Download - Laporan material teknik metalografi
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
1/19
BAB I
TUJUAN
1. Mengetahui struktur mikro suatu logam.
2. Dapat mengenali struktur-struktur yang tampak.
3. Mengetahui pengaruh komposisi terhadap struktur mikro suatu logam.
4. Dapat melakukan analisa terhadap logam berdasarkan struktur mikronya.
5. Mengerti kegunaan metalografi dalam analisa logam.
BAB II
TEORI DASAR
Metalografi merupakan ilmu yang mempelajari mengenai struktur mikro material
logam. Kondisi struktur mikro suatu material sangat mempengaruhi sifat-sifat
mekanisnya. Dengan pengamatan dan analisa mikro struktur dapat diketahui
faktor-faktor yang mempengaruhi sifat suatu material.
MATERIAL UJIMaterial uji specimen! yang diperlukan untuk pengamatan metalografi bisa
disiapkan dengan berbagai ma"am ukuran. #ntuk meningkatkan efisiensi$ lebih
baik bila spesimen berukuran lebih ke"il namun bisa me%akili bagian yang ingin
diperiksa atau merupakan bagian yang ingin diteliti. &emisahan spesimen bisa
dilakukan dengan menggunakan metode-metode pemotongan yang umum
digunakan$ seperti menggunakan gergaji$ roda abrasif$ atau dengan flame "utting.
Dianjurkan bah%a dilakukan proses pemotongan yang menghasilkan
deformasi'perubahan struktur yang terendah$ dan dilakukan dengan panas yang
minimal. Dalam hal ini$ yang terbaik adalah dengan menggunakan roda abrasif$
dengan pemotongan yang disertai dengan pemberian "airan pendingin.
(ila spesimen memiliki ukuran yang ke"il$ tipis$ atau sulit dipegang$ misalkan plat
tipis atau ka%at berukuran ke"il$ maka dianjurkan untuk melakukan proses
mounting.
1
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
2/19
Mounting adalah penggunaan pemegang atau proses pembesaran pemegang
spesimen. &emegang biasanya digunakan untuk plat tipis$ dimana beberapa plat
ditumpuk sehingga menghasilkan spesimen yang berukuran "ukup besar yang
akan mempermudah penanganan. &embesaran spesimen dilakukan dengan
menggunakan bahan resin atau plastic thermosetting . )pesimen di"etakkan
dengan bahan ini sehingga memiliki ukuran yang lebih besar. *enis bahan yang
digunakan tergantung pada spesimen yang diuji. Plastic thermosetting tidak "o"ok
untuk material yang rentan terhadap temperatur atau tekanan tinggi$ karena proses
pengerasan plasti" thermosetting memerlukan penekanan yang disertai dengan
pemanasan. +esin memiliki keunggulan karena tidak memerlukan pemanasan atau
penekanan untuk mengeras. Plastic thermosetting yang umum digunakan adalah
(akelite atau ,u"ite$ dimana ,u"ite memiliki %arna transparan.
)etelah spesimen dipotong dan dapta dipegang dengan mudah$ maka dilakukan
penghalusan permukaan. &roses penghalusan permukaan dilakukan dengan
menggunakan amplas atau poles. &engamplasan dilakukan dalam dua tahap$ yaitu
pengamplasan kasar grade -32! dan pengamplasan halus grade 4-12!.
&engamplasan dilakukan dengan menggunakan air$ untuk men"egah pemanasan$
dan orientasi pengamplasan dirotasi /0 pada tiap kali penggantian amplas$ untuk
mempermudah pengamatan terhadap laju pengamplasan. &engamplasan kasar
dilakukan se"ukupnya sehingga lapisan yang terpengaruh oleh proses pemotongan
dapat hilang seluruhnya. gar proses penghalusan bisa menghasilkan permukaan
yang baik$ maka perlu diperhatikan lama pengamplasan pada tiap grade dan
kualitas amplas yang digunakan. aktu pengamplasan disarankan 2-3 kali %aktu
yang diperlukan untuk menghasilkan garis gores yang seragam. &enggunaan
amplas baru dengan amplas lama akan berpengaruh terhadap kualitas permukaan
dan lama %aktu yang dibutuhkan. al ini karena amplas lama menyebabkan
permukaan spesimen mengalami pengerjaan dingin.
)etelah pengamplasan selesai$ maka dilanjutkan dengan pemolesan. brasif yang
digunakan bisa berupa pasta intan$ serbuk Mg$ alumina$ atau )i 2. &emolesan
dilakukan sampai semua bekas goresan amplas hilang.
2
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
3/19
)etelah pemolesan selesai$ maka permukaan spesimen harus dibersihkan dari sisa-
sisa sebuk abrasif. al ini bisa dilakukan dengan membilas dengan air atau se"ara
ultrasoni". Metode pemolesan$ lama pemolesan$ dan jenis abrasif yang digunakan
tergantung pada jenis paduan$ fase paduan tersebut$ dan tingkat kehalusan yang
diinginkan. ntan dan alumina digunakan untuk pemolesan a%al$ dan )i 2 dan
Mg untuk pemolesan terakhir. #ntuk paduan-paduan tertentu$ seringkali proses
pemolesan diselingi dengan pengetsaan. &enyiapan spesimen perlu diperhitungkan
dengan seksama$ karena akan mempengaruhi struktur tampak. )eandainya terjadi
keraguan terhadap struktur yang terlihat$ maka dianjurkan untuk melakukan
proses pengamplasan atau pemolesan lagi. Ketidaksempurnaan permukaan akibat
goresan-goresan yang tidak hilang akan tampak sangat jelas$ terutama dengan
pembesaran yang tinggi. Kebersihan yang rendah terhadap permukaan spesimen
dapat menyebabkan mun"ulnya struktur-struktur semu$ yang merupakan pengotor$
perubahan akibat pemanasan$ atau abrasif yang tersisa.
ETSA
6tsa merupakan larutan kimia yang digunakan untuk memungkinkan pengamatan
struktur mikro. 6tsa bekerja dengan tiga "ara yaitu 7
1. Melarutkan lapisan aliran logam yang terbentuk sebagai akibat dari proses
persiapan permukaan spesimen.
2. Membedakan struktur yang terdapat pada logam.
3. Memberikan %arna pada struktur mikro sehingga mempermudah pengenalan
dan analisa untuk pengetsaan ber%arna!
6tsa dapat membedakan struktur mikro karena perbedaan komposisi fase atau
orientasi kristal sehingga terjadi perbedaan tingkat pelarutan struktur oleh etsa
yang digunakan. )truktur yang mudah dilarutkan akan tampak gelap$ karena
permukaannya menjadi tidak rata'kasar.
*enis etsa yang digunakan harus bisa dipilih se"ara tepat. &emilihan etsa
tergantung pada jenis material yang akan diamati erta jenis struktur yang
3
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
4/19
menjadi perhatian. #ntuk beberapa paduan seperti paduan tembaga$ terdapat
beberapa ma"am etsa yang memiliki fungsi yang sama. #ntuk hal ini$ dianjurkan
untuk menggunakan etsa yang paling mudah dibuat atau disesuaikan dengan etsa
yang digunakan oleh gambar referensi. (erikut adalah beberapa etsa yang umum
digunakan7
Fe dan Paduan
1. 8ital 7 1 9 5 ml 83 dan /ml ethanol atau methanol /5: atau absolute!.
Digunakan pada baja karbon untuk membedakan ferrite dengan pearlite atau
"ementite$ membedakan ferrite dengan martensite$ menunjukakan batas butiran
ferrite. ,ama pengetsaan 7 "elup selama beberapa detik sampai 1 menit.
2. &i"ral 7 4 g asam pi"ri"$ 1 ml ethanol atau methanol /5: atau absolute!$ dan
4 9 5 tetes 1;: zephiran chloride. ilella?s 7 2 ml =l$ 1 g asam pi"ri" dan 1 ml ethanol atau methanol
/5: atau absolute!. Menunjukkan batas butiran austenite pada baja hasil
pengerasan'tempering.
Aluminium dan paduannya
1. 6tsa @ 7 1 ml @ 4:! dan 2 ml 2. #ntuk struktur se"ara umum. =elup
selama 3-45 detik atau oleskan selama 15 detik. @ melarutkan ka"a.
2. ,arutan Keller?s 7 2 ml @4:!$ 3 ml =l "on".!$ 5 ml 83 "on".!$ 1/ ml
2. =elupkan selama -15 detik$ bilas dalam aliran air$ keringkan dengan udara
panas. *angan bersihkan permukaan dari sisa-sisa etsa.
Tembaga dan paduannya
5 g @e=l3$ 5-3 M, =l$ dan 1 ml ethanol. Menggelapkan fase A dalam
kuningan B C A! dan kuningan aluminium. =elup atau oles selama 1 detik
4
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
5/19
sampai beberapa menit. Dalam penyiapan etsa$ perlu diperhatikan mengenai
bahaya "airan kimia. al ini penting karena kebanyakan etsa mengandung atau
memerlukan "airan kimia berupa asam atau basa konsentrat serta senya%a 9
senya%a yang bera"un. Di%ajibkan untuk memba"a terlebih dahulu keterangan
yang terdapat pada botol-botol kimia sehingga bisa menghindari ke"elakaan.
&enggunaan etsa harus dilakukan sesuai dengan anjuran yang terdapat bagi tiap
jenis etsa. al yang sama berlaku untuk penyimpanan etsa$ karena ada beberapa
yang tidak stabil untuk disimpan lama atau diperlukan dalam keadaan baru
di"ampur.
Strutur mir!
&engamatan struktur mikro dilakukan dengan menggunakan pembesaran yang
rendah terlebih dahulu. al ini untuk melihat struktur mikro se"ara luas. (ila
kemudian terdapat daerah yang menarik perhatian$ maka dilakukan pengamatan
dengan pembesaran yang lebih tinggi. &embesaran a%al umumnya adalah 1
kali. )truktur mikro yang tampak sangat tergantung pada jenis material yang
diamati.
Ba"a #arb!n dan Paduan
(aja karbon merupakan logam dengan unsur dasar @e$ dengan paduan karbon
tidak lebih dari 2: beratnya. &aduan lainnya yang biasanya diberikan adalah
mangan dengan jumlah tidak lebih dari 1:. (aja karbon memiliki struktur berupa
ferritepearlite hypoeute"toid! atau pearlite-"ementite hypereute"toid!. #ntuk
baja eute"toid .:!$ strukturnya adalah pearlite. @errite akan tampak sebagai
butiran ber%arna terang$ pearlite sebagai butiran ber%arna gelap$ dan "ementite
sebagai butiran terang. #ntuk membedakan ferrite dengan "ementite$ biasanya
dilakukan dengan menggunakan pengujian kekerasan. )elain itu ferrite dan
"ementite jarang berada dalam struktur yang sama$ ke"uali sebagai pearlite dan
pada baja yang telah mengalami spheroidiing$ dimana "ementite akan berupa
butiran-butiran ke"il yang dibatasi oleh garis hitam.
5
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
6/19
#ntuk baja yang telah mengalami pengerasan$ misalnya quenching atau
tempering $ maka sruktur metastabil umumnya tampak seperti martensite dan
bainite. (ila dietsa dengan 8ital atau &i"ral$ maka martensite ber%arna terang dan
bainite "enderung gelap. Eerdapat berbagai jenis martensite dan bainite$ dan
terkadang agak sulit untuk dikenali atau dibedakan. Martensite dapat dibedakan
dengan ferrite karena ferrite lebih terang dan berupa butiran halus.
&ada baja paduan$ terdapat berbagai Fariasi unsur tambahan yang dapat dipadukan
dengan @e. )e"ara umum$ fase yang tampak serupa dengan baja karbon biasa$
namun untuk beberapa paduan$ fase austenite akan tampak. al ini umumya
tampak pada baja tahan karat atau baja paduan yang memiliki kadar nikel tinggi.
Tembaga dan Paduannya.
Eembaga ditandai dengan %arnanya yang "enderung kekuningan atau kemerahan$
tergantung paduannya. @ase tembaga umumnya tunggal$ namun ada beberapa
paduan yang memiliki fase ganda BCA!. )truktur paduan fase ganda terdiri dari
fase B tembaga! dan eute"ti". &aduan tembaga dengan oksigen menghasilkan
struktur yang memiliki dendrite'partikel oksida. #ntuk membedakan antara
paduan tembaga yang berfase tunggal agak sulit. al ini karena semuanya
memiliki fase yang sama$ yaitu fase B.
Aluminium
luminium l! merupakan logam yang memiliki sistem paduan yang luas
dengan berbagai jenis paduan. al ini menyulitkan pengenalan dan pembedaan
struktur mikro. @ase-fase yang tampak akan sangat bergantung pada jenis paduan
yang terdapat dalam logam tersebut. )elain itu$ beberapa fase berada dalam
jumlah yang sangat sedikit sehingga sulit untuk dipisahkan dari fase-fase lainnya.
Meskipun demikian$ terdapat beberapa fase yang dapat dengan mudah dikenali.
)alah satunya adalah keberadaan silikon )i!. al ini karena silikon memiliki
tingkat kelarutan yang rendah dalam aluminium. &aduan aluminium silikon akan
terdiri dari silikon primer yang berada dalam matriks eute"ti". &engetsaan dengan
6
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
7/19
@ akan menyebabkan matriks eute"ti" memiliki %arna yang lebih terang
daripada silikon primer.
Eerdapat pula beberapa fase yang memiliki %arna alami sebelum pengetsaan yang
khas. al ini berlaku untuk sili"on$ Mg2)i$ Mg2l3$ dan =ul2. &engamatan dapat
dilakukan pada permukaan yang telah dipoles halus dan bersih$ dengan
pembesaran sekitar 5 kali. Dalam menentukan fase 9 fase paduan aluminium$
akan sangat membantu apabila telah diketahui komposisi paduan tersebut terlebih
dahulu.
DIA$RAM FASE
Dalam melakukan analisa terhadap strutur mikro suatu logam$ diagram fase
merupakan alat bantu yang sangat penting. Diagram fase digunakan untuk
memperkirakan komposisi logam berdasarkan fasenya yang tampak$ atau
memperkirakan strukturnya berdasarkan komposisinya yang telah diketahui
terlebih dahulu. Diagram fase menunjukkan fase-fase yang mun"ul sebagai akibat
dari pendinginan se"ara eGuilibrium$ dan tidak "o"ok untuk digunakan dalam
menganalisa logam yang telah mengalami pendinginan yang non-eGuilibrium$
seperti Guen"hing. #ntuk menentukan struktur hasil Guen"hing$ diperlukan
diagram E isothermal transformation! atau =E continous transformation!. &erlu
diingat bah%%a diagram fase hanya bias digunakan untuk system paduan tertentu
saja.
Diagram fase untuk system paduan dua unsur relatif mudah untuk diperoleh dan
diterjemahkan. Diagram fase untuk system tiga paduan lebih terbatas dan agak
sulit diinterpretasi.
Hang lebih umum tersedia adalah potongan'irisan dari diagram fase tiga paduan
yang menghasilkan diagram fase dengan dua paduan berFariasi tetapi satu paduan
tetap.
7
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
8/19
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
9/19
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
10/19
12. lkohol /:!
13. Kapas
14. )pesimen7 )t 42. )t $
aluminium$ l-12)i"or!$
kuningan$ tembaga
&'(
10
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
11/19
&)( BAB I*
PROSEDUR PER+OBAAN
1. Menyiapkan spesimen dari lonjoran bahan yang telah disediakan.
2. Melakukan proses fa"ing permukaan yang akan diuji dengan
menggunakan mesin bubut. Menggunakan "airan pendingin untuk
men"egah pemanasan setempat.
3. Menghaluskan permukaan tiap spe"imen dengan menggunakan amplas.
Mengamplas mulai dari grade 1 sampai dengan grade 12. Melakukan
pengamplasan dengan pendingin berupa air. Menaikkan grade apabila
goresan pada permukaan telah seragam. Merotasi orientasi spe"imen pada
saat naik grade sehingga proses pengamplasan bias lebih mudah diamati.
&engamplasan lebih mudah dilakukan bila menggunakan kertas amplas
baru.
4. Membersihkan permukaan spe"imen engan air dan mengeringkannya.
Menghaluskan permukaan yang tergores dengan amplas.
5. Melakukan pemolesan dengan menggunakan alumina berukuran 3 m.
Membuat larutan alumina dengan men"ampur serbuk alumina dengan air
dengan perbandingan 173 dalam botol khusus.
. Memutar roda poles lalu membershikan dengan menuangkan air N 1 liter.
,alu memberikan larutan alumina sampai merata. Melakukan pemolesan
serupa dengan proses pengamplasan. Melakuka pemolesan sampai goresan
amplas hilang.
;. Membersihkan permukaan spe"imen dengan air. Membershikan roda poles
dengan "ara yang sama seperti pada langkah 3. Menyiapkan larutan poles
dengan alumina .3 m$ lalu memoles permukaan spe"imen sampai
permukaan serupa dengan "ermin. Membersihkan kembali roda poles.
. Membersihkan permukaan spe"imen dengan air$ lalu al"ohol$ lalu
mengeringkannya.
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
12/19
/. Menyiapkan larutan etsa sesuai dengan jenis logam. Menangani larutan
kimia berkonsentrasi tinggi dengan hati-hati. Men"ampurkan asam'basa ke
air dengan perlahan-lahan.
1. Melakukan proses pengetsaan pada setiap spe"imen sesaui dengan anjuran
etsa yang digunakan.
11. Membersihkan permukaan spesimen dari sisa 9 sisa "airan etsa dengan
menggunakan air lalu alkohol$ terus mengeringkannya.
12. Menyiapkan mikroskop. Memasang lensa dengan pembesaran 1$ 2$ dan
1 kali. Memasang lensa okuler dengan pembesaran 1 kali. Menyiapkan
kamera baterai dan film!.
13. Membentuk OmalamP menjadi bulatan lalu menempelkannya pada alas
ka"a.
14. Menempatkan spesimen yang ingin diamati pada malam. Menurunkan alas
pengamatan lalu menempatkannya alas ka"a diatasnya.
15. Memposisikan lensa pembesaran 1 kali diatas tengah-tengah spe"imen
lalu tekankan spe"imen pada lensa sehinggan permukaan spe"imen tegak lurus terhadap datangnya "ahaya.
1. Menyalakan lampu mikroskop dan atur fokus sehingga struktur mikro
logam terlihat jelas.
1;. Melakukan pengamatan terhadap struktur mikro pada seluruh penampang
spesimen. Melakukan proses pengamplasan$ pemolesan dan pengetsaan
apabila pengamatan sulit dilakukan karena permukaan spesimen terlalu
kasar.
1. Melakukan pengamatan dengan menggunakan pembesaran yang lebih
besar. Menurunkan alas pengamatan pada saat mengganti lensa
pembesaran$ supaya lensa tidak bertabrakan dengan spesimen.
1/. Melakukan pemotretan pada bagian yang menjadi pengamatan
2. Melakukan pengamatan dan pengambilan foto untuk tiap spesimen.
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
13/19
21. Mengembalikan lensa mikroskop ke tempatnya semula.
&,( BAB *
PEN$OLA%AN DATA
&-(
1/. )trukur material )t yang di amati dengan menggunakan mikroskop dan
di foto$ diketahui bah%a pada )t terdapat ferrite$ pearlite$ batas butir$
dan impurities.
2. pearlite
21. ferrite
..(
./(
.0(
.'(
.)(
.,(
.-(
.1(
/2(
/&(
/.(
33. impurities (atas butir
34.
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
14/19
44.
45. )trukur material )t 42 yang di amati dengan menggunakan mikroskop dan
di foto$ diketahui bah%a pada )t 42 terdapat ferrite$ pearlite$ batas butir$
dan impurities.
4. pearlite
4;.
4.
4/.
5.
51.
52.
53.
54.
55.
5.
5;.
5.
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
15/19
;3. )trukur material tembaga yang di amati dengan menggunakan mikroskop
dan di foto$ diketahui bah%a pada tembaga terdapat fase B$ fase A$
impurities$ batas butir$ dan "a"at twinning .
;4.
;5. @ase B
;. (atas butir
;;.
;.
;/.
.
1.
2.
3.
4.
5.
.
;.
. @ase A
/. impurities "a"at t%inning
/.
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
16/19
12. )trukur material kuningan yang di amati dengan menggunakan
mikroskop dan di foto$ diketahui bah%a pada kuningan terdapat fase B$
fase A$ impurities$ dan batas butir.
13. impurities
14.
15.
1.
1;.
1.
1/.
11.
111.
112.
113.
114.
115.
11.
11;.
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
17/19
131. )trukur material aluminium yang di amati dengan menggunakan
mikroskop dan di foto$ diketahui bah%a pada aluminium terdapat
aluminium$ impurities$ dan batas butir.
132.
&//(
&/0(
&/'(
&/)(
&/,(
&/-(
&/1(
&02(
&0&(
&0.(
&0/(
&00(
145.
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
18/19
dibandingkan dengan kadar tembaga dalam kuningan$ hal ini ditunjukkan dengan
adanya fase B yang lebih banyak yang dimiliki oleh tembaga murni dibandingkan
fase B yang dimiliki oleh kuningan. leh karena itu$ kuningan lebih keras
daripada tembaga dan tembaga memiliki mampu mesin yang lebih baik.
152.
&'/( BAB *II
&'0( #ESIMPULAN
155. Metalografi merupakan ilmu yang mempelajari mengenai struktur
mikro material logam. )truktur mikro pada material dapat diamati dengan
menggunakan mikroskop. )etiap material memiliki struktur mikro yang
berbeda 9 beda. (esi st dan 42 memiliki ferrite$ pearlite$ batas butir$
dan impurities. Eembaga memilkik fase B$ fase A$ impurities$ batas butir$
dan "a"at twinning . Kuningan memiliki fase B$ fase A$ impurities$ dan
batas butir. luminium memiliki aluminium$ impurities$ dan batas butir.
15. )E yang memiliki kadar karbon yang lebih banyak sehingga
memiliki kekerasan yang lebih besar dibandingkan dengan )E 42 yang
memiliki sedikit karbon. Kuningan lebih keras jika dibandingkan dengan
tembaga karena komposisi tembaganya yang lebih sedikit dibandingkan
dengan tembaga murni.
&',(
&'-( BAB *III
&'1( JA3ABAN PERTAN4AAN
1. pa pengaruh ukuran butir pada struktur mikro terhadap sifat mekanismeQ
1. Eemperatur pemanasan austenisasi yang semakin tinggi super
heating ! akan menghasilkan pertumbuhan butir austenit yang semakin
besar$ sehingga pada saat pendinginan yang lambat akan menghasilkan
butir ferrite dan pearlite yang semakin kasar.
2. pakah dalam setiap struktur mikro impuritiesQ *elaskan "ara
mengetahuinyaR
11. )etiap struktur pasti memiliki impurities$ sekalipun itu hanya
dalam bentuk ke"il. =ara mengetahuinya dengan melakukan metalografi$
-
8/17/2019 Laporan material teknik metalografi
19/19
impurities biasanya ber%arna hitam gelap! dan bentuknyanya tidak
berpola terhadap material satu dengan yang lain.
12.
3. pa pengaruh impurities terhadap sifat mekanisme suatu materialQ
13. mpurities$ untuk beberapa benda yang berfungsi sebagai filter atau
bahan bearing $ struktur berrongga merupakan aspek Fital benda dalam
memenuhi fungsinya. )enya%a @e)$ dianggap sebagai pengotor yang tidak
diinginkan pada baja yang digunakan untuk pengerjaan panas$ tetapi pada
baja free-machining hal yang sebaliknya terjadi. al ini karena @e)
terdistribusi pada batas butir dan memiliki sifat berupa temperatur lebur
yang rendah$ sehingga pada temperatur pengerjaan panas$ baja akan getas.
14.
&)'( BAB I5
DAFTAR PUSTA#A
1. http7''repository.usu.a".id'bitstream'12345;/'2452'4'=hapter
:2.pdf