LAPORAN

PENGUJIAN METALOGRAFIPADA BAJA KARBON RENDAH

Oleh :

Wirduansyah (03111005104)

Agi Purnomo (03111005108)

Dosen Pembimbing :

Dr. Ir. Diah Kusuma Pratiwi, MT

LABORATORIUM METALURGI JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SRIWIJAYA2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pengetahuan akan suatu material dalam bidang industri sangat penting untuk mengetahui kualitas dari material yang akan digunakan dalam produksi. Pengetahuan suatu material secara jelas dapat diketahui melalui teknik teknik pembelajaran ataupun dalam mata perkuliahan, dalam hal perkuliahan mengetahui apa itu pengetahuan bahan dan menjabarkan manfaat dari mempelajari mata kuliah pengetahuan bahan, semua itu dapat dijelaskan maupun dipaparkan melalui praktikum.

Praktikum pengetahuan bahan atau material memiliki tujuan agar praktikan lebih jelas dan mengerti apa yang terdapat dalam perkuliahan. Praktikan juga lebih mengetahui kandungan yang terdapat dalam logam, mengetahui kualitaas dari logam, serta mengetahui cara kerja alat-alat yang digunakan dalam praktikum pengetahuan bahan ini, praktikan lebih mendalami dan mengetahui dengan jelas teori yang ada dalam perkuliahan dan dapat menggunakan alat-alat untuk mengetahui sifat suatu bahan. Diharapkan juga praktikum ini dapat bermanfaat di dunia kerja.

Baja Paduan adalah campuran yang sengaja dibuat antara baja karbon dengan unsur unsur lain yang akan mempengaruhi sifat sifat baja, misalnya sifat kekerasan, liat, kecepatan membeku, titik cair, dan bertujuan untuk memperbaiki kualitas dan kemampuannya. Penambahan unsur unsur laindalam baja karbon dapat dilakukan satu atau lebih unsur, tergantung dari karakteristik atau sifat khusus yang dikehendaki.

Sifat - sifat mekanis pada Baja Paduan dipengaruhi oleh struktur mikro. Untuk mengetahui struktur mikro yang terdapat pada Baja Paduan perlu diadakan pengujian yaitu dengan uji metalografi.BAB IIDASAR TEORI

2.1. Baja karbonBaja karbon adalah paduan antara Fe dan C dengan kadar C sampai 2,14%. Sifat-sifat mekanik baja karbon tergantung dari kadar C yang dikandungnya. Setiapbaja termasuk baja karbon sebenarnya adalah paduan multi komponen yangdisamping Fe selalu mengandung unsur-unsur lain seperti Mn, Si, S, P, N, H,yang dapat mempengaruhi sifat-sifatnya. Baja karbon dapat diklasifikasikanmenjadi tiga bagian menurut kadar karbon yang dikandungnya, yaitu baja karbonrendah dengan kadar karbon kurang dari 0,25 %, baja karbon sedang mengandung0,25 0,6 % karbon, dan baja karbon tinggi mengandung 0,6 1,4 % karbon.

2.1.1 Baja Karbon Rendah

Baja karbon rendah mengandung kurang dari 0,5 % karbon. Kebanyakandari produk baja ini berbentuk pelat hasil pembentukan roll dingin danproses anneal. Kandungan karbonnya yang rendah dan mikrostrukturnyayang terdiri dari fasa ferit dan pearlit menjadikan baja karbon rendahbersifat lunak dan kekuatannya lemah namun keuletan danketangguhannya sangat baik. Baja karbon rendah kurang responsifterhadap perlakuan panas untuk mendapatkan mikrostruktur martensitmaka dari itu untuk meningkatkan kekuatan dari baja karbon rendah dapatdilakukan dengan proses roll dingin maupun karburisasi.

2.1.2 Baja Karbon Sedang

Baja ini mengandung karbon antara 0,25% 0,60 %. Didalamperdagangan biasanya dipakai sebagai alat-alat perkakas, baut,porosengkol, roda gigi, ragum, pegas dan lain-lain.

2.1.3 Baja karbon tinggi

Baja karbon tinggi ialah baja yang mengandung kerbon antara 0,6% 1,4%. Baja ini biasanya digunakan untuk keperluan alat-alat konstruksiyang berhubungan dengan panas yang tinggi.

Baja paduan mempunyai beberapa sifat yang unggul dibandingkan dengan material lain, sepert baja karbon, keunggulan yang dimaksud adalah: 1. Keuletan dan kekuatan tarik nya tinggi

2. Mampu terhadap proses heat treatment (tidak menjadi retak-retak)

3. Relatif tahan terhadap korosi dan ke ausan

4. Tahan terhadap perubahan suhu (sifat fisis tidak banyak berubah)

5. Dari sudut pandang metalurgi, maka butir-butir kristal nya sangat halus.

2.2. Mikrostruktur Material Mikrostruktur Baja Karbon

Baja didefinisikan sebagai material ferrous dengan kadar karbon kurang dari 2,14%. Baja karbon dibagi menjadi 2 yaitu Baja Hypoeutectoid dan Baja Hypereutectoid, dengan kadar karbon 0,8 % sebagai batas. Pada kadar karbon 0,8 % akan terbentuk fasa perlit, yaitu fasa yang terbentuk lamel-lamel yang merupakan paduan antara ferrit sebagai matriksnya dan cementit sabagai lamel-lamelnya. Fasa cementit merupakan fasa yang terbentuk dengan kadar karbon meksimum 6,67 %. Sementara ferrit pada kadar karbon maksimum 0,02 %.BAB III

ANALISA DAN PEMBAHASAN

3.1. Tahap Uji Metalografi

Metalografi adalahsuatu 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. 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

Metallorafi didefinisikan sebagai pengamatan bentuk dan struktur material dengan tujuan untuk control kualitas material. Metalografi merupakan disiplin ilmu yang mempelajari karakteristik mikrostruktur suatu logam, paduan logam, dan material lainnya serta hubungannya dengan sifat-sifat material tersebut dengan bantuan alat, seperti mikroskop optik, mikroskop elektron, SEM atau TEM dan difraksi sinar X. Pengamatan metalografi dengan mikroskop umumnya dibagi menjadi dua bagian, yaitu: Pengamatan makroskopi : pengamatan dengan perbesaran berkisar 10-30x. Perbesaran mikroskopi: pengamatan dengan perbesaran lebih dari 10-30x. Perbesaran yang dilakukan tergantung sifat struktur yang akan diamati, dapat dilakukan dengan mikroskop optik (1000x), SEM (hingga 50.000x), atau TEM (hingga 500.000x). Ada beberapa tahapan dalam melakukan uji metalografi pada Baja Paduan Tinggi. Tahapan-tahapannya yaitu :1. Persiapan sampel.

2. Pemotongan sampel.

3. Mounting Spesimen.

4. Curing.

5. Gerinding dan Polishing.

6. Etsa.

7. Foto struktur mikro specimen.

8. Menganalisa Spesimen.

3.2. Langkah Kerja Pengujian Metalografi3.2.1. Persiapan Sampel

Untuk membuat persiapan lebih mudah dilakukan, pertama kita sketsa posisi di mana sampel akan dipotong. Sebagai contoh, kita ingin memotong bagian dari baja paduan tinggi. Potong sedikit saja maksimum kira-kira (2x2)cm agar mudah dalam pengamplasan, jika terlalu kecil harus dimounting dan memakan waktu yang banyak.

3.2.2. Pemotongan Sampel Pemotongan dapat dilakukan dengan berbagai macam cara pemotongan,antara lain dengan menggunakan gergaji tangan atau dengan menggunakan grinda, bisa juga dilakukan dengan menggunakan plasma laser atau dengan menggunakan water jet machining agar lebih halus permukaannya.

Gambar Spesimen setelah dipotong menggunakan gerida tangan3.2.3. Mounting pada SpesimenMounting, yaitu menempatkan sampel pada suatu media, untuk memudahkan penanganan sampel yang berukuran kecil dan tidak beraturan tanpa merusak sampel Spesimen yang telah dipotong kemudian akan dibingkai (mounting) dengan menggunakan resin (dengan penambahan hardener untuk curing).

Gambar. Resin untuk Bahan Mounting dan spesimen yang sudah dimounting

Tapi selain resin, mounting dapat juga dibuat dengan epoxy. Epoxy bahkan lebih populer dibandingkan resin, karena epoxy tingkat penyusutannya lebih rendah dan hasil tepi mountingnya lebih rapi dan lebih unggul dibandingkan resin.3.2.4. Grinding and Polishing

Grinding, yaitu meratakan dan menghaluskan permukaan sampel dengan cara menggosokkan sampel pada kain abrasif atau ampelas. Dalam proses grinding dimulai dari grit kecil (50) terus menerus meningkat hingga grit tinggi (1500).

Gambar Amplas

Pemolesan (Polishing), yaitu mendapatkan permukaan sampel yang halus dan mengkilat seperti kaca tanpa menggores, sehingga diperoleh permukaan sampel yang halus bebas goresan dan mengkilap seperti cermin, menghilangkan ketidakteraturan sampel hingga orde 0,01 m.Spesimen kemudian digerinda menggunakan kertas silika karbida, dimulai dengan grit 100 sampai 1500 (atau tergantung pada kebutuhan). Setelah permukaan spesimen menjadi halus, spesimen kemudian dipoles menggunakan bubur dari Al2O3 (atau alternatif). Permukaan akan terlihat seperti cermin. Kemudian segera dietsa untuk tidak dibiarkan terbentuknya oksida di permukaan.

Gambar. Bahan-bahan yang digunakan untuk proses pengetsaan dan pemolesan

3.2.5. Etching

Etsa yang digunakan untuk stainless steel yang terbaik adalah elektro etsa. Yaitu dengan cara pengaturan tegangan dan kuat arus listrik, serta waktu pengetsaan. Etsa jenis ini sangat baik digunakan untuk baja paduan tinggi karena dengan etsa kimia susah untuk mendapatkan detail struktur dari baja paduan tinggi tersebut. Namun bukan berarti etsa kimia tidak dapat digunakan dalam pengetsaan baja paduan tinggi.

Etsa yang digunakan untuk setiap paduan berbeda (lihat tabel). Prinsip etsa adalah untuk "memakan" beberapa batas butir dan matriks pada spesimen. Misalnya, untuk etsa paduan Aluminium etsa berbeda dengan untuk etch baja paduan tinggi.Untuk contoh nikel dan nickel-base and cobalt-base alloys, dengan ketahanan korosi unggul, yang dietsa menggunakan Waterless Kallings, Glyceregia, Acetic Glyceregia dan Ralphs. Jika etsa biasanya digunakan untuk sangat tahan suhu paduan stainless dan tinggi tidak bekerja, HCL + H2O2 dapat digunakan. Paduan ini biasanya harus dietsa secara perlahan.Tantangan dengan paduan ini adalah untuk menutup kecenderungan alami mereka untuk menyesuaikan diri cepat dengan adanya oksigen. Untuk secara efektif dalam memproses nilai, etsa harus dilakukan segera setelah pemolesan akhir. Pembilasan, pengeringan dan etsa harus dilakukan tanpa penundaan. Ketika etsa paduan ini sangat tahan, ETSA harus disiapkan sebelum proses polishing. Perencanaan ini sebelumnya akan meminimalkan panjang waktu antara polishing dan etching, sehingga memungkinkan evaluasi struktur mikro lebih efektif. Sampel harus dipoles dan dietsa secara individual daripada diproses dalam tumpukan.

3.2.6 Foto Struktur Mikro

Gambar Struktur Mikro

Gambar Struktur Makro

3.3. Pengujian Kekerasan

Uji kekerasan rockwell ini juga didasarkan kepada penekanan sebuah indentor dengan suatu gaya tekan tertentu kepermukaan yang rata dan bersih dari suatu logam yang diuji kekerasannya. Setelah gaya tekan dikembalikan ke gaya minor maka yang dijadikan dasar perhitungan nilai kekerasan rockwell bukanlah hasil pengukuran diameter ataupun diagonal bekas lekukan tetapi justru dalamnya bekas lekukan yang terjadi itu. Inilah kelainan cara rockwell dibandingkan dengan cara pengujian kekerasan lainnya.

Dalam metode rockwell ini terdapat dua macam indentor yang ukurannya bervariasi, kedua jenis indentor itu adalah:

a. Kerucut intan dengan besar sudut 1200 , dikenal pula dengan Rockwell

cone.

b. Bola baja dengan berbagai ukuran, dikenal pula dengan Rockwell.

Bahan-bahan atau perlengkapan yang dipakai untuk pengujian kekerasan rockwell adalah sebagai berikut:

1. Mesin pengujuian kekerasan rockwell

2. Indentor (penetrator) berupa bola baja yang disepuh dengan ukuran 1/16 dan kerucut intan dengan besar sudut 1200

3. Mesin gerinda

4. Amplas kasar dan halus

5. Benda uji (test speciment)

3.3.Langkah-langkah Pengujian Kekerasan Rockwell1. Persiapkan alat dan bahan yang akan digunakan2. Membersihkan permukaan benda uji.3. Memilih indentor yang digunakan sesuai dengan benda uji dan atur pembebanannya, yaitu untuk besi cor menggunakan beban 60 Kgf.4. Memasang indentor dan meletakkan benda uji pada tempatnya.5. Mengatur waktu pembebanan6. Melakukan proses pengujian kekerasan pada 3 titik.7. Mencatat hasil yang didapat.

Gambar . Mesin Uji Kekerasan Rockwell

Gambar. Mesin Uji Kekerasan Rockwell3.4 Hasil yang didapatBAHANBEBANINDENTORWARNA SKALAKEKERASAN

Baja Karbon Rendah60KGKERUCUT INTANHITAM55

Baja Karbon Rendah60KGKERUCUT INTANHITAM53.5

Baja Karbon Rendah60KGKERUCUT INTANHITAM53

NILAI RATA-RATA53.833

BAB IV

KESIMPULAN DAN SARAN4.1 Kesimpulan

Dari pembahasan sebelumnya yang telah diterangkan pada BAB III, maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut :

1. Pengujian struktur mikro dapat melihat unsur-unsur yang terkandung dalam sebuah spesimen.

2. Pengujian struktur mikro dapat mengetahui sifat-sifat mekanik bahan.

3. Pengujian struktur mikro dapat mengetahui perlakuan pada bahan.

4. Pengujian struktur mikro dapat mengetahui jenis proses manufakturing bahan.

4.2 Saran

Dalam pengujian lakukanlah sesuai prosedur yang dianjurkan agar didapat hasil yang memuaskan dan mengurangi kesalahan kesalahan yang dapat mengulang pengujian yang dilakuakan. Dalam melakukan penelitian atau pengujian lebih baik menggunakan beberapa spesimen agar lebih mudah dalam pengujian mikro dan lebih baik setelah dietsa ditahan dulu sebelum dilihat dimikroskop optik agar terlihat struktur mikro dari bahan yang kita uji.DAFTAR PUSTAKA1. LABORATORIUM METALURGI FISIK DEPARTEMEN METALURGI DAN MATERIAL FTUI 2010, LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK PENGUJIAN METALOGRAFI DAN HST.

2. http://digilib-unimus.ac.3. http://isjd.pdii.lipi.go.id 4. http:/melrosechem.com Flow chart etsa kimia

Sampel Dibersihkan

+ alkohol

Pembersihan sampel

Pengetsaan

+ zat etsa

Pengeringan (dengan blower)

Dilap dengan tissue