Sifat Mampu Las Logam Baja, Weldability

Pengertian Definisi Mampu Las Baja

Secara sederhana sifat mampu las, atau weldability dapat didefinisikan sebagai kemampuan bahan, logam untuk dapat dilas, tanpa mengalami penurunan sifat-sifat yang dimilikinya secara berlebihan. Logam yang dilas dapat mengalami penurunan mutu akibat terjadinya penggetasan, cacat atau retakan.

Mutu hasil lasan akan terkait langsung dengan sifat mampu las dari bahannya yang dilihat dari sensitifitas sambungan las terhadap kemungkinan terjadinya penggetasan, cacat atau retak. Penggetasan, Cacat atau retak berdampak langsung terhadap penurunan sifat mekanik dari logam yang dilas.

Parameter Mampu Las

Mampu las dari baja yang akan dilas dapat diperkirakan dari karbon ekuivalen. Sebenarnya nilai karbon ekuivalen menunjukkan hubungan antara kepekaan baja terhadap timbulnya retak dengan komposisi kimia baja. Jadi karbon ekuivalen pada dasarnya mengindikasikan pengaruh unsure-unsur yang terkandung dalam baja terhadap kemungkinan terjadinya retak.

Formula untuk nilai karbon ekivalen adalah sebagai berikut:

Cek = C + Mn/6 + Si/24 + Ni/40 + Cr/5 + Mo/4 + V/14 (%)

Dari formulanya dapat diketahui bahwa unsure-unsur utama yang terdapat pada baja memberikan pengaruh terhadap nilai karbon ekuivalen. Peningkatan kandungan unsure-unsur  tersebut  akan secara langsung meningkatkan nilai karbon ekuivalennya.

Pada kebanyakan baja, nilai karbon ekuivalen yang disarankan adalah kurang daripada 0,45. Nilai karbon ekivalen berkorelasi positif dengan kesensitifan terjadinya retak. Artinya kepekaan baja terhadap retak akan turun, jika nilai karbon ekivalen juga turun. Oleh karena itu, sedapat mungkin gunakan baja yang memiliki nilai karbon ekuivalen yang rendah.

Paduan atau unsure yang ditambahkan selama pembuatan baja, pada prinsipnya merupakan usaha untuk mendapatkan sifat mekanik yang lebih tinggi. Jadi, ketika sifat mekanik harus lebih tinggi, dan unsure paduan ditambahkan, maka baja tersebut menjadi lebih sensitive terhadap munculnya retak.

Penggetasan  Pada Batas Las

Penggetasan merupakan fenomena bahan yang ditunjukkan dengan adanya perubahan sifat bahan dari sifat yang ulet atau tangguh menjadi getas. Ketika logam berubah menjadi getas, maka logam tersebut menjadi mudah retak atau patah. Pada pengelasan, penggetasan dapat terjadi akibat terbentuknya struktur atau fasa yang memberikan efek getas, seperti martensit atau terjadinya pertumbuhan butir.

Struktur martensit merupakan fasa yang sangat keras namun getas. Martensit memiliki banyak tegangan sisa yang dapat menginisiasi terjadinya retak pada baja. Butir-butir fasa ferit atau bainit yang tumbuh menjadi kasar atau besar  merupakan factor yang dapat menyebabkan baja menjadi lebih getas. Butiran yang besar akan memiliki ikatan antar atom yang lemah sehingga kekuatan pada batas butir menjadi turun.

Oleh karena itu disarankan untuk melakukan pengelasan dengan tanpa menghasilkan struktur martensit dan struktur berbutir kasar/besar.

Daerah pengaruh panas atau HAZ memiliki struktur yang berbeda-beda mulai dari logam induk, base metal sampai ke struktur logam las. Perbedaan ini sesuai dengan siklus panas yang dialaminya. Perbedaan siklus panas, menyebabkan perbedaan struktur, dan perbedaan struktur menyebabkan perbedaan sifat mekanik.

Struktur Mikro Sambungan Las

Struktur Mikro Sambungan Las

Pada daerah HAZ yang dekat dengan garis lebur, struktur atau butir-butirnya tumbuh dengan cepat membentuk butiran yang kasar atau besar. Daerah ini disebut batas las. Pada daerah ini logam menjadi sangat getas dan disebut penggetasan batas las.

Selain itu, pada batas las juga mengandung konsentrasi tegangan yang disebabkan oleh diskontinuitas  pada kaki manic las, takik las, retak las dan lainnya.

Ketangguhan pada lasan dapat dicapai jika struktur ganda martensi dan bainit bawah terbentuk. Sedangkan jika selama pendinginan diperoleh struktur bainit atas dan ferit kasar, maka ketangguhan baja akan turun.

Struktur akhir yang diperoleh tergantung pada komposisi kimia, masukan panas, atau heat input, kecepatan pendinginan, pemanasan mula, dan tebal plat. Semua faktor-faktor tersebut akan menentukan tingkat kegetasan pada batas las.

Unsure paduan yang mempunyai pengaruh kuat terhadap penggetasan batas las adalah karbon dan nikel. Peningkatan ketangguhan batas dapat diperoleh dengan penurunan kandungan karbon, dan peningkatan kandungan nikel.

Cara Mengurangi Atau Menghilangkan Penggetasan

Penggetasan batas las pada dasarnya dapat diturunkan dengan memperbaiki struktur daerah las dengan beberapa metoda seperti:

  1. Penggunaan baja yang kurang peka terhadap penggetasan batas las. Memilih baja yang kandungan karbonnya rendah, dan memiliki kadar nikel relative tinggi. Beberpa unsure yang dapat mengurangi kepekaan terhadap penggetasan adalah Ti, Nb, B, Ca, dan Ce. Penambahan Unsure-unsur tersebut dapat menghambat pertumbuhan butiran logam. Butir-butir logam yang halus akan dapat meningkatkan ketangguhan. Sedangkan unsure-unsur yang harus minimal dalam baja adalah Oksigen,Nitrogen, Phosfor, dan Sulfur. Unsure-unsur ini merupakan unsure-unsur pengotor dalam baja yang harus dihindari karana dapat meningkatkan kegetasan dan menimbulkan retak..
  2. Membatasi masukan panas, atau heat input. Secara umum masukan panas yang lebih rendah akan menghasilkan ketangguhan yang lebih tinggi. Masukan yang terlalu tinggi dapat menyebabkan temperature logam cair menjadi tinggi. Sehingga laju pendinginan menjadi lambat. Lambatnya pendinginan, menyebabkan pertumbuhan butir. Butir-butir logam menjadi kasar yang pada akhirnya menyebabkan penggetasan.
  3. Penurunan penggetasan melalui metoda pengelasan berlapis, atau multipass weld joint. Dengan merubah metoda pengelasan dapat diperoleh hasil pengelasan dengan ketangguhan yang lebih tinggi. Memperbaiki struktur mikro dengan pemanasan kembali melalui panas dari logam cair lapisan di atasnya. Metoda pengelasan berlapis ini secara tidak langsung telah melakukan usaha penurunan penggetasan.

Pustaka:

  1. Wiryosumarto. H., Okumura. T., 1979, “Teknologi Pengelasan Logam”, Pradnya Paramita, Jakarta.
  2. ASM Handbook, 1992, “ Metallography And Microstructures”, Volume 9, American Society For Metal,