Bab IV Mikrografi Test 3

5/21/2018 Bab IV Mikrografi Test 3

1/57

BAB IV

MIKROGRAFI

4.1 PENDAHULUAN

Semua material logam maupun paduannya mempunyai stuktur mikro yang

berbeda-beda. Antara logam yang satu dengan yang lain mempunyai kekuatan yang

tidak sama. Hal ini dikarenakan berbedanya struktur mikro tersebut. Stuktur mikro

merupakan kumpulan atom-atom yang mempunyai geometri tertenti dan berulang.

Struktur mikro ini yang menentukan sifat dan karakteristik dari suatu material.

Karena ukurannya yang sangat kecil, kita tidak tidak bias melihat strukturmikro

tanpa bantuan mikroskop.

Material yang akan di bentuk pada proses produksi misalnya bubut,frais,

dan sebagainya harus diketahui dahulu struktur mikronya. Dengan mengetahui

struktur mikronya kita akan mengatahui sifat , karakteristik dan kekuatan suatu

material. Dengan begitu tidak akan terjadi kesalahan pemilihan pahat.

Uji mikrografi merupakan pengujian yang dilakukan terhadap material

untuk memperoleh gambar struktur mikronya.dengan uji mikrografi kita dapat

memperoleh gambar butiran dan mengetahui batas-batas butiran serta bentuk

butiran.

4.1.1 LATAR BELAKANG

Mikrografi merupakan suatu proses yang bertujuan untuk

memperoleh gambar yang menunjukan struktur mikro sebuah logam atau

paduan. Melalui proses ini kita dapat mengetahui struktur dari suatu logam

atau paduan dengan memperjelas batas-batas butir logam sehingga dapat

langsung dilihat dengan menggunakan mikroskop dan diambil gambarnya.

Ada 2 macam cara untuk memeriksaan struktur kristal, dan yang biasa

dilakukan yaitu pemeriksaan makro dan pemeriksaan mikro. [1]

Selain itu, mikrografi menjadi sangat penting karena untuk

memproses suatu bahan kita harus mengetahui sifat dari bahan tersebut.

Dengan mengetahui struktur bahan yang dapat diketahui dengan mikrografi


2/57

kita dapat mengetahui sifat dari suatu bahan sehingga kita dapat mengolah

suatu bahan menjadi yang kita inginkan. Dengan demikian kita juga dapat

mengetahui karakteristik dari suatu material. [1]

4.1.2 TUJUAN PRAKTIKUM

Adapun tujuan dari praktikum mikrografi yatu:

1. Mengetahui struktur mikro suatu material baik logam maupun paduannya

dengan menggunakan bantuan mikroskop.

2. Dapat melakukan perbandingkan struktur mikro logam dengan perlakuan

heat treatment dengan struktur mikro logam non perlakuan heat treatment.

[2]

4.1.3 MANFAAT

Adapun manfaat dari praktikum mikrografi yaitu:

1. Dapat mengetahui struktur mikro suatu material baik logam maupun

paduannya dengan menggunakan bantuan mikroskop.

2.

Dapat melakukan perbandingkan struktur mikro logam dengan perlakuan

heat treatmentdengan struktur mikro logam non perlakuan heat treatment.

[2]

4.2 DASAR TEORI

Mikrografi berasal dari dua kata, yaitu mikro yang berarti sangat kecil

dan kata grafi yang berarti gambar. Mikrografiadalah gambar yang menunjukan

struktur mikro pada hal ini struktur logam dan paduannya. Ada dua macam

pengujian struktur kristal yang biasa dilakukan yaitu pengujian makro dan

mikro.[2]


3/57

Gambar 4.1 perbandingan ukuran dan teknik pengukuran. [3]

a. Struktur Kristal

1.Struktur Kristal Pemusatan Ruang (BCC/Body Centeed Cristal)

Atom terletak disetiap sudut dan ditengah-tengah kubik. Logam yang

mempunyai struktur ini antara lain: kromium, besi, tungsten. Struktur yang

terbentuk dari perpenjangan salah satu dimensi dari BCC disebut BCT (body

Centered Tetragonal). Struktur ini terbentuk dari baja martensit. Sifatnya

yaitu keras. [4]


4/57

Gambar 4.2 Struktur kubik pemusatan ruang logam.

Bagian (a) Model bola keras

(b) gambaran skematik dan terlihat letak atom pada titik pusat [4]

2.

Struktur Kristal Pemusatan Sisi (FCC/Flank Centerd Crystal)

Atom terletak disetiap sudut dan ditengah-tengah seluruh sisi kubik.

Logam yang mempunyai struktur ini yaitu: alumunium, emas, perak, nikel.

Mempunyai sifat yang lebih lunak. [4]

Gambar 4.3 Struktur kubik pemusatan sisi pada logam.

Bagian (a) model bola

(b) keras pandangan skematis yang memperlihatkan letak pusat atom [4]

3. StrukturHexagonal Close Packed(HCP)

Enam atom yang membentuk segi enam diatas dan di bawah struktur

mengelilingi satu atom ditengah, tiga atom lainnya terletak ditengah-tengah

struktur. Logam yang mempunyai struktur ini antaralain magnesium, seng

dan titanium. Mempunyai sifat yang kuat karena letak atomnya yang

berdekatan.[4]


5/57

Gambar 4.4 Struktur kristal Hexagonal Closed Packed [4]

Tabel 4.1 Struktur-struktur Kristal [4]

b.Cacat

Dalam setiap butir, atom tersusun secara teratur sesuai struktur kristal

dasar tetapi terdapat pula berbagai jenis ketidaksempurnaan, yang secara umum

disebut sebagai cacat kristal. Apabila cacat terjadi pada suatu material maka

akan mempengaruhi sifat elastisitas dan plastisitas material tersebut. Pada bagian

yang cacat elastisitas material cenderung lebih besar dibanding plastisitas

material tersebut. Cacat tidak diperlukan pada suatu material bila material


6/57

tersebut sudah mempunyai tingkat elastisitas dan plastisitas yang diinginkan,

sedangkan cacat sendiri dilakukan pada suatu material untuk mendapatkan

bentuk dan sifat material yang diinginkan. [5]

Cacat tersebut mempunyai bentuk antara lain :

1. Cacat titik (Point Defect)

Cacat titik sering terjadi karena cor-coran yang jelek, pengerjaan

dingin, adanya udara yang terjebak, dan oksidasi. Seperti lokasi atomik yang

kosong (vacancies) dan atom interstisi (self interstitials), dan atom

ketidakmurnian (impurities atom). Kekosongan dapat terjadi dengan

memindahkan atom dari lokasi kisinya ke lokasi atomik terdekat yang dapat

menampungnya dengan mudah. I nterestisial lebih sering dijumpai dalam

struktur ionik dibandingkan dalam struktur metalik, karena keberadaan

lubang atau interstisi dalam jumlah besar. Terdapatnya atom

ketidakmurnian dalam posisi kisi atau dalam posisi sisipan mengakibatkan

gangguan lokal dalam keteraturan kisi, sama halnya seperti untuk kekosongan

dan untuk sisipan.[5]

Gambar 4.5 Struktur atom yang mempresentasikan keberadaan vacancy

dan self-interstitial. [5]

a b c

Gambar 4.6 Cacat titik a) kekosongan b) interstisi c) ketidakmurnian [5]


7/57

2.

Cacat garis (Linear Defect) orBurgers

Vektor Burgers adalah parameter dislokasi yang penting. Pada

situasi deformasi manapun, vektor Burgers didefinisikan dengan Dislokasi

Sisi dan Dislokasi Ulir membentuk rangkaian Burgers ada kristal

terdeformasi. Vektor ini dapat dinyatakan dengan koordinat arah pada sumbu

utama kristal. [5]

Dislokasi adalah cacat garis dengan rentang yang besar dalam

kristal dan arena mempunyai energi regangan per satuan panjang (Jm-1), maka

dislokasi mempunyai energi regangan total. Variasi orientasi garis terhadap

vector Burgers menjadikan struktur dislokasi yang berbeda. Apabila garis

dislokasi tegak lurus pada arah slip, dislokasi itu dislokasi sisi (edge

dislocation). Sedangkan bila garis dislokasi sejajar dengan arah slip garis,

dislokasi disebut dislokasi ulir (screw dislocation). Dari Gambar 3.22a

terlihat bahwa jarang sekali garis dislokasi bersifat sisi atau ulir murni, tetapi

untuk kemudahan setiap dislokasi dianggap ideal dan dapat diuraikan menjadi

komponen sisi dan ulir. [5]

Gambar 4.7 Skema (atas) dislokasi sisi dan (bawah) dislokasi ulir [5]


8/57

Gambar 4.8 Gambaran batas punter yang terdiri dari jaringan silang dislokasi

ulir [5]

a b

Gambar 4.9 (a) Skema yang mempresentasikan edge dislocation, screw

dislocation (b) Pandangan atas [5]

3. Cacat planar (inter facid defect)

Dislokasi Batas butir

Penerapan paling sederhana dari model dilokasi pada batas sudut

kecil dan batas butir sudut besar dilakukan dengan asumsi bahwa terdapatdaerah dengan kesesuain atom yang baik yang dikelilingi oleh daerah

inkoheren. Dislokasi ini disebut dislokasi batas butir (grain boundary

dislocation) sekunder intrinsik dan perlu ada untuk mempertahankan salah

orientasi batas tersebut. [5]

Batas butir terjadi karena faktor dislokasi yang mungkin menembus

masuk dari butir berdekatan dan ledge atau undakan (anak tangga)

antarmuka yang menimbulkan lengkungan seperti perpindahan batas selama


9/57

rekristalisasi, dan pertumbuhan butir, peluncuran butir selama creep, dan

aliran superplastik. [5]

Batas Kembaran

Anil dari logam dan paduan fcc yang mengalami pengerjaan

pendinginan, seperti tembaga, kuningan- dan baja tahan karat austenitik

menyebabkan terbentuknya kembaran anil pada sebagian kristal konsituen.

Perubahan orientasi kisi pada permukaan batas kembaran menghasilkan

struktur dengan satu bagian kristal atau butir merupakan citra sermin dari

bagian lainnya. Besar perpindahan atom sebanding dengan jarak dari batas

kembaran. [5]

4. Cacat Volume (volume defect)

Cacat yang menempati volume dalai kristal berbentuk void,

gelembung gas dan rongga. Cacat ini dapat terjadi akibat perlakuan panas,

iradiasi, atau deformasi dan sebagian besar energinya berasal dari energi

permukaan (1-3 J/ m2). Atom gas inert dapat menarik kekosongan dan

membebtuk molekul gas dalam void (apabila tekanan gas tidak berada dalai

kesetimbangan dengan tegangan permukaan void ) atau membentuk

gelembung gas bila tekan gas cukup besar. Void dan gelembung gas

menimbulkan muai iradiasi dan penggetasan material. [5]

Gambar 4.10 Void [6]

c. Batas Butir

Dalam setiap butir, semua sel satuan teratur dalam satu arah dan satu pola

tertentu. Sedangkan butir itu sendiri adalah atom-atom yang mempunyai arah

dan orientasi pertumbuhan yang sama. [5]


10/57

Meskipun bahan seperti tambang dalam kawat listrik terdiri dari suatu

fase saja, benda tersebut terdiri dari banyak sekali kristal dengan orientasi yang

berbeda. Kristal-kristal ini disebut butir. Bentuk butir dalam bahan padat

biasanya diatur oleh adanya butir-butir lain disekitarnya. [5]

Material mengandung berbagai cacat planar mulai dari batas butir sudut-

sudut besar, yang merupakan antarmuka inkoheren dan mempunyai energi yang

cukup tinggi (0,5 J/m2), hingga bidang atomik dalam kristal dengan atom salah

susun. Batas butir memisahkan kristal yang mempunyai perbedaan sudut

orientasi besar. Pada kasus ini batas butir mempunyai lima derajat kebebasan,

tiga berasal dari kenyataan bahwa kristal berdekatan dapat diputar sesamanya

pada tiga sumbu yang tegak lurus, serta dua lagi berasal dari derajat orientasi

permukaan batas itu sendiri terhadap kristal. [5]

Pada batas butir, antara dua butir yang berdekatan terdapat daerah

transisi yang tidak searah dalam kedua butiran tadi. Batas butir dapat kita anggap

berdimensi dua, bentuknya mungkin melengkung dan sesungguhnya memiliki

ketebalan tertentu yaitu antara dua sampai tiga jarak atom. Ketidakseragaman

orientasi antara butiran yang berdekatan menghasilkan tumpukan atom yang

kurang efisien sepanjang batas. Oleh karena itu atom sepanjang batas butir

memilki energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang ada dalam butir.

Ketidakseragaman orientasi pada butir yang berdekatan mempengaruhi

kecepatan gerak dislokasi. Jadi batas butir merubah regangan plastik dalam

bahan. [5]

Gambar 4.11 Batas Butir [5]


11/57

Semua logam, sebagian besar keramik dan beberapa polimer membentuk

kristal ketika bahan tersebut membeku. Dengan ini dimaksudkan bahwa atom-

atom mengatur diri secara teratur dan berulang dalam pola 3 dimensi. Struktur

semacam ini disebut kristal. [5]

Gambar 4.12 Struktur Kristal NaCl [5]

Pola teratur dalam jangkau panjang yang menyangkut puluhan jarak

atom dihasilkan oleh koordinasi atom dalam bentuk bahan. Di samping itu, pola

ini kadang-kadang menentukan pola bentuk luar dari kristal, contoh yang dapat

dikemukakan adalah bentuk bintang enam bunga salju. Permukaan datar batu-

batuan mulia, kristal kwarsa (SiO2) bahkan garam meja biasa (NaCl) merupakan

penampilan luar dari pengaturan di dalam kristal itu sendiri. Dalam setiap contoh

yang dikemukakan tadi, pengaturan atom di dalam kristal tetap ada meskipun

bentuk permukaan luarnya diubah. Struktur dalan kristal kwarsa tidak berubah

meskipun permukaan luar tergesek sehingga membentuk butiran pasir pantai

yang bulat-bulat. Hal yang sama dijumpai pada pangaturan heksagonal molekul

air dalam es atau bunga salju. [5]

d.Diagram Fasa

Diagram fasa dilandaskan pada laku panas pada suatu logam baik yang

terdiri dari suatu fasa atau lebih. Diagram fasa digunakan untuk :

1. menunjukkan diagram fasa yang terdapat dalam keadaan seimbang pada

berbagai suhu komposisi.

2. menunjukkan komposisi kimia untuk semua fase berimbang :

a.

dalam daerah fase tunggal, komposisi sama dengan komposisi paduan


12/57

b.

dalam daerah dua fase, komposisi ditentukan oleh perpotongan isoterm

dengan kurva batas daya larut.

3. untuk menghitung fraksi kuantitas fasefase dalam paduan dua fase secara

interpolasi sepanjang isoterm.

A. Diagram Fasa Fe-Fe3C

Diagram fasa Fe-Fe3C dalah diagram yang menampilkan hubungan

antara temperature dan kandungan karbon (%C) selama pemanasan

lambat. [1]

Gambar 4.13 Diagram fase Fe3C [4]

Tabel 4.2 Keterangan gambar diagram fasa Fe3C

Simbol Keterangan gambar

A Titik cair besi/ Titik eutektik

B Titik pada cairan yang ada hubungannya dengan titik peritektik.

H Larutan padat yang ada hubungannya dengan reaksi peritektik.

J Titik peritektik selama pendinginan austenit pada komposisi J fasa

terbentuk pada larutan padat pada cairan dan komposisi pada

komposisi B.


13/57

N Titik transformasi dari titik menjadi titik, titik transformasi A4

dari besi murni.C Titik eutektoid selama pendinginan fasa dengan komposisi E dan

sementit pada komposisi F (6,67% C) terbentuk dari cairan pada

komposisi C. Fasa eutektoid ini disebut Ledeburit.

E Titik yang menyatakan fasa, ada hubungannya dengan fasa

eutektoid. Kelarutan maksimum dari karbon 2,14 %. Paduan besi

karbon sampai pada komposisi ini disebut baja

G Titik transformasi besi. Titik transformasi A3untuk besi.

P Titik yang menyatakan ferrit, fasa, ada hubungannya dengan

reaksi eutektoid. Kelarutan maksimum dari karbon kira-kira 0,02

%.

S Titik eutektoid. Selama pendinginan, ferrrit pada komposisi P dan

sementit pada komposisi K (sama dengan F) terbentuk simultan

dari austenit pada komposisi S. Reaksi eutektoid ini dinamakan

transformasi A1, dan fasa eutektoid ini dinamakan perlite.

GS Garis yang menyatakan hubungan antara temperatur dengan

komposisi, di mana mulai terbentuk ferrit dan austenit, dinamakan

garis A3.

ES Garis yang menyatakan hubungan antara temperatur dan

komposisi, dimana mulai terbentuk sementit dari austenit,

dinamakan garis Aem.

A2 Titik transformasi magnetik untuk besi/ ferrit.

A0 Titik transformasi magnetik untuk sementit.

- Liquidis adalah batas suhu terendah untuk bentuk cair.

- Solidus adalah batas atas untuk bentuk padat

Dari diagram fase dari Fe3C(besi karbon) dapat diperoleh dari informasi

sebagai berikut :

1. besi karbon punya daerah eutektik yang menjadi landasan dalam besi cor

2. besi biasanya ditempa atau mengalami pengerjaan panas sebagai bahan

berfase tunggal.


14/57

3.

larutan padat FCC ( austenit ) terurai menjadi ferrit BCC dan karbida.

B.Diagram Fasa Al-Si

Diagram fasa Al-Si dalah diagram yang menampilkan hubungan

antara temperature dan kandungan Si (%Si) selama pemanasan lambat. [1]

Gambar 4.14 Diagram Fasa Al-Si [4]

Diagram fase diatas menunjukkan diagram fase dari system Al-Si.

Ini adalah tipe eutektik yang sederhana yang mempunyai titik eutektik pada

577 oC, 11,7% Si, larutan padat terjadi pada sisi Al. Karena batas kelarutan

padat sangat kecil maka pengerasan penuaan sukar diharapkan.

Paduan Al Si sangat baik kecairannya, yang mempunyai

permukaan bagus sekali, tanpa kegetasan panas, dan sangat baik untuk

paduan coran, sebagai tambahan ia juga mempunyai ketahanan korosi yang

baik, sangat ringan, koefisien pemuaian yang kecil dan sebagai penghantar

yang baik untuk listrik dan panas. Umumnya dipakai paduan dengan 0,15

% Mg. Paduan yang diberi perlakuan pelarutan dan dituakan dinamakn

silumin , dan yang hanya distemper saja dinamakan silumin . Paduan

yang memerlukan perlakuan panas ditambah dengan Mg juga Cu serta Ni

untuk memberikan kekerasan pada saat panas, bahan ini biasa dipakai untuk

torak motor.


15/57

C.Diagram Fasa Cu-Zn

Diagram fasa Cu-Zn adalah diagram yang menampilkan hubungan

antara temperature dan kandungan Zn (%Zn) selama pemanasan lambat. [1]

Gambar 4.15. Diagram Fasa Cu-Zn [4]

Karena sistem campuran logam yang lain, larutan padat intermediate

mungkin ditemukan komposisi yang selain dari komposisi keduanya

ekstrim.seperti kasus untuk sistem Cu-Zn. diagram fasanya mulanya terlihat

ada beberapa reaksi dan titik-titik yang serupa dengan eutektik yang belum

dibahas. Sebagai tambahan, ada enam larutan padat yang berbeda dan

serta , , dan . Tahap disebut suatu larutan padat, satu di mana atom

Zn dan Cu diposisikan dalam suatu spesifik pengaturan di dalam sel satuan

masing-masing. [4]

4.2.1PENGUJIAN STRUKTUR MAKRO

Pengujian struktur makro dari suatu kristal adalah pengujian

penampang dimana bahan dinilai dari besar butir kristal, warna, dan

mengkilapnya penampang dari batang uji atau produk yang dipatahkan.

Pengujian yang lainnya adalah dengan jalan mengetza dan pembesaran


16/57

struktur kristal, segregasi, dan pemisahan cacat kecil setelah memoles

patahan. Pengujian makro biasanya dilakukan perbesaran yang besarnya di

bawah 50x. [2]

4.2.2PENGUJIAN STRUKTUR MIKRO

Untuk mengetahui struktur mikro dari suatu logam pada umumnya

pengujian dilakukan dengan reflek pemendaran (sinar), pada pemolisan atau

etsa, tergantung pada permukaan logam uji polis, dan diperiksa langsung di

bawah mikroskop atau dietsa lebih dulu, baru diperiksa di bawah mikroskop.

[ 6]

Adapun beberapa tahap yang perlu dilakukan sebelum melakukan

pengujian struktur mikro, yaitu:

a. Sectioning/Pemotongan

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

dalam proses memotong, harus dicegah kemungkinan deformasi dan

panas yang berlebihan. Oleh karena itu, setiap proses pemotongan harus

diberi pendinginan yang memadai. [7]


17/57

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). [7]

Berdasarkan tingkat deformasi yang dihasilkan, teknik

pemotongan terbagi menjadi dua, yaitu :

1. Teknik pemotongan dengan deformasi yang besar, menggunakan

gerinda.

2. Teknik pemotongan dengan deformasi kecil, menggunakan low

speed diamond saw. [7]

b. Mounting/Pemegangan

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,

dll. Untuk memudahkan penanganannya, maka spesimen-spesimen

tersebut harus ditempatkan pada suatu media (media mounting). [7]

Secara umum syarat-syarat yang harus dimiliki bahan mountingadalah :

1.

Bersifat inert(tidak bereaksi dengan material maupun zat etsa)

2. Sifat eksoterimisrendah

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

8. Khusus untuk etsa elektrolitik dan pengujian SEM, bahan mounting

harus kondusif. [7]

Media mountingyang dipilih haruslah sesuai dengan material dan

jenis reagen etsa yang akan digunakan. Pada umumnya mounting

menggunakan material plastik sintetik. Materialnya dapat berupa resin


18/57

(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 material-

material 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 (1490C) pada mold saat

mounting. [7]

c. Grinding/Pengamplasan kasar

Grinding dilakukan dengan menggunakan disc pengamplasan

ditutup dengan Silicon carbide kertas dan air. Ada sejumlah ukuran

amplas, yaitu 180, 240, 400, 1200, butir Silicon carbide per inci persegi.

Ukuran 180, menunjukkan kekasaran dan partikel ini adalah ukuran

untuk memulai operasi pengamplasan. Selalu menggunakan tekanan

langsung di pusat sampel. Lanjutkan pengamplasan hingga semua noda

kasar telah dihapus, permukaan sampel rata, dan semua goresan yang

pada satu posisi. Mencuci sampel dengan air dan ganti ke ukuran

selanjutnya. Hal ini membuat mudah untuk dilihat ketika goresan

semuanya telah dihapus. Setelah operasi pengamplasan selesai pada

ukuran amplas 1500, cuci sampel dengan air diikuti oleh alkohol dan

keringkan sebelum dipindah ke polish. Atau juga dapat tahap ini

ukurannya 200, 400, 800, 1000, 1200, 1500. [7]

Berikut adalah beberapa tahap dalam pengampelasan, yaitu :

1. Persiapan, tahap ini adalah tahap dimana melakukan pemilihan

amplas yang dimulai dengan menggunakan amplas dengan nomor

yang paling rendah (kasar) dan juga ditambah dengan penggunaan

air dengan tujuan supaya tidak terjadi gesekan antara permukaan


19/57

spesimen dengan amplas yang dapat mengakibatkan percikan bunga

api.

2. Rough Lap, adalah tahap menghaluskan permukaan dari spesimen

dengan menggunakan amplas dari nomor rendah (nomor 360) ke

nomor yang paling tinggi (nomor 1500) sampai permukaan dari

spesimen yang diuji rata dan tidak ada lagiscratchpada material bila

dilihat di mikroskop, [7]

d. Polishing

Tahap polishing bertujuan untuk menghasilkan permukaan

spesimen yang rata dan mengkilap, tidak boleh ada goresan yang

merintangi selama pengujian. [7]

Untuk mendapatkan hasil yang diinginkan pada finish lapdilakukan

secara bertahap dimana tahaptahap tersebut dimaksudkan untuk

mendapatkan tingkat pemolisan yang lebih halus. [7]

Faktorfaktor yang mempengaruhi antara lain :

1. Kebersihan kain: Faktor ini berpengaruh karena apabila dalam

melakukan pembersihan tidak sampai dalam keadaan bersih maka

pada waktu dalam tahap pengetzaan sisa autosol maupun air dapat

terlihat jelas dalam mikroskop. Kain yang biasa digunakan adalah

beludru, katun, dll. [7]

2. Pemolisan: dalam melakukan pemolisan sebaiknya dilakukan

dengan satu arah agar permukaan spesimen yang dipolis dapat

berlangsung dalam waktu yang tidak terlalu lama dan juga tidak

terjadi adanyascratch. Contoh: kain dan beludru [7]

3. Tekanan: pada waktu melakukan pemolisan, tekanan juga

berpengaruh pada proses pemolisan sebab apabila terlalu menekan,

posisi dari pemolisan mungkin akan berubah. [7]

4. Waktu: selain ketiga faktor tersebut yang perlu diperhatikan lagi

adalah faktor waktu, dalam melakukan pemolisan kita harus

menunggu selama beberapa menit (kurang lebih lima menit) supaya


20/57

permukaan spesimen menjadi rata. dan hal ini disesuaikan dengan

setiap campuran logam. [7]

e. Attack (etching)

Etching digunakan dalam metallography untuk memperlihatkan

mikrostruktur dari specimen dengan menggunaka mikroskop. Specimen

yang akan dietchingharus dipolish secara teliti dan rata serta bebas dari

perubahan yang disebabkan deformasi pada permukaan spesimen, alur

material,pullout, dan goresan. [7]

Meskipun dalam mikrography beberapa informasi sudah dapat

diketahui tanpa proses etching, tetapi mikrostruktur suatu material

biasanya baru dapat terlihat setelah dilakukan pengetsaan. Hanya

reaktan, pori, celah, dan 20nsure nunmetalik lainya yang dapat diamati

hanya dengan polishing, selebihnya diperlukan etching. [7]

Gambar 4.16 Bagan berbagai jenis pengetsaan

Etching

With changing

surface ofmicrosection

Electrochemical

Etching

Physical

Etching

Anodizin

g

Ion

Etchin

g

Withoutsurface of

icrosection

Optical

Enhancement

Dark Field

Polarized Light

Classical

Chemical

Etching

Phase Contrast

Interference

Contrast

Potentiostati

c Etching

Magneti

c

Etching

Thermal

Etching

Evaporation

of

Interverence

Layers


21/57

Secara umum tujuan dari etching adalah:

1. Memberi warna pada permukaan benda uji sehingga tampak jelas

ketika diamati dengan mikoskop. (Color Enhancement)

2.

Menimbulkan korosi sehingga memperjelas batas butir

3. Meningkatkan kontras antar butir dan batas butir. (Optical

Enhancement of Contrast)

4. Mengidentifikasi fasa pada suatu spesimen (Anodizing process). [7]

Tabel 4.3 Reaktan untuk proses pengetsaan [18]

Material Reaktan Proses

Besi, baja, besi paduan Nital HNO31-5 ml, 100ml

etanol (95%) atau methanol

(95%)

Dicelup dalam reaktan selama

1-5 detik, kemudian dibilas

dengan air lalu dikeringkan

Teknik swabing

Aluminium Kellers HNO32,5 ml, HF 1

ml, HCL 1,5 ml, 95 ml

aquades

Dicelupkan ke dalam reaktan

selama 1-5 detik, kemudian

dibilas dengan air lalu

dikeringkan dan didiamkan

selama 24 jam

Tembaga, kuningan atau Cu

Alloy

Larutan I :

25 ml NH4OH, 25 ml aquades,

50 ml H2O2(3%)

Larutan II :

5 gr FeCl3,50 ml HCL, 100 ml

aquades

Dicelup 1-10 detik, kemudian

dibilas air lalu dikeringkan

f. Foto (pemotretan)

Dimaksudkan untuk mendapatkan gambar dari struktur kristal

yang dimaksud. Untuk mendapatkan foto mikrografi yang tajam, variabel

berikut harus terkontrol yaitu penghilangan getaran, pelurusan

pencahayaan, penyesu-aian warna cahaya terhadap korelasi objek,

menjaga kejernihan objek, penyesuaian daerah pengamatan, dan lubang

diagram serta kecepatan fokus. [9]


22/57

4.2.3 MATERIAL UJI

Dalam praktikum menggunakan material uji,antara lain:

1.Baja

Baja adalah besi karbon campuran logam yang dapat berisi

konsentrasi dari elemen campuran lainnya ; ada ribuan campuran logam,

yang mempunyai perlakuan bahan dan atau komposisi berbeda. Sifat

mekanis adalah sensitif kepada isi dari karbon, yang mana secara normal

kurang dari 1.0 wt%. Sebagian dari baja umum digolongkan menurut

konsentrasi karbon, yakni ke dalam rendah, medium, dan jenis karbon

tinggi.[2]

Baja merupakan paduan besi (Fe) dengan karbon (C), dimana

kandungan karbon tidak lebih dari 2%. Sifat Kekuatannya Tinggi Baja

banyak digunakan karena :

a.Tangguh dan ulet

b. Mudah dibentuk

c.

Mudah diproses

d. Sifatnya dapat diubah dengan mengubah karbon

e.Sifatnya dapat diubah dengan perlakuan panas

Aplikasi baja :

Digunakan untuk kawat, paku,wirmush dan sebagai bahan baku

untuk wealed fabrication(kisi-kisi jendela/pintu, pagasr dan jeruji)

Gambar 4.17 Diagram Fasa Besi Karbon[24]


23/57

Dewasa ini baja bisa diproduksi dengan berbagai-bagai kekuatan

yang bisa dinyatakan dengan kekuatan tegangan tekan lelehnya, y

, atau

oleh tegangan tarik batas, u. Bahan baja walaupun dari jenis yang paling

rendah kekuatannya, tetap memiliki perbandingan kekuatan per volume

lebih tinggi bila dibandingkan dengan bahan-bahan bangunan lainnya.

Duktilitas

Sifat dari baja yang dapat mengalami deformasi yang besar

dibawah pengaruh tegangan tarik yang tinggi tanpa hancur atau putus

disebut sifat duktilitas

Proses Pembuatannya :

Baja dibuat dengan bahan dasar biji besi dan besi tua ditambah

kokas dan oksigen diolah dalam tungku temperatur tinggi. Hasil keluaran

dari tungku berupa massa-massa besi kasar dalam ukuran yang besar,

yang disebut pigs dan pig irons. Besi kasar ini masih kotor dan

mengandung karbon yang berlebihan. Kotoran dan karbon yang

kelebihan ini dihilangkan dengan cara menghaluskan besi tersebut. Untuk

memperoleh mutu tinggi yang berkaitan dengan kekuatan, keliatan

kemungkinan dapat dilas, dan ketahan terhadap karat, logam lain perlu

ditambahkan. Beberapa logam ini antara lain tembaga, nikel, krom,

mangan, molibden, pospor, silikon, belerang, titan, columbium, dan

vanadium. Pemngolahan didalam tungku ini menghasilkan ingot baja.

Ingot baja digilas dengan dua rol yang berputar dengan jarak tertentu.

Proses penggilasan ini dilakukan berulang-ulang disertai dengan

perlakuan panas agar dapat dicapai mutu tertentu. Hasil yang diperoleh

dari proses ini adalah plat tebal, blok atau billet. Hasil ini siap dikirim ke

pabrik penggilingan baja untuk dibentuk sesuai dengan keperluan.

Walaupun baja lebih sering digunakan, namun baja mempunyai

kelemahan yaitu ketahanan terhadap korosinya rendah. Baja dapat

dipadukan (2 atau lebih unsur digabung sehingga dihasilkan sifat lain).


24/57

Hasil pemaduannya yaitu :

a. Larutan padat/solid solufion (dapat memperbaiki sifat fisik/kimia)

b.Senyawa (lebih keras dari larutan padat, dapat memperbaiki sifat mekanik)

Gambar 4.18 Struktur mikro baja eutectoid (0,8 %C) (2500 X).

(a) perlit terbentuk dari transformasi austenit () dengan komposisi

eutectoid

(b) Speroidit terbentuk sewaktu tempering pada 7000C [1]

Pengaruh unsur-unsur terhadap baja, yaitu :

1.

Pengaruh karbon (C), membentuk:

Semakin besar pengaruh karbon maka kekerasan/kekuatan bajanya

semakin tinggi.

a. Larutan padat kelarutan pada suhu kamar sangat kecil

b.Senyawa Fe3C

c.

Perlit + Fe3C

2.Pengaruh Mangan (Mn)

Berfungsi sebagai deoksidan, mengikat belerang (S) MnS, dan

memperhalus perlit sehingga kekuatan dan ketangguhannya tinggi.

3.Pengaruh Belerang (S)

Kadar belerang ini harus serendah mungkin, sehingga FeS

mempunyai titik cair yang rendah.

4.Pengaruh Silikon (Si)

Berfungsi sebagai deoksidan.


25/57

5.

Pengaruh Fosfor (P)

Kadar fosfor ini harus serendah mungkin sehingga Fe3P getas.

6.Pengaruh Aluminium (Al)

Berfungsi sebagai deoksidan. Al2O3 akan mengambil tempat pada

batas butir yang berfungsi sebagai penghalus butir dan mencegah

pertumbuhan butir pada saat pemanasan.

Klasifikasi baja didasarkan pada :

a.Komposisi

b. Kekuatan

c.

Metoda pembuatan

d. Bentuk dan ukuran

Baja ST 40

Sifat mekanik baja ST 40

a. Kekuatan tarik 4250 kgf/mm2

b.Perpanjanganminimal 20 % dari panjang semula

c.

Kandungan karbon 0,25 %

d.

Yield Strength minimal 23 kgf/mm2

e. Ultimate Strength 25 %

f.

Kekerasan yang diperoleh dengan metode Brinell 129140 kgf/mm2

ST 40 termasuk baja dengan kandungan karbon kurang dari 0.3 %.

Pada diagram fasa FeC diatas, letak ST 40 disebelah kiri warna merah.

Gambar 4.19 Diagram fasa Fe- C : ST 40[25]


26/57

Gambar 4.20 Struktur mikro baja ST40 perbesaran 100x [1]

Gambar 4.21 ST 40 dengan pendinginan udara perbesaran 550x

[1]

Gambar 4.22 ST 40 seteleh pendinginan air perbesaran 500x [1]

Aplikasi Baja ST 40 :

a. Digunakan untuk kawat, paku, wire mesh, dan sebagai bahan baku untuk

welded fabrication(kisi-kisi jendela atau pintu, pagar, dan jeruji).

b.

Aplikasi khusus seperti untuk kawat elektroda berlapis untuk keperluan

pengelasan.


27/57

Baja ST 60

Baja ST 60 merupakan material yang banyak dipakai sebagai bahan

dasar dari peralatan-peralatan berat atau dapat juga untuk peralatan-

peralatan otomotif, seperti untuk roda gigi,poros dan berbagai peralatan

berat lainnya, dimana bagianbagian tersebut membutuhkan sifat tahan

aus, kekeras yang tinggi dan tangguh.

Kandungan Material dalam komposisi kimia (%berat) baja ST 60

terdiri dari unsur C 0,35 - 0,4 ; Si Maks. 0,35; Mn Maks. 0,80 ;P Maks.

0,040 S Maks.0,040; Cr 0,70 - 0,90; Ni Maks. 1,83; Mo 0,20 - 0,30 baja

ST 60 memiliki sifat mekanik sebagai berikut:

1.Tegangan Luluh () 1100 Mpa

2.Kekuatan Tarik 1174 Mpa

3.

Perpanjangan (e). 13 %

4.Area Reduksi (A) 53,8 %

5.Memiliki kekuatan tarik sebesar 60 kgf/mm.

6.

Kandungan karbon dalam kategori sedang antara 0,25% < C < 0,55%.

7.

Memiliki nilai kekerasan antara 170-195 (kgf / mm).

8.ST-60 memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi daripada ST-40.

Gambar 4.23 Strutur Mikro Baja ST60 perbesaran 200x [26]


28/57

Gambar 4.24 St 60 pendinginan udara perbesaran 500x [1]

Gambar 4.25 ST 60 pendinginan air perbesaran 500x[1]

2.

Besi Cor

Besi cor sebenarnya merupakan paduan eutetik dari besi dan

karbon. Jadi, suhu cairnya relatif rendah (~ 1200 C). Hal ini

menguntungkan oleh karena mudah dicairkan, pemakaian bahan bakar

lebih irit dan dapur peleburan lebih sederhana. Logam cair mudah dicor

karena dapat mengisi cetakan yang rumit dengan mudah. Karena itu, besi

cor merupakan bahan yang murah dan serba guna ditinjau dari segi desain

produk.

Dari diagram Fe3C dapat diketahui bahwa pada 4,3% ( berat

)karbon, suhu ausetetik 1148oC, besi cor berada di daerah eutentik dan

mengandung 2,5%-4% Sebetulnya besi cor lebih kompleks dari paduan

eutektik sederhana. Besi cor biasanya mengandung silikon sekitar 1% - 3

%. Hal ini diakibatkan oleh karena silikon memang tertinggal dalam besi

selama proses produksi, dan diperlukan usaha khusus untuk


29/57

menurunkannya. Akan tetapi yang penting adalah peran silikon dalam

produk akhir. Ada 3 jenis besi cor yang di uji , yaitu:

a. Besi cor kelabu

Besi cor dengan serpih grafit yang bila patah mempunyai

permukaan patah berwarna kelabu. Besi cor kelabu sangat rendah

keuletannya dan merupakan peredam getaran yang baik.

Gambar 4.26 Struktur besi cor kelabu perbesaran 105x [1]

b. Besi cor perlakuan panas dengan pendinginan udara

Besi cor meruapakan material yang sangat keras yang

disebabkan kadar karbonnya lebih banyak dibandingkan dengan

material yang lain. Terlihat serpihan (flakes) dan sebagian besar

strukturnya martensite.

Gambar 4.27 Struktur besi cor perlakuan panas dengan

pendinginan udara perbesaran 500x [1]


30/57

c. Besi cor perlakuan panas dengan pendinginan air

menunjukan terjadi serpihan (flakes) dan struktur mikro logam

umumnya martensite.

Gambar 4.28 Struktur besi cor perlakuan panas dengan

pendinginan air perbesaran 500x [1]

3.Tembaga ( Cu )

Tembaga murni untuk keperluan industry dicairkan dari tembagayang di proses dengan elektrolisa, dan diklasifikasikan menjadi tiga

macam menurut kadar oksigen dan cara oksidasi yaitu tembaga ulet

tembaga dioksidasi dan tembaga bebas oksigen. Kalau O terkandung

dalam tembaga unsure-unsur pengotor dapat mengendap sebagai oksida

maka jumlah laruta padat utuk menaikkan hantaran listrik menjadi

kurang. Dengan oksida yang banyakpada temperature tinggi dapt

menyebabkan kegetasan hydrogen, untuk mencegah ini dipergunakan

tembaga dioksidasi atau tembaga bebas oksigen dalam tembaga murni

untuk keperluan industri biasa terdapat unsure-unsur gas yang

memberikan pengaruh terhadap berbagai sifat. Oksigen adalah unsur yang

penting yang berhubungan erat dengan kadar hydrogen dan belerang. [12]


31/57

Di alam berupa : bijih yang bersenyawa dengan belerang ( bijih

sulfida ) atau berupa bijih oksida sifat-sifat tembaga :

a. lemah, liat, tahan korosi

b.

karena liat dipakai untuk pekerjaan dengan perubahan bentuk,

gelang

c. paking

d. Kekuatan tarik : 200 N/mm2. Pada suhu rendah, kekuatan tarik jauh

lebih

e. besar. Baik untuk teknik pendingin

f.

Daya hantar panas, daya liStrik cukup baik. Sifat pantul panas juga

besar dapat untuk bahan isolasi

g. Sulit dituang, sulit dilas, dapat dipadu dengan unsur lain. Paduan

tembaga antara lain, perunggu dan kuningan.

Proses Pembuatan :

Tembaga diperoleh dari bijih tembaga yang disebut chalcopirit.

Chalcopirit merupakan campuran Cu2 S dan Cu Fe S2 dan terdapat dalam

tambang-tambang dibawah permukaan tanah. Mula-mula bijih digiling

dan dicampur dengan batu kapur dan bahan fluks silika. Tepung bijih

dipekatkan terlebih dahulu sesudah itu dipanggang sehingga terbentuk

campuran FeS, FeO, SiO2 dan Cus. Campuran ini yang disebut kalsin

dilebur dengan batu kapur sebagai fluks dalam dapur reverberatory. Besi

yang ada larut dalam terak dan tembaga-besi yang tersisa atau matte

dituangkan ke dalam konverter. Udara dihembuskan ke dalam konverter

selama 4 atau 5 jam, kotoran-kotoran teroksidasi dan besi membentuk

terak yang dibuang pasa delang waktu tertentu. Panas oksidasi yang

dihasilkan cukup tinggi sehingga muatan tetap cair dan sulfida tembaga

akhirnya berubah menjadi oksida tembaga atau sulfat. Bila aliran udara

dihentikan oksida kupro bereaksi dengan sulfida kupro membentuk

tembaga blister dan dioksida belerang. Kemurnian tembaga blister adalah

98-99 % lalu dilebur dan dicor menjadi slab.


32/57

Gambar 4.29 Struktur Mikro Tembaga perbesaran 1000x[1]

4. Alumunium

Aluminium merupakan logam ringan mempunyai ketahanan

korosi yang baik dan hantaran listrik yang baik. Dengan penambahan

unsur Mg, Cu, Si, Mn, Zn dan Ni secara satu persatu atau bersamaaan

akan meningkatkan sifat mekanik, ketahanan korosi, ketahanan aus dan

koefisien pemuaian rendah. [20]

Kandungan aluminium yang terdapat di alam berupa senyawa

bauksit (Al2O3.2H2O) dan kaofin (AL3O32SiO22H2O). Biji aluminium

tersebut masih mengandung pengotor SiO2 (bersifat asam), FeO2(basa),

CaCO3dan TiO8sehingga harus dimurnikan dengan zat kimia asam atau

basa untuk mendapatkan aluminium murni. [20]

Perlakuan panas pada aluminium berupa pengerasan presipitasi

(pengerasan penuaan). Perubahan sifat dengan berjalannya waktu

dinamakan penuaan alamiah, sedangkan pada temperatur tinggi disebut

penuaan buatan.(120 0C-180 0C). [20]

Bahan baku : bijih alumunium:

1.Bauksit (Al2O3.2H2O)

2.Kaolin (Al2O3.2SiO2.2H2O)


33/57

Gambar 4.30 Struktur Aluminium Silikon dengan kadar

silikon yang berbeda perbesaran 100x[1]5

Sifat alumunium :

a. Lunak, liat, warna putih kebiru-biruan, lebih keras daripada Sn dan

lebih lunak daripada Zn

b. Berat jenis : 2,7x103kg/m3

c. Kekuatan tarik 10 kg/mm3

d. Dapat dituang

e. Regangan : 1825 %

f.

Daya hantar panas baik, daya refleksi panas besar, daya hantar listrik

baik

g. Bisa dibuat cat alumunium

h. Titik cair 650 C

i. Pemakaian pada teknik pesawat, kapal

5. Kuningan

Kuningan merupakan perpaduan antara tembaga dan seng.a. Kuningan khusus

Kuningan yang dicampur unsur ketiga untuk memperbaiki

ketahanan korosi, ketahanan aus, mampu mesin, dsb, disebut kuningan

khusus. Unsur-unsur yang dipadukan terutama Mn, Sn, Fe, Al, Ni, Pb,

dsb. Unsur-unsur ini larut padat dalam dan , sehingga tidak

membentuk fasa baru hanya mengubah perbandingan antara fasa dan

.


34/57

Pb larut padat dalam kuningan hanya sampai 0,4%, dan

kelebihannya mengendap dalam batas butir dan di dalam butir

terdispersikan secara halus yang hal ini memperbaiki mampu mesin dan

membuat permukaan yang halus oleh karena itu dipergunakan untuk

roda gigi pada jam yang dibebani secara ringan.

Sn memperbaiki ketahanan korosi dan sifat-sifat mekaniknya

kalau ditambahkan dalam daerah larutan padat.

Al adalah efektif untuk memperhalus butir kristal dan

memperbaiki ketahanan korosi terhadap air laut jadi paduan ditambah

1,5 sampai 2,5% Al dapat dipergunakan untuk pipa kondensor dsb.

b. Kuningan berkekuatan tarik yang tinggi

Kuningan yang berkekuatan tarik yang tinggi dibuat dari

kuningan 60-40 dengan paduan 5% Mn, 2% Fe, dan 2% Al, tidak

melebihi jumlah 3-5%. Ni memberikan pengaruh sama dan

memperbaiki sifat-sifatnya sesuai dengan jumlah yang ditambahkan,

yang bisa ditambahkan sampai 10.

Paduan Cu dan Zn :

a. Kuningan Kepal

Cu = 58 s.d. 60 % dan sisanya Zn, biasa digunakan untuk

pipa, plat, kawat dll.

b. Kuningan Tuang

Cu = 60 s.d. 80 % sisanya Zn, sering ditambah Pb = 3%

untuk mengurangi sifat rapuh.

c.

Kuningan Paten

Cu 40 % dan Zn 60 % untuk memateri perunggu,

tembaga, dan loyang. lalu diolah lebih lanjut secara elektrolit

menjadi tembaga murni.


35/57

Pengerjaan Dingin 33% 3 Sek pada 580 C

perbesaran 1000x perbesaran 1000x

4 Sek pada 580 C 8 Sek pada 580 C

Perbesaran 200x Perbesaran 200x

Gambar 4.31Struktur Mikro Kuningan[19]

4.2.4 APLIKASI PENGUJIAN MIKRIGRAFI

PEMERIKSAAN MIKROSTRUKTUR, KOMPOSISI KIMIA

DAN KEKERASAN HASIL PENGE-LASAN PADUAN Al-6061. Telah

dilakukan percobaan untuk mengamati pengaruh pengelasan terhadap

kekerasan dan mikrostruktur paduan Al6061. Mula-mula dua potongan pelat

paduan Al6061 dilas dengan menggunakan lasan GTAW dan filler dari

paduan Al-4043. PengUjian logam hasil pengelasan yang terdiri atas

kekerasan, mikrostruktur dan komposisi kimia dipilih pada daerah logam

induk, daerah terpengaruh panas (HAZ) dan daerah logam lasan. Dari

pengUjian kekerasan Rockwell F terlihat bahwa kekerasan tertinggi dicapai


36/57

pada daerah logam induk yakni sebesar 66,4 RF, kemudian di derah HAZ

(56,8 RF) dan logam lasan (54,5 RF). Pada pengamatan mikrostruktur,

terlihat bahwa bentuk butir logam induk, HAZ dan logam lasan masing-

masing berbentuk cill, columnar dan equiaxial. Dari pengukuran ukuran

butir dapat diketahui bahwa ukuran butir pada logam induk, HAZ dan logam

lasan masing-masing sebesar 13,5m, 15,9 m dan 19,4 m. Sementara itu,

dari analisis komposisi kimia dengan menggunakan SEM-EDS terlihat

bahwa kandungan unsur Si dan O tertinggi pada logam lasan, yakni masing-

masing sebesar 10,14% dan 6,68 % berat.

Dari proses pengelasan paduan Al-6061 yang dilasan dengan teknik

GTAW dengan logam pengisi Al-4043 dapat disimpulkan bahwa, kekerasan

logam berkurang dari logam lasan (wel metal) ke arah HAZ dan logam

induk, yakni masing-masing sebesar 66,4 RF; 56,8 RF; dan 56,8 RF. Hasil

pemeriksaan mikrostruktur menun-jukkan dari logam induk ke

tengah/daerah lasan terlihat masing-masing mempunyai bentuk butir cill,

columnar dan equiaxial. Sementara itu, dari analisis komposisi unsur dengan

menggunakan EDS terlihat perbedaan kandungan logam Si antara logam

induk, HAZ dan logam lasan, yang mana kandungan Si yang paling tinggi

terdapat pada logam lasan yakni sebesar 10,14% berat. Untuk unsur Mg,

pada daerah lasan dan HAZ tidak terdapat unsur Mg. Dilihat kandungan

unsur oksigen yang terbentuk sebagai oksida, maka unsur oksigen terbesar

terdapat pada logam lasan yakni sebesar 6,68 % berat.[27]


37/57

4.3 PERALATAN DAN BAHAN PENGUJIAN

Dalam melakukan praktikum mikrografi maka kita tentunya membutuhkan

alat dan bahan sebagai berikut :

4.3.1 BAHAN PENGUJIAN

Adapun bahan yang digunakan dalam praktikum Mikrografi adalah:

1. Reaktan untuk etza

Gambar 4.32 Reaktan HNO3+ Alkohol

2.

Material uji1.

ST 40 NON PERLAKUAN

2. ST 40 PERLAKUAN AIR

3. ST 40 PERLAKUAN UDARA

4.

ST 60 N0N PERLAKUAN

5. ST 60 PERLAKUAN AIR

6. ST 60 PERLAKUAN UDARA

7.

ALUMINIUM

8. TEMBAGA

9. KUNINGAN

10.

BESI COR NON PERLAKUAN

11.BESI COR PERLAKUAN UDARA

12.BESI COR PERLAKUAN AIR


38/57

4.3.2 PERALATAN PENGUJIAN

Adapun peralatan yang digunakan dalam praktikum mikrografi adalah:

1.PolisherGrinder(amplas)

Gambar 4.33 Mesin Polisher-grinder

2.Polisher(Beludru)

Gambar 4.34 Kain Beludru


39/57

3.

Gelas Kimia

Gambar 4.35 Gelas Kimia

4. Amplas

Gambar 4.36 Amplas

5. Mikroskop

Gambar 4.37 Mikroskop


40/57

\

4.3.3 LANGKAH PERCOBAAN

1. Siapkan material yang akan dilihat struktur mikronya, dan peralatan

yang akan digunakan.

2. Pasang amplas pada mesin pemolis, dimulai dari polis yang paling

kasar. Pengamplasan dilakukan dalam keadaan basah untuk

menghilangkan panas dan pengotor pada benda uji.

3. Setelah cukup rata, mengganti amplas dengan amplas yang agak halus

yaitu amplas nomor 1000, kemudian amplas nomor 1500 dan yang

terakhir menggunakan amplas yang paling halus yaitu nomor 2000.

Kemudian polis menggunakan autosol.

4.

Sebelum melakukan pengetzaan, permukaan benda uji harus sudah

halus dan datar. Pengetzaan dilakukan dengan mencelupkan material ke

dalam reaktan beberapa saat.

5.

Cuci benda uji yang telah dietza dengan aquades kemudian keringkan

sebelum diamati pada mikroskop.

6.

Potret gambar apabila gambar yang diperoleh tampak jelas sesuai

perbasaran pada mikroskop


41/57

4.3.4 DIAGRAM ALIR PERCOBAAN

Gambar 4.28 Diagram alir metode percobaan

Finish

Pemotretan

Etching

Tidak ada

goresan

Polising permukaan

spesimen

Permukaan

Specimen Rata

Mengamplas permukaan

s esimen

Menyiapkan peralatan dan

material uji (spesimen)

Start

ya

tidak

ya

tidak


42/57

4.4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.4.1

ANALISA PENGUJIAN

1. ST 40 non perlakuan

(a) (b)

Gambar 4.38 struktur mikro baja ST 40 (a) teori perbesaran

1000x dan (b) percobaan perbesaran 500x

Material Baja ST 40 non perlakuan

Etsa Nital HNO3 dan ethanol

Perbesaran 500x

Secara teori ST 40 memiliki nilai kekerasan yang lebih

rendah daripada ST 60 maupun besi cor. Gambar diatas menunjukkan

adanya perlit dan ferit. Dari gambar diatas swecara teori ferrit di

tunjukan oleh gambar 4.52a menunjukan warna hitam sebagai perlit,

Sedangkan dalam hasil percobaan ferrit tidak Nampak karena hanya

terlihat struktur karbon yang yang berwarna kekuningan.

Perbedaan hasil ini dikarenakan pada saat pengetsaan terjadi

kesalahan. Terlalu cepat pencelupan pada saat pengetsaan akan

mengakibatkan gambar berbeda dengan teori yang ada.


43/57

2. ST 40 perlakuan panas dengan pendingan air (water quenched)

(a) (b)

Struktur 4.39 mikro baja ST 40-air(a) teori perbesaran 550x dan

(b) percobaan perbesaran 500x

Material Baja ST 40 pendinginan air


Perbesaran 200x

Dalam gambar teori 5.53b menunjukan gambar ST 40 setelah

diquenching dengan air.dalam gambar terlihat ferrit dengan warna

putih dan warna hitam, menunjukan bainite lemah dengan garis garis

hitam,sedangkan pada gambar hasil praktikum 5.53b Strukturnya

hamper sama dengan teori yang terlihat ferrit dan bainite akan tetapi

focus dari gambar kurang jelas sehingga kurang terlihat pasti.

Gambar yang dihasilkan kurang jelas dibagian samping

berarti permukaan spesimen yang kurang rata. Dalam melakukan

pengetsaan sudah dilakukan dengan benar dan dengan etsa yang tepat

karena spesimen ini sudah mempunyai warna yang jelas.


44/57

3. ST 40 perlakuan panas dengan pendinginan udara

(a) (b)

Struktur 4.40 mikro baja ST 40-udara (a) teori perbesaran 500x

(b) percobaan perbesaran 1000x

Material Baja ST 40 pendinginan udara


Perbesaran 1000x

Dari gambar teori gambar 5.45a menunjukan gambar struktur

mikro ST 40 yang telah di quench oleh udara dalam gambar tersebut

terlihat struktur pearlit yang hitam dan ferrit yang warna

kelabu.Struktur pearlit lebih sedikit dari pada ferrit,hal yang sama di

tunjukan gambar pada hasil percobaan 4.54b yang menunjukan

pearlit dan ferrit dengan kuantitas ferrit lebih banyak.

Hasil diatas sebenarna sudah sesuai dengan teori yang ada

akan tetapi kemungkinan dalam pengamplasan yang kurang halus

akan mengakibatkan hasil yang kurang baik.


45/57

4. ST 60 non perlakuan

(a) (b)

Gambar 4.41 struktur mikro Baja ST 60(a) teori perbesaran


Material Baja ST 60 non perlakuan


Perbesaran 1000x

Secara teori ST 60 lebih banyak mempunyai kandungan karbon dari

pada ST 40. Hal itu di tunjukan dengan gambar teori 4.55a

menunjukan kandungan karbon yang banyak dari suatu struktur

mikro ST 60,hal ini di buktikan secara teori yaitu gambar 4.55b

dengan mempunyai gambar yang sama dengan gambar 4.55a yang

menunjukan struktur karbon dari ST 60.dalam gambar terlihat

berbeda karena hanya perbedaan perbesaran dalam mikroskop.

Pengetsaan yang dilakukan sudah tepat dengan larutan yang

benar tetapi gambar pada bagian kiri bawah agak buram atau kurang

fokus, ini mungkin dikarenakan permukaan spesimen yang masih

kurang rata. Kerataan permukaan miring sehingga refleksi sinar tidak

seragam.


46/57

5. ST 60 perlakuan panas dengan pendingan air (water quenched)

(a) (b)

Gambar 4.42 struktur mikro Baja ST 60-air(a) teori

perbesaran 500 x dan (b) percobaan perbesaran 500x

Material Baja ST 60 pendinginan air


Perbesaran 500x

Dari gambar diatas dapat kita lihat perbandingan dua gambar

hasil secara teori dan hasil dari percobaan.Pada gambar 4.56(a)

menunjukan gambar baja ST 60 dengan pendingian air dan setelah di

lihat hasilnya menunjukan yang gelap (hitam )menunjukan bainite

dan yang gelap adalah martensite. Dalam gambar haisl percobaan

juga menunjukan hal yang demikian gambar hitam menunjukan

bainite dan yang putih menunjukan adanya struktur martensit di

dalamnya

Pengetsaan yang dilakukan berhasil karena pada gambar

struktur mikro baja ST 60 perlakuan panas dengan pendinginan airini

sudah timbul warna yang jelas. Gambar yang dihasilkan tampak

jelas, ini karena pada waktu pemotretan, fokusnya sudah baik.


47/57

6. ST 60 perlakuan panas dengan pendinginan udara

(a) (b)

Struktur 4.43 mikro baja St-60 udara(a) teori perbesaran 500x

dan (b) percobaan perbesaran 500x

Material Baja ST 60 pendinginan udara


Perbesaran 500x

Dari gambar 4.57a menunjukan struktur mikro

yangterbentuk karena proses pendinginan dengan udara. Dalam

gambar 4.57a menunjukan adanya struktur mikro pearlite (hitam) dan

struktur mikro ferrite putih.hal serupa ditunjukan dalam gambar hasil

dari pengujian (4.57b) pada gambar juga menunjukan gambar hitam

dan putih dengan kata lain sama persis secara teori.

Pengamplasan sudah rata dan menunjukan hasil yang bagus

Pengetsaan yang dilakukan berhasil karena pada gambar struktur

mikro baja ST 60 perlakuan panas dengan pendinginan airini sudah

timbul warna yang jelas. Gambar yang dihasilkan tampak jelas, ini

karena pada waktu pemotretan, fokusnya sudah baik.


48/57

7. Aluminium

(a) (b)

Gambar 4.44 struktur mikro Aluminium(a) teori perbesaran


Material Aluminium

Etsa Kellers HNO3 , HF , HCL

aquades

Perbesaran 500x

Aluminum mempunyai keuletan yang cukup tinggi tetapi

tingkat kekerasannya rendah . Pada foto terlihat permukaan yang

tidak rata dengan warna tiap butir yang tidak terlalu berbeda. Batas

butir tidak terlihat jelas sehingga sulit membedakan antara butir yang

satu dengan yang lain. Foto pada gambar cukup fokus. Dan

pencahayaannya cukup terang. Pengetsanan pada spesimen ini sudah

benar dalam menggunakan larutan etsa dan lamanya mencelupkan

spesimen ke dalam larutan etsa, akan tetapi perbesaran yang

dilakukannkurang sehingga gambar masih kurang jelas.


49/57

8. Tembaga

(a) (b)

Gambar 4.45 struktur mikro (a) teori perbesaran 1000x dan (b)

percobaan perbesaran 1000x

Material CuFeCl3

Etsa NH4OH, aquades, H2O2(3%)

Perbesaran 1000x

Dalam gambar diatas menunjukan struktur dari tembaga atau

Cu. Dalam gamabar 4.60a menunjukan struktur dendrite yang baik

terlihat semua , akan tetapi pada pengamatan untuk gambar 4.60b

gambar menunjukan kurang jelas struktur-struktur dari tembaga

seperti yang ditunjukan oleh gambar 4.60a. Hal itu mungkin karena

perbesaran yang kurang optimum sehingga gambar kurang

jelas.Karena perbesaran sangat lah penting dalam mengamati struktur

mikro yang terlihat


50/57

9. Kuningan

(a) (b)

Gambar 4.46 struktur mikro kuningan (a) teori perbesaran


Kuningan merupakan paduan antara tembaga dan seng dimana

kadar tembaga lebih besar daripada seng. Karena kadar tembaga yang

lebih besar menyebabkan kuningan bersifat lunak. Unsur tembaga

pada gambar terlihat berwarna merah, sementara seng terlihat

berwarna kuning. Tidak terlihat adanya scratch pada gambar. Pada

Gambar 4.62b Terlihat adanya perlit yang jumlahnya tidak terlalu

banyak. Batas butir tidak terlihat jelas sehingga kurang dapat

dibedakan antara butir yang satu dengan yang lain.

Hal itu mungkin disebabkan pengetsaan yang kurang

tepat,terlalu cepat mengetsa maka akan mempengaruhi hasil dari

struktur mikro yang terlihat

Material Kuningan

Etsa NH4OH, aquades, H2O2 (3%)

Perbesaran 1000x


51/57

10.Besi cor non perlakuan

(a) (b)

Gambar 4.47 struktur mikro Besi cor non perlakuan(a) teori

perbesaran 105x dan (b) percobaan perbesaran 500x

Material Cor non perlakuan


Perbesaran 1000x

Dari gambar baja cor non, perlit bagian yang kelabu dan ferit bagian

yang terang, terlihat dengan jelas,. Batas butir terlihat jelas sehingga

dapat dibedakan batas antara butir yang satu dengan yang lain

Tampak pula jumlah ferrit lebih banyak dari ferrit. Dari struktur

mikronya terlihat bahwa besi cor memiliki matrik sementit yang

berasal dari austenit dan terlihat pula serpihan grafit (grafit flakes)

yang berwarna gelap. Grafit tersebut menambah kekerasan bahan.

Fokus dari kamera sudah baik. Cahaya sangat terang sehingga dapat

terlihat jelas adanya goresan masih pada gambar baja cor non

perlakuan, hal ini disebabkan proses polishing yang kurang baik.


52/57

11.Besi cor perlakuan panas dengan pendinginan udara (

Normalizing)

(a) (b)

Gambar 4.48 struktur mikro Besi cor Perlakuan udara(a) teori


Material Cor perlakuan udara


Perbesaran 500x

Besi cor meruapakan material yang sangat keras yang

disebabkan kadar karbonnya lebih banyak dibandingkan dengan

material yang lain. Dari gambar 4.67 terlihat serpihan (flakes) dan

sebagian besar strukturnya martensite, dan dibandingkan dengan

hasil percobaan 4.67b gambar juga terlihat ada flakes dan struktur

martensitenya menyebar.

Batas butirannya tidak terlihat jelas sehingga sulit

membedakan butir satu dengan lainnya.. Kurang fokus kamera

menyebabkan gambar kurang jelas mugnkin dengan perbesaran yang

lebih akan menghasilkan gambar yang lebih baik..


53/57

12.Besi cor perlakuan panas dengan pendinginan air

(a) (b)

Gambar 4.49 struktur mikro Besi cor perlakuan air (a) teori


( Perbesaran 500x )

Material Cor perlakuan air


Perbesaran 500x

Pada gambar 4.68a menunjukan struktur mikro dari besi cor

yang telah di beri perilaku panas dan di quench dengan air. Pada

gambar menunjukan terjadi serpihan (flakes) dan struktur mikro

logam umumnya martensite.padah gambar hasil percobaan 4.68b

juga menunjukan hal yang sama akan tetapi karena gambar kurang

jelas maka strukturnya tidak terlihat secara pasti

Secara teoritis perbesaran sama tapi menunjukan hasil yang

berbeda hal itu dikarenakan pada saat pemolishan kurang jelas ,dan

pada saat pengetsaan harusnya secara tepat baik waktu maupun

caranya karena itu sangat mempengaruhi hasil percobaan.


54/57

4.5 KESIMPULAN DAN SARAN

4.5.1 KESIMPULAN

1.

Percobaan ini bertujuan untuk mengetahui struktur logam dan

kandungan karbon pada logam, sehingga berguna untuk mengetahui

sifat sifat logam.

2. Material dengan perlakuan berbeda menunjukkan struktur mikro yang

berbeda.

3. Untuk memperoleh hasil pemotretan yang baik diperlukan permukaan

material dan pemolisan yang merata, mengkilap, tanpa goresan, dan

bersih dari sisa autosol maupun air. Selain itu diperlukan juga

pengetzaan yang benar agar komponen paduan dapat terlihat dan

dibedakan dengan jelas.

4. Struktur mikro pada specimen kebanyakan teridiri dari perlit (

berwarna kelabu yang berbentuk lamella ) dan ferit ( berwarna putih

tanpa noda )

5.

Pada material perlakuan air martensit yang terbentuk mengakibatkan

material bersifat keras dan rapuh.

4.5.2 SARAN

1. Pada saat pemolesan sebaiknya dilakukan pada satu arah saja, dengan

posisi spesimen tegak lurus terhadap amplas agar permukaan specimen

datar sehingga dapat difoto dengan jelas

2.

.Pada proses pemolisan (penghalusan dan peralatan), perlu

memperhatikan posisi tangan dan juga tekanan tangan ke amplas pada

material supaya tidak terjadi goresan. Posisi pada waktu memolis

sebaiknya jangan berubah-ubah supaya permukaan cepat dan rata.

3. Setelah selesai pemolisan kering yaitu pemolisan dengan menggunakan

autosol, jangan menyentuh permukaan specimen, karena dapat

menyebabkan adanya pengotor yang akan terlihat jelas pada mikroskop

cahaya.


55/57

4.

Dalam melakukan pengetzaan sebaiknya dilakukan dalam waktu yang

sesuai untuk masing-masing spesimen dan langsung mencelupkan

benda uji ke air sebagai penetralan setelah di etza supaya tidak terjadi

over etza yang akan mngakibatkan terbakarnya specimen sehingga

butir-butir yang sulit di amati.

5. Pada saat pemotretan sebaiknya menggunakan optik yang memiliki

kejernihan yang baik.

6. Perlu memperhatikan pemfokusan cahaya, yaitu diatur oleh tepat di

tengah-tengah gambar, supaya cahaya dapat merata pada benda uji


56/57

DAFTAR PUSTAKA

1.

ASM Metals Handbook Volume 9 - Metallography and Microstructure,2004

2. Callister, William D.1993. Materials Science and Engineering an

Introduction 7th.New York: John Wiley & Sons, Inc

3.

D. Rajnovi, L. Sidjanin. 2007. Characterization of Microstructure in

Comercial Al-Si Piston Alloy. Berlin

4. George Vander Voort,1984, Metallography Principles And Practice. New

York: McGraw-Hill

5. http://cepiar.wordpress.com/2007/11/14/prosedur-percobaan-praktikum-

metalografi/

6. http://www.google.co.id/images?duralumin+micro+structure=Telusuri

7. http://en.wikipedia.org

8.

http://www.google.co.id/imglanding?q=batas+butirhttp://info.lu.farmingdaledu

9. http://pwatlas.mt.umist.ac.uk

10.http://www.atzonline.com

11.

http://www.calphad.com12.http://www.copper.org

13.

http://www.marinenautoparts.com

14.http://www.msm.cam.ac.uk/phasetrans/abstracts/CP1b.html

15.http://www.google.com

16.http://www.sv.vt.edu

17.http://www.tms.org

18.Job sheet praktikum struktur dan sifat material, 2011

19.Lawrence H. Van Vlack,1998. Ilmu dan Teknologi Bahan,Jakarta, Erlangga

20.Prof Ir Tata Surdia Ms.Met.E dan Prof DR. Shinroku Saito,1985, Pengetahuan

Bahan teknik, Jakarta, PT. Paradnya Paramit

21.Prof Ir Tata Surdia Ms.Met.E dan Prof DR. Shinroku Saito,2005, Pengetahuan

Bahan teknik,cetakan keenam,Jakarta, PT. Paradnya Paramit

22.

www.answers.com/topic/duralumin_files

23.http://www.aluminum.org

24.

sumber: Heat treatment Principles and Technique, hal 37
http://cepiar.wordpress.com/2007/11/14/prosedur-percobaan-praktikum-metalografi/http://cepiar.wordpress.com/2007/11/14/prosedur-percobaan-praktikum-metalografi/http://cepiar.wordpress.com/2007/11/14/prosedur-percobaan-praktikum-metalografi/http://cepiar.wordpress.com/2007/11/14/prosedur-percobaan-praktikum-metalografi/http://cepiar.wordpress.com/2007/11/14/prosedur-percobaan-praktikum-metalografi/http://en.wikipedia.org/http://info.lu.farmingdale.edu/http://info.lu.farmingdale.edu/http://pwatlas.mt.umist.ac.uk/http://pwatlas.mt.umist.ac.uk/http://www.atzonline.com/http://www.atzonline.com/http://www.calphad.com/http://www.calphad.com/http://www.copper.org/http://www.copper.org/http://www.copper.org/http://www.marinenautoparts.com/http://www.marinenautoparts.com/http://www.msm.cam.ac.uk/phasetrans/abstracts/CP1b.htmlhttp://www.msm.cam.ac.uk/phasetrans/abstracts/CP1b.htmlhttp://www.msm.cam.ac.uk/phasetrans/abstracts/CP1b.htmlhttp://www.sv.vt.edu/http://www.sv.vt.edu/http://www.tms.org/http://www.tms.org/http://www.answers.com/topic/duralumin_fileshttp://www.answers.com/topic/duralumin_fileshttp://www.answers.com/topic/duralumin_fileshttp://www.tms.org/http://www.sv.vt.edu/http://www.msm.cam.ac.uk/phasetrans/abstracts/CP1b.htmlhttp://www.marinenautoparts.com/http://www.copper.org/http://www.calphad.com/http://www.atzonline.com/http://pwatlas.mt.umist.ac.uk/http://info.lu.farmingdale.edu/http://en.wikipedia.org/http://cepiar.wordpress.com/2007/11/14/prosedur-percobaan-praktikum-metalografi/http://cepiar.wordpress.com/2007/11/14/prosedur-percobaan-praktikum-metalografi/


57/57

25.

sumber : Avner, Sidney H. Introduction physical metalurgy.Hal:250

26.Niewmann,Gustav. 1978. Machine Elemens vol 2

27.Chaerul ,dkk.PEMERIKSAAN MIKROSTRUKTUR, KOMPOSISI

KIMIA DAN KEKERASAN HASIL PENGELASAN PADUAN Al-6061

.Bandung

Documents

Bab IV Mikrografi Test 3