BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang masalah

Pada pengujian Metalografi dilakukan uji coba yang bertujuan untuk mengetahui struktur mikro dari logam dan paduannya.Pengujian ini dilakukan dengan megerinda dan memoles permukaan benda kerja sampai halus,pembesaran dengan menggunakan mikroskop khusus metalografi sehingga dapat mengindenfikasikan fasa-fasa logam dan atau paduannya.

1.2 Manfaat Pengujian

Adapun manfaat pengujian Metalografi sehingga kita dapat mengetahui bentuk dan ukuran kristal logam.Akibat pengujian metalografi terhadap material uji dapat dilihat setelah pembesaran dengan mikroskop 100 mm yang dilakukan pada saat setelah dietsa.

1.3 kompetensi

Pada pengujian Metalografi semakin lama waktu pemolesan semakin baik, akan tetapi jika semakin lama dietsa maka akan seperti gosong,sehingga kita tidak dapat melihat hasil pengujian kita, Adapun waktu yang kita gunakan untuk melakukan etsa adalah 40-50 detik sehingga kita dapat mengetahui bentuk dan ukuran kristal logam.

1

BAB II TUJUAN PERCOBAAN Tujuan Percobaan Metalograf

Adapun tujuan dilakukannya percobaan Metalografi adalah : 1. 2. Dapat menunjukan struktur mikro dari logam dan paduannya. Dapat membedakan macam-macam bahandengan melihat dari struktur mikronya. 3. Dapat membedakan struktur mikro lagam yang telah mendapat perlakuan panas.

2

BAB III TEORI DASAR PENGUJIAN

3.1 Teori Dasar 3.1.1 Pengertian metalografi Metalografi adalah suatu metode analisis mengenai struktur logam melalui pembesaran dengan menggunakan mikroskop khusus metalografi sehingga dapat mengindifikasikan fasa-fasa logam dan atau paduannyasetelah mengalami proses perlakuan sebelumnya. Analisis struktur kristal butiran secara mikroskopis ini memungkinkan diperoleh pembesaran berkisar antara 100 sampai 2000 kali dan bahkan dengan bantuan mikroskop elektron dapat diperbesar sampai ratusan dan ribuan kali dari pada ukuran benda aslinya. Dengan cara demikian, akan diperoleh gambar atau foto yang lebih baik dan dapat dianalisis dengan baik pula.

3.1.2 Struktur Mikro Untuk mengetahui struktur mikro ini pada dasarnya dapat diterangkan pada gambar 1 diagram besi karbon dibawah ini.

Gambar 3.1. Diagram fasa Besi-karbon

3

Untuk baja karbon yang lain terjadi sedikit penyimpangan pada garisgariskristalnya dan bahkan untuk baja paduan lainnya, penyimpakanpenyimpangan ini disebabkan adanya unsur paduantambahan ataupun persentaseunsur paduan lain yang mengkibatkan perbedaan sifat-sifat fisis dan mekanis baja, misalnya besar butir, kekerasan, keuletan dan sebagainya.

Struktur mikro yang juga disebut fasa itu dapat dijelaskan sebagai berikut: a. Ferit (besi-a), merupakan larutan padat diantara sela-sela atom-atom karbon pada besi murni. Kelarutan maksimum karbon pada ferit adalah 0,025%, yaitu pada temperatur 723C, sedangkan pada temperatur kamar larutan karbon ini sekitar 0,008%. Ferit mempunyai sel badan satuan (kubus Body Center Cubic atau biasanya disingkat menjadi BBC) dan berada dibawah temperatur 900C.Sifat-sifat ferit adalah lunak, ulet dan lemah. Kedua sifat yang pertama menyebabkan adanya fasaferit menguntungkan. b. Austenit (besi y), merupakan larutan padat pada sela-sela atom-atom karbon dalam besi muni yang mempunyai bentuk sel satuan kubus muka (Face Center Cubic atau biasanya disingkat menjadi FCC). Untuk paduan besi karbon, austenit hanya ada dan stabil diatas temperatur 723C. Sifatnya seperti ferric yaitu lunak dan ulet. c. Sementic (Fe3C), merupakan ssenyawa logam yang mempunyai kekerasan tinggi atau merupakan fasa terkeras diantara fasa-fasayang mungkin terjadi padabaja, tetapisangat getas. Semenit mengandung unsur karbon6,67%. Sel satuan sementit berbentuk otorombik dan dapat terbentuk dibawah temperatur 1130C. d. Perlit (a + Fe3C), merupakan eutektoid yang sebenarnya terdiri dari dua fasa, yaitu perlit dan simentit. Kedua fasa ini tersusun dengan bentuk lapisanlapisan halus. Perlit hanya bekerja dibawah temperatur 723C dan bersifat diantara perlit dan simentit, yaitu kuat dan cukup keras, sedangkan ketahanan korosinya kurang baik. Kandungan karbon pada perlit untuk paduan besi-

4

karbon sekitar 0,83%, angka ini pada baja dapat berubah menjadi lebih rendah karena adanya unsur-unsur lain. e. Ladeburit (y + Fe3C), merupakan susunan eutektik yang mempunyai kandungan karbon4,3%, yaitu berupa campuran halus antara perlit dan simentik, karena simentik jumlahnya lebih banyak, maka ladeburit sangat keras dan getas. f. Besi delta (besi ), merupakan suatu fasa yang hanya berada diantara temperatur 1400 dan 1535C; mempunyai sel satuan kubus badan, dimana atom-atom karbon dapat larut sampai 0,1%. g. Martensit (M), merupan satu fasa yang sangat keras, tetapi getas.kekerasan martensit tergantung pada persentase kandungan karbon, makin tinggi kandungan karbon , makin tkeras pulak martensit itu.Dalam hal ini harus diingat bahwa struktur martensit ini tidak mungkin dapat dilihatdalam diagram fasa Fe-C, tetapi struktur martensit hanya dapat dilihat dengan menggunakan diagram T-T-T (diagram S).

Tabel 3.1.1 Beberapa kristal (butiran) fas logam

Dengan analisa struktur mikrodapat diamati jenis , bentuk dan ukuran kristallogam,kerusakan logam akibat proses deformasi plastik, proses perlakuan panas, dan perbedan koposisi kimia.Sifat-sifat logam terutama sifat

5

mekanis dan sifat teknologi sangat dipengaruhioleh struktur mikro logam dan paduannya disamping komposisi kimianya. Struktur mikro dari logam dapat diubahdengan jalan perlakuan panas ataupun dengan proses perubahan bentuk (deformasi) dari logam yang akan diuji/diperiksa. Untuk pemeriksaan mikroskopisdari benda uji memerlukan persiapan yang terencana dan sistematis, agar struktur mikro dari dari benda uji dapat terlihat dengan jelas.

Gambar 3.1.2 T-T-T dari baja perkakas

Tipe diagram ini menunjukan ppembentukan sruktur mikrojika satu baja didinginkan dari temperatur martensit/pengerasan ke temperaturyang diberikan (ditunjukan oleh ordinatnya) dan untuk selang waktu tertentu. kurvakurva juga menunjukan temperatur relatif walaupun yang dibutuhkan untuk awal dan akhir tanformasi dan austenit. Diagram ini juga mencatat temperatur bila mana, martensit terbentuk. Adapun proses perlakuan panas,yaitu proses pemanasan dan pendinginan yang terkontrol dengan maksud untuk mengubah sifat-sifat fisik dari suatu logam

6

hingga mencapai sifst-sifat yang dibutuhkan dalam permesinan, pengerjaan, dan pemakaian. Klasifikasi dari proses perlakuan panas secara umum sebagai berikut: Annealing (perlunakan) Tujuan utama proses annealing adalah proses perlunakan agar baja keras dapat dikerjakan melalui permesinan dan pengerjaan dingin. Hal ini dikerjakan dengan memanaskan baja mencapai daerah fasa tunggal austenit dari temperatur krisis Arm, dibiarkan agar temperatur meratai dan sisusul pendinginan perlahan melalui selang transformasi krisis sampai perkiraan temperatur bagian dalam dan bagian luar kira-kira sama.

Gambar 3.1.3. Bagian dari diagram besi karbondengan selang temperaturuntuk annealing, normalizing, hot working dan homogenisasi Normalizing (normalisasi) Proses normalizing hampir sama dengan proses full annealing, yaitu untuk menghasilkan suatu struktur mikro ferric dan perlit yang merata. Dalam proses normalizing terdiri dari pemanasan baja 420C 720C diatas daerah A, dan disusul dengan pendinginan udara. Proses ini

7

biasanya diterapkan pada baja karbon rendah, baja karbon sedang dan baja paduan agar struktur butirnya lebih merata. Tempering (temper) Tempering tujuan untuk memanaskan kembali, baja atau besi cor telah dilakukan atau mengalami proses pengerasan, mencapai temperatur dibawah temperatur eutektoid untuk menghilangkan tegangan dalam dan mengurangi kekerasan.Proses tempering terdiri dari pemanasan baja sampai titik kritis bawah (lihat gambar 3), sehingga menyebabkan pengendapan dari karbon, kemudian baja dibiarkan dinginsecara perlahanlahan. Proses tempering biasanya pada temperatur 150C-650C dan pendinginan dilakukan perlahan. Hardening (Pengerasan) Pengerasan adalah proses pemanasan baja sampai titik kritis, disusul dengan pendinginan cepat. Cara terbaik adalah dengan memasukan dan mencelupkan beberapa potong baja pada berbagai temperatur pengujian kekerasan atau pengamatan mikroskop. Bila temperatur yang tepat telah tercapi, maka akan kerja perubahan nilai kekerasan dan sifat mekanik lainnya.

8

No. Benda Uji Bahan Pembesaran Etsa

: 1 (satu) : ANSI 410 : 400 X : Mital 5

Berdasarkan salah satu metode yang telah dibahas sebelumnya atom atom mikro dari benda diatas: Metode bilangan Lingkaran 1 Lingkaran 2 Lingkaran 3 Lingkaran 4 Lingkaran 5 P1 = 25 butiran P2 = 16 butiran P3 = 19 butiran P4 = 20 butiran P5 = 22 butiran

Rata-rata

= = 20,4 butiran Lt K = 10,053 = 400 X

9

Jumlah ukuran butiran (ASTM gran size number) adlah : G = - 10 6,64 Log

= - 10 6,64 Log = 9,32 butiran

(

)(

)

Dari jumlah butiran per inchi pada pembesaran 400 x (N) adalah: N = 2G-1 = 29,32 -1 = 28,32 = 319,57 Butiran/inchi

Linier number 1 2 3 4 5 6 7 8 Total 5 3 4 2 3 4 3 6 30 2 2 2 3 2 3 14 4 4 5 2 4 5 5 6 35 3 3 1 2 2 2 2 2 17

Keterangan

Tabel 3.1.2 point count

3.2 Alat-alat yang digunakan Peralatan yang digunakan pada percobaan metalografi, antara lain : 1. Mesin gerinda (amplas) dan perlengkapannya. 2. Mesin poles dan perlengkapannya. 3. Mikroskop Metalografi dengan kamera dan perlengkapannya.

10

Gambr 3.2.1. Mesin Gerinda Dan Mesin Mempoles

Gambar 3.2.2. mikroskop Metalografi

11

BAB IV METODE PENGUJIAN

4.1 Tempat & Waktu

Tempat pelaksanaan pengujian Metalografi bertempat di laboraturium metrologi dan fluida jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri lhokseumawe dan waktu pelaksanaan nya pada tanggal 28 Oktober 2011. 4.2 Langkah langkah Pengujian Metalografi Menggunakan Mesin Adapun langkah langkah penguji untuk melakukan uji torsi adalah sebagai berikut: 4.2.1 Langkah Kerja Dengan Mesin Gerinda

1. Pilihlah dan pasanglah kertasampelas mulai dengan ukuran yang paling kasar pada piringan mesin gerinda. 2. Kontrol aliran air dengan memutar kran pengontrol air. 3. Setelah aliran air berjalan dengan baik dan tidak terlalu besar bahan yang telah disalut plasttik dipegang untuk pengerindaan. 4. Digerinda pada tingkat yang kasar dengan arah tegak lurus pada garisgaris pemotong benda kerja. 5. Digerinda pada tingkat yang setengah kasar dengan arah tegak lurus pada penggerindaan pertama. 6. Digerindan pada tingkat yang lebih halus dengan arah tegak lurus pada penggerindaan kedua. 7. Digerinda pada tingkat yang lebih halus dengan arah tegak lurus pada penggerindaan ketiga dan seterusnya. 8. Setelah penggerindaan dengan yang paling halus, kemudian benda kerja dipoles pada mesin poles.

12

4.2.2

Langkah Kerja Dengan mesin Pemoles 1. Pasang kain amplas khusus untuk pemolesan yaitu polishing cloths dengan ukuran paling kasar pada piringan mesin poles. 2. Kontrol aliran air dengan memutar kran pengontrol aliran air. 3. Benda uji yang telah digerinda dipasang untuk pemolesan.

4.2.3

Langkah Pengetsaan 1. Teteskan reagen etsa kedalam cawan secukupnya. 2. Benda kerja dijepit dengan penjapit. 3. Benda kerja dicelupkan kedalam reagen etsa selama 40-50 detik. 4. Bersihkan benda kerja dengan air bersih yang mengalir dan diteruskan pembersihannya dengan alkohol. 5. Benda kerja dikeringkan dengan kertas pembersih. 6. Benda kerja dilanjutkan dengan memeriksa struktur mikro dibawah mikroskop.

4.2.4

Langkah Kerja Pemeriksaan Dengan Mikroskop 1. Setelah benda kerja dietsa dan dibersihkan sampai kering. 2. Siapkan Mikroskop dengan perlengkapannya. 3. Pelajari fungsi-fungsi dari setiap komponennya. 4. Letakkan benda kerja dibawah lensa obyektif mikroskop. 5. Pengamatan dimulai dengan lensa obyektif dengan pembesaran yang paling kecil. 6. Mulailah dengan jarak paling dekat antara lensa obyektif dengan benda kerja untuk menghindari kejanya benturan lensa obyektif dengan dengan permukaan benda kerja. 7. Catat data-data bahan, antara lain: Komposisi kimia. Langkah langkah pengerjaan sebelumnya. Misalnya; proses deformasi dan heat treatmentdan tunjukan fasa-fasa yang terbentuk dengan sketsa

13

BAB V ANALISA DATA DAN PENGUJIAN

Materi Praktikum Pembimbing Praktikum Kelas/Spesialisasi Semester Nama

: Metalografi : Azwar, MT : B3/Produksi : V (Lima) :DIAN MUCHLISIN( 090303011 ) : AZHARI : FADLY ( 090303088 ) ( 090303087 )

5.1 Data Hasil Pengujian

Setelah melakukan pengujian Metalografi terhadap benda uji dari suatu bahan dengan dimensi sebagai berikut : Panjang keseluruhan Diameter Radius : 15 mm : 10 mm : 5 mm

R5

15 10

Gambar 5.1 Dimensi benda uji

14

5.2 Pengolahan data dan hasil pengujian

No. Benda Uji Bahan Pembesaran Etsa

: 1 (satu) : St 37 : 1000 X : Mital 5

Gambar 5.2 Setelah mempoles

Gambar 5.3 Setelah etsa dengan pembesaran 100 mm

15

Gambar 5.4 Setelah etsa dengan pembesaran 400 mm

Gambar 5.5 Setelah etsa dengan pembesaran 1000 mm

16

Berdasarkan salah satu metode telah di analisa atom-atom mikro dari benda uji diatas: a. Metode bilangan Lingkaran 1 Lingkaran 2 Lingkaran 3 Lingkaran 4 Lingkaran 5 P1 = 8 butiran P2 = 6 butiran P3 = 9 butiran P4 = 7 butiran P5 = 11 butiran

Rata-rata

= = 8,2 Butiran

Lt = 10,053 cm K = 1000 X

Jumlah ukuran butiran (ASTM gran size number) adalah: G = - 10 - 6,64 Log = - 10 - 6,64 Log = 0,001226 butir Jumlah butiran per inchi pada pembesaran 1000 x (N) adalah: N= = = = 0,0044996 butiran

(

)(

)

17

b. Persentase fasa grafit dan pearlite dengan menggunakan poin count.

Linier number 1 2 3 4 5 6 7 8 Total 3 2 3 2 3 1 1 2 17 2 2 2 2 3 11 3 1 2 2 1 1 3 2 15 3 3 1 2 1 2 3 2 17

Keterangan

Tabel 5.1 Poin count

Buket Rata,23 November 2011

Azwar,MT Nip:19760514 200112 1 004

18

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN a. Kesimpulan. Setelah melakukan percobaan Metalografi dan menganalisa data yang melalui perhitungan-perhitungan, maka dapat diambil kesimpulan antara lain : 1. Dapat memotret struktur logam dengan menggunakan kamera mikroskop. 2. Dapat menghitung jumlah butiran.

19

DAFTAR PUSTAKA

Buehler, Ltd., MetalographicSample Preparation: Cutting, Grinding, Mounting, Vol. 20, No, 2, Buehler Ltd, Illinois, 1989.

20