Uji Macroetch: Metode Kunci untuk Mendeteksi Cacat Mikrostruktur Baja

Definisi dan Konsep Dasar

Uji Makroet adalah metode pemeriksaan metalurgi yang digunakan untuk mengungkap dan mengevaluasi fitur makrostruktural, cacat, dan inklusi dalam baja dan paduan ferrous lainnya. Ini melibatkan penggoresan kimiawi pada spesimen baja yang telah disiapkan untuk menghasilkan kontras yang terlihat antara berbagai konstituen mikrostruktural, fase, atau cacat pada tingkat makroskopis. Uji ini sangat penting dalam pengendalian kualitas baja, memberikan wawasan kritis tentang kondisi internal material, seperti segregasi, pita segregasi, retakan, inklusi, dan diskontinuitas makro lainnya.

Dalam kerangka yang lebih luas dari jaminan kualitas baja, Uji Makroet berfungsi sebagai alat penyaringan yang cepat dan hemat biaya untuk menilai homogenitas, kebersihan, dan integritas produk baja. Ini melengkapi pemeriksaan mikroskopis dan metode pengujian tidak merusak dengan menawarkan gambaran makroskopis tentang fitur internal baja. Hasil dari uji ini membantu produsen dan inspektur menentukan apakah sampel baja memenuhi standar yang ditentukan dan cocok untuk aplikasi yang dimaksudkan.

Signifikansi Uji Makroet terletak pada kemampuannya untuk mendeteksi cacat berskala besar yang dapat mengompromikan sifat mekanik, daya tahan, atau keselamatan komponen baja. Ini sangat berharga dalam menilai coran, pengelasan, dan baja yang dipanaskan, di mana fitur makrostruktural secara langsung mempengaruhi kinerja. Sebagai bagian dari program jaminan kualitas yang komprehensif, Uji Makroet memberikan umpan balik penting untuk pengendalian proses, analisis cacat, dan sertifikasi produk.

Sifat Fisik dan Dasar Metalurgi

Manifestasi Fisik

Pada tingkat makro, Uji Makroet mengungkap fitur-fitur seperti zona segregasi, retakan, inklusi, porositas, dan pita makrosegrasi. Fitur-fitur ini muncul sebagai daerah kontras atau tanda-tanda yang berbeda pada permukaan yang tergores, sering kali terlihat dengan mata telanjang atau di bawah pembesaran rendah.

Pada spesimen baja, fitur karakteristik meliputi:

• Pita segregasi: Garis gelap atau terang yang berjalan sejajar atau tidak teratur di seluruh spesimen, menunjukkan distribusi elemen paduan atau kotoran yang tidak merata.
• Retakan: Fraktur atau celah yang terlihat yang mungkin berasal selama pembekuan atau pemrosesan.
• Inklusi: Partikel non-logam seperti oksida, sulfida, atau silikat yang muncul sebagai titik-titik terpisah atau bentuk memanjang.
• Porositas: Ruang kosong atau rongga di dalam baja, sering kali dihasilkan dari penjebakan gas selama pembekuan.
• Makrosegrasi: Variasi komposisi berskala besar yang muncul sebagai zona-zona yang berbeda dengan respons penggoresan yang berbeda.

Mikroskopis, fitur-fitur ini sesuai dengan heterogenitas mikrostruktural, batas fase, atau akumulasi cacat yang diperbesar pada tingkat makro setelah penggoresan.

Mekanisme Metalurgi

Dasar metalurgi dari Uji Makroet melibatkan respons penggoresan diferensial dari berbagai konstituen mikrostruktural dan cacat. Ketika spesimen baja di-gores secara kimiawi, daerah dengan komposisi, fase, atau kandungan kotoran yang berbeda bereaksi pada laju yang berbeda, menghasilkan kontras yang terlihat.

• Zona segregasi dihasilkan dari distribusi elemen paduan yang tidak merata selama pembekuan, yang mengarah pada heterogenitas mikrostruktural yang tergores secara berbeda.
• Inklusi adalah partikel yang secara kimiawi inert yang tahan terhadap penggoresan, muncul sebagai titik atau bentuk yang berbeda.
• Retakan dan porositas sering kali terkait dengan stres residual, kontraksi termal, atau penjebakan gas, yang mempengaruhi pola penggoresan.
• Fase mikrostruktural seperti ferit, perlit, bainit, atau martensit menunjukkan respons penggoresan yang khas, memungkinkan identifikasi fase pada tingkat makro.

Komposisi dan kondisi pemrosesan—seperti laju pendinginan, elemen paduan, dan perlakuan panas—secara langsung mempengaruhi pembentukan dan visibilitas fitur-fitur ini. Misalnya, pendinginan cepat dapat mendorong segregasi atau retakan, sementara elemen paduan tertentu dapat mengurangi pembentukan inklusi.

Sistem Klasifikasi

Hasil Uji Makroet biasanya diklasifikasikan berdasarkan tingkat keparahan dan sifat fitur yang diamati. Skema klasifikasi umum meliputi:

• Grade 1 (Sangat Baik): Tidak ada cacat makro yang terlihat; mikrostruktur yang seragam dengan segregasi minimal.
• Grade 2 (Baik): Sedikit segregasi atau inklusi kecil; tidak ada makroretakan yang signifikan.
• Grade 3 (Cukup): Pita segregasi yang terlihat, beberapa inklusi, atau retakan kecil.
• Grade 4 (Buruk): Segregasi yang mencolok, inklusi besar, makroretakan, atau porositas yang mempengaruhi integritas.
• Grade 5 (Tolak): Cacat makrostruktural yang parah membuat baja tidak cocok untuk digunakan.

Klasifikasi ini memandu keputusan penerimaan atau penolakan selama pengendalian kualitas. Dalam aplikasi praktis, tingkat keparahan berkorelasi dengan kondisi layanan yang dimaksudkan, dengan grade yang lebih tinggi cocok untuk aplikasi kritis.

Metode Deteksi dan Pengukuran

Teknik Deteksi Utama

Metode utama untuk mendeteksi fitur dalam Uji Makroet melibatkan penggoresan kimiawi diikuti dengan inspeksi visual. Proses ini mencakup:

• Persiapan sampel: Memotong spesimen representatif dari produk baja, memastikan permukaan yang datar dan halus.
• Kondisi permukaan: Menggiling dan memoles untuk menghilangkan ketidakteraturan permukaan dan mencapai permukaan yang bersih dan rata.
• Penggoresan kimiawi: Menerapkan penggores tertentu—seperti Nital (asam nitrat dalam alkohol), Picral, atau reagen lain yang sesuai—untuk bereaksi secara selektif dengan berbagai fase mikrostruktural.
• Pemeriksaan visual: Memeriksa permukaan yang tergores di bawah pencahayaan yang memadai, sering kali dengan pembesaran daya rendah atau mikroskop stereoskopik, untuk mengidentifikasi fitur makrostruktural.

Pemilihan dan waktu aplikasi penggores sangat penting, mempengaruhi kontras dan kejelasan fitur. Proses ini sederhana, cepat, dan hemat biaya, menjadikannya cocok untuk inspeksi rutin.

Standar dan Prosedur Pengujian

Beberapa standar internasional mengatur Uji Makroet, termasuk:

• ASTM A247: Praktik Standar untuk Penggoresan Makro pada Coran Baja.
• ISO 4957: Baja — Penggoresan Makro pada Baja.
• EN 10233: Coran baja — Penggoresan Makro.

Prosedur tipikal melibatkan:

1. Pemilihan sampel: Memotong spesimen representatif, biasanya setebal 10-20 mm.
2. Persiapan permukaan: Menggiling dengan abrasif yang semakin halus, diikuti dengan pemolesan jika perlu.
3. Aplikasi penggores: Menerapkan penggores secara merata, sering kali dengan mengusap atau merendam, selama durasi yang ditentukan.
4. Inspeksi: Mengamati permukaan segera setelah penggoresan, mencatat fitur, dan membandingkan dengan kriteria klasifikasi.
5. Dokumentasi: Memotret dan mendeskripsikan fitur makrostruktural untuk catatan kualitas.

Parameter kritis termasuk konsentrasi penggores,