LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM MATERIAL TEKNIK

(1)

LAPORAN AKHIR PRAKTIKUM MATERIAL

TEKNIK

MARCO SEPTIAN

0906551363

KELOMPOK 8C

LABORATORIUM METALOGRAFI DAN HST

DEPARTEMEN MESIN FTUI

(2)

DEPOK 2010

(3)

DAFTAR ISI

COVER...1

KARTU PRAKTIKUM...2

DAFTAR ISI...3

BAB.1 PREPARASI SAMPEL...4

I.1 PEMOTONGAN (CUTTING)...4

I.2 MOUNTING...5

I.3 PENGAMPELASAN (GRINDING)...8

I.4 PEMOLESAN (POLISHING)...10

I.5 ETSA (ETCHING)...12

BAB II. PERCOBAAN JOMINY...14

BAB III. PEMBAHASAN...16

III.1 PREPARASI SAMPEL...16

III.1.1 HASIL MOUNTING...16

III.1.2 HASIL PENGAMPLASAN (GRINDING)...16

III.1.3 HASIL PEMOLESAN (POLISHING)...18

III.1.4 HASIL ETSA (ETCHING)...19

III.2 PENGAMATAN STRUKTUR MIKRO...20

III.2.1 HASIL FOTO SAMPEL 1...20

III.2.1.1 PEMBAHASAN ...20

III.2.2 HASIL FOTO SAMPEL 2...22

III.2.1 PEMBAHASAN...22

III.2.1 HASIL FOTO SAMPEL 3...23

III.2.1.1 PEMBAHASAN...24

III.4 PERCOBAAN JOMINY...25

III.4.1 GRAFIK & HASIL PERHITUNGAN...25

III.4.2 CONTOH PERHITUNGAN...25

III.4.3 PEMBAHASAN GRAFIK...26

BAB IV. KESIMPULAN & SARAN...29

IV.1 KESIMPULAN...29

IV.1.1 PREPARASI SAMPEL...29

IV.1.2 FOTO MIKRO...29

IV.1.3 PERCOBAAN JOMINY...29

IV.2 SARAN...30

(4)

BAB I. PREPARASI SAMPEL I.1 PEMOTONGAN (CUTTING)

I.1.1 Tujuan

Mengetahui prosedur proses pemotongan sampel dan menentukan teknik pemotongan yang tepat dalam pengambilan sampel metalografi, sehingga didapat benda uji yang representatif.

I.1.2 Dasar Teori

Pemilihan sampel yang tepat dari suatu benda uji studi mikroskopik merupakan hal yang sangat penting. Pemilihan sampel tersebut didasarkan pada tujuan pengamatan yang hendak dilakukan. Pada umumnya bahan komersil tidak homogen, sehingga satu sampel yang diambil dari suatu volume besar tidak dapat dianggap representatif. Pengambilan sampel harus direncanakan sedemikian sehingga menghasilkan sampel yang sesuai dengan kondisi rata-rata bahan atau kondisi di tempat-tempat tertentu (kritis), dengan memperhatikan kemudahan pemotongan pula. Secara garis besar, pengambilan sampel dilakukan pada daerah yang akan diamati mikrostruktur maupun makrostrukturnya. Sebagai contoh, untuk pengamatan mikrostruktur material yang mengalami kegagalan, maka sampel diambil sedekat mungkin pada daerah kegagalan (pada daerah kritis dengan kondisi terparah), untuk kemudian dibandingkan dengan sampel yang diambil dari daerah yang jauh dari daerah gagal. Perlu diperhatikan juga bahwa dalam proses memotong, harus dicegah kemungkinan deformasi dan panas yang berlebihan. Oleh karena itu, setiap proses pemotongan harus diberi pendinginan yang memadai.

Ada beberapa sistem pemotongan sampel berdasarkan media pemotong yang digunakan, yaitu meliputi proses pematahan, pengguntingan, penggergajian, pemotongan abrasi (abrasive cutter), gergaji kawat, dan EDM (Electric Discharge Machining). Berdasarkan tingkat deformasi yang dihasilkan, teknik pemotongan terbagi menjadi dua, yaitu :

• Teknik pemotongan dengan deformasi yang besar, menggunakan gerinda • Teknik pemotongan dengan deformasi kecil, menggunakan low speed diamond saw

I.1.3 Metodologi dan Penelitian Alat dan Bahan

• Bahan : sampel pengujian, media pendingin (pelumas) • Alat : sample holder, saw blade, mesin pemotong

(5)

Flow Chart

I.2 MOUNTING I.2.1 Tujuaan

Percobaan ini bertujuan untuk menempatkan sampel pada suatu media, untuk memudahkan penanganan yang berukuran kecil dan tidak beraturan tanpa merusak sampel.

Spesimen 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 :

Tentukan daerah pemilihan sampel yang representatif

Letakkan benda yang akan dipotong pada sample holder

Letakkan beban pada ujung/pangkal sample holder

Pastikan saw blade tercelup kedalam media pendingin (pelumas)

Nyalakan alat pemotong

Amati permukaan hasil potong – deformasi pada permukaan sampel

(6)

• 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

Media mounting yang dipilih haruslah sesuai dengan material dan jenis ragam etsa yang akan digunakan. Pada umumnya mounting menggunakan material palstik dan 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 castasble 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 bubukyang tersedia dengan warna yang beragam.

• Alat : cetakan (alat khusus compression mounting)

• Bahan : sampel pengujian; resin, hardener (castable mounting); bubuk bakelit ( compression mounting)

Flow Chart Proses a. Castable Mounting

Siapkan cetakan silinder

(7)

b. Compression Mounting

Letakkan sample pada dasar cetakan

Siapkan resin sebanyak 1/3 bagian cetakan

Tuangkan resin yang telah dicampur hardener ke dalam cetakan

Campur resin dengan 15 tetes hardener

Biarkan selama 25-30 menit hingga resin mengeras

Keluarkan mounting dari cetakan

Persiapkan permukaan sampel

Letakkan piston hingga naik ke bagian atas silinder

Letakkan permukaan sample hingga menempel pada permukaan piston

Kurangi tekanan sehingga piston turun

Tuangkan bubuk bakelit dalam silinder secukupnya

Tutup bagian atas silinder dengan dies penutup

Pasang pemanas pada tempatnya

(8)

I.3 PENGAMPELASAN (GRINDING) I.3.1 Tujuan

Untuk meratakan dan menghaluskan permukaan sampel dengan cara menggosokkan sampel pada kain abrasif / amplas.

Sampel yang baru saja dipotong atau sampel yang telah terkorosi memiliki permukaan yang kasar. Permukaan yang kasar tersebut harus diratakan agar pengamatan struktur mudah dilakukan. Pengamplasan dilakukan dengan menggunakan kertas amplas yang ukuran abrasifnya dinyatakan dengan mesh. Urutan pengamplasan harus dilakukan dari nomor mesh yang rendah (hingga 150 mesh) ke nomor mesh yang tinggi (180 hingga 600

Aktifkan pemanas

Pertahankan tekanan sesuai standar

Setelah tekanan stabil, tunggu selama 5 menit, kemudian lepaskan

pemanas.

Pasang blok pendingin

Mounting telah dingin

Turunkan tekanan hingga 1 atm

Buka dies penutup

Keluarkan sampel Buka dies penutup Keluarkan sampel

(9)

mesh). Ukuran grit pertama yang dipakai tergantung pada kekerasan permukaan dan kedalaman kerusakan yang ditimbulkan oleh pemotongan. Lihat tabel berikut ini:

Jenis alat potong Ukuran kertas amplas (grit) untuk pengamplasan pertama

Gergaji pita 60 – 120

Gergaji abrasif 120 – 240

Gergaji kawat / intan kecepatan rendah 320 – 400

Hal yang harus diperhatikan pada saat pengamplasan adalah pemberian air. Air berfungsi sebagai pemindah geram, memperkecil kerusakan akibat panas yang timbul sehingga dapat merubah struktur mikro sampel dan memperpanjang masa pemakaian kertas amplas. Hal lain yangharus diperhatikan adalah ketika melakukan perubahan arah pengamplasan, maka arah yang baru adalah 450/900 terhadap arah sebelumnya.

I.3.3 Metodologi Penelitian Alat dan Bahan

• Bahan : sampel pengujian, kertas amplas berbagai grit, air • Alat : mesin amplas

Flow Chart Proses

Potong kertas amplas 120 # membentuk lingkaran

Pasang kertas amplas pada mesin amplas

Nyalakan mesin pada kecepatan rendah

Tuangkan air pada permukaan kertas amplas secara kontinu

Pegang erat sampel, kemudian letakkan sampel pada permukaan kertas amplas

(10)

I.4 PEMOLESAN (POLISHING) I.4.1 Tujuan

Pemolesan bertujuan untuk mendapatkan permukaan sampel yang halus dan mengkilat seperti akca tanpa gores.

I.4.2 Teori Dasar

Setelah di amplas sampai halus (600 grit), sampel harus dilakukan pemolesan. Pemolesan bertujuan untuk memperoleh permukaan sampel yang halus, bebas goresan dan mengkilap seperti cermin serta menghilangkan ketidakteraturan sampel hingga orde 0,01 µm. Permukaan sampel yang akan diamati dibawah mikroskop harus benar-benar rata. Apabila permukaan sampel kasar/bergelombang, maka pengamatan struktur mikro akan sulit untuk dilakukan karena cahaya yang datang darimikroskop dipantulkan secara acak oleh permukaan sampel. Hal ini dapat dijelaskan pada gambar berikut :

Permukaan halus Permukaan kasar Tahap pemolesan kasar terlebih dahulu dilakukan kemudian dilanjutkan dengan pemolesan halus. Terdapat tiga metode pemolesan antara lain sebagai berikut :

Tambah kecepatan putaran sesuai kebutuhan

Ubah arah pengamplasan 45o_{atau 90}o_{terhadap arah}

sebelumnya

Ganti kertas amplas dengan grit yang lebih tinggi, hingga diperoleh permukaan yang halus dan rata

(11)

a. Pemolesan elektrolit kimia

Mempunyai hubungan rapat arus dan tegangan bervariasi untuk larutan elektrolit dan material yang berbeda untuk tegangan, terbentuk lapisan tipis pada permukaan, dan hampir tidak ada arus yang lewat, maka terjadi proses etsa. Sedangkan pada tegangan tinggi

terjadiproses pemolesan.

b. Pemolesan kimia mekanis

Merupakan kombinasi antara etsa kimia dan pemolesan mekanis yang dilakukan serentak diatas piringan halus. Partikel pemoles abrasif dicampur dengan larutan pengetsa yang umum digunakan.

c. 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 perunggu.

• Bahan : sampel pengujian, kain poles, alumina • Alat : mesin poles

Pasang kain poles pada mesin poles

Tuangkan sedikit alumina pada permukaan kain poles

Nyalakan mesin poles pada kecepatan rendah

Letakkan sample pada permukaan kain poles

Lakukan pemolesan dengan memutar sample pada porosnya secara kontinu dan perlahan

(12)

I.5 ETSA (ETCHING) I.5.1 Tujuan

• Mengamati dan mengidentifikasi detil struktur logam dengan bantuan mikroskop optik setelah terlebih dahulu dilakukan proses etsa pada sampel

• Mengetahui perbedaan antara etsa kimia dengan elektro etsa serta aplikasinya • Dapat melakukan preparasi sampel metalografi secara baik dan benar

I.5.2 Teori Dasar

Etsa merupakan proses penyerangan/pengikisan batas butir secara selekti fdan terkendali dengan pencelupan kedalam larutan pengetsa baik menggunakan listrik maupun tidak ke permukaan sampel sehingga detil struktur yang akan diamati 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.

Etsa dibagi menjadi dua macam, yaitu : a. 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. Perlu diingat bahwa waktu etsa jangan terlalu lama (umumnya sekitar 4-30 detik), dan setelah di etsa segera dicuci dengan air mengalir lalu dengan alkohol kemudiandikeringkan.

b. Elektro Etsa (Etsa Elektrolitik)

Merupakan proses etsa dengan menggunakan reaksi elektroetsa. Cara ini dilakukan dengan pengaturan tegangan dan kuat arus listrik serta waktu pengetsaan. Etsa jenis ini biasanya khusus untuk Stainless Steel karena dengan etsa kimia sulit untuk mendapatkan detail

Tambahkan lagi alumina jika perlu

Lakukan pemolesan hingga diperoleh permukaan yang mengkilat

(13)

strukturnya.khusus untuk Stainless Steel karena dengan etsa kimia sulit untuk mendapatkan detail strukturnya.

Daerah A – B : daerah proses etsa Daerah B – C : daerah tidak stabil Daerah C – D : daerah poles

Daerah D – E : terjadi evolusi oksigen pada anoda, dimana gelembung gas melekat dan menetap pada permukaan anoda untuk waktu

yang lama, sehingga menyebabkan pitting

• Bahan : Zat etsa; FeCl3, Nital 2%, HF 0,5% dan asam oksalat (H2C2O4) 15g/100ml air.

• Alat : blower, cawan gelas dan pipet, alat elektro-etsa; rectifier, amperemeter, penjepit sampel konduktif

I (mA/cm2₎ B A C D E _{(Grafik hubungan}

rapat arus dan tegangan)

Pembersihan sampel dengan air dan alkohol

Meneteskan zat etsa pada sampel selama beberapa

detik

(14)

BAB II. PERCOBAAN JOMINY

II.1 Tujuan

 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

II.2 Teori Dasar

Proses kombinasi pemanasan dan pendinginan yang bertujuan mengubah struktur mikro dan sifat mekanis logam disebut perlakuan panas (heat treatment). Logam yang didinginkan dengan kecepatan dan media pendingin berbeda memberikan perubahan struktur mikro yang berbeda pula. Setiap struktur mikro yang terbentuk (martensit, bainit, ferit dan perlit) merupakan hasil transformasi fasa austenit. Tiap fasa tersebut terbentuk pada kondisi pendinginan yang berbeda-beda sebagaimana yang dapat dilihat pada diagram CCT dan TTT. Tiap fasa memiliki nilai kekerasan yang berbeda-beda. Dengan pengujian Jominy (jominy test) dapat dibuktikan bahwa laju pendinginan yang berbeda-beda akan menghasilkan kekerasan bahan yang berbeda. Pada percobaan ini, sampel dipanaskan hingga suhu austenit, selanjutnya didinginkan secara merata, lalu dihitung nilai kekerasannya. Nilai kekerasan berbanding lurus dengan jarak dari tempat berakhirnya quenced. Makin lambat laju pendinginan logam, makin banyak matriks perlit yang ditampilkan dan kekerasan makin turun.

III. Metodologi dan Penelitian Alat dan Bahan

• Batang baja sebagai benda uji (d = 2.5 cm, L = 10 cm) • Oven Muffle temperatur max. 11000_C

• Kran air dengan tekanan cukup • Amplas

• Alat penguji kekerasan Brinell • Mikroskop pengukur jejak

(15)

Siapkan batang benda uji, amplas salah satu sisi batang untuk penjejakan

Panaskan batang uji dalam oven dengan temperatur preheating 350o_{C selama 15 menit dan temperatur austenisasi 900}o_{C selama}

30 menit

Keluarkan batang dari oven dengan cepat dan letakkan batang tersebut pada alat bangku Jominy

Bersihkan bagian untuk penjejakan dengan amplas

Lakukan penjejakan Brinell pada 15 titik yang berjarak sama

Ukur besarnya diameter jejak yang didapat

Perhitungan kekerasan dengan rumus:

HB = 2P/π D (D-√D2_{– d}2_{); P = beban yang digunakan Kg}

Buat/isi kolom pada lembar data

Hitung kekerasan pada setiap lokasi penjejakan dengan menggunakan rumus kekerasan Brinell

(16)

BAB III. PEMBAHASAN

III.1 PREPARASI SAMPEL III.1.1 HASIL MOUNTING

Percobaan mounting ini bertujuan untuk menempatkan sampel pada suatu media untuk memudahkan penanganan yang berukuran kecil dan tidak beraturan tanpa merusak sampel. Apabila sampel yang akan kita ujikan sudah berukuran cukup besar, maka proses mounting ini tidak perlu dilakukan lagi. Ada 2 metode dalam melakukan mounting, yaitu Castable Mounting dan Compression Mounting.

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.

Pada saat akan memulai percobaan, kami mendapat sampel yang sudah di mounting. Sampel yang kami dapat adalah Medium Carbon, Gear Carborizing, dan CuZn. Dari hasil mounting yang kami dapat, hasil mounting tersebut berbentuk bulat dan di dalamnya sudah terdapat sampel yang akan diujikan. Mounting tersebut memiliki permukaan yang tidak rata atau disebut cacat Tacky Tops dan sedikit cacat bubbling, dan permukaan yang berkerut akibat isolasi. Di beberapa bagian juga terdapat discoloration.

Discoloration menyebabkan permukaan sampel setelah dimounting menjadi sedikit kekuning-kuningan akibat resin yang telah teroksidasi sehingga dapat mengakibatkan perubahan warna pada cetakan mounting. Cacat bubbling disebabkan adanya udara yang terperangkap pada saat pengadukan resin dengan hardener, untuk itu pengadukan harus dilakukan tidak terlalu cepat. Sedangkan cacat tacky tops menyebabkan permukaan sampel menjadi tidak rata akibat perbandingan antara resin dan hardener tidak rata pembagiannya. Pencegahannya dapat berupa menyeimbangkan perbandingan antara resin dan hardener serta pengadukan yang perlahan-lahan serta merata.

III.1.2 HASIL PENGAMPLASAN (GRINDING)

Setelah melakukan proses mounting, selanjutnya adalah melakukan grinding atau pengamplasan. Tujuan dari grinding ini adalah untuk meratakan dan menghaluskan permukaan

(17)

sampel. Setelah mendapatkan hasil mounting dengan permukaan kasar dan tidak rata, permukaan yang kasar tersebut harus diratakan agar pengamatan struktur mudah dilakukan.

Pengamplasan dapat dilakukan baik secara manual maupun otomatis. Pengamplasan secara manual lebih sulit dan memakan waktu lebih lama, karena kita harus menggosok sampel ke amplas secara terus – menerus hingga permukaan halus. Lain halnya jika melakukan pengamplasan secara otomatis. Pengamplasan secara otomatis mendapatkan hasil yang lebih optimal dan mempercepat kerja.

Pengamplasan dilakukan dengan menggunakan kertas amplas yang ukuran butir abrasifnya dinyatakan dengan mesh. Urutan pengamplasan harus dilakukan dari nomor mesh yang rendah (hingga 150 mesh) ke nomor mesh yang tinggi (180 hingga 600 mesh). Ukuran grit pertama yang dipakai tergantung pada kekasaran permukaan dan kedalaman kerusakan yang ditimbulkan oleh pemotongan.

Hal yang harus diperhatikan pada saat pengamplasan adalah pemberian air. Air berfungsi sebagai pemidah geram, memperkecil kerusakan akibat panas yang timbul yang dapat merubah 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 90}0_{terhadap arah sebelumnya.}

Disamping itu, dalam proses pengamplasan, ada 2 material yang kita gunakan, yaitu material berbahan ferrous dan non-ferrous. Untuk mengamplas material berbahan ferrous, kita harus meletakkan sampel di pinggir kertas amplas (berada jauh dari pusat rotasi amplas) dan untuk mengamplas bahan non-ferrous, kita meletakkan sampel di dekat pusat rotasi amplas (bagian tengah). Tujuan dilakukannya hal tersebut adalah untuk mengurangi kemungkinan sisa - sisa amplas benda yang lebih keras yang tertinggal di kertas amplas dapat ikut mengikis sampel yang lebih lunak bila sampel yang lebih keras berada dekat dengan pusat rotasi.

Pada percobaan menggunakan mesin otomatis, kami menggunakan mesin amplas 1000 dan 1500, sedangkan pada pengamplasan manual, kami menggunakan amplas ukuran 200 dan 800.

Hasil yang kami lakukan pada proses pengamplasan adalah sampel yang diamplas mengalami goresan – goresan yang cukup banyak, sehingga kami harus mengulangi proses pengamplasan beberapa kali hingga permukaannya menjadi halus. Cara mengatasi goresan – goresan tersebut adalah pada saat mengamplas, kita tidak boleh menekan sampel terlalu kuat ke amplas dan juga kita harus memutar arah pengampelasan 450_{atau 90}0_{terhadap arah}

sebelumnya. Namun kita tetap harus memegang sampel dengan kuat agar sampel tersebut tidak terlempar keluar dari mesin yang berputar dengan cepat.

(18)

• Memotong kertas amplas membentuk lingkaran

Tujuan memotong kertas amplas ini adalah agar kertas amplas melekat dengan kuat pada mesin amplas dengan menjepit kertas pada permukaan mesin.

• Memasang kertas amplas pada mesin amplas

Kertas amplas dipasang pada mesin amplas dan pemasangan kertas amplas harus diberi air agar kertas amplas melekat pada permukaan secara merata dan untuk menghindari friksi antara kertas amplas dengan permukaan mesin amplas.

• Menyalakan mesin amplas pada kecepatan rendah, kemudian menuangkan air pada permukaan amplas secara kontinu.

• Memegang erat sampel, kemudian meletakannya pada permukaan kertas amplas secara kontinu.

• Mengubah arah pengampelasan 450_{atau 90}0_{terhadap arah sebelumnya.}

Arah pengampelasan yang harus selalu dijaga tetap untuk satu jenis ukuran amplas dan baru diubah secara tegak lurus terhadap arah sebelumnya ketika jenis ukuran amplas diganti. Perubahan arah tersebut dilakukan agar alur-alur yang terjadi dapat dihilangkan.

• Mengganti dengan kertas amplas dengan grit yang lebih tinggi, hingga diperoleh permukaan yang halus dan rata.

III.1.3 HASIL PEMOLESAN (POLISHING)

Setelah melakukan pengamplasan (grinding), langkah selanjutnya adalah melakukan pemolesan atau polishing. Pemolesan bertujuan untuk mendapatkan permukaan sampel yang halus dan mengkilap seperti kaca tanpa gores serta menghilangkan ketidakteraturan sampel hingga 0,01 mikron.

Dalam proses pemolesan ini, kami menggunakan sebuah alat poles. Alat poles ini ada dua macam, yaitu alat poles untuk material ferrous dan non-ferrous. Dalam proses pengamplasan ini, juga menggunakan air untuk membantu mempercepat penghalusan permukaan serta menggunakan zat alumina (Al2O3) yang dilarutkan dalam air. Fungsi dari

alumina tersebut adalah sebagai zat pengkikis material yang sangat halus, sehingga hasil permukaan sampel yang didapat dapat sangat halus.

Kami menggunakan 3 sampel yang masing – masing berupa medium carbon, gear carburizing, dan CuZn. Untuk sampel medium carbon dan gear carburizing, menggunakan mesin poles paduan ferrous sedangkan CuZn menggunakan mesin poles paduan non-ferrous.

Dalam pemolesan, hal – hal yang harus kita lakukan adalah memutar-mutar permukaan sampel pada mesin poles yang telah diberi alumina sambil secara kontinu menambahkan air

(19)

pada pusat mesin poles untuk menghilangkan geramnya. Air yang ditambahkan harus lebih sedikit dari yang kita lakukan pada saat proses pengamplasan.

Sering dalam proses pemolesan ini, terjadi cacat yang berupa permukaan menjadi tidak rata atau bahkan permukaanya menjadi kusam, tidak seperti yang telah kita lakukan pada proses pengamplasan. Pada permukaan yang kusam, proses pemolesan hanya sebentar, lain hal-nya dengan permukaannya menjadi tidak rata, maka proses pemolesan menjadi lebih lama. Hal tersebut dapat terjadi karena disebabkan karena bahan autosol atau alumina yang digunakan sangat sedikit atau terlalu kental sehingga bukannya permukaan menjadi halus, melainkan struktur dalamnya mengalami perubahan akibat gesekan yang mengakibatkan temperatur sampel meningkat yang mungkin juga ditambah dengan menjalankan mesin poles dengan kecepatan yang terlalu tinggi.

Dari hasil sampel yang kami poles, seringkali sampel kami menjadi kusam dan ada juga yang menjadi tidak rata. Maka dari itu harus dilakukan pengamplasan ulang lalu dipoles kembali, namun untuk sampel yang kusam, cuku melakukan proses pemolesan hingga hasil yang diinginkan didapat.

III.1.4 HASIL ETSA (ETCHING)

Setelah melalui proses pemolesan, maka selanjutnya adalah melakukan etsa. 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.

Dalam melakukan proses etsa, kami memakai zat – zat yang berbeda tergantung dari matrial sampel. Untuk sampel medium carbon dan gear carburizing menggunakan zat etsa Nitrid Acid yang waktu pencelupannya sekitar 5-10 detik. Sedangkan pada CuZn, zat yang digunakan adalah Ferric Chloride yang waktu pencelupannya sekitar 10-15 detik. Setelah ketiga sampel tersebut dicelupkan ke dalam zat, maka sampel – sampel tersebut harus dicuci dengan air dan alkohol kemudian dikeringkan menggunakan hair dryer. Fungsi dari alkohol tersebut adalah untuk menghentikan laju reaksi sementara dari zat etsa.

Dalam proses etsa yang kami lakukan, sampel medium carbon dan gear carburizing mengalami kegagalan karena kurangnya etsa yang dilakukan. Kami hanya mencelupkan selama 7 detik, sehingga kami harus mengulangi proses etsa tersebut.

Beberapa hal yang harus dihindari ketika melakukan etsa adalah sampel yang telah di-etsa tidak boleh menyentuh permukaan apapun, jika hal itu terjadi, maka harus diulangi lagi dari proses poles. Selain itu, hindari waktu pencelupan zat etsa yang terlalu lama karena akan mengakibatkan permukaan sampel menjadi gosong.

(20)

III.2 PENGAMATAN STRUKTUR MIKRO III.2.1 HASIL FOTO SAMPEL 1

Foto Hasil Percobaan

Keterangan : Gear Carburizing Perbesaran : 500x

Etsa : Nitrid Acid

Foto Literatur

Keterangan : Gear Carburizing Perbesaran : 500x

Etsa : Nitrid Acid III.2.1.1 PEMBAHASAN

Karburisasi adalah proses yang dilakukan menggunakan media karbon aktif dan energizer 10 persen BaCO3. Proses ini berlangsung pada temperatur 950O_{C dengan holding}

(21)

menunjukkan bahwa penambahan waktu karburasi (dari 1 jam ke 2 jam) mengakibatkan terjadinya peningkatan kedalaman penetrasi karbon dari 1,05 mm menjadi 1,46 mm. Tujuan dari proses karburising adalah untuk mengeraskan permukaan (kulit) baja hingga kedalaman tertentu, sedangkan bagian dalamnya tetap ulet. Sebab dengan proses karburising tersebut akan terjadi disfusi atom karbon dari media (carburizer) ke kulit baja. Difusi atom akan terjadi jika ada beda konsentrasi. Tingkat karburisasi bergantung pada suhu dan waktu pemanasan baja. Semakin tinggi suhu dan waktu pemanasan maka tingkat karburisasinya juga semakin besar. Ini bisa dibuktikan dengan semakin dalamnya penetrasi atom karbon yang menembus kulit baja dan semakin naiknya kerasan pada kulit baja tersebut.

Dari foto di atas, terlihat jelas batasnya. Bagian yang berwarna lebih gelap menunjukkan batas karbon yang terkarburisasi. Bila dibandingkan dengan foto literature, foto terlihat sama. Baja karburisasi banyak digunakan dalam industri otomotif. Khususnya dalam pembuatan bodi mobil.

III.2.2 HASIL FOTO SAMPEL 2

Foto Hasil Percobaan Keterangan : Cu-Zn Perbesaran : 200x

Fasa :

α

dan β

(22)

Foto Literatur Keterangan : Cu-Zn 28000 Perbesaran : 200 x Fasa :

α

dan β Etsa : NH4OH + Air + H2O2 III.2.2.1 PEMBAHASAN

Cu-Zn merupakan paduan yang cukup banyak dikenal orang. Nama lainnya adalah brass atau kuningan.

Kuningan merupakan paduan antara Cu dengan Zn yang dalam hal ini memiliki kadar Zn sebesar 30 %. Berdasarkan literatur, bagian yang berwarna kemerahan merupakan paduan dengan kadar Zn + 30 %, sedangkan daerah yang lebih muda warnanya merupakan paduan dengan kadar Zn yang lebih rendah.

Dilihat dari gambar kuningan memiliki dua fasa, yaitu alfa dan beta, yang berarti kuningan tersebut adalah jenis brass. Kuningan memiliki sifat ketahanan korosi dan aus yang lebih rendah dibanding bronze atau perunggu, tetapi memiliki mampu cor yang lebih baik. Pada gambar diatas dapat dilihat terdapat daerah yang lebih terang dan daerah yang lebih gelap. Daerah yang lebih gelap adalah daerah dengan kadar Zn yang lebih tinggi dan daerah yang lebih terang adalah daerah dengan kadar Zn yang lebih rendah.

Pada diagram fasa kuningan untuk 70-30, fasa α merupakan fasa yang lunak dan mudah dikerjakan, sedangkan pada diagram fasa kuningan untuk 60-40 fasa α +β mempunyai kekuatan tinggi, dan banyak paduan dari ini yang mempunyai kekuatan tarik yang tinggi. Paduan dengan kira-kira 45%Zn mempunyai kekuatan yang paling tinggi akan tetap tidak dapat dikerjakan, jadi hanya dipergunakan untuk paduan cor. Kuningan/brass tersebut adalah jenis

(23)

naval brass yang memiliki ketahanan korosi yang baik, aus yang lebih rendah dari brons, dengan mampu cor yang baik dan harga yang murah.

III.2.3 HASIL FOTO SAMPEL 3

FOTO HASIL PERCOBAAN Keterangan : Med-C Perbesaran : 500x Etsa : Nital 2%

FOTO LITERATUR

Keterangan : Med-C AISI 1045 Perbesaran : 500x

(24)

III.2.3.1 PEMBAHASAN

Foto mikro diatas terlihat menyerupai dengan baja AISI 1045 yang ada di-literatur yaitu baja AISI 1045 yang dinormalisasi dengan austenisasi pada suhu 845o_{C, lalu didinginkan}

diudara, dan kemudian ditemper selama 2 jam pada suhu 480o_{C. Namun mungkin serupa seperti}

pada sampel sebelumnya, sekilas terlihat bahwa fasa pearlite pada foto literatur lebih besar dibanding foto percobaan, hal ini mungkin karena perbedaan komposisi atau mungkin juga perbedaan perlakuan terhadap sampel untuk foto literatur dengan sampel percobaan. Fasa yang terlihat ialah ferit yang berwarna putih dan pearlit yang berwarna hitam (gelap). Pada foto asli terlihat butir-butir ferrite yang besar-besar dengan perbesaran juga 500x. Pada foto pearlit, sama seperti sebelumnya, butir-butir pearlite terlihat hitam juga karena struktur perlit yang berbentuk lamellar, dimana lamelar-lamelar tersebut sangat rapat, sehingga terlihat seperti hitam karena perbesaran dan depth of field mikroskop tidak dapat mencapainya. Apabila depth of field-nya tercapai, maka butir pearlit akan terlihat berlamel atau bergaris-garis.

Seperti komposisi baja pada umumnya, pada baja Med-C ini juga mengandung Mn, P dan S, namun jumlah unsur-unsur ini bisa terbilang cukup tinggi. Unsur unsur tersebut secara umum akan meningkatkan kekuatan dari baja, dan kemudian secara khusus adanya unsur S pada baja ini menbuat baja ini lebih mudah untuk dilakukan proses machining.

Baja Med-C memiliki komposisi struktur ferrit dan pearlit. Ferit merupakan fasa yang memiliki kekuatan yang rendah dan memiliki struktur kristal BCC (Body Centered Cubic). Apabila ferit memiliki ukuran butir yang halus, maka material akan memiliki keuletan dan mampu bentuk yang baik. Fasa perlit merupakan campuran dari ferit dan sementit, dimana 2 fasa ini adalah hasil transformasi dari fasa austenit. Pembentukan fasa pearlit memerlukan pendinginan lambat dari daerah austenit.

Hasil foto yang diambil terlihat ada sebagian gambar foto yang terlihat agak kurang fokus, pada bagian pinggir foto. Kemungkinan terjadinya ketidakfokusan ini disebabkan oleh permukaan sampel yang cembung. Permukaan yang cembung ini mungkin terjadi karena ketika sewaktu pengamplasan atau pemolesan sampel uji tidak dilakukan dengan prosedur yang benar. Namun secara umum, gambar struktur yang terbentuk sangat jelas dan mudah untuk diidentifikasi.

Aplikasi dari baja Med-C ini biasanya digunakan sebagai roda dan rel kereta api, gears, crankshaft dan bagian mesin lainnya, yang pada prinsipnya merupakan struktur yang membutuhkan kombinasi ketangguhan yang tinggi, ketahanan aus, dan kekuatan.

(25)

III.4 PERCOBAAN JOMINY

III.4.1 GRAFIK & HASIL PERHITUNGAN

Data yang kami dapatkan dari percobaan Jominy adalah sebagai berikut: Diameter Bola (D) = 3.2 mm

Beban (P) = 187.5 kg

Titik ke- X(mm) Y(mm) d (diameter

indentor) BHN Jarak dari End-Quench 1 0.617 mm 0.530 mm 0.5735 mm 720.335 BHN 0.5 cm 7 0.625 mm 0.828 mm 0.7265 mm 446.635 BHN 3.5 cm 15 0.962 mm 0.957 mm 0.9595 mm 253.474 HBN 7.5 cm

III.4.2 CONTOH PERHITUNGAN

Setelah dilakukan penjejakan kekerasan di 15 titik yang berjarak sama dan mengukur besarnya diameter jejak yang didapat, maka langkah selanjutnya adalah menghitung kekerasan yang bisa didapat dengan menggunakan rumus:

Contoh perhitungan yang diambil dari salah satu data yang ada: Diketahui:

X = 0.617 mm Y = 0.530 mm

(26)

III.4.3 PEMBAHASAN GRAFIK

Setelah melakukan perhitungan, saya akan membahas grafik yang telah dihasilkna oleh percobaan jominy. Ada 2 tujuan dari percobaan jominy, yaitu:

1. Mendapatkan hubungan antara jarak permukaan dengan pendinginan langsung dengan kekerasan bahan.

2. Mendapatkan hubungan antara kecepatan pendinginan dengan fasa yang terbentuk serta mendapatkan sifat kekerasan dari fasa tersebut.

Proses kombinasi pemanasan dan pendinginan yang bertujuan mengubah struktur mikro dan sifat mekanis logam disebut perlakuan panas (heat treatment). Pengujian Jominy ini telah distandardisasikan oleh ASTM, SAE, dan AISI. Setelah sampel dipanaskan hingga 9000_C,

sampel akan didinginkan dalam air yang mengalir. Sampel akan merespon pendinginan yang diperlukan. Bagian bawah sampel yang dialiri air mengalir akan mengalami pendinginan paling cepat dan bagian bawah tersebut akan terbentuk fase martensit hingga bagian atas adalah fase ferrit. Fase martensit menunjukkan bahwa sampel tersebut memiliki tingkat kekerasan paling keras. Sebaliknya fase ferrit menunjukkan tingkat kekerasan yang paling lunak di antara fase lainnya.

Logam yang didinginkan dengan kecepatan dan media pendingin berbeda memberikan perubahan struktur mikro yang berbeda pula. Setiap struktur mikro yang terbentuk (martensit, bainit, ferit dan perlit) merupakan hasil transformasi fasa austenit. Tiap fasa tersebut terbentuk pada kondisi pendinginan yang berbeda-beda sebagaimana yang dapat dilihat pada diagram CCT dan TTT. Tiap fasa memiliki nilai kekerasan yang berbeda-beda. Dengan pengujian Jominy (jominy test) dapat dibuktikan bahwa laju pendinginan yang berbeda-beda akan menghasilkan kekerasan bahan yang berbeda. Pada percobaan ini, sampel dipanaskan hingga suhu austenit, selanjutnya didinginkan secara merata, lalu dihitung nilai kekerasannya. Nilai kekerasan berbanding lurus dengan jarak dari tempat berakhirnya quenced. Makin lambat laju pendinginan logam, makin banyak matriks perlit yang ditampilkan dan kekerasan makin turun.

(27)

Berikut adalah perbedaan grafik literatur dengan grafik percobaan jominy yang kami lakukan.

(28)

Dapat dilihat pada grafik percobaan yang kami lakukan dengan grafik literatur menunjukkan gambar yang hampir sama. Yang berarti proses yang telah kami lakukan sudah benar. Namun apabila ada perbedaan antara grafik percobaan dan grafik literatur, maka sudah pasti ada kesalahan dalam proses yang telah dilakukan. Pada grafik tersebut menunjukkan bahwa sampel memiliki kekerasan yang berbeda seiring dengan laju pendinginan. Semakin jauh jarak indentasi dari end-quench, maka kekerasannya pun semakin lemah.

(29)

BAB IV. KESIMPULAN & SARAN IV.1 KESIMPULAN

IV.1.1 PREPARASI SAMPEL IV.1.1.1 MOUNTING

Proses mounting hanya dilakukan jika sampel yang akan diuji berukuran sangat kecil. Media mounting yang dipilih harus sesuai dengan material dan jenis ragam etsa yang akan digunakan. Dalam melakukan proses mounting, kita harus memperhatikan hal – hal yang dapat menyebabkan cacat pada mounting seperti bubble, tacky tops, dan discoloration.

IV.1.1.2 PENGAMPLASAN (GRINDING)

Dalam melakukan grinding, kita harus melakukannya mulai dari nomor mesh yang rendah. Makin rendah nomor mesh, maka semakin kasar amplas yang digunakan untuk proses grinding. Air sangat berfungsi penting dalam grinding, tanpa adanya air, maka kerusakan akibat panas yang timbul akan semakin besar. Dalam grinding, kita juga harus memperhatikan pola pengamplasan, yaitu dengan cara mengubah arah pengamplasan 450_{atau 90}0 _{terhadap arah}

sebelumnya.

IV.1.1.3 PEMOLESAN (POLISHING)

Pemolesan bertujuan agar sampel memiliki permukaan yang jelas, rata, dan mengkilap sehingga struktur sampel dapat dilihat dengan jelas melalui mikroskop. Dalam proses pemolesan, kita menggunakan zat alumina (Al2O3)yang dilarutkan dalam air yang berguna

sebagai zat pengkikis material yang sangat halus, sehingga hasil permukaan sampel yang didapat dapat sangat halus.

IV.1.1.4 ETSA (ETCHING)

Etsa merupakan oksidasi terkendali yang merupakan suatu proses penyerangan atau pengikisan batas butir secara selektif. Masing – masing sampel menggunakan zat yang berbeda – beda sesuai dengan bahannya. Dalam etsa, kita harus menghindari pengetsaan yang terlalu lama agar tidak terjadi permukaan yang gosong pada sampel.

IV.1.2 FOTO MIKRO

Dalam pengamatan foto mikro, yang harus kita perhatikan adalah titik fokus dan oencahayaan yang baik. Apabila hal itu sudah dipenuhi, maka hasil dari pengamatan pasti akan terlihat jelas melalui mikroskop

IV.1.3 PERCOBAAN JOMINY

Tujuan dari percobaan jominy adalah untuk mendapatkan hubungan antara jarak permukaan pada pendinginan langsung dengan sifat kemampukerasan bahan. Terdapat fase – fase dalam percobaan jominy, fase martensit menunjukkan bahwa sampel tersebut memiliki

(30)

tingkat kekerasan paling keras sedangkan fase ferrit menunjukkan tingkat kekerasan yang paling lunak di antara fase lainnya.

IV.2 SARAN

Saran saya terhadap praktikum ini adalah sebaiknya proses mounting dilakukan oleh mahasiswa agar semua proses dari preparasi sampel dapat kita lakukan dan kita dapat dengan jelas mengetahui semua proses ini. Namun secara keseluruhan, percobaan ini sudah sangat membantu para mahasiswa dalam pengamatan struktur beberapa sampel.

(31)

DAFTAR PUSTAKA

1.Gesafalugongesa. 2008. Hardenability and Jominy Test. From

http://gesafalugongesa.wordpress.com/2008/06/15/hardenability-and-jominy-test/

2. Ady, Surya Putra Muhammad. Diagram TTT & CCT. From

http://wartawarga.gunadarma.ac.id/2010/02/diagram-ttt-cct/

3. Modul Praktikum Material Teknik 2010

4. Vander Voort, George F. 2001. Microstructure of Ferrous Alloys. From

http://www.industrialheating.com/Articles/Cover_Story/93096f835cbb7010V gnVCM100000f932a8c0____

5. . Somad, Raden. 2009. Makalah Metalografi. From http://radensomad.com/makalah- metalografi.html. 28 April 2010