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


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


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


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


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


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


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


8/19


9/19


10/19

12. lkohol /:!

13. Kapas

14. )pesimen7 )t 42. )t $

aluminium$ l-12)i"or!$

kuningan$ tembaga

&'(

10


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.


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.


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.


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.


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

/.


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;.


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.


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$


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

laporan material teknik metalografi

Documents