LAPORAN PRAKTIKUM LAB. METALURGI I MODUL V : ANALISIS METALOGRAFI
Praktikan : Aris Aris Nurdiansya Nurdiansyah h (123.14.0 (123. 14.010) 10) – Kelompok Kelompok 1
Asisten : Fadhli Muhammad
Sabtu, 10 Desember Desember 2016
PROGRAM STUDI STUDI TE TEKNIK KNIK METALURGI METALURGI DAN MATE M ATERIAL RIAL FAKULT FAKULTAS AS TEKNIK DAN DESAIN INSTITUT TEKNOLOGI DAN SAINS BANDUNG 2016 Laporan Praktikum MM 3141 – 3141 – Lab Lab Metalurgi I
1
A. Tujuan
Tujuan dari praktikum ini adalah : 1. Mampu mempreparasi sampel sebelum sampel dilakukan uji metalografi. 2. Menganalisis struktur mikro logam dari hasil pengujian metalografi. 3. Membandingkan hasil perhitungan pada struktur mikro dengan cara konvensional dan software.
B. Pendahuluan / Das ar Teori
Metalografi merupakan suatu disiplin ilmu yang memepelajari metode observasi atau pengamatan dengan tujuan untuk menentukan struktur mikro seperti fasa logam, butiran, jarak antar butiran, dislokasi, dan sebagainya serta mempelajari hubungan antara struktur sifat atau karakter yang pernah dialami logam, paduan, dan bahan lainnya. Secara umum, tahapan-tahapan metalografi meliputi : Cutting , yaitu mengetahui prosedur proses pemotongan sampel dan menetukan teknik
pemotongan yang tepat dalam pengambilan sampel metalografi sehingga didapat benda uji yang representatif. Mounting ,
yaitu menempatkan sampel pada suatu media, untuk memudahkan
penanganan sampel yang berukuran kecil dan tidak beraturan tanpa merusak sampel. Grinding ,
yaitu meratakan dan menghaluskan permukaan sampel dengan cara
menggosokka n sampel pada kain abrasif atau ampelas. Pemolesan
( polishing ), yaitu mendapatkan permukaan sampel yang halus dan
mengkilat seperti kaca tanpa menggores, sehingga diperoleh permukaan sampel yang halus bebas goresan dan mengkilap seperti cermin, menghilangkan ketidakteraturan sampel hingga orde 0,01 µm. Etsa (etching ) , yaitu melakukan pengkorosian pada batas butir agar dapat dibedakan
pada saat pengamatan. Observasi, pengamatan struktur mikro sampel dengan mikroskop optik atau dengan
SEM. Struktur mikro hanya dapat diamati dengan menggunakan alat optik, seperti mikroskop optik ataupun mikroskop elektron. Dengan mikroskop optik, gambar yang diperoleh dapat diambil untuk dianalisis, gambar ini disebut photomicrograph. Mikrostruktur dari sebuah Laporan Praktikum MM 3141 – Lab Metalurgi I
2
paduan logam tergantung dari konsentrasinya, perlakuan panas yang dialami oleh paduan tersebut. Dengan mengamati mikrostruktur inilah, dapat diketahui karakteristik dan riwayat perlakuan yang dialami logam.
Setelah dietsa, kuantifikasi mikro dapat dilihat untuk
membedakan paduan. Sebagai contoh, paduan dengan fasa yang berbeda, dapat dilihat kemungkinan satu fasa mempunyai warna yang lebih gelap, sedangkan fasa yang lain mempunyai warna yang lebih terang. Analisa kuantitatif untuk menentukan ukuran butiran rata-rata berdasarkan American Society for Testing and Materials (ASTM) dengan metode point count , penentuan fraksi volume butiran dengan metode Hilliard Single-Circle, dan metode Aspect Ratio. 1. Metode Point Count Metode point count digunakan untuk menghitung persentase dari fasa tertentu yang tersebar dalam struktur mikro dari suatu logam. Metode point count menggunakan grid sebagai media perhitungan. Adapun persamaan yang digunakan dalam metode point count ini adalah sebagai berikut :
Persentase Fasa =
Jumlah titik yang mengenai fasa Jumlah titik total
x 100%
Dengan catatan titik yang mengenai tepat satu fasa dihitung satu, sedangkan titik yang mengenai tepi fasa dihitung setengah. 2. Metode Hilliard Single-Circle Metode
ini
menggunakan
satu
lingkaran
dengan
diameter
tertentu
sebagai
dasar
perhitungan ukuran butiran. Diameter lingkaran yang digunakan biasanya berkisar antara 8 – 10 cm. Dari diameter lingkaran yang telah ditentukan dapat dicari keliling lingkaran tersebut (LT) dalam satuan cm, kemudian melalui pengamatan dapat ditentukan banyaknya
perpotongan
antara
lingkaran dengan butiran (P). Selanjutnya,
dengan
mengetahui perbesarah (M) yang digunakan, maka dapat dicari besar butiran (G) sesuai standar ASTM dengan menggunaka n persamaan berikut :
G = - 10 – 6,64 log (
Laporan Praktikum MM 3141 – Lab Metalurgi I
LT P. M
)
3
3. Metode Aspect Ratio Metode ini digunakan untuk struktur mikro yang memiliki bentuk memanjang, dengan persamaan sebagai berikut : l
Q=
w
Dengan : Q = Aspect Ratio l = Panjang inklusi, dan w = Lebar inklusi 4. Software Optimas Metalografi kuantitatif telah banyak mengalami perubahan dan perkembangan. Metode membandingkan dengan tabel standar adalah metode yang paling mudah digunakan untuk perhitungan
ukuran
butiran.
Akan
tetapi
metode
ini
tidak
memuaskan,
kemudian
dikembangkan konsep stereologi kuantitatif (metode perhitungan manual), dan metode ini masih memiliki kekurangan yaitu aplikasinya yang lambat dan sulit. Dengan perkembangan teknologi komputer maka dikembangkan metode pengolahan citra ( image processing ), sehingga proses analisis menjadi semakin mudah dan cepat. Salah satu program yang digunaka n saat ini adalah Optimas.
C. Alat dan Bahan Alat
Bahan
-
Mikroskop Optik
-
Sampel besi cor
-
Komputer
-
Resin dan pengeras
-
Alat polishing
-
Vaseline
-
Amplas (Grid 100 sampai 2000)
-
Serbuk alumina
-
Program Optimas
-
Larutan nital
-
Sumpit
-
Pipa paralon
-
Gelas bersih kosong
-
Lilin
Tabel 1.1. Alat dan Bahan Laporan Praktikum MM 3141 – Lab Metalurgi I
4
D. Prosedur Percobaan Preparasi sampel
Sampel besi cor dipotong sesuai dengan spesifikasi
Sampel lalu dimounting dengan cara diletakkan di tengah pipa
Dituangkan resin dan pengeras ke dalam pipa
Dipoles dengan pasta
Sampel diamplas dari
alumina selama 10 – 20 menit hingga permukaan mengkilap
grid terkecil hingga terbesar
Persiapan analisis struktur mikro
Pengetsaan dilakukan dengan larutan nital 3% yang memiliki perbandingan volume 3% dan 97% alkohol
Larutan nital dituangkan ke cawan
Dilakukan pengamatan struktur
lalu sampel dicelup permukaannya
mikro dengan mikroskop optik
Diambil citra struktur mikro pada daerah yang dinginkan untuk dianalisis
E. Data Percobaan
Gambar 5.1. Ti – Nb IF Steel pada perbesaran 200x
Laporan Praktikum MM 3141 – Lab Metalurgi I
5
Gambar 5.2. Baja tulang pada perbesaran 400x
Gambar 5.3. Besi cor kelabu pada perbesaran 250x
Laporan Praktikum MM 3141 – Lab Metalurgi I
6
Gambar 5.4. Hot rolled steel pada perbesaran 200x F. Analisis Data / Pengolahan Data
1. Menentukan ukuran butiran baja dengan metode lingkaran.
Gambar 5.5. Metode Hilliard Untuk Ti – Nb IF Steel pada perbesaran 200x Jumlah perpotongan lingkaran dengan butir = 59 Diameter lingkara n
= 7 cm
Keliling lingkaran
= π . d = 3,14 x 7 cm = 21,84 cm
G = - 10 – 6,64 log (
LT P. M
) = - 10 – 6,64 log (
Laporan Praktikum MM 3141 – Lab Metalurgi I
) = 8,36 = 8 7
2. Untuk foto baja tulangan dibawah : a. Tentukan ukuran butiran dengan metode lingkaran
Gambar 5.6. Metode Hilliard Untuk Baja tulang pada perbesaran 400x Jumlah perpotongan lingkaran dengan butir = 41 Diameter lingkaran
= 8 cm
Keliling lingkaran
= π . d = 3,14 x 7 cm = 25,12 cm
G = - 10 – 6,64 log (
LT P. M
) = - 10 – 6,64 log (
Laporan Praktikum MM 3141 – Lab Metalurgi I
) = 8,69 = 8
8
b. Tentukan persen fasa ferit dan perlit c.
Gambar 5.7. Metode Point Count Untuk Baja tulang pada perbesaran 400x Jumlah titik
= 64
% Ferit Titik yang mengenai fasa
= 32
Titik yang mengenai tepi fasa
= 22
Persentase Fasa Ferit
=
=
Jumlah titik yang mengenai fasa Jumlah titik total
x 100 %
x 100 % = 67,18 %
% Ferit Titik yang mengenai fasa
= 11
Titik yang mengenai tepi fasa
= 16
Persentase Fasa Perlit
=
=
Jumlah titik yang mengenai fasa Jumlah titik total
x 100 %
x 100 % = 29,68 %
c. Perkirakan persen C baja Laporan Praktikum MM 3141 – Lab Metalurgi I
9
3. Tentukan persen C untuk besi cor pada gambar dibawah
Gambar 5.8. Metode Point Count untuk Besi cor kelabu pada perbesaran 250x Pada besi cor, untuk menghitung % carbon dapat juga dilakukan dengan menghitung % grafit nya. Karena pada besi cor, kandungan grafit di dalamnya adalah 100 % carbon. 4. Tentukan persen inklusi yang ada pada gambar dibawah
Gambar 5.9. Metode Point Count Untuk Hot rolled steel pada perbesaran 200x
Laporan Praktikum MM 3141 – Lab Metalurgi I
10
Jumlah titik
= 25
% Ferit Titik yang mengenai inklusi
=4
Titik yang mengenai tepi inklusi
=4
Persentase Inklusi
=
=
Laporan Praktikum MM 3141 – Lab Metalurgi I
Jumlah titik yang mengenai inklusi Jumlah titik total
x 100 %
x 100 % = 24 %
11
G. Pembahasan / Diskusi
Pembahasan untuk percobaan praktikum modul analisis metalografi : 1. Diperoleh nilai G (besar butir ASTM) dengan metode Hilliard Single-Circle untuk Ti – Nb IF Steel pada perbesaran 200x sebesar 8. 2. Diperoleh nilai G (besar butir ASTM) dengan metode Hilliard Single-Circle untuk baja tulang pada perbesaran 400x sebesar 8. Dari hasil perhitungan persen fasa ferit dan perlit untuk Baja tulang ini menggunakan metode Point Count didapatkan % Fasa Ferit sebesar 67,18 % sedangkan untuk % Fasa Perlit sebesar 29,68 %. 3. Pada besi cor, untuk menghitung % carbon dapat juga dilakukan dengan menghitung % grafit nya. Karena pada besi cor, kandungan grafit di dalamnya adalah 100 % carbon. 4. Baja yang telah mengalami pengerjaan panas (hot working ) ataupun pengerjaan dingin (cold working ) biasanya terdapat inklusi pada fasa nya. Inklusi sendiri menyebabkan penurunan sifat fisik pada baja. Pada gambar hot rolled steel diatas, dapat dihitung % inklusinya sebesar 24%.
Laporan Praktikum MM 3141 – Lab Metalurgi I
12
H. Kesimpulan dan Saran
Kesimpulan : 1. Secara umum, tahapan-tahapan preparasi sampe untuk uji metalografi meliputi : a. Cutting , yaitu mengetahui prosedur proses pemotongan sampel dan menetukan teknik pemotongan yang tepat dalam pengambilan sampel metalografi sehingga didapat benda uji yang representatif. b. Mounting , yaitu menempatkan sampel pada suatu media, untuk memudahkan penanganan sampel yang berukuran kecil dan tidak beraturan tanpa merusak sampel. c. Grinding , yaitu meratakan dan menghaluskan permukaan sampel dengan cara menggosokka n sampel pada kain abrasif atau ampelas. d. Pemolesan ( polishing ), yaitu mendapatkan permukaan sampel yang halus dan mengkilat seperti kaca tanpa menggores, sehingga diperoleh permukaan sampel yang
halus
bebas
goresan
dan
mengkilap
seperti
cermin,
menghilangkan
ketidakteraturan sampel hingga orde 0,01 µm. e. Etsa (etching ) , yaitu melakukan pengkorosian pada batas butir agar dapat dibedakan pada saat pengamatan. 2. Pada
baja
karbon,
warna
putih
pada
biasanya
menandakan
ferit
dan
hitam
menandakan perlit. Pada beberapa kasus, misalnya baja karbon sedang kadang sulit dibedakan antara fasa ferit dan austenit. Sedangkan pada besi cor, unsur carbon akan menjadi
presipitat
dalam
bentuk
grafit.
Sehingga
grafit-grafit
pada
besi
cor
mengandung 100% carbon. 3. Pada percobaan ini tidak ada percobaan ataupun data perhitungan mikrostruktur dengan menggunakan software, sehingga tidak dapat membedakan hasil perhitungan mikrostruktur cara konvensional dan software.
Saran : 1. Dilakukan percobaan perhitungan dengan menggunakan software optimas untuk membandingkan
hasil
perhitungan
dengan
cara
konvensional
dan
menggunakan
software. Laporan Praktikum MM 3141 – Lab Metalurgi I
13
Daftar Pustaka Koordinator Lab Metalurgi I. 2016. Modul Praktikum MM3141 – Lab Metalurgi I.
Kota Deltamas : Program Studi Teknik Metalurgi dan Material ITSB Latansa,
Yogie.
2013.
Proses
Metalografi
:
https://amazinglatansa.wordpress.com/2013/05/28/proses-metalografi/.
The
Engineer .
Diakses
pada
24 Desember 2016 pukul 17.00. Chan,
Yefri.
2010. Metalografi. https://laskarteknik.com/2010/05/31/metalografi/.
Diakses pada 24 Desember 2016 pukul 17.00.
Laporan Praktikum MM 3141 – Lab Metalurgi I
14
