Metalografi ACC L1
-
Upload
alfand-altamirano-letnanpampat -
Category
Documents
-
view
102 -
download
8
description
Transcript of Metalografi ACC L1
i
ABSTRAK
Metallography adalah salah satu cabang bidang metallurgy yang
berhubungan dengan pengamatan struktur logam baik secara makro maupun
mikro. Struktur makro berarti pengamatan dapat dilakukan tanpa menggunakan
alat bantu. Sedangkan struktur mikro memiliki arti bahwa pengamatan dapat
dilakukan hanya dengan menggunakan alat bantu. Praktikum ini dilakukan untuk
menambah pemahaman tentang struktur mikro logam.
Ada beberapa langkah dalam melakukan praktikum metallography ini
yaitu pemotongan spesimen, bakelite moulding (jika diperlukan), grinding dan
polishing kemudian etching (mengetsa). Pengamatan dilakukan dengan
menggunakan mikroskop optis hingga perbesaran 400x dan pengambilan gambar.
Hasil yang diperoleh setelah melakukan praktikum ini adalah berupa
struktur mikro dari spesimen yang diamati. Pada spesimen satu di dapat
persentase karbon sebesar 0,244 % dan termasuk baja hypoeutectoid. Spesimen
dua tidak diketahui kadar karbonnya karena tidak mengalami proses etsa. Untuk
spesimen tiga kadar karbonnya sebesar 3,29 % yang termasuk dalam besi tuang
kelabu (gray cast iron). Dan untuk spesimen empat mempunyai kadar karbon
sebesarr 3,66 % yang termasuk dalam besi tuang nodular (nodular cast iron).
ii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat,
hidayah dan karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan praktikum
Metalografi ini tepat waktu dan tanpa halangan suatu apa pun.
Laporan praktikum ini disusun sebagai salah satu syarat kelulusan mata
kuliah Metalurgi. Praktikum ini merupakan integrasi dari materi yang telah
diberikan kepada mahasiswa khususnya yang berkaitan dengan bidang studi
Metalurgi sehingga mahasiswa dapat memahami dan mengaplikasikan dari materi
yang telah diterima.
Penulis menyampaikan terimakasih kepada para dewan asisten dan seluruh
grader yang telah banyak membimbing selama praktikum, serta kepada dosen
Metalurgi kami.
Penulis menyadari bahwa laporan praktikum ini masih jauh dari kata
sempurna, oleh karena itu kritik dan saran yang membangun sangat diharapkan
demi penyempurnaan laporan ini. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi
semua pihak pada umumnya dan bagi penulis pada khususnya.
iii
DAFTAR ISI
ABSTRAK
KATA PENGANTAR ............................................................................................ ii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... iii
DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. v
DAFTAR TABEL .................................................................................................. vi
BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
I.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1
I.2 Tujuan Praktikum ..................................................................................... 1
I.3 Batasan Masalah ....................................................................................... 2
I.4 Sistematika Laporan ................................................................................. 2
BAB II DASAR TEORI ......................................................................................... 1
II.1 Dasar Teori ............................................................................................... 1
II.2 Tahap-tahap Umum dalam Metallography .............................................. 4
II.2.1 Persiapan Spesimen ........................................................................... 4
II.2.2 Grinding dan Polishing ..................................................................... 5
II.2.3 Etching (Mengetsa) ........................................................................... 6
BAB III METODOLOGI ........................................................................................ 1
III.1 Flowchart Praktikum ............................................................................ 1
III.2 Spesimen ............................................................................................... 2
III.3 Peralatan yang Digunakan .................................................................... 2
III.4 Langkah-langkah Percobaan ................................................................. 2
BAB IV PEMBAHASAN ....................................................................................... 1
IV.1 Data Hasil Percobaan ............................................................................ 1
IV.2 Flowchart Perhitungan ......................................................................... 1
IV.3 Contoh Perhitungan .............................................................................. 2
IV.4 Pembahasan .......................................................................................... 6
IV.4.1 Pembahasan Spesimen I .................................................................... 6
IV.4.2 Pembahasan Spesimen II................................................................... 7
IV.4.3 Pembahasan Spesimen III ................................................................. 8
iv
IV.4.4 Pembahasan Spesimen IV ................................................................. 9
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 1
V.1 Kesimpulan ............................................................................................... 1
V.2 Saran ......................................................................................................... 1
v
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram fasa Fe3C ............................................................................. 3
Gambar 4.1 Spesimen I .......................................................................................... 6
Gambar 4.2 Spesimen II ......................................................................................... 7
Gambar 4. 3 Spesimen III ....................................................................................... 8
Gambar 4.4 Spesimen IV........................................................................................ 9
vi
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Konsentrasi Struktur Mikro .................................................................... 2
Tabel 4.2 Persentase Kadar Karbon ....................................................................... 6
I-1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Metallography adalah suatu metode untuk menyelidiki struktur logam
dengan menggunakan mikroskop optis dan mikroskop elektron. Struktur/gambar
logam yang terlihat melalui mikroskop disebut mikro struktur. Pengamatan
metallography dengan mikroskop umumnya dibagi menjadi dua yaitu:
1. Metallography Makro, yaitu pengamatan struktur yang dapat diamati tanpa alat
bantu.
2. Metallography Mikro, yaitu pengamatan struktur dengan alat. Pada gambar ini
terlihat daerah lingkup ukuran mikro struktur logam yang umumnya diamati
dengan mikroskop.
Pada praktikum ini praktikan diperkenalkan dengan beberapa alat
metallography yaitu alat las acetylene, wirecut, dan gergaji, serta prosedur
penggunaannya. Tujuannya adalah memperkuat pemahaman tentang struktur
mikro logam dengan mengenal dan menggunakan alat bantu serta teknik-teknik
dalam metallography seperti mengambil foto struktur mikro.
I.2 Tujuan Praktikum
Tujuan dilaksanakannya praktikum ini yaitu untuk:
1. Mengetahui cara dan langkah-langkah untuk mengamati struktur mikro
dari suatu material.
2. Mengetahui perbandingan struktur mikro serta tampilan fisik material
etsa dan non-etsa.
3. Mengetahui pengaruh komposisi struktur mikro dan komposisi kimia
terhadap sifat mekanik dan klasifikasi material.
I-2
I.3 Batasan Masalah
Batasan masalah yang kita terapkan pada praktikum ini yaitu:
1. Alat yang digunakan dalam praktikum sudah dikalibrasi terlebih dahulu.
2. Pengujian dilakukan pada temperatur kamar.
3. Proses Grinding , Polishing ,dan Etching dianggap baik.
4. Pengamatan struktur mikro dianggap mewakili seluruh permukaan.
I.4 Sistematika Laporan
Dalam penulisan laporan praktikum ini, sistem penyusunan laporan perlu
diperhatikan karena akan mempermudah pemahaman isi tulisan. Adapun sistem
penyusunan laporan ini adalah sebagai berikut.
Bab I Pendahuluan, berisi tentang latar belakang, tujuan praktikum,
batasan masalah, dan sistematika laporan.
Bab II Dasar Teori, berisi tentang teori-teori dasar yang berhubungan
dengan praktikum dan tahap-tahap umum untuk melakukan praktikum
metalografi. Dasar teori digunakan untuk menganalisa hasil praktikum.
Bab III Metodologi, berisi tentang flowchart praktikum, spesimen,
peralatan yang digunakan, standar pengujian, dan langkah-langkah percobaan.
Bab IV Pembahasan, berisi tentang pembahasan dari data yang telah
diolah dari praktikum pada spesimen 1, 2 ,3 dan 4, sehingga dapat dibuat
kesimpulan.
Bab V Kesimpulan dan Saran, berisi tentang kesimpulan dan saran dari
hasil praktikum.
I-1
BAB II
DASAR TEORI
II.1 Dasar Teori
Ilmu logam dibagi menjadi dua bagian khusus, yaitu metallurgy dan
metallography. Metallurgy adalah ilmu yang menguraikan tantang cara pemisahan
logam dari ikatan unsur-unsur lain. Atau cara pengolahan logam secara teknis
untuk memperoleh jenis logam atau logam paduan yang memenuhi kebutuhan
tertentu. Sedangkan metallography adalah ilmu yang mempelajari tentang cara
pemeriksaan logam untuk mengetahui sifat, struktur, temperatur dan prosentase
campuran logam tersebut. Metallography merupakan suatu pengetahuan yang
khusus mempelajari struktur logam dan mekanisnya. Dalam metallography
dikenal pengujian makro (makroscope test) dan pengujian mikro (mikroscope
test).
Pengujian makro (makroscope test) ialah proses pengujian bahan yang
menggunakan mata terbuka dengan tujuan dapat memeriksa celah dan lubang
dalam permukaan bahan. Angka kevalidan pengujian makro berkisar antara 0,5
sampai 50 kali. Pengujian dengan cara demikian biasanya digunakan untuk bahan-
bahan yang memiliki struktur kristal yang tergolong besar atau kasar. Misalnya,
logam hasil coran (tuangan) dan bahan yang termasuk non-metal (bukan logam).
Pengujian mikro (mikroscope test) ialah proses pengujian terhadap bahan
logam yang bentuk kristal logamnya tergolong sangat halus. Mengingat demikian
halusnya, sehingga pengujiannya menggunakan suatu alat yaitu mikroskop optis
bahkan mikroskop elektron yang memiliki kualitas pembesaran antara 50 hingga
3000 kali.
Pengujian metallography dapat memberikan gambar-gambar dari struktur
logam yang diuji sehingga adat diteliti lebih lanjut mengenai hubungan struktur
pembentuk logam dengan sifat-sifat logam tersebut.
I-2
Adapun struktur mikro dari besi dan baja, dimana unsur paduan utamanya
adalah karbon. Adapun penggolongan baja dibandingkan dengan kadar C dari
komposisi eutektoid adalah sebagai berikut:
1. Baja yang berkadar C = komposisi eutektoid dinamakan baja eutektoid.
2. Baja yang berkadar C < komposisi eutektoid dinamakan baja hipoeutektoid.
3. Baja yang berkadar C > komposisi eutektoid dinamakan baja hipereutektoid.
Berikut ini merupakan istilah-istilah yang terdapat pada diagram besi baja,
yaitu:
1. Austenit
Yaitu larutan padat karbon di dalam Fe γ dengan kelarutan maksimal 2% C
pada suhu 1130° C.
2. Besi α (feritte)
Yaitu larutan padat karbon di dalam besi α (FCC) dengan kelarutan maksimal
0.025% C pada suhu 723° C (titik eutektoid).
3. Besi δ (delta)
Yaitu larutan padat karbon di dalam besi δ dengan kelarutan maksimal 0.1% C
pada suhu 1492° C.
4. Ledeburit
Yaitu campuran mekanis yang homogen antara kristal-kristal halus austenit (γ)
dengan kadar 2 % C dan kristal-kristal halus sementit (Fe3C) dengan kadar
6,67% C, yang rapat terletak bersebelahan, serta terjadi pada suhu tetap 1130°
C (suhu eltektikuin).
5. Pearlite (Pt)
Yaitu campuran mekanis yang homogen antara kristal-kristal halus ferit (α)
dengan kadar 0.02h% C dan kristal-kristal halus sementit (Fe3C) dengan kadar
6.67% C, yang rapat terletak bersebelahan, serta terjadi pada suhu 723° C (suhu
eutektoid). Hal ini terjadi bukan dari larutan cair tetapi dari larutan pada
austenit (ke kiri pearlit berkurang).
6. Sementit (Fe3C)
Yaitu ikatan kimia besi karbon (Fe3C) yang terbentuk pada konsentrasi
6.67% C melalui reaksi 3Fe + C - Fe3C, yang disebut sebagai karbid besi
I-3
berwarna terang/keputih-putihan.
7. Graphite
Yaitu kristal karbon dengan elemen kristal berwarna gelap dan bersifat stabil
(Pt + Ld + Fe3C).
Fase-fase tersebut memiliki sifat-sifat yang khas. Ferit mempunyai sel
satuan kubus pusat badan atau body centered tetragonal (BCC), yang
menunjukkan titik mulur yang jelas dan menjadi getas pada temperatur rendah.
Austenit mempunyai sel satuan kubus pusat muka atau face centered cubic (FCC),
yang menunjukkan titik mulur yang jelas tanpa kegetasan pada keadaan dingin.
Akan tetapi, kalau berupa fase metastabil dapat berubah menjadi α’ pada
temperatur rendah dengan pengerjaan. Martensit adalah fase larutan padat lewat
jenuh dari karbon dalam sel satuan tetragonal pusat badan atau body centered
Gambar 2.1 Diagram fasa Fe3C
0,1 0,16
I-4
tetragonal (BCT). Semakin tinggi derajat kelewat-jenuhan karbon, semakin besar
pula perbandingan satuan sumbu sel satuannya dan semakin keras, serta semakin
getas martensit tersebut. Sedangkan bainit mempunyai sifat-sifat antara martensit
dengan ferit.
Baja merupakan paduan yang terdiri dari besi, karbon, dan unsur lainnya.
Baja dapat dibentuk melalui pengecoran, pencanaian, atau penempaan. Karbon
merupakan salah satu unsur terpenting karena dapat meningkatkan kekerasan dan
kekuatan baja. Baja merupakan logam yang paling banyak digunakan dalam
teknik, bentuk pelat, lembaran, pipa, batang, profil, dan sebagainya. Berdasarkan
unsur paduannya, klasifikasi baja mengikuti SAE (Society of Automotive
Engineers) dan AISI (American Iron and Steel Institute). Baja paduan yang
meliputi ± 15% dari seluruh produksi baja mempunyai kegunaan khusus karena
sifatnya yang unggul dibandingkan dengan baja karbon. Pada umumnya baja
paduan memiliki:
1. Keuletan yang tinggi tanpa pengurangan kekuatan tarik.
2. Kemampu-kerasan sewaktu dicelup dalam minyak atau udara dan dengan
demikian kemungkinan retak atau distrosinya kurang.
3. Tahan terhadap korosi dan keausan yang bergantung pada jenis paduannya.
4. Tahan terhadap perubahan suhu, yang berarti bahwa sifat fisisnya tidak banyak
berubah.
5. Memiliki kelebihan dalam sifat-sifat metallurgy seperti butir yang halus.
II.2 Tahap-tahap Umum dalam Metallography
II.2.1 Persiapan Spesimen
Tahap awal adalah pengambilan sample dari benda kerja, yang
paling penting dalam hal ini adalah pengambilan spesimen dilakukan
dengan hati-hati dan menggunakan peralatan yang sesuai, agar tidak
terjadi perubahan struktur mikro pada spesimen akibat operasi
pemotongan. Alat yang digunakan misalnya gergaji, wirecut. Ukuran juga
harus diperhatikan untuk memudahkan langkah selanjutnya, hendaknya
diambil sesuai kebutuhan dan ketersediaan benda kerja. Jika ukuran terlalu
I-5
besar maka akan mengalami kesulitan dipegang dalam proses grinding dan
polishing. Jika ukuran terlalu kecil umumnya dilakukan mounting dengan
bakelite moulding pada intinya bakelite moulding adalah proses mounting
dengan menggunakan bubuk resin yang didalamnya dimasukkan benda
kerja, kemudian diproses dan dipanaskan, sehingga didapatkan resin yang
keras dan di dalamnya terdapat benda kerja yang akan diperlakukan
metallography. Bakelite moulding ini sangat diperlukan jika dalam proses
grinding dan polishing menggunakan alat-alat otomatis.
II.2.2 Grinding dan Polishing
Proses ini menggunakan kertas amplas yang kasar sampai halus.
Tingkat kehalusan kertas amplas ini ditentukan oleh ukuran serbuk silicon
carbida yang menempel pada kertas tersebut. Misalnya ada amplas yang
memiliki tingkat kehalusan hingga 220, angka 220 menunjukkan bahwa
serbuk silicon carbida pada kertas amplas itu bisa lolos dari ayakan hingga
mencapai 220 lubang pada luas 1 inchi2 (sekitar 625 mm
2).
Untuk langkah pertama penggosokkan menggunakan amplas no.
400 dalam satu arah pada permukaan spesimen yang akan diteliti keadaan
strukturnya. Setelah itu menggosok kasar lanjutan permukaan spesimen
tersebut dengan kertas amplas no. 600 dengan arah lurus arah
penggosokkan pertama (arah kedua), dilanjutkan penggosokan halus
permukaan tersebut dengan amplas no. 800 dengan arah sama dengan arah
pertama. Penggosokkan halus permukaan dengan amplas no. 1000 dan
dilanjutkan no. 1200 dengan arah sama dengan arah penggosokkan kasar
lanjut.
Benda uji yang telah melewati proses penggerindaan diteruskan ke
proses pemolesan. Mesin yang digunakan adalah mesin poles
metallography. Mesin ini terdiri dari piringan yang berputar diatasnya
diberi kain poles terbaik. Kain ini dikenal dengan kain selvyt (beludru).
Cara pemolesannya, benda uji diletakkan diatas piringan yang berputar,
I-6
kain poles diberi sedikit pasta oles. Pasta oles yang biasa digunakan
adalah alumina (Al2O3). Dalam istilah perdagangan diberi nama autosol
atau gama alumina. Bila garis-garis bekas amplasan masih terlihat,
pemolesan diteruskan. Dan bila tampak sudah rata, specimen dibersihkan
dan dilanjutkan dengan pengetsaan.
II.2.3 Etching (Mengetsa)
Hasil pemolesan yang terakhir akan menghasilkan suatu laspisan yang
menutupi permukaan struktur logam. Agar struktur mikro dapat terlihat dengan
jelas dibawah mikroskop, lapisan tersebut harus dilarutkan (dihilangkan) dengan
cara mengetsa. Mengetsa dalam kamus dapat diartikan sebagai proses
pembuatan gambar atau ukiran pada pelat tembaga yang dilapisi lilin
dengan benda tajam, kemudian membiarkan garis-garis yang diperoleh itu
terkena korosi cairan asam. Hasil proses ini ialah etsa, yaitu untuk
pemeriksaan makro dan mikro yang biasa dipakai dalam metallography.
Bahan larutan yang digunakan untuk etsa makro adalah:
a. Hidrochoric, komposisinya 50% asam hydrochloric dalam air dengan
suhu antara 70o-80
oC dan waktu yang dibutuhkan 1 jam. Pemakaiannya
untuk bahan baja dan besi.
b. Sulphuric, komposisinya 20% asam sulphuric dalam air dengan suhu
80oC dan waktu yang diperlukan antara 10 hingga 20 detik.
Pemakaiannya untuk bahan besi dan baja.
c. Nitric, komposisinya 20% asam nitric dalam air, hanya saja nitric boleh
dingin jika cocok. Pemakaiannya untuk bahan besi dan baja.
d. Alcoholic feric chloride, komposisinya 96 cm3 ethyl alcohol, 59 gram
feric chloride, dan 2 cm3 asam hydrochloric.
e. Bahan etsa, komposisinya copper ammonium chloride 9 gram dan air 91
ml, spesimen untuk baja. Waktu etsa lebih lama daripada etsa mikro
struktur.
f. Untuk mengetsa baja agar didapat hasil etsa yang dalam dan tebal
lapisannya digunakan bahan etsa yang baik, yaitu hydrochloric acid
I-7
(HCl) 140 ml, sulphuric acid (H2SO4) 3 ml, dan air 50 ml dengan
waktu etsa antara 15 hingga 20 menit.
g. Spesimen alumunium atau campuran alumunium bahan etsa adalah
hydroflorideacid (HF) 10 ml, nitrit acid (HNO3) 1 ml, dan air
200 ml, waktu pengetsannya sangat singkat dan karena itu, jika terjadi
lapisan hitam yang tebal dapat dihilangkan dengan cara merendam pada
asam nitrat (HNO3). Waktu pengetsaan ini lebih lama daripada etsa
untuk mikro struktur. Setelah melakukan pengetsaan, dapat dilihat
bagian mana yang bengkok atau mengambang dari serat (alur) benda
kerja tersebut. Macro test ini biasanya dilakukan pada benda yang
pembuatannya ditempa, dituang dan hasil pengerolan.
Bahan larutan yang digunakan untuk etsa mikro adalah:
a. Asam nitrat, komposisinya asam nitrat 2 ml dan alkohol 95% atau 98
ml. Pemakaiannya untuk bahan karbon, baja paduan rendah, dan baja
paduan sedang. Waktu yang diperlukan beberapa detik sampai menit.
b. Asam pikrat, komposisinya pikrat 4 gram, alkohol 95% atau 98 ml.
Pemakaiannya untuk baja karbon dalam keadaan normal, dilunakan,
dikeraskan (hardening) dan ditemper (tempering). Waktu pengetsannya
sampai sampai beberapa detik sampai 1 menit.
c. NH4OH H2O2, komposisinya NH4OH sebagai dasar dan H2O2 beberapa
tetes. Pemakaiannya untuk bahan tembaga dan paduannya. Waktu
pengetsannya sampai sampai bahan uji berwarna biru.
d. Bahan etsa adalah natal 2%, yaitu 2 ml asam nitrat (HNO3) dan 98 ml
methyl alkohol dalam waktu 10-30 detik.
e. Bahan etsa menggunakan asam yang terdiri dari 10% ammonium
ferisulfat, 25% ammonium acrocide NH4(OH), dan 65% larutan asam
chroom dalam waktui 10-30 detik. Pemakaiannya untuk tembaga dan
campurannya.
I-8
Cara mengetsa:
Setelah bahan uji melalui beberapa tahapan, maka benda uji dapat
langsung dietsa, caranya tempatkan asam yang akan digunakan untuk mengetsa
pada sebuah cawan, kemudian celupkan permukaan benda uji pada asam tersebut
dengan waktu yang telah ditetapkan, lalu cuci dengan air hangat (alkohol) untuk
menghentikan reaksi. Lalu keringkan dengan udara (kompresor).
Pengaruh etsa:
Etsa larutan kimia sangat mempengaruhi bentuk permukaan benda uji.
Dengan kata lain, baik tidaknya hasil pengetsaan sedikit banyak dipengaruhi oleh
larutan kimia untuk pengetsaan. Setelah bahan uji dietsa, diatas seluruh
permukaan benda uji akan tampak garis-garis yang tidak teratur. Garis-garis yang
tampak itu menunjukkan adanya batas antar butir kristal logam tersebut. Untuk
memperjelas bentuk dan corak butir-butir kristal yang berbeda jenisnya itu, bisa
diamati dengan menggunakan mikroskop. Dengan mikroskop ini kita bisa
menunjukkan adanya perbedaan beberapa elemen yang terkandung dalam bahan
uji tersebut meskipun begitu, tidak semua proses pengetsaan menghasilkan hasil
etsaan yang memuaskan. Dengan kata lain, dalam satu proses pengetsaan
terkadang kita tidak berhasil mengetsa benda yang kita uji. Terjadinya kegagalan
ini bisa disebabkan oleh beberapa faktor, seperti:
a. Benda kerja kotor karena terlalu lunak atau ada minyak.
b. Pada waktu mencuci, benda kerja tidak bersih.
c. Kurangnya waktu pengetsaan
d. Terlalu lama waktu yang digunakan dalam pengetsaan.
e. Salah memilih dan menggunakan cairan etsa (etcing reagent).
III-1
BAB III
METODOLOGI
III.1 Flowchart Praktikum
Start
· Alat dan bahan:
· Mikroskop Optis
· Hypoeutectoid
· Baja non Etsa
· Grey Cast iron
· Nodular Cast Iron
Spesimen Uji Dipersiapkan
Mikroskop Dipersiapkan
Spesimen Dipersiapkan ke Preparat
Mikroskop di Setting Fokusnya
Komposisi Spesimen Diamati
Struktur Mikro Diamati
4 ≥ n
Struktur Mikro Digambar
END
n = n + 1
Tidak
Ya
III-2
III.2 Spesimen
1. Baja poros (etching)
2. Besi cor kelabu (non-etching)
3. Besi cor kelabu (etching)
4. Besi cor nodular (etching)
III.3 Peralatan yang Digunakan
1. Alat pemotong benda menjadi spesimen, contoh alat las acetylene,
wirecut, dan gergaji
2. Mesin grinding dan polishing
3. Kertas gosok grid 80, 120, 240, 320, 600, 800, 1000, 1500, 2000
4. Kain halus (kain beludru)
5. Serbuk alumina
6. Cairan pengetsa
- baja poros (nital)
- besi cor kelabu (nital)
- besi cor nodular (nital)
7. Cairan aquades
8. Miskroskop optis dengan perbesaran 400x
III.4 Langkah-langkah Percobaan
1. Persiapan alat untuk mengambil spesimen dari benda.
2. Spesimen dipotong menggunakan alat las acetylene.
3. Spesimen dipotong menggunakan wirecut untuk menghilangkan/
memperkecil efek HAZ (Heat Affecting Zone).
III-3
4. Spesimen dipotong menggunakan gergaji mesin untuk menghilangkan
HAZ dari proses wirecut.
5. Spesimen di-grinding dengan menggunakan kertas gosok mulai grid 80
sampai 2000.
6. Spesimen dipoles menggunakan kain beludru yang diberi serbuk
alumina.
7. Spesimen di-etsa selama 3-5 detik lalu spesimen segera dicuci dengan
air aquades dan dilap hingga kering.
8. Meletakkan spesimen pada mikroskop optis dan mengatur pembesaran
hingga 400x.
9. Menggambar struktur mikro yang terlihat di mikroskop.
10. Menghitung komposisi struktur mikro dari hasil pengamatan.
IV-1
BAB IV
PEMBAHASAN
IV.1 Data Hasil Percobaan
Data terlampir pada Lampiran.
IV.2 Flowchart Perhitungan
START
Persentase ferrite,
pearlite, grafite, ρ
ferrite, ρ pearlite, ρ
grafit
mf = x % ferrite
mf = x % pearlite
mf = x % grafit
mtot = mf + mp +
mg
%C = Ʃ massa masing – masing struktur x % M
MC – F = 0,008% x massa ferrite
MC – P = 0,8% x massa pearlite
MC – G = 100% x massa grafit
% karbon dalam
spesimen 1, 3, dan 4
FINISH
i ≤ 4 i ≤ i + 1
IV-2
IV.3 Contoh Perhitungan
Dari percobaan yang dilakukan, diperoleh data dari 4 spesimen
yang berbeda. Data yang diperoleh dari hasil percobaan adalah sebagai
berikut:
Tabel 4.1 Konsentrasi Struktur Mikro
Spesimen Penyusun Struktur Mikro
Ferrite (%) Pearlite (%) Graphite (%)
I 70 30 -
II - - -
III 70 20 10
IV 25 65 10
A. Perhitungan % C pada Spesimen 1
Penyusun struktur mikro:
1. Ferrite = 70 %
2. Pearlite = 30 %
*Asumsi V = 1 cm3
(
⁄ )
Ferrite = 7,78 dengan Cmax = 0,008 %
Pearlite = 7,89 dengan Cmax = 0,8 %
Massa Total = 7,913
+
IV-3
(baja hypoeutectoid)
B. Perhitungan % C pada Spesimen 2
Penyusun struktur mikro:
1. Ferrite = 0 %
2. Pearlite = 0 %
3. Graphite = 0 %
*Asumsi V = 1 cm3
(
⁄ )
Ferrite = 7,78 dengan Cmax = 0,008 %
Pearlite = 7,89 dengan Cmax = 0,8 %
Graphite = 2,6 dengan Cmax = 100%
+
Massa Total = 0
IV-4
(tidak dapat diketahui)
C. Perhitungan % C pada Spesimen 3
Penyusun struktur mikro:
1. Ferrite = 70 %
2. Pearlite = 20%
3. Graphite = 10 %
*Asumsi V = 1 cm3
(
⁄ )
Ferrite = 7,78 dengan Cmax = 0,008 %
Pearlite = 7,89 dengan Cmax = 0,8 %
Graphite = 2,26 dengan Cmax = 100 %
+
Massa Total = 7,25
IV-5
(cast iron)
D. Perhitungan % C pada Spesimen 4
Penyusun struktur mikro:
1. Ferrite = 25 %
2. Pearlite = 65 %
3. Graphite = 10 %
*Asumsi V = 1 cm3
(
⁄ )
Ferrite = 7,78 dengan Cmax = 0,008 %
Pearlite = 7,89 dengan Cmax = 0,8 %
Graphite = 2,26 dengan Cmax = 6,67 %
+
Massa Total = 7,2995
(cast iron)
IV-6
Tabel 4.2 Persentase Kadar Karbon
Spesimen Penyusun Struktur Mikro (%)
% C Ferrite Pearlite Graphite
I 70 30 - 0,244
II - - - -
III 70 20 10 3,29
IV 25 65 10 3,66
IV.4 Pembahasan
IV.4.1 Pembahasan Spesimen I
Setelah melakukan percobaan metallography dengan perbesaran
optis 400x, terlihat dua stuktur mikro pada spesimen I, yaitu ferrite dan
pearlite. Pearlite mempunyai struktur mikro dengan warna gelap dan
berbentuk linear, sedangkan ferrite mempunyai sturktur mikro dengan
warna lebih terang dapat terlihat pada gambar 4.1.
Pada spesimen I, dapat diketahui keadaan struktur mikro pada saat
proses pendinginan melalui kurva pendinginannya ( cooling curve ).
Spesimen I berupa fasa liquid pada temperatur 1520 °C. kemudian akan
membentuk fasa delta dan liquid pada range temperatur 1520 °C – 1492
°C. Lalu melewati garis peritectic pada temperatur 1492 °C dan terbentuk
austenit dan liquid. Kemudian akan membentuk fasa austenit dan liquid
pada range temperatur 1492 °C – 1480 °C. Setelah itu akan membentuk
fasa austenit pada range temperatur 1480 °C – 810 °C. Pada range
temperatur 810 °C – 723 °C terbentuk fasa austenit dan ferrite. Kemudian
Gambar 4.1 Spesimen I
IV-7
melewati garis eutectoid pada temperatur 723 °C dan memiliki struktur
mikro dengan fasa berupa ferrite dan pearlite hingga suhu kamar.
Dari hasil perhitungan pada tabel didapatkan presentase carbon
spesimen I sebanyak 0,244%. Spesimen ini mempunyai struktur mikro
ferrite yang bersifat lunak dan ferromagnetic. Sedangkan pearlite
memiliki sifat keras dan getas.
Dari hasil pengamatan dan perhitungan dapat disimpulkan bahwa
spesimen I adalah baja hypo-eutectoid. Baja hypo-eutectoid memiliki
kandungan ferrite lebih dominan, maka sifatnya adalah lunak, tangguh dan
kuat. Contoh pengaplikasiannya di dunia industri adalah konstruksi mesin,
poros, roda gigi dan rantai.
IV.4.2 Pembahasan Spesimen II
Pada pengujian metallography di spesimen II tidak ditemukan
struktur mikro yang spesifik. Hal tersebut disebabkan oleh spesimen yang
tidak dilakukan proses pengetsaan.
Di spesimen II ini hanya terlihat garis-garis hitam buram yang
merupakan visualisasi dari flake-flake graphite yang berwarna hitam.
Flake-flake graphite yang terlihat pada gambar 4.2 tetap terlihat meskipun
tidak dilakukan proses pengetsaan, karena warna hitam buram tersebut
bersifat menyerap cahaya.
Dari hasil yang diperoleh maka bisa disimpulkan bahwa spesimen
II tidak dapat diketahui struktur penyusunnnya yang spesifik dan sifat
mekanisnya juga belum diketahui karena spesimen tersebut belum
dilakukan pengetsaan.
Gambar 4.2 Spesimen II
IV-8
IV.4.3 Pembahasan Spesimen III
Pada praktikum metallography yang telah dilakukan dengan
perbesaran 400x, maka pada spesimen III ini terlihat 3 jenis struktur mikro
yaitu pearlite, ferrite, dan graphite. Pearlite mempunyai warna abu-abu
dan berbentuk berlamel-lamel. Sedangkan ferrite memiliki warna yang
lebih terang (putih), dan graphite berbentuk flake yang berwarna gelap
(hitam).
Pada spesimen III, dapat diketahui keadaan struktur mikro pada
saat proses pendinginan melalui kurva pendinginannya ( cooling curve ).
Spesimen III berupa fasa liquid pada temperatur 1245 °C. kemudian akan
membentuk fasa austenit dan liquid pada range temperatur 1245 °C –
1154 °C. Kemudian melewati garis eutectic pada temperatur 1154 °C dan
terbentuk austenit dan cementite. Kemudian melewati garis eutectoid pada
temperatur 728 °C dan memiliki struktur mikro dengan fasa berupa
pearlite, ferrite, dan graphite hingga suhu kamar.
Dari pengamatan dan hasil perhitungan untuk praktikum
metallography, didapatkan presentase karbon pada spesimen III. Dari
hasil perhitungan pada tabel didapatkan presentase carbon spesimen III
sebanyak 3,29%. Pada spesimen III memiliki struktur mikro ferrite yang
sifatnya lunak dan paramagnetic. Sifat-sifat pada struktur mikro logam
pada spesimen III yaitu pearlite memiliki sifat yang getas. Dan graphite
memilik bentuk serpih (flake) yang melengkung dan meruncing di ujung-
ujungnya membuat sifat logamnya menjadi getas karena ujung graphite
flake yang tajam menyebabkan adanya konsentrasi tegangan pada ujung
graphite-nya, sehingga tegangannya besar dan mudah patah.
Gambar 4. 3 Spesimen III
IV-9
Aplikasi atau penggunaan dari grey cast iron ini cukup banyak
antara lain untuk pembuatan cylinder block, cylinder head, piston, dutch
paltes, transmission cases, diesel engine casting, rumah pompa, roda gigi,
dan lain-lain.
IV.4.4 Pembahasan Spesimen IV
Pada percobaan metallography dilakukan perbesaran optis sebesar
400x. Pada spesimen IV terlihat struktur mikronya yaitu pearlite, graphite,
dan ferrite. Pearlite berwarna gelap dan berbentuk linear, ferrite memiliki
warna yang lebih terang, sedangkan grafite berbentuk sphere dan berwarna
gelap.
Pada spesimen IV, dapat diketahui keadaan struktur mikro pada
saat proses pendinginan melalui kurva pendinginannya ( cooling curve ).
Spesimen IV berupa fasa liquid pada temperatur 1250 °C. kemudian akan
membentuk fasa austenit dan liquid pada range temperatur 1250 °C –
1154 °C. Kemudian melewati garis eutectic pada temperatur 1154 °C dan
terbentuk austenit dan cementite. Kemudian melewati garis eutectoid pada
temperatur 728 °C dan memiliki struktur mikro dengan fasa berupa
pearlite, ferrite, dan graphite hingga suhu kamar.
Dari hasil perhitungan pada tabel 4.2 didapatkan persentase karbon
pada spesimen sebesar 3,66%. Spesimen ini mempunyai struktur mikro
pearlitik yang bersifat lebih kuat, keras dan lain-lain. Serta ferrite yang
mempunyai sifat lunak dan ferromagnetic.
Dari hasil pengamatan dan perhitungan dapat disimpulkan bahwa
spesimen IV adalah jenis baja cor nodular yang memiliki kandungan
Gambar 4.4 Spesimen IV
IV-10
pearlite yang lebih dominan. Oleh karena itu sifat dari spesimen ini kuat
dan keras. Pengaplikasiannya di dunia industri banyak digunakan untuk
katup, piston, dan lain-lain.
V-1
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan
1. Spesimen I merupakan baja hypo-eutectoid dengan kadar karbon sebesar
0,244%, dan memiliki sifat mekanik kuat dan ulet.
2. Spesimen II tidak diketahui kadar karbonnya, karena tidak mengalami
proses etsa.
3. Spesimen III merupakan besi tuang kelabu (grey cast iron) dengan kadar
karbon 3,29%, dan memiliki sifat mekanik lebih getas dibanding besi
tuang nodular namun kekuatan tarik dan keuletan nya lebih rendah
dibanding besi tuang nodular.
4. Spesimen IV merupakan besi tuang nodular (nodular cast iron) dengan
kadar karbon 3,66%, memiliki sifat mekanik yang ulet , memiliki
ketangguhan dan kekuatan yang tinggi.
5. Pada Spesimen 1 memiliki sifat mekanik yang lebih keras dibandingkan
Spesimen 2 dan 3, tetapi spesimen 1 memiliki sifat mekanik ketangguhan
yang lebih rendah dibandingkan spesimen 2 dan 3.
V.2 Saran
1. Seharusnya pada percobaan metallography yang telah dilakukan, seluruh
proses yang ada pada langkah kerja harus dilakukan sesuai dengan
prosedur agar praktikan lebih memahami tentang percobaan
metallography.
2. Seharusnya pada saat pengamatan dan pengambilan gambar mikro struktur
menggunakan mikroskop optis yang lebih canggih agar hasil pengamatan
yang diperoleh lebih jelas.