Uji Metalografi Struktur Mikro AISI 1045
Uji Metalografi Struktur Mikro
AISI 1045
JURUSAN TEKNIK MATERIAL DAN METALURGIFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA
2013
BAB I
MATERIAL DAN KOMPOSISI KIMIA
I.1.Material dan Komposisi
Material yang digunakan pada praktikum kali ini adalah baja AISI 1045 dengan
perlakuan quenched dengan media oli. Biasanya baja ini digunakan untuk kebanyakan
kebutuhan teknik dan konstruksi seperti baut, Poros, Gear, As Roda, Connecting Rod dan lain lain.
AISI 1045 memiliki kadar paduan sebagai berikut
Paduan Komposisi (%)
Carbon (C) 0,45
Mangan (Mn) 0,75
Phosfor (P) 0,04
Sulfur (S) 0,05
Sedangkan material properties untuk baja AISI 1045 dapat dilihat dalam tabel berikut.
Properties Value
Density 7,7-8,03 x 1000 Kg/mm3
Elasticity modulus 190-210 Gpa
Yeild Strength 505 MPa
Tensile Strength 585 Mpa
Elongation 12%
Hardness ( HB ) 213
I.2 Chemical
Larutan etsa yang digunakan dalam proses etching adalah larutan nital dengan
komposisi HNO3 (kadar 68%, produksi PT. BRATACO) dan Alkohol (kadar 70%, produksi
PT. NOVAPHARIN), denganperbandingan 45 ml untuk Alkohol dan 5 ml untuk larutan
HNO3.
I.3 Alat dan Bahan
Adapun peralatan serta bahan yang dipergunakan dalam praktikum ini adalah :
1. Kertas gosok grade : 180, 240, 280, 360, 400, 500, 600, 800, 1000, 1200, 1500, 2000
2. Kain beludru
3. Mesin grinding
4. Cetakan untuk mounting
5. Mikroskop optis
Bahan:
1. Etching reagen (Nital)
2. Baja AISI 1045
3. Metal polish (autosol)
4. Resin cair
5. Katalis
I.4 Analisis Metallography
Prosedur pengujian dalam praktikum ini adalah:
1. Pemotongan spesimen
Memotong spesimen dengan ukuran kecil atau secukupnya, bisa
menggunakan gergaji atau dengan mesin
2. Mounting
Spesimen yang telah dipotong kemudian di mounting, yaitu meletakkan spesimen ke
dalam cetakan berupa pipa kemudian melapisinya dengan campuran resin dan katalis
hingga mengeras. Tujuan dari mounting ini adalah memudahkan
penggosokan/grinding pada spesimen.
3. Grinding/pengamplasan
Setelah dilakukan mounting, spesimen dikeluarkan dari cetakan kemudian di amplas
dengan kertas gosok mulai grid 180-2000. Untuk grid 180, 240, 280, 360, 400, 600,
800, dan 1000 digosok menggunakan tangan supaya didapatkan hasil yang cukup rapi
karena menggunakan amplas dengan grid kasar, sedangkan untuk grid 1200, 1500,
dan 2000 menggunakan mesin grinding untuk mendapatkan hasil yang lebih halus.
Ketika dilakukan penggosokan, perlu dialiri air untuk mencegah pemanasan pada
spesimen sehingga struktur mikronya tidak rusak. Penggosokan dilakukan satu arah
dan ketika ganti grid, arah gosok berganti 90º dari arah awal dan kembali lagi ketika
berganti grid lagi.
4. Polishing
Proses polishing dilakukan ketika spesimen telah digrinding pada grid 2000 dan
dinyatakan telah layak polish. Proses polishing adalah proses dimana dilakukan
grinding secara sangat halus dengan media kertas beludru dan metal polish (autosol)
sebagai alat polishnya. Metal polish di oleskan pada bagian spesimen yang akan
dipolish, kemudian di gosokkan pada kain beludru
dengan menggunakan mesin polish.
5. Etching
Etching atau yang sering dikenal etsa adalah proses
penggosongan / pengkorosian halus pada spesimen
yang telah dipolish untuk bisa diamati struktur mikronya di dalam mikroskop. Bahan
untuk etsa sendiri adalah Nital yaitu campuran acam nitrat (HNO3) dengan alkohol
70% dengan komposisi 45 ml alkohol + 5 ml HNO3. Caranya ada 2 yaitu dengan
metode swept di mana spesimen diusap dengan tissue atau kapas yang telah diolesi
Nital kemudian disiram air hingga terlihat gosong atau terkorosi, dan metode immerse
dimana spesimen langsung dicelupkan ke cairan nital tersebut kemudian segera
dibasuh air.Jangan terlalu lama mencelupkan spesimen ke dalam larutan nital karena
spesimen bisa gosong.Sesuaikan dengan standar ASTM untuk waktu pencelupan.
6. Heat Treatment
Pada praktikum kali ini terdapat 1 spesimen yaitu AISI 1045 dengan perlakuan
quenching. Pada proses hardening temperatur yang digunakan adalah mencapai 900 oC, kemudian setelah itu dikeluarkan dari furnace dan didinginkan dengan oli.
7. Mikroskop
Mikroskop yang digunakan untuk memfoto struktur mikro AISI 1045 adalah
mikroskop optik ( Olympus GX71 ) . Perbesaran gambar dimulai dari ukuran 50x
kemudian lanjut ke 100x , kemudian 250x, 500x , hingga 1000x. Gambar yang
dihasilkan akan terlihat bagus saat spesimen yang kita fota permukaannya rata dan
tidak ada goresan. Adapun cara penggunaan mikroskop ini adalah dimulai dengan
melettakan spesimen di atas preparat dan lilin sebagai pelapis di bagian bawah, lalu
diratakan dengan alat perata permukaan. Kemudian spesimen diletakkan di bawah
lensa objektif, lalu mulai fokuskan hasil gambar secara perlahan agar lensa tidak
menabrak spesimen. Setelah fokus, gambar dapat ditahan dan dimasukkan
perbesarannya pada komputer dan dilanjutkan dengan menyimpan hasilnya di dalam
komputer.
BAB 2
HASIL DAN PEMBAHASAN
Perlakuan quenching dilakukan dengan tujuan meningkatkan sifat mekanik material
khusunya nilai kekuatan dan kekerasan namun keuletannya menurun. Spesimen berikutnya
adalah baja AISI 1045 dengan perlakuan hardening yaitu di quenching. Proses quenching
dilakukan pada temperatur 850 holding time 15 menit. Pendinginan yang dilakukan adalah
dengan media oli.
(Gambar 2.4 Diagram Cooling Curve Quenching)
(Sumber :Agus Pramono/Jurnal Ilmiah Teknik Mesin)
Pada diagram di atas kita dapat melihat bahwa spesimen ini didinginkan di dalam larutan oli.
Terlihat jelas bahwa garis pendinginannya lebih miring itu artinya cooling ratenya cukup
cepat dibandingkan saat di normalizing.
Pada pengetsaan spesimen ini dilakukan dengan dua larutan etsa,yang pertama adalah
dengan larutan Sodium Meta Bisulphate ( Na2S2O5) sebanyak 10 gram dicampurkan dengan
100 ml aquades. Namun fase yang kita harapkan tidak keluar. Foto yang keluar hanya garis-
garis dan tidak tampak struktur mikro yang diinginkan.
Kemudian dilakukan percobaan kedua dengan larutan nital dengan komposisi 45 ml alkohol
(70% )dan 5 ml HNO3 (68%). Alhasil didapatkan fase yang diinginkan yaitu fase perlit dan
ferit. Perlit ditunjukkan dengan warna yang lebih gelap sedangkan ferit berwarna lebih cerah
seperti gambar yang ditunjukkan di bawah ini.
(Gambar 2.5 AISI 1045 Quenching)
Dari proses kedua tadi didapatkan fase ferit dan perlit, namun perbedaannya dari fase
yg lain adalah ukuran grain size dari perlitnya dimana perlit memiliki jumlah yang sangat
dominan dibandingkan ferit. Perlit memiliki peran yang besar dalam memperbaiki sifat
mekanik dari spesimen ini, sedangkan ferit yang bersifat lunak jumlahnya sedikit dan tidak
lagi continues bentuknya. Ferit dikelilingi perlit yang berukuran lebih banyak dan tersebar.
Dari gambar berikut dapat kita lihat langsung perbedaan ukuran dan jumlah perlit
dibandingkan ferit. Perlit mendominasi dan terdistribusi cukup banyak pada gambar dia atas.
Akibatnya dari perlakuan ini adalah kekuatan dan kekerasan akan meningkat dibandingkan
dengan baja yang diberi perlakuan normalizing.
Baja dengan perlakuan quenched ini tidak menghasilkan fase martensite, hal itu dapat
dilihat dari diagram CCT berikut, dimana pendinginan cepat sangat berpengaruh terhadap
hasil akhir dari perubahan fase. Spesimen kali ini diquenched dengan oli. Namun
pendinginan dengan oli tidaklah secepat pendinginan dengan media air, jadi kemungkinan
paling besar fase yang terbentuk adalah perlit. Jumlah perlit yang cukup banyak ini
membentuk fine pearlit.
CCT Diagram
(Gambar 2.6 diagram CCT)
Uuntuk baja yang di quenching ditunjukan dengan garis merah. Dari gambar di atas
dapat kita lihat bahwa kecepatan pendinginannya lebih besar dibandingkan dengan proses
normalizing. Waktu yang dibutuhkan untuk pendinginan jauh lebih kecil. Pada perlakuan ini
dihasilkan fase perlit dan ferit. Jumlah perlitnya cukup banyak dan tersebar, namun feritnya
sedikit dan tidak continues lagi, sehingga kekuatan, kekerasan meningkat namun keuletannya
menurun. Untuk lebih mengetahui mechanical propertiesnya dapat dilakukan berbagai proses
misalnya uji tarik dan uji kekerasan.
BAB 3
KESIMPULAN
Dari hasil diskusi di atas maka didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut :
Spesimen yang ketiga yaitu baja AISI 1045 quenched dengan media pendingin
oli, memiliki fase ferit dan perlit, perbedaanya dengan yang lain adalah jumlah
perlitnya cukup banyak dan tersebar dimana-mana, sedangkan feritnya jumlahnya
sedikit sekali dan terputus-putus (tidak continues lagi), maka dari itu nilai
kekuatan,kekerasan meningkat namun keuletan menurun.