## Urania

## Jurnal Ilmiah Daur Bahan Bakar Nuklir
Beranda jurnal: http://jurnal.batan.go.id/index.php/urania/

## PERILAKU TARIK DAN STRUKTUR  MIKRO BAJA TAHAN KARAT AISI 304 PASCA PERLAKUAN PANAS
PADA DAERAH SENSITISASI 600 – 700  C
Sungkono 1 , Sri Ismarwanti 1
1 Pusat Riset dan Teknologi Bahan Bakar Nuklir – BRIN Kawasan PUSPIPTEK Serpong Gd. 65, Tangerang Selatan, Banten 15314 e-mail: sungkhana@gmail.com
(Naskah diterima: 05 –10–2021, Naskah direvisi: 18–10–2021, Naskah disetujui: 28–10–2021)

## ABSTRAK
PERILAKU  TARIK  DAN  STRUKTUR  MIKRO  BAJA  TAHAN  KARAT  AISI  304  PASCA PERLAKUAN  PANAS PADA DAERAH SENSITISASI 600 – 700  C. Baja tahan karat AISI 304 digunakan  sebagai  komponen  struktur  reaktor  daya  tipe  LWR.  Dalam  pembuatan  komponen struktur,  kualitas  sambungan  lasan  SS  304  ditentukan  oleh  proses  pendinginan  dari  temperatur austenit  ke  sensitisasi.  Tujuan  penelitian  adalah  mengetahui  karakter  kekuatan  tarik,  kekerasan dan struktur mikro SS 304 pada daerah sensitisasi 600-700  C. Metoda penelitian yang digunakan adalah pengujian komposisi kimia, tarik, kekerasan, dan struktur mikro yang mengacu pada ASTM. Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  kekuatan  tarik  SS  304  pasca  perlakuan  sensitisasi  pada (600  C, 30- 60 menit) dan (700  C, 30-90 menit) relatif sama dan lebih rendah dibandingkan tanpa perlakuan panas, sedangkan pada (600  C, 90 menit) relatif sama dengan sampel tanpa perlakuan panas. Struktur mikro SS 304 terdiri atas fasa ferit-  dan austenit serta presipitat khrom karbida. Kuantitas  presipitat  di  batas  butir  menurun  dengan  bertambahnya  temperatur  dan  waktu penahanan. Kekerasan pasca perlakuan sensitisasi pada 600 - 700  C relatif sama di base metal , dekat  patahan  dan  daerah  patahan.  Ketangguhan  retak  terbaik  diperoleh  pada  sampel  SS  304 dengan perlakuan (700  C, 90 menit).
Kata kunci: baja tahan karat, sensitisasi, kekuatan tarik, kekerasan, struktur mikro, presipitat.
.
Perilaku Tarik dan Struktur Mikro Baja Tahan Karat AISI 304
Pasca Perlakuan Panas Pada Daerah Sensititasi 600 – 700  C (Sungkono, Sri Ismarwanti)

## ABSTRACT
TENSILE BEHAVIOR AND MICROSTRUCTURE OF AISI 304 STAINLESS STEEL AFTER HEAT TREATMENT IN SENSITIZATION AREA OF 600 – 700  C. AISI 304 stainless steel is used as a structural component of the LWR type power reactors. In the  manufacture of structural component, the  quality  of  SS  304  welded  joints  is  determined  by  cooling  process  from  the  austenite  to sensitization temperature. The purposes of this study was to determine tensile strength, hardness and microstructure of SS 304 in the sensitization area of 600 – 700  C. The research method was testing  of the  chemical  composition, tensile, hardness  and  microstructural  properties  referring  to ASTM. The results show that the tensile strength of SS 304 after sensitization treatment at 600  C (30-60  minutes)  and  700  C  (30-90  minutes)  was  relatively  the  same  and  lower  than  samples without heat treatment while the sample treated at 600  C (90 minutes) was  relatively the same as the sample without heat treatment. The microstructure of SS 304 consists of  -ferrite and austenite phases  and  chromium  carbide  precipitates.  The  quantity  of  precipitate  at  the  grain  boundaries decreases with increasing temperature and holding time. The hardness after sensitization treatment at 600 – 700  C was relatively the same on the base metal, near the fracture and the fracture area. The most crack resistant  was obtained on SS 304 samples with treatment at 700  C (90 minutes).
Keywords:  stainless  steel,  sensitization  area,  tensile  strength,  hardness,  microstructure, precipitate.
Perilaku Tarik dan Struktur Mikro Baja Tahan Karat AISI 304 Pasca Perlakuan Panas Pada Daerah Sensititasi 600 – 700  C (Sungkono, Sri Ismarwanti)

## PENDAHULUAN
Baja  tahan  karat  digunakan  sebagai bahan struktur dan komponen dalam berbagai industri, diantaranya manufaktur, perminyakan,  nuklir,  farmasi,  pengolahan makanan dan minuman, dan otomotif. Dalam industri nuklir, baja tahan karat (SS) 20 dan 25 digunakan  sebagai  kelongsong  bahan  bakar reaktor daya tipe AGR ( Advanced Gas-cooled Reactors ),  tipe    316  dan  316L  sebagai kelongsong bahan bakar serta 304 dan 304L sebagai  bejana  bertekanan  reaktor  tipe LMFBR ( Liquid Metal Fast Breeder Reactors ).
Sementara  itu,  SS  304/306  untuk primary piping ,  tipe  308/309  untuk primary  plenum clad ,  tipe  304  untuk  dinding  teras, steam dryers ,  dan preheater  tubing ,  serta  tipe  405 untuk tube  supports untuk  reaktor  tipe  LWR ( Light water Reactors )[1]. Pabrikasi  komponen  struktur  di  atas membutuhkan  proses  pengelasan  logam. Dalam  pengelasan  baja  tahan  karat,  yang perlu  diperhatikan  adalah  pada  daerah temperatur  sensitisasi[2].  Hal  ini  disebabkan pada  proses  pendinginan  pasca  pengelasan baja  tahan  karat  pada  daerah  temperatur sensitisasi  akan  menyebabkan  atom-atom  C yang  awalnya  interstisi  di  dalam  butir  akan bebas berdifusi dan cenderung menuju batas butir.  Atom-atom  C  setelah  sampai  di  batas butir  akan  mengikat  atom-atom  Cr  di sekitarnya  dan  mengendap  sebagai  khrom karbida  sehingga  kandungan  Cr  di  daerah sekitar batas butir, menjadi berkurang. Kondisi tersebut  mengakibatkan  daerah  batas  butir menjadi  lebih  anodik  dan  butir    lebih  katodik sehingga  mudah  terserang  korosi[3].  Metode pendinginan  pada  daerah  sensitisasi  yang tepat dibutuhkan untuk meminimalkan terjadinya  pengendapan  khrom  karbida  di batas butir. Pendinginan lambat menyebabkan  khrom  karbida  yang  terlarut pada  saat  pemanasan  akan  mengalami pengerasan  dan  sempat  bergerak  menuju batas butir. Apabila menggunakan pendinginan cepat maka khrom karbida yang terlarut akibat pemanasan akan terperangkap dalam fasa yang masih cair[4],[5].
Kumar  dan  Mukhopadhyay  (2016) melakukan  penelitian  terhadap  perilaku  baja tahan  karat  AISI  304  yang  dipanaskan  pada temperatur  sensitisasi,  660  C,  ditahan selama  30  menit,  selanjutnya  didinginkan  di udara.  Mereka  mendapatkan  struktur  mikro berupa matriks yang berwarna putih dan hitam yang  keduanya  mempunyai  fasa  martensit dengan  kekerasan  rerata  331,6  VHN  untuk
matrikks  putih  dan  432,3  VHN  untuk  matriks hitam[6].
Chieh  Yu,  dan  kawan-kawan  (2017) melakukan  penelitian  tentang  pengaruh  fasa austenit  metastabil  terhadap  penggetasan hidrogen dari baja tahan karat AISI 301 yang telah  mengalami  pengerolan  dingin  dengan reduksi  ketebalan  30%.  Spesimen  SS  301 tersebut dimasukkan ke dalam autoclave yang dialiri  gas  hidrogen,  kemudian  dipanaskan dengan variasi temperatur  300  C dan 450  C pada  tekanan  10  MPa  dan  ditahan  selama 160  jam.  Mereka  mendapatkan  bahwa  pada temperatur sensitisasi rendah, 450  C terlihat jelas batas butir antara fasa  dan  -martensit dengan  karbida  M 23 C 6 ,  sedangkan  pada 300  C batas butir tersebut tidak teramati[7].
Tukur, dan kawan-kawan (2014) melakukan  penelitian  terhadap  baja  tahan karat  AISI  304  yang  dipanaskan  pada temperatur  sensitisasi  660  C,  ditahan 30 menit dan kemudian didinginkan di udara. Selanjutnya  sampel  yang  telah  tersensitisasi tersebut dilakukan proses  anil pada 5 variasi temperatur  1.010  C,  1.050  C,  1.090  C, 1.140  C, dan 1.190  C serta ditahan 30 menit dan  kemudian  dilakukan  pendinginan  cepat. Sampel pasca perlakuan panas diuji tarik dan kekerasan untuk mengetahui perilaku mekaniknya.  Mereka  mendapatkan  bahwa kekuatan  tarik  dan  kekerasan  tertinggi diperoleh pada temperatur 666  C, sedangkan kekuatan dan kekerasan tertinggi dari sampel pasca  anil  dan  pendinginan  cepat    diperoleh pada 1.090 C[8].
Berdasarkan  uraian  tersebut  di  atas, daerah  temperatur  sensitisasi  menentukan perilaku  mekanik  dan  korosi  batas  butir terutama  dari  hasil  pengelasan  sambungan baja  tahan  karat.  Sehubungan  hal  tersebut, dalam  penelitian  ini  akan  dilakukan  simulasi terhadap  karakter  daerah  sensitisasi  SS  304 pada  proses  pendinginan  ke  temperatur 600 –  700 ° C.  Perlakuan  panas  terhadap  SS 304  dilakukan  melalui  3  (tiga)  tahapan  yaitu austenisasi  pada  temperatur  1.100  C, ditahan  dengan  waktu  tertentu,  kemudian didinginkan dengan gradien temperatur tertentu sampai 600 – 700  C, ditahan dengan waktu tertentu, selanjutnya didinginkan lambat dalam  tungku  pemanas.  Hipotesa  yang diajukan  adalah  proses  pendinginan  pada daerah temperatur sensitisasi diduga mempengaruhi perilaku mekanik dan struktur mikro SS 304.
Perilaku Tarik dan Struktur Mikro Baja Tahan Karat AISI 304
Pasca Perlakuan Panas Pada Daerah Sensititasi 600 – 700  C
(Sungkono, Sri Ismarwanti)

## METODOLOGI
Bahan yang digunakan dalam penelitian  adalah  pelat  SS  304  dengan ketebalan  1  mm,  resin  dan  pengeras,  kertas ampelas, pasta intan, larutan aqua regia dan alkohol  untuk  preparasi  sampel  metalografi. Peralatan  yang  digunakan  adalah  mesin potong,  mesin  gerinda  dan  poles  untuk preparasi  metalografi,  mikroskop  optik  untuk pengamatan  struktur  mikro  serta spark spectrometer , mesin uji tarik dan peralatan uji kekerasan  Vickers  masing-masing  untuk  uji komposisi  kimia,  tarik  dan  kekerasan  mikro sampel SS 304.
Prosedur penelitian terdiri atas beberapa  tahapan  yaitu  pembuatan  sampel tarik,  perlakuan  panas,  pengujian  komposisi kimia,  tarik,  metalografi  dan  kekerasan sampel  SS  304.  Sampel  tarik  dibuat  dengan proses  pemesinan  sebanyak  12  buah. Selanjutnya, 1 (satu) sampel tanpa perlakuan panas  dan  11  sampel  tarik  mendapatkan perlakuan:  (a)  pemanasan  dari  temperatur kamar  ke  1.100  C,  gradien  temperatur 500  C/jam,  ditahan  pada  1.100  C  selama 30  menit,  (b)  pendinginan  sampai  daerah temperatur  sensitisasi  ada  2  (dua)  variasi, yaitu:  (1)  dari  1.100  C  ke  700  C,  gradien temperatur 300  C/jam,  ditahan  pada 700  C dengan 3 (variasi) yaitu 30, 60 dan 90 menit, kemudian didinginkan lambat di dalam tungku pemanasan,  (2)  dari  1.100  C  ke  600  C, gradien temperatur 300  C/jam, ditahan pada 600  C  dengan  3  (variasi)  yaitu  30,  60  dan 90  menit,  kemudian  didinginkan  lambat  di dalam  tungku  pemanasan.  Satu  sampel  tarik tanpa  perlakuan  panas  dan  11  sampel  tarik pasca  perlakuan  panas  kemudian  dilakukan pengujian tarik sampel dengan mesin uji tarik beban 5 kN.
Proses  metalografi  terhadap  sampel pasca uji tarik terdiri atas: proses pemotongan untuk  mendapatkan  sampel  metalografi, pembingkaian,  penggerindaan,  pemolesan, dan  pengetsaan.  Penggerindaan  sampel  SS 304  menggunakan  mesin  gerinda  dengan kertas  ampelas  grit  320  hingga  2.000 mesh , yang  dilanjutkan  pemolesan  sampel  dengan pasta intan grit 0,1 µm,  dan diperoleh sampel datar,  rata,  licin,  bebas  goresan,  dan mengkilap  seperti  cermin[1].  Sampel  pasca poles dietsa menggunakan larutan aqua regia dengan  perbandingan  komposisi  HCl,  dan HNO 3 adalah 3 : 1. Selanjutnya, struktur mikro diamati dengan mikroskop optik dan kekerasan  mikro  sampel  ditentukan  dengan peralatan uji kekerasan Vickers.

## HASIL DAN PEMBAHASAN

## a. Komposisi Kimia
Analisis  komposisi  kimia  material  uji dilakukan  untuk  memastikan  material  uji adalah  SS  304  serta  memprediksi  fasa  dan presipitat  yang  terbentuk  pada  daerah temperatur  sensitisasi.  Data  komposisi  kimia sampel SS 304 yang dianalisis menggunakan peralatan spark  spectrometer ditunjukkan pada  Tabel  1.  Data  tersebut  menunjukkan bahwa  material  uji  mempunyai  komposisi utama,       yaitu  Fe (= 67,3155%), C (= 0,0305%), Si  (= 0.503%),  Mn  (= 1.71%),  Ni  (= 10.3%) dan Cr  (=17.5%) serta unsur pengotor  yaitu P  (=0.0355%),  dan  S  (=0.0104%). Unsur- unsur  yang  terdapat  dalam  material  uji berada dalam rentang komposisi standar baja tahan  karat  AISI  304[9].  Berdasarkan kandungan karbon dalam SS 304 sebesar  0,0305  %  berat  yang  nilainya lebih  besar  dari    0,03%    maka  fasa kesetimbangan yang stabil adalah fasa-  dan campuran  karbida  (FeCr) 23 C 6 yang  disebut khrom  karbida [10] .  Pembentukan  karbida tergantung  pada  laju  pendinginan,  yaitu pendinginan cepat ( quenching ) SS 304 ke air atau  minyak  dari  temperatur  1.000  C  dapat menekan  pembentukan  karbida.  Bila  SS  304 dipanaskan kembali, terutama pada 600 – 850  C dalam waktu tertentu cenderung terjadi  presipitasi  khrom  karbida  pada  batas butir. Pada temperatur kurang dari 600  C, laju difusi  khrom  sangat  lambat  sehingga  kecil kemungkinann terjadi pengendapan karbida di batas butir dalam struktur SS 304[10],[11].
Tabel 1. Komposisi kimia material uji.
Unsur Komposisi Kimia Material Uji ( % berat ) ASTM A276/A276M ( % berat ) C 0.0305 0,08 max. Si 0.503 1,00 max. Mn 1.71 2,00 max. P 0.0355 0,045 max. S 0.0104 0,030 max. Cr 19,56 18,00 – 20,00 Ni 10.3 8,00 – 11,00 Mo 0,206 - Al ˂ 0.0001 - Co 0.0328 - Cu 0.0396 - Nb 0.0570 - Ti 0.0093 - V 0.0804 - W 0.0949 - Pb ˂ 0.0150 - Fe 67,3155 65,845 – 70,845
Perilaku Tarik dan Struktur Mikro Baja Tahan Karat AISI 304 Pasca Perlakuan Panas Pada Daerah Sensititasi 600 – 700  C (Sungkono, Sri Ismarwanti)

## b. Perilaku Tarik
Gambar 1 menunjukkan perilaku tarik yaitu  kekuatan  tarik,  kekuatan  luluh  dan regangan SS304 pasca perlakuan austenisasi dan sensitisasi pada 600 – 700  C. Kekuatan tarik  SS  304  pasca  perlakuan  (600  C, 30  -  60  menit)  dan  (700  C,  30  -  90  menit) relatif sama dalam rentang 383,5 – 388,9 MPa yang    lebih  rendah  dibandingkan  sampel tanpa  perlakuan  panas,  sedangkan  pasca perlakuan  (600  C,  90  menit)  sebesar 408,3 MPa relatif sama  dengan kekuatan tarik sampel  tanpa  perlakuan  panas  sebesar 406,5  MPa.  Kekuatan  luluh  SS  304  pasca perlakuan (600  C, 30 - 60 menit) dan (700  C, 30  -  90  menit)  sama  yaitu  sebesar  109  MPa serta  pasca  perlakuan  (600  C,  90  menit) sebesar  120  MPa  yang  lebih  rendah dibandingkan sampel tanpa perlakuan panas. sebesar 149,5 MPa. Sementara itu, regangan SS 304 pasca perlakuan panas pada 600 dan 700  C dalam rentang (31,12 – 32,65)% yang lebih  tinggi  dibandingkan  sampel  tanpa perlakuan  panas,  yaitu  24,78%.  Hal  ini menunjukkan  bahwa perlakuan panas  pada daerah temperatur sensitisasi dapat mengubah  struktur  butir  menjadi  relatif homogen  yang  ditandai  dengan  adanya
sedikit penurunan kekuatan tarik dan kekuatan  luluh  serta  peningkatan  keuletan yang  ditandai  dengan  nilai  regangan  yang lebih  tonggi  dibandingkan  sampel  SS  304 tanpa perlakuan panas.
Pengaruh  temperatur pada perlakuan panas  SS  304  di  daerah  sensitisasi  tidak terlihat  secara  signifikan.  Hal  ini  disebabkan pada perlakuan panas dalam  rentang 600 –  700  C  dengan  waktu  penahanan
30 –  90  menit  relatif  tidak  terjadi  perubahan struktur  dan  ukuran  butir,  kecuali  anomali pada  perlakuan  (600  C,  90  menit)    yang kemungkinan    terjadi    perubahan  ukuran presipitat karbida di batas butir[11],[12]. Fakta ini menunjukkan bahwa daerah yang dipengaruhi panas ( heat affected zone ) yang disimulasikan  dengan  pemanasan  pada 1100  C  yang  kemudian  didinginkan  relatif lambat hingga di daerah sensitisasi (600 –  700  C)  menghasilkan  struktur  yang tidak  getas[2,13].  Oleh  karena  itu,  proses pendinginan  sampai  daerah  sensitisasi  yang paling  baik  pada  penelitian  ini  adalah  dari 1100  ke  600  C  dengan  waktu  penahanan 90  menit  yang  menghasilkan  kekuatan  tarik 408,3  MPa,  kekuatan  luluh  120  MPa  dan regangan 32,65%.
Gambar 1.  Perilaku  tarik  SS  304  tanpa  dan  pasca  perlakuan  panas  pada  daerah  sensitisasi 600 – 700  C.
c. Struktur Mikro
Gambar 2 menunjukkan mikrograf base metal sampel  tarik  SS  304  tanpa  perlakuan panas.  Pada  Gambar  2  menunjukkan  bahwa struktur  mikro base  metal terdiri    atas    fasa austenit,  -ferit  dan  presipitat  khrom  karbida
(Cr x C y ) berupa endapan di batas butir. Bentuk dan  ukuran  butir  austenit  tidak  homogen dengan  arah  butir  searah  dengan  arah penarikan sampel SS 304.
Struktur  mikro  di  daerah  patahan sampel  tarik  SS  304  yang  mengalami
A B C D E F G 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450
UTS Yield Strength Regangan A : tanpa perlakuan panas
B : pasca austenisasi dan sensitisasi (600 0 C, 30 menit)
C : pasca austenisasi dan sensitisasi (600 0 C, 60 menit)
D : pasca austenisasi dan sensitisasi (600 0 C, 90 menit)
E : pasca austenisasi dan sensitisasi (700 0 C, 30 menit) F : pasca austenisasi dan sensitisasi (700 0 C, 60 menit)
G : pasca austenisasi dan sensitisasi (700 0 C, 90 menit) Sampel Kekua tan (M Pa) 0 5 10 15 20 25 30 35 Reg an ga n ( %)
Perilaku Tarik dan Struktur Mikro Baja Tahan Karat AISI 304
Pasca Perlakuan Panas Pada Daerah Sensititasi 600 – 700  C (Sungkono, Sri Ismarwanti)
perlakuan  austenisasi  dan  sensitisasi  pada 600  C  dengan  penahanan  30 –  90 menit.ditunjukkan pada Gambar 3.  Mikrograf SS  304  pada  Gambar  3a,  3b,  dan  3c memperlihatkan  kecenderungan  yang  relatif sama,  yaitu  fasa  -ferit  dan  austenit serta adanya presipitat khrom karbida di batas butir austenit.  Pada  daerah  sensitisasi  600  C semakin  lama  penahanannya  maka  terjadi pertumbuhan butir austenit dan berkurangnya kuantitas presipitat khrom karbida.
Gambar 2. Mikrograf base metal sampel tarik SS 304 tanpa perlakuan panas.
Hal ini disebabkan semakin lama penahanan maka  kebolehjadian  presipitat  khrom  karbida yang  terlarut mempunyai  cukup  waktu  untuk bergerak  menuju  batas  butir.  sehingga  akan mengendap  di  batas  butir  dan  meningkatkan kekerasan  SS  304.  Semakin  lama  waktu penahanan  pada  600  C  juga  menyebabkan terjadinya  pertumbuhan  butir  dari  fasa  -ferit dan  austenit.  Sebaliknya,  dengan  waktu penahanan  yang  lebih  cepat  maka  khrom karbida yang terlarut  akibat pemanasan  akan terjebak dalam fasa padat [5],[11]. Fenomena ini  ditunjukkan  oleh  struktur  mikro  di  daerah patahan  sampel  SS  304  yang  mengalami perlakuan  sensitisasi  (600  C,  90  menit) mempunyai  butir  dengan  ukuran  lebih  besar dan  presipitat  khrom  karbida  lebih  sedikit dibandingkan  sampel  SS  304  dengan perlakuan sensitisasi  (600  C, 30 menit) dan (600  C,  60  menit)  seperti  ditunjukkan  pada Gambar 3a, 3b dan 3c.
Gambar 3. Mikrograf daerah patahan sampel tarik SS 304. a.  Perlakuan austenisasi dan sensitisasi 600  C dengan penahanan 30 menit.
b.  Perlakuan austenisasi dan sensitisasi 600  C dengan penahanan 60 menit. c.  Perlakuan austenisasi dan sensitisasi 600  C dengan penahanan 90 menit.
Struktur  mikro  pada  ketiga  daerah patahan  sampel  tarik  SS  304  terlihat  jelas adanya  perbedaan  kuantitas  endapan  khrom karbida di batas butir. Presipitat khrom karbida (Cr x C y )  dalam  struktur  SS  304  pada    600 O C dengan  waktu  penahanan  30  menit  lebih banyak  dibandingkan  dengan  60  dan  90 menit.  Semakin  banyak  khrom  berinteraksi dengan  karbon  membentuk  khrom  karbida maka  semakin  berkurang  jumlah  khrom  di butir.  Hal  ini  berdampak  pada  kebolehjadian terbentuknya  khrom  oksida  (Cr x O y )  dalam struktur    SS  304.  Presipitat  khrom  karbida semakin  banyak  di  batas  butir  dan  semakin sedikit khrom oksida di dalam butir
menyebabkan  ketahanan  korosi  SS  304 menjadi lebih rendah[14]-[16]. Selain itu, pada 600 O C  dengan  waktu  penahanan  90  menit terjadi pertumbuhan butir dan pelarutan khrom karbida di batas butir serta terbentuk fasa ferit baru dengan ukuran butir lebih kecil sehingga kekuatan tariknya lebih tinggi dan mengalami  sedikit  penurunan  keuletan[13]. Dengan  demikian,  SS  304  pada  perlakuan sensitisasi 600 O C dengan waktu penahanan 90  menit  mempunyai  perilaku  tarik  dan ketahanan  korosi  paling  tinggi  dibandingkan dengan 30 dan 60 menit.
Gambar  4  menunjukkan  mikrograf daerah  patahan  sampel  tarik  SS  304  yang
Perilaku Tarik dan Struktur Mikro Baja Tahan Karat AISI 304 Pasca Perlakuan Panas Pada Daerah Sensititasi 600 – 700  C (Sungkono, Sri Ismarwanti)
mengalami perlakuan austenisasi dan sensitisasi  pada  temperatur  700  C  dengan waktu penahanan 30 -90 menit. Pada Gambar 4 menunjukkan struktur mikro daerah patahan sampel SS 304 yang mempunyai kecenderungan serupa dengan daerah patahan  sampel  SS  304  yang  mengalami perlakuan  austenisasi  dan  sensitisasi  pada temperatur 700  C dengan waktu penahanan
30  -.90  menit,  yaitu  fasa  -ferit,  austenit  dan presipitat khrom karbida dengan ukuran  butir  -ferit,    austenit  dan  presipitat  relatif  lebih besar.  Hal  ini  disebabkan  semakin  tinggi temperatur pemanasan dengan waktu penahanan  yang  sama  akan  menyebabkan pertumbuhan  butir  lebih  besar  dan  pelarutan khrom karbida semakin besar[13]. Fenomena ini ditunjukkan pada Gambar 4a, 4b dan 4c.
Gambar 4. Mikrograf daerah patahan sampel tarik SS 304.
a.  Perlakuan austenisasi dan sensitisasi 700  C dengan penahanan 30 menit.
b.  Perlakuan austenisasi dan sensitisasi 700  C dengan penahanan 60 menit.
c.  Perlakuan austenisasi dan sensitisasi 700  C dengan penahanan 90 menit.
Gambar 3 dan 4 menunjukkan bahwa proses pendinginan  dari  temperatur  austenit  ke sensitisasi menghasilkan struktur pada ketiga daerah  patahan  sampel  tarik  SS  304  pasca perlakuan sensitisasi pada 700  C relatif sama dengan  600  C  untuk  waktu  penahanan 30 – 90 menit. Dari Gambar 3 dan 4 tersebut diketahui  bahwa  semakin  tinggi  temperatur sensitisasi,  maka  kebolehjadian  terjadinya pelarutan  khrom  karbida  dalam  kisi  kristal, pertumbuhan  butir  austenit  dan  -ferit  serta endapan  khrom  karbida  menjadi  lebih homogen dalam struktur SS 304[14],[15]. Hal ini  berdampak  pada  peningkatan  keuletan dengan sedikit terjadinya penurunan kekuatan dan  kekerasan  sampel  SS  304  pasca perlakuan pada temperatur 700  C.
d. Kekerasan Gambar  5  menunjukkan  kekerasan base metal dan daerah patahan tarik sampel SS  304.  Dari  Gambar  5  tersebut  diketahui bahwa  untuk  sampel  tarik  dengan  perlakuan
(600  C,  30  menit)  mempunyai  kekerasan daerah  patahan  (412  VHN)  lebih  tinggi dibandingkan  dekat  patahan  (382  VHN)  dan base  metal (372  VHN).  Demikian  pula  untuk
sampel tarik dengan perlakuan (600  C,  60  menit),  yaitu  kekerasan  daerah patahan (435 VHN), dekat patahan
(379,87  VHN)  dan base  metal ,  (378  VHN) serta  perlakuan  (600  C,  90  menit),  yaitu daerah  patahan  (394  VHN),    dekat  patahan (374  VHN)  dan base  metal ,  (365  VHN). Kekerasan  sampel  tarik  dengan  perlakuan (700  C,  30  menit),  yaitu  daerah  patahan (413  VHN)  lebih  tinggi  dibandingkan  dekat patahan    (382  VHN)  dan base  metal ,
(383 VHN). Demikian pula untuk sampel tarik dengan perlakuan   (700  C, 60 menit), yaitu kekerasan  daerah  patahan  (396  VHN)  lebih tinggi dibandingkan dekat patahan (379 VHN) dan base  metal (355)  VHN  serta  perlakuan (700  C,  90  menit),  yaitu  daerah  patahan (379  VHN),    dekat  patahan  (371  VHN)  dan base metal , (361 VHN).
Gambar  5  memperlihatkan  bahwa kekerasan base metal sampel pasca perlakuan  panas pada  temperatur sensitisasi 600  C dan 700  C relatif sama untuk masing- masing  dengan  waktu  penahanan  30  menit dan 90 menit. Namun, kekerasan base metal dengan  waktu  penahanan  60  menit  pada 600  C (= 378 VHN) lebih tinggi dibandingkan
Perilaku Tarik dan Struktur Mikro Baja Tahan Karat AISI 304
Pasca Perlakuan Panas Pada Daerah Sensititasi 600 – 700  C (Sungkono, Sri Ismarwanti)
pada  700  C  (=  355  VHN).  Perbedaan  nilai kekerasan cukup signifikan tersebut disebabkan  adanya  pelarutan  khrom  karbida dalam  kisi  kristal,  pertumbuhan  butir  austenit
dan  -ferit serta  khrom karbida menjadi lebih homogen dalam larutan padat seiring dengan bertambah  tingginya  temperatur  pemanasan sampel SS 304.
Gambar 5. Kekerasan sampel tarik SS 304 yang telah mengalami perlakuan panas pada daerah sensitisasi 600 – 700  C.
Fenomena kekerasan di lokasi dekat patahan  relatif  sama  untuk  sampel  pasca perlakuan  panas  pada  600  dan  700  C. Namun,  kekerasan  di  daerah  patahan menurun  dengan  bertambah  lamanya  waktu penahanan pada 600 dan 700  C. Perbedaan kekerasan  sampel  pasca  perlakuan  panas pada  daerah  patahan  disebabkan  kuantitas khrom karbida yang mengendap di batas butir austenit  pada  struktur  SS  304  menurun dengan  bertambah  tingginya  temperatur sensitisasi.  Endapan  khrom  karbida  tersebut menentukan  besarnya  hambatan  terhadap pergerakan dislokasi dan mengurangi cacat di dalam  kristal  kisi  sampel  pasca  sensitisasi. Selain itu, gerakan dislokasi sebagai pembawa  plastisitas  yang  dominan  dan daktilitas  material  sangat  tergantung  pada kemudahan  dislokasi  kisi  kristalnya  dapat merambat  ( propagated )[17],[18].  Perlakuan sensitisasi SS 304 pada 700  C memberikan dampak terhadap kebolehjadian  meniadakan segregasi  dan  fasa  sigma  paduan  yang terbentuk  setelah  perlakuan  sensitisasi, sehingga  dapat  meningkatkan    keuletan  dan sedikit mengurangi kekuatan SS 304.
Penelitian  ini  merupakan  simulasi proses  pendinginan  di  daerah  sensitisasi sampel  SS  304  pasca  pengelasan.  Pada pendinginan  di  daerah  sensitisasi  tersebut diharapkan  kekerasan  daerah  dekat  patahan dengan  daerah  patahan  relatif  sama  agar
tidak  terjadi  retak  dan  patah  getas[4],[18]. Berdasarkan  beda  kekerasan  antara  daerah patahan dan dekat patahan yang mempunyai perbedaan  paling  rendah  adalah  pasca perlakuan  panas  di  daerah  sensitisasi  pada 700  C dengan waktu penahanan 90 menit.

## SIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengkajian  data penelitian dapat disimpulkan sebagai berikut. Kekuatan  tarik  SS  304  pada  daerah sensitisasi  (600 O C,  90 menit),  yaitu 408,3  MPa  relatif  sama  dengan  tanpa perlakuan  panas,  sedangkan  pada  daerah sensitisasi  (600  C,  30-60  menit)  dan (700  C,  30-90  menit)  relatif  sama,  yaitu 383,8 –  388,9  MPa  yang  lebih  rendah dibandingkan tanpa perlakuan panas, 406,5  MPa.  Struktur  mikro  SS  304  pada daerah  sensitisasi  600 –  700 O C  dengan waktu  penahanan  30 –  90  menit  terdiri  atas fasa  austenit,  -ferit  dan  presipitat  khrom karbida. Kuantitas presipitat yang mengendap di batas butir menurun dengan bertambahnya temperatur  dan  waktu  penahanan.  Nilai Kekerasan SS 304 pasca perlakuan sensitisasi  pada  600  -  700  C  relatif  sama untuk masing-masing waktu penahanan, yaitu 355 –  378  VHN  pada base  metal ,
371 –  382  VHN  pada  dekat  patahan  dan 379 – 413 VHN pada daerah patahan sampel
B C D E F G 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Keker asa n ( VHN ) Sampel Base metal Dekat patahan Daerah patahan
Perilaku Tarik dan Struktur Mikro Baja Tahan Karat AISI 304 Pasca Perlakuan Panas Pada Daerah Sensititasi 600 – 700  C (Sungkono, Sri Ismarwanti)
pasca uji tarik. Dengan demikian, baja  tahan karat  AISI  304  pasca  perlakuan  panas  di daerah  sensitisasi    pada  700 O C  dengan waktu  penahanan  90  menit  mempunyai ketangguhan  retak  terbaik  karena  kekerasan antara  daerah  patahan  dan  dekat  patahan relatif sama.
.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih kepada Erwan Hermawan, Anditania Sari Dwi Putri  dan  Guswardani  yang  telah  membantu pelaksanaan penelitian ini.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Sungkono,  J.  Setiawan,  Isfandi,  dan  I.
Azis, “Pelapisan  permukaan  baja  tahan karat  AISI  304  dengan  khrom  oksida menggunakan metoda sputtering  , Urania , vol. 25, no. 2, hal. 71-79, 2019.
[2] W. Harsono dan T. Okumura, “Teknologi Pengelasan  Logam, ” Pradnya  Paramita , Jakarta, 2010.
[3]  P. Hedstrom, “Deformation and martensitic  phase  transformation  in stainless  steel ”, Doctoral  Thesis ,  Lulea University of Technology, Sweden, pp. 6- 15, 2007.
[4]  V.  Kumar,  P.  Joshi,  and    S.  Dhakar, “Analysis of the effect of sensitization on austenitic stainless steel 304L welded by GTAW  process, ” Int.  J.  of  Technology Inovations and Research , vol. 14, pp. 1- 8., 2015.
[5] J.  Liu, “Deformation  induced  martensitic transformation  in  304  stainless  steel ”, Master’s  Thesis ,  University  of  South Carolina, pp. 1-16, 2016.
[6]  S.  Kumar,  A,  Mukhopadhyay, “Effect  of microstructure  on  the  wear  behavior  of heat  treated  SS-304  stainless  steel ”, Tribology  in  Industry ,  vol.  38,  no.  4,  pp. 445-453, 2016.
[7]  C.  Yu,  R.  K.  Shiue, C.    Chen  and  L.  W. Tsay, “Effect of low-temperature sensitization  on  hydrogen  embrittlement of 301 stainless steel, ” Metals , vol. 7, no. 58, pp. 1-12, 2017.
[8]  S.A.  Tukur,  M.  S.  Dambatta,  A.  Ahmed, N. M.  Mu’az,  “Effect  of  heat  treatment temperature on mechanical properties of the  AISI  304  stainless  steel, ” Int.  J.  of
Innovative Research in Science,
Engineering and Technology , vol. 3, no.2,
pp. 9516 –9520, 2014.
[9]  ASTM A276/A276M-17: Standard Specification for Stainless Steel Bars and Shapes.
[10]  A.  Hunter,  M.  Ferry, “Phase  formation during solidification of AISI 304 austenitic stainless  steel, ” Scripta  Materialia ,  vol. 46, pp. 253-258, 2002.
[11]  B.  Arh,  F.  Tehovnik  and  F.  Wode, “Transformation  of  the  -Ferrite  in SS2343  austenitic  steel  upon  annealing at  1050  C,  1150  C  and  1250  C, ”
Metals , vol. 11, no. 935, pp. 1-14, 2021.
[12]  H. Li, L. Zhang, B. Zhang and Q. Zhang, “Microstructure  Characterization  and Mechanical Properties of Stainless Steel Clad  Plate,  Materials, ”  vol.12,  no.  509,
pp. 1-7, 2019.
[13]  V. Kumar, “Study  the  effect  of sensitization  on  the  microstructure  and mechanical  properties  of  AISI  304  SS joins using GTAW process ,” Dissertation Report ,  Lovely  Professsional  University, Punjab, pp. 42-52, 2015.
[14]  A. B. Rhouma, , T. Annadou, H. Shidom, and  C.  Braham, “Correlation  between Microstructure and
Intergranular
Corrosion Behavior of Flow Delta-Ferrite Content AISI 316L Aged at Range 550 – 700  C, ” J.  of Alloy and Compound , vol. 708, pp. 871-886, 2017.
[15]  A.  N.  Kamel,  and  A.  F.  Waheed, “Correlation  between  corrosion  and ferrite  number  of  316L  stainless  steel deposited  on  carbon  steel  aged  at 550  C, ” European Academic Research , vol. 7, no. 3, pp. 2023-2035, 2019.
[16]  C. Huh, S. An, M. Kim, and C. Kim, “Effect of corrosion characteristics on  long-term aging  of  austenitic  304  Steel, ” Applied Science , vol.
9,
no. 5557, pp. 2-11, 2019.
[17]  C. P. Fenili, et. al . “ Effect of sensitization on  tribological  behavior  of  AISI  304 austenitic  stainless  steel , ” Int.  J.  of Materials  Research (formerly  Zeitschrifft Metallkunde, vol. 109, no.3, 2018.
[18] Z. Cheng, C. Liu, M. Ren, H. Jiang and L. Li, “Microstructure  and  mechanical behavior  of  an  AISI  304  austenitic stainless  steel  prepared  by  cold-or cryogenic-rolling and annealing, ”
Materials Science & Engineering , pp. 260-268, 2018.
Perilaku Tarik dan Struktur Mikro Baja Tahan Karat AISI 304
Pasca Perlakuan Panas Pada Daerah Sensititasi 600 – 700  C (Sungkono, Sri Ismarwanti)

## HALAMAN INI SENGAJA DIKOSONGKAN