Laporan akhir pratikum metalurgi fisik kelompok 5

LAPORAN AKHIR

PRAKTIKUM METALURGI FISIK

2011/2012

PERLAKUAN PANAS, RECOVERY & RECRYSTALLIZATION, METALOGRAFI, JOMINY, KOROSI,

KELOMPOK 5

1. ARISMON SAPUTRA (1010913040)

2. BACOK DAMORA SAPUTRA (1010911001)

3. FRISSANDY REZVOZANO (1010912050)

4. IMAM AIDIL AMRI (1010913021)

5. ZUL AULIA MARSHAL (1010913030)

LABORATORIUM METALURGI

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS ANDALAS

PADANG

2012

ii

KATA PENGANTAR

Puji beserta syukur kami ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah

memberikan segala rahmat serta karunia-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik di Laboratorium Metalurgi.

Laporan ini ditulis untuk memenuhi persyaratan dalam meyelesaikan

kuliah berserta praktikum Metalurgi Fisik dari awal hingga selesai. Praktikum

Metalurgi Fisik adalah salah satu komponen penting dalam proses belajar-

mengajar, terutama kaitannya dengan pengembangan keahlian praktis dan

kemampuan analitis yang sangat dibutuhkan bagi para lulusan pada saat terjun ke

dalam dunia kerja sebagai seorang sarjana teknik.

Pelaksanaan dan penyusunan laporan ini tidak mungkin terlaksana tanpa

bantuan dan dukungan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin

menyampaikan terima kasih kepada :

1. Bapak Prof.Dr.-Eng H. Gunawarman sebagai kepala Laboratorium

Metalurgi Fisik.

2. Bapak Prof.-Ing H. Hairul Abral, Bapak Prof. Dr.-Eng. H.Gunawarman

dan Bapak Dr. Is Primananda yang telah memberikan pengetahuan dasar

pada mata kuliah metalurgi fisik.

3. Ronny Pribadi selaku koordinator asisten, Victor Martin. selaku

koordinator praktikum, Ahmad Fadhil Adli selaku asisten pembimbing

kelompok 5 serta asisten-asisten yang telah memberikan bimbingan

selama penyusunan laporan akhir ini.

4. Rekan-rekan kelompok 5 Jurusan Teknik Mesin Angkatan 2010 yang telah

memberikan saran dan bantuannya, serta semua pihak yang membantu

kami baik secara langsung maupun tidak langsung.

Semoga laporan akhir ini dapat bermanfaat bagi yang membacanya, kami

mengharapkan kritik dan saran untuk kesempurnaan laporan akhir ini.

Padang, April 2012

Penulis

iii

DAFTAR ISI

Hal

LEMBAR PENGESAHAN .......................................................................... i

KATA PENGANTAR ................................................................................. ii

DAFTAR ISI ............................................................................................... iii

DAFTAR TABEL ....................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... ix

PEMBATAS

LEMBAR ASISTENSI

BAGIAN A. TEORI DASAR

A.1 Struktur Mikro Material ......................................................... 1

A.2 Sifat Material ......................................................................... 5

A.3 Cacat Material ...................................................................... 8

A.4 Diagram Fasa......................................................................... 11

A.5 Mekanisme Penguatan Material ............................................. 13

PEMBATAS

LEMBAR ASISTENSI

BAGIAN B. RECOVERY DAN RECRYSTALLIZATION

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang........................................................... 19

1.2 Tujuan Praktikum....................................................... 19

1.3 Manfaat...................................................................... 19

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Recovery dan Rekristalisasi........................... 20

2.2 Skematik Recovery dan Rekristalisasi......................... 22

2.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Rekristalisasi....... 23

2.4 Pengerjaan Panas dan Pengerjaan Dingin ................... 24

BAB III METODOLOGI

3.1 Peralatan ................................................................... 27

3.2 Skema Alat................................................................ 27

3.3 Prosedur Percobaan.................................................... 28

iv

BAB IV DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Percobaan ................................................ 29

4.2 Pengolahan Data ....................................................... 30

4.3 Tabel Hasil Perhitungan ............................................ 32

4.4 Grafik........................................................................ 32

4.5 Analisa...................................................................... 34

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ................................................................ 35

5.2 Saran.......................................................................... 35

LAMPIRAN B

PEMBATAS

LEMBAR ASISTENSI

BAGIAN C. UJI JOMINY

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang........................................................... 36

1.2 Tujuan Praktikum....................................................... 36

1.3 Manfaat...................................................................... 36


2.1 Definisi Uji Jominy .................................................... 37

2.2 Kurva Hardenability dan Hardenability Band ............ 38

2.3 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Sifat Mampu

Keras......................................................................... 39

2.4 Kurva CCT dan TTT................................................. 41

BAB III METODOLOGI

3.1 Peralatan ................................................................... 43

3.2 Skema Alat................................................................ 43

3.3 Prosedur Percobaan................................................... 43


4.1 Data Hasil Percobaan ................................................. 45

4.2 Pengolahan Data ....................................................... 45


v

4.4 Grafik........................................................................ 59

4.5 Analisa...................................................................... 60

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ................................................................ 62

5.2 Saran.......................................................................... 62

LAMPIRAN C

PEMBATAS

LEMBAR ASISTENSI

BAGIAN D. KOROSI

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang............................................................ 63

1.2 Tujuan Praktikum........................................................ 63

1.3 Manfaat....................................................................... 63


2.1 Defenisi Korosi ........................................................... 64

2.2 Deret Volta ................................................................. 65

2.3 Jenis-Jenis Korosi dan Pengendaliannya...................... 65

2.4 Metoda Pengendalian Korosi....................................... 72

BAB III METODOLOGI

3.1 Peralatan .................................................................... 74

3.2 Skema Alat................................................................. 74



4.1 Data Hasil Percobaan ................................................. 76

4.2 Pengolahan Data ....................................................... 77


4.4 Grafik........................................................................ 80

4.5 Analisa...................................................................... 81

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ................................................................ 82

5.2 Saran.......................................................................... 82

LAMPIRAN D

vi

PEMBATAS

LEMBAR ASISTENSI

BAGIAN E. METALOGRAFI

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang............................................................ 83


1.3 Manfaat....................................................................... 83


2.1 Definisi Metalografi .................................................... 84

2.2 Tahapan Metalografi ................................................... 84

2.3 Turunan Mikroskop..................................................... 90

2.3.1 Mikroskop Optik ................................................ 90

2.3.2 SEM (Scanning Electron Microscope)................ 91

2.3.3 TEM (Transmission Electron Microscope) ......... 92

BAB III METODOLOGI

3.1 Peralatan .................................................................... 95

3.2 Skema Alat................................................................. 95



4.1 Data Percobaan .......................................................... 97

4.2 Perhitungan ................................................................ 99

4.3 Tabel Hasil Percobaan ............................................... 102

4.4 Grafik ........................................................................ 103

4.5 Analisa ...................................................................... 104

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ............................................................... 106

5.2 Saran ......................................................................... 106

LAMPIRAN E

vii

PEMBATAS

LEMBAR ASISTENSI

BAGIAN F. PERLAKUAN PANAS

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang............................................................ 107


1.3 Manfaat....................................................................... 107


2.1 Definisi Perlakuan Panas............................................. 108

2.2 Skematik Proses Perlakuan Panas................................ 108

2.3 Jenis – Jenis Pendinginan ............................................ 111

2.4 Kurva CCT dan TTT................................................... 112

BAB III METODOLOGI

3.1 Peralatan .................................................................... 115

3.2 Skema Alat................................................................. 115



4.1 Data Percobaan ......................................................... 117

4.2 Perhitungan Dan Pembahasan ................................... 117


4.4 Grafik........................................................................ 120

4.3 Analisa..................................................................... 121

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ................................................................ 123

5.2 Saran.......................................................................... 123

LAMPIRAN F

DAFTAR PUSTAKA

viii

DAFTAR TABEL

Tabel B.1 Hasil Percobaan Recovery dan Recrystalization ............................ 29

Tabel C.1 Komposisi Kimia........................................................................... 45

Tabel C.2 Hasil Percobaan Uji Jominy........................................................... 45

Tabel C.3 Hasil Perhitungan Uji Jominy ........................................................ 58

Tabel D.1 Hasil Perhitungan Percobaan 1....................................................... 79

Tabel D.2 Hasil Perhitungan Percobaan 2....................................................... 79

Tabel E.1 Perbedaan Mikroskop Optik, TEM, dan SEM ................................ 91

Tabel E.2 Titik Potong Horizontal.................................................................. 99

Tabel E.3 Titik Potong Vertikal ..................................................................... 99

Tabel E.4 Hasil Perhitungan Metalografi........................................................ 102

Tabel F.1 Hasil percobaan perlakuan panas.................................................... 117

Tabel F.2 Hasil perhitungan perlakuan panas ................................................. 119

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar A.1 Sel satuan BCC ....................................................................... 1

Gambar A.2 Sel satuan FCC........................................................................ 2

Gambar A.3 Sel satuan HCP........................................................................ 3

Gambar A.4 Macam-macam sel satuan........................................................ 4

Gambar A.5 Butir........................................................................................ 5

Gambar A.6 Kristal ..................................................................................... 5

Gambar A.7 Kurva Kekuatan ...................................................................... 6

Gambar A.8 Kurva Keuletan ....................................................................... 7

Gambar A.9 Kurva Ketangguhan................................................................. 7

Gambar A.10 Kurva Modulus Elastisitas ....................................................... 7

Gambar A.11 Kurva Kelentingan .................................................................. 8

Gambar A.12 Cacat Titik............................................................................... 9

Gambar A.13 Dislokasi Sisi........................................................................... 9

Gambar A.14 Dislokasi Ulir .......................................................................... 10

Gambar A.15 Cacat Bidang........................................................................... 10

Gambar A.16 Retakan ................................................................................... 11

Gambar A.17 Diagram Fasa .......................................................................... 12

Gambar A.18 Solid Solution Strengthening.................................................... 13

Gambar A.19 Second Phase Hardening......................................................... 14

Gambar A.20 Precipitation Hardening.......................................................... 14

Gambar A.21 Strengthening By Grain And Sub Grain Boundaries ................ 15

Gambar A.22 Dispersion Hardening ............................................................. 16

Gambar A.23 Strain Hardening..................................................................... 16

Gambar A.24 Penguatan Dengan Tekstur ...................................................... 17

x

Gambar A.25 Martensite Strengthening......................................................... 18

Gambar B.1 Proses Recovery......................................................................... 21

Gambar B.2 Proses Rekristalisasi ................................................................. 22

Gambar B.3 Skematik Recovery dan Rekristalisasi........................................ 23

Gambar B.4 Proses Rolling ........................................................................... 26

Gambar B.5 Tungku...................................................................................... 27

Gambar B.6 Alat Uji Keras ........................................................................... 27

Gambar C.1 Kurva Hardenability dan Hardenability Band ........................... 38

Gambar C.2 Hardenability band dan Hardenabilitiy ..................................... 39

Gambar C.3 Kurva CCT dan TTT Baja Hypoeutektoid.................................. 41

Gambar C.4 Kurva CTT dan TTT Baja Eutektoid.......................................... 41

Gambar C.5 Kurva CTT dan TTT Baja Hypereutectoid................................. 41

Gambar C.6 Skema Alat Uji Jominy ............................................................. 43

Gambar D.1 Korosi Sel Gavanik ................................................................... 64

Gambar D.2 Deret Volta................................................................................ 65

Gambar D.3 Korosi Seragam ....................................................................... 66

Gambar D.4 Korosi Sumuran ........................................................................ 67

Gambar D.5 Korosi Celah ......... ................................................................... 68

Gambar D.6 Korosi Batas Butir ................................................................... 68

Gambar D.7 Korosi Tegangan ....................................................................... 69

Gambar D.8 Korosi Erosi .............................................................................. 70

Gambar D.9 Korosi Selektif ....................................................................... 71

Gambar D.10 Korosi Galvanik ...................................................................... 71

Gambar D.11 Korosi pada kapal laut ............................................................. 72

Gambar D.12 Skema Alat.............................................................................. 74

xi

Gambar E.1 Fracturing ................................................................................ 84

Gambar E.2 Sawing...................................................................................... 84

Gambar E.3 Shearing ................................................................................... 85

Gambar E.4 Abrasive cutting........................................................................ 85

Gambar E.5 Electrical Discharge Machine .................................................. 86

Gambar E.6 Water Jet Cutting...................................................................... 86

Gambar E.7 Mechanical Mounting ............................................................... 87

Gambar E.8 Polymer Mounting .................................................................... 87

Gambar E.9 Grinding ................................................................................... 88

Gambar E.10 Pemolesan Elektrolit Kimia ..................................................... 88

Gambar E.11 Pemolesan Kimia Mekanis....................................................... 89

Gambar E.12 Pemolesan Elektro Mekanis..................................................... 89

Gambar E.13 Mikroskop Optik ..................................................................... 90

Gambar E.14 Skematik Alur SEM................................................................. 91

Gambar E.15 SEM (Scanning Electron Microscope) .................................... 92

Gambar E.16 Skematik Alur TEM ................................................................ 93

Gambar E.17 TEM (Transmision Electron Microscope)................................ 93

Gambar E.18 Skema Alat ............................................................................ ... 95

Gambar F.1 Kurva Heat Treatment ............................................................... 109

Gambar F.2 Diagram Fasa Fe-Fe3C .............................................................. 109

Gambar F.3 Diagram CCT dan TTT pada baja Hypoeutectoid....................... 112

Gambar F.4 Diagram CCT dan TTT pada baja Eutectoid .............................. 113

Gambar F.5 Diagram CCT dan TTT pada baja Hypereutectoid ..................... 113

Gambar F.6 Tungku ...................................................................................... 115

Gambar F.7 Rockwell Tester......................................................................... 115

TEORI DASAR

ASISTEN :

AHMAD FADHIL ADLI

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar

Kelompok 5 1

TEORI DASAR

A.1 Struktur Mikro Material

Sebelum membahas tentang struktur mikro dari suatu material, kita harus

terlebih dahulu mengetahu secara umum apa itu material.

Secara umum, material merupakan segala sesuatu yang memiliki massa

dan menempati ruang. Sedangkan untuk material teknik itu sendiri adalah bahan

yang digunakan dalam bidang keteknikan.

Struktur mikro material terdiri atas :

1. Atom

Adalah bagian terkecil dari suatu material yang tidak dapat dibagi lagi

dengan reaksi kimia biasa.

2. Sel Satuan

Adalah susunan dari atom-atom yang tersusun secara teratur serta

memiliki pola berulang. Sel satuan juga tebagi atas beberapa jenis, antara

lain :

BCC ( Body Centered Cubic )

Adanya pemusatan satu atom di tengah-tengah kubus.

Gambar A.1 Sel Satuan BCC

Untuk mencari APF ( Atomic Packing Factor )

222 2)4( aar

234 ar

34 ar

3

4ra

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar

Kelompok 5 2

APF

=

3

4

3

418

8

1 3

r

rxx

= 3

0,68 68%8

FCC ( Face Centered Cubic )

Adanya pemusatan satu atom di setiap sisi kubus.

Gambar A.2 Sel Satuan FCC

Mencari APF ( Atomic Packing Factor )

222)4( aar

224 ar

24 ar

2

4ra

APF =

=

2

4

3

46

2

18

8

1 3

r

rxxx

= 2

0, 74 74%6

HCP (Hexagonal Closed Package)

Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar

Kelompok 5 3

Gambar A.3 Sel Satuan HCP

Cara perhitungan APF dari HCP :

n atom = (3 1) + 12 + 2 = 6Volume sel satuan = luas alas x tinggi

Tinggi = 1,633a

Luas alas = 6 x luas segitiga

= 6 x (1/2 a x a sin 60)

= 6 x (1/2 a2 sin 60)

= 3a2 sin 60

Volume sel satuan = 3a2 sin 60 x 1,633a

= 4,899a3 sin 60

= 4,24a3

a = 2R, maka :

Volume sel satuan = 4,24(2R)3

= 4,24 x 8R3

= 33,94 R3

APF = Vol. Atom/ Vol. Sel Satuan = (n atom x 4/3 πr3)/a3

= (6 x 4/3 πr3)/33,94r3

= 25,13/33,94

= 0,74 = 74%


Kelompok 5 4

Macam-macam Sel Satuan Lainnya

Gambar A.4 Macam-Macam Sel Satuan


Kelompok 5

3. Butir

Merupakan kumpulan dari sel satuan yang memiliki arah dan orientasi

sama dalam 2 dimensi.

4. Kristal


sama serta dapat dilihat dalam bentuk 3 dimensi.

A.2 Sifat Material

Adapun sifat-sifat dari material adalah sebagai berikut :

1. Sifat fisik

Merupakan sifat yang telah ada pada material, dapat dilihat secara

langsung ataupun dengan alat ukur. Contohnya adalah warna, massa

jenis, dimensi, dll.

2. Sifat kimia

Merupakan sifat material yang

lingkungan. Contohnya adalah

3. Sifat teknologi

Sifat material yang mu

Contohnya adalah mampu tempa, mampu cor, dan

Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Teori Dasar


sama dalam 2 dimensi.

Gambar A.5 Butir


sama serta dapat dilihat dalam bentuk 3 dimensi.

Gambar A.6 Kristal

sifat dari material adalah sebagai berikut :



dimensi, dll.

Merupakan sifat material yang terjadi akibat adanya reaksi dengan

Contohnya adalah korosi.

Sifat material yang muncul akibat mengalami proses pe

Contohnya adalah mampu tempa, mampu cor, dan mampu las.


5





terjadi akibat adanya reaksi dengan

ncul akibat mengalami proses pemesinan.


Kelompok 5 6

4. Sifat termal

Sifat material yang dipengaruhi oleh temperatur. Contohnya adalah

konduktivitas termal, titik beku, dan titik didih.

5. Sifat optik

Sifat material yang berhubungan dengan pencahayaan. Contohnya

adalah gelombang, rasioaktivitas, dan pembauran cahaya.

6. Sifat akustik

Sifat material yang berhubungan dengan bunyi. Contohnya adalah

intensitas bunyi, cepat rambat bunyi, dan kemampuan pantulan bunyi.

7. Sifat magnetik

Sifat magnetik adalah sifat material untuk merespon medan magnet.

Contohnya adalah feromagnetik, induksi magnet.

8. Sifat mekanik

Sifat material yang ada akibat dari pembebanan.

Sifat mekanik ini terbagi atas :

Kekuatan

Kemampuan material untuk menahan deformasi plastis secara

menyeluruh.

Gambar A.7 Kurva Kekuatan

Kekerasan

Kemapuan material untuk menahan deformasi plastis lokal akibat

penetrasi di permukaan.

Keuletan

Regangan plastis maksimum yang diterima suatu material hingga

material patah.


Kelompok 5 7

Gambar A.8 Kurva Keuletan

Ketangguhan

Besarnya energi yang diserap material sampai material tersebut

patah.

Gambar A.9 Kurva Ketangguhan

Modulus Elastisitas

Merupakan ukuran kekakuan material dengan membandingkan

tegangan dan regangan pada wilayah elastis.

Gambar A.10 Kurva Modulus Elastisitas


Kelompok 5 8

Kelentingan

Besarnya energi yang diserap material selama deformasi elastis

berlangsung dan akan kembali kebentuk semula bila pembebanan

dihentikan.

Gambar A.11 Kurva Kelentingan

A.3 Cacat Material

Adalah ketidaksempurnaan dari suatu material. Cacat pada material terbagi

atas :

1. Cacat Titik ( Point Defect )

Merupakan cacat dari suatu material yang terjadi pada satu atom dari

suatu susunan atom.

Cacat titik juga terbagi atas :

- Kekosongan ( Vacancy )

Cacat titik ini terjadi akibat adanya atom yang hilang dari suatu

susunan atom.

- Subtitusi / pergantian

Cacat yang terjadi akibat adanya pergantian atom pada susunan

atom.

- Intertisi

Cacat yang terjadi akibat adanya atom lain yang menyusup dalam

susunan atom.

Intertisi terbagi atas:


Kelompok 5 9

- Self Intertisi, yaitu cacat akibat adanya atom yang menyisip pada

susunan atom yang berasal dari atom itu sendiri.

- Impurity, yaitu adanya atom asing yang menyusup pada susunan

atom yang bersifat mengganggu.

Gambar A.12 Cacat Titik

2. Cacat Garis / Dislokasi

Cacat garis adalah ketidaksempurnaan pada material akibat

kekosongan pada sebaris atom.

Dislokasi terbagi atas dislokasi sisi dan dislokasi ulir.

Dislokasi sisi (Dislocation line).

Adalah cacat garis yang arah pergerakan atomnya tegak lurus

terhadap garis dislokasi.

Gambar A.13 Dislokasi Sisi


Kelompok 5 10

Dislokasi Ulir

Yaitu cacat gais yang arah pergerakan atomnya sejajar terhadap

arah garis dislokasi.

Gambar A.14 Dislokasi Ulir

3. Cacat Bidang

Cacat bidang yaitu ketidaksempurnaan material pada sebidang struktur

atom. Contoh cacat bidang, yaitu ;

Twinning (kembaran): orientasi dari butir yang searah dibatas butir.

Batas butir: adanya perbedaan orientasi antar butir yang

mengakibatkan adanya celah diantara perbedaan orintasi tersebut.

Gambar A.15 Cacat bidang


Kelompok 5 11

4. Cacat Ruang

Cacat ruang adalah ketidaksempurnaan kristal pada seruang atom

yaitu timbulnya rongga antara batas butir karena orientasi butir dan dapat

dilihat secara langsung. Contoh dari cacat ruang, yaitu:

Porositas

Retak

Gambar A.16 Retakan

A.4 Diagram Fasa

Fasa adalah sistem yang mempunyai karakteristik fisik dan kimia yang

sama Diagram fasa merupakan diagram yang memperlihatkan fasa yang terbentuk

bila dua fasa dipadukan. Pada diagram fasa dapat dilihat fasa-fasa yang ada,

temperatur material, komposisi masing-masing fasa, dan fraksi fasa

Reaksi invariant adalah reaksi yang melibatkan tiga fasa dimana dua fasa

menjadi satu fasa atau sebaliknya.

Terdapat tiga titik invariant yang penting yaitu :

1. Titik eutektoid

Dimana pada titik ini terjadi perubahan satu fasa padat menjadi dua fasa

padat, atau sebaliknya.

γ(s) α(s) + Fe3C(s)

2. Titik eutektik

Dimana pada titik ini terjadi perubahan satu fasa cair menjadi dua fasa

padat, atau sebaliknya.

L(c) γ(s) + Fe3C(s)

Pada kadar C 4,3% dan suhu 1148oC terjadi reaksi eutektik yaitu

pembentukan fasa austenit (2,11% C), sementiti (6,67% C) dari fasa cair

(4,3% C). Campuran anatara austenit dengan sementit disebut ledeburit.


Kelompok 5

3. Titik peritik

Dimana pada titik ini terjadi perubahan satu fasa cair ditambah stu fasa

padat menjadi satu fasa padat, atau sebaliknya.

L(c) + δ(s)

Pembentukan besi

merupakan batas karbon maksimum didalam paduan Fe3C yaitu 6,67%,

jika tidak larut maka akan timbul grafhit (karbon bebas, tidak berikatan

dengan Fe)

Fasa Tunggal :

Ferit (α)

o Kelarutan C

o Suhu < 912

o Cukup Ulet

Austenit (γ)

o Kelarutan C maksimal 2,14 %

o Suhu 912

o Ulet


pada titik ini terjadi perubahan satu fasa cair ditambah stu fasa

padat menjadi satu fasa padat, atau sebaliknya.

γ(s)

Pembentukan besi-dendrit dan liquid dari fasa austenit. Selubility limit



Gambar A.17 Diagram Fasa

Kelarutan C maksimal 0,022 %

Suhu < 912 OC

Cukup Ulet

Kelarutan C maksimal 2,14 %

Suhu 912 OC - 1394 OC


12

pada titik ini terjadi perubahan satu fasa cair ditambah stu fasa

Selubility limit




Kelompok 5 13

Besi (δ)

o Kelarutan C maksimal 0,1 %

o Suhu 1394 OC – 1493 OC

Sementit (Fe3C)

o Intermetalik

o Kandungan C = 6,67 %

o Keras dan Getas

Fasa Campuran :

Pearlit

o Campuran Ferit + Sementit

o Kandungan C 0,76 %

o Suhu < 727 OC

Ledeburit

o Austenit + Sementit

o Kandungan C 4,3 %

o Suhu 727 OC- 1147 OC

A.5 Mekanisme Penguatan Material

1. Solid Solution Strengthening

Atom-atom asing yang larut padat baik secara intertisi maupun

subtitusi akan menimbulkan medan tegangan disekitarnya, dislokasi-

dislokasi yang juga memiliki medan tegangan disekitarnya jika harus

lewat disekitar atom asing ini akan terhambat pergerakannya sehingga

dibutuhkan tegangan yang lebih besar untuk bisa mendeformasi material

tersebut (logam lebih kuat)

Gambar A.18 Solid Solution Strengthening


Kelompok 5

2. Penguatan dengan Fasa kedua

Penambahan unsur paduan pada logam sering kali menghasilkan

fasa kedua yang berupa senyawa.

Sebagai contoh Fe

ferit dan senyawa Fe

sedangkan sementit sangat keras tapi rapuh.

Fe

3. Precipitation Hardening

Penguatan

memanfaatkan

mikro untuk menghambat

dislokasi. Dengan demikian,

logam.

Persipitaty m

Keberadaan persipitat akan menghambat pergerakan dari dislokasi


Penguatan dengan Fasa kedua (Second Phase Hardening)

bahan unsur paduan pada logam sering kali menghasilkan

fasa kedua yang berupa senyawa.

Sebagai contoh Fe yang dipadu dengan carbon akan memiki fasa

ferit dan senyawa Fe3C (sementit). Fasa ferit bersifat lunak dan ulet

ementit sangat keras tapi rapuh.

e + unsur C Fe3C

Gambar A.19 Second Phase Hardening

Precipitation Hardening

guatan presipitat adalah proses perlakuan panas

memanfaatkan kemampuan endapan kotoran intermetalik

untuk menghambat penciptaan dan penyebaran cacat kisi,

Dengan demikian, ini presipitat sangat memperkuat

Persipitaty merupakan penambahan atom asing ke material utama.

Keberadaan persipitat akan menghambat pergerakan dari dislokasi.

Gambar A.20 Precipitation Hardening


14

bahan unsur paduan pada logam sering kali menghasilkan

yang dipadu dengan carbon akan memiki fasa

C (sementit). Fasa ferit bersifat lunak dan ulet

perlakuan panas yang

nano dan

kisi, seperti

sangat memperkuat matriks

erupakan penambahan atom asing ke material utama.


Kelompok 5 15

4. Strengthening By Grain And Sub Grain Boundaries

Pergerakan dislokasi akan terhambat karena adanya butir dan batas

butir, semakin sulit dislokasi bergerak pada suatu material berarti

material tersebut semakin susah dideformasi

Butir logam merupakan kumpulan sel satuan yang memiliki

orentasi yang sama, pada saat mengalami deformasi maka dislokasi akan

bergerak pada bidang slipnya dan berusaha mencapai permukaan luar.

Karena orientasi satu butir berbeda terhadap yang lainnya, maka

orientasi bidang slip juga berbeda. Akibat dari semua itu ialah

dibutuhkan tegangan yang yang lebih besar untuk menggerakkan

dislokasi melewati batas butir.

Gambar A.21 Strengthening By Grain And Sub Grain Boundaries

5. Dispersion Hardening

Logam paduan bisa ditingkatkan kekerasannya dengan

penambahan partikel oksida yang akan menghalangi pergerakan dari

dislokasi

Partikel oksida tidak larut dalam matriknya pada suhu tinggi.

Penambahan partikel Al2O3 pada produk SAP (sintered aluminium

product) akan memberikan kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan

padual Al biasa pada suhu tinggi.


Kelompok 5 16

Gambar A.22 Dispersion Hardening

6. Strain Hardening

Sewaktu logam mengalami deformasi maka banyak dislokasi yang

sampai ke batas butir dan sebagian dislokasi lainnya saling bertemu atau

berpotongan sehingga akan mengakibatkan reaksi dislokasi yang susah

bergerak. Hasil reaksi dislokasi yang susah bergerak ini akan

menghambat gerakan dislokasi selanjutnya bila mengalami deformasi

Dan hasil dari reaksi-reaksi dislokasi akan memperbanyak

dislokasi melalui Mekanisme Frank Read, dengan demikian maka

deformasi plastis akan menaikkan kerapatan dislokasi serta

memperbanyak reaksi dislokasi yang tidak bisa bergerak.

Gambar A.23 Strain Hardening

7. Penguatan dengan tekstur

Proses deformasi akan menyebabkan butir-butir dari logam

mengarah pada orientasi tertentu. Logam yang orientasi kristalnya

mengarah pada orientasi tertentu dikatakan memiliki tekstur

kristalografis.


Kelompok 5 17

Dengan adanya orientasi yang tertentu tersebut, maka logam tidak

lagi bersifat isotrop melainkan justru bersifat anisotrop khususnya

dalam hal kekuatannya

Dari segi aspek mikro, maka gerakan dislokasi yang mudah terjadi

pada ferit akan terhalang oleh Fe3C. Dengan demikian dapat

disimpulakn baja dengan kadar karbon lebih tinggi memilki kekerasan

yang lebih tinggi juga, karena memiliki Fe3C yang lebih banyak.

isotropi anisotropi

Gambar A.24 penguatan dengan tekstur

8. Martensite Strengthening

Martensit memiliki susunan atom BCT sehingga dislokasi menjadi

susah untuk bergerak

Baja dipanaskan sampai fasa austenit lalu dilakukan pendinginan

cepat sehingga atom-atom karbon pada austenit tidak sempat berdifusi

keluar, akibatnya austenit akan bertransformasi menjadi martensit yang

memiliki sel satuan BCT

Kekerasan martensit akan semakin tinggi dengan semakin

banyaknya atom karbon yang larut didalamnya


Kelompok 5 18

Gambar A.25 Martensite Strengthening

RECOVERY & RECRYSTALLIZATION

ASISTEN :

REZKI FIRMANSYAH

Laporan Akhir Pratikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recristalization

19

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LatarBelakang

Di dalam sebuah industri diperlukan material yang berkualitas, agar

produk yang dibuat lebih sempurna.Pada dasarnya sifat material yang digunakan

adalah keras, sedangkan material dengan tingkat kekerasan yang rendah tidak

begitu diperlukan dan terlebih dahulu ditingkatkan kekerasannya,

Untukitudiperlukan proses pengerasan. Dan salah satu cara meningkatkan

kekerasan yaitu dengan metode recovery dan recrystalization.

Oleh karena itu, kita sebagai mahasiswa khususnya teknik mesin harus

mengetahui cara dan fungsi pengolahan yang harus dilakukan.

1.2 TujuanPratikum

1. Mengetahui pengaruh tingkat deformasi plastis terhadap kekerasan logam

2. Mengetahui pengaruh temperatur pemanasan terhadap kekerasan logam

setelah mengalami deformasi plastis.

1.3 Manfaat

Dalam praktikum ini, manfaat yang kita peroleh yaitu kita mengetahui

bagaimana proses recovery dan recrystalization ini, kita juga dapat mengetahui

bagaimana pengaruh temperatur terhadap kekerasan material dan tingkat reduksi

yang berbeda-beda.


20

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Defenisi Recorvery dan Recrystalization

Material logam bila dideformasi pada temperatur terutama pada temperatur

kamar menunjukan perubahan sifat mekanismenya. Bentuk butir berubah dari

bentuk sebelumnya dari equaxe grain menjadi elongated grain sehingga

kekerasan dan kekuatannya bertambah. Hal ini disebabkan pertambahan dislokasi

lebih banyak dari pada pengurangan dislokasi akibatnya secara termodinamika

logam tidak berada dalam kesetimbangan atau tidak stabil dimana adanya

peningkatan energi dalam yang tersimpan pada dislokasi.

Seiring dengan peningkatan temperatur terjadi pengurangan energi dalam

dimana adanya pengurangan kerapatan dislokasi akibat terjadinya proses ambilisi

dari dua dislokasi yang berbeda jenis tanpa diikuti pertumbuhan butir baru,

sedangkan dislokasi berjenis sama akan membentuk susunan teratur sehingga

terjadi proses poligonisasi dengan sudut orientasi rendah, proses poligonisasi ini

dikenal sebagai proses pemulihan (recovery). Pada proses recovery ini kekuatan

dan kekerasan material tidak berubah.

Sejalan dengan peningkatan temperatur terjadi pertumbuhan butir di

daerah-daerah yang paling tinggi tingkat energi dalamnya yang tersimpan dalam

dislokasi.Pertambahan butir baru ini dikenal dengan recrystalization.Butir

menjadi halus di banding butir sebelum di recrystalization.Dalam hal ini terjadi

penurunan kekerasan, kekuatan, dan terjadi peningkatan elongation bahan.

Biasanya pertumbuhan butir baru ini kebanyakan terjadi pada daerah batas

butir lama karena disana terjadi penumpukan dislokasi. Seperti diketahui bahwa

batas butir merupakan salah satu penyebab terhalangnya pergerakan dislokasi.

Kristal yang mengalami deformasi plastis mempunyai lebih banyak energi dari

pada kristal yang tidak mempunyai regangan karena mengandung dislokasi dan

cacat-cacat titik.

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012

Kelompok 5

Bila ada kesempatan, atom

yang lebih sempurna.

dipanaskan dan melalui suatu proses yang disebut

yang besar dari pada suhu dingin menyebabkan terjadinya pengaturan kembali

atom-atom dan membentuk butiran

Pada proses recry

Penataan kembali ini lebih mudah pada suhu

kekuatan dalam contoh yang dipanaskan pada suhu 300ºC selama satu jam.

Contoh yang mengalami pengerjaan dingin sebesar 75%, hamp

terkristalisasi. Sebalikny

dibawah 200ºC tetap memiliki

dapat kita tarik kesimpulan bahwa :

Recovery yaitu proses pemulihan material.

penurunan kekerasan sedikit tanpa perubahan struktur

yang salah arah secara vertikal akan kembali menyusun diri dan jumlahnya sedikit

berkurang tetapi tegangan sisa turun banyak.

Rekristalisasi yaitu pertumbuhan butir baru

terjadi pada pengerjaan panas atau pengerjaan dingin asalkan material

terdeformasi minimal 50%. Deformasi bisa dilakukan dengan proses pembentukan

yaitu pengerolan, ekstrusi, penempaan.Penyebab rekristalisasi adalah adanya

tikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization

kesempatan, atom-atom akan bergerak dan membentuk

sempurna. Tanpa regangan, hal ini dapat terlaksana bila kristal

dipanaskan dan melalui suatu proses yang disebut anealling. Getaran termal kisi


atom dan membentuk butiran-butiran yang lebih sempurna.

rystalization atom-atom bergerak dan menata diri

Penataan kembali ini lebih mudah pada suhu tinggi bahkan terjadi penurunan


Contoh yang mengalami pengerjaan dingin sebesar 75%, hamp

terkristalisasi. Sebaliknya contoh yang dibiarkan selama satu jam pada suhu

dibawah 200ºC tetap memiliki kekuatan yang didapat sewaktu pada 75%. Jadi

dapat kita tarik kesimpulan bahwa :

yaitu proses pemulihan material. Selama proses pemulihan terjadi

penurunan kekerasan sedikit tanpa perubahan struktur butir, dilokasi


berkurang tetapi tegangan sisa turun banyak.

Gambar B.1 : Proses recovery

Rekristalisasi yaitu pertumbuhan butir baru.Proses rekristalisasi bisa




Recrystallization

21

membentuk susunan

Tanpa regangan, hal ini dapat terlaksana bila kristal

. Getaran termal kisi


diri kembali.

terjadi penurunan


Contoh yang mengalami pengerjaan dingin sebesar 75%, hampir semua

satu jam pada suhu

ada 75%. Jadi

Selama proses pemulihan terjadi

butir, dilokasi-dislokasi


Proses rekristalisasi bisa




Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Recovery dan Recrystallization

Kelompok 5 22

energi dari tumpukan kerapatan dislokasi. Sehingga terjadi peningkatan energi

dalam, atom cenderung untuk kembali pada tingkat energi rendah dengan cara

membentuk butir baru.

Gambar B.2 : Proses rekristalisasi

Proses rekristalisasi diklasifikasikan menjadi:

Dinamik

Rekristalisasi yang terjadi selama berlangsungnya deformasi. Terjadi pada

pengerjaan panas

Statik

Rekristalisasi terjadi setelah pemberian deformasi

2.2 Skematik Recovery Dan Recrystalization

Berikut ini adalah skematik dari proses recovery dan recrystalization.


Kelompok 5 23

GambarB.3 :Skematik recovery dan recrystalization

Dari skematik diatas dijelaskan dimana pada proses rekristalisasi terjadi

penurunan kekerasan, dan peningkatan elongation bahan.Sedangkan pada proses

recovery, kekuatan dan kekerasan material tidak berubah.

Dari skema juga dapat dijelaskan bahwa sebelum material

direcovery,semua sifat mekanik pada material berada dalam keadaan

normal,namun pada waktu pengerolan atau pemberian deformasi terhadap

material, terjadi perubahan sifatmekaniknya. Pada waktu pemberian deformasi

tersebut terjadi peningkatan harga kekerasan, kekuatan, dan tegangan

sisa,sedangkan keuletan material tersebut berkurang.Adapun ukuran butirnya

menjadi lebih kecil dan pipih dari semula. Dengan penambahan temperature

setelah proses pemberian deformasi, terjadi pertumbuhan butir baru pada

material yang menyebabkan nilai kekerasan, kekuatan dan tegangan sisa menjadi

menurun, sedangkan keuletannya meningkat. Pertumbuhan butir baru inilah yang

disebut dengan rekristalisasi. Butir baru ini , akhirnya sifat material kembali

kepada bentuk semula.

2.3 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Rerkristalisasi

1. Jumlah deformasi

Semakin besar jumlah deformasi maka semakin mudah rekristalisasiterjadi


Kelompok 5 24

2. Temperatur

Semakin tinggi temperatur maka material lebih cepat mencapairekristalisasi.

3. Waktu

Semakin lama waktu rekristalisasi maka persentasi yang terkristalisasijuga semakin banyak.

4. Ukuran butir

Semakin kecil ukuran butir awal, maka makin banyak batas butir makasetelah deformasi akan mudah terjadi rekristalisasi.

5. Komposisi (paduan)

Rekristalisasi mudah terjadi pada paduan dibandingkan pada logammurni.

2.4 Pengerjaan Dingin Dan Pengerjaan Panas

Pada proses recovery dan recrystalization ada dua jenis pengerjaan, yaitu:

a. Pengerjaan dingin

Di dalam pengerjaan ding ini temperatur yang digunakan dibawah

temperatur rekristalisasi (T kerja< T rekristalisasi), T rekristalisasi adalah

0.3 kali T melt. Pada pengerjaan dingin, material mengalami deformasi

plastis sehingga keuletan material menjadi turun sedangkan kekuatan dan

kekerasan material mengalami peningkatan. Ada beberapa kekurangan dan

kelebihan dalam proses pengerjaan dingin ini.

Kelebihan dari proses pengerjaan dingin diantaranya yaitu:

Peningkatan kekuatan cukup berarti

Kualitas permukaan halus

Tidak terbentuk terakoksida

Kekurangan dari proses pengerjaan dingin diantaranya yaitu:

Terjadi tegangansisa

Butir yang pecah dana dan yadistorsi

Keuletan rendah


Kelompok 5 25

Daya pembentukan besar

Kadang-kadang efek strain hardening tidak disukai

b. Pengerjaan panas

Pada pengerjaan panas ini temperatur yang digunakan diatas

temperatur rekristalisasi (T kerja > T rekristalisasi), T kerja ≤ 0,6 T melt.

Dimana pada proses pengerjaan panas ini, material mengalami perubahan

struktur mikronya yang mana keuletan dari material tersebut meningkat

sedangkan kekuatan dan kekerasannya mengalami penurunan. Pengerjaan

panas ini dilakukan didalam tungku pada temperatur tinggi. Adapun

kelebihan dan kekurangan dari pengerjaan panas ini yaitu :

Kelebihan pengerjaan panas :

Daya pembentukan rendah

Peningkatan kekuatan rendah

Porositas dapat dikurangi

Ketidakmurnian logam terpecah dan tersebar

Adanya sedikit penghalusan butir

Kekurangan pengerjaanpanas :

Butuh pemanasan

Mudah terbentuk terak

Kualitas permukaan kurang bagus

Ketelitian dimensi sulit dikontrol

Umur perkakas rendah


Kelompok 5 26

Proses Rolling

GambarB.4 :Proses rolling


Kelompok 5 27

BAB. III

METODOLOGI

3.1 Peralatan

1. Spesimen

2. Tungku

3. Gergaji

4. Gerinda

5. Alat uji tekan

6. Alat uji keras

3.2 Skema Alat

Gambar B.5 :Tungku

Gambar B.6 :Alat uji keras


Kelompok 5 28

3.3 Prosedur Percobaan

1. Siapkan spesimen dan semua peralatan pendukung untuk proses

penekanan

2. Tekan tujuh buah spesimen untuk regangan yang sama,Ɛ =

20%penekanan dilakukan pada temperatur kamar

3. Potong dua spesimen pada bidang tengah, dengan arah tegak lurus

terhadap gaya penekanan. Tandai dan ukur distribusi kekerasan pada

masing-masing setengah potongan.

4. Kemudian panaskan setengah potongan spesimen yang lainnyadalam

tungku (T = 200oC,300oC, 350oC, 400oC, 450oC, dan 500oC) selama 15

menit lalu dicelupkan ke dalam air.(Peralatan wajib : sarung tangan,

penjepit, dan sepatu pengaman). Bersihkan dan ukur distribusi kekerasan

5. Lakukan dengan cara yang sama untuk deformasi Ɛ = 30%


Kelompok 5 29

BAB. IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Percobaan

Tabel B.1 Hasil Percobaan Recovery dan Recrystalization

Deformasi

Kekerasan sebelum

dipanaskan(HRC)

Kekerasan setelah dipanaskan(HRC)

450

20%

52,550,548

51,553

30%

49,5 43.551 4356 45

56,5 4758 40,5

Data hasil percobaan

Deformasi sebelum dipanaskan setelah dipanaskan52,550,5

20% 4851,553

49,5 45,551 43

30% 56 4556,5 4758 40,5


Kelompok 5 30

Deformasi sebelum dipanaskan (HRC) BHN52,5 50550,5 480

20% 48 45051,5 493,353

Deformasi sebelum dipanaskan (HRC) BHN49,5 469,551 486,6

30% 5656,558

Deformasi setelah dipanaskan (HRC) BHN45,5 427,743 399,6

30% 45 421,847 442,1

40,5

4.2 Pengolahan Data

51,7 49,6 49,8 47351,5 X 493 49,5 X 469,551,1 488 49,1 465

51,5 488 46,1 43357 x 486,6 45,5 X 427,75

50,5 480 45,3 426

43,6 405 45,3 42643 x 399,6 45 X 421,8

42,7 397 44,5 413

47,7 44647 x 442,1

46,8 441


Kelompok 5 31

= e(In 6,08 − 0,2)= e(1,8 − 0,2)= e1,6

= 4,95 cm

Penekanan =

= 6,08 – 4,95

= 1,13 cm

Sudah ditekan = 5,61 cm

= e(In 4,01 − 0,31)= e1,08

= 2,94 cm

Penekanan =

= 4,01 – 2,94

= 1,87 cm

Sudah ditekan = 3,67 cm


Kelompok 5 32

4.3 Tabel Hasil Perhitungan

Tabel Perhitungan

∑ h h Ah20% 6,08 4,95 1,1330% 4,01 2,94 1,87

4.4 Grafik Percobaan

1. Deformasi 20%

2. Deformasi 30%

444648505254565860

Suhu Kamar

Posisi Titik

HRC

Deformasi 20 % sebelum dipanaskan

444648505254565860

Suhu Kamar

Posisi Titik

HRC

Deformasi 30 % sebelum dinapanaskan


Kelompok 5 33

36

38

40

42

44

46

48

1 2 3 4 5

Posisi Titik

HRC

Deformasi 30 % setelah dipanaskan

HRC


Kelompok 5 34

4.5 Analisa

Dari pratikum yang telah dilakukan didapatkan data yang setalah

dilakukan perhitungan dan grafik didapatkan hasil yang sama dengan teori

yang telah ada.

Dari hasil deformasi yang dilakukan pada kedua spesimen dengan

temperatur kamar nilai HRC yang didapatkan dari 5 titik pengujian pada

umumnya nilai HRC E = 30% lebih keras pada E = 20%.

Walaupun nilai pada titik pengujian 1 Pada E =30% lebihkecil dari nilai

pada pengujian 1 pada E = 20%, tapi secara keseluruhan nilai kekerasan

deformasi E = 30% lebih keras dibandingkan E = 20% pada temperatur

kamar, jadi pratikum yang telah dilakukan sesuai dengan teori.

Sedangkan darisegi temperatur hanya dilakukan pengujian pada spesimen

E =30% pada temperatur 450 c. Dari hasil data didapatkan bahwa hasilnya

sesuai dengan teori dimana spesimen yang berada ditemperatur kamar

memiliki kekerasan yang lebih tinggi dari spesimenpada temperatur 450 c.

Ini disebabkan karena spesimen yang mengalami deformasi dan kemudian

dipanaskan, maka akan mengalami penurunan kekerasan.

Kecilnya nilai kekerasan pada titik pengujian 1 E = 30% dari pada titik

pengujian 1 E = 20% kemungkinan disebabkan oleh spesimen yang tidak

rata. Dimana hal ini akan menyababkan kesalahan pada pengujian HRC

dengan mesin rokwell.


Kelompok 5 35

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan yang diperoleh dalam praktikum kali ini yaitu :

Material yang mengalami deformasi plastis akan mengalami

peningkatan kekerasan, semakin tinggi tingkat deformasi yang diberikan

maka semakin keras material tersebut.

Jika material yang telah dideformasi dilakukan heat treatmen dan

proses quencing, maka nilai kekerasan akan menurun dibandingkan dengan

spesimen yang hanya dilakukan deformasi plastis saja.

5.2 Saran

Ratakan permukaan spesimen dengan baik agar pada saat

pengujian kekerasan akan mendapatkan hasil yang baik.

Pisahkan spesimen dengan baik agar tidak terjadi kesalahan atau

pertukaran spesimen.


18

LAMPIRAN B

Tugas Sebelum Praktikum

1. Penumpukan dan perbanyakan dislokasi

Penumpukan dapat terjadi karena deformasi ketika di deformasi material

akan mengalami penumpukan dislokasi.

2. Grafik Gibbs Free Energy

Grafik yang memperlihatkan energi sisa pada material setelah material di

deformasi

3. Fenomena Onihilasi dan Poligonisasi

Onihilasi : Perulangan dislokasi yang berlawanan jenis

Poligonisasi : Penumpukan dislokasi pada beberapa butir

Kelompok 5 19

Tugas Setelah Praktikum

1.

Dari gambar diatas. Proses recrystallization terjadi penurunan kekerasan

dan peningkatan elongation dan recovery kekuatan dan kekerasan material

tdak berubah. Pada Deformasi, tegangan sisa meningkat , kekuatan dan

kekerasan juga naik tetapi keuletan menurun. Pada recovery kekuatan dan

kekerasan stabil, sedangkan tegangan sisa menurun dan keuletan dan

kekerasan cenderung naik. Selanjutnya pada recrystallization, tegangan sisa

dan kekuatan mengalami penurunan tetapi keuletan naik, perubahan yang

terjadi kembali ke keadaan semula setelah terjadi peristiwa grain growth.

2. Pada temperature 200 Co kekerasan dan kekuatan material hanya sedikit.

Penurunan kekerasan terjadi karena terbentuknya butir baru pada batas butir,

hal ini disebabkan karena adanya deformasi yang mengakitbatkan

penumpukan dislokasi pada batas butir. Akibatnya energi dalam pada daerah

batas butir meningkat.

3. Tidak dapat terkristalisasi apabila regangan nol, karena regangan nol berarti

tidak bisa terjadi perbedaan apa-apa pada logam dan tidak ada perlakuan

gaya pada logam tersebut.

4. Semakin besar energi dalam akan meningkat karena jumlah dislokasi yang

semakin banyak sehingga material tidak stabil dan mudah terkristalisasi

pada peningkatan temperatur terjadi pengurangan energi dalam sehingga

kerapatan dislokasi berkurang.

JOMINY

ASISTEN :

RONNY PRIBADI

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Jominy

Kelompok 5 36

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam dunia industri kita membutuhkan material yang kuat untuk suatu

produk. Material yang keras sangat menentukan kualitas produk yang kita buat.

Kekerasan suatu logam bisa ditingkatkan dengan beberapa cara, salah satunya

dengan cara melakukan perlakuan termal pada logam tersebut.

Untuk mengetahui sifat mampu keras dari logam dapat kita lakukan

percobaan Jominy. Setelah logam dipanaskan, dilakukan pendinginan dengan

menyemprotkan air pada ujung spesimen dan dilakukan uji keras.

1.2 Tujuan Praktikum

1. Mengetahui sifat mampu keras dari baja;

2. Membandingkan hasil pengujian dengan hasil teoritis.

1.3 Manfaat

Ada beberapa manfaat yang dapat kita dapatkan setelah melakukan

praktikum Jominy, yaitu :

1. Dapat mengetahui sifat mampu keras dari baja;

2. Dapat membandingkan hasil pengujian dengan hasil teoritis.


Kelompok 5 37

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Uji Jominy

Kekerasan adalah kemampuan material untuk menahan deformasi plastis

lokal akibat penetrasi di permukaan. Peningkatan kekerasan bergantung pada sifat

mampu keras dari baja itu sendiri. Sifat mampu keras merupakan kemampuan

material untuk ditingkatkan kekerasannya dengan serangkaian perlakuan panas.

Sifat mampu keras dari baja tergantung pada komposisi kimia dan kecepatan

pendinginan.

Tidak semua baja dapat dinaikkan kekerasannya. Baja karbon menengah

dan baja karbon tinggi dapat dikeraskan, sedangkan baja karbon rendah tidak

dapat dikeraskan. Kandungan karbon yang tinggi mempercepat terbentuknya fasa

martensit yang menjadi sumber dari kekerasan dari baja. Kekerasan maksimum

hanya dapat dicapai bila terbentuknya martensit 100%. Baja dapat bertransformasi

dari austenit ke ferrit dan karbida. Transformasi terjadi pada suhu tinggi sehingga

kemampuan kekerasannya rendah.

Percobaan Jominy, bertujuan untuk mengetahui Hardenability suatu

logam. Cara untuk mengetahuinya adalah:

1. Bila laju pendinginan dapat diketahui, kekerasan dapat langsung dibaca dari

kurva kemampuan keras.

2. Bila kekerasan dapat diukur, laju pendinginan dari titik tersebut dapat

diperoleh.

Pada uji Jominy ini, material dipanaskan dalam tungku dipanaskan sampai

suhu transformasi ( austenit ) dan terbentuk sedemikian rupa sehingga dapat

dipasangkan pada aparatus Jominy kemudian air disemprotkan dari bawah,

sehingga menyentuh permukaan bawah spesimen. Dengan ini didapatkan

kecepatan pendinginan ditiap bagian spesimen berbeda-beda. Pada bagian yang

terkena air mengalami pendinginan yang lebih cepat dan semakin menurun

kebagian yang tidak terkena air. Dari hasil pengukuran kekerasan tiap-tiap bagian

dari spesimen akan didapatkan kurva Hardenability Band.


Kelompok 5 38

2.2 Kurva Hardenability dan Hardenability Band

Gambar C.1 Kurva Hardenability dan Hardenability Band

Dari kurva diatas dapat diketahui bahwa fasa perlit didapatkan pada suhu

antara 5000 C dengan 7000 C jika dipanaskan pada suhu austenit.

Sifat mampu keras dapat digambarkan dalam bentuk kurva yaitu kurva

Hardenability Band. Kurva Hardenability Band menggambarkan range-range

sifat mampu keras suatu logam. Jadi, kekerasan suatu material akan berada dalam

range tersebut jika dilakukan proses pemanasan.

Kurva diatas menyatakan fasa yang terjadi pada spesimen sampai

temperatur austenit yang diuji jominy. Dimana pada bagian yang terkena

semprotan air mengalami pendinginan cepat, dapat dilihat pada grafik dengan

nilai HRC paling tinggi dengan fasa martensit.

Kemudian dengan seiringnya peningkatan jarak dari ujung menuju

pangkal spesimen memiliki penurunan angka kekerasan. Hal ini disebabkan pada


Kelompok 5 39

bagian tersebut tidak mengalami quenching / pendinginan nya lambat. Hal

tersebut dapat dilihat dari perubahan fasa pada grafik yang ditunjukkan, yaitu dari

fasa martensit, fasa martensit dan perlit, fine perlit dan perlit.

Gambar C.2 Hardenability band

2.3 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Sifat Mampu Keras

Hal-hal yang mempengaruhi sifat mampu keras suatu material adalah:

1. Kecepatan pendinginan

Setelah logam dipanaskan, lalu dilakukan pendinginan cepat, maka logam

akan menjadi semakin keras. Proses pendinginan material dapat dilakukan

dengan beberapa cara yaitu:

a. Annealing

Pemanasan material sampai suhu austenit ( 7270 C ) lalu di holding

kemudian dibiarkan dingin didalam tungku. Proses ini menghasilkan

material yang lebih lunak dari semula.

b. Normalizing


kemudian didinginkan di udara.


Kelompok 5 40

c. Quenching


kemudian dilakukan pendinginan cepat, yaitu dicelupkan kedalam media.

Medianya adalah air, air garam dan oli. Proses ini yang menghasilkan

material yang lebih keras dari semula.

2. Komposisi kimia

Komposisi kimia menentukan Hardenability Band. Karena komposisi

material menentukan struktur dan sifat material. Semakin banyak unsur kimia

yang menyusun suatu logam, maka makin keras logam tersebut

3. Kandungan karbon

Semakin banyak kandungan karbon dalam suatu material maka makin keras

material tersebut. Hal inilah yang menyebabkan baja karbon tinggi memiliki

kekerasan yang tinggi setelah proses pengerasan kerena akan membentuk

martensit yang memiliki kekerasan yang sangat tinggi.

Untuk meningkatkan kadar karbon dari beberapa material dapat dilakukan

dengan beberapa perlakuan, yaitu:

a. Carborizing

Yaitu proses penambahan karbon pada baja, dengan menyemprotkan

karbon pada permukaan baja.

b. Nitriding

Yaitu proses penambahan nitrogen untuk meningkatkan kekerasan

material.

c. Carbonitriding

Yaitu proses penambahan karbon dan nitrogen secara sekaligus untuk

meningkatkan kekerasan material.


Kelompok 5 41

2.4 Kurva CCT dan TTT

1. Baja Hypoeutectoid

a. Kurva CCT b. Kurva TTT

Gambar C.3 Kurva CCT dan TT Baja Hypoeutectoid

2. Baja eutectoid


Gambar C.4 Kurva CCT dan TTT Baja Eutectoid

3. Baja Hypereutectoid


Gambar C.5 Kurva CCT dan TTT Baja Hypereutectoid


Kelompok 5 42

Dari kurva CCT di atas dapat kita lihat beberapa perbedaan. Pada baja

Hypoeutektoid ada dua fasa yang terbentuk matertensit dan perlit. Terbentuk fasa

Martensite + perlit setelelah melewati garis perlit start dan martensite finish.

Perlite 100%

Terbentuk karena pada saat pendinginan spesimen tidak melewati fasa martensite

awal dan martensite finish.

Pada baja eutektoid tebentuk tiga fasa setelah dilakukan pendinginan. Fasa

pertama yang terbentuk yaitu martensite 100%, pendinginan dengan membiarkan

baja di udara mengasilkan fasa martensite + perlite. Sedangkan pendinginan

didalam tungku atau secara lambat menghasilkan perlite 100%.

Pada baja hyper eutektoid juga terbentuk tiga, sama seperti pada baja

eutektoid. Tetapi pada baja hyper eutektoid waktu yang dibutuhkan agak lama.

Pada kurva TTT, setelah spesimen mencapai suhu austenit (727 oC) dilakukan

holding terlebih dahulu gunanya agar semua bagian spesimen benar-benar

mendapat panas yang sama.


Kelompok 5 43

BAB III

METODOLOGI

3.1 Peralatan

1. Aparatus Jominy

2. Tungku Pemanas

3. Spesimen ( ASSAB 760 )

4. Air

5. Mesin Uji Rockwell

3.2 Skema Alat

Gambar C.6 Skema Alat Uji Jominy


1. Buat skema pemanasan spesimen dalam tungku,meliputi pilihan

temperatur austenit, dan lamanya waktu pemanasan dan penahanan

temperatur.

2. Bersihkan spesimen dan masukkan spesimen ke dalam tungku.

3. Hidupkan tungku dan set proses pemanasan menurut skema yang telah

direncanakan. Proses pemanasan dimulai.


Kelompok 5 44

4. Proses pemanasan selesai, spesimen dipasang pada kedudukan yang

telah disediakan (gunakan sarung tangan, penjepit dan sepatu

pengaman).

5. spesimen dikikir rata dan dibersihkan untuk pengukuran kekerasan

Rockwell.

6. Kekerasan spesimen diukur pada setiap posisi dengan interval ¼ inchi.


Kelompok 5 45

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN


Tabel C.1 Komposisi Kimia

Komposisi % C % Mn % Si

Maximum 0.5 0.6 0.3

Minimum 0.4 0.45 0.25

Tabel C.2 Hasil Percobaan Uji Jominy

Titik Pengujian Jarak Kekerasan (HRC)

1 1 cm 27.5

2 1 cm 20

3 1 cm 18.5

4 1 cm 15

5 1 cm 12

6 1 cm 9

7 1 cm 7

8 1 cm 5

4.2 Pengolahan Data

Butir 4

1. Diameter Ideal (DI)

% C max = 0,5 DI max = 0.305

% C min = 0,4 DI min = 0.275

2. Multiplying Factor (MF)

Mn

%Mn max = 0,6 MF max = 2,95

%Mn min = 0,45 MF min = 2,45


Kelompok 5 46

Si

%Si max = 0,3 Si max = 1,2

%Si min = 0,25 Si min = 1,15

3. Diameter Ideal Critical (DIC)

DIC max = DI max x MF Mn max x MF Si max

= 0.305 x 2.95 x 1.20

= 1.078

DIC min = DI min x MF Mn min x MF Si min

= 0.275 x 2.45 x 1.15

= 0.775

4. Initial Hardness (IH)

% C max = 0,5 IH max = 62.5

% C min = 0,4 IH min = 57.5

5. Dividing Factor

Posisi DF max DF min

1 1.80 2.35

2 2.80 3.35

3 3.40 3.85

4 3.75 4.20

5 3.95 4.40

6 4.15 4.60

7 4.30 4.75

8 4.55 5.00

6. HRC


Kelompok 5 47


Kelompok 5 48

Butir 5


% C max = 0,5 DI max = 0.282

% C min = 0,4 DI min = 0.252


Mn

%Mn max = 0,6 MF max = 2,95

%Mn min = 0,45 MF min = 2,42

Si

%Si max = 0,3 Si max = 1,2

%Si min = 0,25 Si min = 1,15



= 0.282 x 2.95 x 1.20

= 0.998


= 0.252 x 2.42 x 1.15

= 0.701


Kelompok 5 49


% C max = 0,5 IH max = 62.5

% C min = 0,4 IH min = 57.5

5. Dividing Factor


1 1.90 2.25

2 2.95 3.30

3 3.55 3.80

4 3.90 4.15

5 4.10 4.30

6 4.30 4.55

7 4.50 4.70

8 4.70 4.95


Kelompok 5 50

Butir 6


% C max = 0,5 DI max = 0.262

% C min = 0,4 DI min = 0.234


Kelompok 5 51


Mn

%Mn max = 0,6 MF max = 2,94

%Mn min = 0,45 MF min = 2,4

Si

%Si max = 0,3 Si max = 1,2

%Si min = 0,25 Si min = 1,15



= 0.262 x 2.94 x 1.20

= 0.924


= 0.234 x 2.4 x 1.15

= 0.645


% C max = 0,5 IH max = 62.5

% C min = 0,4 IH min = 57.5

5. Dividing Factor


1 1.95 2.40

2 3.00 3.50

3 3.55 3.95

4 3.90 4.30

5 4.10 4.50

6 4.30 4.75

7 4.45 4.90

8 4.70 5.00


Kelompok 5 52


Kelompok 5 53

Butir 7


% C max = 0,5 DI max = 0.245

% C min = 0,4 DI min = 0.217


Mn

%Mn max = 0,6 MF max = 2,95

%Mn min = 0,45 MF min = 2,45

Si

%Si max = 0,3 Si max = 1,2

%Si min = 0,25 Si min = 1,15



= 0.245 x 2.95 x 1.20

= 0.867


= 0.217 x 2.45 x 1.15

= 0.611


Kelompok 5 54


% C max = 0,5 IH max = 62.5

% C min = 0,4 IH min = 57.5

5. Dividing Factor


1 2 2.35

2 3.25 3.35

3 3.6 3.85

4 3.95 4.25

5 4.15 4.4

6 4.35 4.6

7 4.55 4.75

8 4.75 5


Kelompok 5 55

Butir 8


% C max = 0,5 DI max = 0.222

% C min = 0,4 DI min = 0.198


Kelompok 5 56


Mn

%Mn max = 0,6 MF max = 2,95

%Mn min = 0,45 MF min = 2,4

Si

%Si max = 0,3 Si max = 1,2

%Si min = 0,25 Si min = 1,15



= 0.222 x 2.95 x 1.20

= 0.786


= 0.198 x 2.4 x 1.15

= 0.546


% C max = 0,5 IH max = 62.5

% C min = 0,4 IH min = 57.5

5. Dividing Factor


1 2.4 3

2 3.45 3.85

3 3.95 4.3

4 4.3 4.6

5 4.45 4.8

6 4.7 5

7 4.85 5

8 5 5


Kelompok 5 57


Kelompok 5 58


Butir no 8

Tabel C.3 Hasil Perhitungan Uji Jominy

Posisi HRC Max HRC Min HRC Praktikum1 26.04 19.17 27.52 18.12 14.94 203 15.82 13.37 18.54 14.53 12.5 155 14.04 11.98 126 13.29 11.5 97 12.89 11.5 78 12.5 11.5 5


Kelompok 5 59

4.4 Grafik

0

5

10

15

20

25

30

1 2 3 4 5 6 7 8

HRC

Titik

Hardenability Band

HRC Max

HRC Min

HRC Praktikum


Kelompok 5 60

4.5 Analisa

Pada percobaan jominy ini, bertujuan untuk mengetahui sifat kemampu

kerasan dari baja dengan serangkaian perlakuan panas ke material atau baja

tersebut.

Pada praktikum kali ini, pemanasan dilakukan pada temperatur 9100 C.

Setelah itu dilakukan pendinginan dengan menyemprotkan air pada salah

satu ujung dari baja tersebut.

Setelah spesimen dingin, spessimen tersebut di amplas lalu di gerinda,

hal ini bertujuan untuk meratakan permukaan spesimen. Selanjutnya baru

material di uji keras dengan mesin Rockwell untuk mendapatkan harga

kekerasan dari baja tersebut.

Uji keras dilakukan pada 8 titik dengan jarak 1 cm antara titik satu

dengan titik yang lain.

Dari 8 titik tersebut didapat angka kekerasan sebagai berikut :

Titik 1 -> 27.5

Titik 2 -> 20

Titik 3 -> 18.5

Titik 4 -> 15

Titik 5 -> 12

Titik 6 -> 9

Titik 7 -> 7

Titik 8 -> 5

Dari hasil diatas, dapat dilihat bahwa besar kekerasan di ujung material

memiliki kekerasan yang paling besar, lalu berangsur menurun terus sampai

ke pangkal material yang memiliki angka kekerasan paling rendah.

Selanjutnya dari hasil perhitungan yang telah dicari, didapat besar HRC max adalah sebagai berikut :Titik 1 -> 26.04

Titik 2 -> 18.12

Titik 3 -> 15.82

Titik 4 -> 14.53

Titik 5 -> 14.04


Kelompok 5 61

Titik 6 -> 13.29

Titik 7 -> 12.89

Titik 8 -> 12.5

Sedangkan HRC min yang didapat adalah sebagai berikut :

Titik 1 -> 19.17

Titik 2 -> 14.94

Titik 3 -> 13.37

Titik 4 -> 12.5

Titik 5 -> 11.98

Titik 6 -> 11.5

Titik 7 -> 11.5

Titik 8 -> 11.5

Secara teori, seharusnya harga HRC praktikum berada diantara besar

HRC max dan HRC min. Tetapi pada prakteknya, terdapat beberapa titik

yang tidak sesuai dengan teori. Ada yang HRC max nya berada di bawah

HRC prakikum dan ada pula HRC min yang berada diatas HRC praktikum,

hal ini dapat dilihat dengan jelas dari grafik.

Kesalahan ini mungkin disebabkan karena kekurang telitian praktikan dalam

membaca tabel / grafik dividing factor, besar HRC max dan HRC min yang

di dapat tidak akurat.Kesalahan juga dapat disebabkan karena ketidak

telitian praktikan saat melakukan uji keras, sehingga HRC yang di dapat

menjadi tidak akurat.


Kelompok 5 62

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kekerasan baja yang paling besar adalah pada ujung baja yaitu bagian yang

didinginkan lebih dulu dengan air. Kekerasan nya menurun seiring dengan

semakin jauhnya jarak dari ujung baja atau semakin dekat dengan pangkal

baja.

5.2 Saran

Untuk praktikan selanjutnya agar pada saat pengamplasan spesimen, agar

mengamplasnya sampai rata agar pada saat uji keras mendapatkan hasil

yang akurat. Dan pada saat mencari perhitungan agar teliti dalam membaca

tabel/grafik yang ada supaya hasil yang di dapat akurat.


Kelompok 5 63

LAMPIRAN C

Tugas Sebelum Praktikum

1. Perbedaan sifat mampu keras dengan kekerasan adalah :

Sifat mampu keras merupakan kemampuan logam untuk menerima

peningkatan kekerasan melalui serangkaian perlakuan panas.

Sedangkan kekerasan merupakan kemampuan logam untuk menahan deformasi

plastis local akibat adanya penetrasi di permukaan.

2. Kurva Hardenability : Kurva yang diperoleh dari pengujian yang

memperlihatkan sifat mampu keras logam.

Hardenability band : Kurva yang menunjukkan range-range mampu keras dari

logam hasil perhitungan teoritis.

3. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mampu keras :

1. Kecepatan pendingin

Semakin cepat pendinginan, maka logam akan semakin keras.

2. Kandungan Karbon

Semakin banyak karbon yang terkandung dalam suatu logam, maka

makin keras logam tersebut.

3. Komposisi Kimia


Kelompok 5 64

Tugas Setelah Praktikum

1. Faktor-faktor yang mempengaruhi hardenability :

1. Laju Pendinginan

Terbukti bahwa bagian ujung specimen memiliki kekerasan yang paling

tinggi disebabkan oleh semprotan air pada ujung specimen tersebut.

2. Kandungan Karbon

Semakin tinggi atau banyak nya kandungan karbon, maka material akan

semakin keras

2. Ketika baja di quenching, maka baja tersebut akan menjadi getas. Jadi untuk

mengurangi tingkat kegetasan yang berlebihan, maka dilakukan proses

secondary hardening dan tempering pada baja melalui heat treatment.

KOROSI

ASISTEN :

LANANG AIDIL

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Korosi

Kelompok 5 63

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam dunia kerja kita akan berhadapan dengan masalah-masalah

terutama dengan material yang digunakan dalam kegiatan indutri. Material sangat

mendukung hasil kerja nantinya. Sebagai contoh, apabila material kita mangalami

kerusakan maka hal ini dapat mengakibatkan terganggunya kerja nantinya. Secara

umum kerusakan material di dalam dunia indutri disebabkan oleh adanya

peristiwa korosi pada material tersebut. Korosi merupakan suatu masalah besar

yang tidak dapat dihilangkan. Tetapi korosi hanya dapat diperlambat lajunya.

Untuk itu sebagai mahasiswa Teknik Mesin harus bisa mengetahui apa-apa saja

yang mengakibatkan terjadinya korosi, jenis-jenis korosi yang terjadi pada

material tersebut serta cara mencegah dan meminimalisir terjadinya korosi

tersebut.

1.2 Tujuan

1. Memahami prinsip dasar korosi

2. Mengetahui fenomena-fenomena yang terjadi pada korosi galvanik dua

sel

3. Memahami pengaruh lingkungan terhadap logam

1.3 Manfaat

Dengan adanya praktikum korosi ini, diharapkan kita dapat mengetahui

fenomena-fenomena yang terjadi pada peristiwa korosi. Selain itu juga diharapkan

agar dapat mengetahui jenis-jenis korosi dan cara mengatasinya.


Kelompok 5 64

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Defenisi Korosi

Secara umum defenisi dari korosi adalah perusakan material secara kimia

atau elektrokimia dengan lingkungan. Selain itu korosi juga didefinisikan sebagai

degradasi material (logam dan paduannya) akibat reaksi kimia dengan

lingkungan. Contoh perusakan kimia adalah pengkaratan yang terjadi akibat gas

pada temperatur tinggi, sedangkan reaksi elektrokimia dapat dilihat pada sel

galvanik.

Adapun syarat terjadinya korosi adalah :

Adanya katoda,

Adanya anoda,

Adanya lingkungan.

Tanpa adanya salah satu syarat di atas maka korosi tidak akan terjadi.

Korosi tidak dapat dihilangkan tetapi hanya dapat diminimalisir pertumbuhannya.

Pada proses korosi ada dua reaksi yang menyebabkan terjadinya korosi

yaitu reaksi oksidasi dan reaksi reduksi. Pada reaksi oksidasi akan terjadi

pelepasan elektron oleh material yang lebih bersifat anodik. Sedangkan reaksi

reduksi adalah pemakaian elektron oleh material yang lebih bersifat katodik.

Proses korosi secara galvanik dapat kita lihat pada gambar berikut :

Gambar D.1 Korosi sel galvanik


Kelompok 5 65

Pada reaksi di atas dapat dilihat dimana Cu bertindak sebagai katoda

mengalami pertambahan massa dengan melekatnya elektron pada Cu. Sedangkan

Zn bertindak sebagai anoda, dimana terjadinya pengurangan massa Zn yang

ditandai dengan lepasnya elektron dari Zn. Peristiwa pelepasan dan penerimaan

elektron ini harus mempunyai lingkungan, dimana yang menjadi lingkungan

adalah asam sulfat. Jika ada dua buah unsur yang dicelupkan dalam larutan

elektrolit yang dihubungkan dengan sumber arus maka yang akan mengalami

korosi adalah material yang lebih anodik.

2.2 Deret Volta

Untuk mengetahui unsur yang lebih anodik dan lebih katodik dapat kita

lihat pada deret Volta. Berikut deret Volta :

Anodik Katodik

Gambar D.2 Deret Volta

Selain contoh reaksi sebelumnya kita juga dapat lihat peristiwa korosi

lainnya yaitu pada peristiwa pengkaratan (korosi) logam Fe mengalami oksidasi

dan oksigen (udara) mengalami reduksi. Rumus kimia dari karat besi adalah

Fe2O3 . xH2O dan berwarna coklat-merah. Pada korosi besi, bagian tertentu dari

besi itu berlaku sebagai anoda, dimana besi mengalami oksidasi.

Fe(s) -----> Fe2+(aq) +2e E = +0,44V

O2(g) + 2H2O(l) +4e ----> 4OH E = +0,40V

Ion besi (II) yg terbentuk pada anoda selanjutnya teroksidasi membentuk

ion besi (III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi Fe2O3 .

xH2O.

2.3 Jenis-Jenis Korosi dan Pengendaliannya

Korosi dapat dibagi (digolongkan) berdasarkan :

A. Berdasarkan sifatnya :

1. Korosi Aktif

Korosi aktif adalah korosi yang terjadi dengan cepat.


Kelompok 5 66

Ciri-ciri dari korosi aktif ini antara lain :

Mudah melepaskan ion.

Mudah menempel di tangan.

Contoh : Paku yang berkarat.

2. Korosi Pasif

Korosi pasif adalah korosi yang terjadi lambat.

Ciri-ciri dari korosi pasif ini antara lain :

Sulit melepaskan ion.

Sulit menempel di tangan.

Contoh : Korosi pada Al

B. Berdasarkan reaksi :

Reaksi kimia : misalnya pengkaratan oleh gas.

Reaksi Elektrokimia : misalnya menggunakan larutan galvanik.

C. Berdasarkan tempat terjadinya korosi :

1. Uniform or general attack corrosion (korosi seragam)

Korosi seragam adalah korosi yang terjadi pada permukaan material

akibat bereaksi dengan oksigen. Biasanya korosi seragam ini terjadi pada

material yang memiliki ukuran butir yang halus dan homogenitas yang

tinggi

Gambar D.3 Korosi seragam


Kelompok 5 67

Cara pengendalian dari korosi seragam adalah :

Dengan melakukan pelapisan dengan cat atau dengan material yang lebih

anodik.

Melakukan inhibitas dan cathodic protection.

2. Piting Corossion (Korosi Sumuran atau kawah)

Korosi sumuran adalah korosi yang terjadi akibat cacat pada permukaan

material seperti celah atau lubang kecil. Pada daerah cacat ini akan lebih

anodik dibandingkan permukaan material sehingga korosi akan menuju

bagian dalam material.

Gambar D.4 Korosi sumuran

Cara pengendalian korosi sumuran adalah :

Hindari permukaan logam dari cacat goresan.

Perhalus permukaan material.

Hindari variasi yang sedikit pada komposisi material.

3. Crevice Corrosion (korosi celah)

Korosi celah adalah korosi yang ditemukan pada daerah berkonsentrasi

rendah atau korosi yang terjadi pada celah yang terbentuk akibat

pendempetan material. Pada celah, kadar oksigen lebih rendah dari

lingkungannya sehingga elektron akan berpindah pada kadar oksigen yang

tinggi sehingga terjadi korosi. Korosi celah sering terjadi pada sambungan

paku.


Kelompok 5 68

Gambar D.5 Korosi celah

Cara pengendalian korosi celah :

Hindari pemakaian sambungan paku keling atau baut, gunakan sambungan

las.

Gunakan gasket non absorbing (lapisan pembatas di celah sambungan yang

terbuat dari karet atau semacamnya).

Usahakan menghindari daerah dengan aliran udara.

4. Intergranular Corrosion (Korosi batas butir)

Korosi batas butir adalah korosi yang terjadi pada atau di sepanjang

batas butir dan batas butir bersifat anodik dan bagian tengah butir bersifat

katodik. Korosi ini terjadi akibat presipitasi dari pengotor seperti kromium

di batas butir, yang menyebabkan batas butir menjadi rentan terhadap

serangan korosi. Dimana presipitat krom karbida terbentuk karena karbon

meningkat yang ada di sekitarnya, sehingga krom di sekitarnya akan

berkurang dan terjadi korosi. Proses terbentuknya presipitat karbon karbida

disebut sentisiasi.

Gambar D.6 Korosi batas butir


Kelompok 5 69

Cara pengendalian korosi batas butir adalah :

Turunkan kadar karbon dibawah 0,03%.

Tambahkan paduan yang dapat mengikat karbon.

Pendinginan cepat dari temperatur tinggi.

Pelarutan karbida melalui pemanasan.

Hindari pengelasan.

5. Stress Corossion (korosi tegangan)

Korosi tegangan adalah korosi yang disebabkan adanya tegangan tarik

yang mengakibatkan terjadinya retak. Tegangan ini disebabkan pada

temperatur dan deformasi yang berbeda. Berikut retak serta bentuk

penjalarannya yang diakibatkan oleh korosi tegangan :

Gambar D.7 Korosi tegangan

Cara pengendalian korosi tegangan adalah :

Turunkan besarnya tegangan.

Turunkan tegangan sisa termal.

Kurangi beban luar atau perbesar area potongan.

6. Errosion Corrosion (korosi erosi)

Korosi erosi adalah korosi yang disebabkan oleh erosi yang mengikis

lapisan pelindung material , zat erosi itu dapat berupa fluida yang

mengandung material abrasive. Korosi tipe ini sering ditemui pada pipa-

pipa minyak.


Kelompok 5 70

Faktor-faktor yang mempengaruhi korosi ini antara lain :

• Jenis logam.

• Perlakuan panas dan arah pergerakan butir.

• Persentase ketidaksamaan, material yang lebih anodik.

• Area permukaan anodik dan katodik.

• Temperatur.

• Persentase larutan elektrolit.

• Kesediaan oksigen.

Gambar D.8 Korosi erosi

Cara pengendalian korosi erosi :

Menghindari partikel abrasive pada fluida.

Mengurangi kecepatan aliran fluida.

Mengurangi aliran turbulen.

7. Selective Corrosion (korosi selektif)

Selective corrosion adalah korosi yang menyerang unsur di dalam

logam akibat perbedaan potensial unsur utamanya. Korosi ini disebabkan

karena komposisi yang tidak merata pada material. Korosi ini biasa terjadi

pada pipa-pipa besi cor.


Kelompok 5 71

Gambar D.9 Korosi selektif

Cara pengendalian korosi selektif :

Menghindari komposisi yang berbeda dari material penyusun.

8. Korosi Galvanik

Korosi galvanik adalah korosi yang terjadi pada dua logam yang

berbeda jenis jika dihubungkan. Korosi ini juga terjadi karena pasangan

elektrikal pada dua logam atau paduan logam yang memiliki perbedaan

komposisi. Logam yang lebih anodik akan terkorosi sementara logam

lainnya yang lebih katodik akan terlindungi. Posisi logam pada deret volta

akan menentukan apakah suatu logam lebih anodik atau katodik.

Gambar D.10 Korosi Galvanik

Cara pengendalian korosi galvanik adalah :

Hindari pemakaian 2 jenis logam yang berbeda.

Pergunakan logam yang lebih anodik dengan rasio yang lebih besar

dibanding logam katodik.


Kelompok 5 72

Lapisi pada pertemuan dua logam yang berbeda jenis.

Gunakan logam ketiga yang lebih anodik.

2.4 Metode Pengendalian Korosi

Metoda-metoda yang dilakukan dalam pengendalian korosi adalah :

1. Menekan terjadinya reaksi kimia atau elektrokimianya seperti reaksi

anoda dan katoda.

2. Mengisolasi logam dari lingkungannya.

3. Mengurangi ion hidrogen di dalam lingkungan yang dikenal dengan

mineralisasi.

4. Mengurangi oksigen yang larut dalam air.

5. Mencegah kontak dari dua material yang tidak sejenis.

6. Memilih logam-logam yang memiliki unsur-unsur yang berdekatan.

7. Mencegah celah atau menutup celah.

8. Mengadakan proteksi katodik, dengan menempelkan anoda umpan.

Proteksi katodik adalah cara mengevaluasi korosi dengan memberi umpan

anodik sehingga bila terjadi korosi maka umpan katodik (dalam hal ini

berbentuk lapisan/paku) yang akan terkorosi terlebih dahulu.

Gambar D.11 Korosi pada kapal laut


Kelompok 5 73

Pengendalian korosi pada lambung kapal baja di bawah air laut umumnya

dilakukan dengan cara pelapisan cat dan pemasangan zinc- anode. Dalam hal ini

telah dilakukan studi tentang efektifitas pengendalian korosi dengan pelapisan cat

dan pemasangan zinc – anode.

Pelat baja lambung kapal yang diteliti, sesuai sertifikasi klasifikasi

perkapalan yang dilindungi dengan pelapisan cat dan pemasangan zinc – anode,

direndam dalam air laut secara alami selama kurang lebih enam bulan. Untuk

mengetahui efektifitas pengendalian korosi dilakukan pengamatan dan pengujian

material-material yang dipergunakan dengan pengukuran difraksi sinar – X, tes

adhesi, tes hardness dan perhitungan laju korosinya. Setelah dilakukan penelitian

diperoleh cara yang cocok dan umur dari metode pengendalian korosi yang

sesuai dengan kondisi di lingkuangan perairan di Indonesia, yaitu pengendalian

korosi yang dikombinasi dengan pengecatan dan pemasangan anoda korban yang

lebih efektif.


Kelompok 5 74

BAB III

METODOLOGI

3.1 Peralatan

1. Timbangan.

2. Gelas Reaksi.

3. Stopwatch.

4. Larutan kimia.

5. Alat Uji Korosi Galvanik

3.2 Skema Alat

Gambar D.12 Skema Alat


1. Siapkan spesimen.

2. Bersihkan dan keringkan spesimen.

3. Siapkan jembatan garam (NaCl terlarut dalam agar-agar komersial)

sebagai penghubung antara dua sel.

4. Siapkan larutan elektrolit sebagai media korosif. Ukur pH larutan

menggunakan pH meter. (Jenis larutan yang digunakan : NaOH 1M, HCl

1M dan air laut).

5. Timbang massa awal spesimen.

6. Susun alat uji dan spesimen.


Kelompok 5 75

7. Hidupkan power supply. Atur potensial yang diberikan. (Variasi potensial

: 10, 15 dan 20 Volt).

8. Celupkan spesimen ke dalam larutan selama 15 menit.

9. Amati apa yang terjadi.

10. Setelah selesai, hitung luas permukaan yang terendam.

11. Bersihkan spesimen dengan gundar plastik (plastic brush) dan air

mengalir kemudian keringkan spesimen dengan hairdryer.

12. Timbang massa akhir spesimen.

13. Laju korosi spesimen dihitung sesuai ASTM G1-03


Kelompok 5 76

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN


A. Percobaan 1

• Reaksi : - Katoda : Cu2+ + 2e → Cu(s)

- Anoda : Al(s) → Al3+ + 3e

• Larutan yang digunakan : NaOH 1 M

No Spesimen Voltase (Volt) Waktu (menit) massa awal (g) massa akhir (g)

1 Cu10

15

7,23 7,215 7,18 7,17

2 Al10 10,01 10,0115 9,57 9,57

B. Percobaan 2

Reaksi : - Katoda : Cu2+ +2e → Cu(s)

- Anoda : Al(s) → Al3+ +3e

• Larutan yang digunakan : Air laut


1 Cu10

15

7,49 7,3915 7,27 7,26

2 Al10 9,91 9,9215 10,14 10,17


Kelompok 5 77

4.2 Pengolahan Data

Densitas Al = 2,7 gr/cm3

Densitas Cu = 8,92 gr/cm3

A. Percobaan 1

Luas total = 2 (5 x 2,13) + 2 x (0,17 x 5) + (2,13 x 0,17)

= (2 x 10,65) + 1,7 + 0,364

= 23,3621 cm2

1. V = 10 volt

Wloss = mawal - makhir

= 10,01 – 10,01

= 0

mmpy =

= 0

2. V = 10 volt

Wloss = mawal - makhir

= 10,01 – 10,01 = 0

mmpy =

= 0

B. Percobaan 2

Luas total = {2 x (5 x 2,1) + 2 x (0,18 x 5) + (2,1 x 0,18)}

= 21 + 1,8 + 0,378

= 23,178 cm2

87,6 Wloss

DAT

87,6 Wloss

DAT


Kelompok 5 78

1. V = 10 volt

Wloss = 9,91 – 9,92

= -0,01 g = -1 mg

mmpy =

=

=

= -5,56

2. V = 15 volt

Wloss = 10,14 – 10,17

= -0,03 g = -3 mg

mmpy =

=

=

= -16,67

87,6 Wloss

DAT

87,9 (-1)(2,7) (23,361) (0,25)

-87,915,768675

87,6 Wloss

DAT 87,9 (-3)(2,7) (23,361) (0,25)

-262,815,76867


Kelompok 5 79


A. Percobaan 1

Tabel D.1 Hasil Perhitungan Percobaan 1


1 Cu10

15

7,23 7,215 7,18 7,17

2 Al10 10,01 10,0115 9,57 9,57

B. Percobaan 2

Tabel D.2 Hasil Perhitungan Percobaan 2


1 Cu10

15

7,49 7,3915 7,27 7,26

2 Al10 9,91 9,9215 10,14 10,17


Kelompok 5 80

4.4 Grafik

A. Grafik Wloss vs Voltase

B. Kurva mmpy vs Voltase

-0,04

-0,03

-0,03

-0,02

-0,02

-0,01

-0,01

0,00

0,01

10 15

Wlo

ss (g

r)

Voltase (v)

Grafik Wloss vs Voltase

Al

Fe

-18,00-16,00-14,00-12,00-10,00

-8,00-6,00-4,00-2,000,002,00

10 15

mm

py

Voltase (volt)

Kurva mmpy vs Voltase

Al

Fe


Kelompok 5 81

4.4 Analisa

Pada pratikum kali, kami melakukan pengujian tentang laju korosi dan

melakukan kalkulasi terhadapnya. Spesimen yang digunakan pada pratikum ini

adalah Cu sebagai katoda dan Al sebagai anoda. Pengujian kecepatan laju korosi

dilakukan dengan menggunakan metode uji korosi galvanik. Pada percobaan

pertama kita menggunakan larutan Naoh 1 M, sedangkan pada percobaan kedua

kita menggunakan air laut.

Berdasarkan teori, Al digunakan sebagai anoda bila dipasangkan dengan

Cu yang berlaku sebagai katoda dalam jembatan garam uji korosi galvanik. Bisa

dilihat pada deret volta, posisi Al lebih anodik dibanding Cu. Harusnya saat

dilakukan uji korosi sel galvanik, Al terkorosi terlebih dahulu, sehingga massa Al

setelah itu akan berkurang dan pastinya Cu bertambah.

Namun setelah dilakukan pengujian secara langsung spesimen Al

menpolasi pertumbuhan massa dan massa Cu menjadi berkurang.

Hal ini bisa jadi di disebabkan oleh faktor-faktor di lapangan saat

pengujian dilakukan. Mungkin dikarenakan ketidaktelitian dalam pembacaan

skala pada alat dan mungkin juga terjadi kesalahan pada saat memasukkan nilai

voltase pada specimen yang digunakan.

Penggunaan waktu yang dibutuhkan dalam menguji laju korosi ini juga

esensial dalam pratikum kali ini. Apabila kita menggunakan waktu yang banyak,

maka spesimen yang lebih anodik akan makin banyak terkorosi. Lalu juga

penggunaan voltase, arus listrik pada pengujian korosi berfungsi sebagai

katalisator terjadinya korosi pada alat uji korosi galvanik. Secara teori semakin

lama waktu yang digunakan maka akan semakin besar spesimen tersebut

terkorosi, sebaliknya jika waktu yang dibutuhkan sedikit maka laju korosi akan

lebih sedikit. Jika tegangan yang diberikan besar maka nilai yang diperoleh

juga kecil sedangkan laju korosi akan lebih cepat.

.


Kelompok 5 82

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Setelah pratikum dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa

waktu yang digunakan dan besar arus (voltase) memegang peranan

penting dalam mengukur laju korosi. Dan juga banyak hal yang terjadi

selama proses pengujian yang menjadi fenomena menarik untuk diamati.

5.2 Saran

Adapun saran yang diberikan pada praktikum kai ini antara lain :

1. Harus teliti dalam membaca voltase dan mengatur waktu.

2. Tanyakan pada asisten apabila ada yang tidak mengerti.


Kelompok 5 83

LAMPIRAN D

TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM

1.

Pada reaksi di atas dapat dilihat dimana Cu bertindak

sebagai katoda mengalami pertambahan massa dengan melekatnya

elektron pada Cu. Sedangkan Zn bertindak sebagai anoda, dimana

terjadinya pengurangan massa Zn yang ditandai dengan lepasnya elektron

dari Zn. Peristiwa pelepasan dan penerimaan elektron ini harus

mempunyai lingkungan, dimana yang menjadi lingkungan adalah asam

sulfat. Jika ada dua buah unsur yang dicelupkan dalam larutan elektrolit

yang dihubungkan dengan sumber arus maka yang akan mengalami

korosi adalah material yang lebih anodik.

2. Faktor-faktor yang menyebabkan korosi basah

1. lingkungan

2. Jenis material

3..

Rumus kimia dari karat besi adalah Fe2O3 . xH2O dan berwarna

coklat- merah. Pada korosi besi, bagian tertentu dari besi itu berlaku

sebagai anoda, dimana besi mengalami oksidasi.

Fe(s) -----> Fe2+(aq) +2e E = +0,44V


Kelompok 5 84

O2(g) + 2H2O(l) +4e ----> 4OH E = +0,40V

Ion besi (II) yg terbentuk pada anoda selanjutnya teroksidasi membentuk

ion besi (III) yang kemudian membentuk senyawa oksida terhidrasi Fe2O3

xH2O.

4. Alumunium terkorosi dalam air murni karena alumunium memiliki E0

yang kecil dan bersifat anodik.


Kelompok 5 85

TUGAS SESUDAH PRAKTIKUM

1. Jika tegangan yang diberikan besar, maka laju korosi yang didapat juga lebih

cepat. Juga semakin besar tegangan maka massa yang hilang juga akan lebih

besar

2. Cara mengurangi laju korosi pada badan kapal adalah dengan memasang

material yang lebih anodik pada badan kapal, sehingga badan kapal akan

selamat.

METALOGRAFI

ASISTEN :

ANDI NOFRIANTO

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Metalografi

Kelompok 5 83

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Struktur mikro logam adalah salah satu hal yang sangat mempengaruhi

sifat logam terutama sifat mekanik dan teknologi. Apabila struktur mikro dalam

suatu material berubah-ubah maka sifat mekaniknya akan berubah pula. Untuk

mengamati struktur mikro dari suatu logam, diperlukan beberapa langkah

metalografi yang akan dilakukan pada percobaan kali ini.

1.2 Tujuan Praktikum

Adapun tujuan dari praktikum metalografi adalah :

1. Mengetahui cara pengambilan dan proses penyiapan spesimen metalografi

dengan prosedur yang benar.

2. Mengamati struktur mikro di bawah mikroskop optik.

3. Dapat mengetahui jenis pengerjaan dan perlakuan panas yang dialami

spesimen.

1.3 Manfaat

Praktikum yang dilakukan kali ini membawa manfaat, yaitu kita bisa

mengetahui penyiapan spesimen metalografi, dengan benar. Selain itu kita bisa

mengamati perubahan struktur mikro spesimen.


Kelompok 5 84

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Metalografi

Metalografi adalah suatu teknik atau ilmu untuk melihat struktur mikro

dan makro material. Struktur mikro logam dapat diperoleh melalui proses

penyiapan spesimen metalografi.

2.2 Tahapan Metalografi

Tahapan-tahapan dalam proses metalografi meliputi beberapa langkah

yaitu:

1. Sectioning

Sectioning yaitu pengambilan sampel, yang dapat dilakukan dengan cara :

a. Fracturing

Fracturing yaitu pengambilan sampel/spesimen melalui proses

pematahan terhadap material yang bersifat keras, getas dan kuat.

Gambar E.1 Fracturing

b. Sawing

Sawing yaitu pengambilan spesimen melalui proses pengergajian yang

biasanya dilakukan terhadap material dengan keuletan tinggi.

Gambar E.2 Sawing


Kelompok 5 85

c. Shearing

Shearing yaitu proses pengambilan spesimen dengan cara penggeseran

Gambar E.3 Shearing

d. Abrasive cutting

Abrasive cutting yaitu proses pengambilan spesimen dengan

menggunakan pemotongan dengan gerinda tangan.Berdasarkan tingkat

deformasi yang dihasilkan, teknik pemotongan terbagi menjadi dua, yaitu :

1. Teknik pemotongan dengan deformasi yang besar sehingga

menggunakan gerinda tangan.

2. Teknik pemotongan dengan deformasi yang kecil, menggunakan

lowspeed diamond saw

Gambar E.4 Abrasive cutting


Kelompok 5 86

e. Electrical Discharge Machine (EDM)

Yaitu pengambilan sampel spesimen dengan menggunakan larutan

elektrolit.

Gambar E.5 Electrical Discharge Machine

f. Water Jet Cutting

Water Jet Cutting adalah alat yang mampu mengiris logam atau

bahan lain dengan kecepatan dan tekanan yang tinggi. Proses ini pada

dasarnya sama dengan erosi air yang ditemukan oleh alam tetapi sangat

cepat dan terkonsentrasi.

Gambar E.6 Water Jet Cutting

2. Mounting

Mounting dilakukan untuk memudahkan penanganan terhadap spesimen yang

berukuran kecil atau memiliki bentuk yang tidak beraturan yang akan sulit

ditangani khususnya pada saat pengamplasan dan pemolesan apabila tidak

dilakukan pembingkaian, media mounting harus sesuai dengan material dan jenis

reagen etsa yang digunakan.

Ada dua jenis teknik mounting, yaitu :

a. Mechanical mounting


Kelompok 5 87

Mechanical mounting adalah pembingkaian dengan memanfaatkan

suatu sistem mekanik.

Gambar E.7 Mechanical Mounting

b. Polymer mounting

Polymer mounting adalah pembingkaian dengan memanfaatkan suatu

sistem polymer berbagai macam plastik digunakan untuk pembingkaian

metalografi dapat dibedakan atas beberapa cara yang berbeda, tergantung

teknik yang digunakan dan jenis material.

Gambar E.8 Polymer Mounting

3. Grinding

Sampel yang baru saja dipotong/sampel yang telah terkorosi memiliki

permukaan kasar. Permukaan kasar harus diratakan agar pengamatan struktur

mudah untuk dilakukan. Pengamplasan dilakukan dengan menggunakan kertas

amplas yang ukuran butir abrasifnya yang dinyatakan dengan mesh. Urutan

pengamplasan harus dilakukan dari nomor mesh yang rendah ke nomor mesh

yang tinggi.

Hal yang harus diperhatikan pada saat pengamplasan adalah pemberian

air. Air berfungsi sebagai pemindah geram, memperkecil kerusakan akibat panas


Kelompok 5 88

yang timbul yang dapat merubah struktur mikro spesimen dan memperpanjang

masa pemakaian amplas.

Gambar E.9 Grinding

4. Polishing

Setelah dilakukan pengamplasan pada spesimen harus dilakukan

pemolesan. Pemolesan bertujuan untuk memperoleh permukaan spesimen yang

halus dan bebas goresan serta mengkilap seperti cermin dan juga untuk

menghilangkan ketidakteraturan spesimen hingga orde 0,001 µm.

Tahap pemolesan dimulai dengan pemolesan kasar terlebih dahulu, kemudian

dilanjutkan dengan pemolesan halus, ada tiga metode pemolesan, yaitu:

a. Pemolesan elektrolit kimia

Terjadi jika rapat arus dan tegangan tinggi

Gambar E.10 Pemolesan Elektrolit Kimia

b. Pemolesan kimia mekanis

Merupakan kombinasi antara etsa kimia dan pemolesan mekanis

yang dilakukan serentak diatas piringan halus.


Kelompok 5 89

Gambar E.11 Pemolesan Kimia Mekanis

c. Pemolesan elektro mekanis (Metode Reinacher)

Merupakan kombinasi antara pemolesan elektrolit dan mekanis

pada piring pemoles.

Gambar E.12 Pemolesan Elektro Mekanis

5. Etching (Etsa)

Etsa merupakan proses penyerangan/pengikisan butir secara selektif dan

terkendali dengan pencelupan kedalam larutan pengetsa baik menggunakan listrik

maupun tidak kepermukaan spesimen sehingga detil struktur yang akan diamati

akan terlihat dengan jelas :

a. Etsa Kimia

Etsa Kimia merupakan proses pengetsaan dengan menggunakan

larutan kimia dimana zat etsa yang digunakan memiliki karakteristik

tersendiri sehingga pemilihannya disesuaikan dengan spesimen yang

akan diamati. Zat kimia untuk baja adalah mangan, krom, vanadium,

tungsten dan karbon.


Kelompok 5 90

b. Elektro Etsa (Etsa Elektrolitik)

Elektro Etsa merupakan proses etsa dengan menggunakan reaksi

elektroetsa, cara ini dilakukan dengan pengaturan tegangan dan kuat

arus listrik serta waktu pengetsaan.

6. Viewing

Viewing adalah pengamatan dapat dilakukan dengan pengamatan

menggunakan alat bantu, alat bantu yang digunakan yaitu mikroskop optik dan

mikroskop elektron

2.3 Turunan Mikroskop

2.3.1 Mikroskop Optik

Prinsip kerja mikroskop optik adalah sinar datang mengenai cermin

pemisah yang kemudian dipantulkan kearah spesimen, dari spesimen

ditangkap oleh kornea mata karena dibiaskan, sehingga mata dapat melihat

struktur mikro dan makro spesimen yang diamati. Pengamatan srtuktur

mikro material menggunakan mikroskop optik logam menggunakan

perbesaran 1000 kali dan mempunyai sumber cahaya sendiri.

Gambar E.13 Mikroskop Optik


Kelompok 5 91

2.3.2 SEM (Scanning Elektron Microscope)

Sumber gelombangnya adalah gelombang elektron, perbesaran 105,

ukuran spesimen mm dan prinsip kerja dipantulkan. Prinsip kerja SEM

adalah elektron ditembakkan dari Sun Suplay, ketika sampai pada

permukaan spesimen hanya menyapu atau menscan permukaan spesimen

saja. Pantulan sinar dari elektron akan terkumpul. Tampakan dari struktur

mikro akan muncul pada layar yang bisa difoto. Elektron ditembakkan

dengan electron gun, ketika sampai dipermukaan spesimen hanya

menyapu/me-scan permukaan spesimen, tidak menembus sampai ke dasar

spesimen, pantulan sinar dari elektron akan terkumpul, tampakan dari

struktur akan muncul pada layar.

Gambar E.14 Skematik Alur SEM


Kelompok 5 92

Gambar E.15 SEM (Scanning Elektron Microscope)

2.5 TEM (Transmision Elektron Microscope)

Digunakan untuk material yang berukuran kecil, yang diamati berupa

dislokasi, pancaran elektron, akan melewati bagian yang sangat tipis dari

spesimen, sebagian elektron dapat diserap dan sebagian lagi disebarkan

sehingga arahnya berubah.

Sumber gelombangnya adalah gelombang elektron, perbesaran 106,

ukuran spesimen m dan prinsip kerja ditembus. TEM digunakan untuk

material yang berukuran kecil, sehingga dapat mengamati dislokasi.

Prinsip kerja TEM adalah elektron akan melewati bagian yang sangat tipis

dari spesimen. Sebagian elektron diserap dan sebagian lagi disebarkan

sehingga arahnya berubah. Perbedaan susunan atom akan menyebabkan

elektron menyebar. Pancaran elektron difokuskan oleh objektif cost dan

diproyeksikan pada floursent screen.


Kelompok 5 93

Gambar E1.16 Skematik Alur TEM

Gambar E.17 TEM (Transmision Elektron Microscope)


Kelompok 5 94

Tabel E.1: Perbedaan Mikroskop Optik, TEM, dan SEM

Perbedaan Mikroskop Optik TEM (Transmision

Elektron

Microscope)

SEM (Scanning

Elektron

Microscope)

Sumber cahaya Cahaya Elektron Elektron

Perbesaran 10 3 10 6 10 5

Prinsip kerja Dipantulkan Diteruskan Diteruskan


Kelompok 5 95

BAB III

METODOLOGI

3.1 Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam praktikum metalografi adalah :

1. Spesimen

2. Mesin gerinda

3. Amplas

4. Larutan etsa

5. Mikroskop optik

3.2 Skema Alat

Gambar E.18 Skema Alat


Kelompok 5 96


Prosedur percobaan metalografi adalah sebagai berikut :

1. Pilih sampel metalografi (sesuai dengan tugas yang diberikan oleh

asisten).

2. Ambil beberapa spesimen dari sampel tersebut.

3. Bingkai spesimen tersebut dengan resin.

4. Lakukan pengamplasan mulai dari amplas yang kasar sampai amplas yang

halus.

5. lakukan pemolesan.

6. Lakukan proses pengetsaan.

7. Pemeriksaan dibawah mikroskop optik.

8. Lakuakan pemotretan struktur mikro jika diperlukan.

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012

Kelompok 5

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Percobaan

Perbesaran (M)

LT Horizontal

LT Vertikal

Jumlah garis horizontal

Jumlah garis vertikal

Metalurgi Fisik 2011/2012

BAB IVDATA DAN PEMBAHASAN

Data Percobaan

: 80 kali

: 16,9 cm

: 12,7 cm

Jumlah garis horizontal : 8 garis

vertikal :11 garis

Metalografi

97


Kelompok 5 98


Kelompok 5 99

Titik Potong Horizontal

Tabel E.2 Titik Potong Horizontal

Titik Potong Jumlah Titik Potong

1 14

2 15

3 15

4 23

5 16

6 18

7 16

8 15

Titik Potong Vertikal

Tabel E.3 Titik Potong Vertikal

Titik Potong Jumlah Titik Potong

1 11

2 11

3 8

4 12

5 12

6 10

7 13

8 13

9 12

10 12

11 15

4.2 Perhitungan

1. Titik potong horizontal

Hgaris

TpnTPh

a. Garis 1


Kelompok 5 100

75,18

1411

Hgaris

TPTP

b. Garis 2

875,18

1522

Hgaris

TPTP

c. Garis 3

875,18

1533

Hgaris

TPTP

d. Garis 4

875,28

2344

Hgaris

TPTP

e. Garis 5

28

1655

Hgaris

TPTP

f. Garis 6

25,28

1864

Hgaris

TPTP

g. Garis 7

28

1677

Hgaris

TPTP

h. Garis 8

875,18

1588

Hgaris

TPTP

∑TP =132

TP rata-rata = 2,0625

2. Titik potong vertikal

Vgaris

TPnTPv

a. Garis 1


Kelompok 5 101

111

1111

Vgaris

TPTP

b. Garis 2

111

1122

Vgaris

TPTP

c. Garis 3

72,011

833

Vgaris

TPTP

d. Garis 4

09,111

1244

Vgaris

TPTP

e. Garis 5

09,111

1255

Vgaris

TPTP

f. Garis 6

90,011

1066

Vgaris

TPTP

g. Garis 7

18,111

1377

Vgaris

TPTP

h. Garis 8

18,111

1388

Vgaris

TPTP

i. Garis 9

09,111

1299

Vgaris

TPTP

j. Garis 10

09,111

121010

Vgaris

TPTP


Kelompok 5 102

k. Garis 11

36,111

151111

Vgaris

TPTP

∑Tp = 116

TP rata-rata = 1,06

Perhitungan Diameter Rata-Rata Butir

a. Garis Horizontal

10000625,280

9,16

cm

cm

TPhxM

HorizontalLtDh = 102,42 m

b. Garis Vertikal

100006,180

7,12

cm

cm

TpxM

VertikalLtDv = 149,76 m


Tabel E.4 Hasil Perhitungan Metalografi

Garis Tp Horizontal Tp Vertikal

1 1,75 1

2 1,875 1

3 1,875 0,72

4 2,875 1,09

5 2 1,09

6 2,25 0,09

7 2 1,18

8 1,875 1,18

9 - 1,09

10 - 1,09

11 - 1,36

∑Tp 132 116

Tp rata-rata 2,0625 1.06

d Butir 102,42 ℳ 147,76ℳ


Kelompok 5 103

4.4 Grafik

0

5

10

15

20

25

1 2 3 4 5 6 7 8

Jum

lah

titik

pot

ong

titik potong

Kurva Titik Potong Horizontal

Jumlah titik potong

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

jum

lah

titik

pot

ong

titik potong

Kurva Titik Potong Vertikal

jumlah titik potong


Kelompok 5 104

4.5 Analisa

Pada praktikum metalografi dapat dilihat struktur mikro optick suatu

material melalui mikroskop optik. Melalui mikroskop ini kita dapat melihat butir-

butir material, dan dapat diketahui batas butirnya, besar butir dan diameter butir

baik secara horizontal maupun vertikal. Namun, karena besar suatu butir pada

suatu material tidaklah sama dengan besar butir lainnya pada material itu juga.

Diameter butir tersebut dapat diketahui dengan menggunakan rumus:

TPhxM

HorizontalLtDh

Keterangan : Dh = diameter

M = perbesaran

TPh = jumlah titik potong

Dari praktikum ini didapat diameter rata-rata horizontalnya 91,54 m dan

diameter rata-rata vertikalnya 96,48 m.

Pada praktikum metalografi, pengambilan dan penyiapan specimen

metalografi harus dilakukan dengan benar dan sesuai prosedur. Hal ini dilakukan

agar sewaktu pengamatan dilakukan, hasil yang didapatkan dapat dilakukan

dengan banyak cara. Adapun prosedurnya yaitu:

1. Sectroning yaitu fracturing, sawing, shearing, abrative cutting, EDM.

2. Mounting yaitu Mechanical dan Chemical

3. Grinding yaitu untuk menghilangkan DDP

4. Polishing yaitu mechanical dan micro

5. Etching Surface yaitu macro dan mikro

6. Pengamatan / pemotretan yaitu langsung dan menggunakan alat

Pada praktikum ini, pengambilan spesimen dengan menggergaji spesimen.

Setelah digergaji spesimen diletakkan di dalam kotak rol film dan dibingkai

dengan resin yang dicampur dengan hardener, lalu setelah menunggu beberapa

hari, spesimen tersebut diamplas dengan menggunakan mesin amplas, lalu dengan

cara manual dari amplas kasar sampai amplas yang paling halus. Kemudian

dilanjutkan dengan pemolesan di atas kain beludru. Setelah ini dilakukan

pengetsaan dengan mencelupkannya dalam campuran air. Setelah itu barulah

diamati di bawah mikroskop optik.


Kelompok 5 105

Setelah dilakukan pratikum metalografi tersebut, kami dapat mengamati

struktur dari spesimen, karena terkorosinya batas butir pada spesimen, tetapi

belum terlalu jelas batas-batas butir tersebut dapat diamati.

Hal ini dapat disebabkan oleh beberapa hal yang menyebabkan batas butir

belum terlalu jelas terlihat foto struktur mikro. Beberapa hal tersebut mungkin

disebabkan dari beberapa kesalahan patikan dalam melakukan eksperimen atau

percobaan pratikum metalografi,diantaranya kesalahan yang terjadi dalam

mempersiapkan spesimen . Selain itu mungkin kesalahan pratikan dalam

mengamati spesimen itu sendiri dengan mikroskop.

Kesalahan pertama dapat pratikan analisa yaitu pada saat melakukan

pengamplasan. Pengamplasan itu sendiri bertujuan untuk menghilangkan bagian-

bagian bekas deformasi plastis. Namun, pada pengamplasan itu sendiri diberikan

deformasi. Seharusnya pada saat proses pengamplasan spesimen tidak boleh

mengalami penekanan. Dengan adanya pengamplasan tentu sedikit banyaknya

merubah struktur material itu sendiri.

Langkah selanjutnya yang juga mengalami kesalahan dalam pratikum kali

ini yaitu pada saat pemolesan. Pemolesan yang dilakukan kurang sempurna karena

spesimen yang dipoles tersebut masih kurang licin dan mengkilap. Sehingga

masih terdapat permukaan yang kasar. Sedangkan kita akan menggunakan

mikroskop yang keakuratannya sangat tinggi yang bisa mendeteksi kekerasan

yang sangat kecil sekalipun.

Pada pengamatan dengan mikroskop seharusnya dilakukan disaat suasana

lingkungan benar-benar tenang sehingga spesimen tidak terganggu oleh getaran

suara. Pada perhitungan, didapatkan hasil yang tidak sma. Hal ini mungkin

disebabkan karena bentuk struktur material yang acak. Sehingga jumlah yang

didapatkan secara vertikal dengan secra horizontal tidak akan sama.


Kelompok 5 106

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Setalah dilakukan percobaan pratikum metalografi maka dapat diambil

beberapa kesimpulan yaitu:

1. Proses pengambilan dan penyiapan spesimen metalografi adalah

sectioning, mounting, grinding, polishing, etching (etsa) dan viewing

2. Dengan mengetahui struktur mikro material maka dapat diketahui sifat

mekanik material tersebut.

5.2 Saran

1. Melakukan tahapan metalografi dengan prosedur yang benar

2. Saat pengamplasan dan pemolesan spesimen benar-benar rata dan

mengkilap agar saat pengamatan struktur mikro dapat terlihat jelas


Kelompok 5 107

LAMPIRAN E


1. Cara kerja mikroskop optik logam:

Sinar datang mengenai pemisah yang kemudian dipantulkan ke arah

spesimen. Dari spesimen tersebut ditangkap oleh kornea, dibiaskan,

kemudian dapat dilihat oleh mata bagaimana struktur mikro dari logam

yang diamati.

Perbedaan antara mikroskop optik logam dan biologi adalah mikroskop

optik logam mempunyai sumber cahaya sendiri, sedangkan mikroskop

optik biologi, sumber cahayanya berasal dari matahari.

2. Sifat fisik yang dapat diamati dengan mikroskop optik adalah:

a. Ukuran atau dimensi butir

b. Keteraturan butir

c. Warna

d. Hasil deformasi plastis

e. Eksistensi dari zat pengotor dan cacat-cacat pada butir.

3. Sifat-sifat morfologi (bentuk) dari fasa adalah :

a. Ferrit

Mempunyai kelarutan Karbon (C) maksimum 0,025 % pada suhu

723o C.

Sel satuannya BCC.

Terbentuk pada temperatur ruang sampai 910o C .

b. Austenit


910o C.

Sel satuannya FCC.

Terbentuk pada suhu 723o C- 1492 o C.


Kelompok 5 108

c. Pearlit


727o C.

Merupakan fasa ganda.

Campuran anatara ferrit dan sementit.

d. Martensit pada baja

Sel satuannya BCC.

Mengalami proses quenching.


Kelompok 5 109

TUGAS SESUDAH PRAKTIKUM

1. Tujuan pengamplasan adalah agar permukaan spesimen yang diresin

menjadi datar dan licin sehingga mudah diamati di mikroskop.

Tujuan pemolesan adalah untuk menghilangkan daerah deformasi plastis

akhir berupa goresan pada permukaan spesimen.

Pengamplasan dilakukan secara bertahap untuk mendapatkan permukaan

specimen yang halus dan mengkilat.

2. Tujuan pengetsaan adalah untuk mengkorosi batas butir pada permukaan

specimen sehingga terdapat kekontrasan warna antara butir dan batas butir.

3. Electrolytic Polishing merupakan suatu metode pemolesan yang

memanfaatkan aliran listrik, yang prinsip kerjanya hamper sama seperti

prinsip kerja elektrolisa.

Electrolytic Etching merupakan suatu metode pengetsaan dengan

menggunakan arus listrik.

4. Struktur mikro yang diperoleh adalah butir dari specimen besarnya tidak

teratur, batas butir ada yang kurang jelas.

5. Metode pengukuran batas butir yaitu metode garis:

dV = TpMx

Lt

dimana:

dV = diameter butir

M = perbesaran mikroskop optik

Lt = panjang garis butir

Tp = perbandingan titik potong dengan batas butir

PERLAKUAN PANAS

ASISTEN :

M. RIDHA

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2011/2012 Perlakuan Panas

Kelompok 5 107

BAB 1

PENDAHAULUAN

1.1 Latar BelakangPada saat sekarang ini, bahan material seperti logam semakin baik dan

rumit dalam proses pembuatannya. Material tersebut selanjutnya akan

digunakan untuk proses manufacturing dengan sifat mekanik yang baik. Hal

ini disebabkan meningkatnya kecepatan putar dan pergerakan linear serta

peningkatan frekuensi dan pembebanan pada komponen. Untuk mendapatkan

komponen dengan kekuatan material yang baik maka dapat dilakukan proses

perlakuan panas atau lebih dikenal dengan proses heat treatment pada

material tersebut.

1.2 Tujuan

1. Mempelajari prosedur perlakuan panas.

2. Mengetahui pengaruh perlakuan panas dan media celup terhadap

kekerasan logam.

1.3 Manfaat

Heat treatment dilakukan untuk mendapatkan material dengan sifat

mekanik yang lebih tinggi, dan untuk mengetahui sifat material yang dapat

diperoleh setelah perlakuan panas sehingga dapat digunakan dalam

pembuatan produk sesuai dengan sifat yang ada pada material tersebut.


Kelompok 5 108

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Perlakuan Panas

Heat treatment merupakan kombinasi antara pemanasan dan pendinginan

yang tujuannya untuk merubah struktur bahan yang dimiliki supaya diperoleh sifat

yang sesuai dengan yang diinginkan atau dibutuhkan. Pemanasan dilakukan

sampai temperatur austenite karena pada suhu austenite karbon larut padat dalam

Fe. Pada temperatur ini ditahan beberapa saat untuk meratakan pemanasan di

seluruh spesimen.

2.2 Skematik Proses Perlakuan Panas

Proses perlakuaan panas pada baja dilakukan sampai temperatur 737oC

dalam waktu beberapa saat atau padan temperatur austenite, kenapa demikian,

karena pada fasa austenite adalah fasa tunggal yang mudah untuk berubah

menjadi fasa tunggal atau fasa lain atau fasa austenite adalah fasa yang labil.

Setelah dipanaskan diberikan pendinginan dengan 3 variasi; annealing,

normalizing, quenching. Annealing merupakan pendinginan lambat yang dapat

dilakukan dengan menggunakan media tungku yang akan menghasilkan material

dengan fasa Pearlitic, bertujuan untuk melunakkan besi atau baja sehingga dapat

dengan mudah dilakukan proses permesinan dan dapat dengan mudah dilakukan

pengerasan lagi dengan resiko keretakan yang kecil. Pendinginan normalizing

merupakan pendinginan yang normal, tidak lambat ataupun cepat yang

menggunakan media udara bertujuan untuk memperbaiki dan menghilangkan

struktur butiran kasar dan ketidakseragaman struktur dalam baja menjadi

berstrukrur yang normal kembali yang otomatis mengembalikan keuletan baja lagi

dan menghasilkan material berfasa pearlite. Pendinginan quenching merupakan

pendinginan cepat dengan media air, oli dan larutan garam yang menghasilkan

material bersifat keras dan getas berfasa martensite.

Pada proses ini baja dipanaskan hingga temperatur austenite kemudian

didinginkan secara mendadak /di quenching pada bak yang berisi air garam yang

panas yaitu pada temperatur martensite dan ditahan dalam bak sedemikian lama


Kelompok 5 109

hingga permukaan maupun inti baja memiliki suhu sama yaitu suhu martensit, lalu

diangkat dan didinginkan di udara, baru setelah mencapai suhu kamar baru

dilakukan tempering, serta austempering dengan pemanasan kembali dengan cara

menunda quenching material sampai suhu dibawah suhu austenite.

Hal-hal pokok yang dapat dibaca pada diagram fasa adalah :

1. Fasa-fasa yang ada.

2. Komposisi masing-masing fasa.

3. Fraksi fasa.

Fasa terbagi atas :

1. Fasa tunggal

a. Liquid

Gambar F.1 Kurva Heat Treatment

Diagram Fasa Fe-Fe3C

Gambar F.2 Diagram Fe-Fe3C


Kelompok 5 110

Hal-hal pokok yang dapat dibaca pada diagram fasa adalah :

1. Fasa-fasa yang ada.

2. Komposisi masing-masing fasa.

3. Fraksi fasa.

Fasa terbagi atas :

2. Fasa tunggal

a. Liquid

Pada fasa ini semua karbon larut padat dalam Fe.

b. Ferrite

1. Mempunyai kelarutan C maks 0.025 % pada 727o C.

2. Mempunyai sel satuan BCC.

3. Terbentuk pada temperatur ruang sampai 910oC.

c. Austenite

1. Kelarutan C maksimal mencapai 2.1 % pada 910oC.

2. Terbentuk pada 727-1492oC.

3. Sel satuan FCC.

d. Pearlitic

1. Sama dengan ferrite tapi temperaturnya berbeda.

2. Sel satuan BCC.

e. Cementite (Fe3C)

1. Komposisi karbon 6.67 % dan sisanya Fe.

2. Merupakan senyawa kimia antara Fe dan C.

3. Fasa ganda

Fasa ganda yaitu pengabungan dua fasa tunggal yang membentuk sifat

baru, contoh: perlit, lediburid, dan bainite.

Reaksi invariant adalah reaksi yang melibatkan tiga fasa dimana dua

fasa menjadi satu fasa atau sebaliknya. Terdapat tiga titik invariant yang

penting yaitu :

1. Titik eutectoid

Ferrite mangandung 0,22%C dan sementit 6,67 %. Campuran ferrite dan

sementit disebut pearlite. Reaksi masing-masing fasa dapat dihitung :


Kelompok 5 111

Reaksi ferrite : 022,067,6

77,067,6

X 100% = 88,7%

2. Titik eutectic

Pada kadar C 4,3% dan suhu 1148oC terjadi reaksi eutectic yaitu

pembentukan fasa austenite (2,11% C) dan cementite (6,67% C) dari fasa

cair (4,3% C). Campuran antara austenite dengan cementite disebut

ledeburit.

3. Titik peritic

Pembentukan besi-dendrit dan liquid dari fasa austenite. Selubility limit

merupakan batas karbon maksimum di dalam paduan Fe3C yaitu 6,67%,

jika tidak larut maka akan timbul grafit (karbon bebas, tidak berikatan

dengan Fe). Nilai tersebut berasal dari :

% C = x 100%

= 180

12X 100% = 6,67 %

2.3 Jenis-Jenis Pendinginan

Temperatur pemanasan yang umum dilakukan adalah To = A3 + 100o C,

selanjutnya dari temperatur austenite ini didinginkan melalui proses yang terlihat

pada gambar.

Berikut adalah jenis-jenis pendinginan :

1. Annealing, merupakan pendinginan lambat dalam tungku. Tujuannya

untuk membuat material menjadi lunak.

2. Normalizing, merupakan pendinginan di udara terbuka. Tujuannnya untuk

menormalkan kekerasan material.

3. Quenching, merupakan pendinginan dalam fluida cair seperti air, oli,

minyak dan lain-lain. Tujuannya umtuk membuat material menjadi lebih

keras.

4. Tempering

Proses perlakuan panas untuk menciptakan keuletan dengan cara

pemanasan kembali pada material setelah dilakukan quenching.

Proses tempering terbagi dua yaitu :


Kelompok 5 112

a. Austempering

Pemanasan kembali dengan cara menunda quenching material sampai

suhu dibawah suhu austenit 727oC dan di atas martensit kemudian

diholding setelah itu baru didinginkan dengan normalizing.

b. Martempering

Pendinginan material dengan cara quenching hingga material menjadi

dingin, setelah itu dipanaskan kembali hingga temperatur austenite lalu

diholding baru kemudian didinginkan kembali secara normalizing.

2.4 Kurva CCT dan TTT

Diagram transformasi fasa merupakan suatu diagram laju pendinginan yang

merupakan kombinasi suhu dan waktu. Serta memperlihatkan fasa-fasa yang

terdiri dari CCT (Continous Cooling Transformation) dan TTT (Time

Temperature Transformation).

Perbedaan antara CCT dan TTT adalah pada CCT tidak ada holding dan tidak

terbentuk bainit. Sedangkan pada TTT dilakukan holding dan terbentuk bainit.

Hal-hal yang mempengaruhi kurva CCT dan TTT adalah :

1. % C

Semakin besar % C maka kurva menjarak kekanan dan sebaliknya.

2. Ukuran besar butir austenite

Semakin besar butir austenite maka kurva semakin menjorok kekanan.

3. Unsur paduan lain.

Berikut gambar kurva CCT dan TTT Baja Hypoetecyoid

A. Kurva CCT B. Kurva TTT

ToC ToC

Gambar F.3 Diagram CCT dan TTT Pada Baja Hypoeutectoid

Ms

Mf

Ps Pf

M + P + a P + a

Ms

Mf

Ps Pf

M 100% BAINIT 100%


Kelompok 5 113

Baja Eutectoid Baja Eutectoid

ToC ToC

Gambar F.4 Diagram CCT dan TTT Pada Baja Eutektoid

Baja Hypereutectoid Baja Hypereutectoid

ToC ToC

Gambar F.5 Diagram CCT dan TTT Pada Baja Hypereutectoid

Dari kurva CCT di atas dapat kita lihat beberapa perbedaan. Pada baja

Hypoeutectoid ada dua fasa yang terbentuk matertensit dan perlite. Terbentuk fasa

Martensite + perlite setelelah melewati garis perlite start dan martensite finish.

Perlite 100%

Terbentuk karena pada saat pendinginan spesimen tidak melewati fasa martensite

awal dan martensite finish.

Pada baja eutektoid tebentuk tiga fasa setelah dilakukan pendinginan. Fasa

pertama yang terbentuk yaitu martensite 100%, pendinginan dengan membiarkan

baja di udara mengasilkan fasa martensite + perlite. Sedangkan pendinginan

didalam tungku atau secara lambat menghasilkan pearlite 100%.

Pada baja hypereutectoid juga terbentuk tiga, sama seperti pada baja eutectoid.

Tetapi pada baja hypereutektoid waktu yang dibutuhkan sedikit lama.

Ms

Mf

Ps Pf

M 100 % M + P P 100 %

Ms

Mf

Ps Pf

M 100% BAINIT 100%

Ms

Mf

Ps Pf

M 100 % P + M P 100 %

Ms

Mf

Ps Pf

M 100% P + M P 100 %


Kelompok 5 114

Pada kurva TTT, setelah spesimen mencapai suhu austenit (727 oC) dilakukan

holding terlebih dahulu gunanya agar semua bagian spesimen benar-benar

mendapat panas yang sama.


Kelompok 5 115

BAB 3

METODOLOGI

3.1 Peralatan Percobaan

1. Tungku

2. Media quenching

3. Spesimen

4. Amplas

5. Rockwell Tester

3.2 Skema Alat

Spesimen dipanaskan didalamtungku

Gambar F.6 Tungku

Spesimen dicelup ke media Pendingin

Spesimen diukur nilai kekerasannya

Gambar F.3.2 Rockwell Tester


Kelompok 5 116


1. Hidupkan tungku, atur temperatur sekitar 900oC.

2. Setelah tungku mencapai temperatur yang ditetapkan, masukan spesimen

(tanyakan pada asisten spesimen yang akan dipanaskan), panaskan selama

30 menit.

3. Siapkan media quenching, yaitu : air, minyak, oli, dan air garam.

4. Setelah spesimen dipanaskan selama 30 menit, lakukan pencelupan pada

masing-masing media.

5. Bersihkan spesimen hasil percobaan dan haluskan permukaannya.

6. Ukur kekerasan spesimen sebanyak 5 titik.


Kelompok 5 117

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN


Tabel F.1 Hasil percobaan perlakuan panas

4.2 Pengolahan Data

InterpolasiAir

46.1 43346 432.145.3 426

Oli21.3 23321 230.920.3 226

25.6 25525 252.724.8 252

No. Titik Pengujian

HRC

AirAir

GaramOli Udara Tungku

1 47.5 57 22 10.5 -1.52 46 51 22.5 10 -0.53 45 51 21 9 0.54 50 52.5 22 12 15 62 53.5 25 11 1

HRC rata-rata

50.1 22.5 10.5 53.4 0.1

47.7 44647.5 444.846.8 441

45.3 42645 421.2544.5 415

50.5 48050 47549.8 473

22.2 23822 236.821.3 233

23.1 24322.5 239.622.2 238

22.2 23822 236.821.3 233


Kelompok 5 118

Udara11 19010 186.48.5 181

- -11 190- -

Air Garam51.1 48851 487.150.5 480

Tungku 3 1621 155.30 152

1. Air

1. HRC = 47.5 BHN = 444.8

2. HRC = 46 BHN = 432.1

3. HRC = 45 BHN = 421.25

4. HRC = 50 BHN = 475

5. HRC = 62 BHN = -

2. Air Garam

1. HRC = 57 BHN = -

2. HRC = 51 BHN = 486.3

3. HRC = 51 BHN = 486.3

4. HRC = 52.5 BHN = -

5. HRC = 55.5 BHN = -

3. Oli

1. HRC = 22 BHN = 263.8

2. HRC = 22.5 BHN = 239.6

3. HRC = 21 BHN = 230.9

11 19010.5 188.28.5 181

11 1909 182.88.5 181

13.4 20012 194.111 190

51.1 48851 487.150.5 480

3 1620.5 153.60 152

3 1621 155.30 152


Kelompok 5 119

4. HRC = 22 BHN = 236.8

5. HRC = 25 BHN = 252.7

4. Udara

1. HRC = 10.5 BHN = 188.2

2. HRC = 10 BHN = 186.4

3. HRC = 9 BHN = 182.8

4. HRC = 12 BHN = 194.1

5. HRC = 11 BHN = 190

5. Tungku

1. HRC = -1.5 BHN = -

2. HRC = -0.5 BHN = -

3. HRC = 0.5 BHN = 133.6

4. HRC = 1 BHN = 155.3

5. HRC = 1 BHN = 155.3


Tabel F.2 Hasil perhitungan perlakuan panas

No. Titik Pengujian

BHN

AirAir

GaramOli Udara Tungku

1 444.8 236.8 188.2 -2 432.1 486.3 239.6 186.4 -3 421.25 486.3 230.9 182.8 153.64 475 - 236.8 194.1 155.35 - - 252.7 190 155.3


Kelompok 5 120

4.4 Grafik

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

1 2 3 4 5

HRC

Titik ke-

Grafik Kekerasan HRC

Air

Oli

Udara

Air Garam

Tungku


Kelompok 5 121

4.5 Analisa

Praktikum tentang heat treatment ini memberikan pengetahuan

tentang kekerasan logam dengan perlakuan termal untuk dapat

memperoleh kemampuan fisik yang diinginkan. Pada praktikum ini

menggunakan 5 buah spesimen dengan pemberian pemanasan dengan

temperatur 910oC, yang membedakan dari kelima spesimen adalah lama

pendinginan atau proses pendinginannya ada yang dengan menggunakan

metoda annealing yaitu pendinginan secara lambat yang setelah

dipanaskan material didinginkan tetap didalam tungku, sedangkan material

yang menggunakan media pendinginan air adalah quenching yaitu

pendinginan dengan cepat, begitu juga dengan oli dan air gram.

Pada proses pendinginan dengan menggunakan air, oli, dan air

garam materialnya akan menjadi lebih kuat dibandingkan dengan material

yang didinginkan didalam tungku. Kemudian terdapat pendinginan

normalizing yaitu pendinginan yang normal, tidak cepat ataupun lambat.

Pada praktikum ini, praktikan menggunakan media udara untuk

normalizing yang tidak condong material lunak ataupun keras. Kemudian

yang terakhir adalah menggunakan media air garam yang bisa dibilang

quenching.

Berdasarkan teori bahwa dengan menggunakan media pendinginan

air garam material akan memiliki nilai kekerasan yang lebih tinggi dari

material lain dengan media pendinginan yang lain pula baik dengan air,

oli, udara, muaupun tungku dikarenakan air garam (Na dan Cl)

mengandung adalah paduan unsur yang bersifat dapat meningkatkan

kekerasan yang berdifusi kedalam material.

Setelah melalui proses pendinginan tersebut, secara pengujian

material diberikan pengujian kekerasan dengan 5 buah titik tiap masing-

masing spesimen yang menghasilkan nilai kekerasan yang berguna untuk

mengetahui bahwa apakah benar pernyataan secara teoritis.


Kelompok 5 122

Diperoleh hasil dari pengujian Heat treatment ini yang paling

lemah tingkat kekerasannya adalah spesimen yang menggunakan proses

pendinginan dengan media tungku dan yang paling tinggi nilai

kekerasannya adalah spesimen yang menggunakan media air garam pada

proses pendinginan. Namun pada praktikum ini dilakukan agar mahasiswa

mampu mengetahui proses dan penanganan mengenai material diwaktu

yang akan datang.


Kelompok 5 123

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Pada praktikum Heat treatment ini dapat disimpulkan bahwa spesimen

yang diberikan perlakuan panas dan setelah itu diberikan berbagai macam tenggat

waktu pendinginan, ada yang lama dan sebentar. Dengan pendinginan dalam

waktu yang singkat material akan shock termal sehingga material tidak dapat

menahan perlakuan termal yang mendadak sehingga material sangat keras tapi

rapuh, dan sebaliknya pada spesimen yang pendinginannya lambat akan

menghasilkan material yang memiliki nilai kekerasan yang kecil, dan semakin

banyak paduan unsur-unsur yang bersifat meningkatkan kekerasan maka material

akan meningkat kekerasannya.

5.2 Saran

1. Diharapkan untuk para praktikan untuk melakuakn perintah yang diberikan

oleh asisten dan diawasi oleh asisten dalam melakukan pengujian.

2. Menghaluskan material dengan gerinda dan diusahakan material datar.

3. Gunakan alat yang menunjang praktikum tanpa merusaknya.

LAMPIRAN F


Kelompok 5 124

LAMPIRAN F


1. Apa yang dimaksud dengan fasa martensite dan bagaimana terbentuknya

martensite adalah fasa yang terbentuk akibat pendinginan yang cepat dari

fasa austenite yang terjadi dibawah eutectoid.

Terbentuknya martensite

Logam campuran ferrite dan cementite dipanaskan hingga temperatur fasa

austenite 727oC atau lebih, namun standard praktikum adalah 910oC untuk

tidak mengalami pengurangan panas terhadap panas dari luar. Sehingga

BCC memanjang/bertambah besar kemudian berdifusi karbon saat

pemanasan kedalam material. Pada saat pendinginan cepat atom karbon

terkurung dan membentuk BCT (Body Centered Tetragonal).

2. Apa pengaruh pemanasan terlalu lama terhadap struktur mikronya?

Pemanasan yang terlalu lama terhadap struktur mikro baja akan

menyebabkan terjadinya perubahan fasa sehingga kekerasan suatu material

akan menurun dan menimbulkan kerapuhan.

3. Gambarkan pada diagram fasa daerah pemanasan untuk proses pelunakan

dan pergeseran baja!


Kelompok 5 125

4. Apa yang dimaksud dengan struktur Vidmanstaten dan proses bagaimana

proses terbentuknya?

Proses terbentuknya

Baja karbon rendah dipanaskan hingga temperatur kritis

bertransformasi menjadi γ dan α. Temperatur kritis batas butir rata-

rata mencapai minimum. Pemanasan selanjutnya menghasilkan butir

yang besar.

Baja karbon menengah sama dengan baja karbon rendah tapi

pembesaran butir dimulai dari 1 pengeras.


Kelompok 5 126

TUGAS SETELAH PRATIKUM

1. Temperatur pemanasan hingga suhu austenite adalah karena fasa austenite

merupakan fasa tunggal yang dapat berubah menjadi fasa lain. Selain itu,

austenite merupakan fasa tunggal yang paling stabil dan mempunyai daerah

temperatur yang lebar dan karena pada temperatur tersebut karbon larut padat

dalam Fe.

2. Media quenching yang meghasilkan kekerasan paling tinggi adalah air garam.

Karena pada air terjadi pendinginan secara cepat sehingga diperoleh kekerasan

yang tinggi. Pada air garam, atom-atom penyusunnya yaitu Na dan Cl yang

mempunyai konduktifitas akibatnya penurunan suhu permukaan yang cepat

akan diikuti dengan penurunan suhu dalam material sehingga terbentuk lapisan

keras dengan ketebalan tertentu.

3. Baja karbon rendah sulit ditingkatkan kekerasannya karena kadar karbonnya

yang rendah tidak memungkinkan menghasilkan martensite bila dilakukan

quenching. Selain itu, jika kekerasannya ditingkatkan maka baja karbon rendah

cenderung rapuh.

4. Tempering adalah suatu proses untuk menurunkan dan menaikkan kekerasan

dan kerapatan bahan hingga memenuhi persyaratan penggunaan. Jika

kekerasan turun, maka kelarutan tarik akan turun, dan sebaliknya. Proses

tempering dilakukan dengan mengurangi kegetasan martensite. Bahan

dipanaskan hingga temperatur austenite kemudian dicelup cepat untuk

mendapatkan martensite yang keras dan cukup liat. Semakin lama pemanasan

material semakin rapuh.

5. Perbedaan antara proses austempering dengan martempering :

a. Proses austempering

Proses pencelupan tertunda dimana setelah pendinginan hingga suhu di

atas martensite kemudian dilakukan penahanan suhu di atas hingga suhu

tersebut menjadi trasnformasi isotermal. Austenite dibiarkan

tertransformasi secara termal menjadi ferrite dan karbida di atas

martensite.


Kelompok 5 127

b. Proses martempering

Proses pencelupan terputus setelah pencelupan langsung hingga di atas

martensite. Kemudian material didinginkan secara lambat, austenite

berubah menjadi martensite yang seragam dan tidak terjadi distorsi.

DAFTAR PUSTAKA

Callister, W.D. 1991. “ Material science & Engineering an Introduction “. John Willey& Son’s

Davis, H.E . “ The Testing and Inspection of Engineering Materials ”. Mc.Graww Hill Book.co

Dieter, G.E. “ Mechanical Metallurgy ”. Mc.Graww Hill Book.co

Gibbs, G. B. “Influence of Chemical Environtment on High TemperatureMechanical Properties”. London: Metal Society, 1975

Swann, P. R. “Mechanisme of Environtment Sensitive Cracking of Material”.London: Metal Society, 1975

Laporan akhir pratikum metalurgi fisik kelompok 5

Documents