1. lap. ress metalografi

POLITEKNIK D4PERKAPALAN TEKNIK NEGERI PERPIPAAN SURABAYA PRAKTEK UJI BAHAN 608217A

2 UJI METALOGRAFI

2.1 Sub Kompetensi Kemampuan yang akan dimiliki oleh mahasiswa setelah menjalankan isi modul ini adalah sebagai berikut

1) Mahasiswa mampu menganalisa struktur mikro suatu material

2) Mahasiswa mampu menganalisa komposisi kimia suatu material

3) Mahasiswa mampu menganalisa perlakuan (Treatment) yang pernah dialami oleh suatu material

2.2 Dasar Teori

Metalografi adalah suatu metode untuk meyelidiki struktur logam dengan menggunakan mikroskop optis

dan mikroskop electron. Struktur logam yang terlihat pada mikroskop tersebut disebut mikrostruktur.

Pengamatan tersebut dilakukan terhadap spesimen yang telah diproses sehingga bisa diamati dengan

pembesaran tertentu. Gambar 2.1 menjelaskan spesimen dengan pembesaran dan lingkup pengamatannya.

Gambar 2.1 Spesimen,ukuran dan bentuk objek pembesaran

Dari gambar tersebut terlihat bahwa penyelidikan mikrostruktur tersebut berkisar antara 10-6 cm (batas

kemampuan elektron mikroskop hingga 10-2 cm batas kemampuan mata manusia). Biasanya obyek

pengamatan yang digunakan 10-5 cm atau order penbesar 5000 – 30.000 kali untuk mikroskop elektron dan

10-3 cm atau order perbesaran 100 – 1000 kali untuk mikroskop optik.

Agar permukaan logam dapat diamati secara metalografi maka terlebih dahulu dilakukan persiapan berikut :

1. Pemotongan spesimen

Diusahakan bentuk spesimen datar sehingga memudahkan untuk pengamatan

2. Mounting spesimen (bila diperlukan).

Mounting spesimen hanya dilakukan untuk material yang kecil atau tipis saja. Untuk material yang

tebal tidak memerlukan mounting.

1


3. Grinding dan polishing

Grinding dan polishing bertujuan untuk membentuk permukaan spesimen yang benar-benar rata.

Grinding dilakukan dengan menggosok spesimen pada hand grinding yang diberi kertas gosok dengan

urutan grid paling kasar sampai grid yang halus. Sedangkan polishing dilakukan dengan menggosok

spesimen diatas hand grinding yang dilengkapi kain wool dan diberi serbuk atumina dengan kehalusan

1 – 0,05 mikron.

4. Etsa (etching)

Proses etsa pada dasarnya adalah proses korosi yakni mengorosikan permukaan spesimen yang telah

rata karena proses grinding dan polishing menjadi tidak rata lagi. Ketidak rataan permukaan spesimen

ini dikarenakan mikrostruktur yang berbeda akan dilarutkan dengan kecepatan yang berbeda sehingga

meninggalkan bekas permukaan dengan orlentasi sudut yang berbeda pula. Pada pelaksanaannya, etsa

dilakukan dengan mencelupkan spesimen pada cairan etsa yang mana tiap jenis logam mempunyai

cairan etsa (etching reagent) sendiri-sendiri.

Gambar 2.2 menunjukkan pengaruh efek proses etsa pada permukaan spesimen yang telah mengalami

proses grinding dan polishing.

Gambar 2.2 Pengaruh proses etsa pada permukaan spesimen

Setelah permukaan spesimen dietsa maka spesimen tersebut siap untuk diamati dibawah mikroskop dan

pengmbilan foto metalografi.

Pengamatan metalografi pada dasarnya adalah melihat perbedaan intensitas sinar pantul permukaan logam

yang masuk ke dalam mikroskop sehingga terjadi gambar yang berbeda (gelap,agak terang,terang). Dengan

demikian apabila seberkas sinar dikenakan pada permukaan spesimen maka sinar tersebut akan dipantulkan

sesuai dengan orientasi sudut permukaan bidang yang terkena sinar. Semakin tidak rata permukaan, maka

semakin sedikit intensitas sinar yang terpantul ke dalam mikroskop, akibatnya warna yang tampak pada

mikroskop adalah warna hitam. Sedangkan permukaan yang sedikit terkorosi akan tampak berwarna terang

(putih) sebagaimana ditunjukan pada gambar 2.3.

2


Gambar 2.3 Pantulan sinar pada pengamatan metalografi

2.3 Alat dan Bahan

Alat :

- Hand grinding

- Cutting wheel

- Mikroskop

- Cawan kimia

- Gelas ukur

- Pipet

Bahan :

- Spesimen 1

- Spesimen 2

- Spesimen 3

- Kertas gosok grid 60,120,240,320,400,600 dan 1000

- Kain wool

- Bubuk alumina

- HNO3

- Alkohol

- Tissue

2.4 Langkah Kerja

3


Pemotongan spesimen

Menurut ketentuan ukuran spesimen mempunyai luasan permukaan antara ½ s/d 1 in2 atau diameter ¼

s/d 1 in, karena bila lebih kecil atau lebih besar akan sulit proses penggosokkannya. Pemotongan

dilakukan dengan cutting whell sedemikian rupa sehingga permukaannya harus rata dan halus untuk

memudahkan proses penggosokannya supaya tidak menimbulkan perubahan strukturmikro maka proses

pemotongan harus menggunakan pendingin.

Grinding

Ambil kertas gosok paling kasar (grid 60) yang telah digunting sesuai bentuk piringan hand grinder

dan pasang pada hand grinder.

Nyalakan motor hand grinder, buka katup sehingga air mengalir dikertas gosok yang berputar.

Ambil spesimen, telungkupkan dengan sedikit tekanan di atas kertas gosok tesebut dan tahan + 2

menit.

Angkat spesimen dan amati permukaan yang digosok. Bila masih ada goresan yang tidak searah

dengan orientasi gosokkan, gosok lagi sampai tidak ada lagi goresan yang tidak searah .

Bila goresan sudah searah, matikan motor dan aliran air, kemudian ganti kertas gosok dengan grid

yang lebih halus (120,240,320,400,600 dan 1000) dan gosok lagi seperti langkah sebelumnya.

Bila proses grinding telah selesai, matikan motor dan air hand grinder serta cuci spesimen dengan

air.

Polshing

Ambil kain woll dan pasang pada hand grinder.

Nyalakan motor hand grinder, buka sedikit katup sehingga air mengalir tidak terlalu deras diatas

kain woll yang berputar.

Ambil sedikit serbuk alumina dan taburkan diatas kain woll

Ambil spesimen, telungkupkan dengan sedikit tekanan diatas kain woll tersebut dan tahan + 2 menit.

Angkat spesimen dan amati permukaan yang di polish dan polish lagi sampai tidak ada lagi goresan.

Proses polishing selesai jika bekas goresan dari proses grinding (grid 1000) telah hilang dan halus

seperti cermin.

Untuk membersihkan sisa-sisa polishing powder, spesimen dicuci dengan air dan alkohol, lalu ker-

ingkan dengan dryer atau digosok dengan soft tissue.

Etsa

4


Untuk mengetsa, lakukan langkah berikut :

Siapkan cawan kimia, gelas ukur, pipet larutan HNO3, dan alkohol

Ambil larutan HNO3 2 ml dengan pipet dan gelas ukur. Tuangkan pada cawan kimia

Bersihkan pipet dan gelas ukur dengan air

Ambil larutan alkohol 98 ml dengan pipet dan gelas ukur. Tuangkan pada cawan kimia

Ambil spesimen dan celupkan ke dalam cawan kimia selama + 1 detik dam langsung disiram dengan

air.

Amati permukaan spesimen, apakah proses etsa telah terjadi. Jika belum ulangi lagi.

Semprot permukaan spesimen dengan alkohol dan keringkan dengan pengering (dryer)

Pengamatan dengan mikroskop

Ambil spesimen dan letakkan di bawah lensa mikroskop

Atur pembesaran + 100 kali

Nyalakan lampu dan atur fokusnya.

Gambar strukturmikro yang tampak pada lembar kerja

Matikan lampu mikroskop

Carilah gambar yang mirip dengan strukturmikro tersebut pada database strukturmikro. Catat semua

keterangan yang sesuai pada gambar di database

2.5 Analisa Hasil Pengujian

5


1. Resulfurized Steel

Gambar 2.4 Resulfurized Steel

Batang baja pada kadar sulfur sedang kemudian di austenitkan (dipanaskan) pada suhu 16250F (8850C)

selama 2 jam dan kemudian didinginkan pada udara luar. Bagian Ferit (unsur terang) dengan bekas

widmanstaten ferit. Perlit yang bagus (unsur gelap) dan partikel bulat MnS.

Kandungan dalam mikrostrukturnya :

1. C 0,14-0.20

2. Mn 1,00-1,30

3. P 0,040 Max

4. S 0,08-0,13

Untuk menghitung presentase αpro yaitu dengan menghitung daerah putih pada gambar berikut:

Gambar 2.5 Cara Menentukan Prosentase αpro

Perhitungan manual untuk mencari kadar karbon yaitu :

6

4 mm

3 mm

5 mm13 mm

73 mm

1 2


Jumlah putih pada gambar (αpro) di garis 1 adalah 53 mm

Jumlah putih pada gambar (αpro) di garis 2 adalah 68 mm

Maka rata-rata jumlah putih = (53+68) mm/2 = 60,5 mm

∝pro=60,573

x 100 %

¿82,87 %

0,8−%C0,8−0,025

x100 %=82,87 %

0,8−%C0,8−0,025

x100 %=0,8287

0,8−%C=0,8287 x 0,775

%C=0,8−0,642

%C=0,1577 %

Jadi perhitungan manual kadar C adalah 0,1577 %

2. Gray Iron

Gambar 2.6 Besi Kelabu

Besi kelabu adalah struktur dari besi cor yang berbentuk grafit serpih yang berujung runcing. Struktur

seperti ini diklasifikasikan dalam tipe A kelas 30 yang dikelilingi 20% Ferit bebas (unsur terang) dan 80%

Perlit (unsur gelap). Struktur dasar dari besi kelabu dapat diubah dengan cooling rate. Pendinginan yang

terlalu cepat menghasilkan mottled iron. Yang mempunyai beberapa sementit bebas, pendinginan besi

kelabu yang sangat lambat dengan kandungan silikon yang tinggi kemungkinan menghasilkan beberapa

ferit bebas.

7


Besi kelabu digolongkan dalam ASTM A48 berdasarkan pada kekuatan tarik minimum dari uji tekanan

tuang, sebagai contoh, kelas 20A mengacu pada sebuah pengujian tekanan ukuran A (0,88 in. diameter

nominal) memiliki kekuatan tarik minimum 20.000 psi (138 MPa). Spesifikaksi yang lain meliputi

keterangan produk.


1. C 2,7-4 %

2. Mn 0,8%

3. P 0,2 Max

4. S 0,07 Max

5. Si 1,8-3 %

3. Ductile Iron

Gambar 2.7 Ductile Iron

Besi kasar kelabu memiliki kadar silikon yang tinggi (kurang lebih 5,5% sampai 1,5%), dan kadar mangan

rendah. Karena itu pada pendinginan perlahan-lahan pembentukan karbon bebas akan meningkat. Karena

selama fabrikasi dimasukkan magnesium ke dalam bahan, maka karbon bebas itu terjadi berupa bola. Bola-

bola itu dinamakan nodul. Nodul grafit memberikan pengurangan penampang yang lebih kurang dan tidak

menyebabkan pengerjaan takik. Besi tuang noduler, setelah pendinginan dan setelah pengerjaan pemijaran

terutama dari ferit, perlit, dan grafit. Karena adanya ferit atau perlit dan karena bentuk nodul grafit yang

sangat menguntungkan, maka besi tuang noduler memiliki kekuatan tarik yang tinggi dan regangan yang

besar.


Carbon 3.3 to 3.4%

Silicon 2.2 to 2.8%

8


Manganese 0.1 to 0.5%

Magnesium 0.03 to 0.05%

Phosphorus 0.005 to 0.04%

Sulfur 0.005 to 0.02%

Komposisi ductile iron hampir sama dengan grey iron, hanya berbeda pada struktur mikronya karena

perbedaan perlakuannya pada temperatur saat pembentukan material tersebut. Dilihat dari strukturnya,

ductile iron memiliki grafit berbentuk nodul sehingga tingkat keuletannya lebih tinggi daripada grey iron.

Sifat mekanik material dipengaruhi struktur mikronya, adapun struktur mikro material dipengaruhi oleh

komposisi kimia, proses pembentukan material, dan proses laku panasnya.

2.6 Kesimpulan

Dari data dan analisa di atas dapat disimpulkan bahwa struktur mikro, komposisi kimia suatu

material,ukuran dan bentuk objek pembesaran dapat kita lihat dengan menggunakan mikroskop optik

ataupun mikroskop elektron dan setiap material logam memiliki perbedaan kandungan unsur, klasifikasi dan

jenisnya. Yang harusnya perlu diketahui adalah suhu, ternyata suhu pada saat pengolahan logam tersebut

sangat tergantung pada penggunaan atau aplikasi logam dan mengetahui macam struktur mikro yang

terkandung didalam material tersebut. Pada kandungan karbon yang sama material bisa berbeda struktur

mikronya, hal ini diakibatkan oleh proses pembentukan material, dan laku panas yang dialami. Dengan

mengetahui struktur mikro suatu baja dapat dihitung kadar karbonnya.

9


DAFTAR PUSTAKA

Dosen Metallurgi, [ 1986] Petunjuk Praktikum Logam, Jurusan Teknik Mesin FTI,ITS

Metal Hand Book Volume 7

Prasojo Budi, [ 2003 ], Jobsheet Praktek Uji Bahan, Jurusan Teknik Permesinan Kapal, PPNS

Wachid Suherman Ir, [ 1987], Diktat Pengetahuan Bahan, Jurusan Terknik Mesin FTI,ITS

10


11

1. lap. ress metalografi

Documents