tekanan 1,8 mbar” dalam : Jurnal Forum Nuklir (JFN) Volume 12, No. 2 Hal:

71-74

Handbook Fundamental Of Materials Science and Engineering “Diffusion”

Chapter 6, HAL 146-147

Handbook Fundamental Of Materials Science and Engineering

“Recristallization” Chapter 8, HAL 217

www.Batan.go.id (Dokumentasi pengujian laboratorium 2014)

Met. Fsk Modern & Rkys Material

tyospidermenk.blogspot.co.id

www.graphenea.com

www.engineeredabrasives.com

27

Lampiran 1

Pelapisan karbon suhu 300 C dengan waktu 4 jam dengan Gas CH4 (10%)+Ar (90%)

Post Treatment dengan gas Ar (menit)

No 0 10 20 30

1 199.50 205.00 257.50 213.20

2 189.30 211.40 244.10 232.20

3 191.70 207.60 258.50 204.80

4 193.20 203.10 240.00 203.70

5 194.20 210.50 254.80 219.80

967.90 1,037.60 1,254.90 1,073.70

Rerata 193.58 207.52 250.98 214.74

X 1,24 240.04 257.32 311.22 266.28

28

Lampiran 2

Pengujian vickers, kekerasan raw material (500 gf dwell time 10s)

A B C Average

Posisi 1 367 356 380 367.6666667

Posisi 2 321 309 329 319.6666667

Posisi 3 310 288 320 306

Posisi 4 330 301 324 318.3333333

Posisi 5 375 343 366 361.3333333

Average 340.6 319.4 343.8