Analisis Struktur Mikro

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM REKAYASA MATERIAL ANALISIS STRUKTUR MIKRO

Disusun Oleh :

Nama : VIONA VASTRICIA Nim : 121460124

Asisten Praktikum : Kevin Saputra (120170068)

PROGRAM STUDI TEKNIK PERKERETAAPIAN

JURUSAN TEKNOLOGI INSFRASTRUKTUR DAN KEWILAYAHAN INSTITUT TEKNOLOGI SUMATERA

LAMPUNG SELATAN 2022

(2)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dewasa ini perkembangan zaman semakin marak dan cepat mengakibatkan perkembangan teknologi yang semakin maju. Seiring perkembangan teknologi yang semakin pesat, maka dibutuhkan komponen-komponen yang mendukung perkembangan teknologi yang pesat tersebut, seperti halnya peyediaan logam, disadari atau tidak unsur logam ini sangatlah penting dalam proses pengembangan teknologi bahkan hampir menambah semua aspek kehidupan manusia.

Metalografi merupakan suatu disiplin ilmu yang mempelajari metode observasi atau pemeriksaan atau pengamatan atau pengujan dengan tujuan untuk menentuan atau mempeljari hubungan antar struktur dengan sifat atau karakter yang pernah dialami oleh logam atau paduan. Kebanyakan sifat makroskopik dari material seperti tensile strenght, elongasi, sifat terhadap panas dan juga sifat kelistrikan berhubungan langsung dengan mikrostruktur. Pemahaman dari hubungan anatra mikrostruktur dan sifat makroskopik yang mempunyai peran penting dalam pengembangan material merupakan tujuan utama dari metalografi. Dengan menguji dan mengamati mikrostruktur suatu material, maka performa material tersebut dapat dilihat.

Material-material tersebut seharusnya memiliki sifat-sifat material yang memenuhi suatu standar yang ditentukan, salah satu sifat yang seharusnya memenuhi standar adalah sifat fisik suatu material, untuk menentukan sifat fisik suatu material maka kita memerlukan data dan analisis struktur mikro material tersebut agar material tersebut bisa

(3)

dengan mudah kita tentukan sifat atau karakteristiknya.

Secara umum terdapat beberapa hal yan bisa kita pelajari dari pengamatan struktur mikro. Diantaranya adalah gambaran distribusi fasa, pengotor, dan butir dari material. Selain itu kita juga dapat mengetahui bahwa setiap material memiliki struktur mikro yang berbeda-beda. Dengan pengetahuan yang kita miliki tentang struktur mikro maka dapat mempermudah kita dalam menganalisis suatu material.

1.2 Tujuan Praktikum

a. Untuk mengetahui dan memahami struktur mikro pada spesimen uji yang terbentuk setelah proses persiapan heat treatment.

(4)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Struktur Mikro Material

Struktur mikro adalah gambaran dari kumpulan fasa-fasa struktur material yang berukuran mikro dimana hanya bisa dilihat dan diamati melalui teknik metalografi. Struktur mikro suatu logam dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop. Mikroskop yang dapat digunakan yaitu mikoroskop optik dan mikroskop elektron. Struktur mikro material terbagi atas berikut:

a. Atom

Atom adalah bagian terkecil dari material yang tidak dapat dibagi lagi dengan reaksi kimia biasa. Atom hanya bisa dibagi menggunakan reaksi fusi dan reaksi fisi. Atom terdiri atas inti atom bermuatan positif yang dikelilingi oleh sejumlah elektron (yang dianggap tidak bermassa), jumlah muatan elektron sama dengan muatan inti sehingga secara keseluruhan atom itu netral, dan tidak bermuatan. Elektron tersusun dalam beberapa tingkatan energi atau kulit energi.

Kulit energi terluar mempunyai ikatan yang paling lemah dengan intinya.

Kemampuan interaksi antar atom berkurang bila kulit terluar diduduki oleh delapan elektron. Atom yang tidak memiliki konfigurasi ini selalu berusaha untuk membentuk ikatan sedemikian rupa sehingga mencapai konfigurasi ini. Karakteristik inilah yang mendorong terbentuknya tiga jenis ikatan atom yaitu ikatan ionik, ikatan kovalen, dan ikatan logam.

Atom bermuatan sejenis tolak menolak, sedangkan atom dengan muatan berlawanan tarik menarik. Jadi, pada bahan utuh yang terdiri atas atom yang berikatan ionik, terbentuk struktur kristal dengan pola teratur dalam.

tiga dimensi. Tiap atom dikelilingi oleh atom dengan muatan yang

(5)

berlawanan. Kekuatan senyawa seperti ini ditentukan oleh kekuatan ikatan elektrostatik antar atom tak sejenis, dan kerapuhannya ditentukan oleh ketahanan atom bermuatan terhadap usaha yang memaksanya menduduki posisi dekat dengan atom yang bermuatan sama. Oksida magnesium menentang gaya yang mendekatkan atom oksigen dan atom magnesium dengan atom sejenis. Bila gaya tersebut cukup besar, kristal akan retak[ CITATION Anr \l 1033 ].

Gambar 2.1 Konfigurasi ikatan atom

Sumber: Microsoft Word - 01 Struktur Mikro.DOC (itp.ac.id)

b. Sel Satuan

Sel satuan adalah gabungan dari atom-atom yang tersusun secara teratur dengan pola berulang.

1. Kubus Sederhana a) Body Center Cubic

Body centered cubic merupakan sel satuan kubik yang berbentuk k ubus, dimana inti atom terbesar terletak pada bagian tengah dari sel satuannya. Jumlah atom BCC adalah 2 buah. Contoh unsur logam yang memiliki sel satuan BCC ialah Fe, Mo, Cr, Mn dan Ta.

b) Face Center Cubic

Face Centered Cubic merupakan pemusatan atom pada masing- masing sisi kubik. Setiap sisi kubik terdapat atom dan terletak di bagian tengah. Selain itu, atom juga terdapat pada setiap sudut

(6)

kubik. Jumlah atom pada FCC adalah 4 buah. Contoh unsur logam yang memiliki sel satuan FCC ialah Al, Cu, Ni, Ag, Au, Pt, dan Pb.

2. Hexagonal Closed Package

Contoh material yang memiliki sel satuan HCP adalah Cd, Zn, Mg, C o, Zr, Be.

c. Sistem Kristal d. Butir

Butir merupakan kumpulan sel satuan yang mempunyai arah orientasi dan gerak yang sama jika dilihat secara dua dimensi.

e. Kristal

Kristal merupakan susunan sel satuan yang memiliki arah orientasi dan ge rak yang sama jika dilihat secara tiga dimensi.

2.2 Cacat Pada Material

Cacat material adalah ketidaksempurnaan pada struktur material. Cacat pada material terdiri dari :

a. Cacat Titik

Cacat titik adalah ketidaksempurnaan pada material dalam skala atomik.

Cacat yang terjadi berupa titik yang terdapat pada susunan atom, terbagi menjadi :

1. Vacancy

Vacancy adalah adanya kekosongan pada susunan atom.

2. Substitusi

Substitusi adalah adanya penggantian atom dengan atom lain.

3. Intertisi

Intertisi adalah adanya penyisipan oleh atom asing.

4. Self-Intertisi

Self-Intertisi adalah adanya penyisipan oleh atom sendiri.

5. Impurity

Impurity adalah adanya penyisipan oleh atom lain

b. Cacat Garis

(7)

Cacat garis yaitu cacat yang terjadi karena adanya segaris atom yang hilan g atau yang tidak sempurna. Terdiri atas:

1. Dislokasi Sisi

Dislokasi sisi adalah dislokasi yang arah geraknya tegak lurus terhadap garis dislokasi. Dislokasi ulir adalah dislokasi yang arah geraknya sejaj ar dengan garis dislokasi.

c. Cacat Bidang

Cacat bidang adalah cacat kompleks pada material karena ketidaksempurn aan pada sebidang atom yang terjadi pada batas butir.Contoh : twinning da n cacat batas butir.

d. Cacat Ruang

Cacat volume atau cacat ruang adalah adanya ketidaksempurnaan kristal p ada seruang atom dengan timbulnya rongga antar batas butirkarena orienta si butir dapat dilihat secara langsung.

2.3 Definisi Metalografi

Metalografi merupakan suatu disiplin ilmu yang mempelajari metoda observasi atau pemeriksaan atau pengamatan atau pengujian dengan tujuan untuk menentukan atau mempelajari hubungan antara struktur dengan sifat atau karakter dan perlakuan yang pernah dialami oleh logam paduan dan bahan bahan lainnya.

Metalografi adalah salah satu metoda yang paling banyak digunakan dalam metalurgi untuk mengkarakterisasi bahan.

Teknik metalografi adalah suatu teknik untuk mengamati dan mempelajari struktur mikro dan makro suatu logam paduan dan kaitannya dengan sifat mekanik dengan menggunakan mikroskop optik atau elektron.

(8)

Dalam melakukan pengujian metalografi suatu material, ada tahapan yang harus dilakukan sebelum dilakukan pengujian material, yaitu proses persiapan material. Pada proses ini ada beberapa tahapan seperti pemotongan bahan, labelling, mounting, grinding, polishing, etching, cleaning, dan drying.

Ilmu logam dibagi menjadi dua bagian khusus, yaitu metalurgi dan metalografi. Metalurgi adalah menguraikan tentang cara pemisahan logam dari ikatan unsur lain atau cara pengolahan logam secara teknis, sehingga diperoleh jenis logam atau logam paduan yang memenuhi kebutuhan tertentu.

Sedangkan metalografi adalah mempelajari tentang pemeriksaan logam untuk mengetahui sifat, struktur, temperatur dan persentase campuran dari logam tersebut.

a. Pemeriksaan makro (Macroscopic Examination)

Yang dimaksud dengan pemeriksaan makro adalah pemeriksaan bahan dengan mata kita langsung atau memakai kaca pembesar dengan pembesaran rendah (a low magnification). Kegunaannya untuk memeriksa permukaan yang terdapat celah-celah, lubang-lubang pada struktur logam yang sifatnya rapuh, bentuk-bentuk patahan benda uji bekas pengujian mekanis yang selanjutnya dibandingkan dengan beberapa logam menurut bentuk dan strukturnya antara satu dengan yang lain menurut kebutuhannya. Angka pembesaran pemeriksaan makro antara 0,5 kali sampai 50 kali. Pemeriksaan secara makro biasanya untuk bahan-bahan yang memiliki struktur kristal yang tergolong besar dan kasar, misalnya seperti logam hasil coran atau tuangan, serta bahan-bahan yang termasuk non metal.

b. Pemeriksaan mikro (Microscopic Examination)

Yang dimaksud dengan pemeriksaan mikro ialah pemeriksaan bahan logam di mana bentuk kristal logam tergolong halus sehinga diperlukan angka pembesaran lensa mikroskop antara 50 kali sampai 3000 kali atau lebih dengan menggunakan mikroskop industri.

(9)

2.4 Tahapan Metalografi

Tahapan metalografi adalah sebagai berikut:

a. Sectioning

Pemotongan atau sectioning yaitu pengambilan sebagian sampel representatif yang akan dianalisis dengan berbagai cara seperti pemotongan dengan cakram abrasif, gergaji atau dengan plasma bertekanan tinggi. Pemilihan sampel yang tepat dari suatu benda uji studi mikroskop optik merupakan hal yang sangat penting. Pemilihan sampel tersebut didasarkan pada tujuan pengamatan yang hendak dilakukan.

Pada umumnya bahan komersial tidak homogen sehingga satu sampel yang diambil dari suatu volume besar tidak dapat dianggap representative.

Gambar 2.2 Pemotongan Sumber: Lab. Rekayasa Material Teknik pemotongan terbagi menjadi dua, yaitu:

1. Teknik pemotongan dengan deformasi yang besar, dengan menggunakan gerinda.

2. Teknik pemotongan dengan deformasi kecil, menggunakan low speed diamond saw.

Proses pemotongan membutuhkan pelumas untuk memudahkan dan menghindari terjadinya deformasi pada material yang dipotong. Selain

(10)

itu, pelumas juga berguna untuk memperpanjang umur alat potong [ CITATION Dep111 \l 1033 ].

b. Mounting

Mounting adalah membingkai sampel, yaitu menempatkan sampel pada suatu media seperti cairan resin atau cairan plastik kemudian dipanaskan sehingga mengeras. Tujuan mounting adalah untuk memudahkan penanganan sampel 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 pengampelasan dan pemolesan akhir. Sebagai contoh spesimen yang berupa kawat, spesimen lembaran metal tipis, potongan yang tipis, dan lain-lain. Untuk memudahkan penanganannya, maka spesimen tersebut harus ditempatkan pada suatu media (media mounting). Dengan mounting, akan mudah bagi operator saat mengamplas, maupun meletakan spesimen saat pengujian kekerasan maupun pengamatan struktur mikro [ CITATION Abd201 \l 1033 ].

Gambar 2.3 Mounting

Sumber: Laboratorium Rekayasa Material c. Grinding

Proses meratakan dan menghaluskan permukaan sampel dilakukan untuk meratakan dan menghaluskan permukaan sampel dengan cara menggosokkan sampel pada kain abrasif / amplas yang berputar. Sampel yang baru saja dipotong atau sampel yang telah terkorosi memiliki

(11)

permukaan yang kasar. Permukaan yang kasar tersebut harus diratakan agar pengamatan struktur mudah dilakukan. Penggerindaan tidak boleh menyebabkan spesimen menjadi panas, sehingga perlu pengaliran air ke permukaan amplas selama peggerindaan. Penggerindaan tidak boleh merusak struktur yang ada, amplas yang digunakan bertahap dari yang paling kasar. Setiap pergantian tingkat di putar 90°, dan setiap tingkatan diusahakan sampai garis yang tegak lurus hilang, permukaan spesimen harus benar benar rata dan tidak melengkung, selain itu spesimen tidak boleh terkontaminasi. Penggerindaan spesimen dilakukan pada kertas amplas dimulai dari tingkat kasar sampai halus yang ukuran abrasifnya dinyatakan dengan mesh. Ukuran abrasif yang digunakan mulai dari 40 sampai 1200 mesh.

Bahan yang digunakan untuk grinding biasanya menggunakan kertas amplas dimana pada kertas amplas disisi belakangnya tertera nomor, nomor tersebut berkisar dari angka 1 samapi 3000. Untuk menandakan tingkat kehalusan amplas tersebut dilihat dari nomornya, angka 1 merupakan amplas paling kasar dan amplas 3000 adalah amplas yang paling halus, semakin kecil nomor amplas maka tekstur amplas nya semakin kasar begitu juga sebaliknya semakin besar nomor amplas maka semakin halus tekstur amplas nya. Amplas memiliki ukuran seperti grit 60, 80, 100, 120, 150, 180, 220, 240, 280, 320, 360, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000, 2500, dan 3000.

Penggerindaan benda uji dilakukan pada kertas ampelas dimulai dari tingkat kasar sampai tingkat halus. Tingkatan kehalusan kertas ampelas ditentukan oleh ukuran serbuk silikon karbida pada kertas tersebut.

Kertas ampelas tingkat kehalusan 220 berarti serbuk silikon karbida kertas itu dapat lolos dari ayakan dengan 220 lubang pada luas 1 inchi.

Tahapan penggerindaan menurut tingkatan kehalusan kertas ampelas adalah, sebagai berikut:

(12)

1. Digerinda pada tingkat 220 dengan arah tegak lurus pada garis pemotonan bahan uji.

2. Digerinda pada tingkat 320 tegak lurus pada arah penggerindaan pertama.

3. Digerinda pada tingkat 400 tegak lurus pada arah penggerindaan kedua.

4. Digerinda pada tingkat 600 tegak lurus pada arah penggerindaan ketiga.

Dalam waktu penggerindaan tekanan tangan pada kertas ampelas jangan terlalu kuat dan bahan uji dialiri air pendingin yang banyak. Fungsi air untuk mencegah panas yang terjadi pada bahan uji tersebut.

Gambar 2.4 Grinding

Sumber: Laboratorium Rekayasa Material d. Polishing

Pemolesan atau polishing adalah 0tahap akhir dari perataan permukaan sampel. Syarat permukaan sampel yang dapat digunakan untuk analisis metalografi adalah halus, harus bebas goresan dan mengkilat tampak seperti cermin, menghilangkan ketidakteraturan sampel hingga orde 0.01 μm. Pemolesan dapat dilakukan secara bertahap dengan cara mekanis, kimia, dan elektronik.

Untuk meningkatkan tingka kehalusan yang maksimal maka bahan uji yang telah digerinda selanjutnya diproses polishing. Mesin poles

(13)

metalografi terdiri dari iringan yang berputar dan diatasnya diberi kain poles terbaik namanya kain selvyt (sejenis kain beludru). Cara pemolesannya yaitu benda uji diletakkan di aas piringan yang berputar dan kain poles diberi air serta ditambahkan sdikit pasta poles. Pasta poles yang biasa dipakai adalah jenis Alumina (Al2O3) yang dalam perdagangan ada yang diberi nama Diamatin atau Gama Alumina atau Pasta Intan.

Selama pemolesan kain poles tersebut harus selalu diberi tetesan air. Putaran piringan pada mesin poles metalografi antara 100 rpm sampai 300 rpm.

Untuk meyakinkan hasil pemolesan terakhir apakah sudah bebas dari garis- garis pemotongan atau belum maka bahan uji yang sudah dibersihkan dapat dilhat di bawah mikroskop pada pembesaran 50 kali atau 100 kali. Bila masih terdapat garis-garis pada permukaan benda maka proses polishing dilanjutkan terus menerus sampai tidak terdapat garis-garisnya

e. Etching

Etching adalah mencelupkan sampel ke dalam cairan etsa untuk memudahkan mengidentifikasi detil struktur logam dengan bantuan mikroskop optik.

Pengaruh reaksi dari larutan kimia ke permukaan benda uji adalah seluruh permukaan akan muncul garis-garis seperti tidak teratur yang menunjukkan munculnya atau adanya batas-batas antara butir kristal logam.

1. Bahan larutan etsa makro:

a) Hidrochloric, komposisinya 50 % asam hidrochloric dalam air dengan menggunakan suhu 700-800 sampai 1 jam. Pemakaiannya untuk besi dan baja.

(14)

b) Sulphuric, komposisinya 20 % asam sulphuric dalam air dengan menggunakan suhu 80% waktu yang dipakai 10-20 detik.

Penggunaannya untuk bahan besi dan baja.

c) Nitric, komposisinya 25 % asam nitric dalam air, seperti a dan b boleh dingin kalau cocok. Pemakaiannya untuk bahan besi dan baja.

2. Bahan larutan etsa mikro:

a) Asam Nital, komposisinya asam nital 2ml, alkohol (95%) 98 ml.

Pemakaiannya untuk baja karbon, baja paduan rendah dan baja paduan sedang. Waktu sampai 1 menit.

b) Asam pikral, komposisinya asam pikral 4 gram, alkohol 98 ml.

Pemakaiannya untuk baja karbon dalam keadaan normal, dilunakan, dikeraskan dan ditemper. Waktu pengetsaan beberapa detik sampai 1 menit.

3. Pengaruh Etching:

Pengaruh reaksi dari larutan kimia terhadap permkaan benda uji ialah seluruh permukaan akan nampak seperti garis-garis tidak teratur yang menunjukkan munculnya atau adanya batas-batas antara butir-butir kristal logam tersebut.

Berikut adalah jenis etsa dan penggunaannya [ CITATION Abd211 \l 1033 ] :

a) Nital digunakan untuk baja karbon

b) Picral digunakan untuk baja yang telah diberi laku panas c) Vilella’s reagent untuk menampakkan batas butir austenite d) Sodium meta bisulfit untuk menampakkan martensit gelap

e)

Marshall’s reagant untuk menampakkan batas butir ferit

f. Viewing

Tahapan terakhir yaitu melakukan pengamatan menggunakna mikroskop.

Mikroskop Optik adalah suatu alat yang digunakan untuk melakukan analisis melalui pengamatan material, seperti struktur fasa, butir, orientasi

(15)

butir, jarak atom, dislokasi, topografi, perpatahan, dan sebagainya. Pada metalografi, secara umum yang akan diamati adalah dua hal yaitu macrostructure (stuktur makro) dan microstructure (struktur mikro).

Untuk struktur makro menggunakan mikroskop stereo dengan perbesaran maksimal 50x. Sedangkan untuk struktur mikro menggunakan mikroskop metalografi dengan perbesaran 50x sampai 1000x.

2.5 Perbedaan Mikroskop Optik, SEM, TEM

Mikroskop optik merupakan alat bantu yang digunakan untuk melihat strukur mikro dari objek penelitian. Prinsip kerja dari mikroskop optik adalah dengan memantulkan cahaya sehingga struktur mikro objek yang akan diteliti akan te rlihat. Tidak hanya mikroskop optik, penggunaan SEM dan TEM juga dapat mevisualisasikan struktur mikro dari objek yang akan diteliti. Namun mikrosk op optik, SEM, dan TEM memiliki prinsip kerja yang berbeda.

Berikut merupakan perbedaan mikroskop optik, SEM, dan TEM.

a. Mikroskop optik

1. Sumber cahaya berasal dari lampu 2. Perbesaran 1000x

3. Prinsip memantulkan cahaya b. SEM

1. Sumber cahaya dari electron.

2. Perbesaran 10.000x 3. Prinsip scan

c. TEM

1. Sumber cahaya dari electron 2. Perbesaran 1000000x

3. Prinsip menembus objek teliti

(16)

BAB III

METODOLOGI PRAKTIKUM

3.1 Alat dan Bahan a. Alat

Adapun alat yang digunakan pada praktikum kali ini yaitu:

1. Trinocular Metalurgical Microscope

Gambar 3.1 Trinocular Metalurgical Microscope Sumber: Modul Analisis Struktur Mikro b. Bahan

(17)

Adapun bahan yang digunakan pada praktikum kali ini yaitu:

1. Material Carbon Steel Medium (AISI 1045) yang telah di material preparation

Gambar 3.2 Material Carbon Steel Medium (AISI 1045) yang telah di material preparation

Sumber: Modul Analisis Struktur Mikro 3.2 Prosedur Penggunaan Alat

Prosedur kerja Trinocular Metalurgical Microscope adalah :

Gambar 3.3 Trinocular Metalurgical Microscope Sumber: Modul Analisis Struktur Mikro

(18)

Axio Vert.A1 Stand for Transmitted Light a. Eyepieces

b. Binocular tube

c. Transmitted light illumination d. Filter slider

e. Condensor f. Specimen stage

g. Focusing drive – fine focusing (right-hand side) h. Focusing drive – coarse focusing (right-hand side) i. Illumination intensity of transmitted light ON/OFF j. Permanent / ECO (mode hemat daya)

k. Power indicator (blue)

l. Slot for contrast sliders with analyzer or PlasDIC module (left-right hand sides)

m. Slot for DIC sliders or PlasDIC sliders in the objective nosepiece n. Knurled ring of the objective nosepiece

o. Stop for the verticql adjusting range of the focusing drive p. Focusing drive – coarse focusing (left-hand side)

q. Focusing drive – fine focusing (left-hand side)

(19)

r. On/off switch

s. Slot for contrast sliders with analyzer or with PlasDIC –module (left-hand and righat-hand sides)

Prosedur pemakaian Trinocular Metalurgical Microscope : a. Hidupkanlah kabel plug ke listrik dan tekanlah tombol on.

b. Letakkanlah spesimen pada stage spesimen.

c. Fokuskanlah gambar dengan menggunakan lensa objektif dengan perbesaran terkecil.

d. Aturlah posisi lampu condenser dan aturlah unit lampu iluminasi secara benar.

e. Aturlah intensitas cahaya lampu seperlunya.

f. Fokuskanlah posisi spesimen dengan lensa objektif secara tepat dengan memutar fine adjusting handle.

g. Untuk pengamatan saja tekan kedalam light-path changeover lever, sedangkan untuk memotret tarik keluar.

h. Dalam pengambilan gambar, pastikan tidak ada getaran yang terjadi pada saat itu.

Prosedur penggunaan Power Supply 10V 100W:

Gambar 3.6 Power Supply 10V 100W Sumber: Modul Analisis Struktur Mikro a. No.1 Saklar ON/OFF dan No.2 Potensiometer.

b. No.3 Lampu Pilot untuk operasi remote control (eksternal).

(20)

c. No.4 Saklar RL (Reflected Lamp) dan Saklar TL (Transmitted Lamp).

d. Hidupkanlah / matikanlah saklar dengan menggunakan saklar ON/OFF (Gambar No.1). Nyalakan mikroskop (lihat manual operasi terpisah).

e. Nyalakanlah / matikanlah system iluminasi yang diinginkan secara alternative menggunakan saklar pemilih cahaya yang

dipantulkan/ditansmisikan (Gambar No.4), masing masing posisi RLdan TL.

f. Sesuaikanlah intensitas pencahayaan lampu sakelar denagn memutar Potensiometer (Gambar No.2) dari Power Supply.

g. Beralih dari sistem iluminasi tidak berpengaruh pada kecerahan lampu yang disesuaikan. Karena itu, kecerahan harus disesuaikan kembali setelah setiap peralihan, jika perlu.

BAB IV

PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1 Pengumpulan Data a. Lembar Kerja

1. Quenching

Tabel 1. Lembar Kerja Quenching Kelompok : 3 (Tiga)

Nama Material : Baja karbon AISI 1045

Nama Mikroskop : Trinocular metelorgical microscope

Heat treatment : Quenching temperatur : 900^oC Media pendingin : Air Holding time : 120 Menit

Tabel 2. Lembar Kerja Quenching No. Pendi-

ngin Struktur mikro Pembe-

saran Analisis fasa

(21)

1

Quenchi ng

(air) Gambar 4.1 Hasil Quenching Sumber: Lab. Rekayasa

Material

20x ·10x

Terlihat fasa yang agak gelap dan sedikit adanya

martensit dan pearlite yang memiliki

karakteristik sedikit sangat keras,

dikarenakan terkandung ferrit.

2. Normalizing

Tabel 3. Lembar Kerja Normalizing

Kelompok : 3 (Tiga)

Nama Mikroskop : Trinocular metelorgical microscope Heat treatment : Normalizing temperatur : 900^oC Media pendingin : Udara Holding time : 120 menit

Tabel 4. Lembar Kerja Normalizing No. Pendi-

saran Analisis fasa

1. Nor

malizi ng (uda

ra)

Gambar 4.2 Hasil

20x ·10x Terlihat adanya ferit yang mendominasi besar dan gelap.

Serta dengan adanya unsur yang terdapat pada sampel

(22)

Normalizing Sumber: Lab. Rekayasa

Material

tersebut yaitu pearlite yang bersifat

memiliki ketangguhan yang rendah.

3. Annealing

Tabel 5. Lembar Kerja Annealing

Kelompok : 3 (Tiga)

Nama Mikroskop : Trinocular metelorgical microscope Heat treatment : Annealing temperatur : 900^oC Media pendingin : Dalam

tungku

Holding time : 120 menit

Tabel 6. Lembar Kerja Annealing No. Pendi-

saran Analisis fasa 1. Anneali

ng (dalam tungku)

Gambar 4.3 Hasil Annealing Sumber: Lab. Rekayasa

Material

20x ·10x Pada proses pendinginan di dalam tungku akan diperoleh struktur perlit

yang kasar

tetapi lunak untuk

memperbaiki ukuran butir serta

(23)

machinibility.

b. Data Praktikum

Gambar 4.4 Trinocular Metalurgical Microscope

Sumber: Modul Analisis Struktur Mikro

Gambar 4.5 Hasil Quenching Sumber: Lab. Rekayasa Material

Gambar 4.6 Hasil Normalizing

Sumber: Lab. Rekayasa Material Gambar 4.7 Hasil Annealing Sumber: Lab. Rekayasa Material

(24)

4.2 Pengolahan data a. Perhitungan

1. Quenching Diketahui:

l = 6,8 cm = 68.000 μm n = 32

v = 20 × 10 = 200 Ditanya : LK ? Jawab :

LK = l

n× v = 68.000μm

32×200 =10,625 μm

2. Normalizing Diketahui:

l = 6,8 cm = 68.000 μm n = 29

LK = l

n× v = 68.000μm

29×200 =11,724 μm 3. Annealing

Diketahui :

l = 6,8 cm = 68.000 μm n = 24

LK = l

n× v = 68.000μm

24×200 =16,190 μm

(25)

BAB V

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

5.1 Analisis

Pada quenching yang menggunakan media air sebagai media pendinginan, nilai kekerasan dan dari transformasi struktur austenite pada suhu tinggi menjadi struktur martensite tanpa terjadi pembentukan struktur perlit atau bainite. Pada annealing yang mengguanakan suhu dalam tungku sebagai media pendinginan, pada proses ini digunakan untuk memindahkan tekanan internal penuh sebagai hasil proses pendinginan. Tujuannya untuk menghilangkan internal stress pada logam dan untuk menghaluskan grain dari logam sehingga mengurangi kekerasan dan menjadi lebih ulet. Pada proses normalizing yang mengguanakn media udara sebagai media pendinginan. Normalizing digunakan untuk menyuling struktur butir dan menciptakan suhu austenite yang lebih homogen pada saat baja dipanaskan kembali.

(26)

5.2 Pembahasan

Gambar 5.1 Diagram fasa Fe-Fe3c Sumber: Modul Analisis Struktur Mikro

Komposisi eutektid terdapat pada 4,3 % (berat) karbon (17 % atom) dan suhu eutektid adalah 1148°C. Besi cor berada di daerah eutektid ini karena rata- rata mengandung 2.5 % – 4 %. Pada bagian diagram antara 700°C-900°C dan

(27)

daerah karbon antara 0%-1% ini mikrostruktur baja dapat diatur dan disesuaikan dengan keinginan. Struktur-struktur yang ada pada diagram fasa Fe-Fe3C :

a. Ferrit (Besi α) adalah suatu komposisi logam yang mempunyai batas maksimum kelarutan karbon 0,025 % C pada temperature 723°C, struktur kristalnya BCC (Body Center Cubic) dan pada temperatur kamar mempunyai batas kelarutan karbon 0,008 % C. Sifat-sifatnya adalah ketangguhan rendah, keuletan tinggi, kekerasan < 90 HRB, struktur paling lunak pada diagram Fe-Fe3C dan ketahanan korosi medium.

b. Austenit (Besi γ) adalah suatu larutan padat yang mempunyai batas maksimum kelarutan karbon 2,11 % C pada temperatur 1148°C, struktur kristalnya FCC (Face Center Cubic). Sifat-sifatnya adalah ketangguhan baik sekali, ketahanan korosi yang paling baik dari SS yang lain, non hardened heat treatment, mudah dibentuk dan paling banyak dipakai dalam industri.

c. Cementit (Besi Karbida) adalah suatu senyawa yang terdiri dari unsur Fe dan C dengan perbandingan tertentu (mempunyai rumus empiris) dan struktur kristalnya orthohombic. Sifat-sifatnya adalah sangat keras dan bersifat getas.

d. Lediburite ialah campuran Eutectic antara besi gamma dengan cementid yang dibentuk pada temperature 1130°C dengan kandungan karbon 4,3%C.

e. Pearlit adalah Eeutectoid mixture dari ferrite dan cementite (α+Fe3C), terjadi pada temperatur 723°C, mengandung 0,8 % karbon.

(28)

Gambar 5.2 Struktur Austenite

Sumber : Macam-Macam Struktur Mikro | PDF (scribd.com)

Austenite merupakan larutan padat intersisi karbon dengan struktur FCC.

Memiliki ruang antar atom yang lebih besar jika dibandingkan dengan ferrit.

Austenite stabil pada suhu tinggi. Austenite terbentuk saat baja mengandung karbon hingga 1,8% pada temperature 1130℃. Sifatnya adalah :

a. Austenite termasuk ke dalam tipe sousi solid intersisi, karena larutan padat karbon dalam besi alfa.

b. Memiliki struktur kristal FCC.

c. Kelarutan karbon maksimal 2,14% pada temperature 1147℃. d. Memiliki kekuatan tarik 1050 kg/cm².

e. Tangguh.

f. Non magnetic.

g. Kekerasannya 1700 – 200 BHN.

Gambar 5.3 Struktur Martensite

Martensite merupakan larutan padat dari karbon lewat jenuh pada besi alfa sehingga latis-latis sel satuannya terdistorsi. Terbentuk saat austenite didinginkan.

(29)

Gambar 5.4 Struktur Ferrite

Ferrite bersifat lunak, ulet, dan memiliki kekerasan sekitar 70-100 BHN dan memiliki konduktifitas yang tinggi. Ferrite terbentuk akibat proses pendinginan yang lambat dari austenite baja hypotektoid pada saat mencapai A3.

Gambar 5.5 Struktur Cementite

Sementite adalah senyawa besi dengan karbon yang umum dikenal sebagai karbida besi dengan persentase karbon 6,67% C yang bersifat keras sekitar 5- 56 HRC.

(30)

Gambar 5.6 Struktur Pearlite

Pearlite adalah campuran sementite dan ferrit yang memiliki kekerasan sekitar 10-30 HRC. Pearlite yang terbentuk sedikit di bawah temperatur eutektoid memiliki kekerasan yang lebih rendah dan memerlukan waktu inkubasi yang lebih banyak.

Gambar 5.7 Struktur Bainite

Bainite merupakan fasa yang kurang stabil, diperoleh dari austenite pada temperatur yang lebih rendah dari temperatur transformasi ke perlit dan lebih tinggi dari transformasi ke martensite.

Heat Treatment yang biasa dilakukan yakni hardening, tempering,annealing, normalizing, dan quenching. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi

(31)

perbedaan dan perubahan struktur mikro dengan perlakuan panas dengan deformasi plastis, seperti terjadinya perubahan luas area penampang.

Pengaruh besarnya deformasi terhadap struktur tampak jelas dari kepipihannya. Semakin besar deformasi maka bentuk butir berubah semakin memanjang dan pipih.

BAB VI PENUTUP

6.1 Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang di dapat setelah mengikuti praktikum kali ini yaitu:

a. Dengan adanya praktikum analisis struktur mikro bertujuan untuk mengetahui struktur mikro yang terdapat pada spesimen setelah melalui tahap perlakuan panas.

b. Proses heat treatment dapat mengubah struktur mikro spesimen uji.

c. Struktur struktur yang terdapat pada diagram Fe-Fe3C yakni ferrite, austenite, cementite, lediburite, dan pearlite.

6.2 Saran

Adapun saran untuk praktikum kali ini adalah sebagai berikut:

(32)

a. Diharapkan praktikkan lebih memahami materi praktikum dan fokus saat praktikum berlangsung.

b. Seluruh praktikan ikut mencoba seluruh kegiatan praktikum (menggunakan alat) dan lebih aktif saat praktikum.

c. Hendaknya seluruh langkah langkah praktikum dikerjakan dengan baik.

d. Selalu menjaga kebersihan laboratorium.

e. Hendaknya dalam melakukan praktikum rekayasa material ini berurutan setiap modulnya, agar praktikan menjadi lebih paham step by step nya.

DAFTAR PUSTAKA

Abdul Choliq, N. R. (2021). METALURGI FISIK . UNPAM PRESS, 57.

Abdul Choliq, S. M. (2020). PRAKTIKUM METALURGI FISIK. UNPAM PRESS, 51.

Anrinal. (n.d.). 01. Struktur Mikro . In Bahan Ajar Metalurgi Fisik (pp. 2-3).

Padang: Insitut Teknologi Padang.

Depok, L. M. (2011). In L. M. FTUI. Depok.

(33)

LAMPIRAN

(34)

(35)