UNTVERSTTAS KRTSTEN PETRA

JURNAL TEKNIK MESINrssN 1410-9867

Voiume 7, Nomor L, APriI 2005

Penanggung Jawab :

Ir. Ekadewi Anggraini Handoyo, M'Sc'

PemimPinUmum:

Ir. {tesmana Lim, M'Eng'

PemimPin Redaksi:

Roche Alimio S.T', M'Eng'

AnggotaRedaksi:

Ir. Oegik Soegihardjo M.A., M'Sc' (Kona7liE"e'g)

Ii Soejoio fiitio, M.T.M anf ' (Mnnufaktur)

ir. joni Dewanto, M.S. (Desain)

PenYuntingAhli:

Dr. Ing. Suwando Sugondo(PT. Agrindo SurabaYa)

Dr' IngHerman Sasongko

(lunnan Telsdk Mesin, tlutit t Telotologi 10 NoPembu Sutabaya)- Dr.Ir. Djoko Sungkono, M'Eng'

(lurunn Teknik Mesin, institut Teknologt 10 Nopember Surabaya)' Dr. Ir. I Wajan Berata, D'E'A'

Uunsan Teknik Mesin, Instititt Teknologi 10 Nopembu Surabaya)

Pelaksana Teknis :

Surnamo

Alamat Sekretariat / Redaksi:

Pusat Penelitian Universitas Kristen Petra

[. Siwalanke fto 121"-73L, Surabaya 60235, l:rdonesia

Telp. (031 ) 849483031., psw. 3L39-3 1 47, F ax' (031 ) 8435418

E-^^il : jumal-mesin@petra.ac.id, guslit@p9tg'petra'ac'id' httP: / / puslit.petra.ac.id /iownals /

Penerbit:

]urusan Teknik Mesin - Universitas Kristen Petra

IIIRNAL TEKNIK MESIN terakresitasi 9*gT Surat Keputusan Direktw ]enderal Pendidikan Tingg'Departemen

pendidikan Nasional No-oir iaOihtitrc"itZ0o2 yang ditetapkan pada tanggal 7-]anYT 2002, dan {iqerUaruidengan Surat Keput"r""'E""tttt ]-*ait^f , *l*lifp Ti.ggt,- Departemen Pendidikan Nasional Nomon

Zelditti/Xep/200s yang ditetapkan pada tanggal30 Mei 2005'

IIIRNAL TEKNIK MESIN diterbitkan 2 (dua) kali dalam'nfnNef- TEKNIK MESN menerima berlangganan, biaya

iersebut sudah termasuk ongkos kirim)

setahun yaitu pada bulan April dan bulan Oktober'

berlangfanan sebesar Rp. 40.000,- per tahun (biar-a

penulis yang ingrn mengajukan artikebrya ke ILIRNAL TEKNIK.MESIN harap menstranfer biaya administrasi Rp t

150.000,- per arrikel ("t?iiJT"ik ^"utitiaur.j ke rekming Pry{\ilg" "4u.g

LIK Petua Surabaya atas nama

RESMANA LiM (pusAT PENELnANI) No.'03+-0t-5usi-lz-t. Bukti"tansfer/pembayaran + hardcopy + diske:

harap dikirim ke alamat Sekretariat'

J-JURNAL TEKNIK MESIN

L.

2.

Volume 7, Nomor 1, Aprii 2005 ISSN 1410-9867

Daftar Isi

Mullite Ceramics: lts Propttics, Sbacfue, md WrcsisOleh: Juliana Anggono 1 - 10

Etek Shot PeeningTerhadap Korud RclakTegilg (SCC) Baja Karbon Rendah dalam Lingkungan AirLaut

t7-14

Analisa Sudut Belok Roda Belakilg S€b€ai Fmgsi Sudut Belok Roda Depan dan Kecepatan padaKendaraan Mini4WSOleh: YurnrkoTriwinamo,Taufiqllida)ratulhh 75 -2I

Perancangan Mesin Psnbuat Tepung TapiokaOletu Oegiksoegihardjo,Aninditya 22_27

Pengaruh Kadar Tioz Terhadap Kekuatan Bending Komposit serbuk AvriozOleh: Toto Rusiantq lilik Dwi Setyana 2g_U

Simulasi Model Matematis Kontrol Sistem Kontrol TraksiOleh: Ian Hardianto Siahaan, I Nyoman Sutantra ......... gS _ 42

I

Efek Shot Peening Terhadap Korosi RetakTqang (SCC) Baja Karfun Rendah dalam Lingkungan Air l-ad (Mohammad Badaruddin, et at.)

Efek shot Peening Terhadap Korosi Retak regang (Scc) Baja KarbonRendah dalam Lingkungan Air Laut

Mohammad Badaruddin, SugiyantoDosen Jurusan Teknik Mesin - Universitas Lampung

Email: mohabad@ unila.ac.id

Abstrak

T\-rjuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh shot peening terhadap korosi retak tegangbaja karbon rendah dalam lingkungan air laut yang mengandung 3,5 7a NaCl. Dmensi spesimen uji korosidibuat berdasarkan standar ASTM G39. Pengujian kekerasan dilakukan menggunakan mil.rovickresdengan beban 0,25fuf pada arah ketebalan bahan. Uji korosi dilakukan dengan mencelupkan dalam airlaut buatan selama 7 bulan. Hasil pengujian menunjukan bahwa spesimen uji cenderung lebih dominanterserang korosi sumuran (pitting corrosion). Korosi sumuran yang terbesar terdapat pada spesimen ujitanpa shot peening pada pembebanan static 707c. Terbentuknya korosi sumuran menjadi pemicuterbentuknya korosi retak tegang. Bentuk retak yang terdapat pada daerah korosi sumuran adalahintergranular bercabang yang merupakan hasil serangarr klorida pada baja karbon rendah.

Kata kunci: shot peening, korosi sumuran, korosi retak tegang.

Abstract

Thp aim of this study is to inuestigate the ffict of shot peening on stress corosion craching of a lowcarbon steel in ocean water enuironment. The dim"ension of specimens were prepdred in a.ccordance with the.ASTM G39. ThE hardness tusting was canied out using micouickers with 0,25 kgf todd in tfu tongitudinaldirection. The corrosion crorking fust was immersed into artifidnl sea water for about 7 months. Th.e fustshows that the pitting corrosion is daminantly nucleated at the metal film infurface. The biggest pittingcorrosion was occuted und.er the stati.c loa.ding of 70 for the specimcns unpeerwd. Thn presence of pittingcorrosion promotes strcss cotrosinn croching. Tfu crorking has a infurgranular branched. morphology whichis typical for tfu chlori.d.e cra.ching of low carbon stuel

I(eywords: shot peening, pitting corrosion, stress corrosion crarking.

Korosi retak tegang (SCC) adalah peristiwapembentukan dan perambatan retak dalam logamyang terjadi seca-ra simultan antara tegangan tarikyang bekerja pada bahan tersebut dengan ling-kungan yang korosif. Tercatat beberapa penelitiyang telah melakukan penelitian menyangkutkorosi retak tegang, diantaranya, James D. Fitz,dkk I7l, melakukan penelitian terhadap bajapaduan 67o Mo (IINS NO836Z), pada lingkunganair laut pada temperatur yang berbeda denganspesimen uji U-bend. Dimana hasil pengujian yangdidapat menunjukkan bahwa pada temperaturdiatas 1200C, SCC terjadi hanya bergantung darikandungan kloridanya, dengan bentuk perpatahanadalah transgranular bercabang. Ikltzler [8],melakukan penelitian pada stainless steel fasaaustenit yang di shot peening. Kesimpuian yangdidapat menu4jukan bahwa ketahanan materialterhadap korosi retak tegang yang terjadi sangatsignifikan terhadap beban yang diberikan, dimanawaktu proses pencelupan pada larutan 42 Vo MgClzpada temperatur I450C, dapat memperpanjangumur korosi retak tegang dari 38 jam menjadi 1000

1. Latar Belakang

Baja karbon banyak digr:nakan untuk stmkturkonstruksi di industri petrokimia, di konstruksipengeboran minyak lepas pantai, kerangka danbadan kapal, jembatan dan banyak lainnya.Pembebanan keberadaan konstruksi ini diling-kungan relatif korosif menimbulkan konstruksi iniriskan terhadap serangan korosi retak tegang(SCC). Korosi retak tegang yang terjadi pada suatubahan harus mendapat perhatian khusus karenapada kenyataannya, selama proses manufakturpermesinan seperti: milling, scrapping, atau peng-hilangan bagian-bagian tertentu pada materialdapat mengakibatkan ketidakseragaman sifatbahan sehingga kekuatannya akan menurun,meskipun bahan tersebut dirancang untuk mampumenahan beban, baik tarik, tekan, tekuk, puntir,atau beban kombinasi dari macam-macam jenispembebanan di atas .

Gatatan: Diskusi untuk makalah ini diterima sebelum tanggal 1 Juli2005. Diskusi yang layak muat akan diterbitkan pada Jumal TeknikMesin Volume 7 Nomor2 Oktober2005.

11

JURNAL TEKNIK MESTN Vot.7, No. 1, Aprit 2005: 11 - 14

jam pada pembebanan 70 Vo dan tegangan luluhbahan sedangkan pada beban 90 Vo peningkatanyang te{adi tidaklah signifikan. Kirk dan Render[5] melakukan penelitian pengaruh peening padakorosi retak tegang pada baja karbon denganmenggunakan spesimen U-bend yang direndampada larutan asam sulfat 30 Vo yang dipanaskanpada temperatur 670C. Retakan terjadi padategarrgan tinggi yaitu 90 Vo dari batas elastis logam,struktur mikro dan perlakuan panas sangatmempengaruhi baja terhadap korosi retak tegang..

Penelitian ini dilakukan unhrk mengetahuihubungan pengaruh proses permesinan (milling)pada baja karbon rendah yang di temper, yangkemudian diberikan perlakuan shot peening padapermukaannya, unhlk mengetahui pengaruhnyaterhadap korosi retak tegang dalam lingkungan airlaut buatan.

2. Metode Penelitian

Komposisi kimia dan sifat mekanis bajakarbon rendah yang digunakan dapat dilihat padatabel 1.

Tabel. 1. Komposisi Kirnia (wwo) dansifat Mekanis

C Si S p Fe Tegang?! Tegangan Elongasi" uttimate (Mpa) tutuh (Mpa) (%)

0,07 0,27 0,006 0,026 98,8 373,242 274,551 26,21

ttketebalan 10 mm kemudian dipotong searahpengerolan dan dibenhrk dengan dimensi panjang300 mm dan lebar 200 mm, Tabel 2.

Tabel 2. Macam-macarn Spesimen Uji Korosi danPerlakuannya

Pedakuan

. Jumlahsnor peentng

tekanan udara 2,94 Bar menggunakan bola bajaberdiameter 0,8 mm dengan covered 100%. Spesi-men uji korosi disiapkan sesuai standar ASTM G3g-99,[1], dengan pembebanan statik J0%. 70Vc dart90Vo tegangan luluh bahan. dan kemudian diren-dam dalam air laut buatan. 1-ang dibuat mem:rutstandar ASTM D1141-9S. [3].

3. Hasil dan Pembahasan

3.1 Hasil Uji Kekerasan

Pengujian dengan kekerasan dilalrrLan denganmenggunakan kekerasan milrorickers beban 0.25kgf. Lamanya waktu indent:<i adalah --kitar 15detik. Hasil uji kekerasan dapat dilihat pada gam-bar 1.

- F rc/- y.:: +€fim= 5},:' 1--' r.= ' 3/A },:{:=-.rE..a'r S_,:i 3-ri 2!.C >ct '=:?'d

oNdzi 150

6o6r -^^g ruu

sz50

RM

NSP

SP.lO

br t5

SP 20

Spesimen Miilinq duenchiltg dan' tempenng

o 50 1oo '*'T",'"Tr::;l-:i :5: :J:'. "r: 600

Gambar 1, Karakteristik distibusi nild kdrrsr h{a karbonyang distempedng 3S(FC s€fxna 4 jam dan dishot pening

Pada gambar 1, dapat rtilihat bahrsa semakinlama waktu yang diberikan dalam shot peening,maka akan meningkatkan nilaj kekera-ran padapermukaan bahan. Peningtatan ini karena defor_masi plastis yang terjadi pada permuliaan bahansetelah proses shot peening. -hingga dapatmenimbulkan kerapatan disloka--i. Semakin besardeformasi plastis yang diberikan. maka akanmenyebabkan bertambahnl'a dislokasi 1-ang akanmembentuk interaksi antar disloka_<i 1-ang satudengan yang lainnya. Interaksi ini erlian menyebab-kan kerapatan dislokasi l-ang tinggr terutama padabatas butirnya dan akan saling menghambat,sehingga dapat menimbulkan efek pengerasanregangan (strain hardening effect), (Farahi, dkk) t4l.

Perbedaan bentuk deformasi plastis yangdihasilkan akibat proses shot peening dapat dilihatpada gambar 2. I-ekukan-lekukan yang dihasilkanoleh sftof peening pada waktu peening sekitar 10detik tidak begitu padat, sedangkan pada waktu

!o

o

o

Keterangan: RM (raw material), NSP (tanpa shot peening), Sp (shofpeening)

Bahan tersebut kemudian permukaannya dimilling setebai 2,5 mm dan kemudian permukaanbahan diamplas dengan menggunakan kertas SiCdari grade 100 sampai b00. Sampel kemudiandif'anaskan pada suhu 8500C dan ditahan selama 2jam, lalu dtqueching dalam air. Temper diberikanpada temperatur 3500C selama 4 jarn. Setelahditemper bagian permukaan yang di machiningtadi kemudian dt shot peening dengan waktu 10detik, 15 detik dan 20 detik dengan intensitas

12

I.- I

EfekslptPeeningTerhadapKotosiReAkTqang(SCC)Bajal(atbnRendahctalamUngtunganAhb.rt (MohammadBadaruddin,etal.)

peening 15 dan 20 detik, lekukanlekukan yangdihasilkan hampir sama tingkat kepadatarurya.Namun besarnya deformasi plastis yang t€rjadipada permukaan bahan dengan waktu peeningyang bervariasi dapat menimbulkan tegangan sisatekan yang berbeda pada lapisan permukaan, halini dapat diindikasikan oleh hasil uji kekerasanmikrovickers. Tingkat kekerasan yang berbedadiukur dari jarak tepi pada ketebdan bahan yangsarna, menghasilkan tingkat kekerasan yangberbeda-beda pada spesimen dengan shot peeningdan tanpa shot peening.

Gambar2. Bentuk permukaan hasil shot peening denganwahu peening yang berbeda, (a) 10 deti( (b) 15

detik, dan (c) 20 detik pada tekanan 2,94Bar

3.2 Hasil Uji Korosi RetakTegang (SCC)

Sangat sulit sekali unhrk melihat benh:k retakyang terjadi akibat SCC pada setiap level bebanpengujian korosi. Namun setelah dilakukan ujiSEM pada setiap permukaan daerah pitbing, ter-nyata ditemukan korosi retak tegang pada spesi-men yang dt milling (NSP) dengan levelbebanT}Vodan lama perendaman sekitar 5 bulan. (Gambar B).Sedangkan pada spesimen dengan shot peeningtidak ditemukan adanya retak pada daerahpittingnya.

Pada gambar 3 dapat dijelaskan bahwa bahanterlebih dahulu mengalami korosi pitting yangcukup besar pada kedalaman permukaannya, se-iring lamanya waktu perendaman. Korosi pittingterus terjadi akan menjadi pemicu pembenh:kanretak awal pada daerah pitting. Menurut Prabhu-gaudmr dkk [9], korosi retak tegang terjadi padadaerah pitting disebabkan tiga parameter yaitu;media koros{ material dan tegangan yang diberi-kan saling beriteraksi. Baja yang masih mem-punyai lapisan pelindung pasif akan mr-rlai ter-bentuk celah (uoid) pada lapisan antar muka logam

dengan lingkungannya. Bila celah terbenhtksampai ukuran kritis, maka lapisan pasif (posslue

fi.lm) akan rusak, sehingga mulai terbentuknyapitting. Setelah itu korosi pitting akan terusmerambat melalui lapisan permukaan. Padaspesimen yang di shot peening, korosi pitting yangterbenh:k sangat kecil, Sehingga dapat disimpul-kan bahwa semakin dalamnya lapisan permukaanyang di shot peening, makapitting semakin lambatke dalam permukaan bahan.

(a) (b)Gambar 3. Pemukaan retak akibat korosi pada baja karbon

rendah yang di miling dan tempeing, (1) Bentukpitting dengan perbesaran 30X, (b) SCC padalokasi piftrngdengan perbesaran 100X (detail A)

Pada gambar 3b, dapat dilihat terbentuknyakorosi retak tegang yang bercabang pada daerahpitting. Menurut FYitz dan Gerlock, [7], bahwakorosi pitting akan menjadi pemicu terbenfuknyaSCC, disamping itu juga hrrunnya pH larutan dankandungan oksigen akan menjadi penyebab SCC.

Bentuk korosi retak tegang yang terdapat padabahan tarrpa shot peening, menunjukan benfukretak yang intergranular (Gambar 3b). Prosestempering pada bahan setelah dr mochining akarrmenghasilkan fase baru, yaitu struktur martensitpada batas kristal struktur paduan, Kirk andRender [5]. Pada bahan tersebut akan memilikitegangan sisa tarik mikro. Fase baru ini cenderungmengendap pada batas butir yang mempunyaipotensial elektrokimia yang berbeda dengan larut-an padat induknya. Dengan demikian akan terjadipada daerah-daerah anoda dan katoda didalamstruktur paduan itu dan bila fase baru itu adalahbersifat anoda terhadap batas kristalnya, makakorosi akan mengikuti batas butirnya. MemrrutJones [6], benhrk retak yang intergranular akjbattidak homogenya fase pada daerah batas butir.

5. Kesimpulan

Berdasarkan dari pembahasan sebelumnya,maka dapat diambil beberapa kesimpulan yaitu:1. Peningkatan nilai kekerasan pada bahan yang

dt shot peening menghasilkan deformasi plastispada permukaannya, yang dapat menimbulkanefek pengerasan regangan. Semakin lama waktupeening, maka kekerasan yang dihasilkan se-makinmeningkat.

13

JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 7, No. 1, April 2005: 1 1 - 14

2.

3.

Bentuk retak yang terjadi selama pengujiankormi retak tegang, menghasilkan rctak inter-gmrular pada spesimen tanpa shot peeningpada level beban 70Vo. Akibat terbentuknya fasemartensit pada batas butir yang lebih bersifatanoda dari larutan padat induknya.Tidak ditemukannya korosi retak tegang (SCC)

pada bahan yarrg drshot peening memrnjukanbahwa, proses shot peening adalah salah satumetode yang dapat diaplikasikan dalam men-cegah terjadinya SCC pada logam dalam ling-kungan korosif.

Daftar Pustaka

l. ASTM G39, Standard Pra.ctire for Preparatinnand Use of Bent-Beam Stress-Corrosinn TestSpecimens, ASTM International, Annual Book ofASTM Standard, USA, 1999.

2. ASTM G44, Standard Practice for Exposure ofMetals and Alloys by Alternate Immersion inNeutral 3.5 7o Sodium Chloride Solution, ASTMInternational, Annual Book of ASTM Standard,usA,1999.

3. ASTM D1141, Standard Practice For The Prepa-ration of Substitute Ocean Water, ASTM Inter-national, Annual Book of ASTM Standard, USA.1998.

4. Farrahi, G.H, Lebrun, J.L and Couratin, D.,"Effect of Shot Peening on Residual Stress AndFatigue Life of Sptitrg steel, FFEM, 18(2), 1995,pp.217-220.

5. Kirk D., P.E. Render, Effect Of Peening On StressC orrosian Craching, brternational Conference ofShot Peening 7il', Warsaw, Poland., 1998, pp.167-176.

6. Denny A. Jones, Principles and Preuentinn ofCotosinn,2nd series, hentice Hall, New Jersey,USA, 1996, pp.238-239.

7. James. D. Flizt, Ronald. J.Gerlock, Chlorid.eSfress Corrosion Cracking Resistance Of 6 Vo MoStainless Steel NIoy ANS N08367). Desah-nation Journal, 13(5), 2001, pp.93-97.

8. Kritzler, J., Effect Of Shot Peening On StressCorrosion Craching On Austenitic Stainless Steel,International Conference of Shot Peening 7th ,

Marsaw, Poland, 1998, pp.199-208.

9. Prabhugaunkar, G.V, Rawat, M.S dan Prasad,C.R, Role of Shot Peening On Life Extension of72Vo Cr Tfurbine Blading Martensitic StaelSubjectud To SCC and Corrosion Fatigue,International Conference of Shot Peening 7m,

tr{arsaw, Poland., 1998, pp. 177-183.

14