PENGARUH UNSUR PEMADU Fe DAN PERLAKUAN PANAS PADA MIKROSTRUKTUR DAN SIFAT MEKANIK ZIRCALOY-4 Sn RENDAH (ELS)

Sugondo .

Jurnal Teknologi Bahan Nuklir
Vol 2, No 1 (2006): Januari 2006

ABSTRAK PENGARUH UNSUR PEMADU Fe DAN PERLAKUAN PANAS PADA MIKROSTRUKTUR DAN SIFAT MEKANIK ZIRCALOY-4 Sn RENDAH. Penelitian Zircaloy-4 Sn rendah (ELS) dengan variasi unsur pemadu (0,5;0,75;1,0)% Fe dilakukan untuk mendapatkan bahan kelongsong tahan terhadap derajat bakar tinggi. Perlakuan meliputi quenching dalam air dari temperatur 1050 °C dan anil pada temperatur 400, 500, 600 dan 700 °C selama 4 jam. Analisis sampel dilakukan dengan metalografi dimana mikrostruktur diamati dengan mikroskop optik, dan ukuran butir ditentukan dengan metode lamelar. Uji kekerasan dilakukan dengan Vickers Hardness Number (VHN). Hasil yang diperoleh adalah sebagai berikut. Mikrostruktur Zircaloy-4 Sn rendah dengan kadar Fe antara 0,5 sampai 1,0% termasuk tipe lamelar dengan ukuran butir paling kecil 0,043 mm untuk paduan 1% Fe hasil pemanasan 500 °C selama 4 jam dan paling besar 0,0749 mm pada paduan 0,75% Fe hasil pemanasan 400 °C selama 4 jam. Kekerasan paling besar ialah 205,6 VHN pada sampel 0,5% Fe hasil quenching dan paling kecil sebesar 150,8 VHN pada sampel 1,0% Fe hasil pemanasan 700 °C selama 4 jam. Kekuatan luluh paling besar ialah 45.228 psi pada sampel 0,5% Fe hasil quenching dan paling kecil sebesar 33.176 psi pada sampel 1,0% Fe hasil pemanasan 700 °C selama 4 jam. Kekuatan tarik paling besar ialah 63.731 psi pada sampel 0,5% Fe hasil quenching dan paling kecil sebesar 46.749 psi pada sampel 1,0% Fe hasil pemanasan 700 °C selama 4 jam. Pengerasan dan penguatan tidak hanya dikendalikan oleh butir tetapi juga oleh presipitat, baik untuk pengerasan dan penguatan melalui pemanasan pada temperatur 500 °C maupun untuk pelunakan melalui pemanasan pada temperatur 700 °C. KATA KUNCI: Zircaloy-4, Perlakuan panas, Mikrostruktur, Sifat mekanik, Metalografi, Kekerasan mikro ABSTRACT EFFECTS OF ALLOYING ELEMENT Fe AND HEAT TREATMENT ON THE MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF ZIRCALOY-4 LOW Sn (ELS). Study on Zircaloy-4 low Sn (ELS) with variation of alloying element (0.5,0.75,1.0)% Fe has been performed to obtain cladding materials which is resistant to high burnup. The treatment included quenching in water from temperature of 1050 °C, and annealing at temperatures of 400, 500, 600 and 700 °C for 4 hours. The samples were analyzed using metallography, in which the microstructure was revealed with optical microscope and grain sizes were determined using lamellar method. The hardness was examined by Vickers Hardness Number (VHN). The results were as follows. The microstructure of the extra low Sn Zircaloy-4 with Fe concentration from 0.5% to 1.0% was of the lamellar type, in which the smallest size was 0.043 mm for 1.0% Fe sample annealed at 500 °C for 4 hours, and the largest was 0.0749 mm for 0.75% Fe sample annealed at 400 °C for 4 hours. The largest hardness was 205.6 VHN for 0.5% Fe sample undergoing quenching and the smallest was 150.8 VHN for 1.0% Fe sample annealed at 700 °C for 4 hours. The highest yield point was 45,228 psi for 0.5% Fe sample undergoing quenching, and the smallest was 33,176 psi for 1.0% Fe sample annealed at 700 °C for 4 hours. The highest tensile strength was 63,731 psi for 0.5% Fe sample undergoing quenching, and the smallest was 46,749 psi for 1.0% Fe sample annealed at 700 °C for 4 hours. The hardening and strengthening were not only controlled by the grains but also by the precipitates, both for hardening and strengthening through heat treatment at 500 °C and for softening through heat treatment at 700 °CFREE TERMS: Zircaloy-4, Heat treatment, Microstructure, Mechanical properties, Metallography, Micro hardness