LAPORAN PRAKTIKUM 1

PENGUJIAN METALOGRAFI

1. PENDAHULUAN

Proses yang diberikan pada bahan seperti drawing atau forging melibatkan

bahan pada pemberian panas dan gaya mekanik. Pemberian panas dan gaya mekanik

akan menyebabkan perubahan struktur mikro dari suatu bahan. Perubahan struktur

mikro akan berpengaruh terhadap sifat bahan. Sehingga dibutuhkanlah suatu teknik

untuk mengamati material secara mikro, yaitu Teknik metalografi.

Teknik metalografi adalah suatu teknik untuk mengamati dan mempelajari

struktur mikro dan makro suatu logam dan paduan dan kaitannya dengan sifat mekanik

dengan menggunakan mikroskop optik atau elektron atau peralatan “lainnya”.

2. TUJUAN

a. Dapat melakukan pengujian metalografi suatu material.

b. Mengetahui jenis fasa / struktur mikro dari suatu material.

c. Mengetahui sifat – sifat material dati uji metalografi.

d. Mengetahui bentuk – bentuk fasa dari logam.

3. LANDASAN TEORI

Pengujian material logam dapat dilakukan dengan dua jenis proses yaitu,

Destructive Test dan Non-Destructive Test.

Destructive Test adalah jenis pengujian kekuatan material logam yang bersifat

merusak, atau dengan kata lain menguji material logam dengan merusak logam tersebut.

Contoh metode dari jenis Destructive Test antara lain Rockwell, Brinell, Vickers, dan lain

lain.

Non-Destructive Test adalah pengujian logam yang bersifat tidak merusak material

yang akan diuji. Contoh metode dari jenis Non-Destructive Test adalah Teknik

Metalografi. Berikut adalah pembahasan lebih detail mengenai Metalografi.

3.1 Pengertian Metalografi

Teknik metalografi adalah suatu teknik untuk mengamati dan mempelajari

struktur mikro dan makro suatu logam dan paduan dan kaitannya dengan sifat mekanik

dengan menggunakan mikroskop optik atau elektron atau peralatan “lainnya”.

Untuk pengujian dengan menggunakan mikroskop optic, maka perbesaran yang dapat

dilakukan yaitu 1000x perbesaran. Dengan perbesaran tersebut maka dapat dapat

mengamati struktur mikro dari suatu material. Sementara itu, untuk mengamati struktur

makro dari material tersebut, hanya diperlukan 100x pembesaran.

Selain menggunakan mikroskop optic, ada pula alat dengan electron yang

peembesarannya dapat mencapai 1juta x pembesaran. Alat ini digunakan unutuk

fotografi.

Struktur Mikro adalah gambar/konfigurasi distribusi fasa-fasa, yang apabila

diamati dengan mikroskop optik, dapat dipelajari antara lain:

Jenis fasa

Bentuk dan ukuran butir (dendritik, equaksial dsb)

Bentuk, ukuran dan distribusi inklusi.

Mikroporositas, fisure

Bentuk, ukuran dan distribusi grafit pada besi cor.

Dari jenis fasa dan konfigurasi bentuk butir, dapat dipelajari jenis perlakan apa

saja yang pernah dialami oleh logam/paduan tersebut.

Struktur Makro adalah gambar/konfigurasi struktur, yang apabila diamati

dengan mikroskop optik, dapat dipelajari antara lain:

o Bagian yang dikeraskan atau tidak

o Logam lasan dan logam induk

o Garis aliran deformasi

o Distribusi MnS pada baja

o Struktur ingot seperti : Outer chill zone, columnar zone, central equaksial zone,

flakes dsb

Berikut adalah contoh gambar struktur

Dengan demikian berdasarkan pemahaman terhadap struktur mikro dan makro

dapat dianalisa

Sifat material

Perkiraan kasar komposisi kimia

Sejarah material

Teknik metalografi terdiri dari :

Metalografi terhadap spesimen

o Metalografi

o Metalografi warna etsa/pengkorosif

o Heat tinting dipanaskan

o Metalografi In-situ tidak merusak benda uji, contoh : pipa minyak.

o Metalografi Replika dengan menggunakan kertas khusus sehingga

membentuk negatifnya.

3.2 Manfaat Metalografi

Ada pun manfaat dari pengujian meralografi antara lain :

- Mengindentifikasi fasa-fasa (metalografi warna/selective etching)

- Mempelajari dan mengukur bentuk dan ukuran butir

- Mempelajari pengaruh proses pelakuan panas atau pengerjaan mekanik

- Analisa kegagalan.

3.3 Proses Pengujian Metalografi

Proses metalografi terdiri dari proses persiapan dan pengujian.

a. Proses persiapan

Proses persiapan pengujian metalografi terdiri dari :

Analisis pendahuluan

Merupakan tahap untuk menentukan bagian mana yang diuji/bagian kritis.

Hal ini tentunya berkaitan dengan informasi mengenai sample yang diuji.

Terdapat beberapa teknik pengambilan sample untuk pengujian metalografi

sebagai berikut:

Jumlah sampel bergantung pada :

− Ukuran

− Kompleksitas

− Persyaratan teknik Sampel

Lokasi pengambilan sampel mempertimbangkan:

− Sejarah material

misal : hasil coran, proses pembentukan, proses pengelasan,

perlakuan panas

− Tujuan analisa

misal : analisa kerusakan, homogenitas pendinginan, homogenitas

kimia

Orientasi benda kerja yang akan diamati

Proses pembuatan

misal hasil coran, hasil proses pembentukan

pada material hasil proses rolling perlu dilakukan proses perlakuan

panas normalizing. Hal ini dikarenakan pada material hasil proses

rolling pada hasil pemotongan memanjang / melintang memiliki

struktur yang berbeda.

Bentuk produk

Pembingkaian sampel:

Sampel besar Tidak perlu dibingkai

Sampel kecil Perlu dibingkai

Teknik pembingkaian :

Pembikaian tercelup didalam resin atau bakelit atau logam non ferro

(temperatur cair randah)

Pembikaian mekanik

Pemolesan mekanik

Merupakan proses pemolesan dengan media partikel abrasive. Beberapa

jenis partikel abrasive yang digunakan antara lain Si, AlSO3, dan Emery.

Pemolesan kimia

Yaitu proses pemolesan dengan menggunakan bahan kimia.

Teknik-teknik pemolesan yang khusus

Pemolesan khusus dilakukan dengan menggunaka EDM teknik erosi.

Teknik-teknik mengetsa

Permukaan specimen hasil proses poles direaksikan dengan larutan kimia

yang dibuat untuk itu.

Cara mengetsa :

− Dicelupkan (immersion Method)

− Swabbing

− Electrochemical etch

Cara lain :

− Heat Tinting

− Metode Interferensi

Jenis Etsa

− Grain boundary etching didapatkan batas butir saja

− Grain surface etching mendapatkan tinggi rendah butir

b. Proses Pengamatan

Proses pengamatan dilakukan dengan bantuan alat yaitu mikroskop.

Prinsip kerja dari alat ini yaitu dengan memberikan cahaya pada benda uji.

Cahaya yang diterima benda uji akan mengalami relief hasil pembiasan

pantulan cahaya mikroskop terhadap material. Sehingga karena adanya

perbedaan ketinggian pada material karena proses etsa maka pada lensa

pengamatan akan berbentuk bagian yang terang dan gelap sesuai dengan

ketinggian masing – masing butir. Gamabar di bawah ini merupakan ilustrasi

dari prinsip pengamatan.

4. PERSYARATAN BENDA KERJA

Didalam praktikum ini terdapat beberapa persyaratan yang harus dimiliki oleh

benda kerja yaitu pada benda kerja tersebut sebelum di uji harus di poles terlebih dahulu

dan tidak boleh terdapat goresan ataupun kotoran pada benda uji tersebut.

5. ALAT dan BAHAN

Alat :

Kertas amplas (no. 180, 240, 360, 400, 600, 800, 1000)

Mesin amplas

Mesin poles

Pengering

Mikroskop lengkap

Pelat landasan

Perata

Kamera foro Polaroid

Kamera video dan TV

Bahan :

- Spesimen material sebanyak 9 buah yang terdiri dari :

VCN (Normal, Heat Treatment, Annealing)

ST37 (Normal, Heat Treatment, Annealing)

S45C (Normal, Heat Treatment, Annealing)

- Air

- Larutan alumina oksida (Al2O3)

- Larutan Etsa

- Alkohol

- Malam untuk landasan

- Tissue

- Film Polaroid / kertas video printer

6. PROSEDUR PRAKTIKUM

6.1. Pengampelasan

Tujuan : Meratakan dan menghaluskan permukaan sampel yang akan diamati.

Fungsi cairan pendingin:

Mengurangi gesekan.

Menghindari kerusakan/perubahan struktur mikro.

Membuang partikel abrasif dari piringan pengampelas

Cara kerja :

Tentukan bidang pengujian

Gerinda bidang tersebut pada mesin gerinda.

Chafer pada sisi tajam

Untuk menghindari panas dari benda uji celupkan benda uji ke wadah air secara

periodic selama proses penggerindaan. Proses penggerindaan dilakukan hingga

didapatkan permukaan uji yang rata dengan alur goresan hasil gerinda segaris,

Lakukan pengamplasan basah yaitu mulai amplas no. 180 s.d no.1000. Hal yang

perlu diperhatikan sbb :

- Aliran air pendingin dan pembawa harus kontinyu dan cukup.

- Tekan benda uji sehingga terasa memotongdan memakan bidang uji.

- Arah alur minimum dua kali berubah

- Sebelum ganti amplas biarkan dulu air mengalir pada kertas amplas dan

benda uji dicuci dengan air.

- Kertas amplas diganti setelah alur sisa amplas sebelumnya sudah hilang.

6.2.Pemolesan

Tujuan : Menghaluskan dan melicinkan permukaan sampel yang akan diamati.

Langkah Pengampelasan dan pemolesan sebaiknya diputar-putar untuk menghindari

adanya Shadow Effect.

Cara kerja :

Ganti piringan untuk amplas dengan piringan untuk polishing.

Teteskan larutan alumina oksida kurang lebih sepuluh tetes.

Lakukan polishing sampai dadapatkan permukaan benda uji yang rata

mengkilat, tidak ada bekas amplas.

Hal – hal yang perlu diperhatikan dalam proses polishing yaitu sebagai berikut:

- Polishing dilakukan tanpa air mengalir

- Media polesh (pasta intan alumina) cukup diberikan sedikit/secukupnya.

- Bila hasil polesh tidak dapat rata dan mengkilat bersihkan kain poles

dengan menggunakan air mengalir dan disikat dengan sikat halus (sikat

gigi).

6.3.Proses Etsa

Tujuan : Memunculkan mikrostruktur bahan kristalin berdasarkan reaksi kimia.

Cara kerja :

Setalah benda hasil poles halus dan mengkilat tanpa goresan, bersihkan

permukaan benda uji dengan air mengalir kemudian dengan alcohol.

Keringkan permukaan benda uji dengan pengering, jangan disentuh dengan

tangan karena lemak dari tangan dapat menempel/mengotori permukaan benda

uji.

Proses penetsaan, benda uji dietsa yaitu dengan mencelupkan permukaan

kedalam cairan etsa yang berbeda dalam cawan keramik selama 5-10 detik.

Seletah dietsa segera angkat sample kemudian bersihkan dengan mengalirkan

alcohol.

Keringkan kembali sampel dengan pengering.

6.4. Pengamatan Sampel / Pengujian Metalografi

Setelah melakukan persiapan sampel, selanjutnya melakukan pengamatan

sampel dengan menggunakan mikroskop. Pengamatan dilakukan dengan teknik

metalografi mikro, yaitu pengamatan sampel dengan perbesaran di atas 100 kali.

Tujuan : Mengamati struktur mikro dari material yang diuji.

Cara kerja :

Proses ini merupakan proses lanjutan dari proses persiapan benda uji

metallografi.

Siapkan benda uji, pastikan permukaan benda uji bersih dan telah dietsa.

Letakkan dan tempelkan benda uji pada malam yang berada di plat landasan

agar benda uji dapat berdiri stabil.

Ratakan benda uji dengan perata, lindungi permukaan benda uj dengan tissue

agar permukaan tidak tergores.

Letakkan benda uji dibawah lensa objektif dari mikroskop.

Hidupkan lampu mikroskop.

Arahkan pandangan mikroskop pada bagian benda uji yang akan diamati

dengan cara memutar posisi maju – mundur dan kiri-kanan.

Fokuskan pandangan sehingga struktur dapat terlihat dengan jelas.

Lakukan pengamatan dan catat hasil pengamatan.

Pada praktikum kali ini tidak dilakukan proses pembingkaian karena benda

dapat langsung diamatai menggunakan mikroskop dengan menaruh bagian hasil etsa

pada pelat landasan dengan posisi lensa mikroskop berada di bawah benda uji.

Memposisikan sampel dan pengaturan fokus serta perbesaran skala.

7. HASIL PENGUJIAN

Dari spesimen yang telah di uji tadi maka didapatkan hasil pengujian seperti

berikut ini :

Hasil Pengamatan Mikro Struktur

Material Micro Struktur Keterangan

VCN

Harden

Pada gambar disamping terlihat

struktur ferrite terlihat lebih

mendominasi, hal ini dikarenakan

akibat perlakuan panas dengan

proses pendinginan cepat yang

menyebabkan material lebih keras.

VCN

Anealing

Pada gambar disamping terlihat

struktur pearlite terlihat lebih

mendominasi, hal ini terjadi akibat

proses perlakuan panas dengan

pendinginan yang lebih lambat

sehingga material lebih lunak

dibandingkan kondisi normal.

VCN

Normal

Pada gambar disamping terlihat

struktur pearlite dan ferrite realtif

sebanding dan butirannya lebih

padat yang menyebabkan sifat

mekanik lebih keras.

S45C

Harden

Pada gambar disamping terlihat

struktur ferrite mendominasi

diakbatkan perlakuan panas

dengan proses pendinginan cepat

menyebabkan material lebih keras

dibandingkan dengan kondisi

normal.

S45C

Anealing

Pada gambar disamping terlihat

struktur pearlite mendominasi, hali

ini akibat perlakuan panas dengan

proses pendinginan perlahan,

menyebabkan material lebih lunak

dibandingkan kondisi normal.

S45C

Normal

Pada gambar disamping terlihat

struktur pearlite dan ferrite masih

hampir relatif sebanding, struktur

butiran mikro lebih padat terlihat

lebih padat.

St.37

Harden

Pada gambar disamping struktur

ferrite dengan butiran besar lebih

mendominasi yang menyebabkan

sifat mekanik material semakin

keras.

St.37

Anealing

Pada gambar disamping terlihat

struktur pearlite (hitam) lebih

mendominasi, fasa pearlite ini

terbentuk karena adanya perlakuan

panas dan mengalami pendinginan

secara lambat.

St.37

Normal

Kadar ferrite (putih) dan pearlite

(putih) masih realtif sebanding,

pada gambar terlihat butiran besar

dimana baja ringan memiliki

kandungan 0,2% carbon dan

sebagian besarnya ferrite.

8. KESIMPULAN

Berdasarkan hasil praktikum yang dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa

pengujian metallografi dilakukan untuk mengetahui struktur mikro yang membentuk suatu

material. Sehingga berdasarkan struktur yang dimiliki masing material akan berpengaruh

terhadap sifat mekanik material tersebut.

Struktur mikro pada material baja terdapat beberapa jenis diantaranya pearlite,

ferrite, martensit, austenite, dan juga bainit. Masing – masing jenis struktur tersebut

tentunya memiliki karakteristik yang berbeda – beda sehingga mengakibatkan material

dengan struktur mikro yang berbeda akan memiliki sifat yang berbeda pula. Berikut adalah

beberapa gambaran dari beberap struktur mikro baja :

Di dalam pengujian metalografi terdapat dua tahap utama pengujian yaitu persiapan

dan pengamatan. Apabila hasil dari tahap persiapan sudah sesuai dengan standard

pengujian maka proses selanjutnya dapat dilakukan ke tahap pengamatan untuk dapat

dilihat struktur mikro yang membentuk material tersebut.