Bab 1
Pendahuluan
Latar Belakang
Ilmu yang mempelajari karakteristik struktural dan susunan dari suatu logam atau paduan logam dalam hubungan dengan suatu analisis kimia dan metalografi dari suatu logam atau pun paduan logam. Biasanya tidak melalui suatu keseluruhan potongan logam yang di sebabkan oleh heterogen atau logam.
Dengan ini terdapat berbagai jenis bahan yang digunakan pada proses manufaktur. Namun, sebelum diketahui atau di gunakan dalam industri atau bagian lainnya, krakteristik struktur atau susunan dari logam atau paduannya yang akan dipakai atau ditawarkan pada industri untuk keperluan lainya dan dengan melakukan pengujian metalografi maka dapat dilakukan berbagai jenis perubahan pada suatu material setelah mengetahui karekteristiknya.
Dari hal inilah, orang mulai mencoba untuk melakukan uji metalografipada suatu material. Sehingga dengan cara ini dapat diperoleh bahan dengan sifat-sifat yang sesuai dengan tujuan tertentu untuk memenuhi kebutuhan teknologi modern yang meningkat.
Untuk itu, pengujian metalografi sangat berguna dalam berbagai dunia industri, terutama pada industri logam dan otomotif. Karena kebutuhan akan logam ini semakin meningkat, maka banyak industri manufaktur menyuplai bahan logam yang ada di pasaransan telah melalui berbagai proses pengujian bahan. Maka tidak dapat dipungkiri bahwa pengujian metalografi sangat berperan bagi dunia industri. Oleh karena itu kita harus berusaha mencari material yang memiliki sifat dan karakteristik yang baik
Tujuan
Adapun tujuan dari dilakukannya metamografi adalah sebagai berikut :
Menjelaskan langkah-langkah pengujian Metalografi.
Mengetahui bahan dan alat yang digunakan pada pengujian metalografi.
Mengetahui bentuk-bentuk fasa dari logam.
Menganalisa ukuran butir dan membbandingkan dengan grain size ASTM.
Menjelaskan hubungan antara struktur mikro dan karakteristik butir terhadap bahan.
Mampu melakukan pengujian metalografi.
Bab 2
Pembahasan
Dasar teori metalografi
Metallorafi didefinisikan sebagai pengamatan bentuk dan struktur material dengan tujuan untuk control kualitas material. Metalografi merupakan disiplin ilmu yang mempelajari karakteristik mikrostruktur suatu logam, paduan logam, dan material lainnya serta hubungannya dengan sifat-sifat material tersebut dengan bantuan alat, seperti mikroskop optik, mikroskop elektron, SEM atau TEM dan difraksi sinar X. Pengamatan metalografi dengan mikroskop umumnya dibagi menjadi dua bagian, yaitu:
1. Pengamatan makroskopi : pengamatan dengan perbesaran berkisar 10-30x.
2. Perbesaran mikroskopi : pengamatan dengan perbesaran lebih dari 10-30x. Perbesaran yang dilakukan tergantung sifat struktur yang akan diamati, dapat dilakukan dengan mikroskop optik (1000x), SEM (hingga 50.000x), atau TEM (hingga 500.000x).
Kebanyakan material yang kita gunakan adalah material logam. Logam dibagi menjadi dua yaitu, ferrous dan non-ferrous. Material yang umum digunakan adalah baja karena baja lebih tangguh dari pada besi biasa. Ini dikarenakan kandungan karbon (C) dalam baja lebih sedikit dari besi. Pada teorinya baja mengandung kurang dari 2,14% karbon namun pada prakteknya biasanya baja mengandung kurang dari 1% karbon.
Material yang banyak kita pergunakan pula adalah besi cor atau besi tuang. Besi cor atau besi tuang mengandung karbon di atas 2,14% dan terdapat grafit atau pengendapan karbon besi.
Berikut ini adalah macam-macam besi cor atau besi tuang:
Besi cor putih
Besi cor putih didapat dari besi cor yang dituang ke dalam cetakan dan melalui proses pendinginan yang cepat.
Besi cor kelabu
Besi cor kelabu didapat dari besi cor yang dituang ke dalam cetakan dan melalui proses pendinginan yang lambat.
Besi cor maleable
Besi cor maleable adalah besi cor putih yang dipanaskan kembali 700 derajat celsius selama kurang lebih 30 menit.
Besi cor nodular
Besi cor nodular adalah besi cor yang ditambahkan Mg atau Ce dalam pencampurannya sebelum dicetak.
Bab 3
Sampel uji metalografi
Alat dan bahan
Adapun alat dan bahan yang akan digunakan antara lain :
Alat seperti :
Kertas Amplas (Grid 120-1200)
Kain Poles
Hair Dryer
Mikroskop
Air
Mesin Amplas
Bahan seperti :
Zat Etsa
Alkohol
Alumina
Sampel (Besi Cor)
Sampel Uji Metalografi
Adapun prosedur persiapan sampel uji metalografi sebagai berikut :
Penentuann ukuran sampel, tergantung pada sifat material dan informasi yang akan didapat. Umumnya bervariasi antara 5-30 mm dan ketebalan lebih kecil dari dimensi tersebut.
Mounting sample, dilakukan jika ukuran sampel terlalu kecil.
Amplas kasar, umumnya untuk menghaluskan permukaan yang tergores cukup dalam pada proses pemotongan.
Amplas halus, dilakukan dengan amplas berpartikel SiC yang memiliki ukuran antara 400-1000 mesh.
Poles kasar, dilakukan dengan menggunakan partikel alumina atau intan dengan besar partikel sekitar 5μm, proses ini digunakan untuk menghilangkan goresan yang masih tersisa dari proses amplas.
Poles halus, untuk menghilangkan goresan yang amat halus dengan menggunakan partikel alumina atau intan dengan besar partikel kurang dari 1μm (biasanya 0,5μm). Hasil poles ini menunjukan permukanaan yang bebas goresan da siap untuk dietsa.
Eta, dilakukan pada sampel yang telah dikeringkan setelah poles halus dengan menggunakan zat kimia yang bersifat asam atau basa. Setelah proses ini sampel siap diamati dengan mikroskop optik.
Bab 4
Skema uji metalografi
Tahap Pengujian Metalografi
Ada beberapa tahan pada pengujian metalografi :
Pemotongan spesimen
Pada tahap ini, di harapkan spesimen dalam keadan datar, sehingga memudahkan dalam pengamatan. Penentuan Wilayah Kerja Sampel Dalam pemotongan dan pengambilan sampel, perlu diperhatikan wilayah daerah kerja sampel yang akan diamati yang biasanya disebut sebagai bidang orientasi dasar, yaitu :
bidang transversal : tegak lurus terhadap arah sumbu deformasi panas
bidang planar : sejajar dengan sumbu pengerjaan dan memiliki luas permukaan yang paling besar dan yang paling sering bersinggungan dengan rol
bidang longitudinal : tegak lurus terhadap bidaqng planar dan sejajar dengan arah pengerjaan
Pemotongan sample Teknik pemotobgan sampel dapat dilakukan dengan :
pematahan : untuk bahan getas dank eras
pengguntingan : untuk baja karbon rendah yang tipis dan lunak
penggergajian : untuk bahan yang lebih lunak dari 350 HB
pemotongan abrasi
electric discharge machining : untuk bahan dengan konduktivitas baik di mana sampel direndam dalam fluida dielektrik lebih dahulu sebelum dipotong dengan memasang catu listrik antara elektroda dan sampel.
Mouting spesiemen (bila di perlukan)
Tahap mounting ini, spesimen hanya dilakukan untuk material yang kecil atau tipis saja. Sedangkan untuk material tebal, tidak memerlukan proses mounting. Pemasangan sampel (monting) Prosedur mounting dilakukan apabila sampel terlalu kecil, bentuk tak beraturan, sangat lunak, mudah pecah dan berongga. Caranya adalah dengan meletakkan sampel ke dalam cetakan mounting, lalu memasukkan resin yang telah dicampur denga hardener. Larutan mounting harus memiliki sifat : a. tak bereaksi dengan sampel b. kekentalannnya sedang dalam bentuk cair dan bebas udara pada bentuk padatnya c. adhesi yang baik dengan sampel d. kekuatan dan tahanan yang sama besar dengan sampel e. kemampuan susut yang rendah Permukaansampel yang akan diuji harus ada di bagian bawah. Setelah dibiarkan selama 25 menit maka bahan mounting telah siap dan sampel telah siap dipreparasi dengan langkah berikutnya.
Grinding dan polishing
Tahap ini, bertujuan untuk membentuk permukaan spesimer agar benar benar rata. Grinding di lakukan dengan cara menggosokkan spesimen pada hand grinding yang diberi kertas gosok dengan ukuran grid yang paling kasar(grid 320) sampai yang paling halus. Sedangkan polishing machine yang di lengkapi wool yang di beri serbuk alumuni dengan kehalusan 1-0,05 mikro. Penambahan serbuk alumuni ini bertujuan untuk lebih menghaluskan permukaan spesimen sehingga akan lebih mudah melakukan metalografi.
Etsa (etching)
Proses etsa ini pada dasarnya adalah proses krosi atau mengorosikan permukaan spesiemen yang telah rata karena proses grinding dan polishing menjadi tidak rata lagi. Ketidakrataan permukaan spesimen ini di karenakan mikrostruktur yang berbeda akan dilarutkan dengan kecepatan yang berbeda, sehingga meningalkan bekas permukaan dengan orientasi sudut yang berbeda pula. Pada pelaksanaannya, proses ini dilakukan dengan cara mencelupkan spesimen pada cairan etsa dimana tiap jenis logam mempunyai cairan etsa (etching reagent) sendiri-sendiri. Perhatikan gambar 1.2 yang menunjukan pengaruh efek proses etsa permukaan spesimen yang telah mengalami proses grinding dan polishing.
Setelah permukaan spesimen dietsa, maka spesimen tersebut siap untuk di amati bawah mikroskop dan pengambilan poto metalografi. Pengamatan metalografi pada dasarnya adalah melihat perbedaan sinar pantul permukaan logam yang di masukkan ke dalam mikroskop sehingga terjadi gambar yang berbeda (gelap, agak terang, terang). Dengan demikian apabila seberkas sinar di kenakan pada permukaan bidang yang terkena sinar. Semankin tidak rata permukaan, maka semakin sedikit intensitas sinar yang terpantul ke dalam mikroskop. Akibatnya warna yang tampak pada mikroskop adalah warna hitam. Sedangkan permukaan yang sedikit terkorosi akan tampak berwarna (putih) sebagimana di tunjukan gambar 1.3 berikut.
