## PENGARUH INTERCRITICAL QUENCHING DAN NORMALIZING TERHADAP LAJU KOROSI DAN STRUKTUR MIKRO MILD STEEL
Nurhabibah Paramitha Eka Utami (1*) , Diah Kusuma Pratiwi (1) , Hendri Chandra (1) dan Randi Gaga Pisasefsio Pratama (1,2)
(1) Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
(2) PT. PLN (Persero) UIK Sumbagsel
(*) E-mail Corresponding Author : nhparamitha@ft.unsri.ac.id

## Abstrak
Material  yang  terdampak  korosi  akan  mengalami  penurunan  pada  sifat  fisik  dan  mekanik  yang mengakibatkan terjadinya penurunan kualitas pada material dan akan berdampak sangat besar pada dunia  industri.  Tujuan  utama  penelitian  ini  untuk  melihat  pengaruh  dari  temperatur  pemanasan intercritical 750 0 C dengan metode pendinginan quenching dan normalizing terhadap laju korosi dan pengaruhnya  terhadap  fenomena  perubahan  nilai  kekerasan  pada mild  steel .  Pengamatan  berupa pengujian  korosi  dan  pengujian  kekerasan  pada  ASTM  A36.  Hasil  pengamatan  menunjukkan adanya penurunan yang signifikan pada laju korosi dan nilai kekerasan pada sampel uji normalizing , sedangkan pada sampel uji quenching terjadi peningkatan nilai kekerasan yang diakibatkan hadirnya dual fasa ferrite-martensit pada permukaan spesimen quenching yang bersifat menurunkan keuletan sekaligus menaikan nilai kekerasan pada mild steel .
Kata Kunci: ASTM A36, Korosi, Struktur Mikro, Quenching , Normalizing .

## Abstract
Corroded materials get promote to the decrease in physical and mechanical properties which will affect to the decrease in the quality of the material and will have a huge impact on the industrial world. The purpose of this research is to observe the effect of the intercritical heating temperature of 750  C  with the quenching and normalizing cooling method due to the corrosion rate and its effect on the phenomenon of hardness change values in mild steel. The tests that was conducted are corrosion testing and hardness testing on ASTM A36. The results showed that there was a significant decrease  in  the  corrosion  rate  and  hardness  values  in  the  normalizing  test  sample,  while  in  the quenching test sample there was an increase in the hardness value which that led to the presence of a ferrite – martensite dual phase on the surface of the quenching specimen which reduced ductility and increased the hardness value of mild steel.
Keywords: ASTM A36, Corrosion, Micro structure, Quenching, Normalizing

## 1 PENDAHULUAN
Material mild  steel secara  luas  dipergunakan  dalam berbagai  industri  manufaktur.  Karena  sifatnya  yang tidak mudah patah, membuat material ini dipergunakan  mulai  dari  konstruksi  bangunan sederhana hingga struktur pada industri strategis [1] dimana  kegagalan  yang  diakibatkan  korosi  menjadi permasalahan  yang  dihadapi  secara  global  oleh hampir  seluruh  sektor  industri.  Kerugian  yang diakibatkan kehadiran korosi tidak hanya memberikan efek penurunan sifat mekanik pada suatu komponen  terpasang  tetapi  juga  berdampak  pada kegagalan  secara  ekonomi,  kerusakan  lingkungan bahkan timbulnya korban jiwa [2].
Berbagai upaya dilakukan untuk mencegah kegagalan yang diakibatkan adanya kehadiran korosi, seperti pengembangan paduan, penerapan lapisan anti
korosi dan berbagai upaya lain yang diharapkan dapat menekan  dan  mengendalikan  kehadiran  korosi  [3]. Salah  satu  upaya  yang  digunakan  untuk  menekan pertumbuhan korosi material adalah dengan melakukan  rekayasa  perlakuan  panas  [4],  dimana menurut [5] perlakuan panas menggunakan temperatur  austenite  yang  dilakukan  dengan  benar pada  baja  akan  meningkatkan  ketahanan  korosi  dan berpengaruh pada umur pakai material tersebut.
Tujuan  utama  dari  penelitian  ini  adalah  mengamati pengaruh  dibawah  temperature  austenisasi  yaitu temperature intercritical 750 0 C  terhadap  laju  korosi dan  sifat  fisik  pada  mild  steel  dengan  menerapkan variasi metode pendinginan quenching dan normalizing .
Terhadap Laju Korosi dan Struktur Mikro Mild Steel

## 2 METODOLOGI
Sampel uji dipersiapkan dengan ukuran (Panjang 100 mm, lebar 50 mm dan ketebalan 10 mm). Komposisi kimia  utama mild  steel ditunjukkan  pada  Tabel  1. Pemanasan  spesimen  uji  dilakukan  pada  temperatur intercritical 750 0 C  dengan  waktu  penahanan  120 menit  menggunakan  metode quenching dengan media  pendingin  air  dalam  suhu  ruang  dan normalizing .
Tabel.1   Komposisi kimia mild steel Unsur (%) Fe C Si Mn Cr Mo Balance 0,17 0,24 0,73 0,01 0,002 Unsur (%) Ni Al S Cu Nb Ti 0,03 0,01 0,009 0,04 0,002 0,006 Unsur (%) N V P CE 0,02 0,003 0,015 0,28
Proses pengkorosian dilakukan menggunakan metode total immersion dengan  cara  merendam  seluruh  permukaan spesimen kedalam media korosif air laut yang berasal dari kabupaten Muntok, Provinsi Kepulauan Bangka Belitung. Waktu perendaman bervariasi 48 jam, 96 jam, dan 144 jam. Peta  lokasi  pengambilan  media  korosif  dan  kandungan komposisi kimia media korosif ditunjukkan pada gambar 1 dan tabel 2 dibawah ini.
Gambar 1. Peta pengambilan media korosif
Tabel 2.   Komposisi kimia media korosif
Parameter pengujian Units Hasil Dissolved solid (TDS) mg/L 31,4 Salinity ppt 27 Temperatur  C 24,5 konduktivitas μS/cm 47,6 pH - 7,00 Kelarutan oksigen mg/L 8,5
Pengamatan Struktur mikro dilakukan menggunakan optical  microscope dengan  melakukan  persiapan berupa  pemotongan, monting ,  pemolesan  dan pengetsaan menggunakan 2  nital. Metode uji keras yang  digunakan  dalam  menganalisa  perubahan  nilai kekerasan  terhadap  variasi  waktu  perendaman  dan metode pendinginan pada ASTM A36 menggunakan metode Brinell dengan pembebanan 3000 kgf. Nilai kekerasan (BHN) diperoleh menggunakan persamaan 1 berikut.

## (1)
Perhitungan  nilai  laju  korosi  dilakukan  dengan melakukan  perbandingan  pada  perubahan  nilai ketebalan dan juga pengurangan berat pada sampel uji saat sebelum dan sesudah proses perendaman dengan variasi  waktu  48,  96,  dan  144  jam  dilakukan. Perhitungan nilai laju korosi dilakukan menggunakan persamaan 2 [6] dibawah ini.
(2)
Dimana, K = pengurangan berat (gr), K = faktor konstanta, D  =  densitas  (g/cm 3 ),  A  =  luas  area  (cm 2 ),  T  =  waktu perendaman spesimen (jam).

## 3 HASIL DAN PEMBAHASAN
Perhitungan reduksi ketebalan sampel uji dan reduksi berat  ditunjukkan  pada  tabel  3  dan  tabel  4,  data menunjukkan lama waktu perendaman mempengaruhi  laju  korosi  yang  terjadi.  Semakin lama  waktu  perendaman  mengakibatkan  interaksi permukaan  sampel  dengan  media  korosif  semakin lama, hal ini mengakibatkan banyak terbentuknya ion korosif  yang  menyerang  permukaan  spesimen  dan berdampak  pada  reduksi  ketebalan  pada  permukaan sampel uji [7].
Tabel 3.   Reduksi berat ASTM A36
Kondisi Waktu Perendaman W 0 (gr) W 1 (gr)  W (gr) Normalizing 48 368,274 368,178 0,096 96 364,573 364,336 0,237 144 371,038 370,625 0,413 Quenching 48 372,612 372,344 0,268 96 369,826 369,504 0,321 144 368,521 367,979 0,542 As received 48 368,974 368,791 0,183 96 366,172 365,751 0,421 144 369,483 368,657 0,826

## Tabel 4.   Reduksi ketebalan ASTM A36
Kondisi Waktu Perendaman T 0 (mm) T 1 (mm)  T (mm) Normalizing 48 10,164 10,022 0,142 96 10,164 10,007 0,157 144 10,164 10,001 0,163 Quenching 48 10,164 9,990 0,174 96 10,164 9,983 0,181 144 10,164 9,971 0,193 As received 48 10,164 9,979 0,185 96 10,164 9,968 0,196 144 10,164 9,946 0,218

## Tabel 5.   Nilai Kekerasan ASTM A36
Kondisi Waktu perendaman BHN Normalizing 48 124,51 96 115,93 144 114,76 Quenching 48 153,42 96 161,79 144 153,34 As received Tanpa perendaman 140,26 48 141,82 96 138,47 144 135,16 Tabel 6.   Laju Korosi ASTM A36 Kondisi Waktu perendaman Laju korosi (mpy) Normalizing 48 6,512 96 8,038 144 9,338 As received 48 12,414 96 14,279 144 18,677 Quenching 48 16,823 96 18,994 144 17,705
Data  diatas  menunjukkan  bahwa  sampel  uji  as received dengan  waktu  perendaman  144  jam memiliki reduksi berat tertinggi yaitu 0,826 gram dan reduksi  ketebalan  sebesar  0,218  mm.  Sampel  uji dengan  reduksi  berat  tertinggi  selanjutnya  adalah sampel quenching dengan  waktu  perendaman  144 jam dimana reduksi berat yang terjadi adalah sebesar 0,542  gram  dan  reduksi  ketebalan  0,193  mm.  Nilai kekerasan  ASTM  A36  ditunjukkan  pada  tabel  4 mengalami  penurunan  seiring  dengan  penurunan keuletan  yang  terukur  berdasarkan  lama  waktu perendaman sampel uji [8].
Gambar 2. Grafik Laju Korosi
Serangan  korosi  sangat  erat  kaitannya  dengan penurunan  kualitas  material  menjadi  rapuh,  mudah hancur  dan  keras.  Pada  tabel  6  dan  gambar  2 menunjukkan  laju  korosi  ASTM  A36  berdasarkan variasi perlakuan panas dan lama waktu perendaman sampel uji. Material tanpa pelapisan akan mengalami degradasi  permukaan  yang  tinggi  seiring  dengan
lamanya  waktu  perendaman  dalam  media  korosif sehingga  menginisiasi  terjadinya  laju  korosi  yang parah [9]. Sejalan dengan nilai laju korosi yang terjadi pada  sampel  uji normalizing ,  nilai  kekerasan  pada sampel  uji normalizing juga  mengalami  penurunan nilai  kekerasan  yang  cukup  signifikan  dibandingan sampel uji as received dan quenching .
Pada  sampel  uji quenching ,  sampel  uji  dipanaskan pada  temperatur  750 0 C  selama  120  menit  lalu kemudian dilakukan pendinginan cepat dengan media air bersuhu normal memiliki nilai kekerasan tertinggi dibandingkan sampel uji as received dan normalizing akibat  terbentuknya  dual  fasa  ferit-martensit  [10]. Penurunan  laju  korosi  yang  cukup  signifikan  pada sampel  uji normalizing terjadi  akibat  terbentuknya pasivasi  alami  dalam  menghadapi  serangan  korosi pada  ASTM  A36  sehingga  proses  perlakukan  panas annealing dengan  temperatur intercritical 750 0 C dinilai cukup efektif dalam menahan laju korosi pada ASTM A36 [11] [12].
Gambar  3  menunjukkan  kehadiran  korosi  seragam yang  sering  menyerang  material  pada  berbagai kondisi  kerja  serta bertanggung  jawab  atas  berbagai degradasi material yang terjadi di dunia industri. Pada sampel uji terlihat hadirnya karat coklat-kekuningan yang  berangsur  semakin  gelap  seiring  dengan semakin  lamanya  waktu  perendaman  sampel  uji dalam  media  korosif  [13].  Karat  coklat-kekuningan tersebut merupakan fasa oksida besi magnetik Fe 3 O 4 yang terjadi karena kurangnya masukan oksigen pada saat  proses  pengkorosian  terjadi  dimana  semakin lama  waktu  perendaman  maka  akan  semakin terbentuk  lapisan  korosi  baru  pada  permukaan material.
(a)
(b)
Terhadap Laju Korosi dan Struktur Mikro Mild Steel
(c)
Gambar 3. Struktur mikro ASTM A36 as receive dengan waktu perendaman (a) 48 jam (b) 96 jam dan (c) 144 jam
(a) (b)
(c)
Gambar 4. Struktur mikro ASTM A36 normalizing dengan waktu perendaman (a) 48 jam (b) 96 jam dan (c) 144 jam
(a)
(b) (c)
Gambar 5. Struktur mikro ASTM A36 quenching dengan waktu perendaman (a) 48 jam (b) 96 jam dan (c) 144 jam
Gambar 4 menunjukan fenomena korosi yang terjadi pada  sampel  uji  dengan  perlakuan normalizing , Terlihat  bahwa  korosi yang  terbentuk  beruka  korosi intergranular  yang  disebabkan  adanya    adanya presipitasi atau endapan elemen di batas butir akibat proses pemanasan yang berlansung [14]. Butir yang terbentuk  akibat  proses  pendinginan  di  luar  tungku pemanas  cenderung  tidak  seragam  namun  tetap berdampak  pada  pelunakan  sampel  uji  yang kemudian mempengaruhi nilai kekerasannya. Sedangkan  pada  sampel  uji quenching tampak
kehadiran  struktur  fasa  ganda  ( dual  phase )  yang umumnya  muncul  ketika  baja  karbon  rendah  dan sedang  dipanaskan  pada  temperature  antara  A1  dan A3.  Fasa  martensit  yang  muncul  tidak  menyeluruh melainkan hadir diantara dengan kumpulan fasa ferit yang  dikarenakan  temperature  pemanasan  belum mencapai  titik  austenisasi.  Walaupun  demikian, kehadiran  struktur  fasa  ganda  juga  mampu meningkatkan  nilai  kekerasan  pada  material  bila dibandingan  logam  dengan  struktur  ferlit  dan  perlit saja atau tanpa perlakuan panas quenching.

## 4 KESIMPULAN
1. Laju  korosi  pada  sampel  uji normalizing mengalami  penurunan  signifikan  dibandingan sampel  uji quenching dan as  received ,  hal  ini mengindikasikan bahwa perlakuan panas normalizing dapat  menekan  laju  korosi  pada mild steel.
2. Proses perlakuan panas normalizing berdampak pada kenaikan nilai keuletan sekaligus menurunkan nilai kekerasan sekaligus menekan laju korosi pada mild steel
3. Pada  sampel  uji as  received ,  terdapat  Karat coklat-kekuningan yang merupakan fasa oksida besi magnetik Fe 3 O 4 akibat kurangnya masukan oksigen pada saat proses pengkorosian.
4. Pada  sampel  uji quenching terdapat  kehadiran struktur  fasa  ganda  ferit-martensit  yang  secara signifikan  berdampak  pada  kenaikan  nilai kekerasan dari mild steel.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  S.  Paul  and  R.  Mondal,  “Prediction  and Computation  of  Corrosion  Rates  of  A36  Mild Steel  in  Oilfield  Seawater,” J  Mater  Eng Perform , 2018, doi: 10.1007/s11665-018-3385- 8.
[2]  O.  S.  I.  Fayomi,  I.  G.  Akande,  and  S.  Odigie, “Economic Impact of Corrosion in Oil Sectors and  Prevention:  An  Overview,” J  Phys  Conf Ser , vol. 1378, no. 2, 2019, doi: 10.1088/1742- 6596/1378/2/022037.
[3]  “Corrosion  Prevention,”  in Corrosion  and Protection , London: Springer London, pp. 237– 307. doi: 10.1007/978-1-85233-845-9_10.
[4]  O. Sunday Isaac Fayomi and A. Patricia Idowu Popoola, “Corrosion propagation challenges of mild steel in industrial operations and response to  problem  definition,”  in Journal  of  Physics: Conference Series , Dec. 2019, vol. 1378, no. 2. doi: 10.1088/1742-6596/1378/2/022006.
[5]  S. Prifiharni, Moch. S. Anwar, and E. Mabruri, “The  Influence  Of  Heat  Treatment  On Microstructure  And  Corrosion  Resistance  Of
13cr-1mo Martensitic Stainless Steel,”
Widyariset ,  vol.  2,  no.  1,  p.  9,  2016,  doi: 10.14203/widyariset.2.1.2016.9-16.
[6]  S.  Sundjono,  G.  Priyotomo, L.  Nuraini,  and  S.
Prifiharni, “Corrosion behavior of mild steel in seawater  from  northern  coast  of  java  and southern  coast  of  Bali,  Indonesia,” Journal  of Engineering  and  Technological  Sciences ,  vol.
49, no. 6, pp. 770–784, 2017, doi: 10.5614/j.eng.technol.sci.2017.49.6.5.
[7]  M.  Pramudita  and  M.  Nasikin,  “The  Effect  of Immersion  Time  on  The  Ability  of  Tannins  to Inhibit The Corrosion Rate of Mild Steel in 1M H2SO4  Solution,”  2020.  [Online].  Available: http://jurnal.untirta.ac.id/index.php/WCEJ
[8]  N.  Ali  and  M.  A.  Fulazzaky,  “The  empirical prediction of weight change and corrosion rate of  low-carbon  steel,” Heliyon ,  vol.  6, no. 9,  p. e05050, Sep. 2020, doi:
10.1016/j.heliyon.2020.e05050.
[9]  B. U. Oreko, “Corrosion Rates and its Impact on Mild  Steel  in  Some  Selected  Environments Assessment  of  Inhibitive  Drugs  for  Corrosion Inhibition Applications in Petrochemical Plants- A  Review  View  project  Product  development View project,” 2016.
[10]  A. Gaikwad et al. , “Development Of Dual Phase Steel  And  Determination  Of  It’s  Mechanical Properties And Comparison With Low Carbon Steel,”  Ijmet,  2014.  [Online].  Available: www.jifactor.com
[11]  I.  Alenezi,  “Effects  of  Heat  Treatment  on  the Corrosion  Behavior  of  ASTM  A-36  Steel,” 2020. [Online]. Available: www.etasr.com
[12]  A.  Kumar  Tanwer,  “Effect  of  Various  Heat Treatment  Processes  on  Mechanical  Properties of  Mild  Steel  and  Stainless  Steel,” American International  Journal  of  Research  in  Science , pp.  14–722, 2014, [Online]. Available: http://www.iasir.net
[13]. H.  Zhang et  al. ,  “The  effect  of  immersion corrosion  time  on  electrochemical  corrosion behavior and the corrosion mechanism of eh47 ship steel in seawater,” Metals (Basel) , vol. 11, no. 8, Aug. 2021, doi: 10.3390/met11081317.
[14]  V. Moura, A. Y. Kina, S. S. M. Tavares, L. D. Lima,  and  F.  B.  Mainier,  “Influence  of stabilization heat treatments on microstructure, hardness and intergranular corrosion resistance of  the  AISI  321  stainless  steel,”  in Journal  of Materials Science , Jan. 2008, vol. 43, no. 2, pp. 536–540. doi: 10.1007/s10853-007-1785-5.
[15]  A. Adesoji ADEDIRAN, S. Aribo, M. Olalekan Hakeem AMUDA, A. A. Adediran, and M. O. Amuda,  “Mechanical  properties  of  dual  phase steel quenched in bitumen medium,” Leonardo Electronic
Journal of Practices and
Technologies ,  no.  26,  pp.  1–16,  Jan.  2015, [Online].
Available:http://lejpt.academicdirect.org