Rolled In Scale: Defek Utama dalam Kontrol Kualitas dan Pengujian Baja

Definisi dan Konsep Dasar

Rolled In Scale mengacu pada cacat permukaan yang diamati pada produk baja, yang ditandai dengan terjebaknya skala oksida, terak, atau kotoran permukaan lainnya di dalam baja selama proses penggulungan panas atau dingin. Ini muncul sebagai bercak atau garis lokal dari material teroksidasi yang terbenam di permukaan baja, sering kali terlihat dengan mata telanjang atau di bawah pemeriksaan mikroskopis.

Cacat ini signifikan dalam pengendalian kualitas baja karena secara langsung mempengaruhi hasil permukaan, ketahanan korosi, dan penampilan estetika, yang sangat penting untuk aplikasi yang memerlukan kualitas permukaan tinggi seperti panel otomotif, peralatan, dan komponen struktural.

Dalam kerangka yang lebih luas dari jaminan kualitas baja, Rolled In Scale dianggap sebagai cacat permukaan yang dapat mengompromikan integritas dan kinerja produk akhir. Ini sering dievaluasi selama prosedur inspeksi dan pengujian permukaan untuk memastikan kepatuhan terhadap standar industri dan spesifikasi pelanggan.

Sifat Fisik dan Dasar Metalurgi

Manifestasi Fisik

Di tingkat makro, Rolled In Scale muncul sebagai bercak atau garis yang tidak teratur, sering kali gelap atau berubah warna pada permukaan baja. Bercak ini dapat bervariasi dalam ukuran dari bintik mikroskopis hingga area yang lebih besar beberapa milimeter, tergantung pada tingkat keparahan cacat.

Secara mikroskopis, cacat ini terdiri dari inklusi oksida, partikel terak, atau kotoran permukaan lainnya yang telah terjebak secara mekanis ke dalam permukaan baja selama penggulungan. Inklusi ini biasanya rapuh, berpori, dan mungkin terikat longgar atau sebagian terintegrasi ke dalam matriks baja.

Fitur karakteristik termasuk tekstur permukaan yang tidak rata, kekasaran lokal, dan kadang-kadang delaminasi atau pengelupasan lapisan permukaan. Cacat ini dapat dibedakan dari karat permukaan atau korosi berdasarkan asal dan komposisi mikrostrukturalnya, sering kali dikonfirmasi melalui analisis metalografis.

Mekanisme Metalurgi

Pembentukan Rolled In Scale terutama dipicu oleh interaksi oksidasi suhu tinggi, kepatuhan terak, dan deformasi mekanis selama penggulungan. Selama penggulungan panas, permukaan baja terpapar pada atmosfer pengoksidasi, yang menyebabkan pembentukan skala oksida seperti magnetit, hematit, atau wüstite.

Jika skala oksida tidak dihilangkan atau dikendalikan dengan baik, fragmen dari skala ini dapat terjebak di dalam permukaan baja selama deformasi berikutnya. Partikel terak dari tungku atau lingkungan penggulungan juga dapat menempel pada permukaan dan terbenam di bawah tekanan.

Secara mikrostruktural, cacat ini melibatkan inklusi oksida atau partikel terak yang terjebak secara fisik di dalam lapisan permukaan baja yang terdeformasi. Inklusi ini dapat bertindak sebagai konsentrator stres, mengurangi umur lelah dan ketahanan korosi.

Komposisi baja mempengaruhi kecenderungan pembentukan skala; misalnya, kandungan sulfur atau fosfor yang lebih tinggi dapat mendorong pembentukan dan kepatuhan oksida. Kondisi pemrosesan seperti suhu, kontrol atmosfer, dan kecepatan penggulungan sangat mempengaruhi kemungkinan perkembangan Rolled In Scale.

Sistem Klasifikasi

Klasifikasi standar Rolled In Scale sering melibatkan tingkat keparahan berdasarkan ukuran, distribusi, dan dampak pada kualitas permukaan:

• Grade 1 (Ringan): Bercak atau garis kecil yang terisolasi, mudah dihilangkan dengan penyelesaian permukaan.
• Grade 2 (Sedang): Bercak atau garis yang lebih besar yang mungkin memerlukan pembersihan atau penggilingan tambahan.
• Grade 3 (Parah): Kontaminasi permukaan yang luas dengan oksida atau terak yang terbenam, secara signifikan mempengaruhi penampilan dan kinerja permukaan.

Kriteria untuk klasifikasi termasuk persentase area permukaan yang terpengaruh, kedalaman inklusi, dan kemudahan penghilangan. Misalnya, ASTM A480 menetapkan toleransi hasil permukaan dan cacat yang secara tidak langsung berkaitan dengan tingkat keparahan Rolled In Scale.

Dalam aplikasi praktis, klasifikasi ini membimbing kriteria penerimaan, dengan standar yang lebih ketat untuk produk presisi tinggi atau yang kritis secara estetika.

Metode Deteksi dan Pengukuran

Teknik Deteksi Utama

Inspeksi visual tetap menjadi metode utama untuk deteksi awal Rolled In Scale, terutama untuk bercak atau garis besar. Inspektur memeriksa permukaan baja di bawah kondisi pencahayaan yang memadai, sering kali menggunakan alat pembesar seperti lensa tangan atau mikroskop yang diterangi.

Untuk identifikasi yang lebih tepat, pemeriksaan metalografis melibatkan persiapan potongan melintang yang dipoles dari permukaan baja dan menganalisisnya di bawah mikroskop optik atau elektron. Ini memungkinkan pengamatan rinci terhadap inklusi yang terbenam, morfologinya, dan fitur mikrostruktural.

Pengukuran kekasaran permukaan menggunakan profilometer juga dapat secara tidak langsung menunjukkan keberadaan inklusi atau ketidakteraturan permukaan yang terkait dengan Rolled In Scale.

Standar dan Prosedur Pengujian

Standar internasional yang relevan termasuk ASTM A480, ISO 13705, dan EN 10051, yang menetapkan prosedur penilaian kualitas permukaan dan cacat.

Prosedur pengujian yang khas melibatkan:

• Membersihkan permukaan spesimen untuk menghilangkan kotoran atau minyak yang longgar.
• Melakukan inspeksi visual di bawah kondisi pencahayaan yang terstandarisasi.
• Menggunakan alat pembesar untuk mengidentifikasi dan mengklasifikasikan bercak.
• Jika perlu, menyiapkan sampel metalografis dengan memotong, memasang, memoles, dan mengetching.
• Menganalisis mikrostruktur untuk mengonfirmasi keberadaan inklusi oksida atau partikel terak.

Parameter pengujian kritis termasuk intensitas pencahayaan, tingkat pembesaran, dan kebersihan permukaan. Konsistensi dalam parameter ini memastikan deteksi dan klasifikasi yang dapat diandalkan.

Persyaratan Sampel

Sampel harus representatif dari seluruh batch, dengan persiapan permukaan termasuk pembersihan dan pemolesan untuk menghilangkan kontaminan permukaan yang dapat mengaburkan deteksi cacat.

Kondisi permukaan melibatkan penghilangan minyak dan penggilingan ringan jika perlu, untuk mengungkap inklusi yang mendasari. Pemilihan sampel yang tepat sangat penting; sampel harus diambil dari lokasi yang berbeda untuk memperhitungkan variabilitas dalam produksi.

Sampel harus cukup besar untuk memungkinkan inspeksi menyeluruh, biasanya beberapa sentimeter di setiap dimensi, dan disiapkan sesuai dengan prosedur metalografis standar untuk analisis mikroskopis.

Akurasi Pengukuran

Inspeksi visual secara inheren subjektif tetapi dapat distandarisasi melalui protokol inspeksi dan personel terlatih. Analisis metalografis menawarkan tingkat pengulangan dan reproduksibilitas yang tinggi ketika dilakukan di bawah kondisi yang terkontrol.

Sumber kesalahan termasuk pencahayaan yang tidak konsisten, kontaminasi permukaan, atau persiapan sampel yang tidak tepat. Untuk memastikan kualitas pengukuran, kalibrasi peralatan, prosedur yang distandarisasi, dan perbandingan antar laboratorium disarankan.

Inspeksi ulang dan validasi silang oleh beberapa inspektur membantu mengurangi ketidakpastian dan meningkatkan kepercayaan dalam penilaian cacat.

Kuantifikasi dan Analisis Data

Satuan dan Skala Pengukuran

Kuantifikasi Rolled In Scale biasanya melibatkan pengukuran area permukaan yang terpengaruh sebagai persentase dari total permukaan yang diperiksa, dinyatakan sebagai % cakupan permukaan.

Alternatifnya, ukuran bercak atau inklusi individu dapat diukur dalam milimeter atau mikrometer, dengan dimensi maksimum yang dicatat.

Secara matematis, persentase cakupan permukaan dihitung sebagai:

$$\text{Cakupan Permukaan (\%)} = \left( \frac{\text{Area bercak}}{\text{Total area yang diperiksa}} \right) \times 100 $$