Pengaruh Temperatur Heat-Treatment terhadap Kekerasan dan Struktur Mikro Paduan Al-Fe-Ni

Abstract

Fabrikasi elemen bakar antara lain meliputi proses deformasi dan annealing. Proses annealing akan mengakibatkan perubahan sifat logam. Pemanasan pada suhu tersebut akan mempengaruhi sifat mekanik, sifat fisik dan sifat termal logam. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan informasi pengaruh suhu terhadap sifat bahan terutama kekerasan dan fasa paduan logam. Proses annealing dilakukan di atas suhu rekristalisasi dan di bawah suhu titik cair logam, yaitu pada 450°C, 500°C dan 550°C. Pengujian kekerasan bahan struktur berbasis aluminium Al-Fe-Ni dilakukan dengan menggunakan metoda Vicker. Pengamatan mikrostruktur dilakukan dengan metalografik-optikal dan analisis besaran struktur butir mikrostruktur menggunakan metode DAS. Analisis struktur fasa dilakukan berdasarkan pola difraksi sinar-x. Hasil pengujian sifat kekerasan menunjukan paduan Al-Fe-Ni dengan pemanasan pada 450°C, 500°C dan 550°C masing-masing adalah 53 HV, 60 HV dan 55 HV. Kekerasan paduan mengalami kenaikan dari 53 HV pada suhu 450°C menjadi 60 HV pada suhu 500°C, dan mengalami penurunan di atas suhu 500°C, menjadi 55 HV pada 550°C. Hasil pengamatan metalografik-optikal memperlihatkan mikrostruktur paduan mengalami perubahan seiring dengan meningkatnya suhu. Mikrostruktur memperlihatkan bentuk struktur butir dendrit yang cenderung mengecil pada 500°C. Hasil analis pola difraksi menunjukkan pembentukan fasa θ (FeAl₃), fasa k (NiAl₃) dan τ (FeNiAl₉) cenderung meningkat pada suhu 500°C. Paduan logam yang terbentuk akibat pemanasan pada suhu 450°C didominasi oleh keberadaan fasa k (NiAl₃) dan fasa τ (FeNiAl₉). Sementara itu, pada suhu 550°C terdapat kecenderungan pembentukan fasa tunggal τ (FeNiAl₉). Pada kisaran suhu yang dipelajari, sifat kekerasan paduan Al-Fe-Ni dipengaruhi oleh perlakuan suhu. Kekerasan paduan Al-Fe-Ni tertinggi diperoleh pada suhu pada 500°C. Kata kunci: annealing, heat-treatment, kekerasan, fasa, paduan Al-Fe-Ni Fuel element manufacturing includes deformation process and annealing. Annealing process will change the properties of the metal. Thermal treatment will affect the nature of mechanical, physical and thermal properties of metal. This research aims to investigate the effects of thermal treatment on the properties of the materials, especially the hardness and phase of the metal alloy. Annealing process was carried out above recrystallization temperature and below melting point of the metal, e.g. 450°C, 500°C and 550°C. The hardness of Al-Fe-Ni alloy was determined by using Vickers method. The microstructure was observed by optical microscopy and grain microstructure was analyzed by DAS method. The phase structure analysis was done based on x-ray diffraction pattern. Heat treatment at three different temperatures of 450°C, 500°C and 550°C resulted in material hardness of 53 HV, 60 HV and 55 HV, respectively. Between 450°C - 500°C, the hardness of Al-Fe-Ni increased with increasing annealing temperature. On the other hand, above 500°C, the alloy hardness decreased with increasing annealing temperature. Optical metallographic observation results showed that the microstructure tends to change along with temperature increase. The microstructure of the Al-Fe-Ni alloy showed grain structure of dendritic that tends to wane at 550°C. Diffraction pattern analysis indicated that the formation of phase tended to increase at 500°C. The x-ray diffraction pattern also showed the tendency of formation of k (NiAl₃) and τ (FeNiAl₉) phase at 450°C. At 500°C the tendency was to form the phase τ (FeNiAl₉), θ (FeAl₃) and phase k (NiAl₃). Meanwhile, τ (FeNiAl₉) phase was preferably to form at 550°C. It was found that in the range of observed temperature, the maximum hardness of Al-Fe-Ni alloy was obtained at 500°C. Keywords: annealing, heat-treatment, hardness, phase, Al-Fe-Ni alloy