mahasiswa teknik mesin, universitas pamulang, indonesiaeprints.unpam.ac.id/5846/7/jurnal.pdf2 yang...

1

PEMBUATAN DAN ANALISA KEKERASAN DAN

STRUKTUR MIKRO LOGAM PADUAN ALUMINIUM

DENGAN ADITIF 6 Fe – 1 Ni (% BERAT)

Indra Irwana

Mahasiswa Teknik Mesin, Universitas Pamulang, Indonesia

Abstrak : Pembuatan Dan Analisa Kekerasan Dan Struktur Mikro Logam Paduan

Aluminium Dengan Aditif 6 Fe – 1 Ni (% Berat). Penelitian ini bertujuan untuk

mengetahui nilai kekerasan serta struktur mikro pada logam paduan antara Al-Fe-

Ni. Logam paduan AlFeNi ini memiliki komposisi 9,3 gram Alumunium, 0,6

gram Fero dan 0,1 gram Nikel dibuat dengan metode Metalurgi Serbuk dan

pemanasan (sintering) dengan temperatur bervariasi pada 600°C, 650°C sampai

700°C. Pemanasan pada temperatur tersebut dapat berdampak pada perubahan

struktur mikro, fasa, dan nilai kekerasan logam paduan. Pengujian kekerasan

logam paduan AlFeNi dilakukan dengan menggunakan metode Vicker, dan

menghasilakan nilai kekerasan yang cukup tinggi. Analisis struktur fasa dilakukan

berdasarkan pola difraksi sinar X (XRD), dan pada hasil penelitian terbentuk

senyawa-senyawa baru pada sampel uji yang melalui proses sintering pada suhu

650°C dan pada sampel 700°C. Serta analisis mikro struktur menggunakan

mikroskop optik (OM).

Kata Kunci : Paduan Al-Fe-Ni, metode Vicker, struktur mikro, struktur fasa

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Semakin berkembangnya

peradaban manusia, semakin

beragam pula barang-barang yang

dibutuhkan. Sehingga membuat

manusia mencari bahan-bahan yang

cocok untuk dijadikan bahan baku.

Di zaman yang modern ini logam

banyak digunakan, baik dalam

bidang industri maupun di kehidupan

sehari-hari.seperti logam aluminium

2

yang sangat umum digunakan

sebagai bahan dasar untuk untuk

membuat produk. Akan tetapi

karakteristik aluminium kurang

sesuai dengan kebutuhan, sehingga

aluminium harus dipadupadankan

dengan logam lain, yang sering

disebut dengan logam paduan

aluminium.

Berbagai upaya telah banyak

dilakukan untuk menciptakan

teknologi baru, misalkan dengan

membangun laboratorium yang

mendukung penelitian, lomba sience,

maupun memberikan beasiswa –

beasiswa bagi mahasiswa

berprestasi. Duina permesinan

berperan penting dalam

perkembangan teknologi yang ada

saat ini, disatu sisi sebagai produsen

teknologi baru yang ada disatu sisi

juga sebagai produsen teknologi

dalam proses produksi. Penelitian

terus dilakukan untuk menghasilka

teknologi baru dengan tujuan untuk

meningkatkan kesejahteraan

manusia, sehingga mempermudah

manusia dalam melakukan sesuatu.

Metalurgi adalah ilmu yang

mempelajari cara-cara untuk

memperoleh logam (metal) melalui

proses fisika dan kimia serta

mempelajari cara-cara memperbaiki

sifat-sifat fisik dan kimia logam

murni maupun paduan. Metode yang

sekarang terus dikembangkan dalam

proses manufaktur adalah metalurgi

serbuk, metalurgi serbuk yang dapat

mencapai bentuk komponen akhir

dengan mencampurkan serbuk secara

bersaman dan dikompaksi dalam

cetakan, dan selanjutnya disinter di

dalam tungku pemanas.

Salah satu cara untuk menetahui

kekuatan dan ketahanan suatu

material dan sebagai pendukung bagi

spesifikasi suatu material adalah

dengan metode uji kekerasan.

Walaupun uji tarik, uji puntir, dan

mekanika perpatahan pun tidak dapat

ditinggalkan, uji kekerasan dianggap

lebih spesifik untuk mengetahui

ketahanan suatu material terhadap

deformasi, yang untuk logam

terdapat sifat untuk menyatakan

ukuran ketahanan sifat untuk

menyatakan ukuran ketahanannya

terhadap deformasi plastic dan

deformasi permanen.

Walaupun demikian, pada

pengujian kekerasan memiliki

ketahanan terhadap indentasi akibat

3

beban dinamis atau statis pada bahan

yang sama dapat diklasifikasikan

berdasarkan kekerasannya, dengan

kekerasan tersebut dapat ditentukan

penggunaan bahan tersebut. Oleh

karena itu dalam skripsi ini penulis

mengambil judul “Pembuatan Dan

Analisa Kekerasan Dan Struktur

Mikro Logam Paduan Aluminium

Dengan Aditif 6 Fe – 1 Ni (%

Berat) ”.

1.2 Rumusan Masalah

Bagaimana menganalisa

kekerasan, stuktur mikro dan struktur

fasa pada logam paduan aluminium

dengan aditif 6% Fe – 1% Ni dengan

menggunakan metode Vickers. Hasil

Tugas Akhir Mahasiswa dengan

menggunakan pengujian Standart

Laboratorium agar mendapat hasil

yang spesifik terhadap uji kekerasan

Vicker dan pembuatan logam paduan

dengan metode Metalurgi Serbuk.

1.3 Batasan Masalah

Untuk membatasi masalah yang

ada, penulis memberikan suatu

batasan – batasan mengenai

pengetahuan dasar tentang pengujian

kekerasan dengan penetrasi beban

statis, pengetahuan bahan yang akan

diuji, prosedur pembuatan sampel uji

dengan metode metalurgi serbuk,

pengujian struktur mikro,

mengetahui kekuatan material

dengan metode Vicker, dan Analisa

fasa. Apabia terjadi kekurangan pada

batasan masalah maupun pembuatan

skripsi ini, mohon ditambahkan.

1.4 Identifikasi Masalah

Dalam menganalisa kekerasan

dan struktur mikro logam paduan

aluminium dengan aditif 6% Fe –

1%Ni dengan menggunakan metode

uji Vicker dapat meliputi beberapa

masalah, diantaranya adalah :

1. Apa itu uji kekerasan

dengan meode Vicker ?

2. Apa itu uji Mikro Struktur ?

3. Apa itu Analisa Fasa ?

4. Bagaimana pencampuran

bahan dengan menggunakan

metode Metalurgi Serbuk ?

5. Bagaimana karateristik

bahan yang akan diuji ?

1.5 Tujuan

1. Penelitian bertujuan

membuat logam paduan Al

– Fe - Ni

2. Penelitian bertujuan untuk

mengetahui nilai pengujian

kekerasan bahan dengan

metode pengujian vicker

4


mengetahui Struktur Mikro

pada logam yg mengandung

Al-Fe-Ni


mengetahui struktur fasa

dengan pengujian XRD.

1.6 Manfaat

1. Untuk mengetahui

karateristik bahan material

yang akan diuji

2. Untuk mendapatkan data

yang kongkrit dari suatu

bahan material yang akan

diuji dengan menggunakan

metode Vicker

3. Sebagai data dukung untuk

pengembangan pembuatan

bahan struktur atau logam.

1.7 Sistematika Penulisan

Skripsi ini disusun memiliki

sistematika sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bagian pendahuluan ini

berisi latar belakang,

rumusan masalah, batasan

masalah, identifikasi

masalah, tujuan, manfaat,

sistematika penulisan.

BAB II TEORI DASAR

Pada bab ini akan

dijelaskan mengenai

pengertian teori

pendukung dari uji

kekerasan secara umum,

serta klasifikasi bahan uji

menurut unsur logam

secara mendasar, serta

beberapa pengetahuan

untuk menunjang

pengujian.

BAB III IMPLEMENTASI

DAN PENGUJIAN

Pada bab ini akan

dijelaskan mengenai

tentang penerapan dan

juga pengujian dari uji

kekerasan dengan metode

pengujian Vicker secara

lebih mendalam.

BAB IV ANALISA DAN

PEMBAHASAN

Pada bab ini akan

dijelaskan mengenai

perhitungan – perhitungan

mengenai uji kekerasan

vicker serta analisis

terhadap hasil perhitungan

tersebut.

5

BAB V PENUTUP

Pada bab ini akan

diuraikan tentang

kesimpulan dan saran dari

apa yang telah penulis

uraikan dalam bab – bab

sebelumnya.

BAB II

TEORI DASAR

2.1 Metalurgi Serbuk

Metalurgi serbuk merupakan

proses pembentukan benda kerja

komersial (baik yang jadi ataupun

setengah jadi) dari logam dimana

logam dihancurkan dahulu berupa

tepung, kemudian tepung tersebut

ditekan di dalam cetakan (mold) dan

dipanaskan di bawah temperatur

leleh serbuk sehingga terbentuk

benda kerja. Sehingga partikel-

partikel logam memadu karena

mekanisme transportasi massa akibat

difusi atom antar permukaan partikel.

Pemanasan selama proses penekanan

atau sesudah penekanan yang dikenal

dengan istilah sinter menghasilkan

pengikatan partikel halus. Dengan

demikian kekuatan dan sifat-sifat

fisis lainnya meningkat. Produk hasil

metalurgi serbuk dapat terdiri dari

produk campuran serbuk berbagai

logam atau dapat pula terdiri dari

campuran bahan bukan logam untuk

meningkatkan ikatan partikel dan

mutu benda jadi secara

keseluruhan.[7]

Serbuk logam jauh lebih mahal

harganya dibandingkan dengan

logam padat dan prosesnya, yang

hanya dimanfaatkan untuk produksi

massal sehingga memerlukan die dan

mesin yang mahal harganya.

Sifat – sifat khusus serbuk

logam[1]

a. Ukuran Partikel

Ukuran partikel haruslah

tidak terlalu panjang dan

tidak terlalu pendek.

Partikel yang terlalu

panjang tidak

menunjukkan struktur

yang diinginkan yang

sering menjadi alasan

dalam memilih rute

serbuk. Partikel yang

terlalu kecil juga sulit

ditangani dan cenderung

menumpul. Metoda

untuk menentukan

ukuran partikel antara

lain dengan pengayakan

6

atau pengukuran

mikroskopik.

b. Bentuk Partikel

Merupakan faktor yang

dalam menentukan

pemrosesan dan dibahas

dalam ISO Standart

3252. Bentuk partikel

serbuk tergantung pada

cara pembuatannya,

dapat bulat, tidak teratur,

dendritik, pipih atau

bersudut tajam.

c. Sebaran Ukuran Partikel

Dianalisis dengan

melewatkan serbuk

melalui serangkaian

saringan dari ukuran

lubang yang dikurangi

secara berangsur-angsur

(peningkatan jumlah

lubang persatuan luas).

Fraksi partikel- partikel

yang melewati saringan

tertentu diberikan dalam

presentase (biasanya %

berat). Ukuran saringan

dinyatakan dalam jumlah

mesh (untuk jumlah

mesh 50 atau

lebih,diameter partikel

dalam milimeter ,adalah

15 dibagi dengan jumlah

mesh). Dengan sebaran

ukuran partikel

ditentukan jumlah

partikel dari setiap

ukuran standar dalam

serbuk tersebut.

Pengaruh sebaran

terhadap mampu alir,

berta jenis semu dan

porositas produk cukup

besar. Sebaran tidak

dapat diubah tanpa

mempengaruhi ukuran

benda tekan.

d. Mampu Alir

Mampu alir merupakan

karakteristik yang

menggambarkan alir

serbuk dan kemampuan

memenuhi ruang cetak.

Dapat digambarkan

sebagai laju alir melalui

suatu celah tertentu.

e. Sifat Kimia

Terutama menyangkut

kemurnian serbuk,

jumlah oksida yang

diperbolehkan dan kadar

elemen lainnya. Pada

7

metalurgi serbuk

diharapkan tidak terjadi

reaksi kimia antara

matrik dan penguat.

f. Kompresibilitas

Kompresibilitas adalah

perbandingan volum

serbuk dengan volum

benda yang ditekan. Nilai

ini berbeda-beda dan

dipengaruhi oleh

distribusi ukuran dan

bentuk butir, kekuatan

tekan tergantung pada

kompresibilitas.

g. Berat Jenis Curah

Berat jenis curah atau

berat jenis serbuk

dinyatakan dalam

kilogram per meter

kubik. Harga ini harus

tetap, agar jumlah serbuk

yang mengisi cetakan

setiap waktunya tetap

sama.

h. Sinter

Sinter adalah proses

pengikatan partikel

melalui proses

pemanasan dengan suhu

0.7 - 0.9 dari titik

lelehnya.

Untuk lebih jelasnya mengenai

karakteristik dan sifat partikel

akan dijelaskan dalam tabel

sebagai berikut :

Langkah – langkah Powder

Metalurgi

a. Pembuatan Serbuk

b. Mixing

c. Compaction

d. Sintering

e. Finishing

2.2 Pengertian Kekerasan

Kekerasan suatu bahan sampai

saat ini masih merupakan

peristilahan yang kabur, yang

mempunyai banyak arti tergantung

pada pengalaman pihak-pihak yang

terlibat. Pada umumnya, kekerasan

menyatakan ketahanan terhadap

deformasi, dan untuk logam dengan

sifat tersebut merupakan ukuran

ketahanannya terhadap defornasi

plastik atau deformasi permanen.

Untuk orang-orang yang

berkecimpung dalam mekanika

pengujian bahan, banyak yang

mengartikan kekerasan sebagai

ukuran ketahanan terhadap lekukan.

Untuk para insinyur perancang,

kekerasan sering di artikan sebagai

ukuran kemudahan dan kuantitas

khusus yang menunjukkan sesuatu

8

mengenai kekuatan dan perlakuan

panas dari suatu logam. Adapun

definisi kekerasan sangat

tergantung pada cara pengujian

tesebut dilakukan. Beberapa dari

definisi tersebut adalah sebagi

berikut[2]

:

a. Ketahanan identasi

permanen terhadap beban

dinamis atau statis

kekerasan identasi.

b. Energi yang diserap pada

beban impact (kekerasan

pantul)

c. Kekerasan terhadap goresan

(kekerasan goresan)

d. Ketahanan terhadap abrasi

(kekerasan abrasi)

e. Ketahanan terhadap

pemotongan atau

pengeboran (mampu mesin)

f. Untuk logam hanya

kekerasan lekukan yang

banyak menarik dalam

kaitannya dibidang rekayasa

Kekerasan goresan merupakan

perhatian utama para ahli mineral.

Dengan mengukur kekerasan,

berbagai mineral dan bahan-bahan

yang lain, disusun berdasarkan

kemampuan goresan yang satu

terhadap yang lain. Kekerasan

goresan diukur sesuai dengan skala

Mohs. Skala ini terdiri atas 10

standar mineral disusun

berdasarkan kemampuannya untuk

digores. Mineral paling lunak pada

skala ini adalah talk (kekerasan

goresan 1), sedangkan intan

mempunyai kekerasan 10. Kuku-

jari mempunyai kekerasan sekitar

2, tembaga yang di lunakkan

kekerasannya sekitar 3, dan

martensit 7. Namun Skala Mohs

tidak cocok untuk logam, karena

interval skala pada nilai kekerasan

yang tinggi, tidak benar. Logam

yang paling keras mempunyai harga

kekerasan pada skalaMohs, antara 4

sampai 8. Suatu jenis lain

pengukuran kekerasan goresannya

adalah mengukur kedalaman atau

lebar goresan- pada permukaan

benda uji yang di buat oleh jarum

penggores yang terbuat dari intan

dan yang di beri beban yang

terbatas. Cara ini merupakan

metode yang sangat berguna untuk

mengukur kekerasan relatif

kandungan-kandungan mikro, tetapi

metode ini tidak memberikan

ketelitian yang besar atau

kemampu-ulangan yang tinggi.

Pada pengukuran kekerasan

9

dinamik, biasanya penumbuk di

jatuhkan ke permukaan logam dan

kekerasan dinyatakan sebagai

energi tumbuknya. Skeleroskop

Shore yang merupakan contoh

paling umum dari suatu alat penguji

kekerasan dinamik, mengukur

kekerasan yang sinyatakan dengan

tinggi lekukan atau tinggi pantulan.

Hasil pengujian kekerasan tidak

dapat langsung digunakan dalam

desain seperti halnya hasil

pengujian tarik. Namun demikian

uji kekerasan banyak dilakukan,

sebab hasilnya dapat digunakan

sebagai berikut :

a. Pada bahan yang sama dapat

diklasifikasikan berdasarkan

kekerasannya. Dengan

kekerasan tersebut dapat di

tentukan penggunaan dari

bahan tersebut.

b. Sebagai kontrol kualitas suatu

produk. Seperti mengetahui

homogenitas akibat suatu

proses pembentukan dingin,

pemaduan, heat treatment,

case hardening dan

sebagainya.

2.3 Macam – Macam Pengujian

Kekerasan

1. Pengujian Kekerasan

dengan Penetrasi Beban

Dinamis

Pengujian dengan beban

dinamis diantaranya :

a. Shore Scleroscop

b. Herbert

c. Hammer Poldi dan

sebagainya

2. Pengujian Kekerasan

dengan Penetrasi Beban

Statis

Pada umumya pengujian

kekerasan yang sering

dilakukan adalah pengujian

yang berdasarkan penetrasi

akibat beban statis.

Pengujian kekerasan ini

berdasarkan material yang

lebih keras dapat

menggores material yang

lebih lunak. Oleh sebab itu

hasil pengujian bersifat

relatif. Angka kekerasan

dinyatakan dengan skala

Mohs yaitu dari material

yang terlunak dengan

angka 1, dan Diamond

10

material yang terkeras

dengan angka 15.

Adapun pengujian dibagi

dua yaitu :

1. Untuk mengukur

kekerasan bagian kecil

(fasa pada struktur

mikro) atau lapisan-

lapisan tipis dari suatu

material digunakan

pengujian kekerasan

Microhardness.

2. Untuk spesimen yang

cukup tebal digunakan

pengujian kekerasan

Rockwell, Vickers, das

Brinell.

2.4 Pengujian Kekerasan Vicker

Uji kekerasan Vickers

menggunakan penumbuk piramida

intan yang dasarnya berbentuk

bujur sangkar. Besarnya sudut

antara permukaan-permukaan

piramid yang saling berhadapan

adalah 136°. Sudut ini dipilih,

karena nilai tersebut mendekati

sebagian besar nilai pebandingan

yang diinginkan antara diameter

lekukan dan diameter bola

penumbuk pada uji kekerasan

Brinell. Karena bentuk

penumbuknya piramid, maka

pengujian ini sering dinamakan uji

kekerasan piramida intan. Angka

kekerasan piramida intan (DPH),

atau angka kekerasan Vickers

(VHN atau VPH), didefinisikan

sebagai beban dibagi luas

permukaan lekukan. Pada

prakteknya luas ini dihitung dari

pengukuran mikroskopik panjang

diagonal jejak. HV (Hardness

Vickers) dapat di tentukan dari

persamaan berikut[6]

:

A

PHv dimana

8544,1

d

22cos2

dA

2

o

2

Jadi, Hv = 1,85442d

P

Dimana : Hv = Angka

kekerasan Vickers

(kg/mm2)

P = Beban yang

besarnya (5, 10,

20, 50, 100 atau

200 kg) tergantung

ketebalan

spesimen.

A = Luas indentasi

(mm2).

11

d = Diagonal rata-rata

2

ddd 21

Uji kekerasan Vickers banyak

dilakukan penelitian, karena

metode tersebut memberikan hasil

serupa kekerasan yang kontinyu,

untuk suatu beban tertentu dan

digunakan pada logam yang sangat

lunak, yakni HV-nya 5 hingga

logam yang sangat keras, dengan

HV 1500. Dengan uji kekerasan

Rockwell, yang telah dijelaskan,

atau uji kekerasan Brinell, biasanya

diperlukan perubahan beban atau

penumbuk pada nilai kekerasan

tertentu, sehingga pengukuran pada

suatu skala kekerasan yang ekstrim

tidak bisa di bandingkan dengan

skala kekerasan yang lain.

Karena jejak yang dibuat

dengan penumbuk piramida serupa

secara geometris dan tidak terdapat

persoalan mengenai ukurannya,

maka HV tidak tergantung pada

beban.

Pada umumnya hal ini

dipenuhi, kecuali pada beban yang

sangat ringan. Beban yang biasanya

di gunakan pada uji Vickers

berkisar antara 1 hingga 120 kg,

tergantung kepada kekerasan yang

akan diuji. Hal-hal yang

menghalangi keuntungan

pemakaian metode Vickers adalah

uji kekerasan Vickers tidak dapat

digunakan untuk pengujian rutin

karena pengujian tersebut lamban,

memerlukan persiapan permukaan

benda uji yang hati-hati dan

terdapat pengaruh kesalahan

manusia yang besar pada penentuan

panjang diagonal. Lekukan yang

benar yang dibuat oleh penumbuk

piramida intan harus bebentuk

bujur sangkar. Akan tetapi,

penyimpangan yang telah

dijelaskan secara berkala karena

keadaan demikian terdapat pada

logam-logam yang dilunakkan dan

mengakibatkan pengukuran panjang

diagonal yang berlebihan. Bentuk

demikian diakibatkan oleh

penimbunan diatas logam-logam di

sekitar pemukaan penumbuk.

Gambar 2.1 Pengujian Kekerasan

Vicker[6]

12

Gambar 2.2 Alat Pengujian

Vicker[6]

Pada umunya ada 3 jenis

bentuk jejak (lengkukan) yang

dihasilkan oleh indentor yaitu

bentuk persegi sempurna, bantuk

bantal dan jejak berbentuk tong.

Gambar 2.3 Bentuk – bentuk

jejak[6]

Jejak dengan bentuk dihasilkan

oleh indentor intan berbentuk

piramid yang sempurna. Jejak

bantal dihasilkan karena adanya

pengerutan disekitar permukaan.

Dan jejak tong umumnya

didapatkan pada logam – logam

yang dikerjakan dingin (cold

working) sehingga menghaslkan

bentuk bubungan.

Keuntungan dan

kekurangan pengujian

kekerasan Vickers[6]

Dibandingan dengan

pengujian kekerasan

lainnya, pengujian dengan

menggunakan metode

Vicker mempunyai

kekurang dan keuntungan

sebagai berikut :

a. Keuntungan

- Menggunkan hanya

satu jenis indentor

untuk menguji

material lunak

hingga keras

- Pembacaan ukuran

jejak dapat

dilakukan lebih

akurat

- Jenis pengujian

yang relatif tidak

merusak

- Metode vicker

dapat digunakan

hampir pada semua

logam

b. Kekurangan

- Secara

keseluruhan, waktu

pelaksanaan

pengujian lama

13

- Memerlukan

pengukuran

diagonal jejak

secara optik

- Permukaan benda

uji harus

dipersiapkan

dengan baik

Langkah – langkah

pengujian Vicker[6]

a. Persiapan alat dan

bahan pengujian

- Mesin uji

kekerasan vicker

- Indentor piramida

intan

- Benda uji yang

sudah digerinda

- Amplas halus

- Stopwatch

- Mikroskop

pengukur

b. Indentor ditekan ke

benda uji/material

dengan gaya tertentu.

(rntang micro antara

10g-1000g dan rentang

micro antara 1kg-

100kg).

c. Tunggu hingga 10-20

detik (biasanya 15

detik)

d. Bebaskan gaya dan

lepaskan indetor dari

benda uji

e. Ukur diagonal lekukan

(belah ketupat) yang

terjadi menggunkan

mikroskop pengukur

(ukur dengan teliti dan

cari rata-ratanya)

f. Masukkan data-data

tersebut kedalam

rumus.

2.5 Karateristik Material Uji

Dari pengujian diatas dapat

diklasifikasikan beberapa bahan

untuk pengujian yang meliputi

Aluminium, Fero, dan Nikel.

Berikut penjelasannya :

1. Aluminium

Aluminium adalah unsur

kimia, lambang aluminium adalah

Al dan nomor atomnya 13.

Alumiunium merupakan logam

yang melimpah, dengan warna

logam putih perak dan tergolong

ringan yang mempunyai masa jenis

2,7 gr/cm3.

Aluminium murni

adalah logam yang lunak, tahan

lama, ringan dan dapat ditempa

dengan penampilan luar bervariasi

14

antara keperakan hingga abu-abu,

tergantung kekerasannya.[5]

Aluminium meerupakan

logam yang paling banyak

ditemukan di kerak bumi (8,3%)

dan terbanyak ketiga setelah

oksigen (45,5%) dan silicon

(25,7%). Aluminium sangat reaktif

khususnya dengan oksigen,

sehingga unsur aluminium tidak

pernah dijumpai dalam keadaan

bebas di alam, melainkan sebagai

senyawa yang merupakan penyusun

utama dari bahan tambang bijih

bauksit yang berupa campuran

oksida dan hidroksida aluminium.

Aluminium juga ditemukan di

granit dan mineral–mineral lainnya.

Aluminium ada di alam dalam

bentuk silikat maupun oksida.

Aluminium merupakan

konduktor yang baik. Terang dan

kuat. Merupakan konduktor yang

baik juga buat panas. Dapat

ditempa menjadi lembaran, ditarik

menjadi kawat dan diekstruksi

menjadi batangan dengan

bermacam-macam penampang.

Gambar 2.4 Struktur

Aluminium[6]

Keterangan[5]

:

- Simbol : Al

- Nomor atom : 13

- Fase pada suhu kamar

: Padat

- Berat jens : 2,70

g/cm3

- Kapasitas panas :

24.200 J/(mol.K)

- Entalpi penguapan :

294.0 kJ/mol

- Titik leleh :

933.47 °K (660.2 °C,

1220.58 °F)

- Titik didih : 2792

°K (2519 °C, 4566 °F)

Sifat – Sifat

Aluminium[5]

Sifat – sifat yang

dimiliki alumunium antara

lain :

15

a. Ringan, tahan korosi dan

tidak beracun maka banyak

digunakan untuk alat rumah

tangga, seperti panci, wajan

dan lain lain.

b. Reflektif dalam bentuk

aluminium foil digunakan

sebagai pembungkus

makanan, obat dan rokok.

c. Daya hantar listrik dua kali

lebih besar dari Cu maka Al

digunakan sebagai kabel

tiang listrik.00

d. Paduan Al dengan logam

lainnya menghasilkan logam

yang kuat seperti Duralium

(campuran Al, Cu, mg)

untuk pembuatan badan

pesawat.

e. Al sebagai zat reduktor utuk

oksida MnO2 dan Cr2O3

Klasifikasi Alumunium

Alumunium dalam

pembagiannya ada beberapa

jenis. Antara lain:

a. Alumunium Murni

Aluminium 99% tanpa

tambahan logam paduan

apapun dan dicetak biasa,

hanya memiliki kekuatan

tensil sebesar 90 Mpa,

terlalu lunak untuk

penggunaan yang luas

sehingga sering kali

aluminium dipadukan

dengan logam lain.

b. Aluminium Paduan

Elemen paduan yang umum

digunakan pada aluminium

adalah silikon, magnesium,

tembaga, seng, mangan,

danjuga lithium sebelum

tahun 1970. Secara umum

penambahan paduan logam

hingga konsentrasi tertentu

akan meningkatkan

kekuatan tensil dan

kekerasan, serta menurunkan

titik lebur akan naik disertai

tingkat kerapuhan akibat

terbentuknya senyawa,

kristal, atau granula dalam

logam. Namun kekuatan

bahan paduan aluminium

tidak hanya bergantung pada

konsentrasi logam

paduannya saja, tetapi juga

bagaimana proses

perlakuannya hingga

aluminium siap digunakan,

apakah dengan penempaan,

perlakuan panas,

penyimpanan, dan

sebagainya.

16

c. Paduan Aluminium - Silikon

Paduan aluminium dengan

silikon hingga 15% akan

memberikan kekerasan dan

kekuatan tensil yang cukup

besar, hingga mencapai 525

Mpa pada aluminium yang

dihasilkan pada perlakuan

panas. Jika konsentrasi

silikon lebih tinggi dar 15%

tingkat kerapuhan logam

akan meningkat secara

drastis akibat terbentuknya

kristalgranula silika.

d. Paduan Aluminium -

Magnesium

Keberadaan magnesium

hingga 15,35% dapat

menurunkan titik lebur

logam paduan cukup drastis.

Dari 660°C hingga 450°C.

Namun hal ini tidak

menjadikan aluminium

paduan dapat ditempa

menggunakan panas dengan

mudah karena korosi akan

terjadi pada suhu diatas

60°C. Keberadaan

magnesium juga

menjadiikan logam paduan

dapat bekerja dengan baik

pada temperatur yang sangat

rendah, dimana kebanyakan

logam akan mengalami

failure pada temperature

tersebut.

e. Paduan Aluminium –

Tembaga

Paduan aluminium tembaga

juga menghasilkan sifat

yang keras dan kuat, namun

rapuh. Umumnya untuk

kepentingan penempaan,

paduan tidak boleh memiliki

konsentrasi tembaga diatas

5,6% karena membentuk

senyawa CuAl2 dalam logam

yang menjadikan rapuh.

f. Paduan Aluminium –

Mangan

Penambahan mangan akan

berefek pada sifat

pengerasan tegangan (work

hardening) sehingga dengan

mudah didapatkan paduan

dengan kekuatan tensil yang

tinggi namun tidak terlalu

rapuh. Selain itu

penambahan mangan akan

meninkatkn titik lebur pada

aluminium.

17

g. Paduan Aluminium – Seng

Paduan alauminium dengan

seng merupakan paduan

yang paling terkenal karena

merupakan bahan pembuat

badan dan sayap pesawat

terbang. Paduan ini memliki

kekuatan tertinggi

dibandingkan paduan

lainnya, aluminium dengan

5,5% seng dapat memiliki

kekuatan tensil sebesar 580

Mpa dengan elongasi

sebesar 11% dalam setiap

50mm bahan. Dibandingkan

dengan aluminium 1%

magnesium yang memiliki

kekuatan tensil 410 Mpa

namun memiliki elongasi

6% setiap bahan 50 mm.

h. Paduan Aluminium –

Lithium

Lithium menjadikan paduan

aluminium mengalami

pengurangan masa jenis dan

peningkatan modulus

elastisitas hingga

konsentrasi sebesar 4%

lithium, setiap penambahan

1% lithiun akan mengurang

masa jensi paduan sebanyak

3% dan peningkatan

modulus elastisitas sebesar

5%. Namun aluminium –

lithium tidak diproduksi lagi

akibat tingkat reaktivitas

lithium yang tinggi yang

dapat meningkatkan biaya

keselamatan kerja.

i. Paduan Aluminium –

Skandium

Penambahan skandium ke

aluminium membatasi

pemuaian yang terjadi pada

paduan, baik ketika

pengelasan maupun ketika

paduan berapa di lingkungan

yang panas. Paduan ini

semakin jarang diproduksi,

karena terdapat paduan yang

lain yang lebih murah dan

lebih mudah diproduksi

dengan kaateristik yang

sama, yaitu paduan titanium.

Paduan Al-Sc pernah

digunakan sebagai bahan

pembuat peasawat tempur

Rusia, MIG, dengan

konsentrasi Sc antara 0,1-

0,5%

18

j. Paduan Aluminium – Besi

Besi (Fe) juga kerap kali

muncul dalam aluminium

paduan sebagai suatu

“kecelakaan”. Kehadiran

besi umumnya terjadi ketika

pengecoran dengan

menggunakan cetakan besi

yang tidak dilapisi batuan

kapur atau keramik. Efek

kehadiran Fe dalam paduan

adalah berkurangnya

kekuatan tensil secara

signifikan, namun diikuti

dengan penambahaan

kekerasan dengan jumlah

yang sangat kecil. Dalam

paduan 10% silikon,

keberadaan Fe sebesar

2,08% mengurangi kekuatan

tensil dari 217 hingga 78

Mpa, dan menambah skala

brinel dari 62 hingga 70. Hal

ini terjadi karen

terbentuknya kristal Fe-Al-

X, dengan X adalah paduan

utama aluminium selain Fe.

Kelemahan aluminium

paduan adalah pada

ketahanannya terhadap lelah

(fatigue). Aluminium

paduan tidak memiliki batas

lelah yang dapat

diperkirakan seperti baja

yang berarti failure akibat

fatigue dapat muncul dengan

tiba-tiba bahkan pada beban

siklik yang kecil. Suatu

kelemahan murni yang sulit

diperkirakan secara visual

kapan aluminium akan mulai

melebur, karena aluminium

tidak menunjukkan tanda

visual seperti baja yang

bercahaya kemerahan

sebelum melebur.

2. Besi (Fero)

Besi adalah unsur kimia

dengan simbol Fe (fero) dan nomor

atom 26. Yang merupakan logam

deret transisi pertama. Ini adalah

unsur yang paling umum dibumi

berdasarkan massa, membentuk

sebagian besar bagian inti luar dan

bumi. Besi adalah unsur keempat

terbesar pada kerak bumi.

Kelimpahannnya pada planet

berbatu seperti bumi karena

melimpahnya produksi akibat

reaksi fusi dalam bintang bermassa

besar, dimana produksi nikel-56

(yang meluruh isotop besi palig

menyeluruh) adalah reaksi fusi

nuklir terakhir yang bersifat

19

eksothermal. Akibatnya, nikel

radioaktif adalah unsur terakhir

yang diproduksi sebeum reruntuhan

hebat supernova. Keruntuhan

tersebut menghaburkan prekusor

radionuklida besi keangkasa raya.[4]

Seperti unsur golongan 8

lainnya, besi berada rentang tingkat

oksidasi yang lebar, -2 hingga +6,

meskipun +2 dan +3adalah yang

paling banyak. Unsur besi terdapat

dalam meteroit dan lingkungan

rendah oksigen lainnya, tetapi

reaktif dengan oxigen dan air.

Permukaan besi segar tampak

berkilau abu – abu keperakan,

tetapi teroksidasi dalam udara

normal menghasikan besi oksida

hidrat, yang dikenal sebagai karat.

Tidak seperti logam lain yang

membentuk lapisan oksida

pasivasi,oksidasi besi menempati

lebih banyak tempat dari pada

logamnya sendiri dan kemudian

mengelupas, mengekspos

permukaan segar untuk korosi.

Logam besi telah digunakan

sejak jaman purba meskipun

paduan tembaga yang memiliki titik

lebur yang lebih rendah, yang

digunakan lebih awal dalam sejarah

manusia. Besi murni relatif lembut

tetapi tidak bisa dapat peleburan.

Material ini mengeras dan

diperkuat secara sigmifikan oleh

kotoran, karbon khususnya, dari

proses peleburan. Dengan proporsi

karbon yang tertentu (antara

0,002% dan 2,1%) menghasilkan

baja yang lebih keras dari besi

murni, mungkin sampai 1000 kali.

Logam besi mentah diproduksi

ditanur tinggi, dimana biji besi

direduksi dengan batu bara menjadi

pig iron yang memiliki kandungan

karbon tinggi. Pengolahan lebih

lanjut dengan oksigen mengurangi

kandungan karbon sehingga

mencapai proporsi yang tepat

dalam pembuatan baja. Baja dan

paduan besi berkadar karbon

rendah bersama dengan lain (baja

paduan) sejauh ini merupakan

logam yangpaling umm digunakan

dalm indutri, karena lebarnya

rentang sifat-sifat yang didapat dan

kelimpahan batuan yang

mengandung besi.

Senyawa kimia besi memiliki

banyak manfaat. Besi oksida

dengan serbuk aluminium dapat

dipantik umum reaksi termit, yang

digunakan dalam pengelasan dan

20

permunian biji. Besi membentuk

senyawa binner dengan helogen dan

kalsogen. Senyawa

organologamnya antara lain

senyawa sandwich yang pertama

kali ditemukan.

Simbol : Fe

Nomor atom : 26

Fase pada suhu kamar : Padat

Berat jens : 7.874

g/cm3

Kapasitas panas : 25.10

J/(mol.K)

Titik leleh : 1811

°K (1538 °C, 2800 °F)

Titik didih : 3134

°K (2862 °C, 5182 °F) [4]

Besi merupakan logam yang

penting dalam bidang teknik, tetapi

besi murni terlalu lunak dan rapuh

sebagai bahan kerja, bahan

konstruksi dll. Oleh karena itu besi

selalu bercampur dengan unsur lain,

terutama zat arang/karbon (C).

Sebutan besi dapat berarti[4]

:

a. Murni dengan simbol kimia Fe

yang hanya dapat diperoleh

dengan jalan reaksi kimia.

b. Besi teknik adalah yang sudah

atau selalu bercampur dengan

unsur lain.

Besi teknik terbagi atas tiga

macam yaitu :

a. Besi mentah atau besi kasar

yang kadar karbonnya lebih

besar dari 3,7%.

b. Besi tuang yang kadar

karbonnya antara 2,3 sampai

3,6 % dan tidak dapat ditempa.

Disebut besi tuang kelabu

karena karbon tidak

bersenyawa secara kimia

dengan besi melainkan

sebagai karbon yang lepas

yang memberikan warna abu-

abu kehitaman, dan disebut

besi tuang putih karena karbon

mampu bersenyawa dengan

besi.

c. Baja atau besi tempa yaitu

kadar karbonnya kurang dari

1,7 % dan dapat ditempa.

Logam ferro juga disebut besi

karbon atau baja karbon. Bahan

dasarnya adalah unsur besi (Fe) dan

karbon ( C) , tetapi sebenarnya juga

mengandung unsur lain seperti :

silisium, mangan, fosfor, belerang

dan sebagainya yang kadarnya relatif

rendah. Unsur-unsur dalam

campuran itulah yang mempengaruhi

sifat-sifat besi atau baja pada

umumnya, tetapi unsur zat arang

21

(karbon) yang paling besar

pengaruhnya terhadap besi atau baja

terutama kekerasannya.

Pembuatan besi atau baja

dilakukan dengan mengolah bijih

besi di dalam dapur tinggi yang akan

menghasilkan besi kasar atau besi

mentah. Besi kasar belum dapat

digunakan sebagai bahan untuk

membuat benda jadi maupun

setengah jadi, oleh karena itu, besi

kasar itu masih harus diolah kembali

di dalam dapur-dapur baja. Logam

yang dihasilkan oleh dapur baja

itulah yang dikatakan sebagai besi

atau baja karbon, yaitu bahan untuk

membuat benda jadi maupun

setengah jadi.

Contoh logam ferro

diantaranya[4]

:

a. Besi Tuang

Komposisinya yaitu campuran

besi dan karbon. Kadar karbon

sekitar 4%, sifatnya rapuh

tidak dapat ditempa, baik untuk

dituang, liat dalam pemadatan,

lemah dalam tegangan.

Digunakan untuk membuat

alas mesin, meja perata, badan

ragum, bagian-bagian mesin

bubut, blok silinder, dan cincin

torak

Gambar 2.5 Cairan

Besi[4]

b. Besi Tempa

Komposisi besi tempa terdiri

dari 99% besi murni, sifat

dapat ditempa, liat, dan tidak

dapat dituang. Besi tempa

antara lain dapat digunakan

untuk membuat rantai jangkar,

kait keran, dan landasan kerja

pelat.

Gambar 2.6 Contoh

Besi Tempa

22

c. Baja Lunak

Komposisi campuran besi dan

karbon, kadar karbon 0,1%-

0,3%, mempunyai sifat dapat

ditempa dan liat. Digunakan

untuk membuat mur, sekrup,

pipa, dan keperluan umum

dalam pembangunan.

d. Baja Karbon Sedang



0,6%. Sifat lebih kenyal

daripada yang keras.


benda kerja tempa berat, poros,

dan rel baja.

e. Baja Karbon Tinggi



1,5%. Sifat dapat ditempa,

dapat disepuh keras, dan

dimudakan. Digunakan untuk

membuat kikir, pahat, gergaji,

tap, stempel, dan alat mesin

bubut.

f. Baja Karbon Tinggi Campuran

Komposisi baja karbon tinggi

ditambah nikel atau kobalt,

khrom, atau tungsten. Sifat

rapuh, tahan suhu tinggi tanpa

kehilangan kekerasan, dapat

disepuh keras, dan dimudakan.


mesin bubut dan alat-alat

mesin.

3. Nikel

Nikel adalah unsur kimia

metalik dalam table periodic yang

memiliki symbol Ni dan Nomor

atom 28. Nikel mempunyai sifat

tahan karat. Dalam keadaan murni,

nikel bersifat lembek, tetapi jika

dipadukan dengan besi, krom dan

logam lainnya dapat membentuk baja

tahan karat yang keras. [9]

Unsur nikel berhubungan

dengan batuan basa yang disebut

norit. Nikel ditemukan dalam

mineral pentlandit, dalam bentuk

lempeng-lempeng halus dan butiran

kecil bersama pyrhotin dan

kalkopirit. Nikel biasanya terdapat

dalam tanah yang terletak di atas

batuan basa.

Di indonesia, tempat

ditemukan nikel adalah Sulawesi

tengah dan Sulawesi Tenggara. Nikel

yang dijumpai berhubungan erat

dengan batuan peridotit. Logam yang

tidak ditemukan dalam peridotit itu

sendiri, melainkan sebagai hasil

23

lapukan dari batuan tersebut. Mineral

nikelnya adalah garnerit.

Nikel ditemukan oleh A. F.

Cronstedtpada tahun 1751,

merupakan logam berwarna putih

keperak-perakan yang berkilat, keras

dan mulur, tergolong dalam logam

peralihan, sifat tidak berubah bila

terkena udara, tahan terhadap

oksidasi dan kemampuan

mempertahankan sifat aslinya di

bawah suhu yang ekstrim (Cotton

danWilkinson, 1989).

Nikel digunakan dalam

berbagai aplikasi komersial dan

industri, seperti: pelindung baja

(stainless steel), pelindung tembaga,

industri baterai, elektronik, aplikasi

industri pesawat terbang, industri

tekstil, turbin pembangkit listrik

bertenaga gas, pembuat magnet kuat,

pembuatan alat-alat laboratorium

(nikrom), kawat lampu listrik,

katalisator lemak, pupuk pertanian

dan berbagai fungsi lain (Gerberding

J.L., 2005).

Gambar 2.7 Nikel[9]

a. Keterangan Gambar[9]

:

Simbol : Ni

Nomor atom : 28

Berat atom : 58,6934

Klasifikasi :

Logam Transisi

Fase pada Suhu Kamar

: Padat

Berat jenis

: 8,9 gram per cm3

Volume Atom : 6.6

cm3/mol

Struktur krista : fcc

Konduktivitas listrik : 14.6

x 106 ohm-1cm-1

Elektronegativitas : 1.91

Konfigurasi elektron

: [Ar]3d8 4s2

Formasi Entalpi

: 17.2 kj/mol

Konduktivitas Panas

: 90.7 Wm-1K-1

24

Potensial Ionisasi

: 7.635 V

Bilangan Oksidasi

: 2,3

Kapasitas panas

: 0.444 jg-1K-1

Entalpi penguapan

: 377.5 kj/mol

Titik leleh

: 1455 ° C, 2651 ° F, 1728° K

Titik didih

: 2913 ° C, 5275 ° F, 3186° K

Ditemukan oleh

: Axel Cronstedt pada 1751

b. Sifat Nikel

Nikel mempunyai sifat tahan

karat. Dalam keadaan murni,

nikel bersifat lembek, tetapi jika

dipadukan dengan besi, krom,

dan logam lainnya, dapat

membentuk baja tahan karat

yang keras.Perpaduan nikel,

krom dan besi menghasilkan

baja tahan karat (stainless steel)

yang banyak diaplikasikan pada

peralatan dapur (sendok, dan

peralatan memasak), ornamen-

ornamen rumah dan gedung,

serta komponen industry.

c. Karateristik

Logam keras, ulet, bisa

ditempa, dan berwarna putih

keperakan.

Konduktor panas dan listrik

yang cukupbaik.

Sebagian besar senyawa

nikel berwarna biru atau

hijau.

Nikel larut perlahan dalam

asam encer namun, seperti

besi menjadi pasif ketika

dipaparkan dengan asam

nitrat

2.6 Struktur Mikro

Struktur mikro merupakan

struktur yang dapat diamati

dibawah mikroskop optik.

Meskipun dapat pula diartikan

sebagai hasil dari pengamatan

menggunakan scanning electron

microscope (SEM). Mikroskop

optik dapat memperbesar struktur

hingga 1500 kali.[11]

Untuk dapat mengamati

struktur mikro sebuah material oleh

mikroskop optik, maka harus

dilakukan tahapan-tahapan sebagai

berikut :

1. Melakukan pemolesan secara

bertahap hingga lebih halus

25

dari 0,5 mikron. Proses ini

biasanya dilakukan dengan

menggunakan ampelas secara

betahap dimulai dengan grid

yang kecil (100) hingga grid

yang besar (2000). Dilanjutkan

dengan pemolesan oleh mesin

poles dibantu dengan larutan

pemoles.

2. Etsa dilakukan setelah

memperluas struktur mikro.

Etsa adalah membilas atau

mencelupkan permukaan

material yang akan diamati ke

dalam sebuah larutan kimia

yang dibuat sesuai kandungan

paduan logamnya. Hal ini

dilakukan untuk memunculkan

fasa-fasa yang ada dalam

struktur mikro.

Pengamatan struktur mikro

dilakukan untuk mengetahui

kondisi mikro suatu logam.

Pengamatan ini biasanya

melibatkan batas butir dan fasa-fasa

yang ada dalam logam atau paduan

tersebut. Berikut beberapa hasil

pengujian strktur mikro,

Gambar 2.8 Contoh hasil

Pengujian Struktur mikro[11]

2.7 Pengujian X-Ray (XRD)

XRD adalah proses analisa

menggunakan X-ray diffraction

(XRD) merupakan salah satu metode

karakteristik material yang paling tua

dan paling sering digunakan hingga

sekarang. Teknik ini dugunakan

untuk mengidentifikasi fasa kristalin

dalam material dengan cara

menentukan parameter struktur kisi

serta untuk mendapatkan ukuran

partikel. Sinar X merupakan radiasi

elektromagnetik yang

memilikienergi tinggi sekitar 200 ev

sampai 1 mev. Sinar X dihasilkan

oleh interaksi antara berkas elektron

eksternal dengan elektron pada kulit

atom. Spectrum sinar X memiliki

panjang glombang 10-10

s/d 5-10

nm,

berfrekuensi 1017-1020 Hz dan

memiliki energi103-106 ev. Panjang

sinar X memiliki orde yang sama

dengan jarak atom sehingga dapat

digunakan sebagai sumber difraksi

Kristal.[12]

26

XRD digunakan untuk analisa

komposisi fasa atau senyawa pada

material dan juga karakteristik

Kristal. Prinsip dasar XRD adalah

mendifrksikan cahaya yang melalui

celah Kristal. Ketika berkas sinar X

berinteraksi dengan suatu material,

maka sebagian berkas akan

diabsorbsi, ditransmisikan dan

sebagian lagi dihamburkan

terdifraksi. Hamburan terdifraksi

inilah yang dideteksi oleh XRD.

Berkas sinar X yang dihamburkan

tersebut ada yang saling

menghilangkan karena fasanya

berbeda dan ada juga yang saling

menguatkan karena karena fasanya

sama. Berkas sinar X yang saling

menguatkan itulah yang disebut

sebagai berkas difraksi. [12]

Gambar 2.9 Ilustrasi

difraksi sinar X pada

XRD[12]

BAB III

METODOLOGI

PENELITIAN

3.1 Diagram Alir

Metodologi penelitian adalah

urutan dan langkah analisa, antara

lain seperti berikut :

Gambar 3.1 Metodologi

Penelitian

Diagram alir yang merupakan

gambaran besar secara berurutan

langkah – langkah yang dilakukan

dalam melaksanakan suatu penelitian

seperti pada gambar 3.1 antara lain

sebagai berikut :

27

1. Mulai

Memulai untuk melakukan

penelitian

2. Menyiapkan alat dan bahan

Mempersiapkan material, bahan

dan alat yang akan dipakai

selama penelitian

3. Pembuatan Paduan

Pencampuran paduan Al 93% -

Fe 6% - Ni 1%

4. Pengujian dan pengambilan data

Pengujian dalam rangka

memperoleh data yang

dilakukan meliputi.

a) Uji kekerasan

Pengujian kekerasan dengan

menggunkan alat uji Vickers

b) Uji struktur mikro

Pengujian struktur mikro

dengan menggunakan alat uji

mikroskop optik (OM)

c) Analisa Fasa

Pengujian atau pengamatan

analisa fasa dengan

menggunkan sinar X-Ray

5. Hasil pengujian

Hasil pengujian kemudian

dicatat sebagai data dengan

cermat dan teliti

6. Analisa dan pembahasan

Hasil pengujian yang sudah

dicatat kemudian dianalisa

7. Kesimpulan dan saran

Dari analisa dan pembahasan

data hasil pengujian kemudain

ditarik kesimpulan penelitian,

serta penulisan untuk penelitian

selanjutnya.

8. Selesai.

3.2. Tempat dan Waktu

Pengujian

3.2.1. Tempat Pengujian

Pengujian dilaksanakan

di lembaga ilmu penelitian

indonesia (LIPI) di gedung

pusat penelitian fisika kawasan

puspitek gedung 440-442

serpong tangerang selatan. LIPI

dipilih karena mempunyai alat-

alat untuk memadai dan

memiliki sertifikat ISO.

3.2.2. Waktu Pengujian

Pengujian ini

dilaksanakan pada tanggal 23

Mei 2018 pukul 10.00 WIB

sampai dengan selesai.

3.3. Alat dan Bahan Penelitian

Alat dan bahan yang digunakan

pada penelitian ini sebagai berikut :

28

3.3.1 Alat :

a) Timbangan Digital

Timbangan digital

digunkana untuk

mengetahui seberapaberat

bahan yang akandigunakan

pada penelitian

Gambar 3.2 Timbangan

Digital

b) Gelas

Gelas berikut digunakan

untuk mencampur bahan –

bahan serbuk paduan antara

Al-Fe-Ni

Gambar 3.3 Gelas laboratorium

c) Sendok (pengaduk)

Untuk proses pengadukan

menggunkan sendok

laboratorium, agar proses

pencampuran bahan lebih

mudah.

Gambar 3.4 Sendok

pengaduk paduan

d) Cetakan

Cetakan ini digunakan

untuk proses pembentukan

bahan paduan menjadi

bentuk bulat sperti pelet.

Dengan cara dipress

meggunakan mesin press

hidraulik.

Gambar 3.5 Cetakan serbuk

29

e) Hidraulik press

Hidraulik press digunakan

untuk memadatkan paduan

material, sehingga

berbentuk bulat pipih

sperti pellet.

Gambar 3.6 Mesin

hidraulik Press

f) Tungku

Tungku digunakan untuk

proses sintering atau

pembakaran sample

material.

Gambar 3.7 Tungku sintering

g) Alat penguji Vickers

Alat uji Vickers, alat ini

digunakan untuk

menentukan kekerasan

material dalam yaitu daya

tahan material terhadap

indentor intan yang cukup

kecil dan mempunyai

bentuk geometri berbentuk

pyramid.

Gambar 3.8 Alat uji Vickers

h) Alat optical mikroscop

(OM)

Alat mikroskop optik (OM)

ini digunakan untuk

pengamtan atau mengetahui

kondisi mikro dari suatu

logam material tersebut.

Pengamatan ini biasanya

melibatkan batas butir fasa-

fasa yang ada pada logam

atau paduan tersebut.

30

Gambar 3.9Alat optical

mikroscop (OM)

i) Alat XRD

XRD merupakan alat sinar

X yang digunakan untuk

menentukan fase apa yang

ada didalam bahan dan

konsentrasi pada bahan –

bahan penyusunnya., juga

dapat mengukur macam –

macaam keacakan dan

penyimpangan kristal serta

karateriksasi material

kristal, serta dapat

mengidentifikasi mineral-

mineral yang berbutir halus

seperti tanah liat.

Gambar 3.10 Alat XRD (X-Ray)

3.3.2 Bahan

a) Alumunium serbuk

Gambar 3.11 Aluminium

(serbuk)

b) Fero (besi)

Gambar 3.12 Fero (serbuk

besi)

c) Nickel

Gambar 3.13 Nickel (serbuk nickel)

31

3.4 Proses Pembuatan Paduan

dan Pencetakan

Dalam pembuatan paduan

diperlukan bahan dan alat sebagai

berikut :

a) Aluminium serbuk

b) Fero serbuk

c) Nickel Serbuk

d) Gelas

e) Sendok (pengaduk)

f) Timbangan digital

g) Cetakan

h) Hidraulik press

Langkah pertama proses

penimbangan material atau bahan

serbuk, Al 93% Fe 6% dan Ni 1%

,dimana antara 3 bahan tersebut kita

hanya memerlukan 10 gram dari

berat keseluruhan, jadi bisa diambil

9,3 gram Alumunium, 0,6 gram Fero

dan 0,1 gram Nickel, dalam

penimbangan perlu mengkalibrasi

timbangan diangka nol setiap

penimbangan bahan paduan,

kemudian letakkan alas kertas diatas

timbangan agar bahan material tidak

berantakan.

Setelah proses penimbangan

masukkan bahan pada gelas

laboratorium untuk proses

pencampuran bahan Al-Fe-Ni, aduk

menggunakan sendok secara merata

agar material serbuk tercampur

dengan rata secara keseluruhan,

proses pembuatan paduan selesai.

Gambar 3.14 Proses

penimbangan bahan serbuk Al-

Fe-Ni

Gambar 3.15 Proses

pemcampuran bahan serbuk

Langkah berikutnya, mencetak

bahan paduan dengan menggunkan

teknik press agar bahan menjadi

padat dan berbentuk bulat seperti

pelet. Pertama tuangkan paduan

serbuk Al-Fe-Ni yang sudah melalui

proses pencampuran pada cetakan

32

sebanyak 5 sendok untuk 1x cetak

(menjadi 1 material), kemudian press

dengan menggunakan mesin

hidraulik press dengan tekanan 5 ton

dalam waktu 60 detik.

Gambar 3.16 Proses penuangan

bahan paduan pada cetakan

Gambar 3.17 Proses tekan

(press) dengan mesin hidraulik

press

Gambar 3.18 Tekanan prees 5

ton dalam waktu 60 detik

Proses pencetakan sendiri

dilakukan sampai bahan paduan yang

dibuat habis, dalam pencetakan

paduan ini mahasiswa memerlukan 3

buah bahan paduan yang sudah jadi

dalam bentuk pelet. Jadi dari 10 grm

bahan paduan Al-Fe-Ni dapat

menjadi 3 buah bahan jadi,

selanjutnya untuk dilakukan proses

pengujian. Dalam proses pencetakan

bahan paduan selanjutnya adalah

sintering atau proses pembakaran

material paduan agar paduan antara

Al-Fe-Ni dapat membentuk struktur

yang sempurna, proses sintering

sendiri dilakukan dengan 3 variasi

suhu pembakaran, 600°C , 650°C,

dan 700°C. Dalam proses ini

merupakan pemanasan atau

pembakaran material/bahan dengan

cara memanaskannya tidak sampai

melampaui titik lelehnya. Untuk

proses pembakaran sendiri

diperlukan waktu 1 hari untuk 1

suhu, jadi memerlukan 3 hari dalam

proses pembakaran karena adanya

variasi suhu pembakaran.

Gambar 3.19 Bentuk bahan yang

sudah melalui proses pencetakan

33

3.5 Proses Pengujian Kekerasan

Alat – alat yang digunakan :

1. Bahan Uji

2. Amplas

3. Mata Diamond

4. Mesin Uji kekerasan

Vickers

5. Alat tulis

Dalam hal ini sangat penting

memperhatikan langkah – langkah

pengujian terutama pada saat proses

pengujian serta pencatatan hasilnya.

Adapun langkah – langkahnya

sebagai berikut :

1. Mempersiapkan Alat dan

Bahan Uji

2. Indentor (piramida intan) di

tekan ke benda uji/sampel

(dengan rentang micro 10g –

1000g dan rentang 1kg –

1000kg)

3. Tunggu hingga 10 – 20 detik

(biasanya 15 detik)

4. Bebaskan gaya dan lepaskan

indentor dari benda uji

5. Ukur 2 diagonal lekukan

persegi (belah ketupat) yang

terjadi menggunakan

mikroskop pengukur (ukur

dengan teliti dan cari rata-

ratanya)

6. Masukan data-data tersebut

ke rumus.

3.6 Proses Pembacaan Mikro

Struktur

Alat – alat yang digunakan :

1. Bahan uji

2. Amplas halus dan amplas

kasar

3. Mikroskop optik (OM)

4. Flashdisk

5. Alat tulis

Dalam hal ini sangat

memperhatikan langkah- langkah

pengamatan terutama pada saat

proses pengamatan struktur mikro

serta pencatatan hasil pengamatan

tersebut serta pemindahan soft file

dari computer pada Flashdisk.

Adapun langkah – langkah sebagai

berikut :

1. Permukaan sampel diamplas

dengan kertas amplas dari

grid yang paling kasar

(amplas alus grid 1000)

2. Permukaan sampel

dipolishing (poles) dengan

serbuk alumina selama 20

menit

3. Siapkan larutan nital 3% dan

etanol, kemudian teteskan

larutan nital ke permukaan

34

sampel selama 5 detik,

setelah 5 detik segera dibilas

dengan etanol

4. Permukaan sampel

dikeringkan lalu diamati

dibawah mikroskop optik

5. Atur pembesaran dan fokus

6. Setelah menemukan gambar

yang bagus, maka ambil

gambar dan simpan

7. Hasil metalografi siap

dianalisis.

3.7 Proses Pembacaan X-Ray

Prosesdur pengujian

menggunakan XRD Sebagai

berikut:

a. Tempatkan sempel uji pada

holder alat XRD

b. Lakukan penyinaran sinar x

dengan jangkauan sudut

penyinaran (sudut difraksi)

dari 0 o - 90

o

c. Dilakukan perekaman data-

data difraktogram

d. Data-data difaktrogram

tersebut diannalisa

menggunakan software

e. Denagn menggunakan data-

data refrence/standar untuk

Al, Fe, Ni, AlNi dan FeNi

f. Mencocokan data

difraktogram denagn data-

data refrence

g. Dengan pencocokan tersebut

dapat diketahui masing-

masing puncak frasa yang

terbentuk.

BAB IV

ANALISA DAN

PEMBAHASAN

4.1 Hasil pengujian Kekerasan

Vickers

Persamaan menghitung

kekerasan Vickers :

HV = 1,854 x (f /d2)

Dimana :

HV = kekerasan vickers

f = Beban (kg)

d = Panjang diagonal jejak

identor rata-rata (µm)

Pada hasil pengujian ini, logam

paduan Al-Fe-Ni yang sudah melalui

proses sintering dengan tiga variasi

suhu yang berbeda antara, 600°C,

650°C dan 700°C. Kemudian

dilakukan pengujian kekerasan

dengan metode Vickers. Dimana dari

pengujian tersebut didapatkan hasil

sebagai berikut :

35

Tabel 4.1 Hasil pengukuran

kekerasan

Perhitungan :

- Hasil pengujian kekerasan dengan

suhu sintering 600°C

HV = 1,854 x (f / d2) = 1,854 [0,4

/ 0.006466] = 114.70



HV = 1,854 x (f / d2) = 1,854 [0,4

/ 0.004921] = 150.70



HV = 1,854 x (f / d2) = 1,854 [0,4

/ 0.003575] = 207.45

Gambar 4.1 Grafik hasil uji

kekerasan logam pduan Al-Fe-Ni

Perlu diketahui dalam pengujian

kekerasan (HV) setiap spesimen

temperatur sintering 600°C, 650°C

dan 700°C telah dihasilkan nilai

kekerasan yang bervariasi (table 4.1

dan Gambar 4.1). Dari grafik diatas

dapat dibaca semakin tinggi suhu

sintering pada logam paduan maka

semakin tinggi nilai kekerasannya,

angka kekerasan pada grafik tersebut

mencapai 207,45 HV. Dari data

inilah penulis menerangkan efek dari

proses sintering yang ada pada

masing-masing logam paduan.

Adapun sebab efek ini penulis

menyimpulkan secara teori yaitu

apabila logam paduan dilakukan

proses sintering maka kondisinya

adalah semakin tinggi suhu

pemanasan (sintering) maka kondisi

logam paduan akan semakin keras.

Dari hasil pengujian kekerasan diatas

disimpulkan sebagai berikut :

- Pengujian logam paduan 93% Al

– 6% Fe – 1% Ni melalui proses

sintering dengan temperatur

600°C = Lunak




650°C = Sedang




700°C = Keras

100

120

140

160

180

200

220

550 600 650 700 750

Ke

ke

ras

an

V

icke

rs, H

v

Suhu Sintering, oC

36

4.2 Hasil pengujian Struktur

Mikro

Hasil analisa morfologi dengan

menggunakan optical microscope

(OM) dari logam paduan Al-Fe-Ni

dengan komposisi 9,3 gram

Aluminium, 0,6 gram Fero dan 0,1

gran Nikel yang melalui proses

sintering dengan tiga variasi suhu

berbeda.

- Hasil foto dengan optical

microscope (OM) pada logam

paduan Al-Fe-Ni yang melalui

proses sintering dengan suhu

600°C, yang dilihat pada 50 μm

(50 micrometer).

Gambar 4.2 Foto OM sampel setelah

sintering dengan suhu 600°C





650°C, yang dilihat pada 50 μm

(50 micrometer).

Gambar 4.3 Foto OM sampel setelah

sintering dengan suhu 650°C





700°C, yang dilihat pada 50

μm (50 micrometer).

Gambar 4.4 Foto OM sampel

setelah sintering dengan suhu

700°C

Al

Ni/Fe

AlNi

Al

Ni/Fe

AlNi

Al

Ni/Fe

AlNi

AlNi

Ni/Fe

Al

37

4.3 Hasil pengujian X-Ray (XRD)

4.3.1 Hasil pengujian X-Ray

sampel dengan suhu

sintering 600°C

Gambar 4.5 Hasil pengujian X-Ray

sampel dengan suhu sintering 600°C

Hasil analisa XRD pada sampel

logam paduan Al-Fe-Ni dengan suhu

sintering 600°C memiliki fasa

dominan Aluminium (Al) dengan

struktur kubik tertinggi (berdasarkan

data Cu-Ka1 (1.540590 A)). Hal

tersebut dapat dilihat pada grafik

hasil pengujian X-Ray diatas, unsur

Al dominan dengan intensitas 800

cps pada sudut 38,50°, intensitas 740

cps pada sudut 45,00° dan intensitas

300 cps pada sudut 65,40°. Selain itu

ada unsur Fe berada pada intensitas

480 cps pada sudut 53,00° dan

intensitas 170 cps pada sudut 46,

00°. Serta unsure Ni berada pada

intensitas 200 cps pada sudut 52,00°

dan pada intensitas 230 cps pada

sudut 76,80°.


sampel dengan suhu sintering

650°C

Gambar 4.6 Hasil pengujian X-

Ray sampel dengan suhu

sintering 650°C

Hasil analisa XRD pada

sampel logam paduan Al-Fe-Ni

dengan suhu sintering 650°C juga

memiliki fasa dominan Aluminium

(Al) dengan struktur kubik tertinggi

(berdasarkan data Cu-Ka1 (1.540590

A)). Hal tersebut dapat dilihat pada

grafik hasil pengujian X-Ray diatas,

unsur Al dominan dengan intensitas

860 cps pada sudut 38,50°, intensitas

860 cps pada sudut 45,00° dan 280

cps pada sudut 65,40°. Ada jg unsur

Fe berada pada intensitas 160 cps

pada sudut 53,00°.

Selain itu pada suhu sintering

650°C terbentuk senyawa baru yang

38

muncul yaitu Al-Ni yang berada

pada intensitas 300 cps pada sudut

31,00° dan intensitas 180 cps pada

sudut 82,00°, serta senyawa FeNi3

dengan intensitas 220 cps pada sudut

44,00°.


sampel dengan suhu sintering

700°C

Gambar 4.7 Hasil pengujian X-Ray

sampel dengan suhu sintering 700°C

Hasil analisa XRD pada

sampel logam paduan Al-Fe-Ni

dengan suhu sintering 700°C juga

memiliki fasa dominan Aluminium

(Al) dengan struktur kubik tertinggi

(berdasarkan data Cu-Ka1 (1.540590

A)). Hal tersebut dapat dilihat pada

grafik hasil pengujian X-Ray diatas,

unsur Al dominan dengan intensitas

1000 cps pada sudut 38,50°,


dan 400 cps pada sudut 65,40°. Ada

jg unsur Ni berada pada intensitas

150 cps pada sudut 82,00°.

Selain itu pada suhu sintering

700°C terbentuk senyawa baru yang

muncul yaitu FeNi3 dengan

intensitas 480 cps pada sudut 44,00°,


dan intensitas 90 cps pada sudut

75,80°. Serta senyawa Al-Ni berada

pada intensitas 500 cps pada sudut

55,20°.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dan

analisa data yang mengacu pada

perumusan masalah, maka dapat

disimpulkan sebagai berikut :

1. Pengujian kekerasan dengan

metode vickers yang dilakukan

pada 3 sampel uji yang berbeda

suhu sintering, yaitu pada suhu

600°C, 650°C dan 700°C,

didapatkan hasil nilai kekerasan

yang bervariasi pada setiap

sampelnya. Dimana semakin

tinggi suhu sintering maka

semakin keras logam paduan

tersebut, hal ini disebabkan

karena tercampurnya unsur-

unsur pada proses sintering.

39

2. Pengujian struktur mikro pada

logam paduan 93%Al - 6%Fe -

1%Ni dengan 3 variasi suhu

sintering dapat diprediksi

terbentuknya senyawa baru, hal

ini terjadi karena efek sintering

yang membuat unsur-unsur

bereaksi dan membentuk

senyawa baru, hal ini juga dapat

merubah sifat fisik pada logam

paduan.

3. Dari hasil pengujian XRD pada

3 sampel uji yang berbeda suhu

pemanasannya, didapatkan hasil

unsur yang dominan adalah

unsur Al pada ketiga sampel uji

dan pada sampel uji dengan

suhu pemanasan 650°C dan

700°C terbentuk senyawa baru

seperti AlNi dan FeNi3.

5.2 Saran

Pada penelitian selanjutnya perlu

dicoba untuk meningkatkan suhu

perlakuan panas (sintering) yang

lebih tinggi dari 700°C atau bisa

lebih bervariasi, serta menambah

variasi komposisi logam paduan

terutama menambah unsur Fero yang

lebih banyak. Pengujian yang lain

seperti uji tarik (yield strength), uji

tekan (bending strength) dan mampu

impact strength juga bisa

ditambahkan untuk melengkapi hasil

pengujian selanjutnya.

Dalam hal penggunaan alat

kerja bantu pada proses pengujian

seperti sarung tangan tahan api, kaca

mata pelindung, ruang asam dan

peralatan bantu lainnya perlu

dilengkapi dan untuk digunakan

selama penelitian demi menjaga

keselamatan kerja (safety first).

DAFTAR PUSTAKA

[1]. B.J.M Beuner, B.S

Anwir/Matondang, “

Pengetahuan Bahan “, 3rd

edition ., (Jakarta : Bhrata

Karya Aksara, 1980).

[2]. D. Tabor, “ The Hardness of

Metals “, 1st edition ., (New

York : Oxford University Press,

1951).

[3]. Drs. Edih Supardi, “Pengujian

Logam” Bab V, VI, XII, XIII,

Angkasa, Bandung 1996

[4]. Drs. Syamsul Arifin, “Ilmu

Logam” (Jakarta : Ghalia

Indonesia, 1977).

[5]. Emira Eldina Ihsan, Gusdikal

Candra, Nandi Firdaus, Setri

Delvia Sari, Ananda Putra,

40

“Jurnal Aluminium” Univrsitas

Negeri Padang, Indonesia.

[6]. E.R Petty, Hardness Testing, “

In Techniques of Metals

Research “, Vol 5, Pt. 2, R.F.

Bunshaw (ed) ., (New York :

Wiley – Intercience, 1971).

[7]. George E. Dieter, Sriati

Djaprie, “ Mechanical

Metallurgy ”, 3rd edition .,

(Jakarta : Erlangga, 1990).

[8]. Grant, N. M., & Suryanayana,

C. (1998). X-Ray Difraction: A

Partical Approach, New York:

Plennum Press.

[9]. M. Carnes et al. (2009). "A

Stable Tetraalkyl Complex of

Nickel(IV)". Angewandte

Chemie International Edition

48: 3384.

[10]. Prof. Ir. Tata Surdia Ms.

Met.E, dan Prof. Dr, Shinroku

Saito, “Pengetahuan Bahan

Teknik”, PT. Praditya

Paramita, Jakarta 2005

[11]. R.Bagus Suryasa Majanasastra,

”Pengaruh Variable Waktu

(Aging Heat Treatment)

Terhadap Peningkatan

Kekerasan Permukaan Dan

Struktur Mikro Kepala Piston

Sepeda Motor Honda Vario”

Jurnal Imiah Teknik Mesin, Vol.

3, No.2 Agustus 2015

Universitas Islam 45 Bekasi

[12]. Suharyana, (2012), Dasar –

Dasar Dan Pemanfaatan

Metode Difraksi Sinar X,

Surakarta: Universitas Sebelas

Maret.

mahasiswa teknik mesin, universitas pamulang, indonesiaeprints.unpam.ac.id/5846/7/jurnal.pdf2 yang...

Documents