ProsidingPertemuanIlmiah gainsMateri 1996
Pembentukan Tekstur Plat Baja Karbon Sangat Rendah Basil Deformasi Dingin yang Berbeda daD Anif Ramli Sinaga2 ABSTRAK
PEMBENTUKAN TEKSTUR PLAT BAJA KARBON SANGAT RENDAH BASIL DEFORMASI DINGIN YANG BERBEDA DAN ANIL. Penelitianini meninjautentangpembentukan tekstur plat bajakarbonsangatrendah(0.009 % C) basil defonnasidingin yang berbeda(73 % denganketebalanakhir 0.7 rom dan 77 % denganketebalanakhir 0.6 rom) dan di anil (600.C-850.C).Denganprosedurpenelitianyang dilakukanberupapengambilandatapole figure refleksi. Dari basil penelitian ditunjukkanbahwamakintinggi prosentase defonnasidingin(73 % sid 77%) setelahdi anil (600.C -850.C) memberikanpenurunan nilai koefisienpengerasan regang(dari n = 0.287 sid n = 0.275),nilai koefisien anisotropi plastis (dari r =2.17 sid r = 1.87)serta keuletannya(dari & = 49 sid & = 47%) sertamemberikanorientasipilihan dan tekstur anil (111)<112> lebih dominan dibandingkan(112)<110>padatemperatur800.C denganwaktutahantetap10jam. ABSTRACT
TEXTURE
DEFORMATION
FORMING
AND ANNEAL.
FOR
VERY
LOW
CARBON
STEEL
This research observe about fonnation
PLATE
RESULTING
OF
DIFFERENT
texture plate corbon steel very lower (0.009
COLD % C) result
the deformation cold different ( 73 % with thick end 0.7 ntrn and 77 % with thick end 0.6 ntrn) and in anil (600-850°C). With procedure research done the of taking data pole figure reflextion. From the research result to point at that more higher prosentation defonnation cold (73 % until 77 %) after in anil (600 -850°C) to give reduction mark coefision tight (from n = 0.287 until n = 0.275), mark coefisien anisotropi plastis (from r = 2.17 until r = 1.87) with the diligence (from s = 49 until s = 47%) with to give orientation choose and texture anil (111)<112> more dominan equal (112)<110> on temperature 800 °c with hold timejust 10 hours.
PENDAHULUAN Perkembanganteknologi tinggi saat ini akan memacu industri baja untuk memproduk lembaran plat baja berkualitas yang merupakan kebutuhanvital industri kecil dan menengah dalam memproduksi bentuk barang/komponen.Pemakaian lembaran plat baja karbon sangat rendah ini lebih mudah untuk dibentuk dalam pembuatankebutuhan peralatan kantor, peralatan elektronik, peralatanrumahtanggadan industri minuman
danmakanan. Salah satu sebabpemilihan lembaran plat baja tersebutsebagaibahan baku dalam industri, dilihat daTi segi pengubahanbentuk nya (model) yang tinggi pada saat penarikan dalam (deep drawing). Kondisi ini diperoleh setelah lembaran plat baja tersebut diberikan perlakukan panas. Akibat perlakukan panas (ani/) terhadaplembaran plat diharapkansifat pengubahan bentuknya makin.tinggi dibandingkansebelumnyadanjuga diharapkan
DASAR TEORI Beberapaparametersifat pengubahan bentuk lembaran plat baja karbon sangat rendah yang meliputi: koefisien pengerasan regang(n), koefisienanisotropiplastis (r ) dan keuletan (e) serta tekstur merupakan parameter-parameterpenting yang menentu kan dalam proses pengubahanbentuk yang diinginkan. 1 Dipresentasikanpada SeminarIlmiah PPSM 1996 2 PuslitbangKIM-LIPI Serpong 136
tekstur yang ada sebelumdi anil tidak akan berubabwalaupuntelab dilakukan prosesanil. Tekstur (disebutjuga orientasi pilihan) yang terdapat pada lembaran plat baja sangat berpengaruhterhadapsifat mekanis dan sifat pengubahanbentuk. Ada-pun parameter sifat pengubabanbentuk (formabilitas) pada saat penarikan dalam ada-lab merupakan rasio regangan plastis (r = koefisien anisotropi plastis) daD koefisien pengerasanregang (n). Adanya Tekstur pada lembaranplat baja, hal ini merupakan ciri baban memiliki sifat anisotropi (butir-butir-nya tidak acak) dan hal ini akan mengindi-kasikanbutir merniliki arabtertentu. Maksud daD tujuan penelitian ini untuk melihat variasi deformasi dingin pada lembar-an plat setelab di anil terhadap sebaranteksturpadalembaranplat baja karbon sangatrendahyangoptimal.
Koefisienpengerasanregang(n) yang didefinisikan sebagai proses perringkatan kekerasan pada suatu proses pengubahan bentuk plastis, sehingga tegangan yang diperlukanagar deformasidapatberjalandengan tetap akan meningkat. Proses penge-rasan regang (n) terjadi karena dihalanginya pergerakan dislokasi yang ada. Halangan
tersebut dapat berupa bataSbutir, interaksi dislokasi, atom larut, impurities dan partikel rasa kedua[ll. Salah satu konsep dislokasi untuk menjelaskantentangpengerasanregang (n) adalahadanyapenumpukandislokasiyang terkunci di dalam kristal. Hal ini merupakan sumber tegangan dalam (internal) yang berfungsi melawan pergerakandislokasi yang lain, sehinggateganganyang diperlukanuntuk menggerakkan dislokasi akan meningkat. Kemampuan suatu bahan untuk mengalami pengerasan regang diukur oleh harga n. Metoda pengukuran harga n, dilakukan dengan mengunakanuji tarik pada regangan 10 %. Setelah itu dilakukan pengukuran dimensi terhadapperubahan sampel uji pada saat terjadinya perpanjangan 10 %. Untuk menentukan besamya harga koefisien pengerasan regang (n) dapat ditentukan melaluipersamaan:
pemotongansampel uji, karena adanya sifat anisotropi bahan.Sehinggapengukuranharga n dari sampeluji perlu dilakukan daTiketiga arah (0°, 45°, 90° ), agar diperolehnilai rataratadari harga n sebagaiberikut : n= _no~n45~90
4
(3)
(1) dimana : n = harga koefisienpengerasanregangpada sudut(0, 45, 90 deg) Wu = bebanultimate Wi = bebansaat10 % Efek pengerasanregangdapat dipresentasikan oleh kelakuan sampel uji pada uji tarik uniaksial. Kurva aliran sebagianbesar logam pada daerah plastis dapat dinyatakan dalam persamaanberikut : cr=K.sn (2) dimana, cr = tegangansebenarnya K = koefisienkekuatan E = regangansebenarnya n = koefisienpengerasanregang Jika dilakukan pemetaan log-log antara tegangan dan regangan sebenamya hingga beban sampai mencapai maksimum, akan mengbasilkan kurva berbentuk garis lurns sepertipada Gambar1. Dimana n adalab derajat kemiringan basil pemetaan dan K adalabtegangansesungguhnya pada E = 1. Koefisien pengerasan regang (n) berkisar antara n = 0 (mataerial bersifat plastis)hingga n = 1 (material bersifatelastis). Untuk sebagianbesar logam, harga n berkisar antara 0,1 hingga 0,5. Tetapi harga n akan menghasilkannilai yang berbedaakibat arab
Koefisienpengerasanregang(n) yang tinggi menunjukkankemampuanmendistribu sikan regangan yang lebih baik, sehingga dapat memperkecil terbentuknya penciutan loka! yang dapat menyebabkanperpatahan pada saat pembentukan model. Sedangkan harga n yang rendah akan mengalami penciutanlokal pada saatdibentuk,yang dapat mencapai regangan kritis sehingga terjadi perpatahan(sobek) Koefisien pengerasan regang (n) terutarna berpengaruh sekali terhadap pengubahan bentuk stretching dari baja. Deformasi pada stretch forming dibatasi sampai mulai terjadinya penipisan setempat. Oleh karena itu deformasi maksimum yang dapat diterima lembaran plat baja karbon sangat rendah yang mengalami stretch forming sarna dengan reganganmaksimum yang terjadi ketika sampel uji tarik mengalami penciut-an lokal. Sehingga lembaran plat dengan koefisien pengerasan regang (n) yang tinggi sangat diinginkan dalamhat ini. Pada umunya logam bersifat anisotropi yang berarti memiliki sifat yang berbedauntuk setiaparab daD orientasinya[2]. Anisotropi menyebabkanlembaran plat baja karbon sangatrendah memiliki teganganalir yaitu tegangan yang diperlukan untuk deformasi plastis yang tidak sarnapada arab yang berbeda pada bidang sampel uji.
137
Tegangan alir pada satu arab lebih kecil dibandingkanarab lain. Beberapa logarn berdeformasi lebih rnudah pada bidang lernbaran (arah lebar) dibandingkanarab tebal plat. Dengankata lain ketika dibentuk bahan akan rnerniliki ketahananyang tinggi terhadappenipisandan kemampuanyang tinggi untuk berdeformasi pada bidang lernbaran. Untuk rnenunjukkan ketahanan bahan terhadap penipisan digunakanlah harga r, yaitu perbandingan teganganalir pada bidang lernbaranterhadap teganganalir pada arabketebalan. Sulit bagi kita untuk rnengukur teganganalir pada arab ketebalan, sehingga per-bandingan ini dapat ditentukan dengan rnenggunakan perbandingan regangan sebenarnyapada arablebardan tebal. Perbandingan ini disebut perbandingan reganganplastis [1].
r= sw
(4)
sf
dimana,
Ew= regangandalamarab lebar fit = regangandalamarab tebal
Bila diinginkan lembaran plat baja karbon sangat rendah yang lebih tahan terhadap penipisan, maka regangan dalam arab lebar hams lebih besar dibandingkan regangan dalam arab tebal, sehingga r > 1, anisotropi semacam ini disebut normal anisotropi. Sedangkan untuk bahan isotrop memiliki harga r = 1 atau r <1 [3]. Lembaran plat baja karbon sangat rendah yang sesuai untuk proses pembentukan, terutama dengan teknik deep drawing adalah lembaran plat yang memiliki normal anisotropi dengan harga r > 1. Makin besar harga r dari 1 makin meningkat kemampuan baban untuk menahan penipisan, sehingga makin tinggi suat pengubaban bentuknya. Hal ini dapat dilihat dengan mengendalikan tekstur kristalografis. Karena suat pada bidang lembaran berbeda pada arab yang berbeda, maka harga r suatu lembaran baja diukur sebagai rata-rata perbandingan regangan plastis yang diukur pada arab 00 ,450 ,900 terhadap arab pengerolan sebagai berikut.
r= !o+ 2r45 + r90 4
dimana,
ro = pemotongansampelsearahdenganrot
138
(5)
r45= pemotongan sampel uji 45 derajat terhadaparab rol r9()=pemotongan sampel uji 90 derajat terhadaparab rol Nilai r tinggi diharapkan untuk penarikandalam. Dalam kondisi ini lembaran plat tahan terhadappenipisan. Nilai r tinggi untuk lembaran plat baja rata-rata 1,5 atau lebih [4]. Nilai minimum r = 1,5 pada arab longitudinal dibutuhkanuntuk basil yang baik pada tarikan (drawing) yang sukar. Krista! tunggal seperti besi -a. dengan tekstur (111)<110>, (011)<100> dan (112)<110> menghasilkan nilai r tinggi, sedangkan (001)<110> memberikannilai Dol atau nilai sangatrendah pada ro daD r90. Nilai r tinggi juga dibasilkanhila reduksi dingin akhir dari lembaran plat baja adalahdalam range ( 6075) %[4].Nilai r tinggi tersebutberhubungan dengantekstur(111)<110>pada lembaranplat baja yangdi anil. Jika reduksidingin melebihi 75 % komponen mendekati tipe (111)<112> [4]. Selain itu nilai r tinggi dapat diperoleh dengan meminimumkan tekstur (100) daD memaksimumkan (Ill), bal ini disempumakan oleh presipitat AIN,TiN selamaanil setelabpengerolandingin. Padabesi-a.pengerjaandingin, energi dalampadabutir-butir yang memiliki orientasi (Ill) lebih besar dari pada yang memiliki orientasi (100). Oleh karena itu, selamaanil butir-butir pemuliban dan rekristalisasi pertama bertekstur (Ill). Kecendrungan membentukears/kuping-kupingpada drawing cup adalah suatu fungsi Ar.Bilamana Ar positif, ears cendrung terbentuk pada arab pengerolan daD pada arab 900 dari arab pengerolan. Bilamana Ar negatif, ears cendrung terbentukpada arab 45 0 dari arab pengeroalan[4]. Bahan polikrista! merupakan bahan yang memiliki butir atau kristal dalamjumlah cukup banyak. Masing-masing kristal dipisahkan oleh batas butir yang jelas. Butirbutir ini memiliki orientasi tertentu dan jika dibandingkan dengan barns butir, tiap-tiap butir memliki cacat yang relatif rendah dibandingkanterhadapbatasbutir. Suatulogam dapatmemiliki distribusi orientasi yang random (tidak bertekstur) maupun non-random (bertekstur) [8]. Tetapi kondisi ideal dari suatu material adalab berorientasi random, setiapbutir menguatkan butir yanglain, maka babansepertiini bersifat isotropik. Meskipun demikian dalam prakteknya,akibat perilaku pengerolanpanas, pengerolandingin ataupunanil, maka bahan
akan memilki orientasipilihan. Terdapat2 tipe orientasipilihan (tekstur) yaitu : Tekstur serat dan tekstur lembaran. Tekstur lembaran ini dipresentasikan oleh dua parameter yakni bidang dan arab dan diberi notasi {hkl}
., sedangkan tekstur serat dipresentasikanoleh satuparameteryakni arab dengannotasi(UVW>[9]. Bidang {hkl} adalah suatubidang dalam sampel uji yang sejajar dengan bidang rol, begitu pula untuk arab adalab suatu arab dalam sampel uji yang serjajar terbadaparab rol. Tekstur yang terdapat pada bahan biasanya digambarkan dalam bentukpole figure, meruPakanproyeksi stereografik sederbana dan memperlihatkan distribusiarab kristal dari butir. Tekstur yang terbentuk selama deformasitergantungpada struktur kristal dan jenis sertabesarprosespengerjaan.Disamping itu, faktor lain seperti:komposisi,teksturawal, riwayat termal dan mekanik serta temperatur juga berpengafUh. Operasi pengerjaan dingin yang paling umum seperti pengerolan dan wire drawing, keduanya merupakan tipe deformasi.Bila suatu material mengalami pengerjaan dingin, maka yang sebenarnya terjadi pada butir-butir adalah reorientasidari butir sebagai basil daTi proses slip ataupun twinning, sehingga orientasi tertentu menjadi pilihan daripada lainnya. Orientasi piliban disebabkan oleh deformasi disebut tekstur deformasi. Tekstur besi-a. (001)<110> merupakan tekstur yang selalu ada dalam bahan yang menjadi komponen prinsip, meskipun tidak hanya tekstur tersebut [2.3]. Tekstur tertentu berkembang setelah reduksi dingin sekitar 30 %. Suatu lembaran plat dengan ketebalan 3 mm atau kurang ,maka tidak ada perbedaanantara teksturpermukaan dan teksturpusatltengabsetelabreduksisekitar 50 % [4]. Tekstur menjadi lebih berkembang dengan rneningkatnya deformasi dingin. Teksturyang terjadi selamapengerolandingin tidak akan lenyap seluruhnya setelah rekristalisasi, karena tekstur anil berkaitan denganteksturdeformasi. Orientasi pilihan disebabkan oleh pemanasanbiasanya disebut tekstur anil atau tekstur rekristalisasi. Perkembangantekstur anil menyangkutbeberapamekanismedasar yaitu : pemulihan, rekristalisasi pertarna,dan rekristalisasi tahap kedua (grain growth) [10]. Tekstur anil dapat disebut sebagai basil dari kom~tisi sejurnlab pemulihan' rekristalisasi pertama, dan pertumbuhanbutir. Terkadang~
lebih dari satu proses ini mempengaruhi teksturanil. Padaproses pemulihan, tekstur anil akan menduplikasikantekstur yang ada sebelumdi anil. Adapun pada proses rekristalisasi pertama, tekstur-teksturdari besi pengerjaan dingin diubab, yang dimotori oleh energi dalam pengerjaandingin. Selamapemanasan berikutnya,material dapat terekristalisasilagi, jika batas-batasbutir rekristalisasi pertama telab dijepit oleh partikel-partikel rasa kedua [4]. Tekstur daTi kondisi ini disebut tekstur rekristalisasikedua. Pada rekristalisasi kedua, inklusi daD pori tidak menghalangi pertum buhanbutir. Ada 2 teori perkembangantekstur selamaanil dari logam pengerjaandingin yaitu teori Nukleasiorientasidan teori pertumbuhan orientasi [4,10],tetapi teori yang sekarang umumnya diakui adalab teori pertumbuhan orientasi. Pada toori tersebut tekstur berkembang selama rekristalisasi pertama karena adanya mobilitas batas butir, dengan orientasi tertentu tumbuh dalam tekstur materiallebih cepatdaTipada lainnya [10].Hal itu berarti pergeseranatom-atomdaTimatriks regangpada butir rekristalisasihanyaberjalan denganperlahanbilamana butir barn memiliki orientasi yang hampir sarna seperti matriks pengerjaandingin, daD paling cepatbilamana orientasinya berbedapada arab-arab tertentu dari orientasimatriks[IO].
RAsa DAN PEMBAHASAN Hasil penelitian yang diperoleh terhadap parameter sifat mampu bentuk , meliputi arab ( 0,45 daD 90 deg), kemudian diambil harga rata-ratanya dari setiap penentuanharga r , n dan tekstur, hal ini diharapkan memberikangambaran sifat-sifat material sarnpel uji yang telah mengalami deformasidingin 73 % dan 77 % sebelumdaD sesudahdi anil. Dari basil pengukuranharga koefisien pengerasan regang daD anisotropi plastis melalui pengujian tarik pada Tabel 1,2,3 dan Gambar 2 dan 3 didapatkoefisienpengerasan regangsebelumdi anil n = 0,069 (73 %) daD n = 0,082 (77%) sedangkan koefisien anisotropiplastis (r ) pada sampeluji sebelum di anil tidak dapat whitling dengan menggunakanmrtoda uji tarik 15 % regangan karena masih getas daD cepat mengalami perpatahan. Setelah dilakukan anil terjadi peningkatan harga koefisien pengerasan regang dari n = 0,192 menjadi 0,287 daD koefisien anosotropi plastis daTi r = 0,97 menjadi r = 1,62pada deformasidingin 73 %. Untuk deformasi dingin 77 % juga terjadi 139
peningkatan n = 0,163 menjadi 0,275 dan daTi r = 0,73 menjdi 1,87 pada temperatur 8000
terjadi peningkatanharga n = 0,165 menjadi n = 0,236 dan r = 0,84 menjadi r = 1,27.
C dengan waktu tahan tetap 10 jam. Sedangkan untuk waktu tahan yang bervariasi (1,4,7,10 jam) pada temperatur tetap 700°C
Tabell. Data hasil pengukuranharga koefisienpengerasanregang (n), koefisienanisotropiplastis (r ) sertapengukuran % keuletan padadeformasidingin 73 % R.D = sudutpengerolan DeCor magi (%)
Tempe ratur ( C)
Waktu tahan
RoD
(jam)
ft
0
45
600
90 0
45
650
90 0
45
700 73
10 750
90 0
45 90 0
800
45 90 0
850
45 90 0
73
28
45 90 0
77
28
45 90
Harga
Harga rata-rata n
Harga
0.192
1.02 0.99 1.07 1.3 1.16 1.31
(r)
--o~ 0.199 0.173 0.22 0.23 0.21 0.23 0.244 0.233 0.249 0.264 0.255 0.268 0.275 0.268 0.281 0.293 0.28 0.77 0.084 0.075 0.064I 0.071
0.22
0.234
Harga rata-rata
-m
-w-
rata-rata (%)
0.97
26
1.21
34
42
39
1.58
42
2.17
46
1.62
49
I47
0.258
0.272
0.287
1.69 1.47 1.83 2.53 1.8 1.54 1.85 1.45
0.08
7
0.069
4
I~-
Gambar2. Grafik basil pengukuranharga koefisienpengerasanregang(n) rata-rata sebagaifungsi waktu tahanyangbervariasipadadeformasidingin 77%
140
Keuletan
I~
Tabel.2. Data basil pengukuranharga koefisienpengerasanregang(n), koefisienanisotropiplastis (r) sertapengukuran % keuletan padadeformasidingin 77 % R.D = sudutpengerolan Defor mast (%)
Tempe Waktu ratuT
tahan
( C)
(jam )
600
650
700
10
77
750
800
850
RD
Harga
Harga rata-rata
Harga
ill
(0) 0.169
(n)
0
45
0.167
0.163
90 0
0.l-50
45
0.228
90 0
0.204
1.0
0.218
0.94
45
0.247
90 0
0.232 0.241
45
0.258
90 0
0.238 0.251
45
0.265
90 0
0.255
45
0.285
90
0.263
Harga rata-rata
Keuletan
(r)-
(%)
0.73
23
1.09
31
1.28
34
1.47
40
1.87
44
.22
47
rata-rata
0.47 0.89 0.65 0.76
0.208
0.217
0.236
1.29
1.49
1.19 1.19 0.249
1.69 1.32 1.52
0.259
2.07 1.81 0.81
0.268
0.275
1.47 1.12
Gambar3. Grafik basil pengukuranharga koefisienpengerasanregang(n) rata-rata sebagaifungsi temperaturanil padadeformasidingin 73%dan 77%
141
~ ~I 31
Tabel.3. Data basil pengukuranhargakoefisienpengerasan regang(n), koefisienanisotropiplastis (r ) sertapengukuran % keuletan padadeformasidingin 77 % dengantemperaturtetap 7000C, R.D = sudutpengerolan Defor masl (%)
Tempe Waktu ratur tahan <.C)
(jam)
R.D (deg) 0
45 90 0 4 77
45 90 0
700 7
45
90 0
10
45
90
Harga (n) 0.163 0.165 0.168 0.189 0.193 0.192 0.213 0.221 0.219 0.218 0.247 0.232
rga Harga Harga rata-rata rata-rata (r) (n) 0.165
0.66
I
0.91
!
Keuletan rata-rata
0.84
(%) 25
0.86
0.66 0.192
i
1.24
:
28
1.14
0.219
0.236
~=I
~I~I0.99
1.16
-~
1.49 ! ,
1.27
34
1.26
Gambar4. Grafik basil pengukuranhargakoefisienanisotropiplastis (r) rata-rata sebagaifungsi temperaturpadadeformasidingin 73 % daD77 %
Hasil pengujian tekstur sampe1 uji sebe1um di ani1 dapatdilihat Gambar8 pada lampiran, berupa pole figure yang menunjuk kan intensitas tertinggi pada bidang (111) <112>, (111)<101>,(111)<321>,(112)<531>,
142
(112)<311>,(112)<110>. Setelahdilakukan prosesanil, pole figure yang timbul diamati dari basil sebelumdi anil yaitu pactabidang (111)<112>dan (112)<110» libat Gambar6,7
-rru
i;~'-'--I-,.--++ ~:'1::: '-1:~
dan 9 sId 20 pada larnpiran. DaTi Tabel 4 dan Garnbar6 dan 7 diperolehintensitastertinggi pole figure bidang (111)<112dan (112)<110> terjadi padatemperatur8000 c. Padapenelitian ini penulis membatasi bahwa bidang-bidang sebaran yang timbul sebelumdi anil tidak dianalisa, karenapenulis ingin mengetahui pergeseranintensitas pole figure sebagaipeningkatantemperaturanil dan
7
-. .-
.711 .771
-;0. ..
-
A.
0 M
0
~
.-. ...-.
,-
I
.I
=-
-:;;..
r-
.! 4
..
1/
0
.:.- 2
8
.73.77-
\.
5 1/
~
;
0 A.
f/
.a
.!
waktu tahan pada bidang (111)<112> dan (112)<110>. Pada lembaran plat baja karbon sangatrendahyang dominan memberikansifat pengubahanbentuk (model yang diinginkan) selain koefisien pengerasan regang (n), koefisienanisotropiplastis (r ) juga polefigure bidang(111)<112>padaintensitas tertinggi.
,~
1/
C
4 /1
r7 3
/
""
I
~
2
C
..1
r-
1 800
8S0 700
710
800
800
850
850
700
7&0
800
8S0
Temperal.roC
Tl"pI,a..,.c
Gambar6.Graflk intensitaspole figure (111)<112>. Gambar7. Grafik intensitaspole figure sebagaifungsi temperatur. (I 12)<1IO>sebagaifungsi temperatur. Tabe14. Data hasil pengukuranintensitas pole figure bidang(111)<112>daD(112)<110> sebagaifungsi temperaturdan waktu tahananil pada deformasidingin 73 dan 77 %. -
Deforrnasi Tempera Waktu dingin
tur
Bidang(111)<112> I
%t
73
71
L9
600 650 700 750 800 850 600 650 700 750 800 850
Bidang (112)<110>
tahan (iam)
I
(kcps)
Pole figure (hkl)
2.0 1.8 2.4 4.0 2.0 1.5 2.4 1.5 2.5 3.6 2.0
Pole figure (hkl)
2.8-
2.5
10
I (kcps)I
(111)<112>
3.5 4.2 4.78 5.6 3.5 2.5 2.8 2.5
(112)<110>
3.0 6.3 3.0
143
Dari basil pengukuran barga parametersifat mampubentukyang ditentukan oleh harga n dan harga r juga mengalami peningkatandenganbertambahnyatemperatur anil daD waktu tahan. Khusus harga r, berdasarkan basil penelitian ternyata menunjukkanharga optimum setelahdi anil terjadi pada temperatur 800 °C daD waktu tahan tetap 10jam. Peningkatanwaktu tahan juga dapat meningkatkan nilai koefisien pengerasan regang (n) rata-rata hingga temperatur850 °C dengan waktu tahan tetap 10 jam, sedangkanpada temperatur konstan 700 °C dengan waktu tahan yang bervariasi (1,4,7 dan 10 jam) juga memberikan peningkatan barga n dan r. Hal ini memberikangambaranpada kita bahwa harga n yang tinggi dapat memiliki regangan uniform yang lebih besar atau tegangan alir yang lebih besar sebelum terjadinya perpatahan. Sedangkanharga r yang tinggi juga dapat memiliki kemampuanpengubahan bentukyang lebih uniform pada seluruhposisi 0°,45° daD 90°. Pengaruhdeformasidingin yang lebih besarpada sampel uji setelahdi anil memberikan penurunan harga n dibandingkan deformasi dingin yang lebih rendah. Semakin besardeformasidingin yang dilakukan, maka semakin besar energi simpanan yang dimiliki sampel uji yang merupakan gaya penggerak rekristalisasi, sehingga rekristalisasi berlangsung lebih mudah atau menghasilkan peningkatan jumlah dislokasi, berdasarkaninteraksimereka mengakibatkan tegangan dalam yang lebih tinggi, sehingga butiran mengalami pengerasanregang. Peningkatan temperatur anil menyebabkan tegangan dalam pada sampeluji hilang dan juga semakinrendahnya tegangan yang dibutuhkan agar deformasi plastis yang ditandai oleh pergerakandislokasi dapat berjalan. Meningkatnya kemampuan sampeluji untuk terdeformasiplastis dengan bertambahnyatemperaturanil , menyebabkan sampel uji memiliki kemampuanyang lebih besaruntuk mengalamipengerasanregangdan lebih mudah untuk membentuk model yang diinginkan. Peningkatan koefisien anisotropi plastis berkaitanerat denganadanyapreferred orientation (orientasi yang diutamakan)yang menyebabkansampel uji memiliki tegangan alir yang lebih besar pada satu arab dibandingkanarab lainnya. Atau dengankala lain sampel uji semakin bersifat anisotrop. Sifat anisotropi (r> 1) menguntungkandilihat dari aspek formabilitas dan hal ini akan memberikan ketajaman pole figure bidang~ 144
(111)<112> di dalarnpembuatanmodel-model yang diinginkan dari lembaran plat baja karbon sangatrendah. Makin tajarn intensitas pole figure pada bidang (111)<112>, akan memberikan garnbaran sifat pengubahan bentukyang diinginkan lebih baik. Akan tetapi jika sifat bahan isotrop, hal ini memberikan bahwa butiran bersifat acak (ryang memiliki AlN yang berfungsi untuk mempertahankan sifat anisotropi pada prosesanil. Dari proses anil diperoleh pergeseranintensitas tertinggi pole figure pada bidang (111)<112> dan (112)<110> terjadi pada temperatur 800 DC sepertiterlihat padaGambar6 ,7 clanTabel4. Deformasi dingin yang besar akan memberikannilai koefisienpengerasanregang (n) clan koefisien anisotropi plastis (r ) yang lebih rendah dibandingkandengan deformasi dingin yang lebih rendah. Peningkatan temperatur anil hingga 800 DC, memberikan harga r yang optimum dan hal ini sarnpeluji bersifatanisotrop,akan tetapi pada temperatur 850 DC,harga r menurunclan hal ini sudah beradapada rasa austenitedan dimungkinkan sampeluji bersifatisotrop. Tekstur mengindikasikan bahwa sampeluji bersifat anisotropclanjuga tekstur akan lebih nyata dengan meningkatnya deformasi dingin yang dilakukan. Makin tinggi deformasi dingin pada lembaran plat baja karbon sangatrendah akan memberikan nilai intensitaspole figure yang lebih besar. Pada temperatur 600 DC tekstur anil masih menduplikasikantekstur yang ada sebelumdi anil. Peningkatantemperatur hingga 850 DC memberikan tekstur yang sarna pada penurunan pergeseranintensitas pole figure sebelum di anil. Dari Tabel 4 diperoleh intensitastertinggi terjadi padatemperatur800 DCpada bidang (111)<112> dengandeformasi dingin 77 %, sedangkanpada deformasidingin 73 % juga terjadi pada temperatur 800 DC bidang (112)<110> yang lebih rendah dibandingkan deformasidingin 73 %. KESIMPULAN Setelah dilakukan penelitian mengenai pembentukan tekstur plat baja karbon sangatrendah basil deformasidingin yang berbeda(73 % daD77 %) daDprosesanil dapatdiambil beberapakesimpulan: 1. Meningkatnya tingkat deformasi dingin dapat menyebabkan penurunan nilai koefisien anisotropi plastis dari r = 2,17 (73%) menjadi r = 1,87 (77%) pada
4.
temperatur 800 °C dan koefisien pengerasanregang n = 0,287 (73 %) menjadi n = 0,275 (77%) 2. Parametersifat mampu bentuk sampeluji semakinmeningkatdenganbertambahnya temperaturanil, yang ditunjukkan dengan 0,163 menjadi n = 0,275 (77%), n = 0,192 menjadi 0,287 (73%) daD r = 0,73 menjadi 1,87pada 800°C kemudian urun r = 1,22 (77 %), r = 0,97 menjadi 2,17 pada 800 °C kemudian turun r = 1,62 3
(73%). Paramater sifat mampu bentuk yang ditentukan oleh harga r, mengalami pening-katan dengan bertambahnya temperatur anil 800 DC, tetapi pada temperatur850 °C harga r turun, hal ini dimungkinkan sampel uji bersifat isotrop (fasaaustenite). Untuk temperaturtetap 700°C daD waktu tahan yang divariasikan (1,4,7 daD 10 jam) juga memberikan peningkatan nilai r = 0,84 -1,27 daD n = 0,165 0,236 sertakeuletannyas = 25 -34 %
DAFTAR PUSTAKA I. KEELER.S.P," Sheet Metal Formability", American Iron and Institute 1000 16 th Street, N.W, Washington, D.C 20036, August 1984 2. BLICKWEDE.D.J," Sheet SteelMicrometal-lurgy by the Millions", vol 61, Campbell Memorial Lecture, 1986
145
l
)'" ) "" I;"" :~. '\ ~
""...,...
Polefigure- pole figure dari sampeluji basil deformasidingin 73 % (0.7 rom) dan 77 % (0.6 rom) sebelumdan setelahdi Anil dapatdilihat padagambar8 -20 dibawahini :
...,,-+-
,/' I
///":~~~.~~~~~"""'\ "", '
, I
,
, 1-
,
,
,,'
'
I
I I
,"
1.1
"
I..:,....,."",
'l (
J
"-..
"'
Gambar 8. Pole figure padatemperatur 28 .C, red~1 73 %, £ = 7 %, dlperoleh:
£~~~-~ :~
~..I... , 'II., !
O. I..,
v---
1.t
I., '.1
1
I.).
'
/
I -r::o-(}-1
4.-' J ~
\'
'\..
I
I
I
~\'i~'1
""
\
I '\'
I;J:.:::-"
to.,."",
"
..\
I-'
4.1
1.0
l
'"I
,.~
I
1.0
/
(111)<112>,(112)<110>
--+-
.
29-'
Gambar12. Pole figure pada temperatur 7SOoC, reduksl 73 %, & = 40 %, dlperoleh
(111)<112>,(111)<101>,(111)<321>,(112)<531>, (112)<311>,(112)<110>
'x..,....,. "'0.
~~
"~-~~~~~~:/
./
:'
~:--~
~~ ~ r ~..\.t "~J
1.1
I
\
,.,." '...,... .1.2'"
/
1.1 I
\
\ 1 ,.."("
/
.1 I
\
I I
'.1
L...I
/1
':~ :;//~ J
,
I
,,")"-1
,'- ';/
Gambar13. Polefigure "' padatemperatur l 800.C,
"' ,--." Gambar 9. Pole figure padatemperatur J 600'C,
reduksi 73%, £ = 44 %, diperoleh : (111)<112>,(112)<110>
reduksi 73 %, s = 23 %, diperoleh :
1
(111)<112>,(112)<110>
0..,...."1"
~
/' J"'--~-~-~ ~-_I""
"".,.~1,..1-
/
D"'...".. .,... , IIIDI
,
,.
.,
,
/
I.'
,
"IV
/
\
'.S
,
.
'S
.t.4
.., !," "8
IH..",.
, ,.,...,
OJ./
\
"
.
~l~'-,"..,..t<
"
Gambar14. Polefigure padatemperatur 850.C, reduksi 73 %, £ = 47 %,
~,~/./
~
Gambar 10. Pole figure padatemperatur 650..c. redubi 73 %, E= 31 %, diperoleh
(111)<112>,(112)<110>
(111)<112>,(112)<110>
.,...
"'~~~-:""'"
/
L,V.I
~ ,.t I
t,-' ~',""' .~
..-'
I
..1 J
J."
t.
1.11'"
'\"""'
or"t
I
~.~ "~_.J-",'" 1
146
/""---+-:'~~;"~
.1
~
'.1
I
,.,
,
1.1 '.1
I
,."".
I
I...,...
:z PI
\ .1.1""
\ I
,,;/
Gambar 11. Pole figure pada temperatur 700.C, reduksl73 %, E= 34 %, dlperoleh : (111)<112>,(112)<110>
/
."'..
I.'
,C>-'
$'
~~
'"
,
""
+'
~ il
' -I r.
~
.-,L-, I
J '7"' l- ,'I
'-_!-~~ J-~
/'I
./
/
Gambar 15. Polefigure pada temperatur 600.C, reduksi 77 %, I; = 26 %, diperoleh (111)<112>,(112)<110>
J
!I.,""
'" ,I.., .CliO'
, (110'
1
..".1
,I
., .1 I.,
I,' ',I
.I.....
. l,l
)-j:
..J
I."'" J..,..""
I. "."'" ,
Gambar 19. Polefigure padatemperatur 800 .C, reduksi 77 %, ..-46 %, diperoleh (111)<111>,(111)<110>
Gambar16. Polefigure padatemperatur 650.C, reduksi 77 %, £ = 34 %, diperoleh (111)<112>,(112)<110>
.1..,.II'""'c
~--"" .
..
LO..,
:.-'11'0'000.1""
.Z.. I.'
,j{] I
.'.1
~I
\ 1
+"
a
1
l'
I
I~'"'-'"\",
W..I.....,
,....,
"\'
I
I
'L""
\
/...1
.1
I ,.n'"
I,' ~.I ~,"III
I
'"
j.SI,.,
<"'I
, ...
~"" "'.-
J. .'.S'",
" r~1
Gambar 17. Pole figure pada temperatur 700 .C, reduksi 77 %, s = 39 %, diperoleh
Gambar 20. Pole figure pada temperatur 850 .C, reduksl77 "10, £ = 49 "10,dlperoleh
(111)<112>,(112)<110>
(111)<112>,(112)<110> :\;\{
b.o",.;"'li'" "-'vc'
.,
'.1
I.'
1.'
;11:;1(';,
JIJJ:)21:'l ;
J
1.1
~C':"'~;;: , " )"11 :ii;c;:~
J;n,r~. ," ,
,~.!f;"t:1 ...,.', . ,(,,",,: ,.i:i!r'!::I~!'~::: .,f;,;,
'\::1,
.'f
~~ '-
+
LV
""-+0"","-+:'7",--"
.
G8mbar 18. Pole figure padatemperatur ;!: i.. 756'c. reduksi 77 %. s = 42 %. diperoleh "E
ali!"
I"~"I
(1.11)<112>. (1.12)<110>",0':'.1 ":-.,;, ru""
.wttRd nwtllvnlb
"',,...,.. 11;)i;
;..I c;'1.,I~
rl""; "I~
}1i<J~:)Jn&i'Jflc;fj.;IQ-"Bi)i.f:)'n~
w
fIf;;I{lr;1,
',~1J.
147
