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