Failure Analysis (1)

  

I. PENDAHULUAN

Pada saat suatu logam yang dijadikan bahan untuk membuat suatu komponen, dipajan (di expose) ke lingkungannya maka akan terjadi interaksi diantara keduanya. Lazimnya, karakteristik interaksi sudah diperhitungkan pada saat komponen tersebut dirancang untuk rentang waktu tertentu yang lazim dikenal dengan istilah “umur perancangan’ (design life time). Namun dalam praktek, tidak jarang komponen tersebut mengalami kerusakan / kegagalan jauh sebelum waktunya. Dari tabel 1 dapat dilihat penyebab kegagalan pada 350 industri kimia, pertambangan dan manufaktur yang paling dominan adalah yang berkaitan dengan kekeliruan dalam pemilihan bahan.

Tabel 1 : Penyebab kegagalan pada berbagai industri

NO	PENYEBAB KEGAGALAN	%
1	Kekeliruan dalam pemilihan material	40
2	Cacat fabrikasi	15
3	Kesalahan pelakuan panas	15
4	Kekeliruan dalam perencanaan mekanik	11
5	Kondisi operasi yang tidak terduga	8
6	Pengontrolan lingkungan yang tidak cermat	6
7	Kontrol kualitas dan inspeksi yang kurang	5

Dari tabel 2 dapat dilihat bahwa mekanisme kegagalannya yang paling dominan adalah yang berkaitan dengan masalah korosi. Padahal masalah korosi adalah masalah yang berkaitan dengan interaksi antara logam dengan lingkungannya.

Dengan demikian jelaslah bahwa faktor pemilihan logam yang tepat dan upaya untuk melindungi (memproteksi) logam merupakan upaya yang sangat penting yang lazim dilakukan oleh para disainer (perancang) pada saat merancang suatu komponen.

Tabel 2 : Mekanisme kegagalan pada beberapa industri

NO	MEKANISME KEGAGALAN	%
1	Korosi	29
2	Fatique	25
3	Patah getas	16
4	Overload	11
5	Korosi temperature tinggi	7
6	Stress Corrosion Cracking	6
7	Creep (stress Rupture)	3
8	Aus (wear)	3

Sumber : Rochim Suratman, ‘teknologi perlindungan logam’ , disampaikan pada seminar nasional oleh jurusan Teknik metalurgi UNJANI -bandung 2005.

Heat Treatment (perlakuan panas) 1

Definisi :

Perlakuan Panas adalah suatu proses mengubah sifat logam dengan jalan mengubah struktur mikro melalui proses pemanasan dan pengaturan kecepatan pendinginan dengan tanpa atau merubah komposisi kimia logam yang bersangkutan.

Tujuan :

Untuk mendapatkan sifat-sifat yang di inginkan sesuai dengan yang direncanakan (dalam batas-batasnya).

Prinsip Proses Perlakuan Panas adalah setiap proses pada logam tujuannya untuk memperbaiki sifat.

Proses perlakuan panas yang berbeda akan menghasilkan struktur mikro yang berbeda pula.

Struktur mikro yang akan ada pada baja akibat proses perlakuan panas adalah ferit, sementit, perlit, bainit, martensit dan karbida.

Ferit

• Terbentuk  dari  proses  pendinginan  yang  lambat  dari  austenit (baja hypoeutectoid)
• Bersifat lunak dan ulet
• Mempunyai konduktivitas panas yang tinggi

Sementit

• Senyawa besi dan karbon (Fe₃C)
• Bersifat keras
• Pada pendinginan lambat bentuknya lamellar.

Perlit

• Campuran antara ferit dan sementti
• Pada 0,8% karbon perlit yang tebentuk berupa campuran ferit dan sementit yang tampak seperti pelat-pelat yang tersusun secara bergantian.

Bainit

• Merupakan fasa yang kurang stabil (metastabil)
• Diperolah dari austenit pada temperatur yang lebih dari temperatur transformasi ke perlit dan lebih tinggi dari temperatur transformasi ke martensit.
• Hasil transformasi berupa struktur yang terdiri dari ferit dan sementit (tetapi bukan perlit).
• Kekerasan bervariasi tergantung pada temperatur transformasinya.
• Jika terbentuk pada temperatur yang relatif tinggi disebut upper bainit (strukturnya seperti perlit yang sangat halus).
• Jika terbentuk pada temperatur yang relatif rendah disebut lower bainit (strukturnya menyerupai martensit temper).

Martensit

• Merupakan fasa yang terbentuk akibat karbon larut lewat jenuh pada besi alfa.
• Terjadi dengan pendinginan yang cepat
• Sel satuannya Body Center Tetragonal (BCT)
• Atom karbon dianggap menggeser latis kubus menjadi tetragonal
• Makin tinggi konsentrasi karbon, makin banyak posisi interstisi yang terisi sehingga efek tetragonalitasnya makin besar.

Karbida

• Unsur-unsur paduan banyak digunakan untuk baja-baja perkakas (misalnya hot work tool steel, cold work tool steel, HSS)
• Meningkatkan ketahanan aus dan memelihara kestabilan pada temperatur tinggi.
• Keberadaan unsur paduan pada baja akan menimbulkan terbentuknya karbida seperti M₃C,M₂₃C₆,M6C,M7C_3.
• Karbida mempunyai kekerasan yang tinggi
• Banyaknya karbida yang terbentuk sangat dipengaruhi oleh persentase karbon dan unsur paduan serta tergantung jenis karbida yang akan terbentuk.

Adanya perbedaan kecepatan pendinginan pada proses perlakuan panas menyebabkan perbedaan struktur mikro yang terjadi.

Diagram fasa tidak dapat memberikan informasi struktur mikro yang terjadi jika kecepatan pendinginan berbeda (dalam kondisi tidak setimbang).

Untuk itu diperlukan suatu diagram yang dapat memberikan informasi struktur mikro yang terbentuk akibat proses pendinginan yang berbeda-beda yaitu diagram TTT (time-temperature-transformation), diagram S atau diagram C dan atau I-T diagram (isothermal-transformation).


sumber :
Ir. Kusharjanto, Jurusan Teknik Metalurgi Unjani, bandung 1998