Pengaruh Suhu Austenisasi dan Larutan Polimer PVA terhadap Nilai dan Kedalaman Kekerasan Round Bar AISI 4340

Fatimah, Fatimah (2025) Pengaruh Suhu Austenisasi dan Larutan Polimer PVA terhadap Nilai dan Kedalaman Kekerasan Round Bar AISI 4340. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 5007211042_Undergraduate Thesis.pdf Restricted to Repository staff only Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Pertumbuhan industri dan urbanisasi di Asia-Pasifik mendorong peningkatan kebutuhan terhadap sistem pengangkutan material, termasuk overhead crane. Roda shuttle trolley sebagai komponen vital sering mengalami keausan dini, salah satunya sebab kedalaman kekerasan yang tidak mencukupi, sehingga hanya bertahan 12 bulan, lebih singkat dari target 3 tahun. Oleh karena itu, diperlukan kombinasi variabel perlakuan hardening yang baik untuk meningkatkan nilai dan kedalaman kekerasan sesuai dengan kebutuhan aplikasi. Keberhasilan proses hardening dipengaruhi faktor-faktor diantaranya kadar karbon dalam baja, komposisi elemen paduan, temperatur austenisasi, holding time, dimensi dan geometri, hardenability, dan media pendingin.
Penelitian ini menerapkan metode through hardening pada baja AISI 4340 dengan variasi temperatur austenisasi 830 °C dan 900 °C selama 1 jam. Proses quenching dilakukan menggunakan larutan polimer PVA 0,01 wt.% dan 0,1 wt.%, kemudian dilanjutkan tempering pada 300 °C selama 1 jam untuk mengevaluasi perubahan sifat mekanik, khususnya kekerasan. Pengujian kekerasan dilakukan menggunakan metode Vickers, dengan analisis terhadap kedalaman kekerasan sepanjang penampang. Kedalaman pengerasan merupakan jarak dari surface hingga sub-surface yang masih menunjukkan kekerasan minimal sebesar 446 HVN. Uji metalografi dilakukan sebagai metode verifikasi terhadap hasil uji kekerasan.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa temperatur austenisasi sebesar 830 °C menghasilkan kekerasan permukaan sebesar 752,8 HVN, nilai ini lebih tinggi daripada temperatur 900°C. Sementara itu, kedalaman pengerasannya hanya mencapai 7,5 mm, yang lebih rendah dibanding temperatur 900°C. Spesimen yang di-quench menggunakan larutan PVA 0,01 wt.% menunjukkan performa yang lebih baik, dengan nilai kekerasan yang lebih tinggi di sepanjang penampang serta kedalaman pengerasan hingga mencapai 8,5 mm. Hasil pengamatan metalografi menunjukkan ukuran butir prior austenit yang lebih halus pada temperatur 830 °C, serta fraksi martensit yang lebih tinggi pada spesimen yang didinginkan dalam larutan PVA 0,01 wt.%. Perlakuan tempering selanjutnya menyebabkan penurunan kekerasan permukaan menjadi 489,04 HVN, dan kedalaman pengerasan berkurang hingga 4,5 mm. Spesimen yang telah mengalami tempering menunjukkan struktur mikro berupa tempered martensite, yang tampak lebih gelap pada hasil pengamatan metalografi.
=================================================================================================== The rapid growth of industry and urbanization in the Asia-Pacific region has led to increased demand for material handling systems, such as overhead cranes. Among their components, the shuttle trolley wheel often experiences premature wear, largely due to insufficient case hardness depth. As a result, its service life is limited to around 12 months, falling short of the intended target of 3 years. To address this, a suitable combination of hardening heat treatment parameters is necessary to enhance both the hardness value and its effective depth. Key factors influencing hardening effectiveness include carbon content, alloy composition, austenitizing temperature, holding time, part geometry, steel hardenability, and quenching medium.
This study investigates the through hardening of AISI 4340 steel using two austenitizing temperatures: 830 °C and 900 °C, each held for 1 hour. Quenching was performed using polyvinyl alcohol (PVA) polymer solutions at concentrations of 0.01 wt.% and 0.1 wt.%, followed by tempering at 300 °C for 1 hour to evaluate changes in mechanical properties, particularly hardness. Vickers hardness testing was conducted, with hardness values evaluated across the cross-section. In this context, hardening depth is defined as the distance from the surface to the point where hardness remains equal to or above 446 HVN. Metallographic examination was also performed to validate the hardness profile and microstructural evolution.
The results revealed that austenitizing at 830 °C produced a higher surface hardness (752.8 HVN) than at 900 °C but resulted in a shallower hardening depth (7.5 mm). Specimens quenched in 0.01 wt.% PVA solution demonstrated superior performance, with consistently higher hardness across the section and a maximum depth of 8.5 mm. Metallography showed finer prior austenite grains and more martensite at lower temperature and lower PVA concentration. Tempering reduced surface hardness to 489.04 HVN and depth to 4.5 mm, with tempered martensite appearing darker under microscopic observation.

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Hardening AISI 4340, Depth of Hardening, PVA Polymer Quenchant, and Hardness Vickers.
Subjects:	T Technology > TN Mining engineering. Metallurgy > TN752.I5 Steel--Heat treatment T Technology > TN Mining engineering. Metallurgy > TN752.Q4 Metals--Quenching
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Fatimah .
Date Deposited:	04 Aug 2025 01:57
Last Modified:	04 Aug 2025 01:57
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/126531

Actions (login required)

View Item