7
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 don80 /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 D a'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 mikros- kop 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

KARAKTERISASI STRUKTUR MIKRO STAINLESS-STEEL …

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: KARAKTERISASI STRUKTUR MIKRO STAINLESS-STEEL …

so Buku /Prosiding Pertemuan don Presentasl JImiah

PPNY-BATAN. Yogyakarta :!J-23 April/996

KARAKTERISASI STRUKTUR MIKRO STAINLESS-STEELHASIL IMPLANT ASI ION NITROGEN

Lely Susita RM., Sudjatmoko, Tjipto S., Darsono, Sri Sulamdari, SupardjonoPPNY-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 ionlIitrogellellergi 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. Dalammakalah 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 atenergy 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 theobservation. it was found that there was a change. in grain si:e after nitrogen ion implantation. Thechange of surface hardness due to ion dose and energy variation is also presented in this paper. From theexperiment.. it's was found that the optimal hardness of "09 KHN was achieved at the ion energy of 60kef' 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 inidisebabkan karena struktur mikro mempunyaipengaruh yang sangat dominan terhadap sifatmekanik, sifat kimia, maupun sifat teknologi.Sifat-sifat mekanik meliputi kekuatan, kekerasan,ketahanan lelah, ketahanan mulur maupunkeuletannya. Sedang sifat kimia diantaranya sifatketahanan korosi baik itu sifat ketahanan korositegangan maupun sifat ketahanan korosi lelah.Adapun sifat teknologi diantaranya sifat mampubentuk, maupun mampu lasnya.

Struktur mikro adalah struktur yang hanyabisa diamati melalui mikroskop baik itu mikros-kop optik maupun mikroskop elektron. Informasiyang bisa diperoleh dari struktur mikro antara lainidentifikasi rasa-rasa yang ada, presentase rasa,distribusi rasa, inklusi (pengotor), presipitat maupunukuran butir.

Dengan suatu perlakuan (panas) strukturmikro dapat diubah. Ini berarti untuk materialdengan komposisi yang sarna dapat mempunyaisifat-sifat yang berbeda daD ini bisa diperolehdengan tara mengubah struktur mikronya. Dengankata lain untuk memperbaiki sifat-sifat suatumaterial sesuai dengan yang dikehendaki dapatdiperoleh dengan tara mengubah struh.'turmikronya.

Untuk mengubah struktur mikro di sampingdiperoleh dengan tara perlakuan panas dapat puladiperoleh dengan tara menambah unsur-unsur lain,istilah ini dikenal dengan nama paduano Dalamaplikasinya, sering perbaikan sifat-sifat suatumaterial hanya dikenakan pacta permukaan saja,misalnya pacta material-material yang akandigunakan sebagai recta gigi, paras, alar perkakasmaupun "dies" (cetakan). Banyak tara yang bisaditempuh untuk memperbaiki sifat-sifat permukaanmaterial, baik tara konvensional maupun dengantara modern. Yang di-maksud dengan tarakonvensional adalah tara-tara karburasi, nitridasi,karbonitridasi, nyala api maupun tara induksi

Lely Susita R.M., dkk. ISSN 0216 - 3128

Page 2: KARAKTERISASI STRUKTUR MIKRO STAINLESS-STEEL …

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 adalaheara yang memanfaatkan teknologi laser, plasmaclanteknologi implan-tasi ion. Masing-masingearamempunyaikelemahan clan keunggulan yang tidakdimilikisarlIsarna lainnya.

Keunggulan utama dari cara teknologiimplantasi ion dibanding dengan eara-eara lain-nya adalah bahwa selama proses tidak melibatkanunsur panas sehingga saar didinginkan tidak akantimbul thermal stress yang hal ini sangat tidakdiinginkan, tidak terjadi distorsi bahan, kedalamanpenyisipan atom dapat dikendalikan dengan akuratyaitu dengan pengaturan energi ion, kemumianatom dapat dikendalikan dengan akurat yaitudengan pengaturan berkas ion menggunakanspektrometermassa clanprosesnyapun bersih karenadilakukan di dalam ruang hampa.

Perbaikan sifat permukaan material denganteknik implantasi ion adalah suatu upaya untukmemperbaiki sifat permukaan material denganeara menyisipkan ion-ion nitrogen energi tinggikedalam permukaan material. Dengan l118Suknyaion-ion nitrogen kedalam permukaan materialberarti akan mengubah struktur mikro padapennukaan material dengan kedalaman tertentu.Perubahan struktur mikro tersebut bisa terjadikarena akibat interaksi ion-ion energi tinggidengan sasaran akan menyebabkan terciptanyapasangan kekosongan (vacancies) clan sisipan(imerstitiol1) clan pada kondisi tertentu akanterbentuk rasa baru yaitu rasa sistim Fe-N.

Parameter-parameter yang sangat mem-pengaruhi basil sesuai dengan yang diinginkanadalah energi clandosis ion. Energi maksimum ionyang didepositkan pada material sangat di-pengarllhiolch massa ion clanmassaatomsasaran.Dan encrgi ion tersebllt akan menentllkan jumlahpasangan kekosongan clan sisipan yang terbentukclan selanjutnya juga akan menentukan terbentukatau tidaknya rasa bartl, dinamakan rasa kedua(secondphase).

Pada dosis clan energi ion tertentu maka.efek pada material bisa menimbulkan efek per-baikan atau justru efek perusakan. Dengan alasantersebut maka dalam penelitian ini akan ditelitiseberapa jauh pengaruh dosis clan energi ionterhadap perubahan struktur mikronya. Untukmembuktikanbahwa ada korelasi yang sangat eratantara struktur mikro dengan sifat-sifat mekanikmaka dalam penelitian inipun juga diukurperubahan kekerasan permukaan material sesuai

dengan perubahan dosis clanenergi ion yang dike-nakan pada material.

TAT A KERJA

Preparasi Cuplikan

Bahan cuplikan adalah stainless-steel aus-tenitik 316-L berbentuk plat dengan ketebalan 2,5mm. Kemudian dipotong menggunakan mesingergaji intan atau EDM (Electric DischargeMachine) dengan ukuran 1,5 em x I em. Sebe-lum diimplantasi permukaan bahan terlebih da-buIll dihaluskan dengan menggunakan kertas ampe-las dari ukuran 80 sampai ukuran 2000.Kemudian dilanjutkan dengan proses penghalusanmenggunakan pasta intan (diamond paste)sehingga diperoleh permukaan yang halos clanmengkilap. Setelah itu untuk menghilangkan ser-buk kertas ampelas yang masih melekat dilakukanpencucian dengan air, terakhir dimasukkan dalamlarutan alkohol 95 %.

Implantasi Ion

Implantasi ion adalah suatu proses yangdapat mengubah clan memperbaiki sifat-sifat per-mukaan suatu bahan, dengan cara menambahkanatom dopan dalam bentuk ion kecepatan tinggi yangdihasilkan oleh akselerator impantasi ion.

Sesuai dengan namanya, akselerator im-plantasi ion adalah Blat untuk mencangkokkan ionke dalam suatu bahan dengan cara mempercepation dopan sebelum dicangkokkan. Akseleratorterdiri dari dUB bagian yaitu main accelerator(bagian utama akselerator) clan optionalaccessories (pelengkap akselerator). Yang terma-suk main accelerator adalah somber ion, sumbertegangan tinggi, sistem hamra, tablIng akseleratorclan sasaran. Sedangyang termasuk optionalaccessories adalah lensa kuadrupol, magnetpemisah clan penyapu berkas. Ion-ion basil ionisasigas dopan di dalam somber ion, dipercepatdalam tabung akselerator. Berkas ion kemudiandilewatkan pada sebuah lensa kuadrupol agar dapatterfokus pada suatu titik yang diinginkan. Untukmemperoleh ion dopan yang benar-benar murni,maka berkas ion dimasukkan pada magnetpemisah, selanjutnya mengenai permukaan sasarandi dalam kalak sasaran.

Pada teknik implantasi ion nitrogen kedalam bahan stainless-steel, energi ion yangditerapkan sebesar 50, 60, 80 keY clan arus ion

ISSNO216-3128 Lely Susita R.M., dkk.

Page 3: KARAKTERISASI STRUKTUR MIKRO STAINLESS-STEEL …

52 Bliku/Presiding Perttmllan don Presentasl J/miah

PPNY-BATAN. Yogyakarta 23-23 Apri//996

dibuat tetap yaitu 150 J.1A.Oiharapkan pada arustersebut dapat diperoleh kondisi yang optimal.Sedangkan dosis ion divariasi dengan .caramemvariasi waktu implantasi yaitu 10, 30, 50, 70dan 90 menit menurut persamaan

ItN",-

Ae

di mana N '" dosis ion (ion/cm2), I = arus ion(ampere), I = waktu implantasi (detik), A '" luasberkas ion (cm2), e = 1,6 x 10-19coulomb.

Vji Kekerasan Mikro

Kekerasan suatu bahan yang diartikan se-bagai ketahanan terhadap penetrasi, memberikanindikasi sifat-sifat dcformasinya. Alat uji kcke-rasan menggunakan indentor berbentuk bola kecil,piramid atau tirus untuk membuat jejak padabahan dengan pembebanan tertentu, nilai keke-rasan diperoleh setelah diameter jejak diukur (jikamenggunakan piramidajenis Vickers atau Knoop).

Oalam penelitian ini dilakukan uji keke-rasan mikro menggunakan Digital Type Micro-hardness Tester MX T 70 milik PAU-UGM. Untukmemperoleh ketelitian yang tinggi digunakanindentor piramida intan jenis Knoop. Nilai

kekerasan Knoop suatu bahan didefinisikan sebagaibeban terpasang dibagi dengan luas permukaanjejak piramida, dapat dituliskan menurut persamaan

p p PKHN",-",-", 1423-

A L2C 'L2f1

P = beban yang diterapkanA = luasjejak yang ditimbulkan oleh bebanL '" panjang diagonalC '" konstanta untuk sistim penumbuk

Untuk mengetahui perubahan kekerasan padabahan, maka dilakukan uji kekerasan mikrosebelum dan sesudah diimplantasi dengan ionnitrogen.

Pengamatan Struktur Mikro

Struktur mikro suatu bahan dapat diamatidengan berbagai tara bergantung pada informasiyang dibutuhkan. Pengamatan perubahan strukturmikro stainless-steel 316-L sebelum maupunsesudah diimplantasi dengan ion nitrogen meng-gunakan mikroskop optik milik Lab. Logam FT.

Mesin UGM. Mikroskop optik biasanya tersusunalas 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 memperbesarbayangan yang terbentuk oleh lensa obyektif.

Cuplikan yang akan diamati struktur mi-kronya dipotong melintang kemudian dimountingdengan resin dan selanjutnya dipoles sampai halus.Setelah pemolesan kemudian dietsa dengan bantuantarutao kimia yang sesuai (10 ml HCI, 90 ml etanol,5 gr CuCIz). Proses kimia atau etsa permukaan,dapat memberikan banyak gambaran sepertiketeraturan dan ukuran butir, distribusi rase dancacat-cacat.

HASIL DAN PEMBAHASAN

HasH Vji Kekerasan Mikro

Oalam penelitian ini telah dilakukanimplantasi ion nitrogen pada permukaan platstainless-steel ketebalan 2,5 mm yang dipotong-potong dengan ukuran 1,5 cm x I em untuk ber-bagai dosis ion pada energi 50, 60 dan 80 keV.Uji kekerasan mikro sesudah implantasi ion ni-trogen pada stainless-steel dilakukan dengan per-alatan Microhardness Tester MX T 70, dan hasiluji kekerasan mikro ditunjukkan pada label I.Oari data-data pada label ), selanjutnya dibuatgrafik hubungan antara dosis ion nitrogen dankekerasan mikro stainless-steel yang ditunjukkanpada Gambar I.

Sebelum diimplantasi kekerasan mikrostainless-steel sebesar 241,45 knoop. Sesudahdilakukan implantasi kekerasan stainless-steelsemakin meningkat dan mencapai kekerasanmaksimum pada dosis 2,2 x 1017ionlem~. Hal initerjadi karena ion nitrogen bertumbukan denganatom target yang menyebabkan kekosongan akibattergesemya atom tadi dari tempatnya. Jikakekosongan yang terjadi terisi oleh ion nitrogendengan serasi, maka menghasilkan kekerasan yangmaksimum.

Penambahan dosis selanjutnya justru akanmenurunkan kekerasan stainless-steel. Hal inidisebabkan karena target sudah jenuh sebagaiakibat kekosongan telah terisi penuh oleh ionnitrogen. Keadaan jenuh ini digambarkan sebagaisuatu keadaan dimana kombinasi ion nitrogendalam target sudah tidak serasi lagi.

Lely Susita R.M.. dkk. ISSN 0216-3128

Page 4: KARAKTERISASI STRUKTUR MIKRO STAINLESS-STEEL …

Pros/ding Pertemuan dan Presenla.s/ Jlm/ab

PPNY-BATAN. Yogyakarta 23.25, April/996 Buku I 53

Tabel1. HasHujikekerasanmikro

No.,',' " I'j

VIaktU'~"'j

(menit) (KlIN)E ";'50-I&Y;;,.,

'r ":"~1!kI2

1030

254,5300,4320,4287,2255,2

3 507090

45

Kekerasan, KHN

-46°1

! -?-«.ao ""'" ~. 1.410-\I-40 0 i- -a-«.ao ,

! cI ~-

350

[

I // -"""'"

. ,/' 0 ../ ' "-./' ~

..,

3OOe // <> '"'- ""I /' ~

- '

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 kekerasanmaksimum,yaitu pada dosis 2,2 x 1017ionlcm2dilakukan variasi energi ion dari 50 keY sampai 80keY. Temyatakekerasanoptimum tercapai padaenergi 60 keY yaitu sebesar 408,9 knoop. Berartiterjadi peningkatan kekerasan sebesar 69%dibandingkan dengan kekerasan sebelumimplantasi. Pada energi'ion yang lebihI>besarakan terjadi rearangement (atom target kembalipactaposisi semuta) disebabkan karena target sudahjenuh, sehingga akan menurunkan kekerasanstainless.steel. Juga terjadi efek sputter dimanaion-ion nitrogen mempunyai energi rekoil melebihi

energi ikat permukaan sehingga atom-atom dipennukaan stainless-steel dihamburkan keluardan menimbulkankerusakan pada permukaannya.

ISSNO216-3128

Karakterisasi Struktur Mikro

Karakterisasi struktur mikro stainlesssteel sebelum dan sesudah diimplantasi denganion nitrogen dapat diketahui dari hasil pemotretandengan bantuan mikroskop optik. Untuk dapatmenampilkan karakterisasi struktur mikro maka

"". cuplikan ",di~tsa'i"denganlarutan 10% HCI, 90%etanol daD5 g CuCI2.

Gambar 2 menunjukkan struktur mikrostainless-steel sebelum diimplantasi. Pacta Gam-bar 2 terlihat bahwa struktumya terdiri dari butiraustenit yang pipih memanjang. Struktur mikrostainless-steel yang diimplantasi pacta dosis 2,2 x1017 ionlcm2 daD energi 50, 60, 80 keY masing-masing ditunjukkan pacta Gambar 3, 4 daD 5.

Lely Susita R.M., dkk.

Page 5: KARAKTERISASI STRUKTUR MIKRO STAINLESS-STEEL …

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-}~ ~ ~Jf~,;."~ -.,"i."",--r.'l;40'~""."""!',"'"~..",.ii'r"'" "~' "'"

;.:l~~~if~t If;~~ffJr;:;J~~~~..:.~---L~;1t':"'A:E'~':" ',' ;""~~"~..' """~""~';"'. ~""I"~"":' ".;,'t)t,:..v./)';~' ;'~-"~::: ~:;"';';.~ .;...::-::- =~.~::',~:~:.'- 7\'.'.=--':.:{~; ;~~.;'f»,"-'~"""'.L.-:::::.',~";,,,""..""" ;.. '-'-"""~"" " ~~f' .".""":£;"~"~"i-~ ~::;:'4~t..;.;.,:.:."-""'t JC' ,,.~" 'T."- ':)oC..,.~.'~,~..;:".r :":-t;'"..r':::-.';': '.~-::.:t;,.'..."j ;,.1 .'.- ,-~-~,'.'~;"""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... v11>::JIT110III..'

Gambar 3, Slrllk/ur mikro SS 316-Lyang diimplanlasi pada dosis 2,2 x 10/7don energi 50 keV,

:; "'

l

,

f ~..'

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

Page 6: KARAKTERISASI STRUKTUR MIKRO STAINLESS-STEEL …

Prosiding Perlemuon don Presentosi Ilmiah

PPNY-BATAN. Yogyakarla 23-25 April/996 Buku / 55

, '"ra.,~.3'CIII v:;j,....III1/1~.

Gambar 5. Struktur mikro SS 316-Lyang diimplantasi pada dosis 2.2 X /0/7 dan energi 80 keV.

Sesudah diimplantasi stainless-steel 316-Lmempunyai struktur seperti pede struktur mikrosebelum diimplantasi tetapi memiliki butiraustenit yang lebih halos (terlihat jelas pedeGambar 4). Hal ini disebabkan ketene bates butiryang merupakan susunan atom yang tidak teraturscmakin banyak. Karcna kctidak teraturan, makebetas butir merupakan penghalang bagi gerakandislokasi. Scdangkan material menjadi lebihkeres bile di dalam material tersebut terdapatpenghalangyang dapat menahan gerakan disloka-si. Sehingga makin banyak bates butir makekekerasan material makin naik. Hal ini sesuaidengan basil uji kekerasan mikro sesudahdilakukan implantasi dapat meningkatkankekerasan stainless-steel.

KESIMPULAN

Hasil implantasi ion nitrogen pada stain-less-steel dengan tenaga ion 50, 60, 80 keY denvariasi dosis dari 5 x 1016ion/cm2 sampai 5,8 x1017ion/cm2menunjukkan:

1. Terjadi peningkatan kekerasan sebesar 69%dibanding dengan kekerasan sebelum di-implantasi pada tenaga ion 60 keY den dosis2.2 x 1017ion/cI112.

2. Struktur l11ikro stainless-steel sebelum di-implantasi terdiri dati butir austenit yangpipih memanjang. Sesudah diimplantasimempunyai struktur seperti sebelum di-implantasi tetapi l11el11punyaibutir austenit

yang ]ebih tarat. Butir-butir yang lebih rapatini disebabkan ketene bates butir semakinbanyak. Makin banyak bates butir kekerasanmaterial makin meningkat.

3. Terdapat suatu hubungan antara strukturmikro dan kekerasan.

UCAPAN TERIMA KASIH

Penulis mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak AI. Sunarto, Bapak Murtijan denBapak Sumarmo yang telah membantudalam pe]aksanaan eksperimen den penulis-an makalah ini.

2. Laboratorium Logam FT Mesin UGM yangtelah meminjamkan peralatan mikroskopoptik.

3. PAU-UGM yang telah meminjamkan. per-alateDuji kekerasan mikro

DAFTAR PUSTAKA

I. FAYEULLE, S., et. aI., "TEM Study of TheStructural Changes of Nitrogen Implanted IronAlloys", Nuclear Instruments and Methods inPhysics Research B7/8, ]71-176, 1985.

2. DEARNALEY, G., et. aI., "Microhardness andNitrogen Profiles in Ion Implanted TungstenCarbide and Steels", Nuclear Instruments and

ISS1'\O216-3128 Lely Susita R.M., dkk.

Page 7: KARAKTERISASI STRUKTUR MIKRO STAINLESS-STEEL …

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 intoMetals", Proceedings of the 3rd InternationalConference on Modification of Surface Pro-perties of Metals by Ion Implantation, 1981.

4. Tjipto Suyitno, dkk., "Perbaikan Sifat MekanikPermukaan Baja Karbon Medium Tipe AISI1045 Dengan Teknik Implantasi Ion Nitrogen,disampaikan juga dalam PPI 1995/1996.

5. HALE, E.B.,et all, "Effects of Nitrogen IonImplantation on The Wear Properties ofSteels", Proceedings of The 3rd InternationalConference on Modificaton of SurfaceProperties of Metals by Ion Implantation,PergamonPress, 1981.

TANYAJAWAB

RilIlsaris- Apakah kedalaman penyisipan atom N2 ke

dalam bahan mempengaruhi kualitas hasilanalisis struktur (dalam hal ini dikaitkan denganhomogenitas bahan). Berapa dalam penyisipan(doping) N2 yang bisa diperoleh dari mesinimplamasi ion yang saudari pakai.

- Sudan dijelaskan berbagai tujuan penelitiansecara teknis ilmiah, apakah bisa dijelaskantujuan/sasaran penelitian yang lebih applicable(yang menunjukkan end user oriented yang lebihkonkrit).

- Apakah hasil kekerasan optimal yang saudariperoleh dengan metoda clan Blat yang dipakaisudan dibandingkan dengan metoda ataupenggunaan Blat yang lain (comparison testresult).

Lely Susita R.M.- Keda/aman penyisipan Glom N2 ke do/am

bahan akan mempengaruhi bahan. kG/auler/a/u do/am akan menyebabkan sifat getas.Besarnya penyisipan (doping) N2 lerganlungdari bahannya. untuk SS yang diteliti bisadi/ihat perubahan struktur mikronya.

- Bisa. misa/ untuk pengerasan pahal bublll. girodon sebagainya.

- Be/urndibandingkan.

Tri Mardji Atmono- Apakah basil pengamatan struktur mikro bisamemberikan basil quantitatif dari kekerasan?

- Tadi dijelaskan bahwa pengamatan strukturmikro bisa untuk menentukan sifat bahan,apakah ferri-ferro ataupun diamagnetik. Mohondijelaskan bagaimana cara kerja mikroskopoptik sehingga bisa menentukan sifat-sifatmagnetik!

- Seandainya energi ion maupun dosisnyadiperbesar terns, apakah suatu saat terjadi hargajenuh (saturation) dari kekerasan? Atau bahkanakan menurun terus, mengapa?

Lely Susita R.M.- Tidak bisa.- Untuk ferri-ferro ataupun diamagnetik lidak

bisa. un/uk menenlukan sifal tersebut dapatdi/akukan dengan difralesi netron. Mikroskopoptik tidak bisa unwk menenwkan sifatmagnetik.

- Sepanjang presipitasi masih koheren denganmatrileswa/aupun energi diperbesar kekerasanmeningkat. telapi presipitasi sesudah inkoherenakan terjadi second Jase akibatnya lIIenurunkankekerasan.

Lcly Susita R.M., dkk. ISSN 0216.3128