TUGAS METALOGRAFI LEDEBURITE
NAMA KELOMPOK : BOBBY ADITYA DARMAWAN DENNI AHMAD SOFIANDA ESKY YANURDIN FUJI UTARI NURUL HASANAH JOGI SAPUTRA SILALAHI KAFI KALAM M. ERO CAHYO NUGROHO SISCA YULIANA
JURUSAN TEKNIK METALURGI – FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA CILEGON – BANTEN 2013
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Pengertian Metalografi Metalografi adalah gambaran mikro pada permukaan logam yang sudah dipreparasi. Gambaran struktur mikro itu tidak akan terlihat tanpa dipreparasi. Metalografi merupakan pengujian dan pengamatan terhadap strukutur butir suatu logam. Dalam pengamatan secara metalografi dapat diperoleh gambaran struktur butiran suatu logam. Pengujian metalografi harus menggunakan bantuan dari mikroskop optik. Pada metalografi, secara umum yang akan diamati adalah dua halyaitu macrostructure (stuktur makro) dan microstructure (struktur mikro). Strukturmakro adalah struktur dari logam yang terlihat secara makro pada permukaan yangdietsa dari spesimen yang telah dipoles. Sedangkan struktur mikro adalah strukturdari sebuah permukaan logam yang telah disiapkan secara khusus yang terlihatdengan menggunakan perbesaran minimum 25x. Metalografi merupakan disiplin ilmu yang mempelajari karakteristik mikrostruktur suatu logam dan paduannya serta hubungannya dengan sifatsifat logam dan paduannya tersebut. Permukaan sampel harus benar-benar diratakan agar sampel yang telah dipreparasi dapat terlihat dan tergambar bentuk struktur mikro dari mikroskop sehingga cahaya yang berasal dari mikroskop akan mantul ke mata kita. Oleh karena itu, sebelum dilakukan pengamatan mikrostruktur dengan mikroskop maka diperlukan proses-proses persiapan sampel. Adapun secara garis besar langkah-langkah yang dilakukan pada metalografi adalah: 1. Pemotongan spesimen (sectioning)
2. Pembikaian (mounting) 3. Penggerindaan, abrasi dan pemolesan (grinding, polishing) 4. Pengetsaan (etching) 5. Observasi pada mikroskop optik
1.2 Macam-macam Fasa pada Diagram Fe 3C
abrasion
and
Diagram fasa Fe-Fe3C menampilkan hubungan antara temperatur dan kandungan karbon (%C) selama pemanasan lambat. Dari diagram fasa tersebut dapat diperoleh informasi-informasi penting yaitu antara lain: 1. Fasa yang terjadi pada komposisi dan temperatur yang berbeda dengan kondisi pendinginan lambat. 2. Temperatur pembekuan dan daerah-daerah pembekuan paduan Fe-C bila dilakukan pendinginan lambat. 3. Temperatur cair dari masing-masing paduan. 4. Batas-batas kelarutan atau batas kesetimbangan dari unsur karbon pada fasa tertentu. 5. Reaksi-reaksi metalurgis yang terjadi, yaitu reaksi eutektik, peritektik dan eutektoid. Beberapa istilah dalam diagram kesetimbangan Fe-Fe3C dan fasafasa yang terdapat didalamnya akan dijelaskan dibawah ini. Berikut adalah batas-batas temperatur kritis pada diagram Fe-Fe3C: 1. A1, adalah temperatur reaksi eutektoid yaitu perubahan fasa γ menjadi α+Fe3C (perlit) untuk baja hypo eutektoid.
2. A2, adalah titik Currie (pada temperatur 769OC), dimana sifat magnetik besi berubah dari feromagnetik menjadi paramagnetik. 3. A3, adalah temperatur transformasi dari fasa γ menjadi α (ferit) yang ditandai pula dengan naiknya batas kelarutan karbon seiring dengan turunnya temperatur. 4. Acm, adalah temperatur transformasi dari fasa γ menjadi Fe3C (sementit) yang ditandai pula dengan penurunan batas kelarutan karbon seiring dengan turunnya temperatur. 5. A4, adalah temperatur transformasi γ menjadi α+Fe3C (perlit) untuk baja hiper etektoid.
Fasa-fasa yang terjadi dalam diagram kesetimbangan Fe-C selama pemanasan yang lambat: 1. Ferit ( α), yaitu paduan Fe dan C dengan kelarutan C maksimum 0,025% pada temperatur 723OC, struktur kristalnya BCC (Body Centered Cubic). 2. Austenit (γ), adalah paduan Fe dan C dengan kelarutan C maksimum 2% pada temperatur 1148OC, struktur kristalnya FCC (Face Centered Cubic). 3. Delta (δ), adalah paduan Fe dan C dengan kelarutan C maksimum 0,1% pada temperatur 1493OC, struktur kristal BCC (Body Centered Cubic). 4 Senyawa Fe3C atau biasa disebut sementit dengan kandungan C maksimum 6,67%, bersifat keras dan getas dan memiliki struktur kristal Orthorombic. 5 Liquid atau fasa cair, adalah daerah paling luas dimana kelarutan C sebagai paduan utama dalam Fe tidak terbatas pada temperatur yang bervariasi. Adapun reaksi-reaksi metalurgis yang biasa terjadi berdasarkan pada diagram Fe-Fe3C yaitu : 1. Reaksi peritektik, terjadi pada temperatur 1495OC dimana logam cair (liquid) dengan kandungan 0,53%C bergabung dengan delta (δ) kandungan 0,09%C bertransformasi menjadi austenit (γ) dengan kandungan 0,17%C. Delta (δ) adalah fasa padat pada temperatur
tinggi dan kurang berarti untuk proses perlakuan panas yang berlangsung pada temperatur yang lebih rendah. Liquid (C=0,53%) + Delta (δ)(C=0,0 9%) ----- Austenit (γ)(C=0,17%)
2. Reaksi eutektik, reaksi ini terjadi pada temperatur 1148OC, dalam hal ini logam cair dengan kandungan 4,3%C membentuk austenit
(γ) dengan 2%C dan senyawa semenit (Fe3C) yang mengandung
6,67%C. Liquid (C=4,3%)------ Austenit (γ)(C=2,11%) + Fe3C(C=6,67%) 3. Reaksi eutectoid, reaksi ini berlangsung pada temperature 723OC, austenit (γ) padat dengan kandungan 0,8 %C menghasilkan ferit (α)
dengan
kandungan
0,025%C
dan
semenit
(Fe3C)
yang
mengandung 6,67%C. Austenit (γ)(C=0,8%)-----ferit (α) (C=0,025%) + Fe3C(C=6,67%).
Reaksi ini merupakan reaksi fasa padat yang mempunyai peran cukup penting pada proses perlakuan panas baja karbon.
BAB II FASA LEDEBURITE
Seorang ahli Metalurgi bernama
Karl Heinrich Adolf Ledebur
(1837 –
1906) adalah tokoh yang memberi nama Ledeburite. Ia adalah professor pertama dibidang metalurgi di Bergakademie Freiberg. Ia menemukan ledeburite pada tahun 1882. Ledeburite muncul ketika kandungan karbon antara 2,06% dan 6.67%. Campuran eutektik austenite dan cementite adalah 4,3% karbon, Fe3C:2Fe, dengan titik leleh 1147°C. Pada gambar 1.1 dapat diketahui bahwa pada 4.3% Carbon dan di 2066°F terjadi transformasi Eutektik. Hal ini yang disebut dengan Ledeburite Pada diagram Fe 3C, ledeburite adalah campuran dari 4.3% karbon dalam besi dan campuran eutektik dari austenite dan cementite. Ledeburite bukan tipe dari Baja karena komposisi karbon yang terlalu tinggi tetapi masuk ke
tipe
“Cast
Iron”
meskipun
penyusun/komponen terpisah
hal
ini
mungkin
terjadi
sebagai
di beberapa baja karbon tinggi, hal ini
sebagian besar ditemukan d i Cementite dan Pearlite dalam lingkungan “Cast Iron”.
Gambar 2.1 Struktur mikro Ledeburite
Gambar Struktur mikro di atas terbentuk melalui beberapa tahapan, yaitu sebagai berikut.
Gambar 2.2 Tahapan pembentukan struktur mikro Ledeburite
Pada gambar terlihat bahwa butiran eutektik baru semakin membesar seiring dengan menghilangnya butiran eutektik yang berbentuk batang (2.2 a), pada butiran yang berbentuk batang mulai terbentuk lengkungan ke arah dalam (2.2 b), dan akhirnya butiran yang berbentuk bulat terbentuk (2.3 c). Ledeburite memiliki struktur Kristal berupa FCC (Face Center Cubic) karena ledeburit terbentuk dari fasa austenite dan cementit yang dibentuk pada temperatur 1130 o C dengan kandungan karbon 4,3%.
Ledeburite
Austenit + Cementit
Sedangkan apabila laju pendinginan yang terjadi cepat logam cair membeku membentuk austenit dan ledeburit (sementit + Austenit)
Ledeburite umumnya diaplikasikan pada besi cor karena pada besi cor mengandung unsur Fe dan C [3,5% - 4,3%]. Besi cor, diklasifikasikan menjadi : a. Besi cor putih (white cast iron) Besi cor putih mempunyai fasa sementid+perlit sehingga mempunyai sifat keras dan getas. b. Besi cor kelabu (grey cast iron) Unsur penyusun dari besi cor kelabu yakni : Fe + C + Silikon (Si). Adanya penambahan unsur Si (Silikon) bertujuan untuk mengurai Sementid menjadi Fe (ferit atau perlit) dan C (grafit). Bentuk grafitnya berupa serpih sehingga secara sederhana dapat dikatakan bahwa fasa besi cor kelabu berupa ferit/perlit + grafit serpih dengan sifat : agak getas yang dikarenakan ujung-ujung grafit berbentuk serpih tajam, akibatnya konsentrasi tegangan tinggi sehingga mudah patah. Contoh penggunaan besi cor kelabu pada konstruksi mesin jahit, blok mesin, lampu hias, mesin bubut, pagar, dll. Keistimawaan besi cor kelabu terhadap baja yakni : mampu meredam getaran. c. Besi cor bergrafit bulat (ductile cast iron atau noduler cast iron) Unsur penyusun dari besi cor bergrafit bulat yakni : Fe + C + Si + Mg / Ce. Penambahan Mg atau Ce bert ujuan untuk “melunakan” grafit menjadi bulat sehingga konsentrasi tegangan sedikit sekali (besi cor bersifat ulet). Contoh penggunaan besi cor bergrafir bulat pada kontruksi penjepit rel kereta api, batang torak kompresor, dll. d. Besi cor mampu tempa (malleable cast iron) Untuk membuat besi cor mampu tempa dapat dibuat dengan memanaskan besi cor putih hingga mencapai suhu 700 Derajat Celcius selama 30 Jam. Hal ini bertujuan agar sementid terturai menjadi Fe (ferit) dan C (grafit). Grafit yang dihasilkan berbentuk pipih. Contoh penggunaan besi cor mampu tempa pada spare part yang berukuran kecil-kecil.
BAB III KESIMPULAN
Dari pembahasan tentang fasa ledeburite, dapat disimpulkan bahwa: 1. Fasa ledeburit merupakan fasa yang terbentuk dari fasa austenit dan sementit (
ᵞ + Fe3C);
2. Struktur kristalnya berbentuk FCC; 3. Terbentuk karena proses pendinginan cepat pada proses pengecoran; 4. Ledeburite ini diaplikasikan pada besi cor ( cast iron).
DAFTAR PUSTAKA
Trepczynska, Malgorzata dan Lent. The Metastable Eutectic Growth. Journal Of Polish CIMAC. Polandia. http://www.scribd.com/doc/99597363/Metalografi-adalah http://www.crayonpedia.org/mw/BESI_TUANG_(CAST-IRON)_ _HARDI_SUDJANA http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/31452/4/Chapter%20II.pdf
