Uji Metalografi Struktur Mikro

AISI 1045

JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGIFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA

2013

BAB I

MATERIAL DAN KOMPOSISI KIMIA

I.1.Material dan Komposisi

Material yang digunakan pada praktikum kali ini adalah baja AISI 1045 dengan

perlakuan quenched dengan media oli. Biasanya baja ini digunakan untuk kebanyakan

kebutuhan teknik dan konstruksi seperti baut, Poros, Gear, As Roda, Connecting Rod dan lain lain.

AISI 1045 memiliki kadar paduan sebagai berikut

Paduan Komposisi (%)

Carbon (C) 0,45

Mangan (Mn) 0,75

Phosfor (P) 0,04

Sulfur (S) 0,05

Sedangkan material properties untuk baja AISI 1045 dapat dilihat dalam tabel berikut.

Properties Value

Density 7,7-8,03 x 1000 Kg/mm3

Elasticity modulus 190-210 Gpa

Yeild Strength 505 MPa

Tensile Strength 585 Mpa

Elongation 12%

Hardness ( HB ) 213

I.2 Chemical

Larutan etsa yang digunakan dalam proses etching adalah larutan nital dengan

komposisi HNO3 (kadar 68%, produksi PT. BRATACO) dan Alkohol (kadar 70%, produksi

PT. NOVAPHARIN), denganperbandingan 45 ml untuk Alkohol dan 5 ml untuk larutan

HNO3.

I.3 Alat dan Bahan

Adapun peralatan serta bahan yang dipergunakan dalam praktikum ini adalah :

1. Kertas gosok grade : 180, 240, 280, 360, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000

2. Kain beludru

3. Mesin grinding

4. Cetakan untuk mounting

5. Mikroskop optis

Bahan:

1. Etching reagen (Nital)

2. Baja AISI 1045

3. Metal polish (autosol)

4. Resin cair

5. Katalis

I.4 Analisis Metallography

Prosedur pengujian dalam praktikum ini adalah:

1. Pemotongan spesimen

Memotong spesimen dengan ukuran kecil atau secukupnya, bisa

menggunakan gergaji atau dengan mesin

2. Mounting

Spesimen yang telah dipotong kemudian di mounting, yaitu meletakkan spesimen ke

dalam cetakan berupa pipa kemudian melapisinya dengan campuran resin dan katalis

hingga mengeras. Tujuan dari mounting ini adalah memudahkan

penggosokan/grinding pada spesimen.

3. Grinding/pengamplasan

Setelah dilakukan mounting, spesimen dikeluarkan dari cetakan kemudian di amplas

dengan kertas gosok mulai grid 180-2000. Untuk grid 180, 240, 280, 360, 400, 600,

800, dan 1000 digosok menggunakan tangan supaya didapatkan hasil yang cukup rapi

karena menggunakan amplas dengan grid kasar, sedangkan untuk grid 1200, 1500,

dan 2000 menggunakan mesin grinding untuk mendapatkan hasil yang lebih halus.

Ketika dilakukan penggosokan, perlu dialiri air untuk mencegah pemanasan pada

spesimen sehingga struktur mikronya tidak rusak. Penggosokan dilakukan satu arah

dan ketika ganti grid, arah gosok berganti 90º dari arah awal dan kembali lagi ketika

berganti grid lagi.

4. Polishing

Proses polishing dilakukan ketika spesimen telah digrinding pada grid 2000 dan

dinyatakan telah layak polish. Proses polishing adalah proses dimana dilakukan

grinding secara sangat halus dengan media kertas beludru dan metal polish (autosol)

sebagai alat polishnya. Metal polish di oleskan pada bagian spesimen yang akan

dipolish, kemudian di gosokkan pada kain beludru

dengan menggunakan mesin polish.

5. Etching

Etching atau yang sering dikenal etsa adalah proses

penggosongan / pengkorosian halus pada spesimen

yang telah dipolish untuk bisa diamati struktur mikronya di dalam mikroskop. Bahan

untuk etsa sendiri adalah Nital yaitu campuran acam nitrat (HNO3) dengan alkohol

70% dengan komposisi 45 ml alkohol + 5 ml HNO3. Caranya ada 2 yaitu dengan

metode swept di mana spesimen diusap dengan tissue atau kapas yang telah diolesi

Nital kemudian disiram air hingga terlihat gosong atau terkorosi, dan metode immerse

dimana spesimen langsung dicelupkan ke cairan nital tersebut kemudian segera

dibasuh air.Jangan terlalu lama mencelupkan spesimen ke dalam larutan nital karena

spesimen bisa gosong.Sesuaikan dengan standar ASTM untuk waktu pencelupan.

6. Heat Treatment

Pada praktikum kali ini terdapat 1 spesimen yaitu AISI 1045 dengan perlakuan

quenching. Pada proses hardening temperatur yang digunakan adalah mencapai 900 oC, kemudian setelah itu dikeluarkan dari furnace dan didinginkan dengan oli.

7. Mikroskop

Mikroskop yang digunakan untuk memfoto struktur mikro AISI 1045 adalah

mikroskop optik ( Olympus GX71 ) . Perbesaran gambar dimulai dari ukuran 50x

kemudian lanjut ke 100x , kemudian 250x, 500x , hingga 1000x. Gambar yang

dihasilkan akan terlihat bagus saat spesimen yang kita fota permukaannya rata dan

tidak ada goresan. Adapun cara penggunaan mikroskop ini adalah dimulai dengan

melettakan spesimen di atas preparat dan lilin sebagai pelapis di bagian bawah, lalu

diratakan dengan alat perata permukaan. Kemudian spesimen diletakkan di bawah

lensa objektif, lalu mulai fokuskan hasil gambar secara perlahan agar lensa tidak

menabrak spesimen. Setelah fokus, gambar dapat ditahan dan dimasukkan

perbesarannya pada komputer dan dilanjutkan dengan menyimpan hasilnya di dalam

komputer.

BAB 2

HASIL DAN PEMBAHASAN

Perlakuan quenching dilakukan dengan tujuan meningkatkan sifat mekanik material

khusunya nilai kekuatan dan kekerasan namun keuletannya menurun. Spesimen berikutnya

adalah baja AISI 1045 dengan perlakuan hardening yaitu di quenching. Proses quenching

dilakukan pada temperatur 850 holding time 15 menit. Pendinginan yang dilakukan adalah

dengan media oli.

(Gambar 2.4 Diagram Cooling Curve Quenching)

(Sumber :Agus Pramono/Jurnal Ilmiah Teknik Mesin)

Pada diagram di atas kita dapat melihat bahwa spesimen ini didinginkan di dalam larutan oli.

Terlihat jelas bahwa garis pendinginannya lebih miring itu artinya cooling ratenya cukup

cepat dibandingkan saat di normalizing.

Pada pengetsaan spesimen ini dilakukan dengan dua larutan etsa,yang pertama adalah

dengan larutan Sodium Meta Bisulphate ( Na2S2O5) sebanyak 10 gram dicampurkan dengan

100 ml aquades. Namun fase yang kita harapkan tidak keluar. Foto yang keluar hanya garis-

garis dan tidak tampak struktur mikro yang diinginkan.

Kemudian dilakukan percobaan kedua dengan larutan nital dengan komposisi 45 ml alkohol

(70% )dan 5 ml HNO3 (68%). Alhasil didapatkan fase yang diinginkan yaitu fase perlit dan

ferit. Perlit ditunjukkan dengan warna yang lebih gelap sedangkan ferit berwarna lebih cerah

seperti gambar yang ditunjukkan di bawah ini.

(Gambar 2.5 AISI 1045 Quenching)

Dari proses kedua tadi didapatkan fase ferit dan perlit, namun perbedaannya dari fase

yg lain adalah ukuran grain size dari perlitnya dimana perlit memiliki jumlah yang sangat

dominan dibandingkan ferit. Perlit memiliki peran yang besar dalam memperbaiki sifat

mekanik dari spesimen ini, sedangkan ferit yang bersifat lunak jumlahnya sedikit dan tidak

lagi continues bentuknya. Ferit dikelilingi perlit yang berukuran lebih banyak dan tersebar.

Dari gambar berikut dapat kita lihat langsung perbedaan ukuran dan jumlah perlit

dibandingkan ferit. Perlit mendominasi dan terdistribusi cukup banyak pada gambar dia atas.

Akibatnya dari perlakuan ini adalah kekuatan dan kekerasan akan meningkat dibandingkan

dengan baja yang diberi perlakuan normalizing.

Baja dengan perlakuan quenched ini tidak menghasilkan fase martensite, hal itu dapat

dilihat dari diagram CCT berikut, dimana pendinginan cepat sangat berpengaruh terhadap

hasil akhir dari perubahan fase. Spesimen kali ini diquenched dengan oli. Namun

pendinginan dengan oli tidaklah secepat pendinginan dengan media air, jadi kemungkinan

paling besar fase yang terbentuk adalah perlit. Jumlah perlit yang cukup banyak ini

membentuk fine pearlit.

CCT Diagram

(Gambar 2.6 diagram CCT)

Uuntuk baja yang di quenching ditunjukan dengan garis merah. Dari gambar di atas

dapat kita lihat bahwa kecepatan pendinginannya lebih besar dibandingkan dengan proses

normalizing. Waktu yang dibutuhkan untuk pendinginan jauh lebih kecil. Pada perlakuan ini

dihasilkan fase perlit dan ferit. Jumlah perlitnya cukup banyak dan tersebar, namun feritnya

sedikit dan tidak continues lagi, sehingga kekuatan, kekerasan meningkat namun keuletannya

menurun. Untuk lebih mengetahui mechanical propertiesnya dapat dilakukan berbagai proses

misalnya uji tarik dan uji kekerasan.

BAB 3

KESIMPULAN

Dari hasil diskusi di atas maka didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut :

Spesimen yang ketiga yaitu baja AISI 1045 quenched dengan media pendingin

oli, memiliki fase ferit dan perlit, perbedaanya dengan yang lain adalah jumlah

perlitnya cukup banyak dan tersebar dimana-mana, sedangkan feritnya jumlahnya

sedikit sekali dan terputus-putus (tidak continues lagi), maka dari itu nilai

kekuatan,kekerasan meningkat namun keuletan menurun.