1
BAB I PENDAHULUAN 1.1
Latar Belakang Masalah Logam merupakan material yang tersusun oleh beberapa unsur. Unsur atau
kandungan yang terdapat didalamnya dapat membentuk suatu fasa tertentu pada saat dilakukan proses perlakuan panas (heat treatment) sehingga mempengaruhi sifat mekanis serta fisiknya. Misalnya saja jika suatu logam mengandung unsur sulfur yang berlebih maka material itu akan menjadi kuat tetapi getas. Metalografi adalah ilmu yang mempelajari struktur suatu logam, sehingga kita dapat mengetahui dengan jelas gambar dari fasa yang tersusun atasnya. Metalografi terbagi menjadi dua yaitu metalografi kualitatif dan metalografi kuantitatif. Metalografi kualitatif adalah fasa-fasa yang terbentuk pada suatu material. Sedangkan metalografi kualitatif merupakan banyaknya fasa yang terbentuk pada suatu material. Gambar 1. merupakan metalografi yang mengandung 2% nital didalam kandungan fasanya.
Gambar 1. Metalografi baja SAE 1080, setelah di quench dan tempered 1.2
Tujuan Percobaan Untuk mempelajari hubungan antara struktur mikro dari suatu logam
dengan sifat mekanisnya, dengan menggunakan bantuan mikroskop optik.
1
2
1.3
Batasan Masalah Pada percobaan metalogafi ini, jenis material yang digunakan adalah yang
sudah dilakukan perlakuan panas (quenching, normalizing, annealing, tidak dilakukan perlakuan panas). 1.4
Sistematika Penulisan Pada laporan metalografi ini, bab I pendahuluan berisi tentang latar
belakang pentingnya melakukan paraktikum ini, bab II tinjauan pustaka berisi tentang uraian proses metalografi, bab III metode penelitian, bab IV hasil percobaan berisi tentang Gambar mikrostruktur hasil pengamatan, bab V pembahasan berisi tentang penjelasan mengenai fasa yang terbentuk pada baja, bab VI kesimpulan, daftar pustaka, lampiran.
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Metalografi Metalografi adalah ilmu yang mempelajari struktur suatu logam, sehingga
kita dapat mengetahui dengan jelas gambar dari fasa yang tersusun atasnya. Metalografi terbagi menjadi dua yaitu metalografi kualitatif dan metalografi kuantitatif. Metalografi kualitatif adalah fasa-fasa yang terbentuk pada suatu material. Sedangkan metalografi kualitatif merupakan banyaknya fasa yang terbentuk pada suatu material. Selain itu metalografi juga dapat diartikan suatu ilmu yang mempelajari tentang struktur makro dan mikro dari suatu logam, bisa juga diartikan sebagai ilmu yang mempelajari tentang sifat mekanik dan sifat fisik dari suatu material atau logam. 2.2
Preparasi Sampel
2.2.1
Cutting Pemilihan sampel yang tepat dari suatu benda uji studi mikroskopik
merupakan hal yang sangat penting. Pemilihan sampel tersebut didasarkan pada tujuan pengamatan yang hendak dilakukan. Pada umumnya bahan komersil tidak homogen, sehingga satu sampel yang diambil dari suatu volume besar tidak dapat dianggap representatif. Pengambilan sampel harus direncanakan sedemikian sehingga menghasilkan sampel yang sesuai dengan kondisi rata-rata bahan atau kondisi di tempat-tempat tertentu (kritis), dengan memperhatikan kemudahan pemotongan pula. Secara garis besar, pengambilan sampel dilakukan pada daerah yang akan diamati mikrostruktur maupun makrostrukturnya. Sebagai contoh, untuk pengamatan mikrostruktur material yang mengalami kegagalan, maka sampel diambil sedekat mungkin pada daerah kegagalan (pada daerah kritis dengan kondisi terparah), untuk kemudian dibandingkan dengan sampel yang diambil dari daerah yang jauh dari daerah gagal. Perlu diperhatikan juga bahwa 3
4
dalam proses memotong, harus dicegah kemungkinan deformasi dan panas yang berlebihan. Oleh karena itu, setiap proses pemotongan harus diberi pendinginan yang memadai. Ada beberapa sistem pemotongan sampel berdasarkan media pemotong yang digunakan, yaitu meliputi proses pematahan, pengguntingan, penggergajian, pemotongan abrasi (abrasive cutter), gergaji kawat, dan EDM (Electric Discharge Machining). Berdasarkan tingkat deformasi yang dihasilkan, teknik pemotongan terbagi menjadi dua, yaitu 3: 1.Teknik pemotongan dengan deformasi yang besar, menggunakan gerinda. 2.Teknik pemotongan dengan deformasi kecil, menggunakan low speed diamond saw. Tujuannya, mengetahui prosedur proses pemotongan sampel dan menentukan teknik pemotongan yang tepat dalam pengambilan sampel metalografi, sehingga didapat benda uji yang representatif. 2.2.2
Mounting Spesimen yang berukuran kecil atau memiliki bentuk yang tidak beraturan
akan sulit untuk ditangani khususnya ketika dilakukan pengamplasan dan pemolesan akhir. Sebagai contoh adalah spesimen yang berupa kawat, spesimen lembaran metal tipis, potongan yang tipis. Untuk memudahkan penanganannya, maka spesimen-spesimen tersebut harus ditempatkan pada suatu media (media mounting). Secara umum syarat-syarat yang harus dimiliki bahan mounting adalah2 : 1. Bersifat inert (tidak bereaksi dengan material maupun zat etsa). 2. Sifat eksoterimis rendah. 3. Viskositas rendah. 4. Penyusutan linier rendah. 5. Sifat adhesi baik. 6. Memiliki kekerasan yang sama dengan sampel. 7. Flowabilitas baik, dapat menembus pori, celah dan bentuk ketidakteraturan yang terdapat pada sampel.
5
8. Khusus untuk etsa elektrolitik dan pengujian SEM, bahan mounting harus kondusif. Media mounting yang dipilih haruslah sesuai dengan material dan jenis reagen etsa yang akan digunakan. Pada umumnya mounting menggunakan material plastik sintetik. Materialnya dapat berupa resin (castable resin) yang dicampur dengan hardener, atau bakelit. Penggunaan castable resin lebih mudah dan alat yang digunakan lebih sederhana dibandingkan bakelit, karena tidak diperlukan aplikasi panas dan tekanan. Namun bahan castable resin ini tidak memiliki sifat mekanis yang baik (lunak) sehingga kurang cocok untuk materialmaterial yang keras. Teknik mounting yang paling baik adalah menggunakan thermosetting resin dengan menggunakan material bakelit. Material ini berupa bubuk yang tersedia dengan warna yang beragam. Thermosetting mounting membutuhkan alat khusus, karena dibutuhkan aplikasi tekanan (4200 lb/in2) dan panas (149 0C) pada mold saat mounting. Sedangkan tujuannya yaitu untuk memudahkan penanganan sampel yang berukuran kecil dan tidak beraturan tanpa merusak sampel. 2.2.3
Grinding Sampel yang baru saja dipotong, atau sampel yang telah terkorosi
memiliki permukaan yang kasar. Permukaan yang kasar ini harus diratakan agar pengamatan struktur mudah untuk dilakukan4. Pengamplasan (Gambar 3. merupakan proses grinding) dilakukan dengan menggunakan kertas amplas yang ukuran butir abrasifnya dinyatakan dengan mesh. Urutan pengamplasan harus dilakukan dari nomor mesh yang rendah ke nomor mesh yang tinggi. Ukuran grit pertama yang dipakai tergantung pada kekasaran permukaan dan kedalaman kerusakan yang ditimbulkan oleh pemotongan. Hal yang harus diperhatikan pada saat pengamplasan adalah pemberian air. Air berfungsi sebagai pemidah geram, memperkecil kerusakan akibat panas yang timbul yang dapat merubah struktur mikro sampel dan memperpanjang masa pemakaian kertas amplas. Hal lain yang harus diperhatikan adalah ketika melakukan perubahan arah pengamplasan, maka arah yang baru adalah 450 atau 900 terhadap arah sebelumnya. Tujuannya
6
meratakan dan menghaluskan permukaan sampel dengan cara menggosokkan sampel pada kain abrasif / amplas.
Gambar 2. Proses grinding1
2.2.4
Pemolesan / Polishing Setelah diamplas sampai halus sampel harus dilakukan pemolesan
(Gambar 4). Pemolesan bertujuan untuk memperoleh permukaan sampel yang halus bebas goresan dan mengkilap seperti cermin dan menghilangkan ketidakteraturan sampel4. Permukaan sampel yang akan diamati di bawah mikroskop harus benar-benar rata.
Gambar 3. Polishing
7
Apabila permukaan sampel kasar atau bergelombang, maka pengamatan struktur mikro akan sulit untuk dilakukan karena cahaya yang datang dari mikroskop dipantulkan secara acak oleh permukaan sampel. Tahap pemolesan dimulai dengan pemolesan kasar terlebih dahulu kemudian dilanjutkan dengan pemolesan halus. Ada 3 metode pemolesan antara lain yaitu sebagai berikut : a.
Pemolesan Elektrolit Kimia Hubungan rapat arus & tegangan bervariasi untuk larutan elektrolit dan material yang berbeda dimana untuk tegangan, terbentuk lapisan tipis pada permukaan, dan hampir tidak ada arus yang lewat, maka terjadi proses etsa. Sedangkan pada tegangan tinggi terjadi proses pemolesan.
b.
Pemolesan Kimia Mekanis Merupakan kombinasi antara etsa kimia dan pemolesan mekanis yang dilakukan serentak di atas piringan halus. Partikel pemoles abrasif dicampur dengan larutan pengetsa yang umum digunakan.
c.
Pemolesan Elektro Mekanis (Metode Reinacher) Merupakan kombinasi antara pemolesan elektrolit dan mekanis pada piring pemoles. Metode ini sangat baik untuk logam mulia, tembaga, kuningan, dan perunggu.
Tujuannya mendapatkan permukaan sampel yang halus dan mengkilat seperti kaca tanpa gores, memperoleh permukaan sampel yang halus bebas goresan dan mengkilap seperti cermin. 2.2.5
Etsa / Etching Etsa (Gambar 5.) merupakan proses penyerangan atau pengikisan batas
butir secara selektif dan terkendali dengan pencelupan ke dalam larutan pengetsa baik menggunakan listrik maupun tidak ke permukaan sampel sehingga detil struktur yang akan diamati akan terlihat dengan jelas dan tajam. Untuk beberapa material, mikrostruktur baru muncul jika diberikan zat etsa. Sehingga perlu pengetahuan yang tepat untuk memilih zat etsa yang tepat.
8
a. Etsa Kimia Merupakan proses pengetsaan dengan menggunakan larutan kimia dimana zat etsa yang digunakan ini memiliki karakteristik tersendiri sehingga pemilihannya disesuaikan dengan sampel yang akan diamati. Contohnya antara lain : nitrid acid / nital (asam nitrit + alkohol 95%), picral (asam picric + alkohol), ferric chloride, hydroflouric acid. Perlu diingat bahwa waktu etsa jangan terlalu lama (umumnya sekitar 4 – 30 detik), dan setelah dietsa, segera dicuci dengan air mengalir lalu dengan alkohol kemudian dikeringkan dengan alat pengering. b. Elektro Etsa Merupakan proses etsa dengan menggunakan reaksi elektroetsa. Cara ini dilakukan dengan pengaturan tegangan dan kuat arus listrik serta waktu pengetsaan. Etsa jenis ini biasanya khusus untuk stainless steel karena dengan etsa kimia susah untuk medapatkan detil strukturnya Tujuan dari proses etsa adalah untuk mengamati dan mengidentifikasi secara detil struktur logam dengan bantuan mikroskop optik setelah terlebih dahulu dilakukan proses etsa pada sampel, mengetahui perbedaan antara etsa kimia dengan elektro etsa serta aplikasinya dapat melakukan preparasi sampel metalografi secara baik dan benar.
9
Gambar 4. Etsa 4 2.3
Pengamatan Struktur Makro dan Mikro Model perpatahan material secara umum dapat dibagi dua, yaitu
perpatahan ulet yang berkarakter berserabut (fibrous) dan gelap (dull), dan perpatahan getas dimana permukaan patahan berbutir (granular) dan terang. Selanjutnya pengamatan dapat dilakukan dengan stereoscope macroscope dan SEM. Sedangkan untuk daerah hasil lasan, secara metalografi dapat ditunjukkan adanya empat bagian, yaitu : composite zone, unmixed zone, partially melted zone, dan true heat affected zone. Pengamatan metalografi dengan mikroskop dapat dibagi dua, yaitu : 1. Metalografi makro, yaitu pengamatan struktur pembesaran 10 – 100 kali 2. Metalografi mikro, yaitu pengamatan struktur pembesaran di atas 100 kali Pengamatan struktur makro dan mikro bertujuan untuk : 1. Menganalisa struktur mikro dan sifat-sifatnya. 2. Mengenali fasa-fasa dalam struktur mikro. 3. Mengetahui proses pengambilan foto mikrostruktur . 2.4
Metode Perhitungan Besar Butir Ada tiga metode yang direkomendasikan ASTM, yaitu : 1. Metode Perbandingan Foto mikrostruktur bahan dengan perbesaran 100x dapat dibandingkan
dengan grafik ASTM E112-63, dapat ditentukan besar butir. Nomor besar butir ditentukan dengan rumus : N–2n-1....................................................................................................................(1) Dengan : N = jumlah butir per inch2 dengan perbesaran 100x. Metode ini cocok untuk sampel dengan butir beraturan. 2. Metode Intercept (Heyne) Plastik transparan dengan grid (bergaris kotak-kotak) diletakkan di atas foto atau sampel. Kemudian dihitung semua butir yang berpotongan pada akhir
10
garis dianggap setengah. Perhitungan dilakukan pada tiga daerah agar mewakili. Nilai diameter rata-rata ditentukan dengan membagi jumlah butir yang berpotongan dengan panjang garis. Metode ini cocok untuk butir yang tidak beraturan. 3. Metode Planimetri (Jeffries) Metode ini menggunakan lingkaran yang umumnya memiliki 5000 mm2. perbesaran dipilih sedemikian sehingga ada sedikitnya 75 butir yang berada di dalam lingkaran. Kemudian hitung jumlah total semua butir dalam lingkaran ditambah setengah dari jumlah butir yang berpotongan dengan lingkaran. Besar butir dihitung dengan mengalikan jumlah butir dengan pengali Jeffries (f). Perlu diperhatikan bahwa ketiga mode di atas hanya merupakan besar butir pendekatan, sebab butir memiliki 3 dimensi bukan dua dimensi4.
11
BAB III METODE PENELITIAN 3.1
Diagram Alir Percobaan
Preparasi sampel
Grinding ( Polishing alumina Membersihkan dengan air dan alkohol Etsa
Data
pembahasan
kesimpulan Gambar 6. Diagram alir percobaan.
11
literatur
12
3.2
Alat dan Bahan 1. Benda uji (baja karbon rendah) 2. Kertas amplas 150#, 250#, 360#, 1500#. 3. Penjepit spesimen 4. Mesin mounting 5. Mesin poles 6. Mikroskop optik 7. Blower
3.3
Prosedur percobaan
A.
Persiapan Metalografi 1. Memotong benda uji sebanyak 3 buah. Memperhatikan cara pemotongan dan menghindari pemanasan setempat dengan menggunakan air. 2. Melakukan mounting pada benda uji yang telah dipotong dengan menggunakan bakelit. 3. Benda uji kemudian diamplas kasar pada permukaan yang akan diamati. menggunakan
amplas
dengan
ukuran
150#,
250#,
360#,
cara
pengamplasannya yaitu menekan permukaan benda uji yang akan diamati keamplas lalu gerakkan maju sambil memberikan tekanan secukupnya. Selama pengamplasan, gerakkan amplas hanya satu arah. Dalam mengamplas berikan air pendingin, sehingga geram-geram dapat hilang, jika ingin merubah arah muka, gunakan arah tegak lurus terhadap arah sebelumnya jangan lupa bersihkan dulu dengan air. 4. Setelah pengamplasan kasar selesai, kemudian melakukan pengamplasan halus dengan urutan amplas 1500# sebelumnya spesimen dibersihkan dengan air. 5. Benda uji dibersihkan dengan air, kemudian melakukan pemolesan kasar, secara berkala kita sering melihat permukaan yang dipoles. 6. Kemudian melakukan poles halus dengan menggunakan alumina, mengoleskan alumina sedikit ke atas kain poles, lalu melakukan pemolesan halus. Jika permukaan telah selesai dipoles dan mengkilap
13
seperti cermin dan tidak ada goresan maka pemolesan telah selesai dilakukan 7. Membersihkan permukaan benda uji dengan menggunakan air dan alkohol (etanol) untuk menghilangkan lemak dan benda uji telah siap untuk dietsa. Cara mengetsa yaitu : menyelupkan benda uji yang akan diteliti kedalam larutan etsa selama kurang lebih 5 detik, kemudian angkat dan dibersihkan dengan blower. Benda uji yang telah dietsa jangan sampai tergores dan terkena lemak (menggunakan larutan nital 2%). B.
Prosedur percobaan identifikasi struktur mikro 1. Menaruh sampel pada tempat prepat, dimana sebelumnya bagian belakang sampel ditempeli lilin (waks). 2. Meletakkan benda uji diatas meja obyektif mikroskop optik 3. Menyalakan lampu mikroskop dan menentukan pembesaran lensa obyektif. 4. Mengatur fokus lalu mengamati struktur mikro dan menggambarkan hasil pengujian tersebut (hasil pengamatan). 5. Setelah selesai pengujian kemudian mengambil kembali benda uji dari meja obyektif dan mematikan lampu mikroskop.
14
BAB IV HASIL PERCOBAAN
Annealing Perbesaran 80 x
Normalizing Perbesaran 80 x
Non Heat Treatment Perbesaran 80 x
Quenching oli Perbesaran 80 x
Tabel 1. Gambar hasil pengamatan
BAB V 14
15
PEMBAHASAN Berdasarkan dari percobaan yang telah dilakukan maka didapat struktur mikro dari fasa yang terbentuk pada baja (40 % karbon), dengan proses perlakuan sebagai berikut : 1. Annealing, struktur baja pada setelah dilakukan proses ini tampak fasa ferit yang fasanya berwarna hitam. Tujuan utama proses annealing ialah melunakan, menghaluskan butir kristal, menghilangkan internal stress, memperbaiki machinability dan memperbaiki sifat kelistrikan/kemagnetan sehingga material memiliki kemampuan dalam menghantarkan energi listrik dengan baik. 2. Normalizing, pada strukturnya terlihat fasa austenit. Perlakuan panas ini menghasilkan struktur yang halus, sehingga baja dengan komposisi kimia yang sama akan memiliki yield strength, kekerasan dan impack strength akan lebih tinggi dari pada hasil full annealing. 3. Quenching, fasa yang terlihat yaitu ferrit + martensit. Quenching merupakan salah satu teknik perlakuan panas yang diawali dengan proses pemanasan sampai temperatur austenit (austenisasi) diikuti pendinginan secara cepat, sehingga fasa austenit langsung bertransformasi secara parsial membentuk struktur martensit. Austenisasi dimulai pada temperatur minimum ± 50°C di atas Ac3, yang merupakan temperatur aktual transformasi fasa ferit, perlit, dan sementit menjadi austenit. Temperatur pemanasan hingga fasa austenit untuk proses quenching disebut juga sebagai temperatur pengerasan (hardening temperature). Dan setelah mencapai temperatur pengerasan, dilakukan penahanan selama beberapa menit untuk menghomogenisasikan energi panas yang diserap selama pemanasan, kemudian didinginkan secara cepat dalam media pendingin. Pada percobaan kami media pendingin yang didinginkan adalah air. 4. Baja yang tidak dilakukan heat treatment maka terlihat struktur bajanya yaitu Fe3C + ferrit.
BAB VI KESIMPULAN 15
16
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, maka didapat kesimpulan sebagai berikut : 1. Semakin baik dalam proses preparasi metalografi maka semakin jelas struktur fasa yang terbentuk pada baja. 2. Normalizing, pada strukturnya terlihat fasa austenit. 3. Quenching, fasa yang terlihat yaitu ferrit + martensit. 4. baja yang tidak dilakukan heat treatment maka terlihat struktur bajanya yaitu Fe3C + ferrit. 5. Annealing, struktur baja pada setelah dilakukan proses ini tampak fasa ferrit yang fasanya berwarna hitam. 6. faktor kesalahan praktek yaitu kurang teliti dalam proses grinding, polishing, etching sehingga struktur mikro yang terlihat pada mikroskop kurang jelas.
DAFTAR PUSTAKA 16 II, Cilegon Banten: Fakultas 1. Panduan Praktikum Laboratorium Metalurgi Teknik UNTIRTA, 2007.
17
2. Diktat Kuliah Metalografi kuantitatif, Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa,Cilegon, Banten. 3. Suryana ST., Msi, ” Bahan kuliah Metalografi ”, Cilegon Banten: Fakultas Teknik UNTIRTA, 2007. 4. Abdul Rohman.Metallography Material « Cepiar’s Weblog.htm
Lampiran A. Jawaban pertanyaan dan tugas 17 1. Pada percobaan metalografi, suatu tekstur struktur fasa muncul setelah spesimen uji dietsa. Mengapa hal ini dapat terjadi? Jelaskan mekanismenya Jawaban :
18
Etsa dilakukan untuk mengikis daerah batas butir sehingga struktur bahan dapat diamati dengan jelas dibawah mokroskop optik. Apabila tidak dilakukan etsa maka kita akan kesulitan dalam hal pengamatan benda uji karena benda uji hasil polishing belum tentu kelihatan benar-benar halus oleh karena itu masih perlu dilakuakn etsa. Mekanismenya adalah sebagai berikut : menyelupkan benda uji yang akan diteliti kedalam larutan etsa selama kurang lebih 5 detik, kemudian diangkat dan dibersihkan dengan blower. Benda uji yang telah dietsa diusahakan jangan sampai tergores dan terkena lemak (menggunakan larutan nital 2%). 2. Apa yang dimaksud dengan mounting, mengapa diperlukan proses mounting? Jawaban : Mounting (pembingkaian) adalah suatu proses yang dilakukan pada uji metalografi yang hanya bisa dilakukan untuk benda uji yang kecil dan tipis sehingga memudahkan kita pada saat pemegangan benda uji. Karena benda pada pengamatan ini mengunakan benda uji yang kecil maka kita memerlukan proses mounting sebagai proses pembantunya. 3. Apa manfaat pengujian metalografi dan bagaimana aplikasinya dalam dunia industri? Jawaban : Karena ilmu metalografi itu adalah ilmu yang mempelajari tentang struktur makro dan mikro dari suatu logam, dan bisa juga diartikan sebagai ilmu yang mempelajari tentang sifat mekanik dan sifat fisik dari suatu material atau logam, maka manfaatnya kita bisa melihat struktur apa yang terkandung dalam suatu material logam dan tahapan apa yang harus kita lakukan untuk memproduksi suatu material logam dengan kekuatan yang kita inginkan sesuai dengan pengujian. Aplikasi dalam dunia industri pada pengujian metalografi adalah bisa digunakan untuk mengetahiu kadar kekuatan dari suatau material logam dan unsur atau paduan apa yang harus digunakan untuk menghasilkan logam dengan kekuatan yang kita inginkan, karena tujuan pada uji metalografi disini adalah untuk mendapatkan struktur mikro dari suatu logam maka aplikasi
19
yang sering dipakai dalam dunia industri adalah bagaimana mendapatkan suatu material dengan kekuatan yang diinginkan. 4. Sebutkan hasil metalografi jenis-jenis besi tuang dan bagaimana sifat mekanisnya? Jawaban : * Besi tuang kelabu : besi tuang kelabu mempunyai bidang patah berwarna abu-abu dan didalam besi tuang sebagian dari karbon (C) merupakan karbon bebas atau disebut grafit yang berbentuk pelat-pelat tipis yang tersebar. Lamellamel grafit ini sebetulnya merupakan retak–retak halus sehingga mengurangi sifat-sifat mekanis, kuat tariknya rendah dan regangannya hampir tidak ada. Besi tuang kelabu lebih mudah dituang dari pada baja, oleh karena temperatur tuangnya lebih rendah dan sifat pengerutannya lebih kecil. * Besi tuang maleable : besi tuang ini mempunyai garfit berbentuk bundarbundar atau berbentuk bola seperti pada besi tuang nodular dan mempunyai sifat mekanis yang lebih baik. * Besi tuang nodular : besi tuang nodular adalah jenis besi tuang yang mampu tempa yang kuat dan ulet. 5. Bagaimana pembentukan struktur martensit dan bainit? Jawaban : a) Mekanisme pembentukan bainit Bainit tidak berbentuk lamellar seperti perlit tetapi berupa sementit platelet yang terperangkap dalam ferrit yang sangat halus. Bainit memiliki kekerasan 40-60 HRB, lebih kuat dari perlit lebih tangguh dan lebih ulet dari martensit. Bainit terbentuk dimulai, pada pendinginan setelah melewati temperature A1 austenit (FCC) akan mengalami transformasi allotropik menjadi besi alpha (BCC) dan karena besi alpha tidak bisa melarutkan karbon dalam jumlah banyak maka karbon yang sebelumnya diaustenit akan keluar dari larutan dan membentuk inti sementit dibatas butir austenit. Semakin banyak karbon yang keluar dari austenit membentuk sementit, austenit disekitar sementit makin sedikit karbon dan akan menjadi ferrit. Ada gaya dorong yang mendorong atom-atom besi gamma untuk merubah posisinya agar menjadi besi alpha.
20
Makin rendah temperaturnya dibawah A1 makin besar gaya dorongnya, sehingga sebagian austenit akan membentuk ferrit. Karena austenit kaya akan karbon sedang ferrit sebaliknya maka karbon yang terperangkap secara difusi akan keluar membentuk sementit pada arah bidang kristallografi tertentu dari ferrit yang terbentuk, struktur ini disebut bainit. Cara pembentukan bainit dilakuakn dngan memanaskan baja sampai temperatur austenit kemudian didinginkan dengan cepat sampai dibawah hidung diagram TTT dan diatas garis Ms, serta dibiarkan pada temperatur tersebut sampai transformasi selesai. Mengenai hal ini dibawah dijelaskan dan digambarkan diagram TTT dari mekanisme pembentukan bainit, bainit terbentuk dari austenit yang langsung bertransformasi dengan austenit membentuk bainit. Ingat bainit terbentuk karena adanya proses transformasi dari pearlite menjadi austenite dan langsung bertransformasi membentuk bainit, begitu pula dengan pembentukan yang dialami oleh martensite akan sama mekanismenya tetapi akan berbeda dalam hal bertransformasi.
Gambar 7. Diagram TTT. b) Mekanisme pembentukan martensit Karena austenit kaya akan karbon sedang ferrit sebaliknya maka karbon yang terperangkap secara difusi akan keluar membentuk sementit pada arah bidang kristallografi tertentu dari sementit yang terbentuk, struktur ini disebut martensit. Cara pembentukan martensit dilakukan dengan memanaskan baja
21
sampai temperatur austenit kemudian didinginkan dengan cepat sampai diatas hidung diagram TTT dan diatas garis Ms, serta dibiarkan pada temperatur tersebut sampai transformasi selesai. Transformasi dari austenit menjadi martensite berlangsung dengan mengeluarkan sejumlah panas sehingga reaksi eutektoid berlangsung secara isothermal. Temperatur akan turun lagi bila reaksi eutektoid sudah selesai. Pada temperatur yang lebih rendah lagi maka sudah tidak lagi ada perubahan fasa pada garis A1 yang terjadi adalah reaksi eutektoid yaitu austenit menjadi martensite, sedang ferit yang sudah ada (ferrit proeutektoid) tidak mengalami perubahan. Semakin tinggi kadar karbon (dalam range baja hipoeutektoid) maka jumlah martensitnya akan semakin banyak dibandingkan dengan perlit. Mekanisme pembentukan martensit bisa langsung dilihat dari diagram dibawah ini.
Gambar 8. Mekanisme pembentukan martensit. pada temperatur dibawah garis A1 tidak akan terjadi lagi transformasi dari austenit menjadi martensite, dimana pada temperature kamar struktur terdiri dari perlit yang terbungkus jaringan sementit. 6. Sebutkan macam-macam larutan etsa dan sebutkan penggunaannya dari larutan etsa tersebut? Jawaban : Nital, banyak digunakan untuk mengetsa daerah batas butir sehingga struktur bahan dapat diamati dengan jelas dibawah mikroskop optik. Alkohol, banyak
22
digunakan untuk membersihkan daerah bekas pemolesan yang kelihatannya tidak teratur dan masih bergelombang, sehingga didapatkan benda uji yang memiliki daerah/struktur bahan yang mengkilap atau licin. 7
Sebutkan pula fasa-fasa yang diharapkanterbentuk setelah ditambah zat etsa pada matrial tersebut? Jawaban
: Martensit,ferit,austenit
Lampiran B. Gambar Alat
23
Gambar 9. Mesin
Gambar 10. Mesin grinding
Gambar 11. Mikroskop optik
24
