Download - 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
POLITEKNIK D4PERKAPALAN TEKNIK NEGERI PERPIPAAN SURABAYA PRAKTEK UJI BAHAN 608217A
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
POLITEKNIK D4PERKAPALAN TEKNIK NEGERI PERPIPAAN SURABAYA PRAKTEK UJI BAHAN 608217A
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
POLITEKNIK D4PERKAPALAN TEKNIK NEGERI PERPIPAAN SURABAYA PRAKTEK UJI BAHAN 608217A
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
POLITEKNIK D4PERKAPALAN TEKNIK NEGERI PERPIPAAN SURABAYA PRAKTEK UJI BAHAN 608217A
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
POLITEKNIK D4PERKAPALAN TEKNIK NEGERI PERPIPAAN SURABAYA PRAKTEK UJI BAHAN 608217A
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
POLITEKNIK D4PERKAPALAN TEKNIK NEGERI PERPIPAAN SURABAYA PRAKTEK UJI BAHAN 608217A
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
POLITEKNIK D4PERKAPALAN TEKNIK NEGERI PERPIPAAN SURABAYA PRAKTEK UJI BAHAN 608217A
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.
Kandungan dalam mikrostrukturnya :
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.
Kandungan dalam mikrostrukturnya :
Carbon 3.3 to 3.4%
Silicon 2.2 to 2.8%
8
POLITEKNIK D4PERKAPALAN TEKNIK NEGERI PERPIPAAN SURABAYA PRAKTEK UJI BAHAN 608217A
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
POLITEKNIK D4PERKAPALAN TEKNIK NEGERI PERPIPAAN SURABAYA PRAKTEK UJI BAHAN 608217A
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
POLITEKNIK D4PERKAPALAN TEKNIK NEGERI PERPIPAAN SURABAYA PRAKTEK UJI BAHAN 608217A
11