Aplikasi Mikro-Analisis dan Fraktografi untuk Menentukan Kualitas Produk Manufaktur dan Penyebab Kerusakan Suatu Komponen (Ilham Hatta)
APLIKASI MIKRO ANALISIS DAN FRAKTOGRAFI UNTUK MENENTUKAN KUALITAS PRODUK DAN PENYEBAB KERUSAKAN SUATU KOMPONEN Ilham Hatta Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur - BPPT
[email protected] ABSTRAK APLIKASI MIKRO ANALISIS DAN FRAKTOGRAFI UNTUK MENENTUKAN KUALITAS PRODUK MANUFAKTUR DAN PENYEBAB KERUSAKAN SUATU KOMPONEN. Makalah ini menyajikan hasil analisis mikro struktur dan permukaan patahan terhadap produk manufaktur yang terbuat dari material baja karbon dan baja paduan. Dalam analisis ini digunakan mikroskop optik, stereo mikroskop dan mikroskop elektron untuk menentukan bentuk mikro struktur (metalografi) dan bentuk permukaan patahan (fraktografi). Untuk mengetahui dengan jelas bentuk mikro struktur dibutuhkan cairan etsa dan perbesaran tertentu, sedangkan untuk menentukan bentuk permukaan patahan dengan jelas dibutuhkan bantuan mikroskop elektron. Hasil analisis ini menunjukkan bahwa metode pemeriksaan mikro struktur dan permukaan patahan dapat menentukan mutu produk manufaktur dan penyebab kerusakan yang terjadi pada komponen atau material. Kata kunci: Metalografi, Fraktografi, Mikroskop optik, Mikroskop elektron, Komponen ABSTRACT APPLICATION OF MICRO ANALYSIS AND FRACTOGRAPHY TO DETERMINE QUALITY OF PRODUCT MANUFACTURE AND ROOT CAUSE OF FAILURE OF COMPONENTS. This paper presents the results of analysis of micro structure and fracture surface against manufacturing product made of carbon steel and alloy steel. In this analysis, it is using by optical microscope, microscope stereo and scanning electron microscope to determine the form of the micro structure (metallography) and the form of fracture surface (fractography). In order to know the form of micro structure obviously, it requires etching liquid and certain magnifier, whilst to define the form of fracture surface clearly, it needs an electron microscope aid. The results of the analysis show that by checking the micro structure and fracture surface is able to define the quality of manufacture product and the cause of the defect occurred in components or materials. Keywords: Metallography, Fractography, Microscope Optic, Electron microscope, Components
PENDAHULUAN Dalam menghadapi era globalisasi ini, produk manufaktur hasil produksi Indonesia diharapkan mampu bersaing, tidak saja di Asean akan tetapi seluruh industri manufaktur yang ada di dunia. Salah satu faktor penentu untuk mencapai keberhasilan dalam persaingan adalah meningkatkan mutu produk dengan harga yang kompetitif. Untuk meningkatkan mutu suatu produk dibutuhkan adanya suatu standar mutu yang baku, baik itu standar spesifikasi maupun standar pengujian untuk masing-masing jenis produk manufaktur. Mutu suatu produk dikatakan baik atau tidak apabila telah melalui suatu pemeriksaan atau pengujian, baik di industri maupun di laboratorium penguji yang telah di akreditasi oleh Badan Standardisasi Nasional (BSN). Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur, Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi (B2TKS-BPPT), merupakan salah satu laboratoria yang telah berpengalaman dalam bidang pengujian material, komponen dan konstruksi,
khususnya produk manufaktur yang dibuat di dalam negeri. Untuk menentukan mutu produk hasil produksi dalam negeri, B2TKS dapat melaksanakan pengujian terhadap sifat fisik dan mekanik dengan cara uji merusak, dan juga dapat melakukan uji tanpa merusak dengan metode radiografi, eddy current, ultrasonic, dye penetrant dan in-situ metalografi, serta mengadakan analisis terhadap kerusakan yang terjadi pada material, komponen dan konstruksi. Pada makalah ini akan disajikan, aplikasi mikro analisis dan fraktografi yang sering dilakukan di B2TKS untuk menentukan mutu suatu produk, yaitu dengan cara pemeriksaan struktur mikro logam (metalografi) dan pemeriksaan permukaan patahan (fraktografi) untuk menentukan penyebab terjadinya kerusakan. Kedua metode analisis ini dapat dilaksanakan di laboratorium, namun juga dapat dilakukan di lapang (In-situ) baik pada 175
Prosiding Pertemuan Ilmiah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2012 Serpong, 3 Oktober 2012 material maupun pada konstruksi yang telah terpasang, misalnya : pada industri manufaktur, minyak dan gas, petrokimia, pertambangan dan pembangkit listrik. Metode analisis yang dilakukan untuk in-situ metalografi atau fraktografi, yaitu dengan menggunakan teknik replika. Cara ini sangat efektif dan tidak merusak material atau komponen yang telah terpasang baik itu masih baru maupun telah dioperasikan beberapa tahun yang lalu, akan tetapi keberhasilan pemeriksaan atau pengujian in-situ metalografi dan fraktografi sangat ditentukan oleh kemahiran dan ketelitian, serta pengetahuan tenaga penguji.
TEORI Mikro struktur atau metalografi adalah suatu bentuk susunan struktur yang terbentuk pada material logam dengan ukuran yang sangat kecil dan tidak beraturan, bentuknya berbeda-beda tergantung pada unsur dan proses yang dialami pada saat pembentukannya [2,5,7]. Bentuk strukturnya hanya dapat dilihat bila menggunakan mikroskop optik. Mikro struktur logam dan paduan terbentuk selama proses solidifikasi dari keadaan cair ke padat akibat perubahan suhu. Sifat mekanis material logam secara kontinyu mempunyai korelasi terhadap kekuatan, kekerasan dan keuletan dengan bentuk mikro strukturnya, sedangkan pengaruh cacat yang ada pada material logam dan paduannya dikaitkan dengan ketidak normalan struktur [4]. Analisis metalografi dibedakan menjadi dua bagian yaitu analisis makroskopi dan analisis mikroskopi [5]. Analisis makroskopi dapat dilakukan secara kasat mata, atau dengan menggunakan mikroskop dengan perbesaran maksimal 20 kali atau 20 : 1. Tujuan yang ingin dicapai dari analisis ini adalah untuk mengetahui adanya segregasi dari unsur-unsur fosfor, sulfur dan adanya inklusi, rongga udara atau rongga penyusutan. Sedangkan analisis mikroskopi dilakukan dengan menggunakan mikroskop optik dengan perbesaran minimal 20 kali. Tujuan yang ingin dicapai dari pemeriksaan ini adalah untuk memperlihatkan fasa dan bentuk struktur material, apakah sesuai dengan spesifikasi mutu maupun persyaratan operasional yang diinginkan. Selain itu hasil pemeriksaan mikro struktur, juga dapat memperlihatkan sebab-sebab terjadinya penyimpangan struktur logam atau jenis cacat yang terjadi, seperti adanya retakan, inklusi dan rongga udara [6]. Selain dapat memperlihatkan bentuk struktur mikro, metalografi juga dapat menyatakan benar tidaknya bentuk mikro struktur logam sebelum mengalami proses pengelasan, penempaan atau proses perlakuan panas seperti : pelunakan, normalisasi, pendinginan cepat atau penuaan [7]. Secara umum dengan memanfaatkan metalografi, dapat digambarkan keadaan mikro struktur logam mencakup : bentuk dan ukuran butiran kristal, homogenitas, senyawa mikro, inklusi, proses pengerjaan 176
ISSN 1411-2213
awal dan penyebab kerusakan, misalnya proses pengerolan, pengelasan, pengecoran, penempaan, perenggangan dan kerusakan akibat temperatur tinggi, korosi, perapuhan hidrogen, sensitisasi, sigmatisasi dan karbusisasi [4]. Untuk menentukan penyebab kerusakan suatu komponen atau material, maka analisis yang dilakukan adalah analisis fraktografi. Pemeriksaan fraktografi dilakukan untuk mengkaji dan meneliti permukaan patahan secara kasat mata atau dengan bantuan stereo mikroskop, dan bila diperlukan juga dapat digunakan Scanning Electron Microscope (SEM) atau Transmission Electron Microscope (TEM) [3]. Dari hasil pemeriksaan ini dapat diperoleh informasi yang akurat tentang tingkat pertumbuhan retakan, jenis patahan yang terjadi, besar kecilnya tegangan yang menyebabkan terjadi perpatahan, lokasi dimulainya retakan awal, luas daerah patahan sisa, dan ada tidaknya cacat yang membantu mempercepat terjadinya perpatahan, serta adanya faktor kesengajaan dari operator untuk merusak suatu komponen [4].
METODE PERCOBAAN Material yang digunakan untuk analisis metalografi dan fraktografi dibatasi hanya untuk baja karbon dan paduan, hal ini dilakukan karena umumnya produk manufaktur terbuat dari material baja karbon dan paduan yang diproses dalam bentuk pelat, batangan, profil atau dalam bentuk komponen. Metode analisis yang dilakukan untuk menentukan mutu produk adalah metode pemeriksaan mikro struktur atau metalografi, proses pemeriksaannya diawali dengan proses pemilihan lokasi untuk pengambilan sampel. Proses ini harus dilakukan secara cermat karena bila kurang berhati-hati, maka yang diharapkan tidak dapat dicapai. Selanjutnya adalah proses penghalusan permukaan, melalui penggerindaan dan polishing, proses ini dilakukan dengan menghaluskan permukaan benda uji atau sampel mulai dari tingkat kekasaran permukaan kertas gosok (amplas) yang kasar sampai dengan yang sangat halus dengan bantuan diamond paste. Kemudian setelah permukaan benar-benar halus (seperti cermin) tahap selanjutnya adalah tahap pengetsaan. Pada tahap ini zat kimia yang digunakan untuk mengetsa logam baja karbon dan baja paduan tergantung pada bentuk struktur mikro yang diinginkan, seperti yang tercantum pada tabel 1 [1,2]. Tahap akhir yang dilakukan untuk memperoleh gambar yang jelas tentang bentuk dan ukuran mikro struktur adalah pengamatan dengan menggunakan mikroskop optik dengan perbesaran yang dikehendaki seperti 50 kali, 100 kali atau 500 kali. Dari pengamatan ini dapat diketahui jenis dan mutu materialnya, bentuk strukturnya dan ada tidaknya cacat. Bila gambar tersebut ingin dipublikasikan maka diperlukan adanya pemotretan terhadap bentuk mikro struktur yang nampak pada mikroskop tersebut.
Aplikasi Mikro-Analisis dan Fraktografi untuk Menentukan Kualitas Produk Manufaktur dan Penyebab Kerusakan Suatu Komponen (Ilham Hatta) Tabel 1. Cairan Etsa Yang Digunakan Untuk Metalografi Pada LogamBaja dan Paduan Jenis Etsa
Komposisi
1-5 mL HNO3 di dalam 99-95 mL ethanol atau methanol 95 % Vilella’s 5 mL Hcl, 1 gram picric acid, 100 mL ethanol atau methanol 95 % Howard’s 10 mL H2SO4, 10 mL HNO3, 80 mL air Nital 2-25 % HNO3 di dalam air atau ethanol Picral 4 % Picric acid, 96 % ethanol Kalling’s 5 gram CuCl2, 40 ml Hcl, 30 mL air Nital
Karakteristik Yang Nampak Memperlihatkan batas butiran dan perbedaan Ferit, Perlit dan cementit. Memperlihatkan ukuran butiran austenit didalam martensit, maupun austempered steel, dan memperlihatkan perlit colonies, serta baja stainless tipe martensitic atau austenit. Untuk mendeteksi overheating dan burning structures, dan memeriksa kualitas produk baja tempa. Identifikasi karbusisasi, dekarburisasi, penetrasi kekerasan, retak, segregasi dan sambungan las. Menampilkan detil Perlit, Bainit, undissolved carbide particle didalam Martensit, maupun pada batas butir low carbon steel. Digunakan pada temperatur kamar, sangat kuat dan baik untuk memperlihatkan batas butir austenit pada baja tipe stainless
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
(10)
(11)
(12)
(13)
(14)
Etsa Nital 5%, 5 mL HNO3 dan 5mLethanol. Perbesaran 100 x
Gambar 1. Bentuk struktur mikro baja karbon dengan jumlah prosentase kadar karbon dan nilai kekerasannya pada Tabel 2.
Sedangkan untuk mengetahui korelasi antara bentuk struktur mikro dengan sifat mekanis material tersebut, diperlukan adanya uji kekerasan. Pada pemeriksaan insitu metalografi prosesnya sama dengan analisis metalografi yang dilakukan di laboratorium, hanya saja benda uji yang diperiksa tidak dirusak/dipotong, dan proses pengambilan gambarnya menggunakan plastik replika. Replika ini menyerupai kertas/plastik minyak yang dapat mengembang bila ditetesi cairan aseton, replika ini ditempel sambil ditekan pada permukaan yang halus dan telah di etsa untuk memindahkan bentuk struktur mikro logam yang di analisis ke plastik replika tersebut. Selanjutnya plastik replika ini di amati dengan menggunakan mikroskop optik sehingga nampak bentuk struktur mikronya [1,2]. Metode analisis yang dilakukan untuk menentukan penyebab kerusakan produk manufaktur, baik itu masih baru maupun telah beroperasi adalah metode fraktografi. Pemeriksaan ini dilakukan dengan cara membersihkan permukaan patahan dari kotoran yang melekat dengan menggunakan sabun, alkohol atau pembersih lainnya yang tidak merusak bentuk asli dari permukaan patahan, kemudian membuat
potongan melintang atau sejajar dengan permukaan patahan dari benda uji yang akan diperiksa. Potongan ini dibuat setipis mungkin tetapi tidak merusak permukaan patahan dan menggunakan alat potong yang tidak menimbulkan panas atau merubah mikro struktur pada bagian yang terpotong. Selanjutnya potongan yang telah dibuat diperiksa secara kasat mata atau dengan menggunakan mikroskop [3,4].
HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil analisis metalografi terhadap baja karbon rendah dan baja karbon tinggi, untuk pembuatan produk manufaktur dapat dilihat pada Gambar 1. Penjelasan mengenai bentuk strukturmikro sekaligus nilai kekerasan dari masing-masing produk untuk tingkat prosentase karbon disajikan pada Tabel 2. Pada baja karbon bentuk struktur mikro yang paling dominan adalah ferit (fasa a), perlit, martensit, sedangkan strukturmikro yang juga kadang-kadang ada adalah cementit (Fe3C), trostit, bainit, widmannstatten dan austenit sisa. Selain bentuk strukturmikro yang nampak pada hasil metalografi, juga kadang terlihat adanya inklusi 177
Prosiding Pertemuan Ilmiah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2012 Serpong, 3 Oktober 2012
ISSN 1411-2213
Tabel 2. Penjelasan mengenai kandungan karbon, kekerasan dan bentuk mikro struktur yang tampak pada Gambar 1
(a)
No. Kode
Prosentase Karbon (C) %
Nilai Kekerasan HV [kg/mm2]
1. 2. 13. 12.
0,05 0,15 0,95 0,37
110 155 164 176
3. 14.
0,5 0,15
204 242
4. 5. 10. 8. 11. 6. 9. 7.
0,85 1,35 1,5 0,45 0,7 0,5 1,5 1,0
278 311 671 614 725 769 783 958
Nama Butiran Struktur yang Nampak
Bentuk struktur mikro Ferit dan Perlit tipe baja hipoeutektoid Bentuk struktur mikro Ferit dan Perlit tipe baja hipoeutektoid Bentuk struktur mikro Granular Perlit Bentuk struktur mikro Ferit dan perlit bentuk struktur Widmannstatten Bentuk struktur mikro Ferit dan Perlit tipe baja hipoeutektoid Bentuk struktur mikro Ferit dan Perlit pada baja hasil pengerjaan dingin dengan reduksi 50 % Bentuk struktur mikro Perlit dengan tipe baja eutektoid Bentuk struktur mikro Perlit dan jaringan cementit Bentuk struktur mikro Kubik Martensit dan austenit sisa Bentuk struktur mikro Martensit dan Trostit Bentuk struktur mikro Martensit dan quenching cracks Bentuk struktur mikro Martensit halus Bentuk struktur mikro Tetragonal Martensit dan austenit sisa Bentuk struktur mikro martensit halus dan karbida
(b) stainless tipe 410, etsa Villela’s reagent, perbesaran 250 x.
Gambar 2. (a). bentuk strukturmikro baja austenite stainless tipe 316, etsa kalling reagent, perbesaran 100x dan (b). bentuk strukturmikro baja precipitationhardening stainless tipe 17-4 PH, etsa HF, HNO3, glycerol, perbesaran 500x. (a)
(b)
Gambar 3. (a). bentuk strukturmikro baja austenite stainless tipe 304 yang mengalami kerusakan akibat Stress Corrosion Cracking (SCC), etsa kalling reagent, perbesaran 150x dan (b). bentuk strukturmikro baja Cr-Mo yang mengalami kerusakan creep akibat suhu tinggi beban rendah (kanan), (kiri) kerusakan creep akibat suhu rendah beban besar, etsa nital 5% dan perbesaran 1000x.
berupa mangan sulfida (MnS), karbida dan bentuk cacat seperti cacat kekosongan (vacancies), cacat sisipan (interstitial) [7]. Pada Gambar 2, merupakan hasil analisis bentuk mikro struktur untuk baja paduan, dalam hal ini adalah 178
baja feritik stainless tipe 409, baja martensitit stainless tipe 410, baja austenitik stainless tipe 316 dan baja precipitation-hardening tipe 17-4PH. Baja paduan ini, banyak digunakan pada industri manufaktur sebagai komponen pabrik atau produk yang dihasilkan, karena baja paduan ini tahan terhadap korosi pada suhu ruang dan kelembaban [7]. Akan tetapi pada suhu tinggi baja paduan tipe ini agak jarang digunakan karena mudah terserang korosi retak tegang (stress corrosion cracking) seperti pada Gambar 3(a). Pada Gambar 3(b) juga nampak bentuk mikro struktur yang telah mengalami kerusakan creep, modus kerusakan ini ditampilkan dalam dua model, yang pertama akibat suhu rendah tegangannya tinggi bentuk awal kerusakannya model baji (Wedge) dan yang kedua, tsuhunya tinggi tegangannya rendah, bentuk awal kerusakannya model globular. Sedangkan pada Gambar 4 bagian kiri, disajikan urutan bentuk mikro struktur kerusakan creep cavities dari yang terbaik sampai ketingkat yang terparah, pada tingkat yang tertinggi tidak ditemukan adanya cacat (baru), tingkat berikutnya sudah ditemukan adanya sedikit bentuk cavities, sehingga diperlukan adanya re-inspection setelah 20.000 jam operasi, kemudian tingkat selanjutnya adanya coalescent cavities, pada tingkat ini dibutuhkan adanya re-inspection setelah 15.000 jam operasi. tingkat kerusakan selanjutnya adalah creep cracks (mikro) pada tingkat ini dibutuhkan adanya re-inspection setelah 10.000 jam operasi, dan tingkat yang paling parah bila ditemukan adanya creep cracks bentuk makro, pada tingkat ini dibutuhkan adanya penanganan khusus, terutama tentang sejauhmana kerusakan ini menjalar. Teknik pemeriksaan ini dapat dilakukan tanpa merusak komponen atau dapat dilakukan dengan in-situ metalografi, dan pada Gambar 6 bagian kiri, ditampilkan bentuk bentuk mikro struktur yang rusak
Aplikasi Mikro-Analisis dan Fraktografi untuk Menentukan Kualitas Produk Manufaktur dan Penyebab Kerusakan Suatu Komponen (Ilham Hatta)
(a)
(b)
Gambar 4. (a). bentuk strukturmikro baja paduan yang mengalami kerusakan akibat kapitasi creep mulai dari tingkat awal sampai ketingkat yang membahayakan dan (b). model kerusakan strukturmikro akibat creep, fatigue, stress corrosion dan intercrystalline corrosion. (a)
(b)
Gambar 5. Bentuk strukturmikro baja karbon dan baja paduan rendah yang telah mengalami kerusakan akibat temperatur tinggi, nampak bentuk karbida bulat (spheroidisation) yang tersebar tidak merata pada butiran ferit dan akhirnya berkumpul pada batas butir. (a). ferit dan perlit sedangkan (b). ferit dan bainit.
akibat creep, fatique, stress corrosion dan intercrystallin corrosion. Pada Gambar 5, ditampilkan bentuk perubahan struktur ferit dan perlit, serta bainit akibat suhu tinggi. Dengan menggunakan analisis metalografi bentuk kerusakan srtukturmikro akibat pengaruh lingkungan, seperti : korosi lokal ( pitting, crevice, galvanik dan fretting corrosion), fenomena retak ( Hydrogen embrittlement, liquid metal cracking, corrosion fatique) dan fenomena kecepatan fluida (erosi, kavitasi dan impingement) serta pengaruh suhu tinggi seperti : dekarburisasi, spherodisasi, grafitisasi, sensitisasi dan sigmatisasi, juga dapat ditentukan jenis kerusakannya [2,5,7]. Bentuk strukturmikro yang ditampilkan pada analisis metalografi dapat diidentifikasi bentuk kerusakan dan penyebabnya, sebab masing-masing bentuk memberikan model kerusakan struktur butiran yang berbeda, ada yang membelah butiran (transkristallin), ada yang dibatas butiran (interkristallin) dan ada yang kedua-duanya. Dari analisis ini dapat dikatakan bahwa mutu produk dapat
ditentukan melalui pemeriksaan strukturmikro apabila produk tersebut sesuai dengan standar spesifikasi yang berlaku, seperti : SNI, JIS dan ASTM atau standar yang telah dibuat oleh pabrik pembuatnya dan telah melalui pengujian. Sebab pada kenyataannya, ada beberapa produk yang sama sekali tidak sesuai dengan spesifikasi material yang dicantumkan pada brosur atau katalog yang diterima oleh pengguna produk tersebut. Oleh karena itu untuk mengantisipasi hal ini, maka sebaiknya sebelum dioperasikan atau dipasang terlebih dahulu di cek kebenaran material yang digunakan sesuai atau tidak dengan spesifikasi yang diberikan atau yang dicantumkan pada katalog tersebut. Penyebab kerusakan pada produk manufaktur dipengaruhi oleh beberapa faktor, mulai dari adanya cacat awal (crack origin), kemudian berkembang ke pertumbuhan retak (crack growth), selanjutnya terjadi penjalaran retak (crack propagation). Terjadinya awal retak disebabkan oleh adanya cacat strukturmikro (impuritas, inklusi dan dislokasi), cacat metalurgis (dekarburisasi dan tegangan sisa), cacat akibat kondisi operational ( korosi, deformasi, creep dan fatique). Pertumbuhan retak dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti : sifat mekanis dan sifat metalurgi dari material tersebut, sifat cacat awal, ukuran dan ketebalan benda, jenis dan besarnya tingkat tegangan serta sifat dan jenis beban. Sedangkan penjalaran/lintasan retak dipengaruhi oleh beberapa faktor, seperti adanya perbedaan strukturmikro secara lokal, faktor intensitas dan kondisi tegangan, serta perubahan lingkungan kimiawi atau termal. Pada material yang rapuh penjalarannya sangat cepat, sedangkan pada material yang ulet penjalaran retaknya lambat. Pada material ulet dapat mengalami patah rapuh apabila kecepatan pembebanan atau regangannya sangat tinggi, adanya konsentrasi tegangan dan pada kondisi suhu yang sangat rendah. Pada Gambar 6, disajikan bentuk permukaan patahan (fracture surface) yang mengalami beban fatique dari berbagai jenis bentuk beban atau tegangan. Pada gambar ini nampak crack original, beach mark dan residual farcture. Perbedaan Tegangan Nomimal Tinggi
Tegangan Nomimal Rendah
Beban Tarik Tarik atau Tarik Tekan
Beban Tekan Satu Arah Beban Tekan Dua arah Beban Tekan Berputar Beban Torsi
Gambar 6. Bentuk permukaan patahan yang mengalami beban dinamis pada model poros yang terbuat dari baja karbon dan paduan
179
Prosiding Pertemuan Ilmiah Ilmu Pengetahuan dan Teknologi Bahan 2012 Serpong, 3 Oktober 2012 (a)
(b)
Gambar 2. (a). Bentuk permukaan patahan berupa dimple karakter baja patah ulet dan (b). bentuk quasi-cleavage karakter baja martensit patah rapuh. Perbesaran 1000x (a)
(b)
Gambar 8. (a). bentuk permukaan patahan butiran dendrit dan shrinkage cavity pada benda uji hasil uji tarik dan (b). menunjukkan karakter baja patah ulet yang mengalami kelelahan (fatique). Perbesaran 1000x.
bentuk permukaan patahan disebabkan oleh pengaruh tegangan dan arah beban. Pada Gambar 7 disajikan bentuk permukaan patahan yang dianalisis dengan menggunakan Scanning Electron Microscope (SEM). Gambar 7(a) merupakan bentuk patah liat berupa topografi dimple, sedang pada Gambar 7(b) merupakan bentuk patah rapuh berupa topografi quasi-cleavage pada baja martensit. Gambar 8(a) merupakan bentuk patahan hasil pengecoran berupa patahan dendrit dengan shingkage cavity, sedangkan pada Gambar 8(b) merupakan bentuk striation yang merupakan bagian terkecil dari beach mark pada patahan akibat beban fatique. Dengan analisis fraktografi, maka penyebab kerusakan yang terjadi baik itu disengaja maupun tanpa disenganja dapat ditentukan berdasarkan jejak permukaan patahan yang terjadi saat kerusakan. Akan tetapi, bila jejak permukaan patahan tidak nampak dengan jelas, maka optimasi hasil yang diharapkan tidak dapat tercapai. Untuk kasus seperti ini diperlukan adanya bentuk analisis yang lain untuk mendukung data yang ada. Oleh karena itu analisis fraktografi sangat tergantung pada jejak permukaan patahan yang ada, sebab jejak ini merupakan kunci keberhasilan untuk mengungkap latar belakang terjadi kerusakan.
180
ISSN 1411-2213
KESIMPULAN Berdasarkan data hasil analisis yang telah dibahas pada pembahasan terdahulu, maka dapat disimpulkan bahwa : 1. Aplikasi Metalografi dan fraktografi, sangat berguna untuk menentukan kualitas suatu produk manufaktur dan penyebab terjadinya kerusakan, karena dapat dilakukan tanpa merusak benda uji/produk atau dengan merusak benda uji yang ada, tergantung pada kondisi benda uji atau permintaan costumer. 2. Analisis metalografi pada produk baja karbon dan paduan, sangat dibutuhkan oleh konsumen untuk mengecek kebenaran material yang digunakan sesuai atau tidak dengan spesifikasi yang diberikan atau yang tercantum pada katalog, sebelum digunakan atau di install. 3. Analisis fraktografi pada produk baja karbon dan paduan, dapat menentukan penyebab kerusakan yang terjadi baik itu disengaja maupun tanpa disengaja dan dapat ditentukan berdasarkan jejak permukaan patahan yang terjadi saat kerusakan.
UCAPAN TERIMAKASIH Dengan kerendahan hati penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada DR. Ir. Hamir Hamzah M.Eng, dan Sutarjo, ST., serta teman sejawat yang telah memberikan kesempatan dan membantu kami dalam penulisan makalah ini.
DAFTAR ACUAN [1].
[2].
[3].
[4].
[5]. [6].
[7].
GRUBB,K.T., Preparation of Metallographic Specimens, Struers k/s, Skindergade 38 DK-1159 Copenhagen K, Denmark ASM HANDBOOK COMMITTEE, Metallography, Structures and Phase Diagrams, Metal Handbook, 8th Edition, Metal Park, Ohio 44073, 8 (2002) ASM HANDBOOK COMMITTEE, Fractography and Atlas Fractograpshs, Metal Handbook, 8th Edition, Metal Park, Ohio 44073, 9 (2003) ASM HANDBOOK COMMITTEE, Failure Analysis and Prevention, Metal Handbook, Metal Park, Ohio 44073, 8(2003) VANDER VOORT, G.F., Applied Metallography, Van Nostrand Reinhold Company, NewYork, (1996) GREAVES, R.H. and WRIGHTON, H., Practical Microscopical Metallography, Chapman and Hall Ltd. New Fetter Lane, London, 11 (1998) NEELY, J.E., Practical Metallurgy and Materials of Industry, By Prentice-Hall,Inc.,New Jersey, (1994)
