MAJALAH METALURGI (2015) 3: Available online at

M

AJALAH

M

ETALURGI

(2015)

3:

141-148

Available online at www.ejurnalmaterialmetalurgi.com

P

ENGARUH

T

HERMOMECHANICAL

C

ONTROLLED

P

ROCESSED

(TMCP)

T

ERHADAP

P

ENGHALUSAN

B

UTIR

D

AN

S

IFAT

M

EKANIK

P

ADUAN

Cu-Zn

70/30

Eka Febriyanti

a,b,*

, Dedi Priadi

a

, Rini Riastuti

a

a_{Departemen Teknik Metalurgi dan Material, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok, Indonesia} b_{Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur (B2TKS), Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi Kekuatan Struktur}

(BPPT), PUSPIPTEK, Serpong, 16314, Indonesia E-Mail: *eka.febriyanti@bppt.go.id

Masuk Tanggal : 27-09-2015, revisi tanggal : 04-12-2015, diterima untuk diterbitkan tanggal 15-12-2015

Intisari

Paduan Cu-Zn 70/30 secara luas digunakan dalam banyak produk industri karena sifatnya yang unggul dan belum ada penggantinya. Untuk memperoleh material paduan Cu-Zn 70/30 dengan sifat mekanik tinggi maka dilakukan riset baik berupa material baru maupun modifikasi dari jenis material yang sudah ada agar sesuai dengan kebutuhan industri. Untuk meminimalisir biaya produksi namun tetap menghasilkan sifat mekanis yang baik tanpa penambahan paduan maka dikembangkan metode penghalusan butir yang mengacu pada hukum Hall-Petch. Salah satu alternatif proses fabrikasi untuk mengoptimalkan sifat mekanik paduan Cu-Zn 70/30 yaitu dengan metode thermomechanical controlled process (TMCP). TMCP yang dilakukan pada pelat paduan Cu-Zn 70/30 menggunakan variasi persentase deformasi sebanyak 32,25%, 35,48%, dan 38,7% dari proses hot rolling pada suhu 500 °C secara double pass reversible. Untuk paduan Cu-Zn 70/30, range pengerjaan TMCP berada pada 0,4 s/d 0,6 Tm yaitu berkisar antara suhu 382 °C-573 °C. Hasil metalografi didapat ukuran butir yang semakin menurun sebesar 29,53 μm di bagian tepi dan 33,47 μm di bagian tengah pada derajat deformasi 38,7%. Hasil Uji tarik dengan derajat deformasi 38,7% menghasilkan nilai ultimate tensile strength (UTS) sebesar 533 MPa, yield strength (YS) sebesar 435 MPa, dan persentase elongasi sebesar 10%. Untuk hasil pengujian kekerasan menghasilkan kekerasan sebesar 155 HV untuk bagian tepi dan 146 HV untuk bagian tengah pada derajat deformasi 38,7%.

Kata Kunci: Paduan Cu-Zn 70/30, Hall-Petch, Butir halus, Sifat mekanis, TMCP

Abstract

Cu-Zn 70/30 alloys are widely used in many industrial products because of its superior characteristic and there is no substitute. To obtain Cu-Zn alloy material whose higher mechanical properties then it is done research in the form of new material or modification material from existing types of materials to appropriate with industry necessary. To minimize production cost, but it still produce good mechanical properties without the addition of alloy then it is developed grain refinement method which refers to Hall-Petch law. One of fabrication process alternative to optimize the mechanical properties of Cu-Zn 70/30 alloy namely thermo mechanical controlled processed (TMCP) method. TMCP is conducted to Cu-Zn 70/30 alloy in various deformation percentage at a level of 32.25%, 35.48%, and 38.7% at 500o_{C by double pass reversible method. For Cu-Zn 70/30 alloy the range suhu of TMCP is} between 0.4-0.6 melting temperature or between 382°C-573°C. By metallographic examination is obtained decreasing of grain size of 29.53 μm at the edges and of 33.47 μm in the central part sample on 38.7% deformation degree. Meanwhile, by tensile testing can be seen that Cu-Zn 70/30 alloy material with 38.7% deformation degree produces ultimate tensile strength (UTS) value of 533 MPa, yield strength (YS) value of 435 MPa, and elongation percentage value of 10%. The hardness value obtained approximately around 155 HV to 146 HV in the edges to the middle part of material on 38.7% deformation degree.

142 | Majalah Metalurgi, V 30.3.2015, ISSN 0126-3188/ 141-148

1.

P

ENDAHULUAN

Paduan Cu-Zn 70/30 secara luas digunakan dalam banyak produk industri karena sifatnya yang unggul dan belum ada penggantinya. Beberapa karakteristik unggul yang dimiliki oleh paduan Cu-Zn 70/30 antara lain bersifat lunak, ulet, kuat, mudah dibentuk, dan sifat mekanisnya dapat dengan mudah ditingkatkan baik dengan pengerjaan dingin maupun solid

solution alloying[1]. Oleh karena itu, untuk

memperoleh material paduan Cu-Zn 70/30 yang ringan namun memiliki sifat mekanis yang optimal maka dilakukan riset baik berupa material baru maupun modifikasi dari jenis material yang sudah ada agar sesuai dengan kebutuhan industri. Untuk meminimalisir biaya produksi namun tetap menghasilkan sifat mekanis yang baik tanpa penambahan paduan maka dikembangkan metode penghalusan butir yang mengacu pada hukum Hall-Petch. Dengan metode penghalusan butir didapatkan sifat mekanis material yang tinggi terutama kekuatan luluh dan kekerasan[2]_.

Beberapa proses pengubahan bentuk logam konvensional seperti multi-pass canai, tempa, dan ekstrusi, menghasilkan produk dengan ketebalan yang paling tipis dan ketebalan paling kecil. Hal ini menyebabkan produk tersebut tidak bisa digunakan untuk aplikasi struktural [2]_. Oleh karena itu, untuk menghasilkan logam bulk tanpa terjadi perubahan bentuk dan peningkatan biaya produksi maka proses fabrikasi material semakin berkembang pesat yang mengarah pada metode penghalusan butir. Salah satu alternatif proses fabrikasi yang berkembang yaitu thermomechanical controlled process (TMCP)[2]_.

TMCP merupakan proses perubahan bentuk suatu material dengan cara memberikan deformasi plastis yang cukup besar dan suhu yang terkontrol terhadap material dengan tujuan menghasilkan butir halus pada material[2]. Atau dengan kata lain TMCP merupakan kombinasi dari perlakuan mechanical (mechanical

working), proses pemulihan (recovery process),

rekristalisasi (recrystallisation), dan pertumbuhan butir (grain growth)[3]. Secara umum proses termomekanik ini terdiri dari proses pemanasan awal (reheating), pengerjaan panas (hot worked), serta pendinginan (cooling). Peningkatan kekuatan dan ketangguhan dalam TMCP diperoleh dari adanya mekanisme penghalusan butir (grain refinement) dengan proses deformasi panas yang terkontrol

(controlled anneal) dan pendinginan yang

terkontrol (controlled cooling)[4]_.

Pengerjaan warm rolling merupakan salah satu metode TMCP yang dapat memberikan keuntungan seperti kebutuhan akan gaya deformasi yang lebih rendah, namun menghasilkan rasio deformasi yang lebih besar, menghasilkan deformasi yang lebih seragam terhadap arah transversal, menghasilkan struktur mikro dengan tegangan sisa yang lebih rendah, dan kemudahan pengontrolan dimensi yang lebih baik dibandingkan cold roll[5]_{. Apabila} dibandingkan dengan proses hot roll, proses ini akan menghasilkan efisiensi penggunaan energi yang lebih tinggi, kualitas permukaan dan pengendalian dimensi yang lebih baik, serta elemen yang terbuang akibat proses dekarburisasi atau oksidasi yang lebih rendah[6]_.

Deformasi warm rolling dilakukan pada suhu kerja di antara hot rolling dan cold rolling yang bertujuan untuk menghasilkan butiran yang halus. Suhu warm rolling berada pada range di atas suhu ruang, namun lebih rendah dibandingkan suhu rekristalisasi yaitu 0,4-0,6 Tm (melting temperature)[7]_.

Berdasarkan range suhu pengerjaan warm

rolling, setelah terjadi deformasi plastis,

material sebagian mengalami pengerasan regangandan sebagian mengalami rekristalisasi. Selain menghasilkan butir yang lebih halus, proses warm rolling menyebabkan material mengalami pembentukan sub-butir (subgrain) yang berukuran micrometer maupun

sub-micrometer pada butir yang berukuran lebih

besar atau kasar. Sebagai hasil pembentukan sub-butir maka sifat mekanis dari material ini akan meningkat[8]_.

Pada umumnya, material dengan butir yang halus/yang memiliki butir kecil bersifat lebih keras dan kuat dibandingkan material dengan butir kasar karena butir halus memiliki area batas butir total yang lebih luas untuk menghalangi pergerakan dislokasi. Nilai kekerasan dan kekuatan yang lebih tinggi akan berdampak pada menurunnya keuletan dan ketangguhan dari material. Untuk sebagian besar material, kekuatan tarik (σy) bervariasi dengan ukuran butir sesuai dengan persamaan (1) dan Gambar 1[1]_.

Persamaan (1) disebut dengan persamaan Hall Petch[1], dimana d adalah diameter butir akhir rata – rata, σo adalah flow stress material pada ukuran butir sangat besar (MPa), dan ky adalah koefisien penguatan (MPa m-1/2).

Pengaruh Thermomechanical Controlled Processed …../ Eka Febriyanti| 143 Tujuan dari penelitian adalah untuk

mempelajari hubungan antara penghalusan butir

(grain refinement) terhadap perubahan sifat

mekanis sebagai implementasi hukum Hall-Patch pada pelat paduan Cu-Zn 70/30 yang dilakukan proses warm rolling dengan metode

double pass reversible sebanyak 32,25%;

35,48%; dan 38,7%.

Gambar 1. Hubungan antara ukuran butir, d-1/2 _dengan kekuatan luluh (MPa)[1]

2.

P

ROSEDUR

P

ERCOBAAN

Benda uji yang digunakan adalah paduan Cu-Zn 70/30 dengan hasil komposisi yang terlihat pada Tabel 1. Pengujian komposisi material paduan Cu-Zn 70/30 dilakukan dengan menggunakan OES (optical emission

spectroscopy) pada DTMM FTUI.

Tabel 1. Komposisi benda uji paduan Cu-Zn 70/30 Unsur Penelitian (%berat) Target* (%berat) Cu 69,5 69,5-72 Zn 30,7 sisa Fe 0,026 ~ maks. 0,05 Sn 0,0062 ~ maks. 0,03 Al < 0,002 ~ maks. 0,03 Ni - ~ maks. 0,2 As < 0,001 ~ maks. 0,02 Pb < 0,005 ~ maks. 0,05 Si < 0,005 ~ maks. 0,01 Mn 0,0052 ~ maks. 0,04 P < 0,003 ~ maks. 0,05 Sb - ~ maks. 0,01 Bi - ~ maks. 0,04 * Target : standard PINDAD

Ukuran benda uji yang digunakan dalam penelitian ini adalah pelat berdimensi 100 mm x

100 mm x 3,1 mm seperti yang ditampilkan pada Gambar 2, lalu dihubungkan dengan kawat termokopel tipe K berdiameter 2 mm. Pengukuran suhu menggunakan data

acquisition system yang dihubungkan dengan

perangkat komputer.

Gambar 2. Contoh rangkaian pengujian warm rolling[9]

Proses deformasi warm rolling didahului dengan pemanasan sampel pada dapur karbolit dengan suhu 700 °C selama 90 menit, yang kemudian dilanjutkan proses roll pada mesin

OnoRoll kapasitas 20 tonF dengan parameter

deformasi roll double pass reverse, secara bolak-balik sebanyak 32,25%; 35,48%; dan 38,7% yang dilanjutkan dengan pendinginan udara.

Penelitian ini diawali dengan pemanasan awal benda uji dari suhu ruang ke suhu 700 °C selama 30 menit lalu ditahan selama 90 menit untuk proses homogenisasi yang bertujuan untuk menghasilkan ukuran butir yang lebih seragam, kemudian dilanjutkan dengan pendinginan dalam tungku ke suhu ruang seperti yang terlihat pada Gambar 3. Selanjutnya dilakukan pemanasan ke suhu 500 °C dengan waktu 15 menit dan ditahan selama 15 menit dan selanjutnya dilakukan warm rolling secara

double pass reversible dengan derajat deformasi

32,25%; 35,48%; dan 38,7% kemudian dilanjutkan dengan pendinginan di udara, tahapan proses seperti ditunjukkan pada Gambar 4.

Gambar 3. Diagram tahapan homogenisasi pada suhu 700 °C selama 90 menit

Gambar 4. Diagram tahapan warm rolling pada suhu 500 °C dengan metode double pass reversible

Pengujian tarik dilakukan untuk mengetahui kekuatan tarik (UTS), kekuatan luluh (YS), dan nilai keuletan. Sampel uji tarik mengacu pada standard ASTM E8[11] dengan menggunakan mesin uji tarik Servopulser Shimadzu (Gambar 5).

Gambar 5. Sampel uji tarik dimana L = minimal 100 mm, G = 25 mm, dan C = 10 mm

Untuk menghitung nilai UTS (ultimate tensile strength), YS (yield strength), dan elongasi dari material paduan Cu-Zn 70/30 menggunakan persamaan sebagai berikut :

Pengujian kekerasan menggunakan metode Vicker’s dengan menggunakan standar ASTM E 92[12].Karena ketebalan material benda uji yang tipis yaitu sebesar ≤ 3,1 mm, maka dilakukan pengujian metode kekerasan secara mikro untuk mengetahui distribusi kekerasan baik di bagian tepi maupun di bagian tengah hasil hot rolling.

3.

H

ASIL DAN

D

ISKUSI

Setelah dilakukan proses warm rolling maka dilakukan pengukuran tingkat deformasi melalui persamaan sebagai berikut :

dimana : % deformasi = derajat deformasi, Ho = tebal awal benda uji (mm), Hf = tebal akhir benda uji (mm). Sedangkan untuk menghitung besar regangan yang terjadi saat

proses hot roll maka digunakan persamaan berikut [1]:

Sedangkan data derajat deformasi (%) dan regangan warm rolling dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Hasil pengukuran dimensi benda uji dan regangan setelah warm rolling

Ho (mm) Hf (mm) Derajat Deformasi (%) Regangan Hasil warm Roll

3,1 2,1 32,25 0,449832 3,1 2 35,48 0,506184 3,1 1,9 38,7 0,565428

Gambar 6 menunjukkan hubungan antara derajat deformasi (%) dengan regangan warm rolling pada material paduan Cu-Zn 70/30. Dari gambar tersebut terlihatbahwa dengan semakin meningkatnya derajat deformasi hingga mencapai 38,7% menunjukkan tren positif terhadap peningkatan regangan hingga 0,565423 yang menyebabkan proses penghalusan butir semakin meningkat, baik di bagian tepi maupun tengah seperti yang terlihat pada Tabel 3 dan Gambar 7.

Gambar 6. Hubungan antara derajat deformasi (%) dengan regangan warm rolling pada material paduan Cu-Zn 70/30

Tabel 3. Pengukuran besar butir (µm) setelah deformasi pada bagian tengah dan tepi

Regangan Warm rolling d tengah (µm) d-1/2 tengah d tepi (µm) d-1/2 tepi 0,449832 44,9 0,149 43,12 0,152 0,506184 39,9 0,158 39,5 0,159 0,565428 33,47 0,172 29,53 0,184

Gambar 7. Hubungan antara ukuran butir, d-1/2 (µm) dengan regangan hasil canai hangat (warm rolling)

σUTS = Fmax/Ao

ε = (lmax-lo)/lo

(2) (3)

Pengaruh Thermomechanical Controlled Processed …../ Eka Febriyanti| 145 Nilai d-1/2 berhubungan dengan persamaan

Hall Petch[7] seperti yang terlihat pada persamaan (1). Ukuran butir terkecil diperoleh di suhu warm rolling 500 °C dengan regangan 0,565. Hal tersebut dapat dilihat pada mikrostruktur butir dari hasil perlakuan deformasi pada Gambar 8a dan 8b. Regangan yang semakin tinggi dapat mempengaruhi jumlah inti atau kecepatan pengintian. Dari regangan yang lebih tinggi akan didapatkan lebih banyak inti per satuan volume untuk rekristalisasi sehingga didapatkan ukuran butir yang lebih kecil[13-18]_{. Dengan semakin besar} regangan warm rolling maka semakin halus dan semakin kecil butir yang terbentuk yang ditandai dengan tren ukuran butir, d-1/2 _{(μm) yang} semakin besar dengan peningkatan regangan seperti yang terlihat pada Gambar 7.

Gambar 8. Foto mikrostruktur untuk paduan Cu-Zn 70/30 hasil warm roll pada T= 500 °C dengan deformasi 38,7% (a) Bagian tepi, (b) Bagian tengah. Etsa 10% FeCl3

Tabel 4. Harga kekerasan (HV) setelah deformasi pada bagian tengah dan tepi

Regangan Warm Rolling KekerasanTengah (µm) KekerasanTepi (µm) 0,449832 136,52 138,68 0,506184 146,78 157,68 0,565428 146,68 155,81

Gambar 9. Hubungan antara nilai kekerasan (HV) dengan regangan hasil warm roll paduan Cu-Zn 70/30

Tabel 5. Pengukuran besar butir (µm) dan harga kekerasan (HV) pada paduan Cu-Zn 70/30 setelah deformasi di bagian tengah dan tepi

Regangan Hot Roll d-1/2 Butir (rata2) v Tepi (HV) v Tengah (HV) 0,449832 0,150 138,68 136,52 0,506184 0,158 157,68 146,78 0,565428 0,178 155,81 146,8

Gambar 10. Hubungan antara ukuran butir rata-rata,d-1/2 (μm) dan kekerasan mikro (HV) dari benda uji Cu-Zn 70/30 yang diproses warm rolling di suhu 500 °C

Gambar 10 menunjukkan pengaruh ukuran butir rata-rata, d-1/2 _{terhadap nilai kekerasan.} Ukuran butir yang besar memiliki nilai d-1/2 _yang kecil, sehingga menghasilkan nilai kekerasan yang rendah. Hal ini dikarenakan ukuran butir membesar maka jumlah batas butir menurun. Batas butir merupakan tempat dimana dislokasi berhenti karena batas butir mempunyai energi tertinggi untuk memindahkan dislokasi. Oleh karena itu, ketika batas butir menurun, maka dislokasi mudah bergerak dan material paduan Cu-Zn 70/30 mudah untuk berdeformasi yang artinya kekerasan akan turun. Namun, ketika ukuran butirnya lebih halus maka dislokasi sulit untuk bergerak dan material sulit untuk berdeformasi karena batas butirnya banyak. Hal ini menyebabkan kekerasan material menjadi lebih tinggi karena energi yang diperlukan untuk proses deformasi menjadi lebih tinggi. Hal ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan Suryadi, dkk[20-21] _{yang melakukan proses ECAP}

146 | Majalah Metalurgi, V 30.3.2015, ISSN 0126-3188/ 141-148 lalu dilanjutkan dengan anil pemanasan pada

paduan Cu-Zn 70/30.

Sedangkan menurut Zainul Huda dan Ooi So Peng[22] _{yang melakukan cold rolling pada} aluminium komersial murni kemudian dilanjutkan dengan anil menjelaskan bahwa terdapat hubungan kuat antara ukuran butir dari material yang terekristalisasi dengan presentase deformasi/derajat deformasi. Ketika peningkatan presentase deformasi/derajat deformasi di bawah deformasi kritis, ukuran butir meningkat lalu menurun dengan meningkatnya persentase reduksi di atas deformasi kritis. Untuk deformasi ringan (kurang dari deformasi kritis 30%) pada material yang terekristalisasi, ukuran butir meningkat, dan kekerasan menurun. Sedangkan pada deformasi berat (di atas deformasi kritis 30%) pada material yang terekristalisasi, ukuran butir berkurang, dan kekerasan meningkat.

Penghalusan butiran yang semakin meningkat disebabkan karena pemanasan adiabatik di permukaan logam semakin tinggi sehingga reduksi ketebalan yang dihasilkan semakin besar dan berdampak pada proses penghalusan butiran yang semakin tinggi. Selain itu proses penghalusan butir pada mekanisme

warm rolling mengakibatkan nilai Δ rendah (Δ

merupakan rasio ketebalan/diameter benda uji terhadap panjang kontak antara roller dan benda uji) sehingga menghasilkan regangan permukaan yang lebih tinggi dibandingkan bagian tengah. Perbedaan regangan antara bagian tepi dan tengah menghasilkan aliran yang tidak homogen sehingga ukuran butir di bagian tepi setelah rekristalisasi lebih halus dibandingkan bagian tengah[23]_.

Dengan semakin halusnya ukuran butir atau d-1/2 (μm) semakin tinggi maka kekerasannya semakin bertambah dan menunjukkan tren positif seperti yang terlihat pada Gambar 10. Selain itu ukuran butir d-1/2 (μm) yang semakin halus pada bagian tepi lebih banyak dibandingkan pada bagian tengah karena bagian tepi lebih banyak terkena deformasi selama proses warm rolling dibandingkan bagian tengah.

Dengan ukuran butir yang semakin halus (d-1/2 _{yang semakin besar) pada regangan warm}

rolling yang lebih tinggi (Gambar 7),

menghasilkan kekerasan yang lebih tinggi (Gambar 10), yang berdampak pada meningkatnya kekuatan luluh (yield) yang lebih tinggi sesuai dengan persamaan Hall-Petch (Persamaan 1), seperti yang terlihat pada Tabel 6 dan Gambar 11 dimana ukuran butir yang semakin halus menunjukkan tren positif terhadap peningkatan kekuatan luluh dari

material benda uji paduan Cu-Zn 70/30 hasil warm roll.

Pada studi ini dengan peningkatan regangan

warm rolling mencapai 0,5654 menghasilkan

peningkatan kehalusan butir atau d-1/2 _semakin besar (μm) pada Gambar 7, sehingga berdampak pada peningkatan kekerasan (Gambar 10), dan peningkatan yield strength (Gambar 11).

Tabel 6. Pengukuran besar butir (µm) setelah deformasi pada bagian tengah dan tepi

Regangan Canai Hangat d-1/2 butir (rata2) Yield Strength (MPa) UTS (MPa) e (%) 0,449832 0,150 402,04 505,18 21 0,506184 0,158 437,5 502,29 6 0,565428 0,178 435,26 533,05 10

Gambar 11. Hubungan antara tingkat kehalusan butir rata-rata, d-1/2 _{dengan kekuatan tarik (MPa) dari pelat Cu-Zn} yang diproses warm rolling

Gambar 11 menunjukkan bahwa dengan semakin meningkatnya kehalusan butir atau d-1/2 semakin besar, maka menunjukkan tren yang semakin positif terhadap peningkatan kekuatan luluh. Tren positif ini sesuai dengan persamaan Hall-Petch seperti yang terlihat pada Gambar 1, yaitu dengan semakin meningkatnya kehalusan butir atau d-1/2 _{semakin tinggi maka dapat} meningkatkan kekuatan luluh material. Material dengan butir yang halus (yang memiliki butir kecil) lebih keras dan kuat dibandingkan material dengan butir kasar, karena butir halus memiliki area batas butir total yang lebih luas untuk menghalangi pergerakan dislokasi sesuai dengan Persamaan Hall-Petch (Persamaan 1)[7]_.

Nilai UTS tertinggi tercapai ketika proses deformasi warm rolling mencapai regangan 0,565428. Hal ini berhubungan dengan ukuran butir yang kehalusannya semakin meningkat dengan peningkatan regangan warm rolling (Gambar 7). Hal ini berdampak pada meningkatnya kekuatan luluh dan UTS dari material paduan Cu-Zn 70/30 yang masing-masing mencapai 435 MPa dan 533 MPa dengan semakin meningkatnya regangan warm rolling seperti yang terlihat pada Gambar 11.

Pengaruh Thermomechanical Controlled Processed …../ Eka Febriyanti| 147 Oleh karena kekuatan luluh berbanding

terbalik dengan persentase elongasi sehingga ukuran butir yang semakin halus atau d-1/2 yang semakin besar maka persentase elongasinya semakin rendah, seperti yang terlihat pada Gambar 12.

Gambar 12. Hubungan antara tingkat kehalusan butir rata-rata, d-1/2 _{dengan % elongasi dari pelat Cu-Zn yang} diproses warmt rolling

4.

K

ESIMPULAN

Peningkatan derajat deformasi warm rolling mencapai 38,7% dalam paduan Cu/Zn 70/30 menunjukkan adanya tren positif terhadap peningkatan regangan hingga mencapai 0,565423. Dengan semakin besar regangan hot

rolling maka bentuk butir yang dihasilkan

semakin halus ditandai dengan tren ukuran butir, d-1/2 _{(μm) yang semakin besar. Semakin kecil} ukuran butir maka nilai d-1/2 _{semakin besar,} sehingga menghasilkan kekerasan yang semakin tinggi. Nilai d-1/2 _{yang semakin besar atau} ukuran butir semakin kecil maka kekuatan luluh dan kekuatan tarik maksimum semakin meningkat, namun nilai % elongasinya semakin menurun, dan kembali meningkat pada derajat deformasi 38,7%.

U

CAPAN

T

ERIMA

K

ASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada Kemenristekdikti yang memberikan beasiswa sehingga penulis dapat melanjutkan pendidikan S2 DTMM FTUI dan melakukan penelitian. Ucapan terima kasih juga kepada Dr. Barman Tambunan selaku Kepala B2TKS BPPT, Dr. Sri Harjanto selaku Kepala Jurusan DTMM FTUI, dan Dr.Ing.H.Agus Suhartono selaku Kepala Bidang Kajian Material B2TKS, untuk koordinasi dan pemberian ijin dalam menggunakan alat uji laboratorium.

D

AFTAR

P

USTAKA

[1]

Callister Jr., William D. 2007, “An Introduction : Material Science and

Engineering,” John Wiley & Son Inc., pp.373, 2007.

[2]

Azushima, A., R.Kopp, A.Korkohen, D.Y.Yang, F.Micari, G.D.Lahoti, “Severe Plastic Deformation (SPD) Process for Metals,” CIRP Annuals Manufacture

Technology., Vol.57, pp.716-735, 2008.

[3]

Joanne, N. 2000. What are TMCP

(Thermo-mechanically Controlled Processed) Steel. TWI Ltd, 2000.

[4]

Yuqing, “Ultra-Fine Grained Steel,”

Metallurgical Industry Press Trans., 2009.

[5]

Yajima et al, “Extensive Application of TMCP-manufactured High Tensile Steel Plates to Ship Hulls and Offshore Structures,” Mitsubishi Heavy Industries

Technical Review., Vol. 24 No.1, 2007.

[6]

Akbari G. H., C. M. Sellars, “Microstructural Development During Warm Rolling of IF Steel,” Journal of Acta

Metallurgica., Vol. 45. No.12. pp.

5047-5058, 2000.

[7]

Lange, K, “Plastic Deformation of Metals and Related Properties. Handbook of Metal Forming,” Mc.Graw-Hill. New York, 2000.

[8]

Dobatkin S., J. Zrnik, “Ultrafine-Grained

Low Carbon Steels by Severe Plastic Deformation,” Journal of Metalurgija., Vol. 47. pp.181-186, 2008.

[9]

Febriyanti, Eka, Dedi Priadi, Rini Riastuti, “Pengaruh Peningkatan Derajat Deformasi Hot rolling terhadap Morfologi Struktur Paduan Cu-Zn 70/30,” Prosiding SENAMM VIII., pp.10-16 : Yogyakarta, 2015.

[10]

ASTM E3. Standard Guide for Preparation for Metallographic Specimens, 2013.

[11]

ASTM E8. Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials, 2013.

[12]

ASTM E92. Standard Test Methods for Vickers Hardness of Metallic Materials, 2013.

[13]

F. J. Humphreys, and M.Hatherly, “Recrystallization and Related Annealing Phenomena,” Pergamon Press., 2004.

[14]

Nestorovic S., Desimir Markovic, Ljubica

Ivanic, “Influence of Degree of Deformation in Rolling on Anneal Hardening Effect of A Cast Copper Alloy,”

Bulletin Material Science., Vol. 26. No. 6.

pp. 601–604, 2003.

[15]

Harold L.Walker, “Grain Size Produced by Recrystallization and Coalescene in Cold Rolled Cartridge Brass,” Buletin Series No.

359. University of Illinois., Vol.43. No. 21,

148 | Majalah Metalurgi, V 30.3.2015, ISSN 0126-3188/ 141-148

[16]

C. Zheng, N. Xiao, “Microstructure

Prediction of The Austenite Recrystallization During Multi-Pass Steel Strip Hot Rolling,” Computational

Materials Science., Vol. 44. pp.507-514,

2008.

[17]

Verlinden, Berth, Julian Driver, Indradev Samadjar & Roger D.Doherty, “Thermo-Mechanical Processed of Metallic Materials,” Pergamon Press Elsevier. Ltd., Vol.11, 2007.

[18]

Charlie R.Brooks, “Heat Treatment. Structure and Properties of Non-Ferrous Alloys,” ASM International., 2000.

[19]

Y.Liu, F.Zhu, et.al, “Effect of TMCP Parameters on Microstructure and Properties of Nb-Ti Microalloyed Steel,” Iron and Steel Institute of Japan

International Journal., Vol. 45. No.6.

pp.851-857, 2005.

[20]

Edwin Scott, Jr, “ASA Materials Markket Digest,” pp.1-6, 2009.

[21]

Suryadi, Suryadi, R.A.M Napitupulu, Dedi Priadi, Amin Suhadi, E.S. Siradjh, “Effect of Equa Channel Angular Pressing and Post Heating on Microstructure and Hardness of Cu-Zn 70-30,” Journal of Advanced

Material Research., Vol.789. pp.373-378,

2013.

[22]

Zainul Huda, Ooi Soo Peng, “Computation of Critical % Deformation and Its Effect on The Microstructure and Hardness of Commercial Purity Aluminum”. Mems

Technology and Devices., Stanford

Publishing Singapore, pp. 385-391, 2007.

[23]

William F.Hosford, Robert M.Caddell,

“Metal forming Mechanics and Metallurgy,” Prentice Hall-Inc., 2009.

   

VOLUME 30 NOMOR 3, DESEMBER 2015 ISSN 0126 – 3188

AKREDITASI : SK 637/AU3/P2MI-LIPI/07/2015

Pengantar Redaksi... xxiii

Abstrak………... xxv

Proses Pengambilan Unsur Mangan Dan Besi Dari Limbah Pengolahan Bijih Mangan Tasikmalaya

Ariyo Suharyanto,dkk... 95-104

Pengaruh Pencampuran Dan Rasio Dopan/Prekursor Dalam Pembuatan Lapisan Tipis Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) Berbasis Timah (II) Klorida

Latifa Hanum Lalasari, dkk……….…………...105-114

Studi Perilaku Pelindian Bijih Besi Nikel Limonit Dari Pulau Halmahera Dalam Larutan Asam Nitrat

Muhammad Wildanil Fathoni, dkk………...115-124

Pengaruh Ukuran Butiran Terhadap Struktur Kristal Pada Proses Kalsinasi Parsial Dolomit

Eko Sulistiyono, dkk... 125-132

Pengaruh Mo Dan Ni Terhadap Struktur Mikro Dan Kekerasan Baja Tahan Karat Martensitik 13Cr

Efendi Mabruri, dkk………...133-140

Pengaruh Thermomechanical Controlled Processed (TMCP) Terhadap Penghalusan Butir Dan Sifat Mekanik Paduan Cu-Zn 70/30

Eka Febriyanti, dkk………...141-148

Ketahanan Aus Abrasif Dari Beberapa Jenis Modifikasi 13 Cr Baja Tahan Karat Martensit

Moch Syaiful Anwar, dkk……….149-154

Studi Awal Korosi Paduan Intermetalik Ni3(SiTi) Dengan Variasi Suhu Larutan Netral Sodium Klorida

Gadang Priyotomo...………155-160

Anodisasi Paduan Al 2024 T3 Dengan Metode Pulse Current Dalam Larutan Asam Tartarat-Sulfat (TSA)

M. Zaki Mubarok, dkk…………...…161-170 Indeks               Penanggung Jawab:

Kapuslit Metalurgi dan Material – LIPI

Dewan Redaksi :

Ketua Merangkap Anggota:

Dr. Ika Kartika, M.T, P2MM - LIPI

Anggota :

Dr. Ir. Djusman Sajuti (P2MM - LIPI, Metalurgi

Ekstraksi)

Dr. Ir. Rudi Subagja (P2MM - LIPI, Metalurgi

Ekstraksi)

Dr. Ir. Florentinus Firdiyono (P2MM - LIPI,

Metalurgi Ekstraksi)

Dr. Ing. Andika W. Pramono, M. Sc (P2MM -

LIPI, Fungsional Material)

Dr. Nono Darsono (P2MM - LIPI, Fungsional

Material)

Mitra Bestari :

Dr. Ir. Hadi Suwarno, M.Eng (BATAN - Ilmu

Material)

Dr. Nyoman Jujur (BPPT - Material Metalurgi)

Dr. Timotius Pasang (AUT University, New

Zealand - Pembentukan Logam)

Pelaksana Redaksi:

Dr. Latifa Hanum Lalasari Nadia C. Natasha, S.T M. Yunan Hasbi, S.T Agus Budi Prasetyo, M.T Arif Nurhakim, S.Sos Noor Hidayah, S.Ip Bahari, BE

Galih Senopati, S.T

Penerbit:

Pusat Penelitian Metalurgi dan Material – LIPI Ged. 470, Kawasan Puspiptek Serpong, Tangsel Telp: (021) 7560911, Fax: (021) 7560553

Alamat Sekretariat:

Pusat Penelitian Metalurgi dan Material – LIPI Ged. 470, Kawasan Puspiptek Serpong, Tangsel

Telp: (021) 7560911, Fax: (021) 7560553 E-mail : metalurgi_magz@yahoo.com

Majalah ilmu dan teknologi terbit berkala setiap tahun, satu volume terdiri atas 3 nomor.

xxii|

Majalah Metalurgi, V 30.3.2015, ISSN 0126-3188                                                                                                            

Pengantar Redaksi

| xxiii

 

PENGANTAR REDAKSI

Syukur Alhamdulillah Majalah Metalurgi Volume 30 Nomor 3, Desember 2015 kali ini

menampilkan 9 buah tulisan.

Tulisan pertama hasil penelitian disampaikan oleh Ariyo Suharyanto dan kawan-kawan

menulis tentang

Proses Pengambilan Unsur Mangan Dan Besi Dari Limbah Pengolahan

Bijih Mangan Tasikmalaya.

Selanjutnya Latifa Hanum Lalasari dan kawan-kawan menulis

tentang

Pengaruh Pencampuran Dan Rasio Dopan/Prekursor Dalam Pembuatan Lapisan

Tipis Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) Berbasis Timah (II) Klorida.

Sedangkan Muhammad

Wildanil Fathoni dan kawan-kawan menulis tentang

Studi Perilaku Pelindian Bijih Besi Nikel

Limonit Dari Pulau Halmahera Dalam Larutan Asam Nitrat.

Eko Sulistiyono dan

kawan-kawan menulis tentang

Pengaruh Ukuran Butiran Terhadap Struktur Kristal Pada Proses

Kalsinasi Parsial Dolomit.

Efendi Mabruri dan kawan-kawan menulis tentang

Pengaruh Mo

Dan Ni Terhadap Struktur Mikro Dan Kekerasan Baja Tahan Karat Martensitik 13Cr,

kemudian

Eka Febriyanti dan kawan-kawan menulis tentang

Pengaruh Thermomechanical

Controlled Processed (TMCP) Terhadap Penghalusan Butir Dan Sifat Mekanik Paduan

Cu-Zn 70/30.

Selanjutnya Moch Syaiful Anwar dan kawan-kawan menulis tentang

Ketahanan

Aus Abrasif Dari Beberapa Jenis Modifikasi 13Cr Baja Tahan Karat Martensit.

Kemudian

Gadang Priyotomo menulis tentang

Studi Awal Korosi Paduan Intermetalik Ni3(SiTi) Dengan

Variasi Suhu Larutan Netral Sodium Klorida.

Kemudian terakhir yaitu M. Zaki Mubarok dan

kawan-kawan menulis tentang

Anodisasi Paduan Al 2024 T3 Dengan Metode Pulse Current

Dalam Larutan Asam Tartarat-Sulfat (TSA).

Tim Redaksi juga mengucapkan terima kasih kepada Ibu Soesaptri Oediyani

(Universitas Sultan Ageng Tirtayasa) dan Bapak Bagus Hayatul Jihad (LAPAN) yang telah

bergabung sebagai mitra bestari Majalah Metalurgi edisi kali ini.

Semoga penerbitan Majalah Metalurgi volume ini dapat bermanfaat bagi perkembangan

dunia penelitian di Indonesia.

REDAKSI

                                       

xxiv|

Majalah Metalurgi, V 30.3.2015, ISSN 0126-3188  

Abstrak

| xxv

METALURGI

(Metallurgy)

ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 3 Desember 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.

UDC (OXDCF) 622.7

Ariyo Suharyanto dan Eko Sulistiyono (Pusat Penelitian Metalurgi dan Material – LIPI)

Proses Pengambilan Unsur Mangan Dan Besi Dari Limbah Pengolahan Bijih Mangan Tasikmalaya Metalurgi, Vol 30 No. 3 Desember 2015

Perkembangan teknologi dan isu lingkungan, serta semakin menipisnya cadangan sumberdaya mineral yang ada dan mengingat masih tingginya kandungan unsur-unsur yang tertinggal dalam limbah sisa pengolahan mangan, serta pentingnya pemanfaatan mineral sekunder (daur ulang) untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku, maka dilakukan percobaan penelitian terkait hal ini. Penelitian ini dilakukan untuk memanfaatkan limbah hasil pengolahan bijih mangan Tasikmalaya. Proses recovery untuk memperoleh unsur berharga seperti Mn dan Fe dari limbah hasil pengolahan bijih mangan dapat dilakukan dengan beberapa tahap diantaranya pelarutan dengan menggunakan HCl, penentuan variasi rasio penambahan massa padatan, optimasi pelarutan, serta hidrolisis menggunakan amonia. Hasil yang diperoleh menunjukkan adanya tingkat kelarutan yang berbeda-beda dimana pelarutan yang paling efektif diberikan pada konsentrasi atau normalitas dari HCl 6 N. Pengaruh dari massa padatan yang digunakan menunjukkan bahwa semakin banyak massa padatan yang digunakan untuk dilarutkan, maka secara keseluruhan rasionya menurun. Kondisi optimum pada tahap variasi rasio penambahan padatan ini adalah pada proses ke 5. Pada proses ini menunjukkan perbandingan komposisi asam dan aquades 2 : 3. Kandungan unsur berharga Mn dan Fe yang terambil dari limbah pengolahan bijih mangan Tasikmalaya dengan recovery sebesar 92,83% untuk Mn, sedangkan untuk Fe belum dapat terambil dengan sempurna dikarenakan kandungannya relatif sangat kecil.

Kata Kunci: Bijih mangan, Mineral sekunder, Recoveri, Pengolahan limbah, Asam klorida (HCl), Fe, Mn Extraction of Manganese and Iron From Waste Treatment of Tasikmalaya Manganese Ore

It was important to do this research due to development of technology and enviromental issue, reducing of the mineral resource with high excess of elements content in manganese waste treatment, and the beneficial of secondary mineral used for raw materials. This research concern to utilize the waste treatment of Tasikmalaya ore manganese. Recovery process to gain valuable elements such as Mn and Fe from waste treatment of ore manganese can be done in several stages, such as dissolving into chloride acid (HCl), determination of various ratio of solid mass addition, optimation of dissolving process, and hydrolysis process by using ammonia.The results show different level of solubility, where the most effective dissolving obtained in 6 N of HCl concentration. The influence of used solid mass shows that with increasing the dissolving solid mass, the ratio will decrease. The optimum condition in the various ratio of solid additions show in process to 5. In the 5 process reached a comparison of acid and aquades approximately around 2:3. Mn as a valuable element has revealed around 92.83%, whereas Fe has not been drawn yet during waste treatment process due to very low content in the Tasikmalaya ore manganese.

xxvi |

Majalah Metalurgi, V 30.3.2015, ISSN 0126-3188 METALURGI

(Metallurgy)

ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 3 Desember 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.

UDC (OXDCF) 553.4

Latifa Hanum Lalasaria_{, Tri Arini}a_{, Akhmad Herman Yuwono}b_{, F. Firdiyono}a ₍a_{Pusat Penelitian Metalurgi dan} Material – LIPI, b_{Departemen Teknik Metalurgi dan Material – Universitas Indonesia)}

Pengaruh Pencampuran Dan Rasio Dopan/Prekursor Dalam Pembuatan Lapisan Tipis Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) Berbasis Timah (II) Klorida

Metalurgi, Vol 30 No. 3 Desember 2015

Flourine-doped tin oxide (FTO) merupakan oksida yang umum digunakan dalam pelapisan pada kaca yang diberi perlakuan tertentu agar dapat menghantarkan listrik. FTO ini diharapkan dapat menggantikan fungsi indium tin oxide (ITO) yang bahan bakunya sangat mahal dan tersedia dalam jumlah yang terbatas. Percobaan pendahuluan tentang pembuatan lapisan tipis F-SnO2 dilakukan menggunakan kombinasi metode sol gel dan dip coating. Percobaan ini menggunakan bahan baku timah (II) klorida hidrat (SnCl2.2H2O) sebagai prekursor dan ammonium florida (NH4F) sebagai doping. Hasil percobaan menunjukkan bahwa lamanya waktu pencampuran antar prekursor dan doping tidak begitu mempengaruhi kestabilan larutan. Faktor yang signifikan mempengaruhi adalah rasio konsentrasi dopan/prekursor (NH4F: SnCl2.2H2O) dan kondisi pencampuran antara prekursor dan doping. Rasio konsentrasi dopan/prekursor (NH4F: SnCl2.2H2O) sebesar 10% menghasilkan larutan konduktif paling stabil (US-1-½-½) dengan lapisan tipis FTO yang dihasilkan mempunyai morfologi heksagonal lebih teratur, seragam dan fasa Sn4OF6.

Kata Kunci: Flourine-doped tin oxide, Timah (II) klorida hidrat, Ammonium fluorida, Sol gel, Dip coating The Effect of Mixing Condition and Dopant/Precursor Ratio in Fabrication of Fluorine Doped Tin Oxide (FTO) Thin Film Based on Tin (II) Chloride

Fluorine-doped tin oxide (FTO) is an oxide that is commonly used in the coating on the glass treated a particular treatment in order to be able to conduct electricity. FTO is expected to replace indium tin oxide (ITO) whose raw materials are very expensive and available in limited quantities. Preliminary experiments on the manufacture of F-SnO2 thin film done with using combinations of sol gel method and dip coating. This experiment used the raw material of tin (II) chloride hydrate (SnCl2.2H2O) as precursors and ammonium fluoride (NH4F) as doping. The results showed that the processing time between the mixing of precursors and doping was not so affect the stability of the solution. The significant factor affecting was the concentration ratio of the dopant/precursor and the conditions of mixing between the precursors and doping. The concentration ratio of the dopant/precursors of 10% produced the most stable conductive solution (US-1-½-½) with a thin layer of FTO has generated more regular hexagonal morphology, uniform and phase of Sn4OF6.

Abstrak

| xxvii

METALURGI

(Metallurgy)

ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 3 Desember 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.

UDC (OXDCF) 622.7

Muhammad Wildanil Fathoni dan M. Zaki Mubarok (Program Studi Teknik Metalurgi, FTTM ITB) Studi Perilaku Pelindian Bijih Besi Nikel Limonit Dari Pulau Halmahera Dalam Larutan Asam Nitrat Metalurgi, Vol 30 No. 3 Desember 2015

Upaya-upaya untuk menurunkan kebutuhan reagen pelindi, baik dengan cara meningkatkan selektivitas pelindian bijih nikel laterit maupun meregenerasi reagen pelindi menjadi fokus perhatian peneliti dan dunia industri dalam beberapa tahun belakangan ini. Salah satu teknologi yang dikembangkan adalah pelindian bijih nikel laterit asam nitrat, dimana >95% asam nitrat yang digunakan dapat diregenerasi kembali. Pada paper ini didiskusikan perilaku pelindian bijih nikel laterit yang diperoleh dari Pulau Halmahera dalam larutan asam nitrat. Serangkaian percobaan pelindian dalam larutan asam nitrat telah dilakukan dengan variasi konsentrasi asam nitrat, persen padatan dan temperatur. Analisis ekeperimental faktorial desain 23 digunakan untuk mempelajari pengaruh variabel temperatur, konsentrasi asam dan persen padatan serta interaksi antara variabel-variabel tersebut dalam proses pelindian. Hasil percobaan menunjukkan bahwa ekstraksi Ni tertinggi yaitu 94% diperoleh pada pelindian selama 8 jam dengan konsentrasi asam 6M, 10% padatan dan temperatur 95 °C. Variabel yang paling berpengaruh pada ekstraksi Ni adalah temperatur dengan persen kontribusi mencapai 78%. Selektivitas (S) pelindian Ni terhadap Fe dan Mg relatif rendah, dengan nilai rata-rata SNi/Fe dan SNi/Mg masing-masing 0,53 dan 0,50. Konsumsi asam cukup tinggi, dimana konsumsi tertinggi pada temperatur 95 °C, konsentrasi asam 4M dan 10% padatan yaitu 1010 kg/ton bijih. Kata Kunci: Pelindian, Limonit, Nikel, Asam nitrat, Ekstraksi

Study on the Leaching Behaviour of Limonite Nickel Ore From Halmahera Island in Nitric Acid Solution Efforts to reduce the consumption of leaching agent either by increasing selectivity of nickel laterite ore leaching and regeneration of the leaching agent, are being the focus of researchers and industries in recent years. One of technologies that is developed is the leaching of laterite ore in nitric acid, through which more than 95% of nitric acid being used can be regenerated.In this paper, leaching behavior of nickel laterite ore from Halmahera Island is discussed. A series of leaching experiments in nitric acid solution has been carried out under variations of nitric acid concentration, solid percentage and temperature. Analysis using experimental factorial design of 23 was performed to determine the effects of temperature, acid concentration and solid percentage as well as the interaction between these variables toward nickel extraction during leaching. The experimental results show that the highest nickel extraction of 94%, was obtained from the leaching test for 8 hours using acid concentration of 6 M, 10% solid at temperature of 95 °C. The most influencing variable on nickel extraction is temperature with contribution of 78%. Selectivity of Ni leaching to Fe and Mg is relatively low, with average values of SNi/Fe and SNi/Mg of 0.53 and 0.50, respectively. Acid consumption in leaching process is relatively high, which the highest consumption was at leaching temperature of 95°C, acid concentration 4 M and 10% solid, namely 1010 kg/ton ore.

xxviii |

Majalah Metalurgi, V 30.3.2015, ISSN 0126-3188 METALURGI

(Metallurgy)

ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 3 Desember 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.

UDC (OXDCF) 552.5

Eko Sulistiyono, F. Firdiyono, Nadia Chrisayu Natasha, Deddy Sufiandi (Pusat Penelitian Metalurgi dan Material – LIPI)

Pengaruh Ukuran Butiran Terhadap Struktur Kristal Pada Proses Kalsinasi Parsial Dolomit Metalurgi, Vol 30 No. 3 Desember 2015

Salah satu proses yang menentukan pada pembuatan magnesium karbonat adalah proses kalsinasi mineral dolomit. Dari proses kalsinasi ini akan diketahui apakah terjadi pembentukan senyawa MgO, CaO, CaCO3 dan MgCO3. Pada proses kalsinasi diharapkan dapat membentuk mayoritas senyawa MgO. Pada tahapan proses selanjutnya diharapkan MgO yang terbentuk menjadi magnesium bikarbonat mampu larut dalam air dan kalsium berada dalam bentuk CaCO3 yang tidak larut dalam air. Pada penelitian ini telah dilakukan percobaan kalsinasi dolomit dari Gresik dengan variabel ukuran butiran, temperatur dan waktu proses. Dari hasil percobaan diketahui bahwa dolomit dari Gresik memiliki titik kalsinasi parsial antara temperatur 600 °C - 700 °C dan kalsinasi total antara temperatur 800 °C - 900 °C. Hasil percobaan juga menunjukkan bahwa ukuran butiran mempengaruhi waktu kalsinasi, ketika ukurannya mencapai 2,5 cm mempunyai waktu kalsinasi yang paling cepat. Namun hasil optimum belum ditemukan sehingga ukuran butiran di atas 2,5 cm dan skala percobaan lebih dari 100 gram perlu dilakukan.

Kata Kunci: Kalsinasi parsial, Kalsinasi total, Dolomit, Ukuran butiran

Effect of Particles Size to Crystal Structure in Partial Calcination Process of Dolomite

One of the processes that determine the magnesium carbonat production is calcination process in dolomit mineral. From that process can be known that MgO, CaO, CaCO3 and MgCO3 happened. On calcination process expected that MgO can be formed in large quantities and CaO in small quantities. On the next step expected that MgO which was formed as Mg(HCO3)2 soluble in water and calcium which was formed as CaCO3 not dissolved in water. This research has been done a calcination process on dolomite mineral from Gresik and used three variables such as particles size, temperature and time of this process. From the result of this research were known that the dolomite from Gresik has a partial calcination point around 600 °C until 700 °C, total calcination around 800 °C until 900 °C.The result also shows that the particles size effected the time of calcination, when its size reached 2.5 cm the calcination time was the fastest. But the optimal result was not found yet so that the particles size above 2.5 cm and the scale of the research above 100 g need to be done.

Abstrak

| xxix

METALURGI

(Metallurgy)

ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 3 Desember 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.

UDC (OXDCF) 620.112

Efendi Mabruri, Moch. Syaiful Anwar, Siska Prifiharni, Toni B. Romijarso, Bintang Adjiantoro (Pusat Penelitian Metalurgi dan Material – LIPI)

Pengaruh Mo Dan Ni Terhadap Struktur Mikro Dan Kekerasan Baja Tahan Karat Martensitik 13Cr Metalurgi, Vol 30 No. 3 Desember 2015

Sudu turbin uap pada umumnya dibuat dari baja tahan karat martensitik (tipe 13Cr) karena memiliki kekuatan tinggi, ketangguhan tinggi dan ketahanan korosi yang baik. Tulisan ini memaparkan pengaruh Mo dan Ni terhadap strukturmikro dan kekerasan baja tahan karat martensitik 13Cr dengan kondisi temperisasi pada 625 °C. Pengamatan strukturmikro dilakukan menggunakan mikroskop optik, SEM-EDS (scanning

electron microscopy-energy dispersive scanning) dan uji kekerasan dengan Rockwell C. Penambahan Mo ke

dalam baja tahan karat martensitik 13Cr meningkatkan kandungan fasa ferit delta di dalam strukturmikro dan menurunkan kekerasan baja yang bersangkutan. Sedangkan penambahan 3% Ni ke dalam baja tahan karat martensitik 13Cr yang mengandung 3% Mo menurunkan kandungan fasa ferit delta di dalam strukturmikro dan meningkatkan kekerasan. Karbida logam yang terbentuk merupakan senyawa M23C6 dan penambahan 3% Mo menurunkan kandungan Cr di dalam karbida logam tersebut akibat substitusi parsial Cr oleh Mo. Kata Kunci: Baja tahan karat martensitik 13 kromium, Molibdenum, Nikel, Ferit delta, Karbida logam The Effect of Mo And Ni on The Microstructure and Mechanical Properties of 13Cr Martensitic Stainless Steels

The 13Cr martensitic stainless steels have been widely used for turbine blade materials in steam turbine system due to high strength, high toughness and good corrosion resistance.This paper reports the effect of Mo and Ni on the microstructure and hardness of 13Cr martenstitic stainless steel in tempered condition at 625 °C. Optical microscope and SEM-EDS were used for microstructural observation and Rockwell C for hardness testing. The addition of Mo into 13Cr martensitic stainless steel increased delta ferrite content in the microstructure and decreased Rockwell C hardness. On the other hand, the addition of Ni into the steel containing 3% Mo decreased delta ferrite content and increased the hardness. With respect to metal carbide, EDS analysis confirmed the formation of M23C6 in the steels and Mo addition decreased Cr content in the carbide due to partial substitution of Cr with Mo.

xxx |

Majalah Metalurgi, V 30.3.2015, ISSN 0126-3188 METALURGI

(Metallurgy)

ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 3 Desember 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.

UDC (OXDCF) 541.36

Eka Febriantia_{, Dedi Priadi}b_{, Rini Riastuti}a ₍a_{Departemen Teknik Metalurgi dan Material – Universitas} Indonesia, b_{Balai Besar Teknologi Kekuatan Struktur - BPPT)}

Pengaruh Thermomechanical Controlled Processed (TMCP) Terhadap Penghalusan Butir Dan Sifat Mekanik Paduan Cu-Zn 70/30

Metalurgi, Vol 30 No. 3 Desember 2015

Paduan Cu-Zn 70/30 secara luas digunakan dalam banyak produk industri karena sifatnya yang unggul dan belum ada penggantinya. Untuk memperoleh material paduan Cu-Zn 70/30 dengan sifat mekanik tinggi maka dilakukan riset baik berupa material baru maupun modifikasi dari jenis material yang sudah ada agar sesuai dengan kebutuhan industri. Untuk meminimalisir biaya produksi namun tetap menghasilkan sifat mekanis yang baik tanpa penambahan paduan maka dikembangkan metode penghalusan butir yang mengacu pada hukum Hall-Petch. Salah satu alternatif proses fabrikasi untuk mengoptimalkan sifat mekanik paduan Cu-Zn 70/30 yaitu dengan metode thermomechanical controlled process (TMCP). TMCP yang dilakukan pada pelat paduan Cu-Zn 70/30 menggunakan variasi persentase deformasi sebanyak 32,25%, 35,48%, dan 38,7% dari proses hot rolling pada suhu 500 °C secara double pass reversible. Untuk paduan Cu-Zn 70/30, range pengerjaan TMCP berada pada 0,4 s/d 0,6 Tm yaitu berkisar antara suhu 382 °C-573 °C. Hasil metalografi didapat ukuran butir yang semakin menurun sebesar 29,53 μm di bagian tepi dan 33,47 μm di bagian tengah pada derajat deformasi 38,7%. Hasil Uji tarik dengan derajat deformasi 38,7% menghasilkan nilai ultimate tensile strength (UTS) sebesar 533 MPa, yield strength (YS) sebesar 435 MPa, dan persentase elongasi sebesar 10%. Untuk hasil pengujian kekerasan menghasilkan kekerasan sebesar 155 HV untuk bagian tepi dan 146 HV untuk bagian tengah pada derajat deformasi 38,7%.

Kata Kunci: Paduan Cu-Zn 70/30, Hall-petch, Butir halus, Sifat mekanis, TMCP

Influence of Thermomechanical Controlled Process on the Grain Size and Mechanical Properties of Cu-Zn 70/30

Cu-Zn 70/30 alloys are widely used in many industrial products because of its superior characteristic and there is no substitute. To obtain Cu-Zn alloy material whose higher mechanical properties then it is done research in the form of new material or modification material from existing types of materials to appropriate with industry necessary. To minimize production cost, but it still produce good mechanical properties without the addition of alloy then it is developed grain refinement method which refers to Hall-Petch law. One of fabrication process alternative to optimize the mechanical properties of Cu-Zn 70/30 alloy namely thermo mechanical controlled processed (TMCP) method. TMCP is conducted to Cu-Zn 70/30 alloy in various deformation percentage at a level of 32.25% 35.48%, and 38.7% at 500oC by double pass reversible method. For Cu-Zn 70/30 alloy the range suhu of TMCP is between 0.4-0.6 melting temperature or between 382°C-573°C. By metallographic examination is obtained decreasing of grain size of 29.53 μm at the edges and of 33.47 μm in the central part sample on 38.7% deformation degree. Meanwhile, by tensile testing can be seen that Cu-Zn 70/30 alloy material with 38.7% deformation degree produces ultimate tensile strength (UTS) value of 533 MPa, yield strength (YS) value of 435 MPa, and elongation percentage value of 10%. The hardness value obtained approximately around 155 HV to 146 HV in the edges to the middle part of material on 38.7% deformation degree.

Abstrak

| xxxi

METALURGI

(Metallurgy)

ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 3 Desember 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.

UDC (OXDCF) 620.112

Moch. Syaiful Anwar dan Efendi Mabruri (Pusat Penelitian Metalurgi dan Material - LIPI) Ketahanan Aus Abrasif Dari Beberapa Jenis Modifikasi 13Cr Baja Tahan Karat Martensit Metalurgi, Vol 30 No. 3 Desember 2015

Beberapa komponen dari turbin uap seperti sudu stator dan rotor sering mengalami berbagai macam jenis keausan yang disebabkan karena partikel padat erosi yang terbawa selama turbin beroperasi. Tulisan ini menyajikan ketahanan aus abrasi baja tahan karat martensit 13Cr dan modifikasinya. Sebanyak empat jenis modifikasi 13Cr baja tahan karat dipersiapkan untuk dilakukan proses peleburan secara induksi dan kemudian di cor menjadi ingot balok. Setelah melalui proses pengecoran, masing-masing ingot tersebut dilakukan proses tempa panas (hot forging) dan proses perlakuan panas pendinginan cepat (quenching) serta tempering. Empat jenis baja tahan karat tersebut dilakukan uji abrasi di bawah kertas amplas no. 120 dengan kecepatan putar 100 rpm pada pembebanan 100, 500 dan 1000 g, dan dengan jumlah putaran 100, 300, 500, 700 dan 1000 putaran. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sifat ketahanan aus abrasi yang paling tinggi terdapat pada baja tahan karat martensitik 13Cr3Mo3Ni dengan nilai kehilangan berat 43,13 mg/cm² dan kekerasan 47,5 HRc. Sedangkan sifat ketahanan aus abrasi yang paling rendah terdapat pada baja tahan karat martensitik 13Cr dengan nilai kehilangan berat 63,87 mg/cm² dan kekerasan 47,7 HRc.

Kata Kunci: Ketahanan aus abrasi, Baja tahan karat martensit, 13 Kromium-Molibdenum-Nikel, Kekerasan Rockwell C (HRc)

The Wear Abrasion Resistant of Modifications of 13Cr Martensitic Stainless Steel

The several components of steam turbine like the stator and rotor blade suffer from various kind of wear caused by solid particle erossion during turbine running. This paper presents the wear abrasion resistance of 13Cr martensitic stainless steel and its modifications. Four types of modification of 13Cr stainless steel is prepared with induction melting process and then cast into ingot molds. After casting process, each of ingot is conducted hot forging process followed by quenching and tempering process. Then the four type of stainless steel were conducted abrasion test against 120 SiC grinding paper, speed 100 rpm, load 100, 500 and 1000 g, and cycle 100, 300, 500, 700 and 1000 cycles. The results show that the higher wear abrasion resistant was found in the 13Cr3Mo3Ni martensitic stainless steel with weight loss of 43.13 mg/cm² and hardness of 47.5 HRc. The lower wear abrasion resistant was found in the 13Cr martensitic stainless steel with weight loss of 63.87 mg/cm² and hardness of 47.7 HRc.

Keywords: Abrasion wear resistance, Martensitic stainless steel, 13Chromium-Molybdenum-Nickel, Hardness Rockwell C (HRc)

xxxii |

Majalah Metalurgi, V 30.3.2015, ISSN 0126-3188 METALURGI

(Metallurgy)

ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 3 Desember 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.

UDC (OXDCF) 620.112

Gadang Priyotomo (Pusat Penelitian Metalurgi dan Material - LIPI)

Studi Awal Korosi Paduan Intermetalik Ni3(SiTi) Dengan Variasi Suhu Larutan Netral Sodium Klorida Metalurgi, Vol 30 No. 3 Desember 2015

Paduan intermetalik Ni3(Si,Ti) berfasa tunggal L12 digunakan sebagai kandidat material pada lingkungan suhu tinggi. Studi awal ini dilakukan melalui investigasi dengan uji rendam dan uji polarisasi dalam larutan netral NaCl 0,5 M pada suhu ruang, 40 °C dan 60 °C, dimana pengamatan morfologi paduan yang terkorosi dilakukan dengan peralatan scanning electron microscope. Kerentanan akibat korosi batas butir pada paduan intermetalik Ni3(Si,Ti) meningkat seiring dengan meningkatnya temperatur uji. Peningkatan temperatur uji memberikan efek sulitnya terbentuk lapisan film stabil ditandai oleh pengecilan daerah pasif paduan intermetalik Ni3(Si,Ti). Serangan batas butir paduan Ni3(Si,Ti) diindikasikan karena segregasi boron pada batas butir.

Kata Kunci: Korosi batas butir, Paduan intermetalik, Kurva polarisasi, Uji rendam, Sodium klorida

A Preliminary Study of Corrosion for Ni3(Si,Ti) Intermetallic Compound With Various Temperatures in Neutral Sodium Chloride Solution

The intermetallic compound of Ni3(Si,Ti) containing L12 single phase, have been applied as a candidate for high temperature material. This prelimenary study have been investigated using immersion test and polarization test in neutral 0.5 M NaCl solution at ambient temperature,of 40 °C and 60 °C, where the morfology of the corroded spesimens were observed by scanning electron microscope. The susceptibility of intergranular corrosion for this compound increases with increasing the temperature of solutions. The increase of temperature contributes for the diffulty of stable film formation with decreasing passive regions. The corrosion resistance of the compound decreased with increasing temperature test. It is implies that intergranular attack of the compound took place due to the presence of boron in grain boundaries.

Keywords: Intergranular corrosion, Intermetallic compound, Polarization curve, Immersion test, Sodium chloride

Abstrak

| xxxiii

METALURGI

(Metallurgy)

ISSN 0126 – 3188 Vol 30 No. 3 Desember 2015 Kata Kunci bersumber dari artikel. Lembar abstrak ini boleh diperbanyak tanpa izin dan biaya.

UDC (OXDCF) 549.7

M. Zaki Mubaroka_{, Fitrian M. Odang}a_{, Sutarno}b_{, Soleh Wahyudi}c ₍a_{Program Studi Teknik Metalurgi,} b_FTTM ITB, c_{PT. Rekayasa Plating)}

Anodisasi Paduan Al 2024 T3 Dengan Metode Pulse Current Dalam Larutan Asam Tartarat-Sulfat (TSA) Metalurgi, Vol 30 No. 3 Desember 2015

Sebagai alternatif terhadap proses anodisasi konvensional dalam larutan asam sulfat dan asam kromat, telah dikembangkan proses anodisasi dalam larutan asam tartarat-sulfat (TSA) untuk mendapatkan proses yang lebih ramah lingkungan dengan durasi yang lebih singkat dan menghasilkan morfologi lapisan anodize serta ketahanan korosi yang lebih baik pada paduan aluminium. Pada paper ini dipresentasikan hasil-hasil percobaan anodisasi paduan Al 2024 T3 dalam larutan asam tartarat-sulfat dengan metode pulse current dan didiskusikan pengaruh temperatur, tegangan, dan lama waktu anodisasi terhadap berat dan ketebalan lapisan anodize serta ketahanan korosi lapisan anodize. Hasil analisis variansi (ANOVA) 3 faktor menunjukkan urutan faktor yang paling berpengaruh terhadap tebal dan berat lapisan anodize setelah sealing secara berurutan adalah temperatur, tegangan sel, dan lama waktu anodisasi. Ketebalan lapisan anodize sebanding dengan rapat arus dan waktu anodisasi yang dipengaruhi oleh temperatur dan tegangan. Berdasarkan hasil response surface dan contour plot pengaruh temperatur dan tegangan terhadap rapat arus, ketebalan dan berat lapisan anodize serta jumlah pit yang terbentuk setelah uji sembur garam selama 336 jam, kondisi proses anodisasi Al 2024 T3 dengan metode pulse current yang disarankan adalah pada selang temperatur 23-30 °C dengan tegangan sel 7,3 - 10 V dan waktu proses selama 30 menit.

Kata Kunci: Al 2024 T3, Anodisasi, Pulse current, Asam tartarat-sulfat, ANOVA

Anodizing of Al 2024 T3 Alloy in Tartaric-Sulfuric Acid (TSA) Solution Using Pulse Current Method As an alternative to conventional anodization process in sulfuric acid and chromic acid, anodization method in a solution of tartaric-sulfuric acid (TSA) has been developed to obtain more environmentally-friendly process with shorter duration and producing a better morphology of the anodize layer for improving corrosion resistance of aluminium alloy. In the present paper, results of anodization tests of Al 2024 T3 aluminium alloy in artaricsulphuric acid solution using pulse current method is presented and the effects of temperature, voltage and duration of anodization process on the weight and thickness of anodize layer as well as its corrosion resistance is dicussed. The results of 3 factors analysis of variance (ANOVA) reveals that the sequence of the most influencing factors that affects the weight and thickness of anodize layer after sealing is temperature, cell voltage and duration of anodization. The thickness of anodize layer is proportional to the current density and duration of anodization which are influenced by temperature and anodization voltage. Based on the result of response surface and contour plot of the influences of temperature and voltage on current density, weight and thickness of anodize layer as well as the number of pit formed after 336 hour salt spray test, conditions suggested for Al 2024 T3 anodizing in TSA solution with pulse rectifier is at temperature range of 23-30 °C under cell voltage of 7.3 to 10 V for 30 minutes.