Laporan Praktikum Metalografi
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Pada
saat ini, perkambangan ilmu pengetahuan dan teknologi modern sangatlah pesat. Sehingga membutuhkan sumber daya manusia terampil yang dapat bersaing di
dunia teknologi industri modern.
Dari
hal inipula, orang mulai mencoba untuk melakukan uji metalografi pada suatu
material. Sehingga dengan cara ini dapat diperoleh bahan dengan sifat-sifat
yang sesuai dengan tujuan tertentu untuk memenuhi kebutuhan teknologi modern
yang meningkat.
Praktikum
permesinan khususnya pada pengujian struktur mikro pada material merupakan
langkah awal untuk membuat mahasiswa terampil yang dapat mengetahui suatu struktur mikro pada sebuah material.
1.2. Tujuan Pengujian Struktur Mikro Material
Setelah
melakukan pengujian struktur mikro material praktikan dapat:
1.
Menjelaskan tujuan dari proses metalografi.
2.
Menjelaskan langkah-langkah pengujian metalografi.
3.
Mengetahui bentuk fasa dari logam.
4.
Menganalisa ukuran butir dan membandingkan dengan
grain size ASTM.
5.
Mengetahui bahan dan alat yang digunakan dalam
pengujian metalografi.
6.
Menjelaskan hubungan antara struktur mikro dan
karakteristik butir terhadap bahan.
7.
Mampu melakukan pengujian metalografi.
1.3. Prinsip Pengujian Struktur Mikro Material
Benda uji atau sampel dengan ukuran dan
bentuk tertentu (dalam standart SII atau JIS atau ASTM ) di amplas secara continue dengan grid tertentu, kemudian dipoles, dan diberi etsa hingga bahan atau logam tersebut sesuai dengan standar untuk dilihat mikro strukturnya melalui Optical Microscope. Perubahan material terjadi setelah material diberi zat etsa,kemudian
dikeringkan,hingga benda terjadi pengkorosian.
1.4. Ruang Lingkup Pengujian Struktur Mikro Material
Pengujian
ini memakai benda uji atau sampel dari bahan logam baik itu ferrous atau
non-ferrous. Ukuran sampel telah disesuaikan dengan standart SII (dalam
percobaan ini), atau JIS atau ASTM. Variable – variable yang mempengaruhi adalah ketidakrataan pada bahan/logam ketika dilakukan amplas dan terjadinya gosong pada material saat material dikeringkan dengan dryer. Mikrostrukur yang diharapkan didapat dari percobaan ini adalah jenis fasa pada material ferrous.
BAB 2
DASAR
TEORI
Metalografi adalah suatu teknik atau metode persiapan material untuk mengukur,
baik secara kuantitatif maupun kualitatif dari informasi-informasi yang
terdapat dalam material yang dapat diamati, seperti fasa, butir, komposisi
kimia, orientasi butir, jarak atom, dislokasi, topografi dan sebagainya.
Dalam praktikum pengujian
metalografi ini yang bertujuan untuk mengetahui mikrostruktur dari suatu bahan
yang kita uji dan analisa. Karena mikrostruktur ini mempengaruhi sifat fisik
dan sifat mekanis dari suatu bahan. Mikrostruktur ini tergantung dari:
1. Komposisi
2. Homogenitas
3. Proses
pembuatan
4. Ukuran
benda
Untuk
mengetahui mikrostruktur suatu bahan, yang harus kita lakukan adalah dengan
melihatnya menggunakan Optical Microscope. Namun sebelumnya ada tahapan
preparasi sampel terlebih dahulu yang harus kita lakukan sebelum menuju ke
tahap uji microscope. Tahapan-tahapan ini akan dijelaskan dalam bab
selanjutnya. Ini bertujuan agar mikrostruktur bahan yang kita uji itu jelas
terlihat.
Kebanyakan
material yang kita gunakan adalah material logam. Logam dibagi menjadi dua
yaitu, ferrous dan non-ferrous. Material yang umum digunakan adalah baja karena
baja lebih tangguh dari pada besi biasa. Ini dikarenakan kandungan karbon (C)
dalam baja lebih sedikit dari besi. Pada teorinya baja mengandung kurang dari
2,14% karbon namun pada prakteknya biasanya baja mengandung kurang dari 1%
karbon.
Material
yang banyak kita pergunakan pula adalah besi cor atau besi tuang. Besi cor atau
besi tuang mengandung karbon di atas 2,14% dan terdapat grafit atau pengendapan
karbon besi. Berikut ini adalah macam-macam besi cor atau besi tuang:
1.
Besi cor putih
Besi cor putih didapat dari besi
cor yang dituang ke dalam cetakan dan melalui proses pendinginan yang cepat.
2.
Besi cor kelabu
Besi cor kelabu didapat dari besi
cor yang dituang ke dalam cetakan dan melalui proses pendinginan yang lambat.
3.
Besi cor maleable
Besi cor maleable adalah besi cor
putih yang dipanaskan kembali 700 derajat celsius selama kurang lebih 30 menit.
4.
Besi cor nodular
Besi cor nodular adalah besi cor
yang ditambahkan Mg atau Ce dalam pencampurannya sebelum dicetak.
BAB
3
LANGKAH
KERJA
Langkah kerja yang
harus kita lakukan sebelum melihat struktur sample atau benda uji dengan Optical
Microscope adalah dengan preparasi sample. Adapun secara garis besar langkah-langkah yang dilakukan pada metalografi adalah:
- Pemotongan spesimen (sectioning)
- Pembikaian (mounting)
- Penggerindaan, abrasi dan pemolesan (grinding,
abrasion and polishing)
- Pengetsaan (etching)
- Observasi pada mikroskop optik
a. Pemotongan (Sectioning)
Proses Pemotongan merupakan pemindahan material dari sampel yang besar menjadi spesimen dengan ukuran yang kecil.
Proses Pemotongan merupakan pemindahan material dari sampel yang besar menjadi spesimen dengan ukuran yang kecil.
b.
Pembingkaian
( Mounting)
Pembingkaian seringkali diperlukan pada persiapan spesimen metalografi, meskipun pada beberapa spesimen dengan ukuran yang agak besar, hal ini tidaklah mutlak. Akan tetapi untuk bentuk yang kecil atau tidak beraturan sebaiknya dibingkai untuk memudahkan dalam memegang spesimen pada proses pngamplasan dan pemolesan.
Pembingkaian seringkali diperlukan pada persiapan spesimen metalografi, meskipun pada beberapa spesimen dengan ukuran yang agak besar, hal ini tidaklah mutlak. Akan tetapi untuk bentuk yang kecil atau tidak beraturan sebaiknya dibingkai untuk memudahkan dalam memegang spesimen pada proses pngamplasan dan pemolesan.
c.
Pengerindaan,
Pengamplasan dan Pemolesan
Pada proses ini dilakukan penggunaan partikel abrasif tertentu yang berperan sebagai alat pemotongan secara berulang-ulang. Pada beberapa proses, partikel-partikel tersebut dsisatukan sehingga berbentuk blok dimana permukaan yang ditonjolkan adalah permukan kerja. Partikel itu dilengkapi dengan partikel abrasif yang menonjol untuk membentuk titik tajam yang sangat banyak.
Pada proses ini dilakukan penggunaan partikel abrasif tertentu yang berperan sebagai alat pemotongan secara berulang-ulang. Pada beberapa proses, partikel-partikel tersebut dsisatukan sehingga berbentuk blok dimana permukaan yang ditonjolkan adalah permukan kerja. Partikel itu dilengkapi dengan partikel abrasif yang menonjol untuk membentuk titik tajam yang sangat banyak.
d.
Pengetsaan (Etching)
Etsa dilakukan dalam proses metalografi adalah untuk melihat struktur mikro dari sebuah spesimen dengan menggunakan mikroskop optik. Spesimen yang cocok untuk proses etsa harus mencakup daerah yang dipoles dengan hati-hati, yang bebas dari deformasi plastis karena deformasi plastis akan mengubah struktur mikro dari spesimen tersebut. Proses etsa untuk mendapatkan kontras dapat diklasifikasikan atas proses etsa tidak merusak (non disctructive etching) dan proses etsa merusak (disctructive etching)
Etsa dilakukan dalam proses metalografi adalah untuk melihat struktur mikro dari sebuah spesimen dengan menggunakan mikroskop optik. Spesimen yang cocok untuk proses etsa harus mencakup daerah yang dipoles dengan hati-hati, yang bebas dari deformasi plastis karena deformasi plastis akan mengubah struktur mikro dari spesimen tersebut. Proses etsa untuk mendapatkan kontras dapat diklasifikasikan atas proses etsa tidak merusak (non disctructive etching) dan proses etsa merusak (disctructive etching)
BAB 4
ALAT DAN BAHAN
1.1. Alat
·
Kertas
Amplas (Grid 120-1200)
·
Kain
Poles
·
Hair
Dryer
·
Mikroskop
·
Air
·
Mesin
Amplas
1.2. Bahan
·
Zat
Etsa
·
Alkohol
·
Alumina
·
Sampel
(Besi Cor)
BAB
5
HASIL DAN ANALISA
5.1. Amplas
Pengamplasan bertujuan untuk meratakan
dan menghaluskan permukaan sampel dengan cara menggosokkan sampel pada amplas.
Jadi, hasil yang didapat dari proses pengamplasan ini adalah permukaan sampel
yang lebih rata dan halus.
Langkah-langkah
serta prinsip dalam pengamplasan sampel yaitu:
a.
Memotong kertas amplas
berbentuk lingkaran agar pas pada alat grinding.
b.
Menggunakan amplas dari
nomor yang lebih rendah (lebih kasar) baru kemudian menggunakan nomor yang
lebih tinggi (yang halus).
c.
Pemberian air dalam
proses pengamplasan.
d.
Mengubah sudut
pengamplasan setiap pergantian kertas amplas ke nomor yang lebih tinggi (lebih
halus) dengan sudut 45˚ atau 90˚.
Jika mengamplas lebih dari satu
sampel pada saat yang bersamaan, maka sampel ferrous diletakkan pada bagian
luar, sedangkan sampel non ferrous diletakkan pada bagian dalam.
5.2. Poles
Sampel
yang telah dipoles akan mendapatkan permukaan yang lebih halus dan mengkilat
seperti kaca, serta arah garis dari hasil pengamplasan harus hilang. Proses
pemolesan menggunakan mesin poles yang menggunakan sejenis kain beludru untuk
memoles. Dalam proses ini, pemberian alumina (Al2O3) dan
air dilakukan secara teratur untuk membantu proses pemolesan. Selain itu, pemutaran sampel saat proses
pemolesan akan memberikan hasil yang lebih baik.
5.3. Hasil Etsa
Sebetulnya,
etsa merupakan proses pengkorosian yang terkendali. Cairan pengetsa mengikis
batas-batas butir pada sampel, sehingga batas-batas butir lebih jelas terlihat.
Percobaan ini menggunakan etsa kimia. Ada 2 zat pengetsa yang digunakan, yaitu
nital untuk sampel ferrous dan FeCl3 (ferric clorit) untuk sampel
non ferrous.
Langkah-langkah
pengetsaan dalam percobaan yaitu:
a.
Mencelupkan permukaan
sampel yang akan diamati pada cairan etsa kira-kira 10 hitungan.
b.
Kemudian sampel
langsung dibilas dengan air.
c.
Terakhir, keringkan
dengan hair dryer.
Manfaat pengetsaan ini
akan memudahkan proses pengamatan melalui mikroskop dan pegambilan foto.
5.4. Hasil
Pengamatan Struktur Mikro
Berikut
ini adalah gambaran hasil uji metalografi yang saya lakukan beserta
analisisnya:
Pearlite
Grafit Ferrite
Jika
dilihat dari mikrostruktur bahan yang saya analisa bisa dibilang bahan ini
termasuk dalam kelompok besi cor kelabu.
Komposisi :
Medium
carbon steel mengandung kadar C sebanyak 0,25 wt% - 0,6 wt%. Dari foto hasil
percobaan di atas, terdapat 2 fasa dalam medium carbon steel, yaitu ferrite dan
perlite. Area butir yang lebih terang adalah ferrite. Hal ini disebabkan karena
pada fasa ini masih lebih dominan kandungan besi (Fe). Sedangkan area butir
yang lebih gelap adalah fasa pearlite. Area butir ini lebih gelap karena
terdapat banyak kandungan karbon yang bercampur dengan besi.
BAB 6
KESIMPULAN
6.1. Preparasi Sampel
1) Saat mengamplas selalu diberi air agar benda uji tidak
panas dan terlihat gosong saat dilihat melalu mikroskop optik.
2) Semua langkah kerja harus dilakukan dan saat pengamplasan
dilakukan dengan hati hati dan tidak terlalu ditekan agar benda uji tidak rusak dan
saat pengamatan di bawah mikroskop, cahaya dapat memantul sempurna ke lensa
mikroskop, sehingga pengamatan dapat dilakukan tanpa kendala.
3) Pengetsaan
sangat penting sebelum pengamatan di bawah mikroskop karena pengetsaan membuat
batas-batas butir pada sampel lebih jelas terlihat, sehingga kita dapat
membedakan fasa-fasanya.
DAFTAR PUSTAKA