PENGARUH PERLAKUAN PANAS ANNEALING, WATER QUENCHING, DAN TEMPERING TERHADAP TRANSFORMASI FASA DAN KEKERASAN BAJA KARBON SEDANG AISI 1045

Abstrak

Perlakuan panas (heat treatment) merupakan metode krusial dalam rekayasa material untuk mengontrol mikrostruktur dan sifat mekanis baja. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis pengaruh siklus perlakuan panas pengerasan melalui metode water quenching dan tempering terhadap transformasi fasa serta karakteristik kekerasan permukaan pada baja karbon sedang AISI 1045. Spesimen dipanaskan hingga temperatur austenitisasi 800 °C dengan waktu penahanan (holding time) selama 2 jam, kemudian didinginkan cepat (water quenching), dan dilanjutkan dengan proses tempering pada temperatur 300 °C selama 15 menit. Karakterisasi material dilakukan melalui pengamatan struktur mikro (metalografi) menggunakan larutan etsa Nital 2% serta pengujian kekerasan mikro Vickers dengan beban tekan 200 gf dan dwell time 10 detik pada tiga titik koordinat yang berbeda. Hasil pengamatan struktur mikro menunjukkan terjadinya transformasi fasa dari struktur awal dual fasa ferrite dan pearlite kasar bawaan pabrik menjadi struktur fasa akhir tempered martensite dengan morfologi berserat jarum (acicular) yang halus, rapat, dan homogen. Pengujian kekerasan permukaan menghasilkan nilai rata-rata total sebesar 142,5 HV, dengan sebaran fluktuatif pada setiap titik, yaitu 162,4 HV (Titik 1), 137,6 HV (Titik 2), dan 127,4 HV (Titik 3). Penurunan nilai kekerasan aktual di bawah rentang teoritis standar fasa martensit temper (300450 HV) disebabkan oleh faktor kesalahan teknis berupa jeda waktu pemindahan sampel (quenching delay) yang memicu transformasi balik menjadi fasa non-martensitis yang lebih lunak, serta terjadinya fenomena dekarburisasi (hilangnya unsur karbon) pada lapisan kulit luar spesimen akibat atmosfer pemanasan yang tidak protektif. Penelitian ini menyimpulkan bahwa meskipun rekayasa termal berhasil memicu perubahan fasa mikrostruktur, presisi pengendalian parameter operasional laboratorium memegang peranan mutlak dalam pencapaian sifat mekanis material yang optimal.

Heat treatment is a crucial method in materials engineering to control the microstructure and mechanical properties of steel. This study aims to analyze the effect of hardening heat treatment cycles via water quenching and tempering methods on the phase transformation and surface hardness characteristics of AISI 1045 medium carbon steel. The specimens were heated to an austenitizing temperature of 800⁰ {C} with a holding time of 2 hours, followed by rapid cooling (water quenching), and subsequent tempering at a temperature of 300 ⁰C for 15 minutes. Material characterization was performed through microstructure observation (metallography) using a 2% Nital etching solution and Micro Vickers hardness testing with a 200 gf indentation load and a 10-second dwell time across three distinct coordinate points. The microstructural observations revealed a distinct phase transformation from the initial commercial coarse ferrite and pearlite dual-phase structure into a final tempered martensite phase, which exhibits a fine, dense, and homogeneous acicular needle-like fiber morphology. The surface hardness testing yielded a total average value of 142.5 HV, with fluctuating distributions at each point: 162.4 HV (Point 1), 137.6 HV (Point 2), and 127.4 HV (Point 3). The reduction of the actual hardness value below the theoretical standard range of the tempered martensite phase (300 - 450⁰ { HV}) was primarily caused by operational technical errors, specifically the quenching delay during sample transfer which triggered a reverse transformation into soft non-martensitic phases, and the occurrence of surface decarburization (loss of carbon content) on the specimen's outer layer due to a non-protective heating atmosphere. This study concludes that although thermal engineering successfully drives microstructural phase changes, the precise control of laboratory operational parameters plays an absolute role in achieving optimal mechanical properties of the material.