PENGUJIAN STRUKTUR MIKRO

DASAR TEORI

Suatu logam mempunyai sifat mekanik yang tidak hanya tergantung pada komposisi kimia suatu paduan, tetapi juga tergantung pada struktur mikronya. Suatu paduan dengan komposisi kimia yang sama dapat memiliki struktur mikro yang berbeda, dan sifat mekaniknyapun akan berbeda. Ini tergantung pada proses pengerjaan dan proses laku-panas yang diterima selama proses pengerjaan. Pengamatan struktur mikro dapat menggunakan mikroskop, dengan prinsip seperti ditunjukkan Gambar

Gambar (a) Prinsip dan komponen mikroskop metalurgi dan pencahayaan dari sistem optik , obyek dan penampakannya, (b) Penampakan butir yang telah dipolis dan dietsa menggunakan mikroskop optic.

Baja (steel) merupakan paduan Fe dan C dengan kandungan karbon kurang dari 2,1 %. Besi murni sering disebut ferit (Gambar 5.2(a). Baja itu sendiri menurut kandungan karbonnya terbagi menjadi yaitu baja hipotektoid dan baja eutektoid

Hipereutektoid (Gambar, (b), (c), dan (d)). Pada suhu ruang,baja hipotektoid   (kandungan karbon kurang dari 0,77%) terdiri dari butir-butir kristal ferrit clan perlit. baja hipereutektoid berupa jaringan sementit dan perlit, sedangkan untuk baja eutektoid terdiri dari perlit eutektoid.

Gambar Strukturmikro baja (a) ferit, C= 0 %  pembesarn 95 X , (b) Hipotektoid,C=0,38 %  pembesaran 635 x, (c) Perlit pembesaran500 X, dan (d) Hipereutektoid C=1,0 %  pembesaran 1000 X.

Dalam suatu proses laku panas, transformasi austenit pada pendinginan memegang peranan penting terhadap sifat baja.yang dikenai suatu proses laku panas. Austenit dari baja hypoeutektoid bila didinginkan dengan lambat maka pada temperatur kamar akan berstruktur mikro ferit (proeutektoid) dan struktur yang berlapis-lapis (lamellar) terdiri dari ferrit dan sementit, yang disebut perlit (pearlite). Semakin tinggi kadar karbon dari baja ini makin banyak jumlah perlitnya dibandingkan dengan jumlah ferritnya, clan struktur akan terdiri dari perlit seluruhnya pada baja dengan komposisi eutektoid (baja eutektoid, 0,77 % C).

Transformasi dari austenit menjadi perlit terjadi karena perpindahan atom­atom secara diffusi, karenanya akan memerlukan waktu lama. Dengan pendinginan lambat akan tersedia cukup waktu berlangsungnya diffusi sehingga dapat terbentuk perlit yang lamellar. Bila pendinginan agak cepat maka tidak lagi cukup waktu untuk menyelesaikan seluruh transformasi pada temperatur eutektoid A₁. Transformasiakan berlangsung pada temperatur yang lebih rendah, dan pada temperatur yang lebih rendah ini gerakan atom-atom (diffusi) menjadi lebih terbatas, sehingga lebar lamel menjadi lebih kecil dan butiran-butiran kristal yang terjadi akan lebih kecil/halus. Bahkan bila pendinginan berlangsung lebih cepat lagi akan dapat terbentuk struktur mikro yang berbeda dari apa yang terbentuk pada pendinginan lambat yaitu menjadi fasa martensit yang bersifat mekanis sangat keras tetapi getas (Gambar)

Gambar Struktur Martensit, 200X

Dalam diagram Fe-Fe3C di atas paduan Fe dan C dimana kandungan karbon lebih besar dari 2,1 % sampai dengan 6,57 % , maka disebut besi cor . Besi cor bermacam-macam jenisnya tergantung dari proses dan sifat mekanisnya. Seperti ditunjukkan oleh Gambar

Gambar (a) Struktur mikro besi cor kelabu dengan grafit serpih, matriks perlit, 500 x,b) Besi cor nodular, 200 x, (c) besi cor putih, 400 x, (d) besi cor malleabele, 150 x

TUJUAN PRAKTIKUM

1. Mahasiswa mengetahui fase struktur mikro yang terdapat pada suatu bahan logam.

2. Mahasiswa mengetahui bentuk struktur mikro bahan logam yang diteliti.

3. Mahasiswa mengetahui sifat fisis dan mekanik bahan logam berdasar struktur mikronya.

ALAT DAN BAHAN

1.    Peralatan Praktikum

a. Mikroskop metalografi

b. Kamera dan film

c. Gergaji d. Kikir

 e. Mesin Amplas dan Poleshing

f. Perata Spesimen dan Dudukan Spesimen

g. Kertas Amplas  No. 120, 200, 400, 800, 1000, 1200

 h. Pengering Spesimen

 i. Alkohol

 j. Aquades

 k.Larutan HN035%

 l. Autosol

m. Kain Pembersih(Kain Majun)

2. Bahan Praktikum

 a. Baja quenching air

 b. Baja tanpa perlakuan panas

 c. Baja quenching minyak

 d. Baja di Annealing

 PERSIAPAN BENDA UJI

1. Posisi Pengambilan Spesimen

a.     Pemotongan benda dilakukan dengan gerinda secara hati-hati supaya:

o   tidak terjadi perubahan struktur akibat panas yang timbul saat pemotongan

o   tidak terjadi perubahan bentuk specimen akibat beban alat potong

b.    Untuk arah pemotongan specimen yaitu arah memanjang, arah menyilang dan arah sejajar.

c.     Buat benda uji dengan ukuran yang baik sesuai petunjuk

2. Langkah-Langkah Preparasi Spesimen/ penyiapan spesimen

a.       Menentukan bidang pengujian, kemudian bidang tersebut digerinda, chamfer sisi-sisi tajam. Untuk menghindari panas, benda uji dicelupkan benda uji ke wadah air secara periodic selama proses penggerindaan.

b.      Melakukan pengampelasan kering, gunakan air untuk pendinginan benda uji sampai didapat alur goresan segaris dan alur hasil gerinda sebelumnya hilang.

c.       Melakukan pengampelasan basah mulai dari No. 120 sampai dengan 1200 dengan dilakukan berurutan dari kasar ke halus. Untuk mendapatkan hasil yang baik dan cepat harus diperhatikan hal-hal berikut:

o   Air mengalir untuk pendingin harus cukup

o   Tekan benda uji sehingga terasa memotong dan memakan bidang benda uji.

o   Arah alur minimum dua kali berubah arah (pemakanan tegak lurus alur lama)

o   Jika alat tidak dipakai dalam beberapa saat, biarkan air mengalir pada kertas amplas

o   Sebelum ganti amplas biarkan dulu air mengalir pada kertas amplas dan benda uji dicuci dengan air lalu keringkan.

o   Kertas amplas diganti setelah alur sisa amplas sebelumnya sudah hilang.

o   Jika dilakukan dengan benar dan hati-hati maka waktu yang dibutuhkan ± 30 menit, setelah itu benda uji dapat dipoles.

3. Langkah-Langkah Pemolesan

a.       Melakukan polishing untuk benda uji sampai didapatkan permukaan benda uji yang rata mengkilap, tidak ada bekas amplas. Dalam polishing yang harus diperhatikan:

o   polishing dilakukan tanpa air mengalir

o   media poles yang digunakan Alumina/ Autosol secukupnya

o   setelah permukaan benda uji halus dan mengkilap tanpa goresan, bersihlcan permukaan benda uji dengan alcohol atau air.

b.      Mengeringkan permukaan benda uji dengan pengering, jangan disentuh dengan tangan karena lemak dari tangan dapat menempel/ mengotori permukaan benda uji

4. Pengetsaan Spesimen

a.       Bahan etsa yang dipakai yaitu Nital

o   Untuk besi cor, besi cor nodular: dietsa pada setengah permukaan

o   Untuk steel : di etsa pada seluruh permukaan

b.    Pembuatan bahan etsa yaitu Nital

o   Menyiapkan larutan HN03 : 98% sebanyak besarnya % natal yang akan digunakan (2%, 3%, 4%, 5%, dll.)

o   Menyiapkan alcohol sebagai pencampur larutan HN03 sebanyak 100%.

o   Campurkan kedua larutan tersebut dan gunakan untuk etsa.

c.       Proses pengetsaan specimen

o   Membersihkan specimen / dilap dengan tissue setelah specimen dipoles Celupkan specimen ke dalam larutan Nital dengan konsentrasi tertentu selama 5 -10 detik.

o   Mencuci specimen dengan air bersih / aquades.

o   Membersihkan specimen dengan mengusap specimen dengan kapas yang telah  dibasahi dengan alcohol atau aseto

o   Mengeringkan specimen dengan `hair dryer'

o   Melihat struktur mikro specimen pada mikroskop metalografi.

PROSEDUR PELAKSANAAN

1.         Persiapan Alat Pengujian

a.                  Menyiapkan benda uji dan pastikan permukaan benda bersih dan telah dietsa.

b.                  Meletakkan dan tempelkan benda uji pada malam yang berada pada plat landasan   agar benda uji berada pada posisi horizontal

c.                  Meratakan benda uji dengan perata sample, lindungi permukaan benda uji dengan tissue agar permukaan tidak tergores.

d.                 Menyiapkan Mikroskop untuk pengujian

o   Mikroskop terdiri atas dua buah lensa cembung yang disebut lensa obyektif dan lensa okuler. Lensa obyektif: lensa yang dekat dengan benda, lensa okuler: lensa yang dekat mata.

o   Prinsip kerja dari mikroskop adalah lensa obyektif berhadapan langsung dengan benda uji dengan jarak tertentu dan jarak ini dapat diatur dengan menaik atau menurunkan meja benda uji untuk mendapatkan titik focus. Bayangan nyata terbalik tadi oleh lensa okuler diperbesar menjadi bayangan maya. Sedangkan ukuran perbesaran bayangan maya benda uji tadi terhadap benda uji desebut dengan `Perbesaran'.

e.                  Meletakkan benda uji dibawah lensa obyektif dari mikroskop

f.                   Menghidupkan lampu mikroskop

g.                  Mengarahkan pandangan mikroskop pada bagian benda uji yang akan diamati dengan cara memutar posisi maju-mundur da kanan-kiri.

h.                  melakukan pengamatan dan bandingkan dengan `Table Metal Handbook’.Kemudian lakukan pemotretan.

2.      Pemotretan Spesimen

a.       Memeriksa baterai yang digunakan kamera (dengan menghidupkan kamera)

b.      Melepaskan kamera dengan menekan kunci pengencang dengan diputar dan tarik ke atas

c.       Memasang negative film (Asa 100 atau 200)

d.      Memasang kembali kamera pada tempat semula

e.       Menghidupkan kamera

f.       Melakukan pengesetan kamera agar proses pemotretan dapat berjalan lancer.

g.      Memfokuskan benda uji dibawah lensa obyektif

h.      Melakukan penekanan tombol untuk proses pemotretan sesuai dengan pembesaran yang dinginkdiinginkan

i.        Pada setiap pemotretan kembalikan tombol foto ke posisi semula

j.        Setelah negative film habis untuk pemotretan lakukan penggulungan film k. Cucikan negative film kemudian cetak.

3.PengamatanSpesimn

a. Memeriksa cetakan gambar specimen dilakukan analisa, jika pelanggan minta untuk dianalisa mengenai bentuka, susunan dan ukuran grafit sesuai standar yang digunakan yaitu SNI 07-3622-1994.

b. Membanding standar digunakan untuk penentuan bentuk susunan dan besar grafit digunakan pembesaran 100X.

c. Mengamatkan  pembandingan gambar specimen juga menggunakan `Tabel Metal Handbook'.

d. Dalam menentukan struktur dari benda uji jika digunakan pembanding disesuaikan dengan pembesaran dari pembanding tersebut.

e. Untuk memperlihatkan mikrostruktur atau memperjelas dapat digunakan pembesaran yang lebih besar, tergantung dari kebutuhan.

f. Memperhitungkan pembesaran sebenarnya pada gambar adalah sebagai  berikut

Pembesaran = 

                                  

            dengan  :            Pob  =  Pembesaran lensa obyek

                                      Pok  =  Pembesaran lensa okuler

                                      Pcf   = panjang cetakan film

                                      Pfn   = Panjang negatif film

                                      fk      = Faktor koreksi