LAPORAN PRAKTIKUM METALOGRAFI & HST

PENGUJIAN METALOGRAFI DAN HST

I. TujuanUntuk mempelajari struktur logam maupun material lainnya dengan bantuan mikroskop optik.II. Dasar TeoriMetalografi merupakan displin ilmu yang mempelajari karakteristik mikrostruktur suatu logam, paduan logam, dan material lainnya serta hubungannya dengan sifat-sifat material tersebut. Ada beberapa metode yang dipakai, yaitu : mikroskop (optik maupun elektron), difraksi (sinar X, elektron, dan Neutron), analisis (X-ray fluorosense, elektron microprobe), dan juga metalografi stereometri. Pada praktikum metalografi ini digunakan metode mikroskop. Pengamatan metalografi dengan mikroskop umumnya di bagi menjadi dua bagian, yaitu : Metalografi MakroYaitu pengamatan struktur dengan pembesaran 10-100 kali Metalografi Mikro Yaitu pengamatan struktur dengan pembesaran diatas 100 kaliSebelum dilakukan pengamatan mikrostruktur dengan mikroskop diperlukan persiapan sampel.Tahap Kerja Preparasi Sampel1. Cutting1.1Tujuan PercobaanMengetahui cara proses pemotongan sampel dan menetukan teknik pemotongan yang tepat dalam pengambilan sampel metalografi, sehingga didapat benda uji yang respentatif. 1.2Dasar teoriPemilihan sampel yang tepat dari benda uji untuk studi mikroskopik merupakan hal yang sangt penting. Pemilihan sampel didasarkan atas tujuan pengamatan yang akan dilakukan. Secara garis besar pengambilan sampel dilakukan pada daerah yang diamati mikrostruktur maupun makrostrukturnya. Sebagai contoh untuk pengamatan mikrostruktur material yang mengalami kegagalan, maka sampel diambil sedekat mungkin pada daerah kegagalan, untuk kemudian dibandingkan dengan sampel yang diambil pada daerah jauh dari daerah gagal.Teknik pemotongan terbagi menjadi dua, yaitu :1.Teknik pemotongan dengan deformasi besar, menggunakan grinda.2.Teknik pemotongan dengan deformasi kecil, menggunakan low speed diamond saw.1.3Prosedur PercobaanProsedur pemotongan dengan low speed diamond saw :1.Menentukan daerah pengambilan sampel yang respentatif2.Meletakan benda yang akan dipotong pada sampel holder3. Meletakan beban pada ujung /pangkal sampel holder4.Memastikan saw blade tercelup ke dalam media pendingin (pelumas)5.Menyalakan alat pemotong, menunggu sampai sampel terpotong6.Mengamati permukaan hasil potong-deformasi pada permukaan sampel2. Mounting2.1 Tujuan PercobaanMounting bertujuan untuk menempatkan sampel pada suatu media, untuk memudahkan penanganan sampel yang berukuran kecil dan tidak beraturan tanpa merusak sampel.2.2 Dasar teoriSpesimen yang berukuran kecil atau memiliki bentuk yang tidak beraturan akan sulit untuk ditangani khususnya ketika dilakukan pengamplasan dan pemolesan akhir. Sebagai contoh adalah spesimen yang berupa kawat, spesimen lembaran metal tipis, potongan yang tipis, dll. Untuk memudahkan penanganannya, maka spesimen-spesimen tersebut harus ditempatkan pada suatu media (media mounting). Secara umum syarat-syarat yang harus dimiliki bahan mounting adalah : Bersifat inert (tidak bereaksi dengan material maupun zat (etsa) Sifat eksoterimis rendah Viskositas rendah Penyusutan linier rendah Sifat adhesi baik Memiliki kekerasan yang sama dengan sampel Flowabilitas baik, dapat menembus pori, celah dan bentuk ketidakteraturan yang terdapat pada sampel Khusus untuk etsa elektrolitik dan pengujian SEM, bahan mounting harus kondusif

Gambar beberapa teknik Mounting

(1) (2)Bentuk hasil mounting: (1) tampak samping (2) tampak atas

Media mounting yang dipilih haruslah sesuai dengan material dan jenis reagen etsa yang akan digunakan. Pada umumnya mounting menggunakan material plastik sintetik. Materialnya dapat berupa resin (castable resin) yang dicampur dengan hardener, atau bakelit. Penggunaan castable resin lebih mudah dan alat yang digunakan lebih sederhana dibandingkan bakelit, karena tidak diperlukan aplikasi panas dan tekanan. Namun bahan castable resin ini tidak memiliki sifat mekanis yang baik (lunak) sehingga kurang cocok untuk material-material yang keras. Teknik mounting yang paling baik adalah menggunakan thermosetting resin dengan menggunakan material bakelit. Material ini berupa bubuk yang tersedia dengan warna yang beragam. Thermosetting mounting membutuhkan alat khusus, karena dibutuhkan aplikasi tekanan (4200 lb/in2) dan panas (1490C) pada mold saat mounting.2.3 Metodologi PenelitianPercobaan dilakukan di Laboratorium Metalografi dan HST Departemen Metalurgi dan Material FTUI.2.3.1 Alat dan BahanAlat Cetakan Alat khusus compression mountingBahan sampel pengujian resin, hardener (castable mounting) bubuk bakelit ( compression mounting)

2.3.2 Flowchart Proses Castable mounting

Menyiapkan cetakan

Menutupi salah satu bagian ujung silinder dengan isolasi

Menyiapkan resin (1/3 bagian cetakan)

Meletakan sampel pada dasar cetakan

Mencampur resin (15 tetes hardener)

Menuangkan ke dalam cetakan

Membiarkan selama 25-30 menit hingga resin mengeras

Mengeluarkan mounting dari cetakan

Compression mounting

Mengatur pistonMempersiapkan sampel

Meletakan permukaan sampel

Mengatur tekanan piston

Menuangkan bubuk bakelit

Mensetting alat mounting

Menjalankan alat ( Tekanan konstan, 5 menit)

Memasang balok pendingin

Menurunkan tekanan hingga 1 atm

Mengeluarkan sampel

3. Pengamplasan / Grinding3.1 Tujuan PercobaanUntuk meratakan dan menghaluskan permukaan sampel dengan cara menggosokan sampel pada kain abrasi/amplas.3.2 Dasar teoriSampel yang baru saja dipotong, atau sampel yang telah terkorosi memiliki permukaan yang kasar. Permukaan yang kasar ini harus diratakan agar pengamatan struktur mudah untuk dilakukan. Pengamplasn dilakukan dengan menggunakan kertas amplas yang ukuran butir abrasifnya dinyatakan dengan mesh. Urutan pengamplasan harus dilakukan dengan nomor mesh yang rendah (hingga 150 mash) ke nomor mesh yang tinggi (180 hingga 600mash). Ukuran grit pertama yang dipakai tergantung pada kekerasan permukaan dan kedalaman yang ditimbulkan oleh pemotongan. Bahan ampelas yang umum adalah SiC, intan atau Al2O3, . Emery adalah campuran Al oksida dan Fe oksida dengan kekerasan kurang dari SiC.

Gambar mesin amplasNamun untuk zat yang digunakan pada poles tidak hanya sebatas alumina, tapi banyak zat lain yang dapat digunakan Pumice, Kieselguhr & tripoli, SnO2, MgO, Ce2O3, Diamond, dll. Lihat tabel berikut :Jenis alat potongUkuran kertas amplas (grit) untuk pengamplasan pertama

Gergaji pita 60 - 120

Gergaji abrasif120 - 240

Gergaji kawat / intan kecepatan rendah320 - 400

Hal yang harus diperhatikan pada saat pengamplasan adalah pemberian air. Air berfungsi sebagai pemindah geram, memperkecil kerusakan akibat panas yang timbul yang dapat mengubah struktur mikro sampel dan memperpanjang masa pemakaian kertas amplas. Hal lain yang harus diperhatikan adalah ketika melakukan perubahan arah pengamplasan, maka arah yang baru adalah 450 atau 900 terhadap arah sebelumnya.3.3 Metodologi Penelitian3.3.1 Alat dan Bahan Alat : mesin amplas. Bahan : - sampel pengujian - kertas amplas ukuran grit 800, grit 1200 dan grit 1500 - air

3.3.2 Flowchart Proses

Menyalakan dengan kecepatan rendahMenambahkan air secara kontinu pada permukaan kertasMengamplas sampelMenambah kecepatan putaranMengubah arah pengamplasan (45o atau 90o terhadap arah sebelumnya)Melakukan pengamplasan dengan kertas amplas bergrit lebih tinggiSampel telah halus dan rata

4. Pemolesan / Polishing4.1 Tujuan Percobaan Untuk memperoleh permukaan sampel yang halus bebas goresan dan mengkilap seperti kaca tanpa gores Untuk memperoleh permukaan sample yang halus bebas goresan dan mengkilap seperti cermin Menghilangkan ketidakteraturan sampel hingga orde 0.01m4.2 Dasar teoriSetelah sampel diamplas hingga halus (pengamplasan dilaukan hingga menggunakan kertas amplas dengan grit 600#), sebelum diamati dengan mikroskop sampel harus dilakukan pemolesan. Pemolesan bertujuan untuk memperoleh permukaan sampel yang halus bebas goresan dan mengkilap seperti cermin dan menghilangkan ketidakteraturan sampel hingga orde 0.01 m. Permukaan sampel yang akan diamati di bawah mikroskop harus benar-benar rata. Apabila permukaan sampel kasar atau bergelombang, maka pengamatan struktur mikro akan sulit untuk dilakukan karena cahaya yang datang dari mikroskop dipantulkan secara acak oleh permukaan sampel. Hal ini dapat dijelaskan pada gambar berikut

Permukaan halusPermukaan kasar

Tahap pemolesan dimulai dengan pemolesan kasar terlebih dahulu kemudian dilanjutkan dengan pemolesan halus. Ada 3 metode pemolesan antara lain, yaitu :1. Pemolesan Elektrolit KimiaHubungan rapat arus & tegangan bervariasi untuk larutan elektrolit dan material yang berbeda dimana untuk tegangan, terbentuk lapisan tipis pada permukaan, dan hampir tidak ada arus yang lewat, maka terjadi proses etsa. Sedangkan pada tegangan tinggi terjadi proses pemolesan. KEUNTUNGAN1. Kehalusan permukaan bebas goresan, sulit dicapai secara mekanik2. Untuk logam yang sulit dipoles secara meknik; amat lunak, amat keras.3. Waktu yang dibuthkan jauh lebih efisien dari poles mekanik KELEMAHAN1. Larutan elektrolit bersifat korosif, dan bersifat eksplosif.2. Bagian pinggir sampel mounting lebih cepat terserang daripada bagian tengah 3.Sampel yang dimounting harus dilubang agar konduktif

2. Pemolesan Kimia MekanisMerupakan kombinasi antara etsa kimia dan pemolesan mekanis yang dilakukan serentak di atas piringan halus. Partikel pemoles abrasif dicampur dengan larutan pengetsa yang umum digunakan. Hal yang harus diperhatikan pada poles mekanik adalah Gerakan cuplikan Tekanan poles Pencucian dan pengeringan Penyimpanan3. Pemolesan Elektro Mekanis (Metode Reinacher)Merupakan kombinasi antara pemolesan elektrolit dan mekanis pada piring pemoles. Metode ini sangat baik untuk logam mulia, tembaga, kuningan, dan perunggu4.3 Metodologi Penelitian4.3.1 Alat dan bahan Alat: mesin poles Bahan: - sampel pengujian, - kain poles, - alumina

Gambar mesin poles

4.3.2 Flowchart Proses

Memasang kain poles pada mesin polesMenuangkan alumina

Menyalakan mesin dengan kec. rendah

Menambahkan alumina

Meletakkan sampel pada permukaan kain poles

Melakukan pemolesan

Sampel yang mengkilat 5. ETSA (Etching)5.1 Tujuan1. Mengamati dan mengidentifikasi detil struktur logam dengan bantuan mikroskop optik setelah terlebih dahulu dilakukan proses etsa pada sampel2. Mengetahui perbedaan antara etsa kimia dengan elektro etsa serta aplikasinya3. Dapat melakukan preparasi sampel metalografi secara baik dan benar5.2 Dasar TeoriEtsa merupakan proses penyerangan atau pengikisan batas butir secara selektif dan terkendali dengan pencelupan ke dalam larutan pengetsa baik menggunakan listrik maupun tidak ke permukaan sampel sehingga detil struktur yang akan diamati akan terlihat dengan jelas dan tajam. Untuk beberapa material, mikrostruktur baru muncul jika diberikan zat etsa. Sehingga perlu pengetahuan yang tepat untuk memilih zat etsa yang tepat. Ada dua jenis etsa, yaitu etsa kimia dan etsa elekrolitik:1. Etsa kimia Merupakan proses pengetsaan dengan menggunakan larutan kimia dimana zat etsa yang digunakan memiliki karakteristik tersendiri sehingga pemilihannya disesuaikan dengan sampel yang akan diamati. Contohnya yaitu sebagai berikut: Nitrid acid/ nital : asam nitrit + alkohol 95 % (khusus untuk baja karbon) yang bertujuan untuk mendapatkan fasa perlit, ferit dan ferit dari martensit. Picral : asam picric + alcohol (khusus untuk baja) yang bertujuan untuk mendapatkan perlit, ferit dan ferit dari martensit. Ferric chloride : Ferric chloride + HCl + air untuk melihat struktur SS, austenitic nikel dan paduan tembaga. Hydrofluoric acid : HF + air untuk mengamati struktur pada aluminium dan paduannya.Dalam melakukan etsa kimia ada beberapa hal yang harus diperhatikan : waktu etsa jangan terlalu lama (umumnya sekitar 4 30 detik), setelah dietsa, segera dicuci dengan air mengalir lalu dengan alkohol kemudian dikeringkan dengan alat pengering. 2. Elektro etsa Merupakan proses etsa dengan menggunakan reaksi elektro etsa. Cara ini dilakukan dengan pengaturan tegangan dan kuat arus listrik serta waktu pengetsaan. Prinsip dasar etsa elektrolitik : Prinsip reaksi reduksi dan oksidasi. Reduksi pada ktoda dan oksidasi pada anoda. Diberikan tegangan dari luar, cuplikan sebagai anoda dan katoda dari logam lain yang lebih inert, misal platina atau logam lain yang lebih elektronegatif dibanding cuplikan. Diperlukan potensial kimia yang lebih rendah daripada poles elektrolitik Kecenderungan tergantung afinitas deret volta, dengan hydrogen volta dianggap nol. Prinsip adalah korosi dengan masing-masing elemen struktur mikro mempunyai laju korosi yang berbeda. Etsa jenis ini biasanya untuk stainless steel karena dengan etsa kimia susah untuk mendapatkan detail strukturnya.Hubungan kuat arus dan tegangan dalam etsa dapat dijelaskan pada gambar dibawah ini, dimana kurva tersebut terbagi menjadi beberapa daerah karakteristik .

Daerah A B : daerah proses etsa, dimana ion logam sebagai anoda larut dalam larutan elektrolit. Daerah B C : daerah tidak stabil, karena permukaan logammerupakan gabungan dari daerah pasif dan aktif yang disebabkan oleh perbedaan energi bebas antara butir dan batas butir. Daerah C D : daerah poles, terjadi kestabilan arus, meskipuntegangan ditambahkan. Hal ini disebabkan oleh stabilnya lerutan. Meskipun pada daerah ini logam berubah menjadi logam oksida, tetapi oleh larutan elektrolit logam itu dilarutkan kembali. Daerah D E : terjadi evolusi oksigen pada anoda, dimanagelembung gas melekat dan menetap pada permukaan anoda untuk waktu yang lama, sehingga menyebabkan pitting. Dengan penambahan tegangan, rapat arus melonjak tinggi tak terkendali

5.3. Metodologi Penelitian5.3.1 Alat dan BahanAlat : blower/ dryer Cawan gelas Pipet Alat elektro-etsa (rectifier, amperemeter, penjepit sampel konduktif)Bahan : Zat etsa : FeCl3, nital 2%, HF 0.5% dan asam oksalat (H2C2O4) 15 g/100 ml air) Air, alkohol, tissue.

5.3.2 Flowchart ProsesEtsa Kimia

Etsa Elektrolitik

6. Pengamatan Struktur Mikro6.1. Tujuan Percobaan Mengetahui struktur mikro dan sifat-sifatnya. Mengenali fasa-fasa dalam struktur mikro. Mengetahui proses pengambilan foto mikrostruktur.6.2. Teori SingkatTelah dijelaskan di dasar teori pada pengujian Metalografi.6.2.2. Mikrostruktur6.2.2.1. Mikrostruktur Baja karbonBaja didefinisikan sebagai material ferrous dengan kadar karbon kurang dari 2,14%. Baja karbon dibagi menjadi 2, yaitu : Baja Hypoeunectoid dan Baja Hperpereutectoid dengan kadar karbon 0,8% sebagai batas. Pada kadar tersebut akan terbentuk fasa perlit, yaitu fasa yang terbentuk lamel-lamel yang merupaka paduan antara ferit sebagai matriknya dan cemntit sebagai lamel-lamelnya. Fasa cementit merupakan fasa yang terbentuk dengan kadar karbon maks. 6,67 %. Sementara ferrit pada kadar karbon maks. 0,02%.

6.2.2.2. Mikrostruktur Besi TuangBesi pada dasranya merupakan paduan antara besi dan karbon, dimana pada diagram Fe-Fe3C terlihat besi tuang mengandung kadar karbon lebih besar dibanding dengan yang dibutuhkan untuk menjenuhkan austenit pada temperatur eutectic, yaitu pada rentang 2,14-6,67%. Secara komersial besi tuang yang dipakai adalah dengan kadar karbon 2,54%, karena kadar karbon yang terlalu tinggi membuat besi tuang sangt rapuh. Secara metalografi besi tuang dibagi dalam 4 tipe yang didasarkan pada periode karbon, kadar impurits dan paduan serta proses perlakuan panasnya. Tipe-tipe tersebut, yaitu : Besi tuang putih, merupakan besi tuang dimana semua kadar krbonnya terpadu dalam bentuk cementit. Besi tuang malleable, dimana hampir semua karbonnya dalam bentuk partikel tak beraturan yang dikenal dengan karbon tempel. Besi tuang malleable diperoleh dengan memberikan perlakuan panas pada besi tuang putih. Besi tuang kelabu, semua atau hampir semua karbonya dalam bentuk flake-flake grafit. Besi tuang modular, dimana semua atau hampir semua karbonnya dalam bentuk spheroidal. Bentuk ini terjadi akibat adanya penambahan elemen paduan khusus yang dikenal sebagai nodulizer.6.2.2.3. Mikrostruktur Baja Karbon pada Heat & Surface TreatmentPerlakuan panas adalah rangkaian siklus pemanasan dan pendinginan terhadap material logam dalam keadaan padat, yang bertujuan untuk menghasilkan sifat-sifat (mekanis, fisik, dan kimia) yang diinginkan. Dasar dari perlakuan panas baja adalah transformasi fasa dan dekomposisi austenite. Ada beberapa macam perlakuan panas, yaitu annealing, spheroidisasi, normalisasi, tempering, dan quenching. Masing-masing memiliki proses srta media pendingin yang berbeda.Dasar dari transformasi fasa pada heat treatment adalah dengan TTT(Time Temperature Transformation) dan CCT (Continous Cooling Transformation). Perlakuan panas ini akan menyebabkan pembentukan fasa martensite dan bainite.Perlakuan panas suatu permukaan adalah suatu perlakuan yang mengahsilkan terbentuknya kulit lapisan pada permukaan logam dimana lapisan tersebut memiliki sifat-sifat lebih baik dibanding dengan bagian dalam logam. Beberapa contoh perlakuan permukaan, yaitu : karburisasi, nitridisasi, sianidisasi, atau karbonitridisasi, flame hardening, dan induction hardening. Sampel yang diguanakn di sini merupakan hasil karburisasi diman terjadi difusi karbon ke dalam permukaan logam Fe akibat reaksi dekomposisi : CO CO2+C(Fe).6.2.2.4. Mikrostruktur Baja PerkakasPada umumnya semua baja bisa digunakan sebagai baja perkakas. Namun istilah baja perkakas dibatasi hanya pada baja dengan kualitas tinggi yang mampu digunakan sebagai perkakas. Ada beberapa macam klasifikasi yang digunakan untuk baja perkakas. Tingginya kualitas baja perkakas diperoleh dari penambahan paduan logam-loogam Cr,W, dan Mo, ditambah perlakuan-perlakuan khusus. Mikrostruktur yang dihasilakn pada umumnya adalah matriks martensite dengan adnya partikelpartikel karbida, grafit serta presipitat.Klasifikasi baja perkakas berdasarkan AIA (American Iron and Steel Institute) dibagi dalam 7 kelompok utama :

GROUPSYMBOLTYPE

Water-hardeningW

Shock-resistingS

Cold-workOOil hardening

AMedium alloy air-hardening

DHigh-carbon high-chromium

Hot-workHH1-H19 : Chromium baseH20-H39 : Tungsten baseH40-H59 : Molybdenum base

MoldPP1-P19 : temasuk dalam karbon rendahP20-P39 : temasuk tipe lain Low-alloy

Special-purposeLKarbon-Tungsten

F

6.2.2.5. Mikrostruktur Paduan AluminiumMikrostruktur hampir semua paduan alumunium terdiri dari kristal uatam padatan aluminium (biasanya berbentuk dendritik) ditambah dengan produk hasil reaksi dengan paduan. Elemen paduan yang tidak berada dalam keadaan padat biasanya membentuk fasa campuran pada eutektik terjadi pada sekitar 12% Si.6.2.2.6. Mikrostruktur Paduan TembagaPaduan logam yang akan dibahas di d\sisn paduan logam tembaga dengan elemen dasar seng. Kuningan merupakan paduan tembaga-seng, dengan elemen-elemen lainya seperti timbal, timah dan alumunium. Pada diagram fasa Cu-Zn, kelarutan seng dalam larutan padatan fasa meningkat dari 32,5% pada temperatur 9030C ke 39% pada temepratur 4540C. Fasa berbentuk FCC, sementara fasa berbentuk BCC.6.2.3. Metode Perhitungan Besar ButirAda tiga metode untuk menghitung besar butir yang direkomendasikan oleh ASTM, yaitu :1. Metoda PerbandinganFoto mikrostruktur dengan pembesaran 100x dapat dibandingkan dengan grafik ASTM D112-63, dapat ditemukan besar butir. Nomor besar butir ditentukan dengan rumus :N 2n-1Dimana N adalah jumlah butir per inchi2 dengan pembesaran 100x. Metode ini cock untuk sampel dengan butir beraturan.2. Metode Intercept (Heyne)Plastik transparant denga grd (bergaris kotak-kotak) diletakan di atas foto atau sampel. Kemudian dihitung semua butir yang berpotongan pada akhir garis dianggap setengah. Perhitungan dilakukan pada tiga daerah agar mewakili. Nilai diameter rata-rata ditentukan dengan membagi jumlah butir yang berpotongan dengan panjang garis. Metode ini cocok untuk butir yang tidak beraturan. 3. Metode PlanimetriMetode ini menggunakan lingkaran yang umumnya memiliki luas 5000mm2. Pembesaran dipilih sedemikian sehingga ada sedikitnya 75 butir yang berada di dalam lingkaran. Kemudian dihitung jumlah total semua butir dalam lingkaran ditambah setengah dari jumlah butir yang berpotongan dengan lingkaran. Besar butir dihitung dengan mengalikan jumlah butir dengan pengali Jefferies (f) pada tabel berikut ini.

PembesaranF

10,002

250,125

500,5

751,125

1002,0

2008,0

30018,0

50050,0

1000200,0

Perlu diperhatikan bahwa ketiga metode di atas hanya merupakan besar butir pendekatan, sebab butir memiliki 3 dimensi bukan dua dimensi.

6.3. Prosedur Indentifikasi dan Foto Mikrostruktur

Meletakan Sampel pada preparatMemberikan lilin pada bagian bawah sampel

Meratakan letak sampel dengan alat penekan sampel

Meletakan sampel di atas meja mikroskop optik

Menyalakan lampu mikroskop tapi jangan terlalu tinggi

Menentukan pembesaran dengan pembesaran kecil terlebih dahulu

Menentukan Pembesaran yang diinginkan dengan mengatur lensa objektif

Mengatur fokus dengan menaik-turunkan lensa

Mengamati mikrostruktur yang ada dan gambar pada lembar data

Setelah selesai ambil kembali sampel dari meja objektif dan matikan lampu mikroskop

6.3.1. Pengambilan Foto Mikro

Mengambil foto dilakukan dengan melakukan sampel di bawah lensa objektif mikroskop kamera

Menentukan fokusnya

Menentukan diagfragma dan pencahayaan

Setelah selesai, pengambilan foto dapat dilakukan

6.3.2. Penghitungan Besar Butir

Menentukan metode yang dipilih

Menggunakan foto dengan pembesaran 100x

Menyiapkan Tabel yang dibutuhkan

Hitung besar butir sesuai rumus

Isi lembar data

7. Pengamatan Makro Struktur 7.1. Tujuan Percobaan Mengetahui struktur makro dan sifat-sifatnya. Mengenali fasa-fasa dalam struktur makro. Mengetahui proses pengambilan foto makrostruktur. 7.2. Teori SingkatTelah dijelaskan di dasar teori pada pengujian Metalografi.

7.2.1. Mode Perpatahan MaterialSampel pada pengujian tarik dapat menunjukan beberapa tampilan perpatahan seperti ditunujkkan oleh gambar berikut :

Distribusi kekerasan yang disebabkan perlakuan panas

Perpatahan ulet memberika karakteristik berserabut (fibrous) dan gelap (dull), sementara perpatahan getas ditandai dengan permukaan patahan yang berbutir (granular) dan terang. Perpatahan ulet umumnya lebih disukai karena bahan ulet umumnya lebih tangguh dan memberikan peringatan terlebih dahulu sebelum terjadinya kerusakan.Pengamatan kedua tampilan perpatahan itu dapat dilakukan baik dengan mata telanjang maupun dengan bantuan stereoscan macroscope. Pengamatan lebih detail dimungkinkan dengan penggunaan SEM (scanning Electro Microscope).a. Pepatahan Ulet Dapat dilihat dengan jelas deformasi plastis yang terjadi. Karakteristik berserabut (fibrous) dan gelap (dull)b. Perpatahan Getas Tidak ada atau sedikit sekali deformasi plastis yang terjadi pada material. Retak/patahan merambat sepanjang bidang-bidang kristalin membelah atom-atom material (transgranular). Pada material lunak dengan butir kasar (coarse-grain) maka dapat dilihat pola-pola yang dinamakan chevrons or fan-like pattern yang berkembang keluar dan daerah awal kegagalan. Material amorphhous (seperti gelas) memiliki permukaan patahan yang bercahaya dan mulus.

7.2.2. Daerah Hasil LasanSecara umum hasil lasan dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu weld metal dengan HAZ. Pengamatan metalografi secara teliti dapat menunjukan bahwa sebenarnya ada empat bagian, yaitu :1. Composite zone, besar volume dari base metal yang lebur oleh superheated filler metal. Berupa alloy yang memiliki komposisi nominal itermediete antara base metal dengan filler metal.2. Unmixxed zone, yang terbentuk dari darah boundary layer yang membeku secara stagnant (sekitar 100-1000 m ketebalannya) yang berada di luar daerah komposit. Karena tidak ada percampuran secara mekanikal dengan filler metal, maka komposisi dari daerah ini indentik dengan base metal.3. Partially melted zone, daerah pada fusion boundary dimana peak temperature turun antara liquidus dan solidus, sehingga peleburan tidak sempurna.4. True heat affected zone, dimana porsi dari base metal adalah keseluruhan strukturnya, mikrostrukturnya berubah dipengaruhi oleh proses pengelasan itu sendiri yang terjadi pada solid sate.

8.Pengujian Jominy

8.1 Tujuan Pengujian Mendapatkan hubungan antara jarak permukaan dengan pendinginan langsung dengan kekerasan bahan (kemampukerasan bahan), Mendapatkan hubungan antara kecepatan pendinginan dengan fasa yang terbentuk serta mendapatkan sifat kekerasan dari fasa tersebut, Kemampu-kerasan logam dengan menentukan ketebalan dan distribusi kekerasan yang didapat dengan perlakuan panas tertentu.

8.2 Dasar TeoriProses kombinasi pemanasan dan pendinginan yang bertujuan mengubah struktur mikro dan sifat mekanis logam disebut Perlakuan Panas (Heat Treatment). Logam yang didinginkan dengan kecepatan yang berbeda-beda misalnya dengan media pendingin yang berbeda, air, udara atau minyak akan mangalami perubahan struktur mikro yang berbeda. Setiap struktur mikro misalnya fasa martensit, bainit, ferit, dan perlit merupaka hasil transformasi fasa dari fasa austenit. Masing-masing fasa tersebut terjadi dengan kondisi pendinginan yang berbeda-beda dimana untuk setiap paduan bahan dapat di lihat pada diagram Continous Cooling Transformation (CCT) dan Time Temperature Transformation (TTT) diagram. Masing-masing fasa di atas mempunyai nilai kekerasan yang berbeda. Dengan pengujian Jominy maka dapat diketahui laju pendinginan yang berbeda akan menghasilkan kekerasan bahan yang berbeda.

Karena kekerasan salah satu faktor penting dalam mendesign suatu material maka akan lebih ekonomis apabila spesifikasi material didasarkan atas perlakuan panas material tersebut. Oleh karena itu, diperlukan suatu tes yang dapat yang dapat memprediksikan kemampu-kerasan dari baja tersebut. Tes yang sangat luas dipakai ialah end-quench hardenability tes atau jominy test. Tes ini telah distandarkan oleh ASTM, SAE, dan AISI. Untuk percobaan ini diperlukan : 1 inchi sampel yang bundar dan panjangnya 4 inchi, dipanaskan sampai suhu austenit. Setelah itu sampel tadi diangkat dan diletakan pada tempat yang stabil dan diberikan udara dari bawah sampel dan semua bagian dari sampel harus mendapatkan pendinginan yang rata. Setelah 10 menit waktu pendinginan maka sampel tadi diangkat dan dipindahkan. Setelah itu dihitung kekerasannya dan hasilnya digambarkan dalam kurva kekerasan antara nilai kekerasan berbanding lurus dengan jarak dari tempat berakhirnya quenched.Fitur yang sangat penting dalam Jominy Test ialah setiap bagian dari sampel akan merespon pendinginan yang diperlukan. Adalah derajat pendinginan yang menentukan terbentuknya martensite. Kurva Jominy dapat digunakan untuk memplot profile kekerasan dari suatu bagian.Makin lambat laju pendinginan logam, makin banyak matriks perlit yang ditampilkan dan kekerasan makin turun. Penambahan kadar karbon atau paduan atau bertambah besarnya ukuran butir akan menyebabkan grafik bergeser ke kanan sehungga memudahkan pembentukan struktur martensit. Pergeseran grafik ke kanan juga menggambarkan sifat kemampukerasan bahan tersebut. 8.3 Metodologi Penelitian8.3.1 Alat dan Bahan Batang baja sebagai benda uji, dengan d=2,5 cm, L= 10 cm Oven muffle temperatur max 11000C Kran air dengan tekanan cukup Amplas Alat penguji kekerasan Brinell Mikroskop pengukur jejak

8.3.2 Flow Chart

Siapkan batang Jominy, amplas salah satu sisi batang untuk pejejakan.Siapkan batang Jominy, amplas salah satu sisi batang untuk pejejakan.Siapkan batang Jominy, amplas salah satu sisi batang untuk pejejakan.Siapkan batang Jominy, amplas salah satu sisi batang untuk pejejakan.

Panaskan batang jominy pada C selama 15 menit dan temperatur autenisasi C selama 30 menit.

Kemudian keluarkan dengan cepat, lalu letakkan pada alat Jominy, dimana ujung bawah logam disemprot air sampai dingin.

Bersihkan bagian untuk penjejakan dengan amplas

Melakukan penjejakan Brinell pada 15 titik yang berjarak sama.

Mengukur besar diameter jejak yang didapat

IV. Daftar Pustaka

Modul Praktikum Metalografi. 2010. Depok : Laboratorium Metalografi dan HST FTUI Callister, William D. Materials Science and Engineering an Introduction, seventh edition.

33