puslitbang iptek bahan -bat an; kawasan puspiptek serpong...

6
STUDI PENINGKATAN FASA a'-MARTENSIT PADA PENGERASAN BAJA SS-304 CANAl DINGIN DENGAN TEKNIK DIFRAKSI NEUTRON DAN ANALISIS RIETVELD Parikin, Sutiarso, Gunawan clan A. Purwanto Puslitbang Iptek Bahan -BAT AN; Kawasan Puspiptek Serpong, Tangerang ABSTRAK STUDI PENINGKATANFASA a'.MARTENSIT PADA PENGERASAN BAJA SS.304 CANAl DING IN DENGAN TEKNIK DIFRAKSI NEUTRON DAN ANALISIS RIETVELD. Telah diketahuibaja (S8-304)mempunyai sifat ketahanan korosi yang baik dan kuat pada suhutinggi. Sifat penting lain adalah kekerasan. Deformasi (pencanaiandingin) pada suhu kamar mampu menghasilkanpeningkatankekerasan dan transformasi fasa y-Fe~a-Fe. Pergeseran struktur terjadi dari simetri kubus pusat muka (FCC) menjadisimetri tetragonal pusat ruang(BCT). Pertambahan fasa martensit telah diamatidenganteknik difraksineutron dan analisis (kuantitatif fasa) Rietveld, yang mengevaluasi fraksi massa fasa dalam bahan sebanding dengan perbanyakan faktor skala (scale factor) yang diturunkan dari analisis Rietveld multi komponen pada pola difraksidenganmassadan volumesel satuan. landasan ini yang memberikan keakuratan metodeanal is is fasa tanpa memerlukan bahanstandar atau prosedur kalibrasi eksperimen. Strukturmikro bahan dilihatdenganSEM-EDAX, dan kekerasan bahandiukur dengan metode Vickers. Hasil memperlihatkan bahwa,strukturmikro bahan mengalami pengorientasian bulir (inklusi outcroping) dan ketika reduksi bertambah, fraksi martensit meningkat dan bahansemakin keras. ABSTRACT STUDY OF THE a'.MARTENSIT PHASE IMPROVEMENTS IN THE COLD ROLLED SS.304 HARDENINGUSING NEUTRON DIFFRACTION TECHNIQUE AND RIETVELD ANALYSIS. The steel (SS-304)frequentlyused due to corrosionresitanceand high temperature strength. Another important propertyis the hardness.Roomtemperature defcrm"tions(cold rolling) can improveit, and affectaustenitic (y-Fe)~ martensitic (a-Fe) phasetransformations. The shearingstructures occur from the face centeredcubic (FCC) to body centeredtetragonal(BCT) symmetry.This can be known by martensite phase growth in the matrix. The increasehas been measured by neutrondiffraction technique and analyzed by Rietveldrefinement method, which calculates the weight fraction of the phase that composed in materials equalsto the Rietveld scale factor, the number of formula units per unit cell, the mass of the formula unit and the unit cell volume.This is the basis of a method providing accuratephase analyses without neededfor standardsor for laboriousexperimental calibration procedures. The microstructure of the samples have been observed by SEM-EDAX methodand the hardness was measured using Vickers method.The study shows that the microstuctures have changed in the orientedgrain (outcroping inclusions) and the more reductionof causedthe improvements of martensitic fraction, and the harder of the materials. PENDAHULUAN Baja tahan karat banyak dipakai sebagai bahan industri karena bemilai ekonomi tinggi dan sifat-sifatnya yang bervariasi. Bahan baja pacta umumnya memiliki sifat yang cukup ekstrim, daTi yang paling lunak mudah ditempa sampai yang paling keras dan tajam untuk pisau pemotong. Tipe 88-304 banyak dipakai karena mempunyai sifat ketahanan korosi yang baik dan kuat pacta suhu tinggi. Bahan ini dikonsumsi salah satunya oleh industri yang memproduksi pipa baja. Di antara sifat mekanik bahan ini yang banyak dibutuhkan dalam bidang perekayasaan adalah kekerasan. Parameter ini dapat digunakan untuk mengetahui ketahanan suatu bahan logam terhadap deforrnasi plastis atau deforrnasi perrnanen[ 1 ]. Penelitian bahan menggunakan teknik difraksi neutron belum banyak dilakukan. Sampai dengan tahun 1984, baru satu penerapan neutron untuk analisis komposisi tasa pacta penelitian austenit dalam baja maraging oleh Windsor, Sinclair, Faulkner, Rainey daD Slattery[2]. Selanjutnya Seiiamarga dkk.[3], berhasil mengamati bahwa deforrnasi pacta suhu kamar terhadap baja austenit AISI 304 (CrI8% -Ni8%) menunjukkan adanya transforrnasi rasa dari austenit ke a'-martensit. Diketahui acta dua proses yang dapat mengakibatkan ~I 6J~ 2001 132

Upload: lenhi

Post on 29-May-2019

213 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

STUDI PENINGKATAN FASA a'-MARTENSITP ADA PENGERASAN BAJA SS-304 CANAl DINGIN

DENGAN TEKNIK DIFRAKSI NEUTRON DAN ANALISIS RIETVELD

Parikin, Sutiarso, Gunawan clan A. Purwanto

Puslitbang Iptek Bahan -BAT AN; Kawasan Puspiptek Serpong, Tangerang

ABSTRAK

STUDI PENINGKATAN FASA a'.MARTENSIT PADA PENGERASAN BAJA SS.304 CANAl DING IN DENGAN TEKNIK DIFRAKSINEUTRON DAN ANALISIS RIETVELD. Telah diketahui baja (S8-304) mempunyai sifat ketahanan korosi yang baik dan kuat pada suhu tinggi.Sifat penting lain adalah kekerasan. Deformasi (pencanaian dingin) pada suhu kamar mampu menghasilkan peningkatan kekerasan dantransformasi fasa y-Fe~a-Fe. Pergeseran struktur terjadi dari simetri kubus pusat muka (FCC) menjadi simetri tetragonal pusat ruang (BCT).Pertambahan fasa martensit telah diamati dengan teknik difraksi neutron dan analisis (kuantitatif fasa) Rietveld, yang mengevaluasi fraksi massafasa dalam bahan sebanding dengan perbanyakan faktor skala (scale factor) yang diturunkan dari analisis Rietveld multi komponen pada poladifraksi dengan massa dan volume sel satuan. landasan ini yang memberikan keakuratan metode anal is is fasa tanpa memerlukan bahan standaratau prosedur kalibrasi eksperimen. Strukturmikro bahan dilihat dengan SEM-EDAX, dan kekerasan bahan diukur dengan metode Vickers. Hasilmemperlihatkan bahwa, struktur mikro bahan mengalami pengorientasian bulir (inklusi outcroping) dan ketika reduksi bertambah, fraksi martensitmeningkat dan bahan semakin keras.

ABSTRACT

STUDY OF THE a'.MARTENSIT PHASE IMPROVEMENTS IN THE COLD ROLLED SS.304 HARDENING USING NEUTRONDIFFRACTION TECHNIQUE AND RIETVELD ANALYSIS. The steel (SS-304) frequently used due to corrosion resitance and high temperaturestrength. Another important property is the hardness. Room temperature defcrm"tions (cold rolling) can improve it, and affect austenitic (y-Fe)~martensitic (a-Fe) phase transformations. The shearing structures occur from the face centered cubic (FCC) to body centered tetragonal (BCT)symmetry. This can be known by martensite phase growth in the matrix. The increase has been measured by neutron diffraction technique andanalyzed by Rietveld refinement method, which calculates the weight fraction of the phase that composed in materials equals to the Rietveld scalefactor, the number of formula units per unit cell, the mass of the formula unit and the unit cell volume.This is the basis of a method providingaccurate phase analyses without needed for standards or for laborious experimental calibration procedures. The microstructure of the sampleshave been observed by SEM-EDAX method and the hardness was measured using Vickers method. The study shows that the microstuctures havechanged in the oriented grain (outcroping inclusions) and the more reduction of caused the improvements of martensitic fraction, and the harder ofthe materials.

PENDAHULUAN

Baja tahan karat banyak dipakai sebagai bahan industrikarena bemilai ekonomi tinggi dan sifat-sifatnya yangbervariasi. Bahan baja pacta umumnya memiliki sifatyang cukup ekstrim, daTi yang paling lunak mudahditempa sampai yang paling keras dan tajam untuk pisaupemotong. Tipe 88-304 banyak dipakai karenamempunyai sifat ketahanan korosi yang baik dan kuatpacta suhu tinggi. Bahan ini dikonsumsi salah satunyaoleh industri yang memproduksi pipa baja. Di antarasifat mekanik bahan ini yang banyak dibutuhkan dalambidang perekayasaan adalah kekerasan. Parameter inidapat digunakan untuk mengetahui ketahanan suatu

bahan logam terhadap deforrnasi plastis atau deforrnasiperrnanen[ 1 ].

Penelitian bahan menggunakan teknik difraksineutron belum banyak dilakukan. Sampai dengan tahun1984, baru satu penerapan neutron untuk analisiskomposisi tasa pacta penelitian austenit dalam bajamaraging oleh Windsor, Sinclair, Faulkner, Rainey daDSlattery[2]. Selanjutnya Seiiamarga dkk.[3], berhasilmengamati bahwa deforrnasi pacta suhu kamar terhadapbaja austenit AISI 304 (CrI8% -Ni8%) menunjukkanadanya transforrnasi rasa dari austenit ke a'-martensit.Diketahui acta dua proses yang dapat mengakibatkan

~I 6 J~ 2001132

~ p~ F~ a '-H~ ~ p~ ~ SS-~O4 ~ ~~ T~ ~ N~ .l A~ R~

P~..~

terjadinya transformasi rasa yaitu proses pendinginan(quenching) sampai suhu dibawah suhu Ms[4,5] danproses deformasi pacta suhu dibawah suhu Md[4-6].Pacta penelitian ini hanya dibatasi pacta transformasi rasaakibat proses deformasi (pencanaian dingin). Prosesdeformasi ini merubah daTi suatu ketebalan hinggamendapatkan ketebalan yang diinginkan. Reduksiketebalan bahan oleh pencanaian dapat ditentukan

dengan hubungan;

dan austenit. Penurunan rumus di atas dapat diperolehpada acuan pustaka [2] dan [8].

Pencanaian dingin (suhu kamar) mampumenghasilkan peningkatan sifat kekerasan bahan.Merupakan konsekuensi lain dari terbentuknya rasa 0.'-martens it diatas adalah bahan akan semakin keras. Kitaketahui kerapatan massa rasa austenit lebih rendah j ikadibandingkan dengan kerapatan massa rasa martensitsehingga pengerasan akibat pencanaian bahan dapatmengindikasikan meningkatnya rasa ini. Kekerasanbahan diukur dengan metode Vickers. Untuk skalaindustri para praktisi (engineer) sangat berminat padapermasalahan sifat makro bahan, sehimgga datakekerasan makro lebih diperhatikan. Perhitungandilakukan dengan menggunakan hubungan persamaan;

e(%) = 100% x In [TofT] (1)

dimana E adalah reduksi pencanaian, To dan T berturut-turut ketebalan sebelum dicanai dan ketebalan setelahdicanai, keduanya dalarn mIn.

Fakta memperlihatkan bahwa semakin besartingkat defonnasi, bahan semakin tidak tahan terhadapkorosi lingkungan. Fenomena ini terkait denganpembentukan a'-martensit yang semakin banyak[5,6].Fasa ini memiliki ketahanan korosi yang relatif lebihrendah dibandingkan dengan austenit[7]. Penentuankuantitas rasa a'-martensit dalarn bahan dilakukandengan teknik difraksi neutron. Penggunaan teknik iniuntuk analisis rasa, didasarkan pada kenyataan bahwa (i)setiap kristal memiliki posisi dan intensitas puncakdifraksi yang khas, (ii) intensitas pola difraksi yangsaling tumpang tindih (overlap) dapat dipisahkan (iii)dan intensitas pola difraksi dari masing-masingkomponen merupakan fungsi dari kuantitas komponenbahan yang ada. Salah satu I<elebihan dari pemakaiandifraksi neutron untuk penelitian terse but dibandingkandengan difraksi sinar-X adalah bahwa basil yangdiperoleh tidak terpengaruh oleh efek absorpsi bahankarena daya tembus neutron yang besar dan oleh karenavolume cuplikan yang dianalisis cukup besar, masalahketidakseragaman (inhomogenity) dari cuplikan tersebutdapat dihindari. Analisis pola difraksi untuk penentuankuantitas rasa dapat dilakukan dengan berbagai macarncara[8]. Tetapi pada umumnya metode-metode tersebutdidasarkan pada perbandingan intensitas puncak tertentudari suatu rasa di dalarn cuplikan dengan intensitaspuncak yang sarna di dalarn pola bahan standar.Pemakaian metode Rietveld pada analisis ini dapatmemberikan analisis rasa yang akurat tanpa memerlukanbahan standar. Prinsip dasar dari metode ini adalahbahwa kandungan suatu rasa di dalarn bahan logarnsebanding dengan faktor skala (scale factor) yangdihasilkan oleh analisis Rietveld dari pola difraksi rasatersebut. Untuk kasus dua rasa dimana unSur sarna tetapistruktur kristal berbeda, fraksi massa rasa dapatdirumuskan dengan;

HV = 1.8544 x W/~](3)

dimana p adalah beban yang diberikan pada cuplikan uji(dalam Kgf) daD d adalah panjang garis diagonal jejakindentor pada cuplikan uji (dalam mm). Dalampenelitian ini juga dilakukan pengamatan struktur mikrobahan. Bahan tanpa dicanai daD dicanai diamati denganSEM-EDAX (scanning electron microscope-energydispersive of X-ray analysis) untuk melihat efekpencanaian terhadap pengorientasian bulir.

BAHAN DAN METODE

Bahan baja 88-304 yang diperoleh merupakanbahan standar yang telah terkarakterisasi. Tipe initermasuk dalam kelompok normal tak stabil (the normalunstabilized compositions)[9]. Untuk menanggulangipembentukan presipitasi karbida, maka sebelumdilakukan pencanaian cuplikan dianealing pada suhu1050°C selama setengah jam (normal ani ling 400°C -

500°C), kemudian diturunkan perlahan-lahan sampaisuhu sekitar 400°C daD ditahan pada suhu ini selamas~perempat jam untuk mengurangi stress (stressrelieving) yang terbentuk akibat proses fabrikasi daDefek penurunan suhu secara tiba-tiba. Ini sangat pentingagar saat dilakukan pencanaian tidak terjadi cracking.Bahan kemudian dicanai dingin dengan variasi tingkatreduksi 34%,84%,152%,175% daD 196%. Pencanaiandilakukan dalam satu arab memanjang dengan kecepatanreduksi 0,1 rom di Laboratorium Teknik Mesin ITB diBandung. Oleh karena keterbatasan waktu pengambilandata hamburan neutron, hanya cuplikan tidak dicanai(ROOO), 152% (RI52) daD 175% (RI75) saja yangdiambil pola difraksinya. 8elanjutnya untuk melihatperubahan struktur mikro akibat pencanaian, bahandipoles sampai halus daD dietsa dengan campuranlarutan 30 ml HCI, 30 ml HNO3 daD 30 ml H2O padasuhu pemanasan antara 70°C hingga 80°C selarna 2menit. Campuran larutan ini merupakan larutan asamkuat yang berfungsi untuk memperjelas batas butir(grain) yang terbentuk pada permukaan bahan.8trukiurmikro permukaan bahan di amati dengan 8EM-

Wm = (SZV)m / [(SZV). + (SZV)mJ (2)

dengan S, Z daD V berturut-turut adalah faktor skalaRietveld, jumlah atom dalam sel satuan daD volume selsatuan. Subskrip m, a untuk menunjukkan rasa martens it

~I 6 J~ 2001 133

su p~ F~ a '-I1~ ~ p~ ~ $$-304 ~ ~~T~~N~~A~~~

P~., JJ,Jt.

EDAX. Pengamatan pola difraksi dilakukan dengandifraktometer neutron serbuk resolusi tinggi (HRPD)dengan panjang gelombang terkalibrasi 1,8215A.Jangkauan pengukuran dilakukan dari 5° sampai dengan160°. Analisis data difraksi dikerjakan dengan programRIETAN'94[10]. Pengukuran kekerasan dilakukan diPusat Pengembangan Teknologi Keselamatan NuklirSerpong, menggunakan standar ASTM E-92 daD alatyang sudah terkalibrasi dengan baik. Bagan alirpenelitian ini dapat di lihat pacta Gambar I.

dipercaya, diperoleh dari penghalusan daD berhargapositif. Dalarn Garnbar 2 diperlihatkan pola strukturterhaluskan dengan tarnpilan reduksi yangmengindikasikan profil (model) sangat cocok dengandata eksperimen bagi ketiga spesimen tersebut. Faktorkeberadaan (occupation factor) bidang 'split' padacuplikan Rl52 sangat kecil menyebabkan linebroadening pada pola difraksi merapat, belum terjadipemisahan bidang yang jelas. lni sangat berbeda padacuplikan R175, dimana bidang mengalarni 'split' yangkentara.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Gambar 1. Alur proses penelitian.

Analisis data struktur dilakukan denganRIET AN'94, sebuah program (penghalusan struktur)Rietveld yang dikembangkan oleh F. lzurni[10]. Analisisini mampu menangani data difraksi serbuk yangdiperoleh dengan sinar-X daD neutron. Dalam Gambar 2ditampilkan pola data scan difraksi neutron baku daDpenghalusan. Gambar 2c untuk spesimen tanpa reduksi(ROOO), basil pengukuran difraktometer empat lingkaran(FCDffD) dengan panjang gelombang 1A. Dalamgambar hanya ada satu tanda line broadening. Garisdibawah pola (baku daD model) mengindikasikan posisirasa austenit. Tidak ada bidang yang mengalami 'split'.Gambar 2a daD 2b basil pengukuran dengandifraktometer serbuk resolusi tinggi (HRPD). Tampakjelas dari intensitas refleksi bidang (200) daD (211),bahwa rasa martens it meningkat saat persen reduksibertambah dari 152% (R152) ke 175% (RI75). Tidakadanya rasa martens it pada pola difraksi dari cuplikantidak dicanai (ROOO) menunjukkan bahwa seluruhcuplikan kubus pusat muka (FCC). Penghalusan stFukturdilakukan menggunakan model dua-fasa yang terdiri darirasa austenit (y-Fe) dengan grup ruang Fm3m (1-225) daDrasa martensit (a.-Fe), yang merupakan tetragonal pusatruang (BCT) dengan grup ruang 14/rnrnrn (1-139).Parameter awal kisi diprediksi dari kandungan karbondalam baja tahan karat, menggunakan relasia=3,555+O,044x untuk struktur austenit, daD untukstruktur martens it a=2,867-0,013x daD c=2,867+0,116x,dengan x adalah persen berat karbon[9]. Tabel Imemberikan parameter struktur kristal yang digunakandalam proses penghalusan.

Profil bentuk puncak setiap rasa dimodelkansecara terpisah menggunakan sebuah fungsi pseudo-Voight (kombinasi linier fungsi Gaussian daDLorentzian). Perolehan data eksperimen yang memadai

keakuratannya memperlancar proses penghalusanparameter struktur setiap rasa. Data ini meliputiparameter kisi, parameter termal isotropis, simpangantitik Dol, parameter anisotropis (preferred orientation),daD parameter profil. Penghalusan model dua rasa inicukup memuaskan untuk setiap spesimen, dengan Rwpbervariasi antara 10% hingga 14% (disusun dalam Tabel2). Penghalusan parameter kisi daD profil puncak untukkedua rasa austenit daD martensit sedikit bergeser darispesimen ke spesimen. Parameter termal yang dapat

Tabel 2 menyusun parameter-parameter hasilpenghalusan pola difraksi. Dalam Gambar 2c yangmeruPakan pola cuplikan tanpa reduksi, tidak

memperlihatkan adanya bidang yang mengalami 'split.Sedang pada Gambar 2a daD 2b, terlihat jelas bidang(200) daD (211). Perolehan 'refine' Rietveld terhadapnilai rasio bobot (Rwp ) yang meruPakan nilaikecocokan antara data intensitas pengamatan daD dataintensitas perhitungan memberikan ilustrasi yang dapatdipercaya. Pada cuplikan tanpa reduksi didapat 10,40%daD 10,32% untuk cuplikan dengan reduksi 152%,

~, 6 J~ 2001134

~ p~ F~ a '-M~ ~ p~ ~ $$-304 ~ ~~ T~ ~ Nu-t-.- .l A~ R~

P~..~

sedang pada cuplikan dengan reduksirasio sebesar 14,36%.

175% didapat Tabel 2. Data parameter hasil analisis Rietveld

Reduksi 175%,!

Austenit I Martensie I--t~--

Data krislal reduksiAustenite

I

A..:._,.' , '1 'r Austenit I Martens;e Ie

I (X-Fe

I

Fonnula

Group Ruang

,Parameter kisiIa (A)b(A)c(A)

y-Fe .Fe

Fm3m

(1-225)

3,583(3;3,583(3)3,583(3)

46,732

Fm3m(1-225)

3,601(9)3,601(9)3,601(9)

46,n~

.4/mmrn

(1-139)Fm3m

(1-225)

1,605(1)!

3,605(1)! 3,605(1)

1

2,885(1)

2,885(1)

2,868(1)I

23.885

4

I

Volume sel,

v(AJ}I

Jumlah atom/,elIsatuan, Z 55.84~ 55,845 55,845 55,84~ 55,84.~

Nomor massa,formula, M (amu) 100

')8.41

59 9091 :109

j~~lmassa ("/0)10-:40-- 14 'II; IQJ

.~,

Gambar 2. Pala difraksi bahan baja 88-304 (a)reduksi 175%, (b) reduksi 152% dan (c) tanpa

reduksi.

Keterkaitan bertambahnya fasa martens it danmeningkatnya kekerasan bahan dapat di lihat pacta Tabel2 dan Gambar 4. Nilai kekerasan cuplikan uji dihitungdengan perumusan Vickers yang telah diberikan pactapersamaan 3). Kenaikan kurva kekerasan seperti terlihatpacta Gambar 4, naik sangat tajam dari ROOO ke RI52(1,59% martens it) dan R175 (9,09% martens it). Hal inididukung pula oleh harga kerapatan bahan yang semakinmeningkat. Kerapatan ini dapat diperoleh denganmembandingkan perkalian jumlah atom dan massaformula dibagi dengan volume sel satuan.

Hasil pemotretan strukturmikro bahan denganSEM-EDAX memperlihatkan dengan jelas urutankejadian pacta permukaan mikro bahan. Strukturmikroini dapat dilihat pacta Gambar 5. Terjadinyapengorientasian bulir yang semakin solid dimana garis-garis permukaan mikro bahan mengalami pemampatanyang cukup ekstrim dan semakin jelas teramati.

Oaerah sekitar sudut 28= I 00 derajat padaGambar 2a dan 2b memperlihatkan pengaruh reduksiketebalan akibat pencanaian yang dilakukan pada suhuruang. Puncak bidang (112) dan (211) mulai tampakjelas saat pencanaian ditambah dari 152% menjadi175%. Fraksi massa rasa martens it pada kedua hasilreduksi tersebut berturut-turut adalah 1,59% dan 9,09 %.Puncak bidang (112) berada pada sudut 28=98,03derajat sedang bidang (211) terletak pada sudut28=100,59 derajat. Kedua bidang[9] ini merupakanbidang 'martensite doublets' yang berasal daripergeseran struktur kristal austenit pada bidang 220.Bidang-bidang lain pada rasa austenit yang mengalami'split' adalah (III) menjadi (101)-(110), bidang (200)menjadi (002)-(200) dan bidang (222) menjadi (202)-(220). Bidang-bidang ini belum terlihat jelas puncaknyapada pola difraksi dan ini dapat lebih kentara denganmenambah reduksi bahan sampai suatu ketebalan yangcukup tip is, oleh karena rasa martensit yang terbentuksemakin banyak.

Pola hubungan besar reduksi bahan terhadappertumbuhan rasa martens it dapat dilihat pada Gambar 3,disekitar sudut 28=80 derajat. Puncak bidang (112) dan(211) terlihat meninggi. Reduksi ketebalan pada suhukamar yang dilakukan terhadap bahan mampu menggeserposisi atom tertentu sedemikian hingga terbentuksusunan kristal barn. Kristal ini lebih mampat daripadakristal induknya dengan volume sel satuan lebih kurang24 A3. Lokasi interstisi kristal terdistribusi diseluruhbagian bahan yang direduksi (lihat Gambar 5).

Gambar 3. Pertumbuhan fasa martensit akibatpencanaian ding in.

Studi struktunnikro terkait pada kemampUallmembedakan secara detail komposisi kimia, strukturatau orientasi berlainan, yang berdekatan. Teknikpenampakan struktunnikro hampir seluruhnyadidasarkan pada respon lengkap obyek terhadap radiasidatang (kualita,s intensitas radiasi yang dipancarkan oleh

~I 6 J~ 2001 35

~ p~ F- a. '-H~ ~ p~ ~ ~5-~O4 ~ ~

Pengarnatan struktUmlikro dilakukan denganmenggunakan SEM-EDAX, yang mempunyaikeuntungan lebih, daripada mikroskopi biasa.Kemarnpuannya menembus cuplikan lebih dalarn, danmemberi kekontrasan topografi permukaan. Ukuranbutir3l1 atau Serailgan lokal akibat serangan pacta rasamartens it pacta baban dapat dengan jelas diarnati. Perandeformasi plastis mempercepat proses disolusi, dimanaion hidrogen dipermukaan dengan cepat menangkapelektron bebas untuk membentuk atom hidrogen. Atom,kemudian bermigrasi ke ujung retak dan diserap oleh kisikristal martens it yang reaktif, sehingga terjadi rupturmekanik. Retak memanjangkan dan disolusi anodikberlanjut di permukaan berikutnya. Ilustrasi ini tersusundalarn Garnbar 5. Serangan larutan etsa pacta rasamartensit terarnati semakin tajarn dari RO34 hinggaR196, sedang pacta ROOO respon cuplikan terlihatserbasama (homogen). Garnbar diarnbil dari arabtransversal terhadap ketebalan plat, atau tegak lurusterhadap arab pengerolan. Peningkatan fraksi volumemartensit terarnati dari serangan etsa pacta permukaan.Penyatuan butiran martens it ditampakkan dengankejadian pemanjangan inklusi outcroping, saat persenreduksi ditarnbab. Inklusi-inklusi ini muncul dan

mcnyatu dengan cepat, menciptakan lempengan sempitpanjang dari ujung muka hingga ke dalarn badanspesimen. Lempengan-lempengan ini tidak bereaksicepat terhadap serangan etsa barn, akibat pembentukandan konsentrasi ion heksavalen Cr~ meningkat[ll].Kondisi serangan etsa sangat agresif pacta lempengan dan

serangan integranular dilanjutkan sangat cepat sepanjangbatas butiran induk. Efek ini dikenal sebagai seranganujung butiran dan dapat mengakibatkan kehilanganbeban berlebihan.

obyek saat tersinari secara sempurna). Kekontrasanobyek ini diperlihatkan sebagai daerah terang dan gelap.Akibat refraksi (perbedaan indeks bias), di batas rasaterbias cahaya terang dan mengelapkan daerahtetangganya. Strukturrnikro permukaan bahan plat SS-304 canai-dingin dianalisis berdasarkan daerah terang-gelap atau tinggi-rendah intensitas cahaya tersebut,seperti terlihat Gambar 5.

Gambar 4. Kurva kekerasan bahan akibatpencanaian diukur dengan metode Vickers

(standar pengujian ASTM E-92).

KESIMPULAN

Proses pencanaian dingin mampu menghasilkanpergeseran struktur kristal bahan 88-304 daTi austenit (y-Fe) menjadi martens it (a-Fe). Kejadian transformasirasa ini ditunjukkan dengan adanya pertumbuhanpuncak difraksi rasa martensit pacta pola, fraksi massarasa hasil penghalusan struktur, nilai kerapatan bahanyang semakin menmgkat dan pengorientasian bulir(inklusi Outcroping) yang kentara. 8emakin besarreduksi bahan semakin banyak rasa martensit yangIcrbcllluk JUII bullull scmukill kcras.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis berterima kasih pacta Bapak DR.Abarul Ikram dan Drs. Sulistioso G.I, MT atas saran dandiskusinya. DR. Wuryanto, Prof. DR. Marsongkohadidan ketua jurusan teknik mesin ITB-Bandung dan staf,Ibu Ari Handayani, Drs. W. Prasuad dan Yatno yangsecara langsung/ tidak langsung telah membantu dalam

Gambar 5. Inklusi outcropping; pemanjanganinklusi pada arah tranversal (tegak lurus arah

pengerolan) pada spesimen ROOO, RO34, RO84,R152, R175 dan R196 setelah dicelupkan dalam

campuran asam nitrat, asam khlorida, dan air dalamfraksi yang seimbang.

~I 6 J~ 2001136

~ T~ ~ N~.iA... A~ ~~P~" JJJ,.

~ p~ F- a '-H~ t"M p~ ~ ~3/Xf ~ ~~T~~~~~~

p~,~

pengambilan data, pengukuran Difraktometer Neutrondan memberi andil dalam penelitian ini.

DAFI' AR PUST AKA

[1] JAPRIE,S AND DIETER,G.E., MetalurgiMekanik, Erlangga. Jakarta (1993).

[2] IDLL,R.J. AND HOWARD,C.J., J.Appl. Cryst.,(1987),20,467-474.

[3] SETIAMARGA, B. H. PERMANA, M. S.SISWOSUW ARNO, M. SURDIA T.,Trans/ormas-i fasa don Tekstur Baja Tahan KaratAustenit AISI 304 pada Pencanaian Dingin, Proc.gem. SARNMIPT,Bandung 16-17 Oktober 1989,PPTN-Bandung, 177-183.

[4] SURDIA,T, AND SAITO,S, Pengetahuan BahanTeknik, Pradnya Pararnita (1995).

[5] LAGNEBORG R., The Martensite Transformationin ISO/oCr -S%Ni Steels, Acta. Met., 12 July(1964),684-692.

[6] OTTE H.M., The Formation of Stacking Faults inAustenite and Its Relation to Martensite, ActaMet., 6 December (1958),748-762.

[7] BRIANT,C.L. AND RITTER,A.M., The Effect ofDeformation Induced Martensite on TheSensitization of Austenite StainlessSteels,Metallurgical Transactions llA, Dec.(1980),2009-2017.

[8] SUTIARSO, PARIKIN DAN GUNAWAN, TeknikDifraksi Neutron Untuk Analisis KomposisiCampuran Serbuk AI-Si, Proc. gem. HasilPenelitian daD Pengembangan Bidang FisikaTerapan. LIPI, Bandung, (1995), 87-89.

[9] CULLITY,B.D., Introduction to X-ray Diffraction,21k1. Ed.,John Willey & Son. New York, 1958.

[10] IZUMI,F, A Rietveld-Refinement ProgramR/ETAN-94 for Angle-Dispersive X-Ray andNeutron Powder Diffraction, NIRIM , Japan,(1994).

[11] LLEWELLYN,D.T. AND J.D. MURRAY, IS.ISpecial Report 86, 197 (1964), in Steels:Metallurgy & Applycations, 2nd ed., Butterworth-Heinemann, UK, 1992.

TANYA-JAWAB

Penanya: Marzuki Silalahi (p3ffi -BATAN)

Bagaimana fenomena terjadi rasa martensit dalam matrik Austenit ?

JawabanFasa terjadi dati struktur Austensit (FCC), peng-canai-an akan menggeser atom-atom di muka menjadi bidangbaru milik struktur Martensit (BCT).

Penanya: Sunardi (p3ffi -BATAN)

Apa rnaksud aniling pada penelitian anda ?

Jawaban

Aniling adalah perlakuan termal agar bahan berkondisi segar, atau full Austenitic Steel formation clan saat di-canai, bahan tidak pecah / rusak. Oi sarnping itu, pengamatan rasa yang terbentuk (martensit) pada matrik(austenit) dapat ditelusuri clan dilihat dengan jelas.

137~. .< J~ '001