MODUL METALOGRAFI

I. Tujuan Praktikum

Metalografi didefinisikan sebagai ilmu pengamatan bentuk dan struktur

dari material dengan tujuan untuk kontrol kualitas material.

II. Dasar Teori

Urutan dalam melakukan praktikum metalografi diawali dengan

preparasi sampel, yang terdiri dari :

a. Pemotongan ( Cutting )

Pemotongan sampel bertujuan untuk memfokuskan daerah yang ingin

diamati. pemotongan harus sesuai agar meminimalisir kerusakan

lanjutan yang terjadi pada spesimen yang dapat berpengaruh pada

mikrostruktur dan menghasilkan hasil pengujian metalografi yang

tidak sesuai. Beberapa jenis metode pemotongan yang digunakan,

antara lain Fracturing, Wet abrasive cutting, Sawing, Shearing and

punching, Melting

Saat pemotongan disertai dengan pemberian air atau cairan sintetis

yang bertujuan untuk mendinginkan benda kerja, lubrikasi,

membuang serpihan hasil dari pemotongan, melindungi dari korosi,

dan melindungi dari bakteri dan jamur.

Pemotongan juga dilakukan secara cross-section atau longitudinal

section tergantung informasi yang ingin diperoleh. Informasi dari

pemotongan cross-section adalah : Variasi dalam struktur dari pusat

ke permukaan, distribusi kotoran non-logam di seluruh bagian,

dekaburisasi pada permukaan besi, kedalaman ketidaksempurnaan

permukaan dan korosi , ketebalan lapisan pelindung dan struktur

lapisan pelindung

Informasi dari pemotongan longitudinal section :Inklusi, dan tingkat

deformasi plastik.

b. Mounting

Adalah menempatkan sampel dalam suatu media untuk memudahkan

penanganan sampel. Syarat-syarat yang harus dimiliki bahan

mounting adalah bersifat inert, sifat eksotermis rendah, penyusutan

linier rendah, viskositas rendah, sifat adhesi baik, memiliki kekerasan

yang sama dengan sampel, floabilitas baik, dan untuk etsa

elektrolitik, bahan mounting harus konduktif.

Jenis-jenis cacat yang yang dapat terbentuk saat proses mounting

adalah Cracking, Bubbles Discoloration Soft mount

c. Amplas

Pengamplasan dilakukan dari nomor grit kertas amplas paling rendah

ke nomor grit yang tinggi. Hal yang harus diperhatikan saat proses

pengamplasan adalah pemberian air, yang berfungsi untuk pemindah

geram dan memperpanjang masa pemakaian kertas amplas, hal lain

yang harus diperhatikan adalah perubahan arah pengamplasan adalah

45 0 atau 90 0 terhadap arah sebelumnya, tujuannya untuk

menghilangkan goresan pada proses pengamplasan sebelumnya.

d. Poles ( Kasar dan Halus )

Pemolesan ini dilakukan untuk mendapatkan permukaan sampel yang

halus dan mengkilat seperti kaca tanpa gores.

Tahap pemolesan dimulai dengan :

Pemolesan kasar ( rough polishing ), dilakukan dengan

menggunakan partikel alumina atau intan dengan besar partikel

sekitar 5 µm, untuk menghilangkan goresan yang masih tersis a dan

untuk meminimalisir sisa daerah yang terdeformasi dari amplas

halus.

Poles halus ( final polishing ), untuk menghilangkan goresan yang

amat halus dan daerah-daerah deformasi yang dihasilkan selama

proses kasar, dengan menggunakan partikel poles alumina atau

intan kurang dari 1µm. Hasil poles ini menunjukkan permukaan

yang bebas goresan dan siap untuk dietsa.

Mesin poles metalogarfi terdiri dari piringan berputar dan di atasnya

diberi kain poles terbaik ( kain selvyst ). Cara pemolesannya benda

uji diletakkan di atas piringan yang berputar dan kain poles diberi air

serta ditambahkan sedikit pasta poles.

e. Etsa

Etsa adalah proses penyerangan batas butir secara selektif dan

terkendali dengan pencelupan ke dalam larutan pengetsa baik

menggunakan listrik/tidak ke permukaan sampel sehingga detail

struktur seperti batas butir, fasa, dan inklusi yang akan diamati

terlihat dengan jelas dan tajam.

Etsa terbagi dua macam, yaitu :

Etsa Kimia

Proses pengetsaan dengan larutan kimia. Contoh larutan kimianya

adalah Nital ( Nitric acid + alcohol ), Picral ( Asam picric +

alkohol), Ferric Chloride ( Ferric chloride+HCL+air), HF

(hydrofluoric acid ), Keller, Kalling.

Elektro Etsa

Adalah proses etsa dengan menggunakan reaksi elektro dan kimia.

Cara ini dilakukan dengan pengaturan tegangan dan kuat arus

listrik serta waktu pengetsaan. Spesimen uji sebagai anoda dan

katodanya adalah bahan yang tidak mudah larut tetapi memiliki

konduktifitas yang baik, contoh platinum dan grafit.

f. Pengamatan mikrostruktur.

Pengamatan mikrotruktur dapat dilakukan dengan Optical

microscope, Scanning Electron Microscope, atau Transmission

Electron Micriscope.

III. Metodologi Penelitian

Mounting

1. Alat dan Bahan

o Cetakan

o Sampel aging

o Resin

o Hardener

o Pengaduk

2. Langkah Kerja

Amplas ( Grinding )

1. Alat dan Bahan

o Sampel ( Cu, Cu-Zn, Al, Fe )

o Kertas amplas (# 80, 120, 240, 320, 400, 600, 800, 1000,

1200)

o Mesin amplas

o Air

2. Langkah Kerja

Poles ( Polishing )

1. Alat dan Bahan

o Mesin poles

o Kain beludru

o Kovac ( TiO2 )

2. Langkah Kerja

Etsa ( Etching )

1. Alat dan Bahan

o Blower/dryer

o Cawan gelas dan pipet

o Alat elektrolisa

o Zat etsa yang sesuai dengan jenis material

o Air, alkohol, tissue

2. Langkah Kerja

IV. Analisa

1. Analisa Hasil Mounting ( Aging)

2. Analisa Hasil Amplas

3. Analisa Hasil Poles

4. Analisa Struktur Mikro ( Hasil Etsa dan Fasa )

Bandingkan dengan foto dari literatur

Dari no 2-4 semua sampel yang digunakan dianalisis

5. Analisa Metalografi Kuantitatif

Metalografi kuantitatif adalah pengukuran gambar struktrur dari

potongan, replica, atau lapisan tipis dari logam. Metode metalografi

kuantitatif kali ini yang digunakan adalah Jefferies Planimetric

Metdhod.

Rumus metode planimetric :

Na = Jumlah grain per mm2

f = Jeffriess Multiplier

Ninside = Jumlah grain di dalam test circle

Nintercept = Jumlah garis yang dilewati oleh garis test circle

Kiri

Tengah Kanan

Gambar mikrostruktur Cu dengan pengamatan mikroskop optik

perbesaran 500 kali.

Perhitungan Jumlah Butir dan Grain Size Number

F= M 2

5000= 5002

5000=50

N A kiri=50 (58+ 292 )=3625

N A Tengah=50(53+ 302 )=3400

N A Kanan=50(51+ 262 )=3200

GKiri=(3.322 log103625 )−2,954=8.87

GTengah=( 3,322 log10 3400 )−2,954=8.77

GKanan=(3.322 log10 3200 )−2,954=8.69

Metalografi kuantitatif metode Jeffriess planimetric method digunakan untuk

memprediksi ukuran garin boundary dalam mikrostruktur berdasar jumlah grain

per mm2. Saat mikrostruktur diamati, diperoleh hasil bahwa terdapat empat jenis

arna di dalamnya, aitu ungu, biru, kuning, dan kecoklatan, beberapa garin

boundary dalam logam Cu memiliki dua campuran warna antara birukuning, biru-

coklat, atau kuning-coklat yang menunjukkan kekurang tajaman batas butir yang

akan diamati. hal ini memperlihatkan bahwa sampel Cu mengalami over etching

sehingga batas antar butir kurang bisa dibedakan dengan jelas. Perhitungan

terhadap jumlah butir dilakukan dengan membuat lingkaran brdiameter 7,98 cm di

sisi kiri, tengah, dan kanan foto mikrostruktur. Dari perhitungan tersebut

diperoleh jumlah butir sebanyak 3625, 3400, dan 3200 masing-masing di sisi kiri,

tengah, dan kanan. Setelah dihitung dengan rumus ASTM grain size number,

ketiganya menghasilkan angka yang tidak berbeda jauh, yaitu 8.87 ; 8.77 ; dan

8.69. berdasr literatur, yaitu tabel ASTM Grain Sizes E112, dapat disimpulkan

ukuran relatif butir dalam logam Cu.

Berdasar tabel di samping, ukuran relatif

butir di dalam sampel logam Cu ada di

golongan Fine yang berarti telah tergolong

kecil dan halus, yang memiliki estimasi

diameter butir sekitar 22 µm.

Kesimpulan dari praktikum metalografi untuk analisa metalografi kuantitatif ini

adalah, metode jeffriess planimetric method relatif mudah dan akurat untuk

mengetahui ukuran butir di dalam logam dan jumlah butir di dalam cakupan luas

tertentu pada sampel.

Referensi :

https://www.google.co.id/search?q=astm+e112+grain+size

ASM Handbook Vol 09, Metallography and Microstructures