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:

1. Pemotongan spesimen (sectioning)
2. Pembikaian (mounting)
3. Penggerindaan, abrasi dan pemolesan (grinding, abrasion and polishing)
4. Pengetsaan (etching)
5. Observasi pada mikroskop optik

a.      Pemotongan (Sectioning)
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.

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.

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)

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

1.      http://radensomad.com/makalah- metalografi.htm

2.      http://sekolah007.blogspot.com/2013/04/metalografi-adalah-suatu-teknik-atau.html

3.      http://riky-ramadhan.blogspot.com/2012/01/metalografi.html