BENTUK-BENTUK KOROSI
4.5. Korosi Intercrystalin 1. Pengertian
Korosi intercrystalin atau dapat juga dikatakan intergranular adalah suatu jenis korosi yang berkaitan dengan struktur dan sifat metalurgi dari paduan. Elemen pemadu yang tersegresi pada batas butir apabila muka antar butiran sangat reaktif, akan terjadi korosi intergranular karena terjadi korosi setempat berupa endapan-endapan pada daerah yang berbatasan dengan batas butir. Butir-butir logam akan terlepas dan kekuatan logam akan hilang.
4.5.2. Penyebab
Kristal akan terbentuk ketika logam membeku akibat pendinginan, mengakibatkan logam tersebut kemurniannya berkurang. Daerah pertumuhan Kristal merupakan kumpulan
Pada penggoresan Grain Bounderies (Batas Butir), daerah-daerah batas butir sering diserang. Celah-celah melebar dalam bentuk garis dan jika dilihat dengan mikroskop celah tersebut berupa garis-garis gelap dengan lebar yang terbatas (lihat gambar 4.5). Derajat kepekaan dan kemudahan terkena korosi intercrystalin tergantung dari waktu, temperatur kritik, temperatur dalam range kritik atau laju pendinginan yang dilalui range temperatur.
Dengan kata lain, factor-faktor yang menyebabkan korosi intercrystalin adalah: 1. pemanasan pada suhu tinggi
2. lingkungan korosif 3. paduan-paduan logam
Faktor-faktor tersebut merupakan hal yang memicu terbentuknya endapan kromium karbida yang akhirnya akan membentuk korosi intercrystalin. Faktor dominan penyebab terbentuknya korosi intercrystalin adalah pemanasan pada suhu tinggi, contohnya pada pengelasan yang tidak sesuia dengan prosedur.
Gambar 4.5 Korosi intergranular dari baja tahan karat austenitic yang tersentisisasi diambil dengan SEM
4.5.3. Mekanisme
Pada prinsipnya setiap logam yang mengandung butir-butir antara pada batasan-batasan butir tersebut, rentan terhadap korosi intercrystalin. Menurut sumber yang ada, korosi intercrystalin paling sering dialami oleh baja nirkarat austenitic tetapi dapat terjadi pula pada baja lain seperti: baja nirkarat ferritik, paduan-paduan korosi berbasis nikel. Penjelasan mengenai bagaimana mekanisme terjadinya korosi intercrystalin dalam contoh yang ada seperti berikut ini.
pemanasan I (T> 1230°C) pengelasan
Pendinginan cepat Karbida Ti dan Nb tidak terbentuk Paduan Alluminium
Paduan-paduan aluminium bias terserang korosi intercrystalin dengan parah. Pada kkorosi ini endapan yang umum terjadi adalah CuAl2 dan FeAl3 yang bersifat katodik atau Mg5A18 dan MgZn3 bersifat anodik terhadap logam di sekitarnya. Kumpulan paduan biasanya berupa endapan keras Al-Cu dan Al-Mg-Zn paduan basa dan paduan aktif Al-Mg yang mengandung lebih dari 3% Mg dan campuran logam Al bergantung pada struktur metalnya sehingga akan lebih rentan mengalami korosi intercrystalin.
Baja Tahan karat Austenitik
Endapan kromium karbida dapat terbentuk dalam selang temperatur 425-815°C. Apabila temperatur di bawah 425°C maka difusi karbon terlalu lambat untuk membentuk karbida di batas butir sehingga korosi intercrystalin tidak terjadi. Apabila temperatur diatas 815°C karbida akan larut ke dalam matriks sehingga korosi intercrystalin tidak terjadi. Jadi pada kasus ini endapan kromium karbida hanya dapat terbentuk pada rentang suhu 425-815°C. Apabila karbida ada di sepanjang batas butir dan menyebabkan kadar kromium 11% pada daerah yang berbatasan pada batas butir dan berada dalam lingkungan korosif, maka tidak akan terbentuk selaput pasif protektif yang kemudian menyebabkan korosi intercrystalin.
Peristiwa unsur pemadu lain dalam baja tahan karat yang memicu terbentuknya korosi intercrystalin:
1. Nikel meningkatkan aktifitas karbon di dalam larutan padat sehingga karbida lebih mudah terbentuk dan terendapkan pada batas butir.
2. Molibdenum merupakan logam yang mempunyai sifat sama seperti kromium yang membentuk karbida pada batas butir ada kondisi tertentu. Bila molybdenum ditambahkan akan menyebabkan ketahanan terhadap korosi dan deplesi molybdenum menyebabkan daerah yang berbatasan dengan batas butir, aktif terkorosi, namun pengaruh molybdenum lebih kecil dari kromium.
Pada kasus lain yang terjadi pada baja tahan karat austenitic disebut proses KLA (Knife Line Attack). KLA adalah korosi intercrystalin yang terjadi pada tempat yang sempit dan pada daerah yang berbatasan. Peristiwa KLA terjadi pada baja tahan karat austenitic tipe 312 dan 347. Baja tahan karat ini telah distabilakn dengan menambahkan titanium dan niobium. KLA terjadi setelah benda kerja mengalami pemanasan dua kali. Mekanisme yang terjadi sebagai berikut:
Gambar 4.6. Mekanisme korosi intercrystalin
Gambar 4.7. Pengaruh Kandungan C terhadap temperatur.
Gambar 4.7 diatas memperlihatkan diagram yang disederhanakan untuk kelarutan karbon padat dalam paduan Fe, 18 Cr, 8 Ni (tipe 304). Apabila kandungan karbon kurang dari sekitar 0,03% fase-fase kesetimbangan mantap, tetapi untuk komposisi-komposisi dengan persentase lebih besar dari 0,83% fase-fase kesetimbangan yang mantap adalah dan suatu campuran karbida yang rumusnya adalah (FeCr)23C6 dan disebut kromium karbida. Proporsi karbida yang diperoleh bergantung pada pendinginan: pendinginan cepat melalui pencelupan (quenching) ke air atau minyak, dari suhu lebih dari 1000°C, akan menekan pembentukan karbida. Jika bahan itu kemudian dipanaskan kembali, terutama dalam rentang 600-850°C, ada kemungkinan besar untuk terjadinya pengendapan karbida pada batas-batas butir.
Bahan itu disebut mengalami pemekaan, dan berada pada kondisi rentan terhadap korosi (di bawah 600°C laju difusi kromium terlalu lambat untuk memungkinkan pengendapan karbida). Keberadaan kromium (>12%) dalam baja secara nyata memperbaiki ketahanannya terhadap korosi. Akan tetapi, pengendapan kromium karbida menyebabkan berkurangnya kromium dibawah 12% pada logam tepat di sekitar endapan sehingga tidak “antikarat” lagi.
Dibanding butir-butir yang lain, bagian yang mengalami pengurangan kromium sangat anodik dan serangan hebat akan terjadi dibatas butir paling dekat jika logam bertemu dengan
elektrolit. Dalam kasus yang ekstrem butir-butir yang terserang bias lepas dari bahan, yang tentu saja bahan menjadi rapuh sekali.
Masalah yang timbul akibat penggunaan bahan seperti diatas jelas sekali. Bahkan meskipun paduan tersebut dalam kondisi tidak peka karena proses pembuatannya terhindar dari karbida, bahaya akan selalu ada jika penggunaan atau penanganan selanjutnya melibatkan proses pemanasan yang mengembalikannya ke kondisi peka. Pengelasan baja nirkarat austenitic adalah salah satu contoh penyebab kegagalan-kegagalan serius di masa lampau.
Karena masalah yang begitu serius maka sekarang orang telah mengembangkan paduan yang peluang untuk mengalami pengendapan di batas butir, jauh lebih kecil. Kendatipun demikian, masih ada laporan bahwa baja nirkarat tipe 304 tetap dikhususkan untuk penggunaan dalam pembangunan reactor-reaktor air mendidih, dibalik kesadaran tentang akibat peluruhan las.
Istilah baja nirkarat (stabilized stainless steel) dipergunakan untuk paduan yang tidak rentan terhadap korosi intercrystalin. Kita dapat memantapkan baja nirkarat austenitic, seperti contoh: Fe, 18- Cr, 8- Ni, yang digunakan diatas, dengan menambahkan sedikit titanium atau niobium. Unsur-unsur ini akan lebih dahulu membentuk karbida dibanding kromium, sehingga akibatnya daerah batas butir tidak akan kehilangan kromium. Orang biasa menambahkan titanium atau niobium 5-10 kali lebih banyak dari karbon yang ada agar tidak ada kromium karbida yang terbentuk.
4.5.4. Pencegahan dan Pengendalian
Pencegahan peluruhan las dimungkinkan bila pelatihan dan pengawasan terhadap pelaksanan pekerjaan pengelasan dilakukan dengan baik. Sebagai contoh, penting sekali agar bagian yang hendak di las tidak di seka “bersih” dengan lap berminyak karena ini dapat menyebabkan “pengambilan” karbon oleh logam ketika menjadi panas.
Karena iru pada prinsipnya ada tiga cara mengurangi kerentanan logam seperti baja nirkarat 304 terhadap korosi:
1. Gunakan baja berkarbon rendah, yakni kurang dari 0,03% sehingga karbida-karbidanya tidak mantap.
2. Lakukan perlakuan panas pasca pengelasan utnuk melarutkan endapan atau pemutusan Cr23C6 dengan pemanasan disekitar daerah lemahnya dan pendinginan yang cepat pada proses selanjutnya. Metode ini hanya dapat dipakai menurut objek yang kecil.
3. Tambahkan titanium atau niobium yang lebih cepat membentuk karbida.
4. Penumbuhan pulau Ferrite dalam austenitic. Metode ini terdiri dari pengubahan kandungan ferrite dan austenitic secara berturut-turut. Jadi logam tersebut akan mengandung sejumlah ferrite dan struktur austenitic yang murni. Pada logam
b. Mengurangi keasaman dan kondisi oksidatif lingkungan. c. Penambahan inhibitor
d. Penambahan hingga temperatur kritik
Jika perlu, setelah dipanaskan sekitar 1120K dipakai untuk melarutkan Cr23C6 yang sama. Pada prinsipnya hal ini juga mengurangi efek sensitifitas dengan memperpanjang proses pemanasan diantara temperatur kritik untuk membiarkan terjadinya difusi Cr dari partikel logam dan mengurangi daerah penghilangan Cr berdekatan dengan batas butir. Namun kenyataannya melibatkan waktu yang sama.
e. Mengurangi kadar karbon <0,03%.
f. Melakukan solution annealing untuk melarutkan karbida kaya kromium yang disertai dengan pendingin cepat.
4.6. Korosi Selektif