Pengamatan Makro Dan Mikro

Modul Praktikum Metalografi

MODUL III : PENGAMATAN MAKRO DAN MIKRO

I. TUJUAN PERCOBAAN

1. Menganalisa struktur mikro dan struktur makro dan sifat-sifatnya

2. Mengenali fasa-fasa dalam struktur mikro

3. Mengetahui proses pengambilan foto mikrostruktur dan makrostruktur

4. Menguasai teknik penghitungan besar butir

II. TEORI SINGKAT

Metalografi merupakan disiplin ilmu yang mempelajari karakteristik

mikrostruktur suatu logam dan paduannya serta hubungannya dengan sifat-sifat logam

dan paduannya tersebut. Ada beberapa metode yang dipakai yaitu: mikroskop (optik

maupun elektron), difraksi ( sinar-X, elektron dan neutron), analasis (X-ray fluoresence,

elektron mikroprobe) dan juga stereometric metalografi. Pada praktikum metalografi ini

digunakan metode mikroskop, sehingga pemahaman akan cara kerja mikroskop, baik

optik maupun elektron perlu diketahui.

Pengamatan metalografi dengan mikroskop umumnya dibagi menjadi dua, yaitu:

1. Metalografi makro, yaitu pengamatan struktur dengan perbesaran 10 – 100 kali,

2. Metalografi mikro, yaitu pengamatan struktur dengan perbesaran diatas100 kali.

Sebelum dilakukan pengamatan mikrostruktur dengan mikroskop maka diperlukan

proses-proses persiapan sampel. Langkah-langkah persiapan sampel untuk mikroskop

telah diterangkan dalam modul-modul sebelumnya.

II.1. Mikrostruktur Baja Karbon

Baja didefinisikan sebagai material ferrous dengan kadar karbon kurang dari

2,14%. Baja karbon dibagi menjadi 2 yaitu Baja Hypoeutectoid dan Baja Hypereutectoid,

dengan kadar karbon 0,8 % sebagai batas. Pada kadar karbon 0,8 % akan terbentuk fasa

perlit, yaitu fasa yang terbentuk lamel-lamel yang merupakan paduan antara ferrit sebagai

matriksnya dan cementit sabagai lamel-lamelnya. Fasa cementit merupakan fasa yang

terbentuk dengan kadar karbon meksimum 6,67 %. Sementara ferrit pada kadar karbon

maksimum 0,02 %.

Modul Praktikum Metalografi1


II.2. Mikrostruktur Besi Tuang

Besi tuang pada dasarnya merupakan perpaduan antara besi dan karbon, dimana

pada diagram Fe-Fe3C terlihat bahwa besi tuang mengandung kadar karbon lebih besar

dibandingkan dengan yang dibutuhkan untuk menjenuhkan austenit pada temperatur

eutectic, yaitu pada rentang 2,14 – 6,67 %. Secara komersial besi tuang yang dipakai

adalah besi tuang dengan kadar karbon 2,5-4 %, karena kadar karbon yang terlalu tinggi

membuat besi tuang sangat rapuh. Secara metalografi besi tuang dibagi dalam 4 tipe yang

didasarkan pada variabel kadar karbon, kadar impuritis dan paduan serta proses perlakuan

panasnya. Tipe-tipe tersebut yaitu:

Besi tuang putih, merupakan besi tuang dimana semua kadar karbonnya terpadu

dalam bentuk cementit.

Besi tuang malleable, dimana hampir semua karbonnya dalam bentuk partikel tak

beraturan yang dikenal dengan karbon temper. Besi tuang malleable diperoleh

dengan memberikan perlakuan panas pada besi tuang putih.

Besi tuang kelabu, dimana semua atau hampir semua karbonnya dalam bentuk

flake-flake grafit.

Besi tuang nodular, dimana semua atau hampir semua karbonnya dalam bentuk

spheroidal. Bentuk spheroidal ini terjadi akibat adanya penambahan elemen

paduan khusus yang dikenal sebagai nodulizer.

II.3. Mikrostruktur Baja Karbon pada Heat & Surface Treatment

Perlakuan panas adalah rangkaian siklus pemanasan dan pendinginan terhadap

material logam dalam keadaan padat, yang bertujuan untuk menghasilkan sifat-sifat

(mekanis, fisik dan kimia) yang diinginkan. Dasar dari perlakua panas baja adalah

transformasi fasa dan dekompisisi austenite. Ada beberapa macam proses perlakuan

panas yaitu annealing, spheroidisasi, normalisasi, tempering dan quenching. Masing-

masing memiliki proses maupu media pendingin yang berbeda.

Dasar dari transformasi fasa pada heat treatment adalah diagram TTT

(Transformation Temperature Time) dan CCT (Continuous Cooling Transformation).

Perlakuan panas ini akan menyebabkan pembentukan fasa martensite dan bainite.



Perlakuan permukaan adalah suatu perlakuan yang menghasilkan terbentuknya

kulit lapisan pada permukaan logam dimana lapisan tersebut memiliki sifat-sifat lebih

baik dibandingkan dengan bagian dalam logam. Beberapa contoh kasus perlakuan

permukaan yaitu karburisasi, nitridisasi, sianidisasi atau karbonitridisasi, flame hardening

dan induction hardening. Sampel yang digunakan di sini merupakan hasil karburisasi

dimana terjadi difusi karbon ke dalam permukaan logam Fe akibat reaksi dekomposisi:

CO ↔ CO2 + C(Fe)

II.4. Mikrostruktur Baja Perkakas

Pada umumnya semua baja dapat digunakan sebagai baja perkakas. Namun istilah

baja perkakas dibatasi hanya pada baja dengan kualitas tinggi yang mampu digunakan

sebagai perkakas. Ada beberapa macam klasifikasi yang digunakan untuk baja perkakas.

Tingginya kualitas baja perkakas diperoleh dari penambahan paduan-paduan seperti Cr,

W, dan Mo, ditambah perlakuan-perlakuan khusus. Mikrostruktur yang dihasilkan pada

umumnya adalah matriks martensite dengan adanya partikel-partikel karbida, grafit serta

presipitat.

Klasifikasi baja perkakas berdasarkan AISI (American Iron and Steel Institute)

dibagi dalam 7 kelompok utama:

Klasifikasi Baja Perkakas

GRUP SIMBOL TIPEWater-hardening WShock-resisting SCold-work O Oil hardening

A Medium alloy air-hardeningD High-carbon high-chromium

Hot-work H H1 – H19 : Chromium baseH20 – H39 : Tungsten baseH40 – H59 : Molybdenum base

Mold P P1–P19 : termasuk dalam karbon rendahP20-P39 : termasuk tipe lain Low-alloy

Special-purpose L Karbon-tungstenF



II.5. Mikrostruktur Paduan Alumunium

Mikrostruktur hampir semua paduan alumunium terdiri dari kristal utama padatan

alumunium (biasanya berbentuk dendritik) ditambah dengan produk hasil reaksi dengan

paduan. Elemen paduan yang tidak berada dalam keadaan padat biasanya membentuk

fasa campuran pada eutectic, kecuali silikon yang muncul sebagai produk utama. Pada

paduan alumunium-silikon, eutektik terjadi pada sekitar 12 % Si.

II.6. Mikrostruktur Paduan Tembaga

Paduan tembaga yang akan dibahas di sini adalah paduan tembaga dengan elemen

dasar seng. Kuningan merupakan paduan tembaga seng, dengan elemen-elemen lainnya

seperti timbal, timah dan alumunium. Pada diagram fasa Cu-Zn, kelarutan seng dalam

larutan padatan fasa α meningkat dari 32,5 % pada temperatur 903 oC ke 39 % pada

temperatur 454 oC. Fasa α berbentuk FCC, sementara fasa β berbentuk BCC.

II.7 . Metode Perhitungan Besar Butir

Ada tiga metoda untuk menghitung besar butir yang direkomendasikan oleh

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 oleh rumus ;

N- 2n-1

Dimana N adalah jumlah butir per inch2 dengan perbesaran 100x. Metode ini

cocok untuk sampel dengan butir beraturan.

2. Metode Intercept (Heyne)

Plastik transparant dengan grid (bergaris kotak-kotak) diletakkan di atas foto atau

sampel. Kemudian dihitung semua butir yang berpotongan dengan satu atau dua

garis, sedangkan butir yang hanya berpotongan pada akhir garis dianggap



setengah. Penghitungan 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-butir yang tidak beraturan.

3. Metode Planimetri

Metode ini menggunakan lingkaran yang umumnya memiliki luas 5000 mm2.

Perbesaran dipilih sedemikian sehingga ada sedikitnya 75 butir yang berada di

dalam lingkaran. Kemudian hitung jumlah total semua butir dalam lingkaran di

tambah setengah dari jumlah butir yang berpotongan dengan lingkaran. Besar

butir dihitung dengan mengalikan jumlah butir dengan pengali Jefferies (f) pada

tabel 2 berikut ini. Perlu diperhatikan bahwa ketiga mode di atas hanya

merupakan besar butir pendekatan , sebab butir memiliki 3 dimendsi bukan dua

dimensi.

Tabel 2. Pengali Jefferies

Perbesaran f

1 0,002

25 0,125

50 0,5

75 1,125

100 2,0

200 8,0

300 18,0

500 50,0

1000 200,0

III. PROSEDUR IDENTIFIKASI DAN FOTO MIKROSTRUKTUR DAN

MAKROSTRUKTUR

1. Letakkan sampel pada preparat , berikan lilin pada bagian bawah sampel

2. Ratakan letak sampel dengan alat penekan sampel

3. Letakkan sampel di atas meja objektive mikroskop optik.

4. Nyalakan lampu mikroskop. Jangan terlalu tinggi !

5. Tentukan perbesaran dengan perbesaran yang kecil terlebih dahulu.



6. Tentukan perbesaran yang diinginkan dengan mengatur lensa objektif.

7. Atur fokus dengan menaik-turunkan lensa.

8. Amati mikrostruktur yang ada dan gambar pada lembar data.

9. Setelah selesai ambail kembali sampel dari meja objektif dan matikan lampu

mikroskop.

III.1. Pengambilan Foto Mikro

1. Pengambilan foto dilakukan dengan meletakkan sampel di bawah lensa objektif

mikroskop kamera.

2. Lalu tentuan fokusnya.

3. Setelah fokus tentukan diafragma dan pencahayaannya.

4. Setelah selesai selesai, pengambilan foto dapat dilakukan.

III.2. Penghitungan Besar Butir

1. Tentukan Metode yang akan di pilih.

2. Gunakan foto dengan perbesaran 100X

3. Siapkan tabel yang dibutuhkan

4. Hitung besar butir sesuai rumus

5. Isi lembar data


Documents

Pengamatan Makro Dan Mikro