Laporan Akhir Metalo 1

8/19/2019 Laporan Akhir Metalo 1

1/43

Laporan Akhir

Praktikum Analisis Struktur Material

Kelompok 2

Laboratorium Metalografi dan HST

Departemen Teknik Metalurgi & Material

Fakultas Teknik

ni!ersitas "ndonesia

2#$%

MDL M'TAL()AF"


2/43

"* Tu+uan Praktikum

, Mampu melakukan proses persiapan sampel metalografi berbagai logam

-SS ./.# Normalized 0 Aluminium0 Tembaga0 & Kuningan1 dengan

benar*

, Mengidentifikasi struktur mikro dari logam dan paduan ang diberikan0

dan menghubungkan dengan sifat mekanisna*

, Melakukan teknik persiapan sampel berbagai material aitu ba+a0

aluminium0 besi tuang0 dan lain,lain*

, Melakukan identifikasi fasa ang terdapat pada berbagai paduan dengan

menggunakan standar atau membandingkanna dengan atlas struktur

mikro*

, Melakukan perhitungan besar butir dan perbandingan fasa pada material*

2


3/43

""* Dasar Teori

Teknik Pengujian Metalografi

Metalografi didefinisikan sebagai ilmu pengamatan bentuk dan struktur dari

material dengan tu+uan untuk kontrol kualitas material* Metalografi se3ara umum

dibagi men+adi pengamatan makroskopi dengan perbesaran $#4 5 $##4 dan

Pengamatan mikroskopi dengan perbesaran lebih dari $##4*

Gambar 1. Perbandingan ukuran dengan skala dalam Metalograf

Pengamatan dapat dilakukan dengan Optical Microscope -perbesaran $###

410 Scanning Electron Microscope -perbesaran 6#### 410 Transmission Electron

Microscope -perbesaran 6##### 41* Tu+uan umum penggunaan mikroskop optik

adalah untuk mengamati susunan geometri dari butir dan fasa pada material*

Pemotongan Sampel

Pemotongan ang dilakukan sangat bergantung kepada +enis material ang

akan diu+i* Sehingga terdapat beberapa +enis metode pemotongan ang digunakan0

diantarana7

• Fracturing

• Wet Abrasive Cutting

• Sawing

• Shearing and unching

• Melting

3


4/43

• ntuk mata potong -cut!o"" wheel 1 tiap material memiliki kebutuhan

masing,masing* Pada umumna mata potong terdiri dari lapisan abrasif ang kuat

pada bagian atas ang melekat pada matriks ang lebih lemah* Pada saat

pemotongan pemberian air dan 3airan sintetis sangat umum digunakan untuk

memberikan 8etting ang sesuai antar permukaan* )asio untuk 3airan ang

digunakan antara $7/# sampai $76# dengan air* Pemberian 3airan sangat penting

untuk dilakukan ang berfungsi sebagai7

• Mendinginkan benda ker+a dan permukaan mata potong*

• Lubrikasi & membuang serpihan hasil dari pemotongan*

• Melindungi dari korosi sertadari bakteri dan +amur*

Mounting

• Spesimen ang berukuran ke3il atau memiliki

bentuk ang tidak beraturan akan sulit untuk ditangani

khususna ketika dilakukan pengamplasan dan pemolesan

akhir* Sebagai 3ontoh adalah spesimen ang berupa ka8at0

spesimen lembaran logam tipis0 potongan ang tipis0 dll*

ntuk memudahkan penangananna0 maka spesimen 5

spesimen tersebut harus ditempatkan pada suatu media

-media mounting 1* Se3ara umum sarat 5 sarat ang

harus dimiliki bahan mounting adalah7

• "nert

• Sifat eksotermis rendah

• 9iskositas rendah

• Penusutan linier rendah

• Sifat adhesi baik

• Kekerasan : Sampel

• Flo8abilitas baik

• Konduktif -'tsa 'lektrolit1

•

Amplas

• Proses pengamplasan dilakukan bertahap dari pengamplasan kasar

kemudian pengamplasan halus* Pada belakang kertas amplas terdapat

angka ang menun+ukkan kehalusan dan rapat susunan pasir amplas0

semakin besar angka ang tertulis menun+ukkan semakin halus dan rapat

4

Gambar 2. ProsesMounting


5/43

susunan pasir amplas tersebut -#rid 1*

Pengamplasan dilakukan dari nomor grid

ang rendah ke tinggi untuk menghilangkan

goresan dari pengamplasan sebelumna*

• Hal ang harus diperhatikan pada

saat proses pengamplasan adalah pemberian

air* Air berfungsi sebagai pemindah geram

dan memperpan+ang masa pemakaian

kertas amplas* Ketika perubahan arah

pengamplasan0 maka arah ang baru

adalah .6o atau ;#o terhadap arah sebelumna dengan tu+uan

menghilangkan goresan pada proses pengamplasan sebelumna* m* Sedangkan poles halus - "inal polihing 1

untuk menghilangkan goresan ang amat halus dan daerah daerah

deformasi ang dihasilkan selama proses kasar0 dengan menggunakan

partikel poles alumina atau intan kurang dari $ >m -biasana #06 >m1*

Etsa

• 'tsa merupakan suatu proses penerangan atau pengikisan batas

butir se3ara selektif dan terkendali dengan pen3elupan ke dalam larutan

pengetsa baik menggunakan listrik ? tidak ke permukaan sampel sehingga

detail struktur seperti batas butir0 fasa0 dan inklusi ang akan diamati

terlihat dengan +elas dan ta+am*

• Pengamatan metalografi pada dasarna adalah melihat perbedaan

intensitas sinar pantul permukaan logam ang dimasukkan ke dalam

5

Gambar 3. Skema daerahamplas


6/43

mikroskop sehingga ter+adi gambar ang berbeda -gelap0 agak terang0

terang1* Dengan demikian apabila seberkas sinar di kenakan pada

permukaan spesimen maka sinar tersebut akan dipantulkan sesuai dengan

orientasi sudut permukaan bidang ang terkena sinar*

•

"""* Metodologi Penelitian

$* Alat dan


7/43

+*

k* d* 'tsa

l*

"9* Analisa

$* Analisa Hasil Mounting -Sampel Aging 1

a*

b. Defect Type c. Cause of Defect

d) %ubblese* Pengadukan terlalu

3epat*f.

g.

h) Gambar 4. Indikasi cacat pada mounting

i*

+* Sampel ang di mounting adalah Aluminium ang di keraskan

menggunakan resin sebanak $?/ ukuran 3etakan dan di3ampur menggunakan

hardener sebanak $6 tetes* Sampel mounting kemudian didiamkan kurang lebih

selama setengah +am hingga men+adi padat*

7


8/43

k* Dari hasil mounting ang didapatkan0 dapat diamati bah8a

terdapat bubbles atau gelembung,gelembung udara dalam mounting tersebut* Hal

ini dapat diakibatkan oleh pengadukan ang dilakukan saat men+alankan prosedur

terlalu 3epat0 sehingga menebabkan adana bubbles ang terperangkap ketika

mengeras*

l*

m.

n) Gambar 5. Skema bubbles pada mounting

2* Analisa Hasil Amplas

o*

p. Gr

id Sie!. Grinding Appearance r. Analysis

s* $#

##

t* SS ./.# 7

u) Small blac*ish spot in

the middle)

!* Pengamplasan

ang tidak sebidang*

8*

4* Proses pengamplasan dilakukan dalam beberapa tahap

menggunakan kertas amplas dengan ukuran grid ang ber!ariasi -#0 $2#0 2.#0

.##0 %##0 ##0 $###0 $2##1* Pengamplasan dimulai dengan menggunakan grid

ang paling rendah dimana ter+adi pengamplasan se3ara kasar -#,.##B1*

Kemudian dilan+utkan pengamplasan se3ara halus -%##,$2##B1* kuran tersebutdapat didefinisikan sebagai banakna +umlah lubang dalam satuan in3i kuadrat*

* Terdapat empat +enis sampel ang dipoles aitu


9/43

C* Pada pengamplasan sampel Aluminium +uga sempat ter+adi arah

pengamplasan ang tidak sebidang saat pengamplasan kasar0 namun setelah

melalui grid .##0 permukaan sampel sudah kembali searah* ntuk Tembaga dan

Kuningan proses pengamplasan ber+alan dengan baik dan tidak ditemukan

indikasi 3a3at0 namun untuk sampel Kuningan sempat ter+atuh ketika dilakukan

pengamplasan*

aa* Hal lain ang perlu diperhatikan ketika melakukan pengamplasan

tersebut adalah pemberian air pada permukaan mesin amplas* ntuk sampel


10/43


11/43

goresan ang signifikan atau dapat mengganggu pengamatan mikrostruktur* @at

etsa ang digunakan berbeda,beda disesuaikan dengan sampel ang digunakan*

bm* Hal ang perlu diperhatikan pada proses pengikisan selektif ini

adalah lamana 8aktu sampel di3elupkan kedalam larutan pengetsa* Karena

apabila 8aktu pen3elupan terlalu lama maka akan ter+adi overetching ang malah

akan mempersulit pengamatan pada mikroskop nantina*

bn* Menurut modul 8aktu etching ang digunakan dapat ber!ariasi

antara 6 sampai dengan /# detik* Gamun dari hasil per3obaan praktikum ang

kami lakukan0 rentang 8aktu antara 2 sampai dengan 6 detik ternata sudah 3ukup

untuk melakukan pengikisan batas butir pada permukaan sampel ang akan

diamati*

bo* Karena setelah dilakukan pengamatan diba8ah mikroskop0

terdapat beberapa sampel ang sudah mengalami o!eret3hing dibeberapa sisina*

alaupun demikian pengamatan masih dapat dilakukan dengan baik dan

mikrostruktur dari sampel masih dapat dilihat meskipun kurang +elas pada

beberapa bagian*

bp*

bE*

br) engamatan Mi*rostru*tur SS ./.0

bs* ntuk sampel


12/43

b!* Kemudian mikrostruktur ang didapat dibandingkan dengan

standar mikrostruktur untuk ba+a ./.# ang +uga dinormalisasi* Dapat dilihat

bah8a pada mikrostruktur standar0 ukuran butir 3ukup besar dengan bentuk ang

agak membulat* Hal ini sesuai dengan teori dimana fungsi dari normalisasi ang

dilakukan adalah untuk mengembalikan ukuran dan bentuk butir*

b8* Tidak terdapat struktur ang kasar dan +uga butir ang terlihat

berbentuk halus pada mikrostruktur standar ang men+adi a3uan* Dari analisis

praktikan0 terdapat fasa ferit (α ) sebagai matri40 kemudian fasa pearlite ang

ber8arna lebih gelap* Sedangkan pada mikrostruktur hasil praktikum tidak terlihat

+elas dan terdapat banak goresan serta bintik hitam akibat overetching * Akibatna

pengamatan lebih +auh sulit untuk dilakukan*

b4*

b() engamatan Mi*rostru*tur aduan Cu!1n

bC* ntuk sampel Kuningan0 hasil ang didapatkan sangat baik0 Cat

etsa ang digunakan adalah Fe=l/ -Fe=l/ 6 g0 H=l 6# ml0 & AEuades $## ml1* Hal

ini menun+ukan bah8a 8aktu etsa sudah sesuai* Dari hasil pengamatan ang

dilakukan melalui mikroskop0 tidak terlihat adana overetching ang mengganggu

pengambilan gambar pada mikrostruktur kuningan tersebut*

ca.

cb) Gambar #. Mikrostruktur $u%&n Praktikum " Standar

33* Dari hasil perbandingan dengan mikrostruktur Kuningan -=u,@n10

didapatkan bah8a struktur ang mirip adalah kuningan dengan =u,%# dan @n

.#* Fasa I -alpha1 ang kaa denngan unsur tembaga dan menghasilkan

12

α

β

α

β


13/43

struktur widmanstatten ang tersolidifikasi dalam bentuk plat dengan arah

pertumbuhan ang lebih sesuai* Kemudian diikuti dengan pertumbuhan fasa J

-beta1 ang ber8arna gelap0 fasa ini kaa dengan unsur seng*

3d* Hal ini sudah sesuai dengan mikrostruktur hasil praktikum dimana

terlihat fasa I ber8arna terang ang mempunai struktur pan+ang dan ta+am

-widmanstatten1* Sedangkan fasa J ang ber8arna gelap terlihat diantara fasa I

ang lebih dominan* Gamun memang se3ara +umlah0 kedua gambar tidak benar,

benar serupa karena pada kenataanna terdapat kemungkinan bah8a +enis

kuningan ang digunakan dalam praktikum bukan =u,%# dan @n,.#0 sehingga

komposisina tidak benar,benar sama dengan mikrostruktur standar ang

digunakan sebagai a3uan*

3e*

c") engamatan Mi*rostru*tur Aluminium

3g* ntuk sampel Aluminium0 Cat etsa ang digunakan adalah HF

dengan hasil ang ditun+ukan +uga 3ukup baik0 hana terdapat sedikit 8arna gelap

pada u+ung,u+ung sampel* Apabila dibandingkan dengan mikrostruktur standar

Aluminium $4440 gambar ang dihasilkan sangat berbeda*

3h*

ci.

c'. Gambar (. Mikrostruktur )luminium Praktikum " Standar

3k* Hal ini kemungkinan akibat preparasi sampel ang kurang baik0

dimana hingga proses polishing0 goresan ang terdapat dipermukaan masih sangat

banak dan ketika dilakukan etsa terdapat 8arna kehitaman di u+ung,u+ung

sampel* Ter+adina hal,hal tersebut menebabkan gambar ang dihasilkan di

mikroskop sulit untuk diamati*

13

α


14/43

3l* Dari gambar mikrostruktur Al $444 ang men+adi a3uan0

kemungkinan fasa ang terbentuk adalah fasa I ang komposisina berisikan

aluminium murni* Sedangkan dari gambar mikrostruktur pengamatan praktikan0

fasa ang terbentuk tidak 3ukup +elas untuk diamati akibat banakna goresan,

goresan pada permukaan sampel serta proses etsa ang kurang optimal*

3m* Agar mendapatkan gambar mikrostruktur ang lebih +elas0 salah

satu 3ara ang dapat dilakukan adalah menggunakan pemolesan se3ara elektrolisis

- Electropolising 1* Sehingga goresan akibat penekan mekanis ang tidak sesuai

dapat dikurangi* Hal ini akan sangat berpengaruh karena Aluminium bersifat

lunak*

3n*

co) engamatan Mi*rostru*tur Tembaga

3p* ntuk sampel Tembaga0 hasil ang didapatkan kurang baik0 Cat

etsa ang digunakan adalah Fe=l/ -Fe=l/ 6 g0 H=l 6# ml0 & AEuades $## ml1* Hal

ini menun+ukan bah8a 8aktu kurang sesuai* Dari hasil pengamatan ang

dilakukan melalui mikroskop0 terlihat adana overetching ang mengganggu

pengambilan gambar pada mikrostruktur kuningan tersebut*

3E*

3r*

cs.

ct. Gambar *. Mikrostruktur +embaaga Praktikum " Standar

3u* Pada sampel Tembaga ini ter+adi overetching ang dapat terlihat

pada mikroskop optik dimana terdapat bagian,bagian ang ber8ana gelap dan

gosong* Hal tersebut akibat pengikisan ang ter+adi se3ara berlebihan sehingga

tidak hana mengikis batas butir namun +uga menghasilkan kontur ang tidak rata*

14


15/43

Kontur tersebut menebabkan pemantulan 3ahaa ang a3ak pada mikroskop

sehingga terlihat 8arna ang gelap*

3!* Dengan kondisi tersebut0 sudah +elas bah8a ketika dibandingkan

dengan mikrostruktur tembaga standar0 gambar ang dihasilkan akan sangat

berbeda sebagaimana dapat dilihat pada gambar diatas* Terlihat +elas adana

bagian,bagian ang menghitam ang diakibatkan overetching 0 hal ini menulitkan

perhitungan ukuran grain untuk mikrostruktur tersebut*

38*


16/43

dh* N umlah grain per mm

di) A

d+* " effries Multiplier

d*) N umlah grain didalam test circle

dl) inside

dm) N umlah grain ang dile8ati oleh garis test circle

dn) intercept

do*

N A3.322 log10¿−2.954

G=¿

dp.

dq.

dr.

ds. Gambar 1!. Mikrostruktur u !asi" #$%gamata% d$%ga% &M da%#$%$rapa% M$tod$ '$($ri$s #"a%im$tric

dt. f = M

2

5000=

5002

5000=50

du* N Akiri=50(303+ 932 )=17475

16


17/43

d!* N A tengah=50(286+ 902 )=16550

d8*

N Akanan=50

(273+

87

2

)=15825

d$. Gkiri=(3.322 log17475)−2.954=11.139

d* Gtengah= (3.322 log16550 )−2.954=11.061

dC* Gkanan=(3.322log 15825)−2.954=10.996

ea. Grata−rata=11.139+11.061+10.996

3 =11.065

eb*

e3* ntuk mengestimasi ukuran grain maka salah satu metode ang dilakukan

adalah dengan metode planimetric* Pada sampel =u ang akan diestimasi0

memiliki perbesaran 6##40 sampel hasil etsa menun+ukkan ter+adina overetching

dan terbentukna pola,pola be8arna ang menun+ukkan batas butir0 selain batas

butir dalam sampel ini +uga ditemukan adana twin boundaries sehingga0 estimasi

menggunakan metode planimetric 3ukup tepat karena dapat membantu

pengukuran dalam 8ilaah ker+a ang lebih ke3il dengan akurasi ang baik*

ed*


18/43

• Pengamatan metalografi memegang peranan ang penting dalam

3ontrolling kualitas dari material dengan 3ara pengamatan fasa dan

mikrostruktur ang merepresentasikan kekuatan mekanis dari material

tersebut*

• Preparasi sampel adalah hal ang harus dilakukan dengan benar sebelum

pengamatan metalografi* Kesalahan preparasi akan menghasilkan 3a3at

di setiap tahapan0 mulai dari mounting4 grinding4 polishing 0 sampai

etching * Dampak dari 3a3at ang dihasilkan0 tidak hana bisa merusak

sampel0 namun +uga akan mengakibatkan mikrostruktur ang tidak

sesuai dengan seharusna*

• =a3at ang ter+adi pada proses mounting adalah bubbles4 decoloring4

crac*ing4 dan so"tening * =a3at ang ter+adi pada kesalah grinding adalah

s3rat3hing0 terbentukna multi!plane0 serta kontaminasi prior metal

ataupun sena8a amplas* =a3at ang ter+adi saat polishing adalah

s3rat3hing* =a3at ang ter+adi karena kesalahan etsa adalah overetching

-kegosongan1*

• )eagen etsa tergantung pada material ang akan diamati* ntuk sampel

ba+a karbon digunakan reagen Gitral ang berfungsi untuk meningkatkan

kontras antara ferit dengan perlit* ntuk sampel tembaga digunakan

Fe=l/ untuk memun3ulkan fasa beta* ntuk sampel alumunium

digunakan $(dro"loric acid untuk memun3ulkan batas butir*

• Dalam pengamatan makroskopik0 sifat material dapat diprediksi melalui

bentuk perpatahan0 arah perambatan0 serta terang gelapna permukaan*

• Metode 2e""eries lanimetric digunakan untuk mengestimasi grain size

number dan banakna butir dalam 3akupan 8ilaah tertentu*

b*

3*d*

9"* Saran

$* ntuk meningkatkan akurasi pada proses perhitungan dapat digunakan

metode $e(n 5ntercept *

2* Pembela+aran mengenai penggunaan metode metalurgi insitu*

/* Analisis struktur serta preparasina untuk material +enis lain seperti

keramik0 polimer0 atau komposit*

a*

9""* )eferensi

18


19/43

a* $Q Metals $andboo* 6ol 7* $;%* hio 7 ASM "nternational*

b* 2Q (* 9ander 9oort0 'd*0 Metallograph( rinciples and ractices) $;;;*

hio 7 ASM "nternational

3* /Q Modul ra*ti*um Analisa Stru*tur Material + $ST * Laboratorium

Metalografi dan HST Departemen Teknik Metalurgi dan Material FT" 7

Depok*

d* .Q ASTM ' 2,%2 -reappro!ed $;N.10 RStandard Methods of Preparation

of Metals and Allos*

e* 6Q @* effries0 A*H* Kline and '*


20/43

, Mendapatkan hubungan antara +arak permukaan pada pendinginan

langsung dengan sifat kemampukerasan suatu bahan*

, Mendapatkan hubungan antara ke3epatan pendinginan dengan fasa ang

terbentuk serta sifat kekerasan dari fasa tersebut*

s*

20


21/43

""* Dasar Teori

t. %ardenability

u. $ardenabilit( -kemampukerasan1 merupakan kemampuan ba+a

untuk menghasilkan fasa martensit di seluruh atau sebagian menggunakan proses

pendinginan atau 8uenching * Semakin besar persentase martensit pada suatu

logam0 maka semakin besar kemampukerasan material tersebut* $ardenabilit(

ditentukan oleh berbagai faktor0 antara lain 7

, Kadar karbon 7 = naik0 maka hardenabilit( dan kekerasan naik*

, umlah paduan 7 +umlah paduan naik0 maka hardenabilit( naik*

!* Pengu+ian ang umumna digunakan adalah end!8uench

hardenabilit( atau -omin( test * Pengu+ian ini telah distandarisasi oleh ASTM0

SA'0 dan A"S"* Salah satu parameter ang menentukan hasil pengu+ian +omin

adalah dera+at pendinginan untuk menentukan terbentukna fasa martensit*

8* Pada hasil pengu+ian +omin0 nilai kekerasan diukur mulai dari

u+ung batang dekat dengan media pendingin ang ada dimana dapatkan $##

martensit0 dan pada u+ung sebalikna ang akan didapatkan # martensit0 pada

bagian ini akan terdapat fasa 3ampuran ferit dan perlit0 dan pada tengah bagian

antara ang terkena media dingin dengan bagian ang sebalikna* Pada bagian ini

akan didapat fasa gabungan antara fasa martensit dan fasa ferit,perlit*

4* Hasil nilai kekerasan ang didapat akan menggambarkan kinetika

dekomposisi fasa austenit pada ba+a dalam proses pendinginan0 dan kur!a +omin

dapat digunakan untuk menentukan profil kekerasan dari suatu bagian*

).

z) Gambar 1!. Skema pengu'ian ,omin-

aa.

ab. Pengaru" &ecepatan Pendinginan

21


22/43

a3* aktu pendinginan akan mempengaruhi ter+adina perubahan

struktur mikro dalam ba+a* Pendinginan 3epat akan menghasilkan martensit0

moderate cooling akan menghasilkan bainit0 dan pendinginan lambat akan

menghasilkan perlit*


23/43

, Tahap < -9apor 5 Transport Stage1

, Tahap = -LiEuid Cooling Stage1

aj. Media Pendinginan

ak* ntuk proses Euen3hing kita melakukan pendinginan se3ara 3epat dengan

menggunakan media oli* Tu+uanna adalah untuk mendapatkan struktur

martensite0 semakin banak unsur karbon0 maka struktur martensite ang

terbentuk +uga akan semakin banak* Hal ini disebabkan karena atom karbon tidak

sempat berdifusi keluar dan ter+ebak dalam struktur kristal dan membentuk

struktur tetagonal ang ruang kosong antar atomna ke3il0 sehingga kekerasana

meningkat* =ontoh media Euen3h dari ang menghasilkan kekerasan paling tinggi

aitu 7

, Air

, Minak ? li

, dara

, (aram

( Gambar 12.Pengaruhmedia/uenchterhadap

mikrostruktur -ang terbentuk.

,

,

,

,

,

23


24/43

,

,

( %olding Time

, $olding Time dilakukan untuk mendapatkan kekerasan maksimum

dari suatu bahan pada proses 8uenching dengan menahan pada suhu pengerasan

untuk memperoleh pemanasan ang homogen sehingga struktur austenitna

homogen atau ter+adi kelarutan karbida ke dalam austenit dan difusi karbon dan

unsur paduanna*


,

$* Alat dan


25/43

,

,

,

,

,

,

,

"9* Analisa

,

$* Analisa Hubungan arak Permukaan Sampel ang di :uench dengan

Kekerasan

25


26/43

,

, Gambar 13. +itik%titik u'i kekerasan Sampel

, +i +omin merupakan pengu+ian untuk mengetahui sifat kemampuan

keras dari ba+a serta membandingkanna dengan hasil se3ara teori atau lliteratur*

Sampel ang digunakan pada per3obaan omin ini adalah material


27/43

,

N*

,

2

,

, Dapat dilihat dari tabel diatas bah8a kekerasan tertinggi terdapat pada

u+ung ang terkena water spra( lebih dahulu0 pada titik ini pendinginanna ter+adi

lebih 3epat apabila dibandingkan dengan u+ung lain sampel ang pendinginanna

ter+adi dengan lambat sehingga kekerasanna rendah* rutan kekerasan dari u+ung

ang terkena 8ater spra adalah /$*% H)=0 2 H)=0 2%0/ H)=0 2/0% H)=0 2$0$

H)=* Penurunan kekerasan ter+adi karena terdapat perubahan mikrostruktur

akibat proses pemanasan dan pendinginan 3epat ang dilakukan terhadap ba+a

karbon*

, Hal tesebut ter+adi karena 8alaupun proses austenisasi ang ter+adi hampir

pada semua bagian sampel adalah sama0 namun pada salah satu bagian u+ung ba+a

karbon dilakukan pendinginan se3ara 3epat dengan menemprotkan air se3ara

konstan sampai suhu ba+a karbon menurun mendekati suhu kamar* Hal ini

menebabkan terbentukna fasa martensit ang lebih banak pada bagian tersebut

sehingga menghasilkan nilai kekerasan ang lebih tinggi*

, Mekanisme ang ter+adi adalah ketika proses austenisasi ber+alan disuhu

;##o=0 karbon berdifusi kedalam struktur kristal "cc dari ba+a tersebut* Kemudian

ketika dilakukan pendinginan se3ara 3epat0 karbon ang berada didalam struktur

tidak sempat keluar dan terperangkap didalam struktur ang akhirna berubah

men+adi bct atau bod( centered tetragonal * Struktur bct ini lah ang menghasilkan

adana mikrostruktur martensit ang sangat keras0 akibat banakna karbon

didalamna* Hal ini sudah sesuai dengan literatur ang ada* Dapat dianalisa lebih

+auh dengan melihat pada diagram ==T*

27


28/43

,

, Gambar 14. Pengaruh kecepatan pendinginan terhadapmikrostruktur

2* Analisa Mekanisme Penentuan $ardenabilit( suatu Material dari Per3obaan

omin

, ika kita menentukan kekerasan material dapat dengan 3ara menghitung

dari lomposisi paduan ang ada pada material0 diameter "deal -D"10 multipl(

"actor4 'iameter 5deal Critical dan 5nitial $ardness) Setelah mendapat data diatas

dapat di3ari nilai dari H)= dari tiap titik ang ada aitu menggunakan rumus

7

(

, Hardenabilit suatu material dikatakan baik apabila rentangkekerasan suatu material tidak berbeda +auh antara titik paling dekat dengan

semburan dengan titik ter+auh dari semburan* Material dianggap keras -fasa

martensit1 +ika kekerasanna minimal %% H)=*


29/43

, Dari analisis tersebut dapat disimpulkan bah8a $ardenabilit( dari

material ini tidak 3ukup baik karena penurunan kekerasanna ter+adi se3ara

signifikan* Hal ini dapat ter+adi kemungkinan akibat sampel ang digunakan

merupakan carbon steel atau low allo( steel 0 sehingga sangat sulit untuk

mendapatkan fasa martensit akibat tidak adana unsur,unsur paduan ang

menggeser hidung diagram ==T kearah kanan*

,

1.5 3 4.5 6 7.50

10

20

30

40

*i"ai +$k$rasa% dari ,u$%c- %d

'arak dari ,u$%c- %d /cm

+$k$rasa% /!

/* Analisa Peranan $ardenabilit( dalam Aplikasi Suatu Material

, $ardenabilit( merupakan sifat ang sangat diperlukan dalam dunia

industri terutama pada bagian ang membutuhkan kekerasan ang sangat tinggi*


30/43

• Kekerasan menurun seiring +auhna +arak dari u+ung ba+a*


31/43

""* Dasar Teori

( Perlakuan Panas

, Perlakuan panas adalah proses pemanasan dan pendinginan material ang

terkontrol dengan maksud merubah sifat fisik untuk tu+uan tertentu* Se3ara umum

proses perlakuan panas adalah sebagai berikut7

, Pemanasan material sampai suhu tertentu dengan ke3epatan tertentu pula*

, Mempertahankan suhu untuk 8aktu tertentu sehingga temperaturna*

, Pendinginan dengan media pendingin -air0 oli atau udara1*

, Ketiga hal diatas tergantung dari material ang akan di heat

treatment dan sifat,sifat akhir ang diinginkan*

( %ardening

, $ardening adalah proses perlakuan panas ang diterapkan untuk

menghasilkan benda ker+a ang keras* Perlakuan ini terdiri dari memanaskan ba+a

sampai temperatur pengerasanna -temperatur austenisasi1 dan menahanna pada

temperatur tersebut untuk +angka 8aktu tertentu dan kemudian didinginkan

dengan la+u pendinginan ang sangat tinggi atau di 8uench agar diperoleh

kekerasan ang diinginkan* Alasan memanaskan dan menahanna pada

temperatur austenisasi adalah untuk melarutkan 3ementite dalam austenite

kemudian dilan+utkan dengan proses 8uench*


32/43

, Dikhususkan pada unsur Aluminum dan paduanna0 diperlukan sebuah

perlakuan ang berbeda dari ba+a ataupun logam lain pada umumna* Paduan

aluminum ang dapat diberikan perlakuan solid solution strengthening V disebut

+uga heat treatable aluminum allo(0 memiliki batasan aitu unsur paduanna

harus memiliki nilai solubilit( ang signifikan dalam aluminum0 dan meningkat

seiring dengan peningkatan temperatur0 3ontohna pada unsur =u*

, Mekanisme solid solution strengthening se3ara garis besar dapat

dibagi kedalam tiga tahap0 aitu7

• Solution heat treatment 7 untuk melarutkan seluruh unsur paduan0

3ontohna men+adi fasa I pada Al,=u*• :uenching 7 pembentukan super!saturated solid solution -SSSS10 dan

• Age hardening&aging 7 pembentukan presipitat dari SSSS baik pada suhu

ruangan -natural aging 1 maupun pada suhu tertentu ang telah diatur

-arti"icial aging 1*

,

,

,

,

,

, Hasil dari

solid solution strengthening ini berupa presipitat dari paduan ang

ditambahkan ang kemudian akan memberikan kekuatan pada material

dengan 3ara menghambat pergerakan dislokasi akibat adana distorsi ang

dihasilkan di sekitar presipitat ang terbentuk*

32

Gambar 15. iagram 0asa )l%$u -ang menun'ukansuhu untuk perlakuan


33/43

,

, Gambar 1. Mekanisme pembentukan asa presipitat

, Presipitat ang ada terbentuk dalam beberapa tahap0 aitu pertama

adalah tahap supersaturated dimana seluruh unsur paduan larut dalam matriks*

Lalu terbentuk fasa => ang bersifat semi,koheren0 ang akan memberikan

distorsi paling tinggi pada matriks sehingga kekerasan ang di3apai akan

maksimal saat presipitat berada pada fasa semi,koheren ini* Terakhir0 presipitat

akan berbentuk fasa = atau inkoheren0 dimana fasa ini terbentuk akibat adana

overaging atau proses aging ang terlalu lama0 menebabkan kekuatan ang

sangat menurun akibat presipitat men+adi bersifat lunak dan mudah untuk

Wdipotong oleh dislokasi*

( Perlakuan Permukaan

, Perlakuan permukaan adalah suatu proses ang menghasilkan

terbentukna kulit lapisan pada permukaan logam dimana lapisan tersebut

memiliki sifat,sifat lebih baik dibandingkan dengan bagian dalam logam* Se3ara

garis besar0 terdapat dua metode untuk melakukan perlakuan?pengerasan

permukaan 7

! ! Selective&Thermal Method

, Digunakan pada material ang hana ingin memiliki

kekerasan ang tinggi pada suatu daerah di permukaanna*

• Flame $ardening • 5nduction $ardening

•

33


34/43

• ! 'i""usion&Thermochemical Method

• Thermochemical berarti menggunakan panas dan bahan

kimia untuk melapisi permukaan suatu material agar

kekerasanna meningkat*

• Carburizing • Nitriding

34


35/43


"9*

$* Alat dan


36/43

""*

"""*

"9* Pembahasan Analisa9*

$* Analisa pengaruh Suhu Aging Terhadap Kekerasan

9"* Pada per3obaan perlakuan panas Ageing 0 dilakukan

perbandingan kekerasan ang dihasilkan dengan kelompok $ & /* Sampel

ang digunakan adalah Aluminium0 hasil ang diperoleh ber!ariasi akibat

perbedaan suhu ageing dengan tiap,tiap kelompok tersebut* Media

8uenching ang digunakan pada setiap kelompok adalah air*

9""*

9"""*

1 2 3 4 5 6 70

100

200

300

400

500

600

2ra3k #$rba%di%ga% 4g$i%g

+$"ompok 3 +$"ompok 2 +$"ompok 1

u-u /o

)*). 'uenc"ing

Media

* Air -ater1

2

1


37/43

"*

""*

))***.

&el

))*+.

P

))+.

,

))+*.

S

))+**.

&

9"""*"*

$*

2

"*

$

""*

$

"""*"9*

$9*

2

9"*

$

9""*

$

9"""* "*$

L*

2

L"*2

L""*%

L"""*

L"9*


38/43

.

?@655)

L9"""*


39/43

L""*


40/43

. Pengerasan material ageing disebabkan karena adana

peningkatan suhu material ke suhu ageing sehingga terbentuk presipitat

ang keluar dari super saturated solid solution akibat solution heat

treatment material tersebut* Presipitat ini mengakibatkan regangan kisi

sehingga ada interaksi dengan bidang dislokasi regangan dan menghambat

pergerakan dislokasi* Selain itu presipitat ang terbentuk ini akan

membentuk fasa semi koheren ang menebabkan distorsi pada kisi*

Distorsi ini menebabkan peningkatan nilai kekuatan dan kekerasan

material tersebut* .

L*

I. Gambar 1(. +ingkatan kekerasan dari asa presipitat

. ika dibandingkan dengan skema ageing pada gambar

sebelumna dengan gambar diatas0 pada suhu $%6o= belum terdapat

distorsi kisi ang banak namun kekerasan belum men3apai pun3akna

-coherent precipitates1* Distorsi kisi ang paling besar ter+adi pada suhu

$;6o= ketika nilai kekerasanna sudah men3apai pun3ak - partiall(

coherent 1* Sementara pada 226o= nilai kekerasan kembali menurun karena

sudah ter+adi overageing ang menebabkan tidak adana distorsi kisi

sehingga kekerasanna menurun -incoherent precipitates1*


41/43

L"""* Se3ara umum0 penghambatan pergerakan dislokasi oleh

presipitat ang terbentuk adalah dengan adana lattice strain ang mun3ul

di sekitar presipitat akibat adana ketidakseragaman susunan atom pada

matriks dan presipitat* @attice strain tersebut kemudian akan

menebabkan dibutuhkanna energi ang lebih besar untuk dislokasi

bergerak di sekitar presipitat tersebut* Selain itu0 terdapat +uga dua

mekanisme dari penghambatan pergerakan dislokasi oleh presipitat0 aitu

7

, shearing -pemotongan presipitat1

, Orowan looping -pergerakan memutari presipitat1

L"9*

L9* ntuk mekanisme shearing 0 pergerakan dari dislokasi akan

terhambat oleh presipitat ang berada pada +alur bergerakna dislokasi

tersebut0 presipitat ang ada memaksa dislokasi untuk membutuhkan

energi ang +auh lebih tinggi agar dapat mele8ati presipitat tersebut0

dimana saat dislokasi tersebut memiliki energi ang 3ukup0 maka dislokasi

tersebut akan dapat bergerak mele8ati presipitat dengan 3aramemotongna* Mekanisme shearing ini umumna ter+adi +ika presipitat

berukuran relatif ke3il dan bersifat lunak*

L9"*

II. Gambar 1*. Mekanisme Shearing

L9"""*

L"* ntuk mekanisme Orowan looping 0 umumna ter+adi +ika

presipitat ang terbentuk memiliki +arak ang 3ukup tersebar0 dengan


42/43

presipitat tersebut bersifat 3ukup keras

dan sulit untuk dideformasi* Saat

dislokasi bergerak dan bertemu dengan

presipitat,presipitat tersebut0 dislokasi

tersebut akan dipaksa untuk membentuk

sebuah loop atau lingkaran diantara

presipitat,presipitat tersebut untuk

akhirna dapat bergerak mele8ati

presipitat , presipitat tersebut*

Pembentukan loop tersebut

membutuhkan energi ang +auh lebih

banak0 sehingga material akan

terkeraskan akibat kebutuhan energi ang

lebih tinggi untuk mele8ati presipitat*

L* Kesimpulan

• Ageing merupakan salah satu metode

pengerasan material non!"errous*

•

Suhu ageing mempunai pengaruhterhadap kekerasan material* Kekerasan material akan men3apai

pun3akna setelah sampai pada suhu ageing tertentu0 namun akan turun

kembali akibat overageing)

• Kekerasan maksimal di3apai ketika terbentuk fasa semi koheren ang

mengakibatkan distorsi kisi sebagai penambah kekuatan dan kekerasan

material*

L"*

L""*Saran

L"""* $* Pengamatan pengaruh !ariasi 8aktu ageing

terhadap kekerasan akhir*

L"9* 2* Pengu+ian aging untuk material non!"errous selain

Aluminium*

L9*

L9"* )eferensi

Gambar 2!. Mekanisme 6ro7anooping


43/43

L9""* $Q PPT $eat Treatment and Sur"ace Engineering

b Gofri+on Sofan0 Ph*D

L9"""* 2Q PPT Aluminum and Aluminum Allo(s b

Gofri+on Sofan0 Ph*DL"* /Q PPT Sessi 0 $eat Treatment o" Non"errous Allo(s and

Stainless Steels b Dr* "r* Mrna Ariati Mo3htar

L* .Q ASM "nternational* -$;;$1* ASM $andboo* 6ol) .B $eat

Treating) ASM "nternational*

L"* 6Q =allister0 r*0 * D*0 & )eth8is3h0 D* (* -2#$.1* Materials

Science and EngineeringB An 5ntroduction4 7th ed) Den!er7 ohn ile &

Sons0 "n3*

L""* %Q Sofan0

Laporan Akhir Metalo 1

Documents