Scab pada Baja: Penyebab, Dampak, dan Langkah-Langkah Pengendalian Kualitas

Definisi dan Konsep Dasar

Seorang scab dalam konteks industri baja mengacu pada cacat permukaan yang ditandai dengan adanya lapisan kasar, tidak rata, atau mengelupas yang terbentuk di permukaan baja selama proses pembuatan atau pengolahan. Ini biasanya merupakan bentuk kontaminasi permukaan atau ketidaksempurnaan yang muncul sebagai lapisan longgar, mengelupas, atau mirip kerak, sering kali diakibatkan oleh proses pembuatan baja, pengecoran, atau penggilingan yang tidak tepat.

Cacat ini signifikan karena dapat mengkompromikan kualitas permukaan, ketahanan korosi, dan integritas mekanis produk baja. Dalam pengendalian kualitas, mengidentifikasi dan mengendalikan scab sangat penting untuk memastikan produk akhir memenuhi standar yang ditentukan untuk penampilan, daya tahan, dan kinerja.

Dalam kerangka jaminan kualitas baja yang lebih luas, keberadaan scab menunjukkan potensi masalah dalam pengendalian proses, kebersihan material, atau perlakuan panas. Ini berfungsi sebagai indikator anomali proses yang dapat menyebabkan cacat lebih lanjut atau mengurangi masa pakai komponen baja.

Sifat Fisik dan Dasar Metalurgi

Manifestasi Fisik

Di tingkat makro, scab muncul sebagai area permukaan yang kasar, mengelupas, atau keropos yang mungkin terlihat berbeda dari permukaan baja di sekitarnya. Ini sering kali muncul sebagai bercak yang menonjol atau terangkat dengan tepi yang tidak teratur, kadang-kadang dengan penampilan kusam atau matte dibandingkan dengan area yang dipoles atau halus.

Secara mikroskopis, scab muncul sebagai lapisan oksida yang terikat longgar, inklusi terak, atau material yang terdekarburisasi yang tidak menyatu dengan baik selama pembekuan atau penggilingan. Lapisan tersebut mungkin mengandung porositas, inklusi, atau mikroretakan, yang melemahkan integritas permukaan.

Fitur karakteristik termasuk tekstur permukaan yang tidak rata, lapisan yang terkelupas atau mengelupas, dan adanya inklusi non-logam atau oksida. Fitur-fitur ini sering kali dapat diidentifikasi melalui inspeksi permukaan, mikroskopi, atau metode pengujian non-destruktif.

mekanisme Metalurgi

Pembentukan scab terutama dipicu oleh mekanisme metalurgi dan fisik yang melibatkan oksidasi permukaan, penjebakan terak, atau pembekuan yang tidak tepat. Selama pembuatan dan pengecoran baja, kotoran seperti sulfur, fosfor, atau inklusi non-logam dapat terjebak di permukaan atau di dalam cangkang yang membeku.

Deoksidasi yang tidak memadai atau penghilangan terak yang tidak tepat dapat menyebabkan pembentukan lapisan oksida yang tidak menyatu dengan baik selama penggilingan atau penempaan berikutnya. Lapisan oksida ini dapat mengelupas atau terkelupas, membentuk scab.

Secara mikrostruktur, scab dihasilkan dari dekarburisasi lokal, pembentukan film oksida, atau penjebakan terak di permukaan. Lapisan-lapisan ini sering kali rapuh dan terikat buruk pada matriks baja yang mendasarinya, membuatnya rentan terhadap pemisahan.

Komposisi baja mempengaruhi kerentanan; misalnya, kandungan sulfur atau fosfor yang lebih tinggi dapat mendorong pembentukan terak. Kondisi pemrosesan seperti laju pendinginan yang tinggi, pengendalian suhu yang tidak tepat, atau pembersihan permukaan yang tidak memadai memperburuk pembentukan scab.

Sistem Klasifikasi

Klasifikasi standar scab sering melibatkan tingkat keparahan berdasarkan ukuran, luas, dan dampaknya terhadap kualitas permukaan. Kategori umum termasuk:

• Scab minor: Bercak kecil yang terlokalisasi yang tidak secara signifikan mempengaruhi penampilan atau kinerja permukaan.
• Scab mayor: Bercak yang lebih besar atau lebih luas yang dapat mengganggu pemrosesan lebih lanjut atau penyelesaian permukaan.
• Scab kritis: Cacat permukaan yang parah yang mengkompromikan integritas struktural, ketahanan korosi, atau keselamatan, sering kali memerlukan penolakan atau pemrosesan ulang.

Kriteria untuk klasifikasi termasuk ukuran cacat (diukur dalam milimeter atau sentimeter), persentase cakupan area, dan kedalaman atau ketebalan lapisan yang mengelupas. Misalnya, scab minor mungkin kurang dari 5 mm dalam diameter, sementara scab kritis dapat melebihi 20 mm atau menutupi sebagian besar permukaan.

Dalam aplikasi praktis, klasifikasi ini membimbing kriteria penerimaan, keputusan perbaikan, dan penyesuaian proses untuk meminimalkan terjadinya cacat.

Metode Deteksi dan Pengukuran

Teknik Deteksi Utama

Inspeksi visual tetap menjadi metode paling umum untuk mendeteksi scab, terutama selama pemeriksaan kualitas permukaan. Inspektur terlatih memeriksa permukaan baja di bawah pencahayaan yang memadai, mencari bercak yang tidak teratur, area yang mengelupas, atau kekasaran permukaan.

Metode pengujian non-destruktif (NDT) seperti pengujian ultrasonik, pengujian arus eddy, atau inspeksi partikel magnetik dapat mendeteksi lapisan subpermukaan atau yang melekat yang terkait dengan scab. Teknik-teknik ini bergantung pada perbedaan dalam permeabilitas magnetik, konduktivitas listrik, atau impedansi akustik antara area cacat dan yang baik.

Profilometri permukaan atau pemindaian laser dapat mengukur kekasaran permukaan dan mendeteksi penyimpangan yang menunjukkan adanya scab. Metode ini memberikan pengukuran yang objektif dan dapat diulang serta berguna untuk jaminan kualitas di jalur produksi otomatis.

Standar dan Prosedur Pengujian

Standar internasional yang relevan termasuk ASTM A1037, ISO 4287, dan EN 10228, yang menetapkan prosedur penilaian kualitas permukaan dan cacat.

Prosedur pengujian yang khas melibatkan:

• Menyiapkan permukaan sampel dengan membersihkan untuk menghilangkan kotoran, minyak, atau partikel longgar.
• Melakukan inspeksi visual di bawah kondisi pencahayaan yang standar.
• Menerapkan metode NDT jika perlu untuk mengkonfirmasi keberadaan dan luas cacat.
• Mendokumentasikan ukuran, lokasi, dan tingkat keparahan scab sesuai dengan kriteria klasifikasi.

Parameter pengujian kritis termasuk jarak inspeksi, sudut, dan pengaturan sensitivitas peralatan. Misalnya, pengujian ultrasonik memerlukan kalibrasi amplitudo dan frekuensi untuk mendeteksi cacat permukaan atau subpermukaan dengan akurat.

Persyaratan Sampel

Sampel harus representatif dari batch produksi, dengan permukaan disiapkan sesuai dengan prosedur standar—dibersihkan, dipoles, atau diukir jika perlu—untuk memperlihatkan fitur permukaan dengan jelas.

Kondisi permukaan mungkin melibatkan penggilingan atau pemolesan untuk menghilangkan kontaminan permukaan atau lapisan oksida yang dapat mengaburkan cacat. Persiapan sampel yang konsisten memastikan deteksi dan pengukuran yang dapat diandalkan.

Ukuran sampel dan area permukaan harus cukup untuk menangkap variabilitas cacat, biasanya minimal 100 mm x 100 mm untuk inspeksi permukaan.

Akurasi Pengukuran

Presisi pengukuran tergantung pada metode deteksi yang digunakan. Inspeksi visual bersifat subjektif tetapi dapat distandarisasi dengan pelatihan dan daftar periksa.

Metode NDT menawarkan tingkat pengulangan dan reproduktifitas yang lebih tinggi, asalkan peralatan dikalibrasi secara teratur. Sumber kesalahan termasuk kontaminasi permukaan, kalibrasi yang tidak tepat, atau variabilitas operator.

Untuk memastikan kualitas pengukuran, kalibrasi rutin, prosedur standar, dan validasi silang dengan beberapa metode disarankan.

Kuantifikasi dan Analisis Data

Satuan dan Skala Pengukuran

Kuantifikasi scab melibatkan pengukuran ukuran mereka (diameter atau area), kedalaman, dan persentase cakupan. Satuan umum termasuk milimeter (mm) untuk ukuran dan milimeter persegi (mm²) untuk area.

Misalnya, scab yang berukuran 10 mm dalam diameter sesuai dengan area sekitar 78,5 mm