Sintesis Dan Karakterisasi Baja Feritik Ods (Oxide Dispersion Strengthened) Dengan Variasi Komposisi Cr Dan Waktu Milling

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang
Baja merupakan salah satu bahan yang sangat penting hampir disegala aspek
kehidupan. Peningkatan jumlah industri dibidang ini, berkaitan dengan tingginya
permintaan terhadap baja. Salah satu jenis baja yang sangat dibutuhkan adalah baja
yang tahan terhadap kondisi lingkungan yaitu tahan terhadap temperatur tinggi serta
tahan terhadap korosi. Baja paduan tahan panas feritik merupakan material yang
banyak digunakan dalam bidang industri, karena memiliki sifat tahan terhadap
korosi, dan juga sifat mekanik yang baik. Baja paduan tahan panas dengan dispersi
partikel oksida (ODS) merupakan salah satu material maju yang dikembangkan
untuk aplikasi suhu tinggi. Baja ODS ini menunjukkan karakteristik bahan yang
berguna dalam aplikasi nuklir dimasa depan dan merupakan salah satu bahan
material kelongsong bahan bakar dan struktur reaktor fusi (Generation IV reactors).
Sintesa baja ODS ini dilakukan dengan teknologi metalurgi serbuk dengan teknik
pemaduan mekanik (mechanical alloying). Proses tersebut dikembangkan dengan
teknik sebaran partikel-partikel oksida halus secara merata pada kisi-kisi bahan (Abu
Khalid, 2012).
Material dengan teknik sebaran partikel oksida ini memiliki keunggulan

karena partikel-partikel oksida yang tersebar menjadi impuritas di dalam struktur
material baja. Partikel-partikel oksida ini berfungsi sebagai penjepit (pinning) yang
menahan gerak dislokasi pada struktur material yang dapat meningkatkan kekuatan
bahan. Pada saat ini di Pusat Sains Teknologi Bahan Maju BATAN dikembangkan
dengan metode Arc Plasma Sintering, sebuah metode baru untuk sintering pada
material temperatur tinggi. Adapun keuntungan dari Arc Plasma Sinterring ini yaitu
mengefisiensi waktu dan konsumsi energi (Bandriyana, 2016).
Adapun partikel oksida yang pada umumnya digunakan adalah partikel yttria
oksida (Y2O3), partikel titanium oksida (TiO2) dan partikel zirconia oksida (ZrO2).
Zirkonia oksida merupakan senyawa bentukan dari zirconium yang berada dengan
udara. Zirkonium digunakan dalam paduan seperti zircaloy, menjadi bahan rekayasa
yang signifikan untuk aplikasi energi nuklir karena tidak mudah menyerap neutron ,

Universitas Sumatera Utara

2

memiliki kekuatan yang baik pada suhu tinggi, tahan korosi dari pendinginan cepat,
dan tidak membentuk isotop radioaktif. Adapun fungsi Chrom dalam baja ODS ini
yaitu meningkatkan kekerasan, kekuatan, ketahanan aus, kemampuan diperkeras,

ketahanan panas, tahan karat serta mudah dipoles. Pada baja paduan feritik memiliki
kandungan Chromium pada paduan berkisar antara 10,5%-30%. Untuk itu dalam
penelitian ini, komposisi chromium yang digunakan yaitu berkisar 15% - 25%
(Bandriyana, 2016).
Analisis hasil sintesis dilakukan melalui pengujian SEM (Scanning Electron
Microscope) dilengkapi dengan EDS- Energy Dispersive Spectrometry untuk
mengetahui morfologi, komposisi unsur dari sampel dan sebaran unsur-unsur
paduan, pengujian XRD (X-ray Difractometer) untuk mengidentifikasi fasa dari
sampel, pengujian mikroskop optik untuk mengetahui struktur mikronya, serta
pengujian Vickers Hardness untuk mengetahui hasil kekerasan pada sampel hasil
sintesis.

1.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah dari penelitian ini yaitu :
1. Bagaimana proses sintesis baja feritik ODS?
2. Bagaimana pengaruh waktu milling terhadap baja feritik ODS?
3. Bagaimana pengaruh komposisi chrom terhadap kekerasan baja feritik ODS?

1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu :

1. Untuk mengetahui pengaruh komposisi Cr dan waktu milling terhadap
struktur mikro.
2. Untuk mengetahui pengaruh komposisi Cr dan waktu milling terhadap
kekerasan paduan baja ODS.
3. Untuk mengetahui pengaruh waktu milling terhadap ukuran kristal baja oxide
dispersion strengthened (ODS).

Universitas Sumatera Utara

3

1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Pengamatan distribusi dan homogenitas untuk oksida zirkonia tidak dilakukan
secara detail dengan TEM.
2. Komposisi Chrom yang diamati berkisar 15%-25%.
3. Pengujian sifat mekanik hanya dilakukan dengan uji kekerasan untuk
menggambarkan kekuatan dari paduan baja ODS.

1.5 Manfaat Penelitian

Berdasarkan tujuan penelitian maka dapat diperoleh manfaat penelitian yaitu
Hasil yang diperoleh dalam penelitian ini diharapkan dapat memberikan data untuk
sintesa pembuatan baja ODS yang bermanfaat dalam aplikasi reaktor nuklir pada
suhu tinggi.

1.6 Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan pada masing-masing bab adalah sebagai berikut:
Bab I Pendahuluan
Bab ini mencakup latar belakang penelitian, rumusan masalah penelitian,
batasan masalah yang akan diteliti, tujuan penelitian, manfaat penelitian, dan
sistematika penulisan.
Bab II Tinjauan Pustaka
Bab ini membahas tentang landasan teori yang menjadi acuan untuk proses
pengambilan data, analisa data serta pembahasan.
Bab III Metodologi Penelitian
Bab ini mencakup tempat penelitian dan membahas tentang peralatan dan
bahan penelitian, diagram alir penelitian, prosedur penelitian, pengujian sampel.
Bab IV Hasil dan Pembahasan
Bab ini membahas tentang data hasil penelitian dan analisa data yang
diperoleh dari penelitian.

Bab V Kesimpulan dan Saran
Bab ini berisikan tentang kesimpulan yang diperoleh dari penelitian dan
memberikan saran untuk penelitian yang lebih lanjut.

Universitas Sumatera Utara