Laporan material teknik metalografi

BAB I TUJUAN

1. Mengeta Mengetahui hui stru struktu kturr mikro mikro suatu suatu loga logam. m. 2. Dapat mengenali mengenali struktur-st struktur-struktu rukturr yang yang tampak. tampak. 3. Mengetahui Mengetahui pengaru pengaruh h komposisi komposisi terhadap terhadap struktu strukturr mikro suatu suatu logam. logam. 4. Dapat melakuk melakukan an analisa analisa terhadap terhadap logam logam berdasark berdasarkan an struktur struktur mikrony mikronya. a. 5. Mengerti Mengerti kegunaan kegunaan metalografi metalografi dalam analisa logam. logam.

BAB II TEORI DASAR 

Metalografi merupakan ilmu yang mempelajari mengenai struktur mikro material logam. Kondisi struktur mikro suatu material sangat mempengaruhi sifat-sifat mekani mekanisny snya. a. Dengan Dengan pengam pengamatan atan dan analisa analisa mikro mikro struktu strukturr dapat dapat diketah diketahui ui faktor-faktor yang mempengaruhi sifat suatu material.

MATERIAL MATERIAL UJI UJ I

Mate Materia riall uji uji  specimen!  specimen! yang yang diperlu diperlukan kan untuk untuk pengam pengamatan atan metalog metalografi rafi 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 dilak dilakuk ukan an deng dengan an meng menggu guna nakan kan meto metode de-m -meto etode de pemo pemoto tong ngan an yang yang umum umum digunakan$ seperti menggunakan gergaji$ roda abrasif$ atau dengan flame "utting. Dian Dianju jurk rkan an

bah% bah%aa

dila dilaku kuka kan n

pros proses es

pemo pemoto tong ngan an

yang ang

mengh enghas asil ilka kan n

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 "a iran pendingin. (ila spesimen memiliki ukuran yang ke"il$ tipis$ atau sulit dipegang$ misalkan plat tipis tipis atau ka%at ka%at beruku berukuran ran ke"il$ ke"il$ maka maka dianju dianjurka rkan n untuk untuk melakuk melakukan an proses proses mounting.

1

 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

)etelah pemolesan selesai$ maka permukaan spesimen harus dibersihkan dari sisasisa 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

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 83 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 83 "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=l 3$ 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

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.

Strutur mir!

&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 spheroidiing$ dimana "ementite akan berupa  butiran-butiran ke"il yang dibatasi oleh garis hitam.

5

#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

@ 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$ Mg 2)i$ Mg2l3$ dan =ul 2. &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