Pengaruh Temperatur Austenisasi dan Variasi Holding Time Pada proses Pack Carburizing Terhadap Sifat Mekanik dan Struktur Mikro Baja ST 60

Abstract

Roda gigi adalah elemen mesin penggerak yang berfungsi untuk transmisi daya dan gaya putar antar komponen mesin, selama beroperasi roda gigi akan menerima pembebanan secara konstan. Proses perlakuan permukaan dapat meningkatkan kekerasan logam roda gigi hingga 50 HRC. Penelitian ini menggunakan baja ST 60 dengan perlakuan pack carburizing untuk mendapatkan peningkatan kombinasi kekerasan dan ketangguhan, parameter yang digunakan berfokus pada kontrol temperatur austenisasi dan waktu penahanan untuk memperoleh sifat mekanis yang dibutuhkan. Variabel temperatur menggunakan 850°C, 900°C, 950°C dengan variabel waktu penahanan selama 1 jam, 2 jam, 3 jam. Setelah proses karburasi, maka dilanjutkan dengan proses quenching, dan tempering. Hasil spesimen akan diuji melalui uji kekerasan, uji impact, dan analisa struktur mikro untuk mengetahui sifat dan karakteristik baja ST 60 setelah proses perlakuan panas. Hasil penelitian menunjukan spesimen dengan kekerasan tertinggi terdapat pada variasi quenching dengan nilai 68,2 HRC, sementara kekerasan terendah terdapat pada variasi austenisasi dengan nilai kekerasan tertinggi 38,7 HRC. Variasi tempering menunjukkan hasil kekerasan yang hampir optimal untuk roda gigi pada temperatur variasi 850°C, 900°C, dan 950°C. Spesimen uji impact adalah baja ST 60 yang telah melalui perlakuan lanjutan tempering dengan nilai harga impact tertinggi 0,172 J/mm². Hasil pengamatan struktur mikro dari baja ST 60 menunjukkan karakterisasi pertumbuhan mikro fasa martensit secara dominan akibat media penggunaan air garam untuk proses quenching, selain itu terdapat pembentukan fasa ferit dan fasa perlit. Dapat disimpulkan temperatur austenisasi dan waktu penahanan dengan pack carburizing pada baja ST 60 dapat meningkatkan sifat mekanis dan struktur mikro.

Gears are drive components that transmit power and torque between machine parts; during operation, gears are subjected to constant loads. Surface treatment can increase the hardness of gear metal up to 50 HRC. This study uses ST 60 steel with pack carburizing treatment to achieve an improved combination of hardness and toughness; the parameters used focus on controlling the austenitizing temperature and holding time to obtain the required mechanical properties. Temperature variables were set at 850°C, 900°C, and 950°C, with holding times of 1 hour, 2 hours, and 3 hours. Following the carburization process, the specimens underwent quenching and tempering. The specimens were tested via hardness testing, impact testing, and microstructural analysis to determine the properties and characteristics of ST 60 steel after the heat treatment process. The results showed that the specimen with the highest hardness was found in the quenching variation with a value of 68.2 HRC, while the lowest hardness was found in the austenitizing variation with a maximum hardness value of 38.7 HRC. The tempering variations yielded near-optimal hardness results for the gears at temperatures of 850°C, 900°C, and 950°C. The impact test specimens were made of ST 60 steel that had undergone tempering treatment, with a maximum impact value of 0.172 J/mm². Microstructural observations of ST 60 steel reveal that the growth of the martensite phase is predominantly characterized by the use of a saltwater media for the quenching process, additionally, ferrite and pearlite phases were formed. It can be concluded that the austenitizing temperature and holding time with pack carburizing in ST 60 steel can improve mechanical properties and microstructure.