KERANGKA KONSEP PENELITIAN “ PENGARUH NITROCARBURIZING TERHADAP LAJU KOROSI, KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO PADA MATERIAL DUPLEX STAINLESS STEEL ” A. Kerangka Konsep Baja stainless merupakan baja paduan yang mengandung minimal 10,5% Cr. Sedikit baja stainless mengandung lebih dari 30% Cr atau kurang dari 50% Fe. Karakteristik khusus baja stainless adalah pembentukan lapisan film kromium oksida (Cr2O3). Lapisan ini berkarakter kuat, tidak mudah pecah dan tidak terlihat secara kasat mata. Lapisan kromium oksida dapat membentuk kembali jika lapisan rusak dengan kehadiran oksigen. Baja stainless dupleks merupakan paduan campuran struktur ferrite (bcc) dan austenit yang berstruktur kristal face centered cubic (fcc). Umumnya paduan-paduan didesain mengandung kadar seimbang tiap fasa saat kondisi anil. Paduan utama material adalah kromium dan nikel, tapi nitrogen, molybdenum, tembaga, silicon dan tungsten ditambah untuk menstabilkan struktur dan memperbaiki sifat tahan korosi. Ketahanan korosi baja stainless dupleks hampir sama dengan baja stainless austenitik. Kelebihan baja stainless dupleks yaitu nilai tegangan tarik dan luluh tinggi dan ketahanan korosi retak tegang (stress corrosion cracking) lebih baik dari pada baja stainless austenitik. Kategori stainless steel tidak seperti pada logamlogam alamiah pada umumnya struktur kirstal yang berubah-ubah pada suhu kamar (stabil) tergantung presentase unsur chrome dan nickel yaitu FCC (austenitic), BCC (ferritic), penggabungan FCC dan BCC (Duplex) dan BCT (Martensitic). Nitrocarburizing adalah proses perlakuan permukaan (surface treatment) bertujuan meningkatkan kualitas sifat ketahanan logam. Penelitian tentang pengaruh nitrocarburizing pada baja tahan karat stainless steel telah dilakukan oleh beberapa peneliti terdahulu antara lain:
Borgioli, F., (2005), “ Glow discharge nitriding of AISI
316L austenitic stainless steel ”, Linda, G., Brühl, S., (2006), “Corrosion Performance of the Plasma Nitrided 316L Stainless Steel”, Oliveira, et.al., (2003).“Effect Of Temperature Of PlasmaNitriding In AISI 316L Austenitic Stainless Steel”, Pinedo, C., (2010), “Influence of Heat Treatment and Plasma Nitriding Parameters on Hardening
an AISI 420 Martensitic Stainless Steel”, Setiawan, D., Triwikantoro., (2009), “Pengaruh Nitridasi Terhadap Ketahanan Korosi Stainless Steel AISI 316L Dalam Cairan Tubuh Tiruan”, Suprapto., (2010), “Pengaruh Nitridasi Plasma terhadap Kekerasan AISI 304 dan Baja Karbon Rendah”, Wicaksono, T.B., (2007) “Pengaruh Nitridasi Ion (Plasma) Terhadap Kekerasan dan Laju Korosi pada material AISI 304 dan Baja Karbon Rendah”, Nova, C, at.al., (2013) “ Perngaruh Tekanan dan Lama Plasma Nitriding terhadap Kekerasan dan Laju Korosi Baja Tahan Karat AISI 410 ”, M. Husna Al Hasa., (2003) “ Pengaruh Holding Time Nitrokarburasi terhadap Kedalaman Lapisan dan Sifat Kekerasan pada paduan Baja Feritik ”. Berdasarkan
hasil
penelitian
tersebut
diatas,
Nitrocarburizing
dapat
meningkatkan baik kekerasan, maupun kualitas sifat ketahanan logam. beberapa keunggulan Nitrocarburizing bila dibanding dengan teknologi rekayasa permukaan logam yang lain diantaranya adalah waktu nitrocarburizing lebih cepat, tidak terjadi perubahan bentuk, dapat digunakan pada seluruh bahan baja, bersih dari atom-atom pengotor, mudah dalam pengaturan dan pengontrolannya.
Gambar. 1. Reaksi dasar pada nitrocarburizing.
Proses nitrokarburasi/ nitrocarburizing merupakan perlakuan termokimia yang melibatkan bahan-bahan unsur Nitrogen dan Carbon melalui proses difusi yang akan membentuk lapisan pada permukaan logam hingga kedalaman tertentu. Proses nitrokarburasi ini merupakan proses nitridasi dan carburasi dengan penyerapan unsur N dan C lapisan pada permukaan logam hingga kedalaman tertentu melalui difusi. Agar proses nitridasi dapat terjadi, maka karakteristik Nitrogen harus dalam bentuk monoanatomik. Oleh karena itu, nitrogen dalam bentuk gas yang umumnya terdiri dari
dua atom N atau gas amoniak dalam bentuk senyawa NH 3 perlu dilakukan pemanasan pada suhu nitridasi untuk memperoleh gas N yang monoanatomik. Proses nitrokarburasi/ nitrocarburizing menggunakan gas nitrogen, gas amoniak dan propana yang berlangsung pada rentang suhu 450 – 590 0C. Pada suhu tersebut kondisi fasa baja sebagian besar dalam bentuk feritik dan berfasa ferit. Berdasarkan kajian dari penelitian dan landasan teori yang telah disampaikan diatas, maka kerangka konsep penelitian adalah sebagai berikut:
Duplex stainless steel AISI 2304 Pembuatan Spesimen Uji
Uji komposisi kimia ( raw material)
Proses nitrocarburizing : • •
Variasi holding time Variasi tekanan
Pengujian Lab: • • •
Uji metalografi Uji laju korosi Uji kekerasan
B. Hipotesia Proses nitrocarburizing pada baja tahan karat AISI 2304 meningkatkan kekerasan permukaannya. Kekerasan naik jika lama pelapisan mengalami kenaikan. Struktur mikro antara material awal dibanding dengan material yang sudah diproses nitrocarburizing relatif tetap, mengalami perubahan, begitu pula dengan laju korosinya baja tahan karat AISI 2304 yang diproses nitrocarburizing akan menurun jika waktu proses ditambah.
