1.1 Latar Belakang
Dewasa ini terdapat beberapa jenis bahan yang digunakan pada industri- industri atau tujuan-tujuan lain. Untuk mendapatkan material yang baik harus diketahui segala hal mengenai karakteristik struktural atau susunan dari logam atau paduan logam yang akan dipakai atau digunakan pada industri-industri atau untuk keperluan lainnya. Dengan mengetahui karakteristik susunan atau struktur dari suatu logam atau paduan logam maka dengan mudah kita dapat memilih bahan untuk suatu kontruksi tertentu. Dengan melakukan pengujian metalografi maka dapat dilakukan berbagai jenis perubahan pada suatu meterial setelah mengetahui karakteristiknya.
Pengetahuan metalografi pada dasarnya adalah mempelajari karakteristik atau susunan dari suatu logam atau paduan dalam hubungannya dengan suatu analisis kimia dan metalografi dari suatu logam. Biasanya logam yang diuji hanya bagian potongan tertentu saja disebabkan oleh pembawaan heterogen dalam logam.
Maka tidak dapat dihindari bahwa pengujian metalografi sangat berperan bagi dunia industri. Oleh karena itu kita harus berusaha mencari material yang memiliki sifat dan karakteristik yang baik.
1.2 Tujuan Percobaan
Adapun tujuan dari percobaan ini adalah untuk mempelajari hubungan antara gambaran struktur mikro dari suatu logam dengan sifat mekanisnya maupun sifat fisiknya dengan menggunakan bantuan mikroskop optik.
telah di normalizing dan di quenching dengan air dan oli. Dengan tahapan-tahapan proses metalografi yaitu grinding, polishing, washing, drying, etching, dan observasi struktur mikro dengan mikroskop optik.
1.4 Sistematika Penulisan
Sistematika laporan ini terdiri dari lima bab sebagai kajian utama. Bab I menjelaskan latar belakang, tujuan percobaan, batasan masalah, dan sistematika penulisan laporan yang digunakan. Bab II merupakan tinjauan pustaka yang berisi mengenai teori singkat yang terkait dengan percobaan yang dilakukan. Bab III menjelaskan mengenai metode percobaan yang dilakukan. Bab IV menjelaskan mengenai data percobaan dan pembahasan berdasarkan tinjauan daftar pustaka yang diperoleh. Bab V menjelaskan mengenai kesimpulan dari percobaan yang dilakukan, yang dilengkapi dengan saran seputar percobaan. Sebagai kajian tambahan, diakhir laporan terdapat lampiran yang memuat contoh perhitungan, jawaban pertanyaan dan tugas, gambar alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum serta blanko percobaan.
1
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Definisi Metalografi
Metalografi merupakan suatu bidang ilmu metalurgi yang mempelajari karakteristik mikrostruktur suatu logam, paduan logam dan material lainnya serta hubungannya dengan material tersebut dengan metode yang dipakai, yaitu : mikroskopik (optik maupun elektron), difraksi (sinar-x, elektron dan neutron) dan juga metalografi stereometri. Secara umum, pengamatan metalografi dibagi menjadi dua, yaitu : metalografi makro, yaitu penyelidikan struktur logam dengan pembesaran 10 - 100 kali dan metalografi mikro, yaitu penyelidikan struktur logam dengan pembesaran hingga 1000 kali. Sebelum kita menguji suatu material logam, yang harus dipertimbangkan adalah dalam tahap pemotongan (shearing, punching, flame cutting) tidak boleh membuat cacat awal pada material logam uji,
dimensi atau toleransi spesimen harus tercatat dan yang terakhir adalah penandaan (marking) harus dilakukan karena ditakutkan akan terjadi kekeliruan pada saat benda uji atau logam akan diuji.
Dalam ilmu metalurgi struktur mikro merupakan hal yang sangat penting untuk dipelajari karena struktur mikro sangat berpengaruh pada sifat fisik dan mekanik suatu logam. Struktur mikro yang berbeda sifat logam akan berbeda pula. Struktur mikro yang kecil akan membuat kekerasan logam meningkat. Dan juga sebaliknya, struktur mikro yang besar akan membuat logam menjadi ulet atau kekerasannya menurun. Struktur mikro sendiri dipengaruhi oleh komposisi kimia dari logam atau paduannya tersebut serta proses yang dialaminya.
Karena pada dasarnya tujuan dari pengujian ini adalah untuk mendapatkan sifat mekanik dan sifat fisik dari suatu material logam maka sangat penting sekali
medukung (support) beban tanpa terjadi perpatahan atau tanpa pembengkokan (bending) sehingga tidak mempersulit operator crane. [Avner,1964]
2.2 Tahapan Preparasi Sampel Dalam Metalografi
Pada analisa mikro digunakan mikroskop optik untuk menganalisa strukturnya, berhasil atau tidaknya analisa itu ditentukan oleh preparasi benda uji, semakin sempurna preparasi benda uji maka semakin jelas gambar struktur mikro yang diperoleh. Adapun tahapan persiapan benda uji metalografi pada percobaan ini secara umum adalah sebagai berikut :
1. Pengambilan sampel (sampling)
Untuk pengambilan sampel diambil pada posisi ¼ dari lebar sampel, karena ¼ dari lebar sampel dianggap telah mewakili. Ada tiga lokasi pengambilan sampling yaitu posisi di luar pecahan, pecahan, dan ujung pecahan.
2. Pemotongan benda uji (cutting)
Pemotongan pada benda uji jangan sampai merusak struktur bahan yang diakibatkan oleh gesekan alat potong dengan benda uji. Untuk menghindari pemanasan setempat dapat digunakan air sebagai media pendingin. Pada saat pendinginan sebaiknya terdapat minyak yang larut dalam air, adapun fungsinya yaitu :
a. Mencegah karat
b. Mengurangi kemungkinan terbakar c. Memberikan kualitas potong yang baik
Teknik pemotongan sampel dapat dilakuka dengan : a. Pematahan : untuk bahan getas yang keras
b. Pengguntingan : untuk baja karbon rendah yang tipis dan lunak c. Penggergajian : untuk bahan yang lebih lunak dari 350 HB d. Pemotongan abrasi
3
e. Electric discharge machining : untuk bahan dengan konduktivitas baik dimana sampel rendam dalam fluida dielektrik lebih dahulu sebelum dipotong dengan memasang satu listrik antara elektroda dan sampel.
3. Mounting (pembingkaian)
Mounting disebut juga proses pembingkaian sampel. Sampel
dimounting dengan alat mounting press dengan penambahan bakelit yang akan menggumpal dan membingkai sampel. Selain bakelit juga masih banyak bahan yang dapat digunakan untuk mounting. Hasil mounting yaitu berbentuk bulat dengan ukuran 1 inchi – 1 ½ inchi.
Adapun tujuan dari mounting yaitu:
a. Untuk memudahkan saat melakukan preparasi atau handling.
b. Untuk mendapatkan kerataan permukaan
c. Memungkinkan preparasi spesimen lebih dari satu d. Memperpanjang bahan polishing
e. Meningkatkan keamanan bagi penguji f. Mempermudah melihat struktur mikro
g. Melindungi spesimen dari kerusakan mekanis maupun non mekanis
h. Mempermudah pemberian identitas sampel i. Memudahkan dalam penyimpanan
4. Pengamplasan (Grinding)
Pengampelasan dilakukan untuk memperhalus sampel dan membersihkan kotoran-kotoran yang terlihat seperti bekas karat, menghilangkan geram-geram yang menempel pada sampel, serta menghilangkan adanya deformasi. Pengampelasan dilakukan dari ampelas yang paling kasar sampai yang paling halus, dengan posisi tegak lurus terhadap benda uji. Pengamplasan selesai apabila tidak teramati lagi adanya goresan-goresan pada permukaan sampel, selanjutnya sampel siap dipoles. [Catatan mata kuliah metalografi, 2009]
proses pengampelasan halus. Polishing terbagi menjadi dua bagian yaitu:
a. Mechanical polishing
b. Electro polishing, dilakukan apabila proses mechanical polishing tidak bisa dilakukan untuk suatu spesimen.
Pemolesan dilakukan dengan bahan poles dan dengan mesin polesnya.
Bahan yang digunakan untuk pemolesan biasanya seperti pasta gigi atau autosol.
6. Etsa
Proses etsa dilakukan dengan tujuan untuk mengkikis daerah batas butir sehingga struktur bahan dapat diamati dengan jelas dengan bantuan mikroskop optik. Zat etsa bereaksi dengan sampel secara kimia pada laju reaksi yang berbeda tergantung pada batas butir, kedalaman butir dan komposisi dari sampel. Sampel yang akan dietsa haruslah bersih dan kering. Selama etsa, permukaan sampel diusahakan harus selalu terendam dalam etsa. Waktu etsa harus diperkirakan sedemikian sehingga permukaan sampel yang dietsa tidak menjadi gosong karena pengikisan yang terlalu lama. Oleh karena itu sebelum dietsa, sampel sebaiknya diolesi alkohol untuk memperlambat reaksi. Pada pengetsaan masing-masing zat etsa yang digunakan memiliki karakteristik tersendiri sehingga pemilihannya disesuaikan dengan sampel yang akan diamati. Zat etsa yang umum digunakan untuk baja ialah nital. Setelah reaksi etsa selesai, zat etsa dihilangkan dengan cara mencelupkan sampel ke dalam aliran air panas.
Seandainya tidak memungkinkan dapat digunakan air bersuhu ruang dan dilanjutkan dengan pengeringan dengan alat pengering.
Permukaan sampel yang telah dietsa tidak boleh disentuh untuk
mencegah permukaan menjadi kusam. Stelah dietsa, sampel siap untuk diperiksa di bawah mikroskop.
2.3 Analisa Metalografi
Setelah sampel tersebut diamati di bawah mikroskop optik dan didapat gambar struktur mikronya kemudian gambar struktur mikro tersebut di analisa.
Ada dua cara menganalisa sampel yaitu dengan analisa metalografi kuantitatif dan metalografi kualitatif.
1. Metalografi Kuantitatif
Metalografi kuantitatif adalah pengukuran gambar struktur dari potongan, replika, atau lapisan tipis dari logam-logam yang dapat diamati dengan mikroskop optik dan mikroskop electron
2. Metalografi Kualitatif
Metalografi kualitatif adalah pengukuran komposisi fasa-fasa yang terbentuk pada potongan atau replica dari logam-logam yang diamati dari mikroskop optik ataupun mikroskop elektron. Biasanya obyek yang dianalisa adalah jumlah/banyaknya fasa-fasa yang terbentuk pada logam tersebut. [Catatan mata kuliah metalografi,2009]
Dengan mengetahui fasa-fasa apa saja yang terbentuk dan banyaknya fasa yang terbentuk pada logam tersebut maka kita dapat mengetahui sifat-sifat fisik dan mekanis dari logam tersebut, karena sifat-sifat fisik dan mekanis suatu logam dipengaruhi oleh fasa yang terbentuk pada butir-butir tersebut.
BAB III
METODE PERCOBAAN
3.1 Diagram Alir Percobaan
Percobaan ini secara umum digambarkan dalam bentuk diagram alir sebagai berikut :
Data pengamatanData
pengamatan Data pengamatanData
pengamatan Data pengamatanData
pengamatan Data
Kesimpulan Kesimpulan Kesimpulan
Kesimpulan
Pembahasan Literatur
Grinding dengan ukuran kertas amplas
#80, #100, #120, #240, #320, #400, #600, #800, #1000,
#1200
4 benda uji baja AISI low carbon
Polishing dengan alumina
Washing and Drying
Etching dengan larutan nital 3%
Washing and Drying
Mengamati struktur mikro spesimen dengan mikroskop optik
Gambar 1. Diagram Alir Percobaan 3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat yang digunakan
1. Kertas amplas #80, #100, #120, #240, #320, #400, #600, #800, #1000, dan #1200
2. Dryer
3. Mesin grinding dan polishing 4. Mikroskop optik
3.2.2 Bahan yang digunakan 1. Baja AISI low carbon 2. Air
3. Alumina 4. Nital 3%
5. Kapas 6. Metanol
3.3 Prosedur Percobaan
1 Mengamplas benda uji dengan kertas amplas ukuran #80, #100, #120,
#240, #320, #400, #600, #800, #1000, #1200.
2 Melakukan pemolesan dengan alumina.
3 Membersihkan permukaan benda uji dengan metanol dan air.
Kemudian dikeringkan dengan dryer.
4 Mengetsa dengan larutan nital 3%. Kemudian diberi metanol dan dikeringkan.
5 Mengamati benda uji dengan mikroskop optik.
8 Kesimpulan
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Percobaan
Berdasarkan percobaan metalografi yang telah dilakukan, hasilnya sebagai berikut :
Tabel 1. Data Hasil Percobaan
Perbesaran : 200x
Perlakuan : Non treatment
Perbesaran : 200x
Perlakuan : Quenching air
Perbesaran : 200x
Perlakuan : Quenching oli
Perbesaran : 200x
Perlakuan : Normalizing
