KARAKTERISASI STRUKTUR MIKRO STAINLESS-STEEL HASIL IMPLANT ASI ION NITROGEN



dokumen-dokumen yang mirip
EFEK IMPLANTASI ION CERIUM TERHADAP SIFAT KETAHANAN KOROSI BAJA NIRKARAT TIPE AISI 316 L DALAM LINGKUNGAN ASAM SULFAT

PENGARUH IMPLANTASI ION-ION BORON DAN KARBON PAD A SIF AT MEKANIK PERMUKAAN BESI

PENGERASAN PERMUKAAN BAJA ST 40 DENGAN METODE CARBURIZING PLASMA LUCUTAN PIJAR

PENGARUH PROSES NITRIDASI ION PADA BIOMATERIAL TERHADAP KEKERASAN DAN KETAHANAN KOROSI

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Simposium Nasional Teknologi Terapan (SNTT) ISSN: X

BAB III PERCOBAAN DAN HASIL PERCOBAAN

Karakterisasi Material Bucket Teeth Excavator 2016

BAB III METODE PENELITIAN

BAB I PENDAHULUAN. ragam, oleh sebab itu manusia dituntut untuk semakin kreatif dan produktif dalam

BAB III METODE PENELITIAN

BAB III METODE PENELITIAN

BAB III PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA PENELITIAN

BAB 3 METODE PENELITIAN

Karakterisasi Material Sprocket

Prosiding Seminar Nasional Perkembangan Riset dan Teknologi di Bidang Industri ke-20 BAHAN TEKNIK MEKANIKA BAHAN

DEPOSISI LAPISAN NITRIDA PADA PERMUKAAN PIN DAN RING PISTON DENGAN METODA DC SPUTTERING

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III METODE PENELITIAN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III METODE PENELITIAN

PENGARUH DEPOSISI BAHAN STAINLESS STEEL (SS) AUSTENITIK TERHADAP SIFAT MEKANIK ALUMINIUM (Al)

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

PENGUJIAN SIFAT KETAHANAN OKSIDASI FEAL YANG DIIMPLANTASI ION CERIUM DENGAN TEKNIK SIKLUS TERMAL

PENGARUH IMPLANTSI ION TiN TERHADAP KEKERAS- AN DAN KEAUSAN TEPI PAHAT BUBUT HSS

Gambar 3.1 Diagram alur Penelitian

BAB III PROSEDUR PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan sesuai dengan diagram alir berikut ini : Pelat Baja Tipe SPHC JIS G Pembuatan Spesimen Uji

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III METODE PENELITIAN

Analisis Struktur Mikro (Metalografi)

IMPLANTASI ION SEBAGAI UPAYA MODIFIKASI SIFAT MEKANIK DAN ELEKTRIK BAHAN. Edi Istiyono. Jurusan Pendidikan Fisika, FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta

BAB III METODE PENELITIAN

PENGARUH VARIASI WAKTU TAHAN PADA PROSES NORMALIZING TERHADAP SIFAT MEKANIK DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 310S PADA PRESSURE VESSEL

VARIASI WAKTU HARD CHROMIUM PLATING TERHADAP KARAKTERISTIK STRUKTUR MIKRO, NILAI KEKERASAN DAN LAJU KOROSI BAJA KARBON RENDAH

BAB I PENDAHULUAN. pressure die casting type cold chamber yang berfungsi sebagai sepatu pendorong cairan

PENGARUH VARIASI ARUS TERHADAP STRUKTUR MIKRO, KEKERASAN DAN KEKUATAN SAMBUNGAN PADA PROSES PENGELASAN ALUMINIUM DENGAN METODE MIG

PENGARUH SURFACE TREATMENT METODA PLASMA NITRIDING TERHADAP KEKERASAN DAN KETAHANAN AUS PAHAT BUBUT BAHAN BAJA KECEPATAN TINGGI

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN. masing-masing benda uji, pada pengelasan las listrik dengan variasi arus 80, 90,

III. METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan dari bulan Oktober 2014 sampai Juni 2015di

BAB III METODE PENELITIAN. 3.1 Diagram Alir Penelitian Pada penelitian ini langkah-langkah pengujian mengacu pada diagram alir pada Gambar 3.1.

BAB III PERCOBAAN DAN HASIL PERCOBAAN

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB III METODE PENELITIAN

PENGARUH IMPLANTASI ION CHROM TERHADAP KEKERASAN DAN LAJU KOROSI BAJATAHAN KARAT AISI 316 L DALAM LARUTAN PBS

VARIASI TEMPERATUR PEMANASAN PADA PROSES PERLAKUAN PANAS TERHADAP KEKERASAN DENGAN MATERIAL SS 304L

Karakterisasi Material Sprocket

PENGARUH IMPLANTASI ION YTTRIUM (Y) TERHADAP SIFAT KETAHANAN OKSIDASI SUHU TINGGI MATERIAL FeAl DAN KARAKTERISASINYA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan pada bulan Februari 2013 sampai dengan selesai.

EFEK IMPLANTASI ELEMEN TERNER DAN KUATERNER TERHADAP KETAHANAN OKSIDASI PADUAN TITANIUM ALUMINIUM (TiAl)

STUDI PENGARUH VARIASI KUAT ARUS PENGELASAN PELAT AISI 444 MENGGUNAKAN ELEKTRODA AWS E316L

Gambar 3.1 Blok Diagram Metodologi Penelitian

PENGARUH IMPLANTASI ION ALUMINIUM NITRIDA TERHADAP KEKERASAN PADA BANTALAN BOLA (BALL BEARING)

Elman panjaitan2, Sulistioso G. S!, Ari Handayani2

JOB SHEET DAN LAPORAN PRAKTIKUM MATA KULIAH PRAKTIKUM METALURGI LAS

ANALISIS PENGERASAN PERMUKAAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 1045 MELALUI PROSES NITRIDASI MENGGUNAKAN MEDIA UREA

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

KARAKTERISASI PADUAN AlFeNiMg HASIL PELEBURAN DENGAN ARC FURNACE TERHADAP KEKERASAN

BAB III METODE PENELITIAN

PEMBUATAN STRUKTUR DUAL PHASE BAJA AISI 3120H DARI BESI LATERIT

III. METODOLOGI PENELITIAN. Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Mei-Agustus 2012 di Instalasi Elemen

BAB IV HASIL PENELITIAN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III METODE PENELITIAN dan dilaksanakan di Laboratorium Fisika Material Departemen Fisika

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

III. METODE PENELITIAN. Penelitian ini dilakukan pada Bulan September 2012 sampai dengan November

III. METODOLOGI. ini dibentuk menjadi spesimen kekerasan, spesimen uji tarik dan struktur mikro.

Alasan pengujian. Jenis Pengujian merusak (destructive test) pada las. Pengujian merusak (DT) pada las 08/01/2012

Gambar 2.1. Proses pengelasan Plug weld (Martin, 2007)

Analisa Temperatur Nitridisasi Gas Setelah Perlakuan Annealing pada Baja Perkakas

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB III METODE PENELITIAN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. DIAGRAM ALIR

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN. a) b) c) d)

ANALISIS STRESS CORROSION CRACKING AUSTENITIC STAINLESS STEEL (AISI 304) DENGAN METODE U-BEND PADA MEDIA KOROSIF HCL 1M

ANALISIS SIFAT FISIK LAPISAN TIPIS TITANIUM NITRIDA PADA BAJA AISI 410 YANG DILAPIS DENGAN METODE SPUTTERING

BAB III METODE PENELITIAN

BAB IV DATA DAN ANALISA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III METODE PENELITIAN. Metode penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah eksperimen,

STUDI EKSPERIMENTAL TENTANG PENGARUH VARIASI RAPAT ARUS PADA HARD CHROME ELECTROPLATING TERHADAP KARAKTERISTIK PERMUKAAN BAJA KARBON RENDAH

BAB IV PEMBAHASAN. BAB IV Pembahasan 69

PENGERASAN PERMUKAAN BAJA KARBON ST 40 DENGAN METODE NITRIDASI DALAM LARURATAN KALIUM NITRAT

PENGARUH V ARIASI BEBAN INDENTOR MICRO HARDNESS TESTER TERHADAP AKURASI DATA UJI KEKERASAN MATERIAL

PENGARUH PROSES PERLAKUAN PANAS TERHADAP KEKERASAN DAN STRUKTUR MIKRO BAJA AISI 310S

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

PENGARUH SUHU SUBSTRAT DAN WAKTU DEPOSISI TERHADAP STRUKTUR MIKRO LAPISAN FeN PADA RODA GIGI

Karakterisasi Material Bucket Teeth Excavator 2016

Gambar 4. Pemodelan terjadinya proses difusi: (a) Secara Interstisi, (b) Secara Substitusi (Budinski dan Budinski, 1999: 303).

Analisis Struktur Mikro Baja Tulangan Karbon Sedang

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

PENGARUH VARIASI JARAK PENEMBAKAN SHOT PEENING

UNIVERSITAS INDONESIA PENGARUH DERAJAT DEFORMASI TERHADAP STRUKTUR MIKRO, SIFAT MEKANIK DAN KETAHANAN KOROSI BAJA KARBON AISI 1010 TESIS

PENGARUH IMPLANTASI ION NITROGEN TERHADAP KEKERASAN BAJA TAHAN KARAT TIPE SS 316L YANG DIDEFORMASI DINGIN

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

PENUMBUHAN LAPIS LINDUNG NITRIDA PADA PERMUKAAN BAHAN STRUKTUR REAKTOR PADUAN FeCrNi

Transkripsi:

so Buku / Prosiding Pertemuan don Presentasl JImiah PPNY-BATAN. Yogyakarta :!J-23 April/996 KARAKTERISASI STRUKTUR MIKRO STAINLESS-STEEL HASIL IMPLANT ASI ION NITROGEN Lely Susita RM., Sudjatmoko, Tjipto S., Darsono, Sri Sulamdari, Supardjono PPNY-BATAN. JI. Babarsari Kotak Pos 1008. Yogyakarta 55010 ABSTRAK KARAKTERiSASI STRUKTUR lvl/krostainless-steel HASIL UI'IPLANTASIION NITROGEN. Telah dilakukan karakterisasi struktur mikro stainless steel austenitik 316L yang diimplantasi dengan ion liitrogellellergi 50. 60 don 80 /rev,sedangdosis ion bervariasidari 5 x /O/~ ion-'"",!sampai ".T101' ionic",!. Perubahan struktur mikro stainless-steel diamati dengan menggunakan mikroskop optik. Hasi/ pengamatan menunjukkan adanya perubahan ukuran butir setelah implantasi ion nitrogell. Dalam makalah ini juga disajikan hasi/ perubahan kekerasan sebagai akibat dari variasi energi dan dosis ion. Dari percobaan yang dilakukan diperoleh hasil bahwa kekerasan optimal dicapai pada energi ion 60 Ice" dan dosis 2,2 x 1017ion/cm!yaitll sebesar -109knoop. ABSTRACT MICROSTRUCTURE CHARACTERiZATION OF STAINLESS-STEEL h'i'iplanted BY NITROGE.\' ION.,'vlicrostructurecharacteri:ation ofss 316-L austenitic stainless-steel implanted by nitrogen ion at energy of 50, 60, 80 kev and ion dose of 5 x lotd ion/cm! to -1.0x 1017ion/cm! has been carried out. The microstructure change of SS 316-L was observed by means of an optical microscope. From the observation. it was found that there was a change. in grain si:e after nitrogen ion implantation. The change of surface hardness due to ion dose and energy variation is also presented in this paper. From the experiment.. it's was found that the optimal hardness of "09 KHN was achieved at the ion energy of 60 kef' and ion dose of2.2xi0t" ioll/cn/. PENDAHULUAN Da'am mempelajari sifat-sifat suatu material, analisa struktur mikro suatu material (logam) merupakan hal yang sangat penting. Hal ini disebabkan karena struktur mikro mempunyai pengaruh yang sangat dominan terhadap sifat mekanik, sifat kimia, maupun sifat teknologi. Sifat-sifat mekanik meliputi kekuatan, kekerasan, ketahanan lelah, ketahanan mulur maupun keuletannya. Sedang sifat kimia diantaranya sifat ketahanan korosi baik itu sifat ketahanan korosi tegangan maupun sifat ketahanan korosi lelah. Adapun sifat teknologi diantaranya sifat mampu bentuk, maupun mampu lasnya. Struktur mikro adalah struktur yang hanya bisa diamati melalui mikroskop baik itu mikroskop optik maupun mikroskop elektron. Informasi yang bisa diperoleh dari struktur mikro antara lain identifikasi rasa-rasa yang ada, presentase rasa, distribusi rasa, inklusi (pengotor), presipitat maupun ukuran butir. Dengan suatu perlakuan (panas) struktur mikro dapat diubah. Ini berarti untuk material dengan komposisi yang sarna dapat mempunyai sifat-sifat yang berbeda dad ini bisa diperoleh dengan tara mengubah struktur mikronya. Dengan kata lain untuk memperbaiki sifat-sifat suatu material sesuai dengan yang dikehendaki dapat diperoleh dengan tara mengubah struh.'turmikronya. Untuk mengubah struktur mikro di samping diperoleh dengan tara perlakuan panas dapat pula diperoleh dengan tara menambah unsur-unsur lain, istilah ini dikenal dengan nama paduano Dalam aplikasinya, sering perbaikan sifat-sifat suatu material hanya dikenakan pacta permukaan saja, misalnya pacta material-material yang akan digunakan sebagai recta gigi, paras, alar perkakas maupun "dies" (cetakan). Banyak tara yang bisa ditempuh untuk memperbaiki sifat-sifat permukaan material, baik tara konvensional maupun dengan tara modern. Yang di-maksud dengan tara konvensional adalah tara-tara karburasi, nitridasi, karbonitridasi, nyala api maupun tara induksi Lely Susita R.M., dkk. ISSN 0216-3128

PrO$/ding Perle/lJllan don Presen/a$i /lmiall PPNt'-BATAN. Yogyakarla 23-25 April 1996 8uku I 51 listrik. Sedang yang termasuk eara modem adalah eara yang memanfaatkan teknologi laser, plasma clanteknologi implan-tasi ion. Masing-masing eara mempunyaikelemahan clan keunggulan yang tidak dimilikisarlisarna lainnya. Keunggulan utama dari cara teknologi implantasi ion dibanding dengan eara-eara lainnya adalah bahwa selama proses tidak melibatkan unsur panas sehingga saar didinginkan tidak akan timbul thermal stress yang hal ini sangat tidak diinginkan, tidak terjadi distorsi bahan, kedalaman penyisipan atom dapat dikendalikan dengan akurat yaitu dengan pengaturan energi ion, kemumian atom dapat dikendalikan dengan akurat yaitu dengan pengaturan berkas ion menggunakan spektrometer massa clanprosesnyapun bersih karena dilakukan di dalam ruang hampa. Perbaikan sifat permukaan material dengan teknik implantasi ion adalah suatu upaya untuk memperbaiki sifat permukaan material dengan eara menyisipkan ion-ion nitrogen energi tinggi kedalam permukaan material. Dengan l118suknya ion-ion nitrogen kedalam permukaan material berarti akan mengubah struktur mikro pada pennukaan material dengan kedalaman tertentu. Perubahan struktur mikro tersebut bisa terjadi karena akibat interaksi ion-ion energi tinggi dengan sasaran akan menyebabkan terciptanya pasangan kekosongan (vacancies) clan sisipan (imerstitiol1) clan pada kondisi tertentu akan terbentuk rasa baru yaitu rasa sistim Fe-N. Parameter-parameter yang sangat mempengaruhi basil sesuai dengan yang diinginkan adalah energi clandosis ion. Energi maksimum ion yang didepositkan pada material sangat dipengarllhiolch massa ion clanmassaatomsasaran. Dan encrgi ion tersebllt akan menentllkan jumlah pasangan kekosongan clan sisipan yang terbentuk clan selanjutnya juga akan menentukan terbentuk atau tidaknya rasa bartl, dinamakan rasa kedua (secondphase). Pada dosis clan energi ion tertentu maka. efek pada material bisa menimbulkan efek perbaikan atau justru efek perusakan. Dengan alasan tersebut maka dalam penelitian ini akan diteliti seberapa jauh pengaruh dosis clan energi ion terhadap perubahan struktur mikronya. Untuk membuktikan bahwa ada korelasi yang sangat erat antara struktur mikro dengan sifat-sifat mekanik maka dalam penelitian inipun juga diukur perubahan kekerasan permukaan material sesuai dengan perubahan dosis clan energi ion yang dikenakan pada material. TAT A KERJA Preparasi Cuplikan Bahan cuplikan adalah stainless-steel austenitik 316-L berbentuk plat dengan ketebalan 2,5 mm. Kemudian dipotong menggunakan mesin gergaji intan atau EDM (Electric Discharge Machine) dengan ukuran 1,5 em x I em. Sebelum diimplantasi permukaan bahan terlebih dabuill dihaluskan dengan menggunakan kertas ampelas dari ukuran 80 sampai ukuran 2000. Kemudian dilanjutkan dengan proses penghalusan menggunakan pasta intan (diamond paste) sehingga diperoleh permukaan yang halos clan mengkilap. Setelah itu untuk menghilangkan serbuk kertas ampelas yang masih melekat dilakukan pencucian dengan air, terakhir dimasukkan dalam larutan alkohol 95 %. Implantasi Ion Implantasi ion adalah suatu proses yang dapat mengubah clan memperbaiki sifat-sifat permukaan suatu bahan, dengan cara menambahkan atom dopan dalam bentuk ion kecepatan tinggi yang dihasilkan oleh akselerator impantasi ion. Sesuai dengan namanya, akselerator implantasi ion adalah Blat untuk mencangkokkan ion ke dalam suatu bahan dengan cara mempercepat ion dopan sebelum dicangkokkan. Akselerator terdiri dari dub bagian yaitu main accelerator (bagian utama akselerator) clan optional accessories (pelengkap akselerator). Yang termasuk main accelerator adalah somber ion, sumber tegangan tinggi, sistem hamra, tabling akselerator clan sasaran. Sedangyang termasuk optional accessories adalah lensa kuadrupol, magnet pemisah clan penyapu berkas. Ion-ion basil ionisasi gas dopan di dalam somber ion, dipercepat dalam tabung akselerator. Berkas ion kemudian dilewatkan pada sebuah lensa kuadrupol agar dapat terfokus pada suatu titik yang diinginkan. Untuk memperoleh ion dopan yang benar-benar murni, maka berkas ion dimasukkan pada magnet pemisah, selanjutnya mengenai permukaan sasaran di dalam kalak sasaran. Pada teknik implantasi ion nitrogen ke dalam bahan stainless-steel, energi ion yang diterapkan sebesar 50, 60, 80 key clan arus ion ISSNO216-3128 Lely Susita R.M., dkk.

52 Bliku/ Presiding Perttmllan don Presentasl J/miah PPNY-BATAN. Yogyakarta 23-23 Apri//996 dibuat tetap yaitu 150 J.1A. Oiharapkan pada arus tersebut dapat diperoleh kondisi yang optimal. Sedangkan dosis ion divariasi dengan.cara memvariasi waktu implantasi yaitu 10, 30, 50, 70 dan 90 menit menurut persamaan It N",- Ae di mana N '" dosis ion (ion/cm2), I = arus ion (ampere), I = waktu implantasi (detik), A '" luas berkas ion (cm2), e = 1,6 x 10-19coulomb. Vji Kekerasan Mikro Kekerasan suatu bahan yang diartikan sebagai ketahanan terhadap penetrasi, memberikan indikasi sifat-sifat dcformasinya. Alat uji kckerasan menggunakan indentor berbentuk bola kecil, piramid atau tirus untuk membuat jejak pada bahan dengan pembebanan tertentu, nilai kekerasan diperoleh setelah diameter jejak diukur (jika menggunakan piramidajenis Vickers atau Knoop). Oalam penelitian ini dilakukan uji kekerasan mikro menggunakan Digital Type Microhardness Tester MX T 70 milik PAU-UGM. Untuk memperoleh ketelitian yang tinggi digunakan indentor piramida intan jenis Knoop. Nilai kekerasan Knoop suatu bahan didefinisikan sebagai beban terpasang dibagi dengan luas permukaan jejak piramida, dapat dituliskan menurut persamaan p p P KHN",-",-", 1423- A L2C 'L2 f1 P = beban yang diterapkan A = luasjejak yang ditimbulkan oleh beban L '" panjang diagonal C '" konstanta untuk sistim penumbuk Untuk mengetahui perubahan kekerasan pada bahan, maka dilakukan uji kekerasan mikro sebelum dan sesudah diimplantasi dengan ion nitrogen. Pengamatan Struktur Mikro Struktur mikro suatu bahan dapat diamati dengan berbagai tara bergantung pada informasi yang dibutuhkan. Pengamatan perubahan struktur mikro stainless-steel 316-L sebelum maupun sesudah diimplantasi dengan ion nitrogen menggunakan mikroskop optik milik Lab. Logam FT. Mesin UGM. Mikroskop optik biasanya tersusun alas tiga bagian pokok : (i) pemantul (illuminator), untuk memantulkan permukaan bahan cuplikan, (ii) lensa obyektif, yang memberikan daya pisah, dan (iii) lensa mala (eye piece), untuk memperbesar bayangan yang terbentuk oleh lensa obyektif. Cuplikan yang akan diamati struktur mikronya dipotong melintang kemudian dimounting dengan resin dan selanjutnya dipoles sampai halus. Setelah pemolesan kemudian dietsa dengan bantuan tarutao kimia yang sesuai (10 ml HCI, 90 ml etanol, 5 gr CuCIz). Proses kimia atau etsa permukaan, dapat memberikan banyak gambaran seperti keteraturan dan ukuran butir, distribusi rase dan cacat-cacat. HASIL DAN PEMBAHASAN HasH Vji Kekerasan Mikro Oalam penelitian ini telah dilakukan implantasi ion nitrogen pada permukaan plat stainless-steel ketebalan 2,5 mm yang dipotongpotong dengan ukuran 1,5 cm x I em untuk berbagai dosis ion pada energi 50, 60 dan 80 kev. Uji kekerasan mikro sesudah implantasi ion nitrogen pada stainless-steel dilakukan dengan peralatan Microhardness Tester MX T 70, dan hasil uji kekerasan mikro ditunjukkan pada label I. Oari data-data pada label ), selanjutnya dibuat grafik hubungan antara dosis ion nitrogen dan kekerasan mikro stainless-steel yang ditunjukkan pada Gambar I. Sebelum diimplantasi kekerasan mikro stainless-steel sebesar 241,45 knoop. Sesudah dilakukan implantasi kekerasan stainless-steel semakin meningkat dan mencapai kekerasan maksimum pada dosis 2,2 x 1017 ionlem~. Hal ini terjadi karena ion nitrogen bertumbukan dengan atom target yang menyebabkan kekosongan akibat tergesemya atom tadi dari tempatnya. Jika kekosongan yang terjadi terisi oleh ion nitrogen dengan serasi, maka menghasilkan kekerasan yang maksimum. Penambahan dosis selanjutnya justru akan menurunkan kekerasan stainless-steel. Hal ini disebabkan karena target sudah jenuh sebagai akibat kekosongan telah terisi penuh oleh ion nitrogen. Keadaan jenuh ini digambarkan sebagai suatu keadaan dimana kombinasi ion nitrogen dalam target sudah tidak serasi lagi. Lely Susita R.M.. dkk. ISSN 0216-3128

Pros/ding Pertemuan dan Presenla.s/ Jlm/ab PPNY-BATAN. Yogyakarta 23.25, April/996 Buku I 53 No.,',' " 'j I VIaktU'~"'j (menit) I 10 2 30 3 50 4 70 5 90 Tabel1. HasHuji kekerasanmikro (KlIN)E ";'50-I&Y;;,., 'r ":"~1!k 254,5 300,4 320,4 287,2 255,2 Kekerasan, KHN -46 1!. -?-«.ao ""'" ~ 1.410-\I -40 0 i- -a-«.ao,! c ~- 350 I // -"""'"..,../,/' 0. ' "-. [ /' ~ I /' ~ - ' 3OOe // <> '"'- "" V' "g "- a.-:::::::-:::::- -- ' '..o'f:;"-- I '-<>.,'.,. '. ' I ' ~. '-.ool," 0.6 6 Oosis. lon/cm2 X 1017 Gambar I. Hubungan antara dosis ion don kekerasan pada permukaan. Pactadosis yang memberikan kekerasan maksimum,yaitu pada dosis 2,2 x 1017ionlcm2 dilakukan variasi energi ion dari 50 key sampai 80 key. Temyata kekerasan optimum tercapai pada energi 60 key yaitu sebesar 408,9 knoop. Berarti terjadi peningkatan kekerasan sebesar 69% dibandingkan dengan kekerasan sebelum implantasi. Pada energi'ion yang lebihi>besar akan terjadi rearangement (atom target kembali pactaposisi semuta) disebabkan karena target sudah jenuh, sehingga akan menurunkan kekerasan stainless.steel. Juga terjadi efek sputter dimana ion-ion nitrogen mempunyai energi rekoil melebihi energi ikat permukaan sehingga atom-atom di pennukaan stainless-steel dihamburkan keluar dan menimbulkan kerusakan pada permukaannya. Karakterisasi Struktur Mikro Karakterisasi struktur mikro stainless steel sebelum dan sesudah diimplantasi dengan ion nitrogen dapat diketahui dari hasil pemotretan dengan bantuan mikroskop optik. Untuk dapat menampilkan karakterisasi struktur mikro maka "". cuplikan ",di~tsa'i"denganlarutan 10% HCI, 90% etanol dad5 g CuCI2. Gambar 2 menunjukkan struktur mikro stainless-steel sebelum diimplantasi. Pacta Gambar 2 terlihat bahwa struktumya terdiri dari butir austenit yang pipih memanjang. Struktur mikro stainless-steel yang diimplantasi pacta dosis 2,2 x 1017 ionlcm2 dad energi 50, 60, 80 key masingmasing ditunjukkan pacta Gambar 3, 4 dad 5. ISSNO216-3128 Lely Susita R.M., dkk.

S4 Buku / Prosiding Pertemuan dan Presentasi J/mlah PPNY-BATAN. Yogyakarla 23-23 Aprll/996 ';'1'".:::,:-,::,:::'.,:'~,o(._~".:~:"';-:~:',~-~. '-:..tf.,:,:'!,~,:,':.i":::,.. ~;,':,;:'7.i~': """','f:,;'~..~.., ~"""""" ::~ '.-"'-"..\.'" "'~c;;,.' ~~;i r?~it.~~~~:-~:~~:~~; ~~1~1 ~~;:~,~: f-}~,;."~ -.,"i."",--r.'l;40'~""."""!',"'"~..",.ii'r"'" "~' "'" ;.:l~~~if~t ~ ~Jf~ If;~~ffJr;:;J~~~~..:.~---L~;1t':"'A:E'~':" ',' ;""~~"~..' """~""~';"'. ~""I"~"":' ".;,'t) t,:..v./)';~' ;'~-"~::: ~:;"';';.~.;...::-::- =~.~::',~:~:.'- 7\'.'.=--':.:{~; ;~~.; 'f»,"-'~"""'.l.-:::::.',~";,,,""..""" ;.. '-'-"""~"" " ~~f'.".""":,~..;:".r ;"~"~"i-~ :":-t;'"..r':::-.';': ~::;:'4~t..;.;.,:.:."-""'t '.~-::.:t;,.'..."j JC',,.~" ;,.1.'.- 'T."-,-~-~,'.'~;""" ':)oc..,.~.'~ r.;_,.-.""-~"~<:--":::"'~'.- ~-""~.,,.'--~-'"1 "ow 'I!'~~ ::,...;').:."..~..,,~ ".,..,.~.;.'t":".~'~,".r',~\""" o.x,;:' 1~5~:j~:[~~~~::;':;.~:~}~~:ti~t~~:"J~::f ;.~;:~~~~;;:-;i ~.:,J;-.::.;,: ;.:,-,.""j::;~l!-"!:-""'",;- c~":':"':'~"4-~~' "7~ r,..~<.,~.~'f.1ji1~ if~~~~)i~~1~~:1~~~~~~~~'~~~ Gambar 2, S/ruklur mikro dari stainless sleet sebelum diimplan/asi. '" 11... v 11> ::J IT 110 III..' Gambar 3, Slrllk/ur mikro SS 316-Lyang diimplanlasi pada dosis 2,2 x 10/7don energi 50 kev, :; "', f l ~..' Gambar 4, S/ruk/ur mikro SS 3/6-:'"yang diimplantasi pada dosis 2,2 x 10/1 don energi 60 kev, Lcly Susita R,M., dkk. ISSN 0216-3128

Prosiding Perlemuon don Presentosi Ilmiah PPNY-BATAN. Yogyakarla 23-25 April/996 Buku / 55, '" ra., ~. 3 'C III v :;j,... III 1/1 ~. Gambar 5. Struktur mikro SS 316-Lyang diimplantasi pada dosis 2.2 X /0/7 dan energi 80 kev. Sesudah diimplantasi stainless-steel 316-L mempunyai struktur seperti pede struktur mikro sebelum diimplantasi tetapi memiliki butir austenit yang lebih halos (terlihat jelas pede Gambar 4). Hal ini disebabkan ketene bates butir yang merupakan susunan atom yang tidak teratur scmakin banyak. Karcna kctidak teraturan, make betas butir merupakan penghalang bagi gerakan dislokasi. Scdangkan material menjadi lebih keres bile di dalam material tersebut terdapat penghalangyang dapat menahan gerakan dislokasi. Sehingga makin banyak bates butir make kekerasan material makin naik. Hal ini sesuai dengan basil uji kekerasan mikro sesudah dilakukan implantasi dapat meningkatkan kekerasan stainless-steel. KESIMPULAN Hasil implantasi ion nitrogen pada stainless-steel dengan tenaga ion 50, 60, 80 key den variasi dosis dari 5 x 1016ion/cm2 sampai 5,8 x 1017ion/cm2menunjukkan: 1. Terjadi peningkatan kekerasan sebesar 69% dibanding dengan kekerasan sebelum diimplantasi pada tenaga ion 60 key den dosis 2.2 x 1017ion/cI112. 2. Struktur l11ikro stainless-steel sebelum diimplantasi terdiri dati butir austenit yang pipih memanjang. Sesudah diimplantasi mempunyai struktur seperti sebelum diimplantasi tetapi l11el11punyaibutir austenit yang ]ebih tarat. Butir-butir yang lebih rapat ini disebabkan ketene bates butir semakin banyak. Makin banyak bates butir kekerasan material makin meningkat. 3. Terdapat suatu hubungan antara struktur mikro dan kekerasan. UCAPAN TERIMA KASIH Penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. Bapak AI. Sunarto, Bapak Murtijan den Bapak Sumarmo yang telah membantu dalam pe]aksanaan eksperimen den penulisan makalah ini. 2. Laboratorium Logam FT Mesin UGM yang telah meminjamkan peralatan mikroskop optik. 3. PAU-UGM yang telah meminjamkan. peralateduji kekerasan mikro DAFTAR PUSTAKA I. FAYEULLE, S., et. ai., "TEM Study of The Structural Changes of Nitrogen Implanted Iron Alloys", Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B7/8, ]71-176, 1985. 2. DEARNALEY, G., et. ai., "Microhardness and Nitrogen Profiles in Ion Implanted Tungsten Carbide and Steels", Nuclear Instruments and ISS1'\O216-3128 Lely Susita R.M., dkk.

56 Buku/ Presiding Pertemuan don Presentasi llmiah PPNY-BATAN. Yogyakarta 23-23 April /996 Methods in Physics Research B7/8, 188-194, 1985. 3. ASHWORTH, V. et. ai., "Ion Implantation into Metals", Proceedings of the 3rd International Conference on Modification of Surface Properties of Metals by Ion Implantation, 1981. 4. Tjipto Suyitno, dkk., "Perbaikan Sifat Mekanik Permukaan Baja Karbon Medium Tipe AISI 1045 Dengan Teknik Implantasi Ion Nitrogen, disampaikan juga dalam PPI 1995/1996. 5. HALE, E.B.,et all, "Effects of Nitrogen Ion Implantation on The Wear Properties of Steels", Proceedings of The 3rd International Conference on Modificaton of Surface Properties of Metals by Ion Implantation, PergamonPress, 1981. TANYAJAWAB RilIlsaris - Apakah kedalaman penyisipan atom N2 ke dalam bahan mempengaruhi kualitas hasil analisis struktur (dalam hal ini dikaitkan dengan homogenitas bahan). Berapa dalam penyisipan (doping) N2 yang bisa diperoleh dari mesin implamasi ion yang saudari pakai. - Sudan dijelaskan berbagai tujuan penelitian secara teknis ilmiah, apakah bisa dijelaskan tujuan/sasaran penelitian yang lebih applicable (yang menunjukkan end user oriented yang lebih konkrit). - Apakah hasil kekerasan optimal yang saudari peroleh dengan metoda clan Blat yang dipakai sudan dibandingkan dengan metoda atau penggunaan Blat yang lain (comparison test result). Lely Susita R.M. - Keda/aman penyisipan Glom N2 ke do/am bahan akan mempengaruhi bahan. kg/au ler/a/u do/am akan menyebabkan sifat getas. Besarnya penyisipan (doping) N2 lerganlung dari bahannya. untuk SS yang diteliti bisa di/ihat perubahan struktur mikronya. - Bisa. misa/ untuk pengerasan pahal bublll. giro don sebagainya. - Be/urn dibandingkan. Tri Mardji Atmono - Apakah basil pengamatan struktur mikro bisa memberikan basil quantitatif dari kekerasan? - Tadi dijelaskan bahwa pengamatan struktur mikro bisa untuk menentukan sifat bahan, apakah ferri-ferro ataupun diamagnetik. Mohon dijelaskan bagaimana cara kerja mikroskop optik sehingga bisa menentukan sifat-sifat magnetik! - Seandainya energi ion maupun dosisnya diperbesar terns, apakah suatu saat terjadi harga jenuh (saturation) dari kekerasan? Atau bahkan akan menurun terus, mengapa? Lely Susita R.M. - Tidak bisa. - Untuk ferri-ferro ataupun diamagnetik lidak bisa. un/uk menenlukan sifal tersebut dapat di/akukan dengan difralesi netron. Mikroskop optik tidak bisa unwk menenwkan sifat magnetik. - Sepanjang presipitasi masih koheren dengan matrileswa/aupun energi diperbesar kekerasan meningkat. telapi presipitasi sesudah inkoheren akan terjadi second Jase akibatnya liienurunkan kekerasan. Lcly Susita R.M., dkk. ISSN 0216.3128