5_Laporan Praktikum Metfis (Metalografi Kuantitatif).docx

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI ...........................................................................................

i

MODUL 5 PRAKTIKUM METALOGRAFI KUANTITATIF

BAB I PENDAHULUAN .........................................................................

1

1.1 Latar Belakang ...........................................................................

1

1.2 Tujuan .........................................................................................

1

1.3 Alat dan Bahan ...........................................................................

1

BAB II LANDASAN TEORI ...................................................................

2

2.1 Definisi Metalografi Kuantitatif ....................................................

2

2.2 Teori Tambahan .........................................................................

8

BAB III PROSEDUR PERCOBAAN .......................................................

10

3.1 Langkah Kerja ........................................................................... BAB IV DATA DAN ANALISA ...............................................................

10 12

4.1 Analisa Data ..............................................................................

12

4.2 Analisa Matematis .....................................................................

12

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................... 5.1 Kesimpulan ...............................................................................

14 14

DAFTAR PUSTAKA ..............................................................................

15

LAMPIRAN ...........................................................................................

16

Praktikum Metalurgi Fisik

Page i

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG Metalografi adalah salah satu cara untuk melakukan periksaan struktur mikro logam dengan pengamatan dibawah mikroskop optik. Struktur Mikro meliputi fasa yang setimbang. Fasa yang setimbang adalah

fasa yang

terbentuk dari fasa cair ke fasa padat dengan laju pendinginan sangat lambat. Jenis fasa ini

terdiri dari

perlit , ferit , austenit dll yang dapat

diananilis dengan menggunkan diagram fasa(Fe-C). Fasa yang tidak setimbang adalah fasa yang terbentuk akibat pendinginan cepat. Jenis fasa ini

terdiri dari Martensit , Bainite, yang dapat di analisis

menggunakan

diagram

CCT

(Continous-Cooling

dengan

Transformation).

Sedangkan ditinjau dari bentuk butir logam memiliki dua bentuk butir yaitu ; butir equaxial dan elongatio

1.2 TUJUAN Setelah melakukan percobaan ini mahasiswa dapat, •

Mengukur besar butir dengan metoda perbandingan ASTM

•

Mengukur besar butir dengan metoda garis (heyn & interseption)

•

Mengukur besar butir dengan metoda bidang datar (circle & plani matric)

1.3 ALAT DAN BAHAN •

Gambar micro structure material

•

plastik jilid

•

spidol permanent

•

jangka

•

penggaris

•

gunting

Jurusan Teknik Mesin – Unjani

MODUL 5 METALOGRAFI KUANTITATIF

1

BAB II LANDASAN TEORI

2.1 DEFINISI METALOGRAFI KUANTITATIF Metalografi kuantitatif (stereologi) adalah bidang metalografi yang mempelajari secara kuantitatif hubungan antara pengukuranpada 2 dimensi dengan besaran struktur micro dalam 3 dimensidari suatu logam dan paduannya. Sifat-sifat logam dan paduanya dengan mudah dapat dipelajari dari struktur micronya, melalui pemeriksaan metalografi kuantitatif yaitu antara lain:

2.1.1.

Pengukuran fraksi volume

2.1.2.

Pengukuran permukaan spesifik

2.1.3.

Pengukuran panjang garis spesifik

2.1.4.

Pengukuran kerapatan titik

2.1.5.

Pengukuran Besar Butir Besar butir dapat diukur dengan menggunakan metoda :



Metoda perbandingan ASTM, Besar butir suatu logam dan juga bentuk serta ukuran grafit serpih dan grafit bulat dari besi cor dapat ditentukan dengan perbandingan ASTM Besar butir nomor G menurut ASTM didefinikan demikian rupa sehingga 2 G-1

adalah sama dengan banyaknya butir per inchi

persegi pada pembesaran 100x Nomor ASTM ini sangat bermanfaat dalam memperkirakan besar butir atau ukuran panjang grafit serfih atau ukuran grafit bulat. Standar ukuran butir menurut ASTM dapat dilihat pada metal handbookASM vol,7 (Altas of microstructure of metal alloy ) Table 1. nomor ukuran butir ASTM



2



Metoda garis (heyn) Metoda heyn atau metoda besar butir rata-rata Lk yaitu panjang rata-rata segmen –segmen dari sutu pengujian yang melintasi batas butir-batas butir . 𝐿𝑘 = 𝑛.

𝑙 𝑣. ∑ 𝑝𝑘

Dimana : Lk

= besar butir rata-rata

n

= jumlah garis uji

l

= panjang garis uji

v

= pembesaran poto

∑ 𝑝𝑘

= jumah batas butir yang terpotong

Untuk menentukan nomor ASTM, dapat diperoleh dengan cara konversi (Tabel 2)



3

Tabel 2 konversi nomor ASTM



Metoda Garis Potong Metoda garis potong (intercept) ditentukan oleh banyak butir yang terpotong oleh sebuah garis lurus (sedikitnya 50 butir) 𝐿𝑖 =

𝑙 𝑛. 𝑣

Dimana : Li

= jarak perpotonga rata-rata (mm)

L

= panjang garis lurus (mm)

v

= Pembesaran poto

n

= banyaknya butir yang terpotong

Untuk menentukan nomor ASTM ukuran butirnya maka diperoleh dengan cara konversi table 5. Untuk butir yang non equiaxial, besar butir ditentukan oleh garis lurus pada berbagai arah.



4

Metoda heyn & konversi ASTM

Table 5.hubungan ukuran butir



5



Metoda Lingkaran Metoda ini, besar butir rata-rata (mm) di tentukan dengan persamaan : 𝐹𝑚 =

𝑓𝑘 (0.07. 𝑛 + 𝑍). 𝑣

Dimana Fm

= besar butir rata-rata … (mm)

fk

= lingkaran (mm)

Z

= banyaknya butir dalam lingkaran

N

= banyaknya butir yang terpotong

V

= pembesaran poto

Gambar 3 Metode lingkaran



Metoda Plani Metric Metoda ini dilakukan untuk mengukur besar butir yang terelongasi yaitu dengan cara pengukuran besar butir metoda garis pada



6

berbagai arah (misalnya 0˚, 30˚, 60˚,90˚) kemudian hasilnya di plotsecara grafis atau dihitung ratio Lmax/Lmin

Gambar 4. Metoda planimetrik Untuk menentukan fraksi unsur/fasa dapat dibantu dengan garis potong

Gambar 5. Metoda garis



7



Metoda Point Count Metoda ini (ASTM specification E562), dapat digunakan untuk menghitung jumlah fasa tertentu %fasa yang ditinjau =(jumlah titik/total titik) x 100% 𝐽𝑢𝑚𝑙𝑎ℎ 𝑡𝑖𝑡𝑖𝑘 𝑋 100% 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑡𝑖𝑡𝑖𝑘 ∑𝑃 𝑃𝑇 = 𝑃𝑇

% 𝑓𝑎𝑠𝑎 𝑦𝑎𝑛𝑔 𝑑𝑖𝑡𝑖𝑛𝑗𝑎𝑢 =

Gambar 5. Metoda point count 

Metoda Hilliarad 𝐺 = −10 −

6.64𝑙𝑜𝑔𝐿1 𝑃. 𝑀

Dimana : G

= Grain size number (ASTM)



8

Li

= keliling lingkaran (cm)

P

= jumlah titik potong

M

= pembesaran

Hubungan ukuran butir dan jumlah butir per in2 dalam pembesaran 100x adalah N=2g-1

2.2 Teori Tambahan Dari hasil pengujian dan hasil gambar foto yang didapat kita dapat melihat ukuran butir membesar sebagai akibat dari pemberian perlakuan panas yang kemudian didinginkan secara cepat dengan menggunakan media pendingin air garam. Akibat dari perlakuan panas dengan pendinginan yang cepat fasa pearlit secara kuantitatif akan lebih banyak atau dominant daripada fasa ferit. Atau dengan kata lain akibat dari laju pendinginan secara cepat mempengaruhi pembentukan kembali fasa ferit. Semakin lambat laju pendinginan maka fasa ferit yang pada saat pemanasan bertransformasi menjadi perlit akan mudah bertransformasi kembali menjadi fasa ferit. Oleh karena itu perlakuan panas yang diberikan kepada specimen yang kemudian didinginkan secara cepat akan memiliki fasa perlit yang dominant sebagai akibat dari tidak sempatnya fasa perlit tersebut bertrasformasi kembali menjadi fasa ferit. Kita dapat menentukan jumlah fasa secara kuantitatif yang terjadi dari suatu specimen yang telah diberi perlakuan panas dengan kecepatan pendinginan tertentu. Dimana kita tahu kecepatan pendinginan yang mempengaruhi sedikit dan banyaknya fasa-fasa tertentu. Hal ini dilakukan dengan pertama-tama membuat foto gambar sturktur dari suatu specimen kemudian dibuat titik-titik yang simetris dengan jumlah tertentu pada gambar foto specimen tersebut. Dimana titik yang tepat mengenai fasa tertentu dihitung 1 (satu) dan mengenai tepi fasa dihitung ½ (setengah) untuk masing-masing fasa yang ada.



9

BAB III PROSEDUR PERCOBAAN 3.1

Langkah Kerja a. Pengambilan Gambar Struktur Mikro Material Pertama ambil gambar struktur mikro yang akan kita uji metalografi kuantitatif dengan pembesaran tertentu. Pada penelitian ini kami menggunakan pembesaran 400X untuk mengambil gambar struktur mikro material. b. Gambar Garis Sesuai Metode Heyn Kemudian buat 6 buah garis melintang pada sebuah kertas mika transparan dengan panjang masing-masing 100 mm, dan jarak spasi antar garis 10 mm.

Kemudian tempelkan

kertas tersebut di

sebmbarang tempat pada gambar struktur mikro yang telah kita ambil sebelumnya. c. Menghitung Jumlah Batas Butir yang Terpotong Garis Setelah mendapatkan garis yang saling melintang pada gambar struktur mikro, maka hitunglah jumlah butir yang terpotong oleh setiap masing-masing garis yang kita gambar dan tuliskan hasilnya pada bagian pinggir garis tersebut. Lalu jumlahkan hasil perhitungan butir dari seluruh garis. d. Memasukkan Data Kedalam Rumus Heyn 𝑛.𝐿 ̅̅̅ 𝐿𝑘 = 𝑣.∑ 𝑃

𝑘

Dimana: Lk : besar butir rata – rata (mm) n : Jumlah garis uji l

: Panjang garis uji (mm)

v : pembesaran foto ∑Pk : Jumlah batas butir yang terpotong



10

e. Mengkonversi Hasil Akhir Dari Rumus Kedalam Tabel Hubungan Ukuran Butir Setelah mendapatkan nilai Lk, maka masukkan nilai kedalam tabel hubungan ukuran butir, dengan melihat nilai Lk dan menganyamakan dengan kolom Calculated Diameter of Average Grain. Kemudian lihat nilai pada kolom ASTM Micro Grain Size Number yang sejajar dengan nilai Lk yang kita dapatkan tadi. f. Mengkonversi Hasil Nomor Ukuran ASTM Kedalam Grafik Setelah mendapatkan nilai ASTM Micro Grain Size Number, maka masukkan nilai kedalam tabel konversi nomor ASTM dengan cara samakan nilai ASTM Micro Grain Size Number dengan nilai pada grafik sebelah kanan, kemudian tarik garis sampai bertemu dengan garis diagonal pada grafik. Dari titik pertemuan garis yang kita buat dengan garis diagonal dari grafik, tarik garis tersebut turun ke bawah untuk menemukan nomor equivalen ASTM g. Menyimpulkan Material Diuji setara dengan material ASTM Setelah mendapatkan nilai equivalen ASTM dari grafik, masukkan nilai tersebut pada tabel Nomor Ukuran Butir ASTM, dimana nomor equivalen yang kita dapat dari grafik tadi sama dengan nomor pada tabel ASTM number pada tabel tersebut.



11

BAB IV DATA DAN ANALISA 4.1.

Analisa Data Gambar struktur mikro yang digunakan adalah gambar yang diambil dengan pembesaran 400x, sebagai berikut.

Gambar 6 4.2.

Analisa Matematis Metoda Heyn atau metoda besar butir rata-rata 𝑛.𝐿 ̅̅̅ 𝐿𝑘 = 𝑣.∑ 𝑃

𝑘

Dimana : Lk = besar butir rata-rata (mm) n = jumlah garis uji I

= panjang garis uji (mm)

V = pembesaran foto ∑pk= jumlah batas butir yang terpotong Jurusan Teknik Mesin – Unjani


12

Diketahui N

=6

Data diperoleh

L

= 100 mm

V

= 400

= 0,0189 mm

∑pk

= 80

= 0,743 in

 Calculate diameter average

 Average distance Maka,

= 0,0168 mm = 0,660 x10-3

𝐿𝑘 = 𝑛.

𝑙 𝑣. ∑ 𝑝𝑘

100 𝐿𝑘 = 6 400. 80 𝐿𝑘 = 0,01875 𝑚𝑚 𝐿𝑘 = 18,7 µ𝑚 Berdasarkan grafik dihasilkan ASTM

 Calculated Average Grain Section = 0,356 mm2 = 0,552 in2  Average Number of grain pen = 1490000 mm2

8,4 Pada Tabel adalah ASTM 8,5

 Nominal grain per mm2 at 1X = 2610 mm2  Nominal grain per in2 at 100X = 181 in2



13

BAB V KESIMPULAN

5.1 Kesimpulan 

Karakteristik struktur logam atau paduan logam memiliki sifat fisis dan mekanis yang berbeda tergantung dari jenis perlakuan panas dan proses pendinginannya.



Kekuatan dan keuletan suatu material yang telah mengalami proses perlakuan

panas

akan

dipengaruhi

jenis

media

pendingin

yang

digunakan. Urutan ketangguhan bahan menurut media pendinginnya yaitu: air,udara,oli dan suhu tungku 

Pada Struktur mikro logam terdapat batas butir yang menunjukan kekerasan sebuah logam.



Mencari besaran rata-rata batas butir logam dapat diperoleh melalui persamaan Hyen.



Logam yang diuji dengan pembesaran 400x memiliki besar rata-rata butir sebesar 18,7 μm.



2

DAFTAR PUSTAKA

Modul Panduan Praktikum Metalurgi Fisik, 2014, Bandung : Laboratorium Material Teknik UNJANI. Surdia Tata dan Saito Shinroku, 1984. Pengetahuan Bahan Teknik. Pradnya Paramitha: Bandung. Sarimin, Dina Restia Ningrum. 2013. Pengaruh Proses Pemanasan dengan Variasi Media Pendingin. Jurnal. Incropera, F.P., dan Dewitt, D.P., Fundamental of Heat and Mass Transfer, John Wiley & Sons, 2002. Laurance H. Van Vlack.2001. Elemen-elemen Ilmu dan Rekayasa Material Edisi keenam. Erlangga : Jakarta. Surdia, Tata & Saito, Shinroku. 1992. Pengetahuan Bahan Teknik. (edisi kedua). Pradnya Paramita :Jakarta. Callister Jr. William D. 1994. Material Science and Engineering edisi VB.H. Amstead. Teknologi Mekanik.1992 B.H. Amstead, Philip F Ostwald dan Myron L. Brgman, Teknologi Mekanik jilid I, 1981 Sudarsono., Ferdian, D., dan Soedarsono, J.W., 2003, “Pengaruh Media Celup dan Waktu Tahan Pada Karburasi Padat Baja AISI SAE 1522”, http://arisabadi.blogspot.co.id/2008/09/proses-karburising.html http://teknik-mesin1.blogspot.co.id/2011/05/karburising.html

Jurusan Teknik Mesin – Unjani KUANTITATIF

MODUL 5 METALOGRAFI

LAMPIRAN Tugas Modul 5 1.

Jelaskan hubungan (Hall-Petch) antara besar butir dengan sifat mekanik suatu material

2.

Apakah hubungan tersebut diatas berlaku juga untuk besi cor? Jelaskan

3.

Jelaskan mengapa perkiraan kandungan karbon hanya dapat ditentukan terhadap material baja karbon dalam kondisi annealing.

Jawaban 1. Material dengan butir yang halus akan lebih keras dan kuat dibanding butiran yang kasar, disebabkan karena mempunyai jumlah permukaan lebih besar pada total area lapisan butir yang akan menghambat pergerakan dislokasi. Penurunan ukuran butir biasanya lebih baik dalam meningkatkan ketangguhan. Dalam banyak hal, variasi yield strength dengan ukuran butir mengacu pada persamaan Hall-Petch: σy =σ0 +ky d Dimana σ0 adalah tegangan geser yang berlawanan arah dengan pergerakan dislokasi pada butir, d adalah diameter butir dan k adalah suatu konstanta yang merepresentasikan tingkat kesulitan untuk menghasilkan suatu dislokasi baru pada butir berikutnya Walaupun demikian, pengaruh ukuran butir terhadap sifat mekanis memiliki batasan dimana butir yang terlalu halus (<10nm) akan menurunkan sifat mekanis akibat grain boundary sliding. Diameter ukuran butir d dapat di kontrol melalui : 

laju pembekuan (solidification),



deformasi plastis, dan



Perlakuan panas (heat treatment) yang sesuai.


MODUL 5 METALOGRAFI

Struktur butir dengan kehalusan tinggi pada material baja dapat diperoleh dengan kombinasi dari proses pengerjaan panas dan pendinginan terkendali serta pengaruh penambahan paduan. Dalam hal ini ukuran butir dikendalikan melalui pengaturan temperatur dan besar deformasi dalam suatu konsep perlakuan thermomekanik atau TMCP.

2. Hall-Petch berkaitan dengan besi Cor. Karena pada besi cor tidak hanya ada satu bahan material logam, bias terdapat beberapa unsur logam yang nantinya akan membentuk paduan logam. Apa bila kita ingin membentuk keandalan bahan tersebut kita bias memberikan heat treatment bahan tersebut setelah dingin sehingga nantinya kita mendapatkan keandalan benda tsb sesuai dengan yang kita inginkan.

3. Pada saat anealling, benda atau material akan memuai dan terlihat strukturnya. Perbedaan jenis logam antara karbon dengan logam lain akan terlihat karena proses ini


MODUL 5 METALOGRAFI

5_Laporan Praktikum Metfis (Metalografi Kuantitatif).docx

Recommend Documents