LAPORAN PRAKTIKUM

METALLOGRAPHY TEST

REVANANDA DIFITRO

LABORATORIUM TEKNOLOGI MANUFAKTUR

PROGRAM WELDING INSPECTION

P2M FTUI

Pendahuluan

Pada hari Sabtu tanggal 15 Agustus 2015, sekelompok peserta program Welding Inspection P2M

FTUI melaksanakan praktikum Metallography pengelasan yang dilaksanakan di gedung Departemen

Teknik Mesin (DTM) Universitas Indonesia, tepatnya di lantai 1 ruang Teknologi Manufaktur dan

gedung Mechanical Research Center (MRC) disebelahnya. Praktikum dilaksanakan sebagai salah satu

pembelajaran inti dari Welding Inspection, dimana inspector harus mampu meneliti produk lasan secara

mendetil hingga pada tahap struktur mikro dari lasan tersebut. Praktikum dihadiri sebanyak 11 peserta

dan dilaksanakan dibawah supervisi pak Nofridzon selaku instruktur WI serta pak Syarif dan pak Feri

selaku teknisi.

I. Tujuan

Mempelajari struktur mikro maupun makro dari produk lasan menggunakan kamera DSLR

serta mikroskop optik.

II. Dasar Teori

Metalografi merupakan teknik mempelajari karakteristik mikrostruktur suatu logam,

paduan logam, dan material lainnya serta hubungannya dengan sifat-sifat material tersebut.

Metode yang dipakai, yaitu: Makroskopi (kamera DSLR), Mikroskopi (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 mikroskopi optik serta makroskopi kamera. Pengamatan metalografi dengan

mikroskop umumnya di bagi menjadi dua bagian, yaitu :

Metalografi Makro

Yaitu pengamatan struktur dengan pembesaran 10-100 kali

Metalografi Mikro

Yaitu pengamatan struktur dengan pembesaran diatas 100 kali

Sebelum dilakukan pengamatan mikrostruktur dengan mikroskop diperlukan persiapan

sampel.

1. Welding

1.1. Tujuan Percobaan

Mempersiapkan kupon uji dengan cara mengelas dua batang baja untuk kemudian

dipotong menjadi bagian – bagian kecil.

1.2. Dasar teori

Pengelasan merupakan prosedur utama dalam praktikum metalografi ini,

sebagaimana adalah tujuan utama praktikan untuk mengetahui properti material

kupon uji setelah dilas. Pengelasan dilakukan menggunakan metode Shielded Metal

Arc Welding (SMAW) menggunakan electroda E6018 kadar hidrogen rendah.

1.3. Flowchart Prosedur

Prosedur pengelasan dengan metode SMAW :

Slag hasil pengelasan dibersihkan menggunakan pahat las dan sikat.

Pengelasan utama dilakukan pada sepanjang kampuh kupon uji, dengan diskontinuitas setiap 50mm pengelasan untuk tiap – tiap giliran praktikan.

Elektroda yang telah dipanaskan kemudian dicapit pada capit las. Kupon uji kemudian di

las tack untuk mempertahankan posisinya.

Elektroda E6018 dipanaskan menggunakan electrode heater dengan temperature 100oC

selama 10 menit sebagai tahap preheat.

Mesin las diaktifkan dengan setting polaritas DC positif. Satu capit elektroda dipasangkan pada

meja las.

Kupon uji yang telah dikampuh bevel dan dijejer menjadi dua baris melintang dibentangkan diatas meja las.

2. Cutting

2.1. Tujuan Percobaan

Mengetahui cara proses pemotongan sampel dan menetukan teknik pemotongan

yang tepat dalam pengambilan sampel metalografi, sehingga didapat benda uji

yang respentatif.

2.2. Dasar teori

Pemilihan 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. Pemotongan

sampel dilaksanakan dengan proses deformasi besar menggunakan gerinda.

2.3. Flowchart Prosedur

Prosedur pemotongan dengan gerinda :

Mengamati permukaan hasil potong-deformasi pada

permukaan sampel

Menyalakan alat pemotong, menunggu sampai sampel

terpotong

Memastikan saw blade tercelup ke dalam media

pendingin (pelumas)

Meletakan beban pada ujung /pangkal sampel

holder

Meletakan benda yang akan dipotong pada sampel holder

Menentukan daerah pengambilan sampel yang

respentatif (ketebalan 5 mm)

3. Pengamplasan / Grinding

3.1. Tujuan Percobaan

Untuk meratakan dan menghaluskan permukaan sampel dengan cara menggosokan

sampel pada kain abrasi/amplas.

3.2. Dasar teori

Sampel 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 (60 hingga 150

mesh). Ukuran grade pertama yang dipakai tergantung pada kekerasan permukaan

dan kedalaman yang ditimbulkan oleh pemotongan.

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.

Mesin amplas

Kertas amplas dengan empat jenis mesh berbeda (tampak depan)

Kertas amplas dengan empat jenis mesh berbeda (tampak belakang)

3.3. Metodologi Penelitian

3.3.1. Alat dan Bahan

Alat : mesin amplas.

Bahan : - sampel pengujian

- kertas amplas ukuran grade 60, 160, 1500, 2000

- air

3.3.2 Flowchart Prosedur

4. Etsa (Etching)

4.1. Tujuan

1. Mengamati dan mengidentifikasi detil struktur logam dengan bantuan

mikroskop optik setelah terlebih dahulu dilakukan proses etsa pada sampel

2. Mengetahui perbedaan antara etsa kimia dengan elektro etsa serta

aplikasinya

3. Dapat melakukan preparasi sampel metalografi secara baik dan benar

Sampel telah halus dan rata

Melakukan pengamplasan dengan kertas amplas bergrit lebih tinggi

Mengubah arah pengamplasan (45o atau 90o terhadap arah sebelumnya)

Menambah kecepatan putaran

Mengamplas sampel

Menambahkan air secara kontinu pada permukaan kertas

Menyalakan dengan kecepatan rendah

4.2. Dasar Teori

Etsa 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. Praktikum kali ini menggunakan etsa kimia. 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.

Praktikum ini menggunakan Solusi Nital sebagai zat etsa untuk kupon uji.

4.3. Metodologi Penelitian

4.3.1 Alat dan Bahan

Alat :

blower/ dryer

Cawan gelas

Pipet

Peralatan Keselamatan (Goggle & Glove)

Bahan :

Zat etsa : Nital 2%Air, alkohol, tissue.

4.3.2 Flowchart Proses

Etsa Kimia

Pengelapan dengan Tissue

Pengeringan dengan Blower

Pembersihan dengan Alkohol

Penetesan atau Pencelupan ke Zat Etsa

Pembersihan Sampel

Bahan Uji

Mulai

5. Pengamatan Struktur Mikro

5.1. Tujuan Percobaan

Mengetahui struktur mikro dan sifat-sifatnya.

Mengenali fasa-fasa dalam struktur mikro.

Mengetahui proses pengambilan foto mikrostruktur.

5.2. Teori Singkat

Telah dijelaskan di dasar teori pada pengujian Metalografi.

5.2.1. Mikrostruktur

Baja 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%.

5.3. Flowchart Prosedur Indentifikasi dan Foto Mikrostruktur

Meletakan Sampel pada preparat

Meratakan letak sampel dengan alat penekan sampel

Menyalakan lampu mikroskop tapi jangan terlalu tinggi

Meletakan sampel di atas meja mikroskop optik

Menentukan pembesaran dengan pembesaran kecil terlebih dahulu

Memberikan lilin pada bagian bawah sampel

Menentukan Pembesaran yang diinginkan dengan mengatur lensa

objektif

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

Mengatur fokus dengan menaik-turunkan lensa

Mengamati mikrostruktur yang ada dan gambar pada lembar data

5.3.1. Flowchart Pengambilan Foto Mikro

5.3.2. Flowchart Penghitungan Besar Butir

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

Menentukan fokusnya

Menentukan diagfragma dan pencahayaan

Setelah selesai, pengambilan foto dapat dilakukan

Menentukan metode yang dipilih

Menggunakan foto dengan pembesaran 100x

Menyiapkan Tabel yang dibutuhkan

Hitung besar butir sesuai rumus

Mikrostruktur kupon uji pada daerah lasan

Mikrostruktur kupon uji pada perbatasan antara daerah lasan dengan logam dasar

Mikrostruktur kupon uji pada daerah Heat-Affected Zone

6. Pengamatan Makro Struktur

6.1. Tujuan Percobaan

Mengetahui struktur makro dan sifat-sifatnya.

Mengenali fasa-fasa dalam struktur makro.

Mengetahui proses pengambilan foto makrostruktur.

6.2. Teori Singkat

Secara 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.

Makrostruktur kupon uji