Abstrak

Plat baja yang telah di hot-rolled baik itu Acicular Ferrite (AF) maupun yang FerritePearlite (FP) dipanaskan kembali pada suhu 600oC, yang kemudian keadaan ini bernama Non-quenching Aging. Eksperimen ini menunjukan hasil kekuatan yang bebeda antara pipa baja AF dan FP, dimana Acicular Ferrite kekuatannya dapat meningkat dengan metode ini sementara Ferrite-Pearlite tidak bisa

Pendahuluan

Saat ini, para pembuat pipa baja sangat tertarik untuk meningkatkan kekuatan pipa baja agar dapat mentransport gas atau minyak pada suhu operasi yang tinggi, dimana pertimbangan terbesar mereka adalah masalah biaya Telah diketahui sebelumnya bahwa selama hot-rolling atau quench-aging (quenchtempering), element mikro-alloy dari mikro alloy baja dapat mengendap akibat dari dispersi carbonitride, proses ini dikenal dengan nama dispersion strengthening.

ContdDalam pengamatan mikro, umumnya pipa baja terdiri dari pipa baja acicular ferrite (AF) dan ferrite-pearlite (FP). Heat treatment pada suhu 600oC di kedua jenis pipa baja ini, yang dikenal dengan Non-quenching Aging, bertujuan untuk meningkatkan pengendapan dari carbonitride sehingga akan merubah sifat mekanik dari kedua pipa baja tersebut menjadi lebih kuat Metode Non-quenching aging ini berbeda dari metode pada konvensional umumnya seperti thermo-mechanical control process (TMCP) atau quench aging (quench temper ), yang mana hanya sebuah penambahan proses isothermal heat treatment pada suhu 600oC tanpa perubahan fasa yang terjadi dan tidak ada perubahan komposisi kimia. Hasilnya menunjukan bahwa pipa baja AF dapat dengan baik dikuatkan sementara pipa baja FP tidak bisa.

Prosedur Eksperimen

Tabel 1 menunjukan komposisi dari baja yang diuji. Baja A adalah pipa baja AF. B dan C adalah pipa baja FP.

Tabel 2 adalah jadwal non-quench aged untuk uji baja berikut lama pemanasan dan temperaturnya.

Contd

Sampel diperoleh dengan memotong plat baja hot-rolled komersial. Sampel untuk uji tensile dan uji impak Charpy dipotong dari tengah plat hot-rolled dengan arah transversal Tensile test dilakukan pada suhu kamar dengan kecepatan 5mm/min dengan mesin SCHENCK-100KN servo-hydraulic Mikrostruktur dari baja as-rolled dan yang telah di-aged dilihat dengan mikroskop optical microscopy (OM) dan transmission electron microscopy (TEM). Sampel untuk OM dipoles dan dietsa dengan nital 3%. Sampel untuk TEM, pertama disiapkan foil dari disc 300 ...

Hasil dan DiskusiGambar 1

Sampel baja AF sampel as-rolled(non-aged) dan aged pada baja A. a) sampel non-aged ; b) sampel di aged 600oC selama 3 jam ; c) sampel di aged 600oC selama 6 jam ; d) sampel di aged 600oC selama 10 jam

ContdGambar1 menunjukan hasil mikrograf optik baja A dari pipa baja AF. 1a. Sampel As-rolled (non-aged) menunjukan hasil yang luar biasa, dengan sempurna menghilangkan jaringan batas butir austenite dan menunjukan berbagai ukuran butir yang terdistribusi pada arah yang acak, nonpoligonal dan bersumbu tidak sama (non-equiaxed). Terdapat struktur yang saling berikatan yang ada di matriks AF ini dan diketahui sebagai ikatan komponen martensite/austenite (M/A). 1b,c,d. Berbeda dengan sampel as-rolled (non-aged), sampel yang di aged tetap menunjukan karakteristik AF tetapi strukturnya menjadi lebih homogen dan komponen martensite/austenite(M/A) hilang

Gambar 2

Gambar diatas merupakan gambar sampel A yaitu baja AF yang di-aged. a) as-rolled sample ; b) aged sample Terlihat bahwa masih terdapat struktur acicular ferrite pada gambar b setelah di aged, ditandai dengan kumpulan dari ferrite lath yang tersusun non parallel

Tabel sifat mekanik antara as-rolled (non-aged) steel dan aged steel pada baja acicular ferrite (AF)

I. II. III. IV. V.

Terlihat dari tabel di atas pipa baja yang di aged pada 600oC lebih besar kekuatannya daripada baja as-rolled (non-aged). Kekuatan mencapai puncaknya saat di aged 600oC selama 10 jam. 550oC --- 10 jam 600oC ---- 3 jam 600oC ---- 6 jam 600oC ----10 jam 600oC ---- 20 jam

Gambar 3

Hasil gambar dari pengamatan optik pada baja B dan C. a) as-rolled sample B ; b) aged sample B dengan proses I ; c) as-rolled sample C ; d) aged sample C dengan proses I Pada gambar a dan c polygon ferrite dan band-like pearlite. Pada gambar b dan d polygon ferrite dan polygon pearlite

Contd

Hasil gambar 3 menunjukan hasil pengamatan dengan mikroskop optik dari baja B dan baja C yang terdiri dari sample yang tidak di-aged (as-rolled) dan sampel yang di Aged Untuk as-rolled sample baik B maupun C, keduanya memiliki mikrostruktur ferriticpearlitic dalam pola yang sedikit terikat di dalam matriks ferrite Untuk sampel yang di-aged bedanya polanya menjadi melingkar dan lebih homogen

Tabel sifat mekanik dari baja B dan C yang merupakan baja Ferrite Pearlite (FP)

Pada baja B dan C yang merupakan baja FP tidak menunjukan perubahan kekuatan yang signifikan antara sampel non-aged (asrolled) dan yang di-aged

Pembahasan dan Analisa

Dari semua hasil di atas dianalisa bahwa elemen mikro alloy seperti Nb, V, dan Ti memiliki karakterisitik yang penting karena elemen-elemen ini dapat membentuk carbonitride dispersion dengan C dan/atau N yang dapat menguatkan pipa baja (dispersion strengthening)