KARAKTERISASI INGOT PADUAN Zr-Mo-Fe-Cr PASCA PERLAKUAN PANAS

## Sungkono dan  Isfandi
Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir – BATAN
Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang

## ABSTRAK
KARAKTERISASI INGOT PADUAN Zr-Mo-Fe-Cr PASCA PERLAKUAN PANAS. Ingot paduan Zr- Mo-Fe-Cr  hasil  leburan  ( as  melt )  mempunyai  mikrostruktur  tidak  homogen,  yaitu  campuran  butir dendrit  dan acicular .  Ingot  paduan  Zr-Mo-Fe-Cr  perlu  diperlakupanaskan  agar  diperoleh mikrostruktur  ekuiaksial  dan  homogen.  Sasaran  yang  ingin  dicapai  dengan  mikrostruktur  tersebut adalah  ingot  paduan  bersifat  lunak  sehingga  memudahkan  proses  pengerjaan  berikutnya  dengan deformasi  besar  tanpa  retak. Tujuan  penelitian  adalah mendapatkan  karakteristik  ingot paduan  Zr- Mo-Fe-Cr  pasca  perlakuan  panas,  yang  meliputi  mikrostruktur,  kekerasan,  dan  komposisi  kimia. Metoda  yang  digunakan  adalah  perlakuan  panas  terhadap  ingot  paduan  Zr-0,3%Mo-0,5%Fe- 0,5%Cr;    dan  Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%  Cr  pada  temperatur  650  C  dengan  waktu  penahanan  1 jam,  pengamatan  mikrostruktur  menggunakan  mikroskop  optik,  uji  kekerasan  menggunakan microhardness  Vickers ,  dan  uji  komposisi  kimia  menggunakan X-ray  Fluorescence (XRF).  Hasil penelitian  menunjukkan  bahwa  mikrostruktur  Zr-0,3%Mo-0,5%Fe-0,5%  Cr  relatif  homogen  dengan struktur  butir  ekuiaksial  berukuran  kecil.  Sementara  itu,  mikrostruktur  Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr belum homogen dengan struktur butir batang pipih dan ekuiaksial. Kekerasan paduan  Zr-0,3%Mo- 0,5%Fe-0,5%  Cr  adalah  490,80  VHN,  sedangkan  paduan  Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%  Cr  adalah 536,80 VHN. Komposisi kimia paduan Zr-0,3%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr adalah     Zr = 98,8537 %, Mo = 0,2860  %,  Fe  =  0,4371%,  Cr  =  0,4232  %  berat,  sedangkan  paduan  Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr adalah Zr = 98,8033 %, Mo = 0,3467 %, Fe = 0,4804 %, Cr = 0,3696 % berat. Karakter paduan yaitu mikrostruktur,  kekerasan,  dan  komposisi  kimia  dipengaruhi  oleh  perlakuan  panas  dan  kandungan unsur Mo dari ingot paduan Zr-Mo-Fe-Cr.
Kata kunci : Karakterisasi, perlakuan panas,  mikrostruktur,  kekerasan, komposisi  kimia.

## ABSTRACT
CHARACTERIZATION  OF  Zr-Mo-Fe-Cr  ALLOY  INGOT  AFTER  HEAT  TREATMENT. As-melt  Zr- Mo-Fe-Cr  alloy  ingot  possesses  microstructure  that  is  inhomogeneous,  which  is  a  mixture  of dendrite grains and acicular. The Zr-Mo-Fe-Cr alloy ingot requires heat treatment in order to obtain an equiaxial and homogeneous microstructure. The aim to attain such microstructure is to produce soft  alloy  ingot  so  as  to  allow  easy  treatment  in  the  next  stage,  with  large  deformation  without cracking. The objective of this study is to acquire the characteristics of Zr-Mo-Fe-Cr alloy ingot after heat  treatment,  which  include  microstructure,  hardness  and  chemical  composition.  The  methods being  employed  are  heat  treatment  for  Zr-0.3%Mo-0.5%Fe-0.5%Cr  and  Zr-0.4%Mo-0.5%Fe- 0.5%Mo  alloy  ingots  at  a  temperature  of  650  C  with  soaking  time  of  1  hour,  observation  of microstructure  using  optical  microscope,  hardness  testing  using  Vickers  microhardness,  and chemical  composition  testing  using  X-ray  Fluorescence  (XRF).  The  results  of the  study  shows  that
the  microstructure  of  Zr-0.3%Mo-0.5%Fe-0.5%Cr  is  relatively  homogeneous  with  small  equiaxial grain  structure.  Meanwhile,  the  microstructure  of  Zr-0.4%Mo-0.5%Fe-0.5%Cr  is  not  homogeneous with  columnar  and  equiaxial  grain  structure,  The  hardness  of  Zr-0.3%Mo-0.5%Fe-0.5%Cr  alloy  is 490.80  VHN,  whereas  the  hardness  for  Zr-0.4%Mo-0.5%Fe-0.5%Cr  alloy  is  536.80  VHN.  The chemical composition  of Zr-0.3%Mo-0.5%Fe-0.5%Cr is Zr = 98.9137 wt%,  Mo  = 0.2460 wt%, Fe  = 0.4371  wt%,  Cr  =  0.4032  wt%;  whereas  the  chemical  composition  for  Zr-0.4%Mo-0.5%Fe-0.5%Cr alloy  is  Zr  =  98.8733  wt%,  Mo  =  0.3067  wt%,  Fe  =  0.4804  wt%,  Cr  =  0.3696  wt%.  The  alloy characteristics which include microstructure, hardness, and chemical composition are influenced by heat treatment and  the Mo content in the Zr-Mo-Fe-Cr alloy ingot.
Free terms : Characterization, heat treatment, microstructure, hardness, chemical compositions.
Keyword : Characterization, heat treatment, microstructure, hardness, chemical composition .

## PENDAHULUAN
Logam  paduan  Zr-Mo-Fe-Cr  harus memenuhi  persyaratan  sifat  fisis,  mekanik, kimia,  dan  neutronik  sebagai  salah  satu kandidat bahan struktur elemen bakar nuklir di masa  mendatang.  Logam  paduan  tersebut dibuat  dari  campuran  sponge  Zr,  serbuk  Mo, Fe,  dan  Cr  dengan  persentase  berat  tertentu, kemudian  dilebur  dalam  tungku  peleburan vakum, dan dihasilkan ingot. Persentase berat unsur  pemadu  (Mo,  Fe,  dan  Cr)  mempe- ngaruhi  sifat  fisis,  mekanik,  kimia,  dan neutronik dari paduan berbasis zirconium [1,2] .
Ingot as  melt belum  mempunyai mikrostruktur  yang  homogen,  sehingga  perlu diperlakupanaskan terlebih dahulu agar diperoleh  mikrostruktur  yang  homogen.  Pada prinsipnya  proses  perlakuan  panas  terhadap ingot  paduan  adalah  proses  pemanasan  ingot pada  temperatur  setinggi  mungkin  dengan syarat tidak terjadi pencairan atau tidak terjadi pertumbuhan  butir  yang  berlebihan.  Oleh karena  itu  proses  perlakuan  panas  ingot paduan biasanya dilakukan pada temperatur di sekitar temperatur rekristalisasi, ditahan beberapa  lama  pada  temperatur  tersebut, kemudian didinginkan lambat. Proses perlakuan  panas  tersebut  bertujuan  untuk mendapatkan  mikrostruktur  ekuiaksial  dan homogen,  sehingga  paduan  lebih  lunak  dan memudahkan proses pengerjaan logam
paduan  berikutnya.  Oleh  karena  logam paduan  menjadi  lunak  maka  memungkinkan terjadinya proses deformasi cukup besar tanpa retak,  dan  gaya  pembentukan  lebih  rendah dibandingkan pengerjaan logam paduan dengan mikrostruktur tidak homogen [3,4] .
Berdasarkan hasil penelitian
sebelumnya [5] ,  diketahui  bahwa  ingot  paduan Zr-0,3%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr  dan  Zr-0,4%Mo- 0,5%Fe-0,5%Cr yang telah diperlakupanaskan pada  650 o C  dengan  waktu  penahanan  30 menit,  mempunyai  kecenderungan  sama  yaity mukrostrukturnya berupa butir acicular dengan ukuran  tidak  seragam.  Untuk  mendapatkan struktur  butir  ekuiaksial  yang  homogen, dibutuhkan  proses  perlakuan  panas  yang tepat.  Untuk  itu,  parameter  proses  perlakuan panas  terhadap  paduan    Zr-Mo-Fe-Cr  perlu diubah, agar diperoleh paduan yang mempunyai mikrostruktur ekuiaksial dan homogen [5] .  Dalam  penelitian  ini,  paduan  Zr-
Mo-Fe-Cr  diperlakupanaskan  pada  temperatur 650  C dengan waktu penahanan 1 jam.
Penelitian bertujuan mendapatkan
karakter mikrostruktur, kekerasan, dan komposisi  kimia  ingot  paduan  Zr-Mo-Fe-Cr pasca  perlakuan  panas.  Hipotesis  penelitian adalah  kandungan  Mo  dan  perlakuan  panas diduga mempengaruhi mikrostruktur, kekerasan,  dan  komposisi  kimia  paduan  Zr- Mo-Fe-Cr.

## TATA KERJA

## ■ Bahan
Bahan  penelitian  yang  digunakan dalam penelitian adalah ingot paduan Zr-0,3%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr  dan  Zr-0,4%Mo- 0,5%Fe-0,5%Cr,  kertas  ampelas;  resin  acryfic dan pengeras; pasta intan, dan bahan etsa.

## ■Peralatan
Peralatan  yang  digunakan  dalam penelitian  adalah  tungku  perlakuan  panas, gergaji  accutom,  mesin  gerinda  dan  polis, microhardness  Vickers ,  mikroskop  optik,  dan XRF.( X-ray Fluoresdence ).
■ Metoda
Metoda yang digunakan dalam
penelitian  adalah  perlakuan  panas  terhadap ingot  paduan  Zr-0,3%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr  dan Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr menggunakan tungku  perlakuan  panas.  Metoda  pengamatan mikrostruktur  menggunakan  ASTM  E  883-99 (2004)  dan  ASTM  E  407-99  (2007),  uji kekerasan  menggunakan  ASTM  384-08,  dan uji  komposisi  kimia    paduan  Zr-Mo-Fe-Cr pasca perlakuan panas menggunakan XRF .
■ Cara Kerja
Prosedur yang digunakan dalam penelitian  tentang  karakterisasi  ingot  paduan Zr-Mo-Fe-Cr  pasca  perlakuan  panas  dengan tahapan sebagai berikut [6] :
1.  Ingot  paduan  Zr-0,3%Mo-0,5%Fe-
0.5%Cr  dan    Zr-0,4%Mo-0,5%Fe- 0.5%Cr dipotong untuk mendapatkan  spesimen as  melt
dan  spesimen  untuk  perlakuan panas.
2.  Perlakuan  panas  terhadap  ingot paduan Zr-0,3%Mo-0,5%Fe- 0.5%Cr  dan  Zr-0,4%Mo-0,5%Fe- 0.5%Cr menggunakan tungku
perlakuan panas dengan temperatur  650  C,  waktu  pe-
nahanan  1  jam,  dan    pendinginan lambat.
3.  Spesimen  ingot  paduan as  melt
(langkah  1)  dan  pasca  perlakuan panas (langkah 2) dibingkai, digerinda  dengan  kertas  ampelas grit  180  sampai  1200    hingga  rata dan  mengkilap,  dipoles    meng- gunakan  pasta  intan,  kemudian
dietsa.
4.  Mikrostruktur spesimen ingot paduan Zr-  Mo-Fe-Cr hasil langkah (3)  diamati  dan    dianalisis  dengan menggunakan mikroskop optik.
5.  Uji  kekerasan  terhadap  spesimen ingot  paduan  Zr-Mo-Fe-Cr  hasil langkah  (3)  dengan  menggunakan microhardness  Vickers .
6.  Uji komposisi kimia spesimen paduan  Zr-Mo-Fe-Cr  hasil  langkah (3) dengan menggunakan XRF.
7. Data hasil pengujian langkah (4), (5) dan  (6)  dianalisis  untuk  men- dapatkan  karakter  ingot  paduan Zr-Mo-Fe-Cr pasca perlakuan panas.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
■ Mikrostruktur
Mikrograf  paduan  Zr-Mo-Fe-Cr  pasca perlakuan  panas  pada  temperatur  650  C dengan  waktu  penahanan  60  menit  ditun- jukkan  pada  Gambar  1  dan  2.  Gambar  1 memperlihatkan bahwa mikrograf Zr-0,3% Mo- 0,5%  Fe-0,5%  Cr as  melt mempunyai  struktur butir  dendrite  dan acicular (Gambar  1  a).
Sementara    itu,      mikrostruktur    Zr-0,3%Mo- 0,5%Fe-0,5%Cr  pasca perlakuan panas (650 
C,  1  jam)  dengan  5  (lima)  lokasi  pengambilan mikrograf memperlihatkan kecenderungan yang  sama,  yaitu  struktur  butirnya  ekuiaksial berukuran kecil. Kondisi tersebut menunjukkan terjadinya  perubahan  bentuk    dan    ukuran
butiran  dari  struktur  butir dendrit dan acicular ke  struktur    butir    ekuiaksial  yang  homogen. Dengan  demikian  proses  perlakuan  panas terhadap  paduan  Zr-0,3%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr mendekati  sempurna.  Paduan  Zr-0,3%  Mo- 0,5%  Fe-0,5%  Cr  yang  mempunyai  struktur butir ekuiaksial kecil akan mempunyai kekerasan  tinggi,  sehingga  dibutuhkan  gaya pembentukan  tinggi  pada  proses  pengerolan paduan  tersebut.  Disamping  itu,  deformasi yang dapat diterapkan terhadap paduan tanpa retak relatif
kecil. Untuk
mengatasi permasalahan  tersebut,  dibutuhkan  paduan Zr-0,3% Mo-0,5% Fe-0,5% Cr yang mempunyai  struktur  butir  ekuiaksial  relatif besar  dan  homogen  agar  bersifat  lunak sehingga  gaya  pembentukan  rendah  dan deformasi  yang  dapat  diterapkan  terhadap paduan
relatif
besar [3,5,7] . Untuk
mendapatkan mikrostruktur berupa butir ekuiaksial  relatif  besar  maka  ingot  paduan  Zr- 0,3%  Mo-0,5%  Fe-0,5%  Cr  dipanaskan  pada temperatur  lebih  tinggi  dari  650  C  dengan waktu  penahanan  tetap  (=  1  jam),  atau temperatur  tetap      (=  650  C)  dengan  waktu penahanan lebih lama dari 1 jam.
( a )
( b ) ( c )
(d)
( e ) ( f )
Gambar  1.      Mikrograf  Zr  -  0,3%  Mo  -  0,5%  Fe  -  0,5%  Cr  as melt dan  pasca  perlakuan  panas (650  C, 1 jam). Perbesaran : 200X.
(a)  As melt
(b),  (c),  (d),  (e),  dan  (f).  Pasca  perlakuan  panas  (650  C,  1  jam)  dengan  5  lokasi pengambilan mikrograf.
Gambar  2  memperlihatkan  bahwa mikrograf  Zr-0,4%  Mo-0,5%  Fe-0,5%  Cr as melt mempunyai  struktur  butir  dendrit  dan acicular (Gambar  2  a).  Sementara  itu,
mikrostruktur          Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr pasca  perlakuan  panas  (650  C,  1  jam) dengan  5  (lima)  lokasi  pengambilan  mikrograf memperlihatkan  kecenderungan  yang  sama, yaitu struktur butirnya berupa batang pipih dan ekuiaksial. Kondisi tersebut menunjukkan telah terjadi  perubahan  bentuk  dan  ukuran  butiran dari  dendrit  dan acicular ke  bentuk  batang pipih dan ekuiaksial. Oleh karena mikrostruktur Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr masih  mempunyai  2  (dua)  bentuk  butir berbeda,  maka  proses  perlakuan  panas terhadap  paduan  Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr belum  sempurna.  Sasaran  yang  ingin  dicapai pada  proses  perlakuan  panas  terhadap  ingot paduan     Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr adalah mendapatkan mikrostruktur berupa butir ekuiaksial relatif besar [5,7] . Hal ini dimaksudkan agar paduan Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr bersifat  lunak,  sehingga  gaya  pemben- tukannya rendah dan deformasi yang
dapat diterapkan terhadap paduan tanpa retak relatif  besar.  Karakteristik  paduan  tersebut dibutuhkan untuk memudahkan proses pengerjaan  berikutnya,  seperti  pengerolan. Untuk  mengatasi  permasalahan  tersebutmaka ingot  paduan    Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr as melt dipanaskan  pada  temperatur  lebih  tinggi dari    650  C dengan  waktu penahanan tetap (=  1  jam),  atau  temperatur  tetap  (=  650  C) dengan  waktu  penahanan  lebih  lama  dari  1 jam.
( a )
( b )
( c )
( d ) ( e ) ( f )
Gambar  2.      Mikrograf  Zr-0,4%  Mo-0,5%  Fe-0,5%  Cr  pasca  perlakuan  panas  (650  C,  1  jam). Perbesaran : 200X.
(a) As melt
(b),  (c),  (d),  (e),  dan  (f).  Pasca  perlakuan  panas  (650  C,  1  jam)  dengan  5  lokasi pengambilan mikrograf.
Berdasarkan  Gambar  1  dan  2  dike- tahui  bahwa  persentase  berat  Mo  dalam paduan  mempengaruhi  mikrostruktur  paduan Zr-Mo-Fe-Cr.  Mikrostruktur  ingot  paduan  Zr- 0,3%Mo-0,5%Fe-0.5%Cr as  melt mempunyai struktur  buitir  dendrit  dan acicular dengan
ukuran  butir  lebih  besar  (Gambar  1a) dibandingkan  dendrit  dan acicular dari  ingot paduan  Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0.5%Cr  (Gambar 2a).  Hal  ini  disebabkan  adanya  Mo  dalam paduan  berbasis  zirconium  bertindak  sebagai unsur  penginti  dalam  proses  solidifikasi  ingot. Adanya  Mo  akan  menimbulkan  pusat-pusat pengintian  baru  pada  proses  solidifikasi  ingot sehingga  dapat  memperhalus  ukuran  batir paduan  Zr-Mo-Fe-Cr [5] .  Ukuran  butir  semakin halus apabila komposisi Mo dalam paduan Zr- Mo-Fe-Cr  semakin  besar  atau  semakin  kasar bila komposisi Mo  dalam paduan Zr-Mo-Fe-Cr semakin rendah.
Sementara  itu,  mikrostruktur  ingot paduan Zr-0,3%Mo-0,5%Fe-0.5%Cr pasca perlakuan  panas  mempunyai  struktur  buitir ekuiaksial  relatif  kecil  dan  homogen  (Gambar
1  b,  c,  d,  e,  f)  sedangkan  ingot  paduan  Zr-
0,4%Mo-0,5%Fe-0.5%Cr pasca perlakuan panas  mempunyai  struktur  butir  batang  pipih dan ekuiaksial relatif besar (Gambar 2 b, c, d, e,  f).  Oleh  karena  ukuran  butir  dendrit  dan
acicular dalam  ingot  paduan  Zr-0,3%Mo- 0,5%Fe-0.5%Cr  lebih  besar  dibandingkan dengan  ingot  paduan  Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-
0.5%Cr,  maka  energi  yang  dibutuhkan  untuk memecah pusat-pusat pengintian hingga menjadi  butir  baru  adalah  lebih  rendah.
Kondisi  tersebut  menyebabkan    terjadinya perubahan  geometri  dari  butir  dendrit  dan
acicular mengarah ke bentuk ekuiaksial dalam
ingot paduan Zr-0,3%Mo-0,5%Fe-0.5%Cr relatif lebih mudah dibandingkan dengan ingot paduan  Zr-0,43%Mo-0,5%Fe-0.5%Cr.  Dengan demikian,  diketahui  bahwa  kandungan  Mo yang  lebih  rendah  dalam  paduan  akan mempermudah proses perlakuan panas terhadap paduan Zr-Mo-Fe-Cr.

## ■ Kekerasan
Tabel 1.  Pengaruh perlakuan panas terhadap kekerasan paduan Zr- Mo-Fe-Cr.  Beban uji kekerasan, F = 49,02 N.
No Nama Sampel Kekerasan (VHN) As melt Pasca perlakuan panas 1. Zr-0,3Mo- 0,5Fe-0,5Cr 742 490,80 2. Zr-0,4Mo- 0,5Fe-0,5Cr 790 536,80 Pada Tabel 1 terlihat bahwa kekerasan  ingot  paduan  Zr-0,4%  Mo-0,5%Fe- 0,5%Cr as  melt (  =  790  VHN)  lebih  tinggi dibandingkan  ingot  paduan  Zr-0,3%  Mo- 0,5%Fe-0,5%Cr as melt ( = 742 VHN).  Hal ini disebabkan adanya Mo dalam paduan berbasis  zirconium  akan memperhalus  ukuran butir  dan  membentuk  senyawa  intermetalik dengan  zirconium  (ZrMo 2 )  Ukuran  butir semakin  halus  apabila  komposisi  Mo  dalam paduan  Zr-Mo-Fe-Cr  semakin  besar  atau semakin  kasar  bila  komposisi  Mo  dalam paduan Zr-Mo-Fe-Cr semakin rendah. Dengan demikian dapat diketahui bahwa semakin kecil ukuran butir dalam mikrostruktur paduan maka kekuatan  atau  kekerasan  paduan  semakin tinggi.  Hal  ini  sesuai  dengan  persamaan  Hall- Petch [3]
 Y =  oY + k /  d                        (1)
Dimana,
 Y : kekuatan luluh, N/mm 2  oY : konstanta, N/mm 2 k : konstanta, N/mm 3/2 d
: diameter ukuran butir, mm
Sementara  itu,  hubungan  antara  kekerasan dan  kekuatan  paduan  dinyatakan  secara empiris  dengan  persamaan  Y =  (VHN/3) (0,1) n ,  dimana  Y adalah  kekuatan  luluh (kgf/mm 2 ),  VHN  adalah  nilai  kekerasan Vickers,  dan  n  adalah  eksponen  pengerasan regangan [7] .  Dengan  demikian  semakin  tinggi kekerasan  maka  kekuatan  paduan  semakin tinggi pula atau sebaliknya.
Tabel 1 memperlihatkan bahwa keker- asan ingot paduan Zr-0,3%Mo-0,5%Fe- 0,5%Cr  pasca  perlakuan  panas,  yaitu  490,80 VHN  lebih  rendah  dibandingkan  kekerasan ingot  paduan as  melt yaitu  742  VHN.  Hal  ini dimungkinkan  akibat  proses  perlakuan  panas (650  C,    1  jam)  terhadap  ingot  paduan  Zr- 0,3%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr sehingga terjadi
perubahan  bentuk  butir  dari acicular ( ingot  as melt )  ke  bentuk  ekuiaksial  yang  relatif homogen.  Kondisi  tersebut  memperlihatkan telah terjadi penurunan tegangan sisa, sehingga  terjadi  proses  pelunakan  yang berdampak pada penurunan kekerasan paduan  Zr-0,3%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr.  Fenome- na  ini  juga  dialami  ingot  paduan  Zr-0,4%Mo- 0,5%Fe-0,5%Cr  dimana  terjadi  penurunan kekerasan  dari  790  VHN  ( ingot  as  melt ) menjadi  536,80  VHN  (ingot  pasca  perlakuan panas). Penurunan kekerasan tersebut dimungkinkan akibat adanya proses perlakuan panas  (650  C,  1  jam)  terhadap  ingot  paduan Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr  sehingga  terjadi perubahan  bentuk  butir  dari acicular ( ingot  as melt )  ke  bentuk  batang  pipih  dan  ekuiaksial kecil. Adanya  dua  bentuk butir berbeda dalam mikrostrukturnya  menyebabkan  masih  ada tegangan  sisa    Kondisi  tersebut  memper- lihatkan telah terjadi penurunan tegangan sisa biarpun  lebih  rendah  dibandingkan  ingot  Zr- 0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr as  melt ,  Kondisi tersebut  mengakibatkan  terjadinya  proses
pelunakan  sehingga  kekerasan  paduan    Zr- 0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%
lebih rendah dibandingkan  ingot as  melt ,  tetapi  lebih  tinggi dibandingkan paduan Zr-0,3%Mo-0,5%Fe-
0,5%Cr pasca perlakuan panas.
Kekerasan  ingot  paduan    Zr-0,3%Mo- 0,5%Fe-0,5%Cr dan Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-
0,5%Cr  pasca  perlakuan  panas  lebih  rendah dibandingkan kekerasan ingot leburannya. Hal ini  berarti  bahwa  kedua  ingot  paduan mempunyai  kecenderungan  yang  sama  yaitu kekerasannya  menurun  bila  dipanaskan  pada temperatur  tinggi.  Kondisi  tersebut  sesuai dengan  hubungan  empiris  antara  kekerasan logam atau logam paduan terhadap temperatur, yaitu :
H = A . e -B.T (2)
dimana    H  adalah  nilai  kekerasan  Vickers,  T adalah  temperatur  pemanasan,  A  dan  B adalah  konstanta  yang  bergantung  pada  jenis material [8] .
Dilain  pihak,  pada  proses  perlakuan panas  yang  sama  terhadap  ingot as  melt , kekerasan paduan Zr-0,3%Mo-0,5%Fe- 0,5%Cr,  yaitu  490,80  VHN  lebih  rendah dibandingkan  kekerasan  paduan  Zr-0,4%Mo- 0,5%Fe-0,5%Cr,  yaitu    536,80  VHN.  Hal  ini disebabkan  unsur  Mo  diduga  merupakan penghambat dalam proses pengintian,
sehingga akan menghambat
proses homogenisasi  dari  butir acicular ke  butir ekuiaksial.
Kondisi tersebut dapat menyebabkan  tegangan  sisa  dalam  paduan tinggi, sehingga kekerasan paduan bertambah tinggi  apabila  kandungan  Mo  dalam  paduan Zr-Mo-Fe-Cr bertambah besar.
Berdasarkan  uraian  tersebut  di  atas dapat  diketahui  bahwa  kandungan  Mo  dalam paduan  dan  parameter  proses  perlakuan panas  mempengaruhi  tingkat  homogenitas dan kekerasan paduan Zr-Mo-Fe-Cr.

## ■ Komposisi Kimia

## Tabel 2. Data uji komposisi kimia paduan Zr-Mo-Fe-Cr menggunakan XRF
No Paduan Komposisi paduan (% berat) Teoritis Pasca perlakuan panas Zr Nb Fe Cr Zr Mo Fe Cr 1. Zr-0,3Mo-0,5Fe-0,5Cr 98,70 0,30 0,50 0,50 98,9137 0,2460 0,437 1 0,4032 2. Zr-0,4Mo-0,5Fe-0,5Cr 98,60 0,40 0,50 0,50 98,8733 0,3067 0,450 4 0,3696
Berdasarkan  Tabel  2  diketahui  bahwa komposisi Mo pasca perrlakuan panas dalam paduan  Zr-0,3%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr  adalah 0,2460 % berat atau 82,00 % dari teoritis, dan paduan  Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr  adalah 0,3067  %  berat  atau  76,675  %  dari  teoritis. Oleh  karena  komposisi  Mo  dalam  paduan  Zr- 0,3%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr  mempunyai  simpa- ngan  lebih  rendah  dibandingkan  dalam paduan  Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr,  maka paduan Zr-0,3%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr relatif lebih  homogen  dibandingkan  paduan  Zr- 0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr  Kondisi  ini  membuk- tikan  bahwa  semakin  tinggi  kadar  Mo  yang dipadukan  maka  akan  semakin  sulit  proses homogenisasinya.
Kondisi yang ditampilkan pada Tabel 2 menunjukkan  bahwa  distribusi  unsur  pemadu belum  homogen  di  setiap  titik  dalam  logam paduan Zr-Mo-Fe-Cr. Kemungkinan lain, kuantitas  unsur  pemadu  berkurang  pada  saat proses  preparasi  pembuatan  ingot paduan  Zr-
Mo-Fe-Cr.  Untuk  mengatasi  permasalahan tersebut,  maka  ingot  paduan  Zr-Mo-Fe-Cr as melt perlu  dilakukan annealing bertingkat atau mempertinggi  temperatur  dan/atau  waktu pemanasan  guna  menyempurnakan  proses homogenisasi ingot paduan Zr-Mo-Fe-Cr.

## SIMPULAN
Berdasarkan  hasil  pengolahan  dan pengkajian  data  dapat  disimpulkan  bahwa karakter  mikrostruktur  Zr-0,3%Mo-0,5%Fe- 0,5%Cr pasca perlakuan panas (650  C, 1 jam)
berupa struktur butir ekuiaksial relatif homogen.  Mikrostruktur  Zr-0,4%Mo-0,5%Fe- 0,5%Cr  belum  homogen  dengan  struktur  butir batang  pipih  dan  ekuiaksial.  Kekerasan paduan Zr-0,3%Mo-0,5%Fe-0,5% Cr (= 490,80 VHN)  lebih  rendah  dibandingkan  paduan  Zr- 0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%  Cr  (=  536,80  VHN). Komposisi  kimia  paduan    Zr-0,3%Mo-0,5%Fe- 0,5%Cr  relatif  lebih  homogen  dibandingkan paduan  Zr-0,4%Mo-0,5%Fe-0,5%Cr.  Karakter paduan  yaitu  mikrostruktur,  kekerasan,  dan komposisi  kimia  dipengaruhi  oleh  perlakuan panas  dan  kandungan  unsur  Mo  dari  ingot paduan Zr-Mo-Fe-Cr.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terima  kasih kepada  Yatno  Dwi  Agus  Susanto  (PTBN- BATAN),  Slamet  Pribadi,  A.Md.  (PTBN- BATAN), Sugino, A.Md. (PUSDIKLAT-BATAN) yang  telah  membantu  dalam  penelitian karakterisasi  ingot  paduan  Zr-Mo-Fe-Cr  pasca perlakuan panas.

## PUSTAKA
1.  COHEN,  P., ” Water  Coolant  Technology of  Power  Reactors ” ,  American  Nuclear
Society, Illinois, 1985. 2.  SUNGKONO, “ Studi Pengaruh Penambahan  Kandungan  Mo  Terhadap Kekuatan Tarik, Kekerasan, dan
Ketahanan  Korosi  Paduan  Zr-Mo-Fe-Cr ”,
Buletin  URANIA  No.  40,  Oktober  2004, hal. 15-19. ISSN : 0852-4777.
3.  AGRAWAL,  B.  K., “ Intro.  to  Engineering
Materials ” ,  Tata  McGraw-Hill,New  Delhi, 2000. 4.  KALPAKJIAN, S,. “ Manufacturing Engineering  and  Technology ” ,  Addison- Wesley Pub. Co, Massachussetts, 1995.
5.  SUNGKONO, ”  Pengaruh  Parameter Proses  Homogenisasi  Terhadap  Mikro- struktur  dan  Kekerasan  Paduan  Zr-Mo- Fe-Cr ”,  Jurnal  Ilmiah    Konduktor  Padat, Vol. 5, No. Edisi Khusus, 2004, hal. 33-37. ISSN : 1411-3112
6.  VANDER  VOORT,  G.F.  (editor), ASM Handbook  Vol.  9  : ”  Metallography  and Microstructures ” , ASM International, Materials Park, Ohio, 2004, p. 3 - 20 7.  MARQUES, F.D.S., “ Morphology/ Substructure  Relationships  in  Zirconium Based Martensites ”, J. de Physique, Dec.
1982, p. 309-314.
8.  DIETER,  G.E., “ Mechanical  Metallurgy ” , McGraw-Hill Book Co., New York, 1988.