4.1 Tujuan
1. Mengetahui larutan etsa yang digunakan.
2. Mengetahui batas butir pada baja AISI 1045.
3. Mempelajari proses pengambilan foto mikrostruktur.
4. Mempelajari tahapan proses metalografi kualitatif.
4.2 Teori dasar
Metalografi merupakan salah satu pengujian yang banyak dilakukan dalam proses fabrikasi logam. Dengan metalografi dapat diperoleh informasi terkait mikrostruktur logam yang kelak dapat digunakan untuk menjelaskan berbagai karakteristik logam. Meskipun saat ini citra yang diperoleh pada analisis metalografi, baik menggunakan mikroskop optik maupun mikroskop elektron, sudah berupa citra digital tetapi belum seluruh alat tersebut dilengkapi dengan perangkat penunjang yang dapat digunakan untuk melakukan pengolahan dan analisis citra secara kuantitatif. Sehingga analisis yang dilakukan cenderung hanya pada analisis visual dan pengukuran-pengukurannya pun dilakukan secara manual.[12] Pemeriksaan struktur dan fasa dari spesimen logam dalam metalografi kualitatif ini adalah menggunakan mikroskop dengan langkah-langkah penyiapan spesimen, yaitu sebagai berikut:
a. Analisa Pendahuluan
Dilakukan untuk menentukan bagian mana yang akan dianalisis secara metalografi. Proses yang dilakukan pada suatu komponen akan menyebabkan struktur mikro berbeda, sehingga perlu kehati-hatian dalam menentukan daerah yang akan dianalisa. Kesalahan dalam pengambilan sampel akan dapat memberikan informasi yang salah.
Gambar 4.1 Orientasi pengambilan sampel.
Sumber: Modul perlakuan panas UNJANI 2021
b. Pemotongan, dalam proses memotong, hal-hal yang perlu diperhatikan:
1) Harus dicegah kemungkinan deformasi dan panas yang berlebihan (diberikan pendingin oli/oli dilarutkan dalam air).
2) Untuk logam-logam dengan kekerasan < 400 BHN, sebaiknya pemotongan secara manual.
3) Apabila pemotongan dilakukan dengan api (las gas), maka pemotongan dalam daerah yang cukup besar supaya dapat dipotong lagi dengan cara lain.
c. Pembingkaian, jika spesimen terlalu kecil atau tipis, maka perlu pemegang/pembingkai dengan material pembingkai antara lain dari jenis resin, gip, bakelit atau dengan logam paduan dengan titik cair rendah. Yang terpenting adalah antara material pembingkai dengan spesimen jangan sampai memiliki kekerasan dan ketahanan abrasi yang sangat berbeda. Pada praktikum kali ini pembingkaian menggunakan resin yang dicampurkan katalis dengan cara cor (cast mounting).
Gambar 4.2 Pembingkaian cast mounting
d. Penggerindaan/pengampelasan, proses penggerindaan (grinding) menggunakan mesin gerinda putar dengan media gerinda berupa kertas ampelas mulai ampelas kasar (ukuran grit 80 dan 120 mesh) sampai ampelas halus (ukuran grit 180, 240, 320, 400 dan 600 mesh). Di praktikum kali ini menggunakan kertas ampelas 60, 240, 600, 1200 dan 2000 mesh.
e. Pemolesan, proses pemolesan dilakukan diatas kain poles pada piringan poles dengan menambahkan pasta poles selama proses berlangsung. Tujuan utama pemolesan adalah untuk menghilangkan goresan yang terbentuk pada waktu proses pengampelasan, hingga permukaan sampel menjadi mengkilap. Jenis kain poles yang umum dipakai antara lain beludru, biliard, katun, kanvas dan nilon. Sedangkan pasta polesnya adalah pasta intan, alumina, magnesium oksida dan krom oksida.
f. Pengetsaan, pengetsaan kimia dilakukan dengan cara mencelupkan spesimen ke dalam larutan etsa (dengan menggunakan penjepit nikel atau baja tahan karat) dan dianjurkan untuk mengerak-gerakan spesimen dalam larutan etsa tersebut. Lamanya pengetsaan adalah “derajat keburaman” dari permukaan spesimen yang dietsa. Setelah pengetsaan dilakukan pencucian dengan air, pembersihan dengan alkohol dan pengeringan dengan udara panas. Larutan etsa yang digunakan seringkali dicampur dengan alkohol
Dilakukan analisa pendahuluan
permukaan spesimen yang dipoles dengan larutan tersebut. Selama proses pengetsaan, ion-ion H+, OH-, Cl- dan sebagainya akan menuju daerah anodik dan katodik pada permukaan yang dipoles sehingga proses etsa dapat memberikan gambaran/konfigurasi batas butir (batas butir merupakan tempat-tempat yang berenergi tinggi) atau
gambaran/konfigurasi permukaan butir.[11]
Gambar 4.3 Pengetsaan dengan larutan nital 3 %
4.3 Tata Cara Praktikum 4.3.1 Skema Proses
Menyiapkan bahan dan alat
Spesimen dipotong
Spesimen diamplas/digerinda
Spesimen dipoles
Analisa hasil
Kesimpulan
Dilakukan pembingkaian pada spesimen
Gambar 4.4 Skema proses metalografi kualitatif
4.3.2 Penjelasan Skema Proses
1. Disiapkan alat dan bahan diantaranya; mesin potong, mesin gerinda, mikroskop, computer, ampelas, pasta poles, resin, katalis, alkohol, aquades dan baja AISI 1045.
2. Dilakukan analisa pendahuluan pada spesimen dan dilakukan pemotongan manual.
A A
Dilakukan pengetsaan pada spesimen
Pemeriksaan struktur mikro
3. Dilakukan pembingkaian cor pada spesimen dengan resin dan katalis 10:1
4. Spesimen diampelas menggunakan kertas ampelas (60 mesh sampai 2000 mesh)
5. Spesimen dipoles dengan pasta alumina.
6. Spesimen dietsa dengan larutan nital 3% kemudian dikeringkan 7. Struktur mikro spesimen diperiksa menggunakan mikroskop yang
terhubung dengan computer.
8. Hasil pemeriksaan dianalisa dan disimpulkan.
4.4 Alat dan Bahan 4.4.1 Alat
1. Mesin Potong : 1 Unit
2. Mesin Gerinda : 1 Unit
3. Mikroskop : 1 Unit
4. Komputer : 1 Unit
4.4.2 Bahan
1. Kertas ampelas kasar 60 mesh : 1 Buah 2. Kertas ampelas kasar 240 mesh : 1 Buah 3. Kertas ampelas kasar 600 mesh : 1 Buah 4. Kertas ampelas kasar 1200 mesh : 1 Buah 5. Kertas ampelas kasar 2000 mesh : 1 Buah
6. Pasta alumina : 1 Buah
7. Resin & Catalis : 10 : 1
8. Alkohol : Secukupnya
9. Aquades : Secukupnya
10. Baja AISI 1045 : 3 Buah
4.5 Pengumpulan dan Pengolahan Data 4.5.1 Pengumpulan Data
1. Pembingkaian resin 10 : catalist 1
2. Pengamplasan : 60, 240, 600, 1200, 2000 mesh
3. Pemolesan : Pasta poles alumina (Al2O3)
4. Pengetsaan : Nital 3%
Tabel 4.1 Hasil pemerikasaan struktur mikro dan fasa
No .
Hasil Pemeriksaan Struktur Mikro dan Fasa Yang Terbentuk
Keterangan
1.
Spesimen dan
treatmennya : Baja AISI 1045 ( Annealing)
Larutan Etsa : Nital 3%
Pembesaran Mikroskop : 100
Refrensi ASM Metal Handbook Vol 7: Gambar No:….. Halaman:…..
ferrite
pearlite
2. Spesimen dan
treatmennya : Baja AISI 1045 ( Normalizing)
Larutan Etsa : Nital 3%
Pembesaran Mikroskop : 100
Refrensi ASM Metal Handbook Vol 7: Gambar No:…..Halaman:…..
3. Spesimen dan
treatmennya : Baja AISI 1045 ( quenching)
Larutan Etsa : Nital 3%
Pembesaran Mikroskop : 500
Refrensi ASM Metal Handbook Vol 7: Gambar No:….. Halaman:…..
4.6 Analisa dan Pembahasan
Pada praktikum metalografi kualitatif, pemeriksaan struktur dan fasa pada spesimen uji yang sudah dilakukan proses Quencing, Normalizing dan Anneling menggunakan mikroskop yang terhubung dengan computer.
Sebelum pemeriksaan, dilakukan langkah-langkah penyiapan spesimen. Analisa Pendahuluan dilakukan untuk menentukan bagian spesimen yang akan dianalisis.
Ferrite Pearlite Martensite
Ferrite
Pearlite
Setelah itu dilakukan
pemotongan, karena nilai
kekerasan logam
spesimen <400 BHN
pemotongan dilakukan
secara manual.
Setelah itu dilakukan
pembingkaian, jenis pembingkaian kali ini adalah pembingkaian cor (cast mounting) dengan material resin 10 dan katalis 1 yang bertujuan agar spesimen uji mudah dipegang. Pengampelasan/penggerindaan dilakukan menggunakan mesin gerinda putar dengan media kertas ampelas 60, 240, 600, 1200, 2000 mesh, perlu diperhatikan arah pengamplasan dari satu ampelas satu dan lain harus diubah- ubah dan selalu diberikan air pendingin agar spesimen tidak panas dan terhindar dari garam serta spesimen tidak boleh terlalu ditekan karena dapat mengalami bidang yang menyebabkan sulitnya dalam proses pengamatan.
Pada pengujian kali ini spesimen dari proses Normalizing mengalami over ketika penggerindaan yang mengakibatkan struktur dan fasa yang dihasilkan cukup unik. Hal tersebut terjadi karena posisi kertas ampelas yang tidak rata atau spesimen terlalu ditekan ketika proses penggerindaan.
Gambar 4.5 Struktur dan Fasa spesimen Normalizing
Setelah itu dilakukan pemolesan menggunakan kain beludru dan pasta alumina yang dicampur dengan pasta gigi. Tahapan terakhir yaitu proses pengetsaan dengan menggunakan larutan Nital 3% kemudian dikeringkan dengan menggunakan hairdryer. Fungsi larutan nital adalah untuk mengikis batas butir yang akan dilakukan pengamatan. Pada proses pengamatan struktur dan fasa logam, dilakukan menggunakan mikroskop optik dengan pembesaran 100x dan 500 mikro
4.7 Kesimpulan
1. Mengetahui struktur mikro spesimen uji dengan mikroskop optik.
2. Mengetahui metode metalografi kualitatif.
3. Mengetahui tahapan metode metalografi kualitatif.
4. Posisi pengamplasan mempengaruhi struktur dan fasa yang dihasilkan.
