Laporan Praktikum Karakterisasi Material

(1)

Laporan Praktikum

Karakterisasi Material

dan Laboratorium

Pengujian SEM, EDX, OES, dan Analisa

Bangkit Indriyana

Bangkit Indriyana 0806455622

0806455622

Fuad Hakim - 0806331576

M.Ekaditya Albar - 0806331683

(2)

I.

I. LATAR BELAKANG SAMPELLATAR BELAKANG SAMPEL

Sampel yang kami gunakan untuk praktikum karakterisasi material ini adalah hasil Sampel yang kami gunakan untuk praktikum karakterisasi material ini adalah hasil patahan dari

patahan dari cylinder liner cylinder liner . Informasi awal yang kami miliki adalah sampel ini. Informasi awal yang kami miliki adalah sampel ini merupakan material yang berbasis Fe dan telah digunakan selama 1 tahun 7 bulan ( merupakan material yang berbasis Fe dan telah digunakan selama 1 tahun 7 bulan (lifelife time

time pabrik seharusnya ± 3-3.5 tahun).pabrik seharusnya ± 3-3.5 tahun). Cylinder liner Cylinder liner yang kami gunakan adalahyang kami gunakan adalah komponen mesin yang dipasang pada blok silinder dan berfungsi sebagai tempat piston komponen mesin yang dipasang pada blok silinder dan berfungsi sebagai tempat piston dan ruang bakar pada mesin otomotif. Pada saat proses kompresi dan pembakaran akan dan ruang bakar pada mesin otomotif. Pada saat proses kompresi dan pembakaran akan dihasilkan tekanan dan temperatur gas yang tinggi, sehingga untuk mencegah kebocoran dihasilkan tekanan dan temperatur gas yang tinggi, sehingga untuk mencegah kebocoran kompresi ini maka pada piston dipasang cincin untuk memperkecil celah antara dinding kompresi ini maka pada piston dipasang cincin untuk memperkecil celah antara dinding cylinder liner

cylinder liner dengan piston. Piston yang bergerak bolak-balik serta suhu yang berubah-dengan piston. Piston yang bergerak bolak-balik serta suhu yang berubah-ubah mengakibatkan

ubah mengakibatkan thermal shock thermal shock pada dindingpada dinding cylinder liner cylinder liner bagian dalam. Hal inibagian dalam. Hal ini akan menimbulkan retak pada silinder, sehingga dapat menyebabkan kebocoran gas, akan menimbulkan retak pada silinder, sehingga dapat menyebabkan kebocoran gas, tekanan kompresi berkurang dan tenaga yang dihasilkan juga berkurang. Bahan yang tekanan kompresi berkurang dan tenaga yang dihasilkan juga berkurang. Bahan yang digunakan untuk pembuatan

digunakan untuk pembuatan cylinder liner cylinder liner ini ialah besi cor kelabu yang memiliki sifatini ialah besi cor kelabu yang memiliki sifat mampu cor yang sangat baik sehingga untuk memproduksinya dapat dilakukan dengan mampu cor yang sangat baik sehingga untuk memproduksinya dapat dilakukan dengan pengecoran sentrifugal, yakni dilakukan dengan jalan menuangkan logam cair ke dalam pengecoran sentrifugal, yakni dilakukan dengan jalan menuangkan logam cair ke dalam cetakan yang berputar sehingga dihasilkan coran yang mampat dan relatif bebas dari cetakan yang berputar sehingga dihasilkan coran yang mampat dan relatif bebas dari cacat coran akibat gaya sentrifugal.

cacat coran akibat gaya sentrifugal.

Gambar 1

(3)

II.

II. PENGUJIANPENGUJIAN

Pengujian dilakukan pada daerah-daerah patahan sesuai dengan Gambar 2: Pengujian dilakukan pada daerah-daerah patahan sesuai dengan Gambar 2:

Gambar 2.

Gambar 2. SkemSkema ara area tes patahanea tes patahanCylinder Liner Cylinder Liner

a.

a. Pengujian SEM (Pengujian SEM (Scanning Electron MicroscopeScanning Electron Microscope)) Scanning Electron Microscope

Scanning Electron Microscope (SEM) adalah jenis mikroskop elektron yang(SEM) adalah jenis mikroskop elektron yang mengambil gambar sampel dengan

mengambil gambar sampel dengan scanningscanning menggunakanmenggunakan high electron beamhigh electron beam energy

energy. Elektron berinteraksi dengan atom-atom pada sampel dan menghasilkan. Elektron berinteraksi dengan atom-atom pada sampel dan menghasilkan sinyal yang mengandung informasi tentang topografi permukaan sampel, komposisi, sinyal yang mengandung informasi tentang topografi permukaan sampel, komposisi, dan properti lainnya seperti konduktivitas listrik.

dan properti lainnya seperti konduktivitas listrik.

Gambar 3.

Gambar 3. Bagian-bagiBagian-bagian SEan SEMM

Pada Gambar 3 terlihat bagian-bagian SEM, yaitu: Pada Gambar 3 terlihat bagian-bagian SEM, yaitu: 

(4)



 Condenser lensCondenser lens sebagai lensa yang memfokuskan elektron.sebagai lensa yang memfokuskan elektron. 

 Sample chamber Sample chamber harus dalam keadaaan vakum, karena agar elektron hanyaharus dalam keadaaan vakum, karena agar elektron hanya berinteraksi dengan sampel.

berinteraksi dengan sampel. Langkah Kerja:

Langkah Kerja: 1.

1. Sampel yang ingin diamati dibersihkan, apabila kotor dan berkarat dapatSampel yang ingin diamati dibersihkan, apabila kotor dan berkarat dapat dilakukan

dilakukan ultrasonic cleaning. Ultrasonic cleaningultrasonic cleaning. Ultrasonic cleaning menggunakan larutan asetonmenggunakan larutan aseton yang diberi getaran dengan frekuensi ultrasonik.

yang diberi getaran dengan frekuensi ultrasonik. 2.

2. Sampel diletakkan padaSampel diletakkan pada holder holder yang terdapat dalamyang terdapat dalam chamber.chamber. 3.

3. Untuk menempelkanUntuk menempelkan mountingmounting yang tidak terhubung dengan dasaryang tidak terhubung dengan dasar holder holder ,, biasanya menggunakan

biasanya menggunakan double-sided tapedouble-sided tape konduktif yang menghubungkan sampelkonduktif yang menghubungkan sampel dengan dasar

dengan dasar holder holder .. 4.

4. Saat menjalankan mesin SEM,Saat menjalankan mesin SEM, chamber chamber harus selalu dalam keadaan vakumharus selalu dalam keadaan vakum dengan terus menyalakan

dengan terus menyalakan vacuum pump.vacuum pump.

Catatan: untuk sampel yang tidak konduktif, contohnya polimer, harus melalui Catatan: untuk sampel yang tidak konduktif, contohnya polimer, harus melalui tahap pelapisan dengan metode

tahap pelapisan dengan metode sputteringsputtering Au atau Pt.Au atau Pt.

Gambar 4.

Gambar 4.Jenis-jenis elektron yang teremisi pada sampelJenis-jenis elektron yang teremisi pada sampel

Pada SEM yang ada di DTMM FTUI mempunyai beberapa detektor yang Pada SEM yang ada di DTMM FTUI mempunyai beberapa detektor yang mengemisi

mengemisikan kan elektron yaitu:elektron yaitu: 

 Secondary electronSecondary electron (SE)(SE)

SE merupakan pantulan elektron dari sampel yang bersifat

SE merupakan pantulan elektron dari sampel yang bersifat inelastically scattered inelastically scattered electron

(5)

rendah, yaitu kurang dari 50 eV karena kehilangan energi pada saat pantulan. rendah, yaitu kurang dari 50 eV karena kehilangan energi pada saat pantulan. Pemanfaatan dari SE pada SEM adalah untuk melihat

Pemanfaatan dari SE pada SEM adalah untuk melihat topographytopography dari sampeldari sampel karena hanya SE yang paling dekat dengan permukaan sampel.

karena hanya SE yang paling dekat dengan permukaan sampel.

Gambar 5

Gambar 5. Pantulan. Pantulansecondary electronsecondary electrondalam atomdalam atom

Gambar 6.

Gambar 6. Pantulan SE dalamPantulan SE dalamtopographytopographysistemsistem



 Backscattered electron Backscattered electron (BSE)(BSE)

BSE disebabkan oleh tabrakan elektron dengan atom-atom dalam spesimen. BSE disebabkan oleh tabrakan elektron dengan atom-atom dalam spesimen. Tabrakan tersebut tersebar dengan sudut 180

Tabrakan tersebut tersebar dengan sudut 180oo, tumbukan tersebut juga sering, tumbukan tersebut juga sering disebut

disebut elastic interactionelastic interaction daridari electron beamelectron beam dengan nukleus dari atom padadengan nukleus dari atom pada spesimen dengan dan mempunyai energi yang tinggi dan kedalaman pelarian spesimen dengan dan mempunyai energi yang tinggi dan kedalaman pelarian elektron yang cukup luas. BSE dimanfaatkan sebagai pendeteksi

elektron yang cukup luas. BSE dimanfaatkan sebagai pendeteksi atomic number atomic number dan informasi topografi, hal ini disebabkan pantulan dari spesimen atau interaksi dan informasi topografi, hal ini disebabkan pantulan dari spesimen atau interaksi ke spesimen mempunyai energi yang berbeda-beda dari setiap unsur. BSE ke spesimen mempunyai energi yang berbeda-beda dari setiap unsur. BSE mempunyai energi lebih dari 50 eV pada SEM.

mempunyai energi lebih dari 50 eV pada SEM. 

 EDX (EDX (electron dispersive X-Rayelectron dispersive X-Ray))

Prinsipinya kurang lebih sama dengan SE dan BSE. EDX akan dibahas lebih Prinsipinya kurang lebih sama dengan SE dan BSE. EDX akan dibahas lebih lanjut.

(6)

b.

b. Pengujian EDX (Pengujian EDX ( Energy-dispersive X-ray Energy-dispersive X-ray)) SpectroscopySpectroscopy Energy-dispersive X-ray Spectroscopy

Energy-dispersive X-ray Spectroscopy (EDS atau EDX) merupakan teknik (EDS atau EDX) merupakan teknik analisa yang digunakan untuk menganalis

analisa yang digunakan untuk menganalisa element a element atau karakterisasi kimia dari atau karakterisasi kimia dari suatusuatu sampel. EDX merupakan salah satu jenis

sampel. EDX merupakan salah satu jenis X-ray fluorescence spectroscopy X-ray fluorescence spectroscopy yangyang mengandalkan interaksi antara radiasi elektromagnetik dan materi (sampel) yang mengandalkan interaksi antara radiasi elektromagnetik dan materi (sampel) yang digunakan. Proses ini memanfaatkan sinar-X yang diemisikan oleh sampel sebagai digunakan. Proses ini memanfaatkan sinar-X yang diemisikan oleh sampel sebagai respon terhadap partikel yang terkena muatan saat pengujian. Kemampuan respon terhadap partikel yang terkena muatan saat pengujian. Kemampuan karakterisasi dari EDX ini berdasarkan prinsip dasar bahwa masing-masing unsur karakterisasi dari EDX ini berdasarkan prinsip dasar bahwa masing-masing unsur memiliki struktur atom yang khas sehingga memungkinkan sinar-X untuk memiliki struktur atom yang khas sehingga memungkinkan sinar-X untuk mengiden

mengidentifikasikannya secara tifikasikannya secara spesifik.spesifik.

Pada pengujian EDX, laser energi tinggi Pada pengujian EDX, laser energi tinggi ((high energy beamhigh energy beam) yang mengandung partikel) yang mengandung partikel bermuatan seperti elektron dan proton, bermuatan seperti elektron dan proton, difokuskan ke sampel yang akan diuji. Dalam difokuskan ke sampel yang akan diuji. Dalam keadaan normal, elektron dari suatu atom keadaan normal, elektron dari suatu atom berada pada

berada pada ground stateground state ((unexcited unexcited ) pada) pada level energi tertentu yang terikat dengan inti. level energi tertentu yang terikat dengan inti. Adanya

Adanya incident incident beambeam mengakibatkanmengakibatkan tereksitasinya elektron pada kulit dalam ke tereksitasinya elektron pada kulit dalam ke kulit yang lebih luar. Adanya perbedaan energi kulit yang lebih luar. Adanya perbedaan energi

yang tercipta antara energi yang lebih besar pada kulit terluar dan energi yang rendah yang tercipta antara energi yang lebih besar pada kulit terluar dan energi yang rendah pada kulit dalam dapat dilepas dalam bentuk sinar-X. Jumlah energi yang diemisikan pada kulit dalam dapat dilepas dalam bentuk sinar-X. Jumlah energi yang diemisikan dalam bentuk sinar-X dari sampel dapat diukur menggunakan

dalam bentuk sinar-X dari sampel dapat diukur menggunakan energy-dispersiveenergy-dispersive spectrometer

spectrometer . Karena energi dari sinar-. Karena energi dari sinar-X ini X ini merupakamerupakan karakteristik dari suatu n karakteristik dari suatu unsur,unsur, maka ini memungkinkan kita untuk mengetahui komposisi kimia dari spesimen yang maka ini memungkinkan kita untuk mengetahui komposisi kimia dari spesimen yang akan dianalisa.

akan dianalisa.

Pada praktikum EDX ini, sampel yang digunakan juga merupakan sampel dari Pada praktikum EDX ini, sampel yang digunakan juga merupakan sampel dari pengujian SEM. Oleh karena itu, preparasi sampel pada pengujian EDX sa

pengujian SEM. Oleh karena itu, preparasi sampel pada pengujian EDX sa ma denganma dengan pengujian SEM, yaitu sampel patahan dibersihkan terlebih dahulu dengan

pengujian SEM, yaitu sampel patahan dibersihkan terlebih dahulu dengan UltrasonicUltrasonic Cleaner

Cleaner . Proses pembersihan ini dilakukan dengan cara memasukkan sampel patahan. Proses pembersihan ini dilakukan dengan cara memasukkan sampel patahan ke dalam cairan aseton pada

ke dalam cairan aseton pada beaker glassbeaker glass. Setelah itu,. Setelah itu, beaker glassbeaker glass yang berisi sampelyang berisi sampel dimasukkan ke dalam alat

dimasukkan ke dalam alat ultrasonic cleaner ultrasonic cleaner yang sebelumnya diisi dengan air.yang sebelumnya diisi dengan air. Setelah menyalakan alat, kita atur waktu pembersihan selama 15 menit agar Setelah menyalakan alat, kita atur waktu pembersihan selama 15 menit agar

kotoran-Gambar 7 Gambar 7

(7)

kotoran seperti lapisan oksida dari sampel ini dapat terangkat. Proses pengangkatan kotoran seperti lapisan oksida dari sampel ini dapat terangkat. Proses pengangkatan kotoran ini memanfaatkan sinar ultasonik dengan frekuensi sebesar 20-400 kHz.

kotoran ini memanfaatkan sinar ultasonik dengan frekuensi sebesar 20-400 kHz.

Gambar 8.

Gambar 8.MesinMesin Ultrasonic Cleaner Ultrasonic Cleaner

Proses pembersihan ini sangat penting dilakukan karena dalam pengujian SEM Proses pembersihan ini sangat penting dilakukan karena dalam pengujian SEM dan EDX kita hanya ingin melihat dan menganalisa hasil murni dari sampel tanpa dan EDX kita hanya ingin melihat dan menganalisa hasil murni dari sampel tanpa adanya pengotor akibat proses preparasi sampel. Setelah proses preparasi selesai, adanya pengotor akibat proses preparasi sampel. Setelah proses preparasi selesai, maka kita dapat memulai proses pengujian SEM dan EDX dimana hasilnya adalah maka kita dapat memulai proses pengujian SEM dan EDX dimana hasilnya adalah komposisi kimia dari titik-titik yang kita ingin ketahui komposisinya (pada pengujian komposisi kimia dari titik-titik yang kita ingin ketahui komposisinya (pada pengujian kami menggunakan tiga titik).

kami menggunakan tiga titik).

c.

c. Pengujian OES (Pengujian OES (Optical Emission SpectroscopyOptical Emission Spectroscopy)) Optical Emission Spectroscopy

Optical Emission Spectroscopy (OES) atau disebut juga(OES) atau disebut juga Atomic Emission Atomic Emission Spectroscopy

Spectroscopy (AES) digunakan untuk mengukur emisi optis secara kuantitatif dari(AES) digunakan untuk mengukur emisi optis secara kuantitatif dari atom yang tereksitasi untuk menentukan konsentrasi analat (sampel). Pada pengujian atom yang tereksitasi untuk menentukan konsentrasi analat (sampel). Pada pengujian OES ini menggunakan busur bunga api (

OES ini menggunakan busur bunga api (arc spark arc spark ) dan merupakan suatu perangkat) dan merupakan suatu perangkat yang cepat dan akurat untuk menganalisa unsur dari suatu logam. Proses atomisasi yang cepat dan akurat untuk menganalisa unsur dari suatu logam. Proses atomisasi sampel ini menggunakan energi termal yang mampu mengubah atom ke bentuk sampel ini menggunakan energi termal yang mampu mengubah atom ke bentuk eksitasi dan mengionisasikannya.

eksitasi dan mengionisasikannya.

Gambar 9.

(8)

Pada pengujian OES ini, sampel harus dikonversi ke bentuk atom bebas dengan Pada pengujian OES ini, sampel harus dikonversi ke bentuk atom bebas dengan menggunakan sumber energi eksitasi dari suhu yang cukup tinggi. Pada pengujian menggunakan sumber energi eksitasi dari suhu yang cukup tinggi. Pada pengujian OES ini, kami melakukan preparasi sampel dengan cara mengamplas sampel pada OES ini, kami melakukan preparasi sampel dengan cara mengamplas sampel pada mesin amplas agar permukaan sampel kita bersih dari kotoran. Setelah diamplas, mesin amplas agar permukaan sampel kita bersih dari kotoran. Setelah diamplas, operator OES melakukan proses kalibrasi dengan sampel yang sudah diketahui operator OES melakukan proses kalibrasi dengan sampel yang sudah diketahui komposisinya. Setelah kalibrasi, maka kita dapat meletakkan sampel kita di tempat komposisinya. Setelah kalibrasi, maka kita dapat meletakkan sampel kita di tempat peletakkan sampel. Sampel kita ini diletakkan di atas lubang tempat keluarnya

peletakkan sampel. Sampel kita ini diletakkan di atas lubang tempat keluarnya spark spark .. Sampel kami yang berada dalam fasa solid ini diuapkan dan dieksitasikan Sampel kami yang berada dalam fasa solid ini diuapkan dan dieksitasikan menggunakan

menggunakan spark spark antara elektroda danantara elektroda dan laser pulselaser pulse. Di dalam alat OES juga. Di dalam alat OES juga menggunakan gas argon (Ar) untuk mengondisikan supaya menjadi inert.

menggunakan gas argon (Ar) untuk mengondisikan supaya menjadi inert.

Gambar 10.

(9)

III.

III. HASIL DAN ANALISAHASIL DAN ANALISA a.

a. Hasil Foto SEM (Hasil Foto SEM (Scanning Electron MicroscopeScanning Electron Microscope))

(a) (a)

(b) (b)

(10)

(c) (c)

Gambar 5.

Gambar 5. Gambar hasil pengujian SEM (a) perbesaran 30x, (b) perbesaran 500x,Gambar hasil pengujian SEM (a) perbesaran 30x, (b) perbesaran 500x, (c) terlihat karbon berbentuk

(c) terlihat karbon berbentuk flake flake(nomor 1), Si (nomor 2), dan(nomor 1), Si (nomor 2), dan base metalbase metal(nomor 3) pada(nomor 3) pada perbesaran 2000x

(11)

b.

b. Hasil Pengujian EDX (Hasil Pengujian EDX ( Energy-dispersive X-ray Energy-dispersive X-ray))SpectroscopySpectroscopy

Gambar 6.

Gambar 6. Gambar hasil pengujian EDX pada perbesaran 1000xGambar hasil pengujian EDX pada perbesaran 1000x

Tabel 1.

Tabel 1. Hasil Daerah 1Hasil Daerah 1 Element

Element Spectroscopy Spectroscopy Type Element Type Element (%) (%) Atomic (%)Atomic (%) C C ED ED 49.27 49.27 69.5269.52 O O ED ED 14.43 14.43 15.2915.29 Na Na ED ED 2.51 2.51 1.851.85 Mg Mg ED ED 2.65 2.65 1.841.84 Si Si ED ED 3.61 3.61 2.182.18 S S ED ED 4.28 4.28 2.262.26 Fe Fe ED ED 23.25 23.25 7.067.06 Total Total 100.00 100.00 100.00100.00

(12)

Tabel 2.

Element Spectroscopy Spectroscopy Type Element Type Element (%) (%) Atomic (%)Atomic (%) C C ED ED 4.43 4.43 7.967.96 O O ED ED 41.32 41.32 55.6955.69 Si Si ED ED 40.69 40.69 31.2431.24 Ca Ca ED ED 1.18 1.18 0.640.64 Fe Fe ED ED 9.78 9.78 3.783.78 Se Se ED ED 2.59 2.59 0.710.71 Total Total 100.00 100.00 100.00100.00 Tabel 3.

Element Spectroscopy Spectroscopy Type Element Type Element (%) (%) Atomic (%)Atomic (%) C C ED ED 1.35 1.35 3.653.65 O O ED ED 23.70 23.70 48.0248.02 Si Si ED ED 5.57 5.57 6.436.43 S S ED ED 3.81 3.81 3.853.85 Fe Fe ED ED 65.56 65.56 38.0538.05 Total Total 100.00 100.00 100.00100.00

(13)

c.

c. Hasil Pengujian OES (Hasil Pengujian OES (Optical Emission SpectroscopyOptical Emission Spectroscopy)) Hasil pengujian OES dapat dilihat pada tabel berikut Hasil pengujian OES dapat dilihat pada tabel berikut ini:ini:

Tabel 4.

Tabel 4. Hasil Pengujian OESHasil Pengujian OES Element

Element I I II II III III AverageAverage Fe (%) Fe (%) 93.95 93.95 93.87 93.87 93.93 93.93 93.9293.92 C (%) C (%) 2.96 2.96 2.95 2.95 2.87 2.87 2.932.93 Si (%) Si (%) 1.98 1.98 2.03 2.03 2.09 2.09 2.032.03 Mn (%) Mn (%) 0.498 0.498 0.635 0.635 0.552 0.552 0.5620.562 P (%) P (%) 0.0668 0.0668 0.0130 0.0130 0.0315 0.0315 0.0370.037 S (%) S (%) 0.0605 0.0605 0.0162 0.0162 0.0217 0.0217 0.0330.033 Cr (%) Cr (%) 0.180 0.180 0.201 0.201 0.188 0.188 0.1900.190 Mo (%) Mo (%) 0.0103 0.0103 < < 0.0100 0.0100 < < 0.0100 0.0100 < < 0.010*0.010* Ni (%) Ni (%) 0.0179 0.0179 0.0250 0.0250 0.0288 0.0288 0.0240.024 Al (%) Al (%) < < 0.0050 0.0050 < < 0.0050 0.0050 < < 0.0050 0.0050 < < 0.005*0.005* Co (%) Co (%) < < 0.0100 0.0100 < < 0.0100 0.0100 < < 0.0100 0.0100 < < 0.010*0.010* Cu (%) Cu (%) 0.213 0.213 0.215 0.215 0.226 0.226 0.2180.218 Nb (%) Nb (%) < < 0.0050 0.0050 < < 0.0050 0.0050 < < 0.0050 0.0050 < < 0.005*0.005* Ti (%) Ti (%) 0.0081 0.0081 0.0100 0.0100 0.0098 0.0098 0.0090.009 V (%) V (%) < < 0.0050 0.0050 < < 0.0050 0.0050 0.0066 0.0066 < < 0.005*0.005* W (%) W (%) 0.0295 0.0295 < < 0.0250 0.0250 < < 0.0250 0.0250 < < 0.025*0.025* Pb (%) Pb (%) < < 0.0050 0.0050 < < 0.0050 0.0050 < < 0.0050 0.0050 < < 0.005*0.005* Catatan : Catatan :

(<) menunjukan bahwa nilai %

(<) menunjukan bahwa nilai % elemen terkandung berada dibawahelemen terkandung berada dibawahqualification limit qualification limit alat uji.alat uji.

d.

d. AnalisaAnalisa 

 Hasil Pengujian OESHasil Pengujian OES

Dari hasil pengujian OES, didapatkan komposisi material

Dari hasil pengujian OES, didapatkan komposisi material Cylinder Liner Cylinder Liner sepertiseperti pada Tabel 4, komposisi kimia hasil pengujian menunjukan presentase (%) unsur pada Tabel 4, komposisi kimia hasil pengujian menunjukan presentase (%) unsur Si dan C yang mendekati komposisi kimia

Si dan C yang mendekati komposisi kimia Grey cast ironGrey cast iron.. Grey cast ironGrey cast iron dapatdapat dikarakterisasi dari bentuk struktur mikro (

dikarakterisasi dari bentuk struktur mikro (graphitic microstructuregraphitic microstructure) yang) yang menyebabkan patahan berwarna keabu-abuan.

menyebabkan patahan berwarna keabu-abuan. Grey cast ironGrey cast iron biasanyabiasanya mengandung 2.5-4.0% karbon dan 1-3% Silikon. Silikon dalam

(14)

berfungsi untuk meningkatkan fluiditas pada logam cair saat dicor. Penambahan berfungsi untuk meningkatkan fluiditas pada logam cair saat dicor. Penambahan silikon pada besi-cor akan memperoleh sifat encer (

silikon pada besi-cor akan memperoleh sifat encer ( fluidity fluidity) dan sedikit getas.) dan sedikit getas. Mangan yang dipadukan akan menambahkan sifat kekuatan pada besi-cor. Pada Mangan yang dipadukan akan menambahkan sifat kekuatan pada besi-cor. Pada

cylinder liner

cylinder liner terdapat mangan (Mn) sebesar 0.562%wt. Sedangkan kadarterdapat mangan (Mn) sebesar 0.562%wt. Sedangkan kadar pengotor sisa dalam material (P dan S)

pengotor sisa dalam material (P dan S) ialah 0.037-0,033%wt.ialah 0.037-0,033%wt.

Table 5

Table 5. Komposisi kimia. Komposisi kimia grey cast irongrey cast iron berdasarkan ASMberdasarkan ASM Handbook Volume 1: Handbook Volume 1: Properties and Selection: Iron, Steel and High Performance Alloy

Properties and Selection: Iron, Steel and High Performance Alloy

Chemical Chemical composition composition C C (%) (%) Si Si (%) (%) Mn Mn (%) (%) Fe Fe (%) (%) Others Each Others Each (P and S) (P and S) (%) (%) Grey

Grey Cast Cast Iron Iron 2.5-4 2.5-4 1-3 1-3 0.1-1.2 0.1-1.2 Bal. Bal. **** Catatan :

Catatan :

** Sulfur dan Phosphor biasanya dalam jumlah kecil dan terdapat dalam bentuk

** Sulfur dan Phosphor biasanya dalam jumlah kecil dan terdapat dalam bentuk residual impuritiesresidual impurities..



 Hasil Pengujian SEMHasil Pengujian SEM

Gambar 7.

Gambar 7.Analisa permukaan patahanAnalisa permukaan patahan

Pola patahan yang didapatkan dari hasil pengujian SEM diatas menunjukan pola Pola patahan yang didapatkan dari hasil pengujian SEM diatas menunjukan pola patahan

patahan brittlebrittle ((brittle fracturebrittle fracture). Bentuk permukaan patahan sampel relatif flat). Bentuk permukaan patahan sampel relatif flat atau datar dan bila diamati secara makro (pada perbesaran 4x) terlihat pola atau datar dan bila diamati secara makro (pada perbesaran 4x) terlihat pola

chevron marks

(15)

((castingcasting) yang dibuktikan dari pola perpatahan yang membentuk suatu alur lurus) yang dibuktikan dari pola perpatahan yang membentuk suatu alur lurus searah dengan pendinginan dan pada sampel terlihat alur dendritik pada searah dengan pendinginan dan pada sampel terlihat alur dendritik pada permukaan patahan (sampel dibuat dengan

permukaan patahan (sampel dibuat dengan centrifugal castingcentrifugal casting).).

Gambar 8.

Gambar 8. Penampakan presipitat pada sampel ujiPenampakan presipitat pada sampel uji

Dari hasil

Dari hasil pengujiapengujian n SEM SEM pada pada perbesaraperbesaran n 500x 500x dapat terlihat inklusi dapat terlihat inklusi Si ySi yangang tersebar merata (panah merah), namun ukuran inklusi Si pada material sangat tersebar merata (panah merah), namun ukuran inklusi Si pada material sangat beragam (berkisar antara 8-15

beragam (berkisar antara 8-15 μμm). Selain itu terlihat bentuk karbon flakes yangm). Selain itu terlihat bentuk karbon flakes yang

merupakan ciri khas utama dari

merupakan ciri khas utama dari grey cast irongrey cast iron. Dari hasil SEM diatas terlihat. Dari hasil SEM diatas terlihat terjadinya patahan

terjadinya patahan cleavagecleavage (membelah butir) yang dicirikan oleh perpatahan(membelah butir) yang dicirikan oleh perpatahan yang tidak beraturan dan cenderung membelah butir-butir pada material.

yang tidak beraturan dan cenderung membelah butir-butir pada material. Nomor 1 :

Nomor 1 :Carbon FlakesCarbon Flakes Nomor 2 : Si (inklusi) Nomor 2 : Si (inklusi) Nomor 3 :

Nomor 3 : Base Metal Base Metal



 Hasil Pengujian EDXHasil Pengujian EDX

Table 1, 2 dan 3 menunjukan hasil EDX dari permukaan hasil patahan. Hasil Table 1, 2 dan 3 menunjukan hasil EDX dari permukaan hasil patahan. Hasil pengujian menunjukan bahwa permukaan patahan sudah tertutup oleh lapisan pengujian menunjukan bahwa permukaan patahan sudah tertutup oleh lapisan tipis oksida (% O tinggi pada sampel). Selain itu, hasil EDX menunjukan bahwa tipis oksida (% O tinggi pada sampel). Selain itu, hasil EDX menunjukan bahwa

(16)

kandungan karbon (C) yang terkandung dalam sample (permukaan patahan) lebih kandungan karbon (C) yang terkandung dalam sample (permukaan patahan) lebih tinggi dibandingkan dengan % karbon

tinggi dibandingkan dengan % karbon yang terkandung dalamyang terkandung dalam grey cast grey cast iron padairon pada umumnya. Hasil ini mengindikasikan bahwa sampel

umumnya. Hasil ini mengindikasikan bahwa sampel cylinder liner cylinder liner terbakar ketikaterbakar ketika patahan terjadi (karbon didapatkan dari proses pembakaran saat sampel patahan terjadi (karbon didapatkan dari proses pembakaran saat sampel digunakan).

digunakan).

IV.

IV. ReferensiReferensi

ASM Handbook Volume 1:

ASM Handbook Volume 1: Properties and Selection: Iron, Steel and High PerformanceProperties and Selection: Iron, Steel and High Performance Alloy.

Alloy.

ASM Handbook Volume 11: Failure Analysis and Prevention ASM Handbook Volume 11: Failure Analysis and Prevention http://elchem.kaist.ac.kr/vt/chem-ed/spec/atomic/aes.htm http://elchem.kaist.ac.kr/vt/chem-ed/spec/atomic/aes.htm https://imf.ucmerce

https://imf.ucmerced.edu/downld.edu/downloads/semmanualoads/semmanual.pdf .pdf http://web.utk.edu/~prack/MSE%20300/SEM.pdf http://web.utk.edu/~prack/MSE%20300/SEM.pdf