KELOMPOK 3

LAPORAN AKHIRPRAKTIKUM METALURGI FISIK (TMS 204)

2014/2015

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

KELOMPOK 3

1. ADELPHO KASYFUL AZHIM 13109110352. DILI OKTAVIANA 13109110623. FIKHRI ISNAN ARRIZQI 13109110154. IKRAR MAHFUDHA S. 13109120215. IRFAN FAHREZA 13109120436. JANUAR EFENDY 1310911012

LABORATORIUM METALURGIJURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS ANDALASPADANG, 2014

i

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan

Rahmat serta Karunia-Nya, sehingga kami dapat menyelesaikan Laporan Akhir

Praktikum Metalurgi Fisik di Laboratorium Metalurgi.

Laporan ini ditulis untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan kuliah

beserta praktikum Metalurgi Fisik dari awal hingga selesai.

Pelaksanaan dan penyusunan laporan ini tidak mungkin terlaksana tanpa

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

menyampaikan terima kasih kepada :

1. Prof.Dr. Eng. H. Gunawarman selaku kepala Laboratorium Metalurgi Fisik.

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

Nanda,MT , Dr. Eng. Jon Affi dan Ilhamdi M.Eng yang telah memberikan

pengetahuan dasar mengenai Metalurgi Fisik.

3. Adhytia Farma Arsal sebagai Koordinator Asisten Laboratorium Metalurgi.

4. Althaf Esastra sebagai Koordinator Praktikum Metalurgi Fisik.

5. Herman sebagai asisten pembimbing dalam pembuatan laporan akhir ini.

6. Seluruh asisten Laboratorium Metalurgi.

7. Rekan-rekan kelompok 3 Jurusan Teknik Mesin angkatan 2013 yang telah

membantu praktikum Metalurgi Fisik, 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, Mei 2015

Penulis

ii

DAFTAR ISI

Lembar Pengesahan

Kata Pengantar ................................................................................................. i

Daftar Isi ........................................................................................................... ii

Daftar Gambar .................................................................................................. vii

Daftar Tabel ...................................................................................................... x

PEMBATAS

LEMBAR ASISTENSI

BAGIAN A TEORI DASAR METALURGI FISIK

1.1 Struktur Mikro Material ............................................................... 1

1.2 Cacat Pada Material...................................................................... 6

1.3 Diagram Fasa................................................................................ 9

1.4 Sifat-Sifat Material ...................................................................... 12

1.5 Mekanisme Penguatan Material ................................................... 15

PEMBATAS

LEMBAR ASISTENSI

BAGIAN B RECOVERY DAN RECRYSTALLIZATION

BAB 1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang.............................................................................. 20

1.2 Tujuan Praktikum ......................................................................... 20

1.3 Manfaat ......................................................................................... 20

BAB II Tinjauan Putaka

2.1 Definisi Recovery dan Recrystallization. ...................................... 21

2.2 Skema Recovery dan Recrystallization......................................... 23

2.3 Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Recrystallization ................. 25

2.4 Pengerjaan Dingin dan Pengerjaan Panas ..................................... 25

2.5 Diagram Fasa Fe-Fe3C, Reaksi Invariant, dan Jenis Fasa. ........... 26

BAB III Metodologi

3.1 Peralatan........................................................................................ 30

3.2 Skema Alat ................................................................................... 30

3.3 Prosedur Percobaan ...................................................................... 31

iii

BAB IV Data dan Pembahasan

4.1 Data Hasil Percobaan................................................................... 32

4.2 Pengolahan Data .......................................................................... 32

4.3 Tabel Hasil Perhitungan ............................................................. 33

4.4 Grafik ......................................................................................... 33

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

BAB V Penutup

5.1 Kesimpulan ................................................................................. 36

5.2 Saran............................................................................................ 36

PEMBATAS

LEMBAR ASISTENSI

BAGIAN C JOMINY

BAB 1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang ........................................................................... 37

1.2 Tujuan Praktikum ....................................................................... 37

1.3 Manfaat ...................................................................................... 37

BAB II Tinjauan Pustaka

2.1 Definisi Uji Jominy .................................................................... 38

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

2.3 Faktor yang Mempengaruhi Sifat Mampu Keras........................ 41

2.4 Kurva CCT dan TTT................................................................... 42

BAB III Metodologi

3.1 Peralatan ..................................................................................... 45

3.2 Skema Alat ................................................................................. 45

3.3 Prosedur Percobaan .................................................................... 46


4.1 Data Percobaan ........................................................................... 47

4.2 Pengolahan Data ......................................................................... 47


4.4 Grafik ......................................................................................... 63

4.5 Analisa ....................................................................................... 66

iv

BAB V Penutup

5.1 Kesimpulan ................................................................................ 68

5.2 Saran ........................................................................................... 68

PEMBATAS

LEMBAR ASISTENSI

BAGIAN D KOROSI

BAB 1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang ........................................................................... 69


1.3 Manfaat ...................................................................................... 69


2.1 Definisi Korosi ............................................................................ 70

2.2 Deret Volta .................................................................................. 72

2.3 Jenis-Jenis Korosi dan Pengendaliannya .................................... 73

2.4 Metoda Pengendalian Korosi ...................................................... 79

BAB III Metodologi

3.1 Peralatan ..................................................................................... 82

3.2 Skema Alat ................................................................................. 82

3.3 Prosedur Percobaan .................................................................... 82


4.1 Data Hasil Percobaan ................................................................. 84

4.2 Pengolahan Data ......................................................................... 84


4.4 Grafik Perhitungan ...................................................................... 86

4.5 Analisa ........................................................................................ 89

BAB V Penutup

5.1 Kesimpulan ................................................................................. 90

5.2 Saran............................................................................................ 90

PEMBATAS

LEMBAR ASISTENSI

v

BAGIAN E METALOGRAFI

BAB 1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang ........................................................................... 91


1.3 Manfaat ...................................................................................... 91


2.1 Definisi Metalografi .................................................................... 92

2.2 Tahapan Metalografi ................................................................... 92

2.3 Mikroskop ...................................................................................102

2.3.1 Mikroskop Optik ................................................................102

2.3.2 SEM (Scaning Elektron Mikroskop) .................................104

2.3.3 TEM (Transmision Electron Mikroskop)...........................106

BAB III Metodologi

3.1 Peralatan .....................................................................................108

3.2 Skema Alat .................................................................................108

3.3 Prosedur Percobaan ....................................................................108


4.1 Data Hasil Percobaan .................................................................109

4.2 Jumlah Titik Potong ....................................................................112

4.3 Tabel Hasil Perhitungan .............................................................112

4.4 Analisa .......................................................................................113

BAB V Penutup

5.1 Kesimpulan ...............................................................................114

5.2 Saran ...........................................................................................114

PEMBATAS

LEMBAR ASISTENSI

BAGIAN F PERLAKUAN PANAS

BAB 1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang ...........................................................................115

1.2 Tujuan Praktikum .......................................................................115

1.3 Manfaat ......................................................................................115

vi


2.1 Definisi Perlakuan Panas.............................................................116

2.2 Skematik Perlakuan Panas ..........................................................116

2.3 Jenis-jenis Heat Treatment..........................................................117

BAB III Metodologi

3.1 Peralatan dan Bahan ...................................................................121

3.2 Skema Alat .................................................................................121

3.3 Prosedur Percobaan ....................................................................122


4.1 Data ...........................................................................................123

4.2 Pengolahan Data .........................................................................123

4.3 Tabel Hasil Perhitungan..............................................................126

4.4 Grafik ..........................................................................................126

4.5 Analisis........................................................................................127

BAB V Penutup

5.1 Kesimpulan .................................................................................128

5.2 Saran............................................................................................128

Daftar Pustaka

Daftar Lampiran

Lampiran B (Dokumentasi, Tugas Sebelum, Tugas Setelah Pratikum)

Lampiran C (Dokumentasi, Tugas Sebelum, Tugas Setelah Pratikum)

Lampiran D (Dokumentasi, Tugas Sebelum, Tugas Setelah Pratikum)

Lampiran E (Dokumentasi, Tugas Sebelum, Tugas Setelah Pratikum)

Lampiran F (Dokumentasi, Tugas Sebelum, Tugas Setelah Pratikum)

vii

DAFTAR GAMBAR

Gambar A.1.1.1 Sel Satuan BCC.. ....................................................................1

Gambar A.1.1.2 Sel Satuan FCC.......................................................................2

Gambar A.1.1.3 Sel satuan Hexagonal Closed Package...................................3

Gambar A.1.1.4 Tetragonal...............................................................................5

Gambar A.1.1.5 Triklin .....................................................................................5

Gambar A.1.1.6 Monoklin .................................................................................5

Gambar A.1.1.7 Butir ........................................................................................6

Gambar A.1.1.8 Kristal .....................................................................................6

Gambar A.1.2.1 Cacat Titik pada Material .......................................................7

Gambar A.1.2.2 Dislokasi Sisi ..........................................................................8

Gambar A.1.2.3 Dislokasi Ulir..........................................................................8

Gambar A.1.2.4 Cacat Bidang...........................................................................8

Gambar A.1.2.5 Cacat Ruang............................................................................9

Gambar A.1.3.1 Diagram Fasa Fe-Fe3C............................................................11

Gambar A.1.4.1 Kurva Kekuatan ......................................................................13

Gambar A.1.4.2 Kurva Keuletan .......................................................................14

Gambar A.1.4.3 Kurva Kelentingan..................................................................14

Gambar A.1.4.4 Kurva Ketangguhan ................................................................15

Gambar A.1.4.5 Kurva Modulus Elastis............................................................15

Gambar A.1.5.1 Solid Solution Strengthening ..................................................16

Gambar A.1.5.2 Preciptation Hardening ..........................................................16

Gambar A.1.5.3 Dispersion Hardening ............................................................17

Gambar A.1.5.4 Strenghening by Grain and Sub Grain Boundaries................18

Gambar A.1.5.5 Strain hardening .....................................................................18

Gambar A.1.5.6 Texture Strengthening.............................................................19

Gambar A.1.5.7Martensite Strengthening.........................................................19

Gambar B.2.1.1 Proses Recovery ......................................................................22

Gambar B.2.1.2 Proses Rekristalisasi................................................................23

Gambar B.2.2.1 Skematik Recovery and Recrystalitation ..............................24

Gambar B.2.5.1 Diagram Fasa Fe-Fe3C ...........................................................28

viii

Gambar B.3.2.1 Alat Uji Tekan Takeda............................................................30

Gambar B.4.4.1 Grafik Nilai Kekerasan ...........................................................33

Gambar C.2.2.1 Kurva Hardenability ...............................................................39

Gambar C.2.2.2 Hardenability Band ................................................................40

Gambar C.2.4.1 Kurva CCT dan TTT...............................................................43

Gambar C.3.2.1 Skema Alat Jominy .................................................................45

Gambar C.4.4.1 Grafik HRC pada Butir 4 ........................................................63





Gambar D.2.1.1 Diagram Hubungan Anoda-Katoda-Lingkungan....................70

Gambar D.2.1.2 Skema Proses Korosi ..............................................................71

Gambar D.2.3.1Korosi Seragam .......................................................................74

Gambar D.2.3.2 Korosi Sumuran ......................................................................75

Gambar D.2.3.3 Korosi Celah ...........................................................................76

Gambar D.2.3.4 Korosi Batas Butir ..................................................................76

Gambar D.2.3.5 Korosi Tegangan.....................................................................77

Gambar D.2.3.6 Korosi Erosi ............................................................................78

Gambar D.2.3.7 Korosi Selektif ........................................................................78

Gambar D.2.3.8 Korosi galvanic.......................................................................79

Gambar D.2.4.1 Korosi pada Kapal Laut ..........................................................80

Gambar D.3.2.1Skema Alat Pengujjan Korosi..................................................82

Gambar D.4.4.1 Grafik Laju Korosi SS terhadap Waktu..................................86

Gambar D.4.4.2 Grafik Laju Korosi SS terhadapVoltase .................................87

Gambar D.4.4.3 Grafik Laju Korosi Al terhadap Waktu ..................................87

Gambar D.4.4.4 Grafik Laju Korosi Al terhadapVoltase..................................88

Gambar E.2.2.1 Fracturing ...............................................................................93

Gambar E.2.2.2 Gergaji Besi ............................................................................93

GambarE.2.2.3 Shearing Machine ...................................................................94

GambarE.2.2.4 Gerinda....................................................................................94

GambarE.2.2.5 Electrical discharge Machine .................................................94

ix

GambarE.2.2.6 Pengapit Bentuk Tabung dan Bentuk Pelat.............................95

GambarE.2.2.7 Mounting menggunakan Spacer .............................................95

GambarE.2.2.8 Diallyl Phthalate .....................................................................96

GambarE.2.2.9 Jenis Resin Thermoplastic ......................................................96

Gambar E.2.2.10 Castable Resin ......................................................................97

Gambar E.2.2.11 Gerinda Silindris ...................................................................98

Gambar E.2.2.12 Pemolesan Elektrolit Kimia ..................................................99

Gambar E.2.2.13 Pemolesan Kimia Mekanis ...................................................99

Gambar E.2.2.14 Pemolesan Elektris Mekanis .................................................100

Gambar E.2.2.15 Nital (Asam Nitrit + Alkohol 95%) ......................................101

Gambar E.2.2.16 Electrolytic Metal Etching ....................................................101

Gambar E.2.3.1 Mikroskop Optik beserta Komponennya ................................103

Gambar E.2.3.2 Skematik Alat Mikroskop Optik ...........................................103

Gambar E.2.3.2.1 Perbedaan Magnifikasi dan Resolusi ...................................104

Gambar E.2.3.2.2 Skematik SEM .....................................................................105

Gambar E.2.3.2.3 Prinsip Kerja SEM ...............................................................106

Gambar E.2.3.3.1 Skematik Alat Transmission Electron Microscope .............106

Gambar E.2.3.3.2 Skematik Spesimen TEM ..................................................107

Gambar E.2.3.3.3 Skematik Kontruksi TEM. ...................................................107

Gambar E.2.3.3.4 Skematik Penghasilan Elektron ...........................................107

Gambar E.3.2.1 Skema Alat Mikroskop Optik .................................................108

Gambar E.4.1.1 Struktur Mikro Material ..........................................................109

Gambar E.4.1.2 Garis Potong Horizontal..........................................................110

Gambar E.4.1.3 Garis Potong Vertikal..............................................................110

Gambar F.2.2.1 Skema Proses Perlakuan Panas ...............................................116

Gambar F.2.4.1 Kurva CCT dan TTT Baja Hypoeutectoid ..............................119

Gambar F.2.4.2 Kurva CCT dan TTT Baja Eutectoid ......................................120

Gambar F.2.4.3 Kurva CCT dan TTT Baja Hypereutectoid .............................120

Gambar F.3.2.1 Skema Uji Heat Treatment......................................................121

Gambar F.4.4.1 Grafik Kekerasan BHN ...........................................................126

x

DAFTAR TABEL

Tabel B.4.1.1 Kekerasan HRA..........................................................................31

Tabel B.4.3.1 Kekerasan Spesimen...................................................................33

Tabel C.4.1.1 Kompisisi Baja ASSAB 760 .......................................................47

Tabel C.4.1.2 Data Hasil Percobaan ..................................................................47

Tabel C.4.2.1 Tabel Dividing Factor Butir 4.....................................................48





Tabel C.4.3.1 Tabel HRC Butir 4.......................................................................62





Tabel D.2.1.1 Tabel Perbedaan Sel Galvanik dan Sel Elektrolit .......................72

Tabel D.4.1.1 Data Hasil Percobaan Korosi ......................................................84

Tabel D.4.3.1 Data Hasil Perhitungan dalam Waktu sama & Voltase berbeda .86

Tabel D.4.3.2 Data Hasil Perhitungan dalam Voltase sama & Waktu berbeda .86

Tabel E.4.1.1 Tabel Garis Potong ......................................................................111

Tabel E.4.3.1 Hasil Perhitungan ........................................................................112

Tabel F.4.1.1 Data Percobaan Heat Treatment ..................................................123

Tabel F.4.3.1 Data Hasil Perhitungan Heat Treatment ......................................126

TEORI DASAR

ASISTEN: HERMAN

BAB I

TEORI DASAR

1.1 Struktur Mikro Material

Struktur mikro material terbagi atas :

1. Atom

Merupakan unsur terkecil dari material yang tidak dapat dibagi lagi

dengan menggunakan reaksi kima biasa.

2. Sel Satuan

Merupakan susunan dari beberapa atom yang yang teratur dan berpola

berulang. Sel satuan terdiri dari kubus (BCC dan FCC), hexagonal,

tetragonal, triklin, monoklin, dll.

A. Cubic

BCC ( Body Centered Cubic )

Adanya pemusatan satu atom di tengah-tengah kubus. BCC dapat

dilihat pada Gambar A.1.1.1

Gambar A.1.1.1 Sel Satuan BCC

Mencari APF ( Atomic Packing Factor )

])2([)4( 222 aaar

22 )2(4 aar

laporan Akhir Praktikum Metalurgy Fisik 2014/2015 Teori Dasar

Kelompok 3 2

22 24 aar

234 ar

34 ar

3

4ra

APF =satuanselvolume

atomvolumen

3

3

3

4

3

418

8

1

r

rxx

APF

68.0

33

64

3

42

3

3

r

rx

APF

FCC ( Face Centered Cubic )

Adanya pemusatan satu atom di setiap sisi kubus. FCC dapat


Gambar A.1.1.2 Sel Satuan FCC


Kelompok 3 3

Mencari APF ( Atomic Packing Factor )

222)4( aar

224 ar

24 ar

2

4ra

APF =satuanselvolume

atomvolumen

2

4

3

46

2

18

8

1 3

r

rxxx

APF

3

3

2

4

3

431

r

rxAPF

74.0

22

64

3

4)4(

3

3

r

rx

APF

B. HCP (Hexagonal Closed Package)

HCP dapat dilihat pada Gambar A.1.1.3

Gambar A.1.1.3 Hexagonal Closed Package


Kelompok 3 4

Cara perhitungan APF dari HCP :

n atom =

volume 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 = =

= = = 74%


Kelompok 3 5

C. TetragonalTetragonal dapat dilihat pada Gambar A.1.1.4

Gambar A.1.1.4 Tetragonal

Syarat dari tetragonal ini adalah a = b ≠ c dan α = β = γ = 90.

D. TriklinTriklin dapat dilihat pada Gambar A.1.1.5

Gambar A.1.1.5 Triklin

Syarat dari Triklin adalah a ≠ b ≠ c dan α ≠ β ≠ γ ≠ 90.

E. MonoklinMonoklin dapat dilihat pada Gambar A.1.1.6

Gambar A.1.1.6 Monoklin

Syarat dari Monoklin adalah a ≠ b ≠ c dan α = γ = 90 ≠ β.


Kelompok 3 6

3. Butir

Merupakan kumpulan dari sel satuan yang memiliki arah dan orientasi

sama yang dilihat dalam arah 2 dimensi. Butir dapat dilihat pada Gambar

A.1.1.7

Gambar A.1.1.7 Butir

4. Kristal

Merupakan kumpulan dari sel satuan yang memiliki arah dan orientasi

sama serta dapat dilihat dalam bentuk 3 dimensi. Kristal dapat dilihat pada

Gambar A.1.1.8

Gambar A.1.1.8 Kristal

1.2 Cacat - Cacat Pada Material

Cacat pada material yaitu ketidak sempurnaan pada material. Cacat pada

material terbagi atas :

1. Cacat Titik

Cacat titik adalah cacat berupa titik pada material. Cacat titik terbagi atas :

a. Vacancy (kekosongan)

Merupakan cacat yang terjadi akibat adanya kekosongan atom

dalam susunan atom.

b. Subtitusi / pergantian

Merupakan cacat yang terjadi akibat adanya pergantian atom pada

susunan atom.


Kelompok 3 7

c. Intertisi

Merupakan cacat yang terjadi akibat adanya atom lain yang menyusup

dalam susunan atom. Intertisi terbagi atas:

Self Intertisi

Merupakan cacat akibat adanya atom yang menyisip pada susunan

atom yang berasal dari atom itu sendiri.

Impurity

Merupakan adanya atom asing yang menyusup pada susunan atom

yang bersifat mengganggu. Cacat titik dapat diliha pada Gambar

A.1.2.1

Gambar A.1.2.1 Cacat Titik pada Material

2. Cacat Garis / Dislokasi

Cacat garis adalah ketidaksempurnaan pada material akibat kekosongan

pada sebaris atom. Dislokasi terbagi atas :

a. Dislokasi sisi

Merupakan cacat garis yang arah pergerakan atomnya tegak lurus

terhadap garis dislokasi. (Dislocation line). Dislokasi dapat dilihat pada

Gambar A.1.2.2


Kelompok 3 8

Gambar A.1.2.2 Dislokasi Sisi

b. Dislokasi Ulir

Merupakan cacat garis yang arah pergerakan atomnya sejajar

terhadap arah garis dislokasi (Dislocation line). Dislokasi ulir dapat


Gambar A.1.2.3 Dislokasi Ulir

3. Cacat Bidang

Cacat bidang yaitu ketidaksempurnaan material pada sebidang struktur

atom. Cacat bidang dapat dilihat pada Gambar A.1.2.4

Contohnya twinning dan batas butir.

Gambar A.1.2.4 Cacat Bidang


Kelompok 3 9

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. Cacat Ruang dapat dilihat pada Gambar A.1.2.5

Contohnya porositas dan retak..

Gambar A.1.2.5 Cacat Ruang

1.3 Diagram Fasa

Diagram fasa merupakan diagram yang memperlihatkan fasa yang terbentuk

bila dua fasa dipadukan. Fasa adalah sistem yang mempunyai karakteristik

fisik dan kimia yang sama. Diagram fasa dapat dilihat pada Gambar A.1.3.1

Hal-hal pokok yang didapatkan pada diagram fasa adalah :

1. Fasa-fasa yang ada

2. Komposisi masing-masing fasa

3. Fraksi fasa

Fasa terbagi dua, yaitu :

1. Fasa tunggal

a. Liquid (L)

Pada fasa ini semua karbon larut padat dalam fe.

b. Ferrit ( )

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

2. mempunyai sel satuan BCC

3. terbentuk pada temperatur ruang sampai 910oC


Kelompok 3 10

c. Austenit ( )

1. kelarutan c maksimal mencapai 2.1 % pada 910oC

2. trebentuk pada 723-1492oC

3. sel satuan FCC

d. Besi ( )

1. Kelarutan C maks 0.1%

2. Sel satuan BCC

3. Suhu tinggi sekali (1394 o C-1439 o C)

e. Sementit (Fe3C)

1. Komposisi karbon 6.67 % dan sisanya fe

2. Merupakan senyawa kimia anatara Fe dan C

3. Keras dan getas

2. Fasa Ganda

a. Perlit (P)

1. Merupakan campuran Ferrit ( ) dan Sementit (Fe3C).

2. Kandungan C 0.76%

3. Temperatur rendah (<727 o C)

b. Ledeburit (Ld)

1. Merupakan campuran Austenit dan Sementit

2. Kandungan C 4.3%

3. Temperatur tinggi (727 o C-1147 o C)


Kelompok 3 11

Gambar A.1.3.1 Diagram Fasa Fe-F3C

Reaksi invariant

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

Ferrit mangandung 0,22% C dan sementit 6,67 % C. Campuran ferrit dan

sementit disebut pearlit.

Reaksi masing-masing fasa dapat dihitung :

Reaksi ferrit :022,067,6

77,067,6

X 100% = 88,7%

2. Titik eutektik

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

pembentukan fasa austenit (2,11% C) dan sementit (6,67% C) dari fasa

cair (4,3% C)

Campuran anatara austenit dengan sementit disebut ledeburit.


Kelompok 3 12

3. Titik peritik

Pembentukan besi-dendrit dan liquid dari fasa austenit.

Selubility limit merupakan batas karbon maksimum didalam paduan Fe3C

yaitu 6,67%, jika tidak larut maka akan timbul grafit (karbon bebas dan

tidak berikatan dengan Fe)

Nilai tersebut berasal dari :

% C =CMrFe

ArC

3X 100%

=18012

X 100% = 6,67 %

1.4 Sifat – 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 berhubungan dengan komposisi

kimianya.

Contohnya adalah kemolaran, kemolalan, dan konsentrasi.

3. Sifat teknologi

Merupakan sifat material yang muncul akibat mengalami proses

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

las.

4. Sifat termal

Merupakan sifat material yang dipengaruhi oleh temperatur.

Contohnya adalah konduktivitas termal, titik beku, dan titik didih.


Kelompok 3 13

5. Sifat optik

Merupakan sifat material yang berhubungan dengan pencahayaan.

Contohnya adalah gelombang, rasioaktivitas, dan pembauran cahaya.

6. Sifat akustik

Merupakan sifat material yang berhubungan dengan bunyi.

Contohnya adalah intensitas bunyi, cepat rambat bunyi, dan kemampuan

pantulan bunyi..

7. Sifat magnetik

Merupakan sifat magnetik adalah sifat material untuk merespon medan

magnet.

8. Sifat mekanik

Merupakan sifat mekanik adalah sifat yang timbul akibat adanya

pembebanan dari luar.

Sifat mekanik ini terbagi atas :

a. Kekerasan

Kemampuan material untuk menahan deformasi plastis lokal

akibat penetrasi di permukaan.

b. Kekuatan

Kemampuan material untuk menahan deformasi plastis secara

menyeluruh. Kurva kekuatan dapat dilihat pada Gambar A.1.4.1

uf

y

σ

eeu

σu

σy

σf

Gambar A.1.4.1 Kurva Kekuatan


Kelompok 3 14

c. Keuletan

Kemampuan material untuk menahan regangan plastis maksimum

sampai material itu patah. Kurva keuletan dapat dilihat pada

Gambar A.1.4.2

uf

y

σ

e

σf

Keuletan

σy

Gambar A.1.4.2 Kurva Keuletan

d. Kelentingan

Besarnya energi yang diserap material selama deformasi elastis

berlangsung dan material akan kembali ke bentuk semula apabila

beban dihilangkan. Kurva Kelentingan dapat dilihat pada Gambar

A.1.4.3

Gambar A.1.4.3 Kurva Kelentingan

e. Ketangguhan

Besarnya energi yang diserap material sampai material tersebut

patah. Kurva ketangguhan dapat dilihat pada Gambar A.1.4.4


Kelompok 3 15

Gambar A.1.4.4 Kurva Ketangguhan

f. Modulus Elastisitas

Merupakan ukuran kekakuan material dengan membandingkan

tegangan dan regangan pada wilayah elastis. Kurva Modulus

Elastisitas dapat dilihat pada Gambar A.1.4.5

Gambar A.1.4.5 Kurva Modulus Elastisitas

1.5 Mekanisme Penguatan Material

Kunci dari mekanisme penguatan logam ialah bagaimana menghalangi

pergerakan dislokasi. Material dengan dislokasi yang sukar bergerak

membutuhkan tegangan yang besar untuk mendeformasinya atau dengan kata

lain material lebih kuat . Sebaliknya material yang mempunyai dislokasi yang

mudah bergerak lebih lunak dan lebih mudah dibentuk.

Metoda – metoda penguatan pada material :

1. Solid solution strengthening

Atom atom asing yang larut padat baik secara intertisi maupun

subtitusi akan menimbulkan medan tegangan disekitarnya, dislokasi-

dislokasi yang harus lewat disekitar atom asing ini akan terhambat

Pergerakannya Sehingga dibutuhkan tegangan yang Lebih besar untuk


Kelompok 3 16

bisa mendeformasi material tersebut (logam lebih kuat). Solid solution

strengthening dapat dilihat pada Gambar A.1.5.1

Gambar A.1.5.1 Solid solution strengthening

2. Second-phase strengthening

Kehadiran atom asing menimbulkan tegangan di sekitar medan

magnet akibatnya pergerakan dislokasi atom utama akan terhalangi

dan material akan semakin kuat.

3. Precipitation hardening

Keberadaan precipitation akan menghambat pergerakan dari

dislokasi. Hal itu dikarenakan orientasi butir makin banyak sehingga

menghambat pergerakan dislokasi. Precipitation hardening dapat


Gambar A.1.5.2 Precipitation Hardening


Kelompok 3 17

4. Dispersion hardening

Logam paduan bisa ditingkatkan kekerasannya dengan penambahan

partikel oksida yang akan menghalangi pergerakan dari dislokasi

Partikel oksida tidak larut dalam matriknya pada temperatur tinggi.

Penambahan partikel Al2O3 pada produk SAP (sintered aluminium

product) akan memberikan kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan

padual Al biasa pada temperatur tinggi. Dispersion hardening dapat


Gambar A.1.5.3 Dispersion Hardening

5. Strengthening by grain and sub grain boundaries

Karena adanya batas butir maka akan menghambat pergerakan

dislokasi. Semakin kecil diameter butir maka batas butir akan

semakin banyak yang meyebabkan kekuatan naik karena bidang

slipnya pendek. Strengthening by grain and sub grain boundaries

dapat dilihat pada Gambar A.1.5.4


Kelompok 3 18

Gambar A.1.5.4 Strengthening by grain and sub grain boundaries

6. Strain hardening

Interaksi dislokasi mengakibatkan dislokasi sulit bergerak sehingga

akan menghalangi pergerakan dislokasi sampai ke permukaan yang

menyebabkan material bertambah keras. Strain hardening dapat


Gambar A.1.5.5 Strain Hardening

7. Texture strengthening

Penambahan nilai kekuatan pada tekstur material akibat terhambatnya

pergerakan dislokasi ke permukaan. Texture strengthening dapat



Kelompok 3 19

Gambar A.1.5.6 Texture Strengthening

8. Martensite strengthening

Perubahan struktur mikro pada fasa martensite menyebabkan

terhalangnya pergerakan dislokasi sehingga keuatan material

bertambah. Martensite strengthening dapat dilihat pada Gambar

A.1.5.7

Gambar A.1.5.7 Martensite Strengthening

RECOVERY DAN

RECRYSTALLIZATION

ASISTEN: FAJRI MARDHATILLAH

laporan Akhir Praktikum Metalurgy Fisik 2014/2015 Recovery dan Rekristalisasi

Kelompok 3 20

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Di dalam sebuah industri diperlukan material yang berkualitas tinggi

dengan mutu yang sangat baik sesuai dengan standar yang dibutuhkan, agar

produk yang dibuat lebih baik dan mendekati standar yang di butuhkan.

Pada dasarnya sifat material yang digunakan adalah keras, sedangkan

material dengan tingkat kekerasan yang rendah tidak sesuai dengan standar

yang di inginkan sehingga terlebih dahulu ditingkatkan kekerasannya, untuk

itu diperlukan proses pengerasan. Dan salah satu cara meningkatkan

kekerasan yaitu dengan metode recovery dan recrystallization.

Recovery dan recrystallization dilakukan sehingga kita dapat

memahami pengaruh tingkat deformasi plastis dan pengaruh temperatur

pemanasan terhadap kekerasan logam.

1.2 Tujuan Pratikum

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 pratikum ini, manfaat yang kita peroleh yaitu kita mengetahui

bagaimana proses recovery dan recrystallization ini, kita juga dapat

mengetahui bagaiman pengaruh recovery dan recrystallization terhadap

kekerasan material dan banyak deformasi terhadap kekerasan.


Kelompok 3 21

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Defenisi Recovery dan Recrystallization

Material logam bila dideformasi pada temperatur terutama pada

temperatur kamar menunjukan perubahan sifat mekaniknya. 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

recrystallization. Butir menjadi halus di banding butir sebelum di

recrystallization. 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 di sana terjadi penumpukan dislokasi. Seperti

diketahui bahwa batas butir merupakan salah satu penyebab terhalanganya

pergerakan dislokasi. Kristal yang mengalami deformasi plastis mempunyai


Kelompok 3 22

lebih banyak energi dari pada kristal yang tidak mempunyai regangan

karena mengandung dislokasi dan cacat-cacat titik.

Atom-atom akan bergerak dan membentuk susunan yang lebih

sempurna. Tanpa regangan, hal ini dapat terlaksana bila kristal dipanaskan

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

besar dari pada temperatur rendah menyebabkan terjadinya pengaturan

kembali atom-atom dan membentuk butiran-butiran yang lebih sempurna.

Pada proses rekristalisasi atom-atom bergerak dan kembali tertata.

Penataan kembali ini lebih mudah pada temperatur tinggi bahkan terjadi

penurunan kekuatan dalam pemanasan pada temperatur 300ºC selama satu

jam. Pada pengerjaan dingin akan mengalami rekristalisasi sebesar 75%.

Sebaliknya holding selama satu jam pada temperatur dibawah 200ºC tetap

memiliki kekuatan yang didapat sewaktu pada 75%. Jadi dapat ditarik

kesimpulan bahwa :

Recovery yaitu proses pemulihan material. Selama proses pemulihan

terjadi penurunan kekerasan sedikit tanpa perubahan struktur butir, dilokasi-

dislokasi yang salah arah secara vertikal akan kembali menyusun diri dan

jumlahnya sedikit berkurang tetapi tegangan sisa turun banyak. Proses

recovery dapat dilihat pada Gambar B.2.2.1.

Gambar B.2.1.1 Proses Recovery

Recrystallization yaitu pertumbuhan butir baru. Proses rekristalisasi

bisa terjadi pada pengerjaan panas atau pengerjaan dingin asalkan material

terdeformasi minimal 50%.


Kelompok 3 23

Deformasi bisa dilakukan dengan proses pembentukan yaitu

pengerolan, ekstrusi dan penempaan. Penyebab recrystallization adalah

adanya energi dari tumpukan kerapatan dislokasi. Sehingga terjadi

peningkatan energi dalam, atom cenderung untuk kembali pada tingkat

energi rendah dengan cara membentuk butir baru. Proses rekristalisasi dapat

dilihat pada Gambar B.2.2.2.

Gambar B.2.1.2 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 Recrystallization

Berikut ini adalah gambar skematik dari proses recovery dan

recrystallization pada Gambar B.2.2.1.


Kelompok 3 24

Gambar B.2.2.1 Skematik Recovery dan Recrystallization

Dari skematik diatas dijelaskan dimana pada proses recrystallization

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 mengalami

recovery, semua sifat mekanik pada material berada dalam keadaan

normal, namun pada waktu pengerolan atau pemberian deformasi terhadap

material dan terjadi perubahan sifat mekaniknya.

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 temperatur 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 recrystallization. Butir baru ini lambat laun

menjadi besar, akhirnya sifat material kembali kepada bentuk semula.


Kelompok 3 25

2.3 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Recrystallization

Jumlah deformasi

Semakin besar jumlah deformasi maka semakin mudah recrystallization

terjadi.

Temperatur

Semakin tinggi temperatur maka material lebih cepat mencapai

recrystallization.

Waktu

Semakin lama waktu recrystallization maka persentasi yang terkristalisasi

juga semakin banyak.

Ukuran butir

Semakin kecil ukuran butir awal, maka makin banyak batas butir maka

setelah deformasi akan mudah terjadi recrystallization.

Komposisi (Paduan)

Recrystallization mudah terjadi pada paduan dibandingkan pada logam

murni.

2.4 Pengerjaan Dingin Dan Pengerjaan Panas

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

1) Pengerjaan Dingin (Cold Working)

Didalam pengerjaan dingin ini temperatur yang digunakan dibawah

temperatur rekristalisasi (T kerja < T rekristalisasi) dan T kerja ≤ 0,3 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

Peningkatan sifat mampu mesin

Kualitas permukaan halus

Tidak terbentuk terak oksida dan ketelitian dimensi

Kekurangan dari proses pengerjaan dingin diantaranya yaitu:


Kelompok 3 26

Terjadi tegangan sisa

Butir yang pecah dan adanya distorsi

Keuletan rendah

Daya pembentukan besar

Kadang-kadang efek strain hardening tidak disukai

2) Pengerjaan Panas (Hot Working)

Pada pengerjaan panas ini temperatur yang digunakan diatas

temperatur rekristalisasi (T kerja > T rekristalisasi) dan 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

Ketidak murnian logam terpecah dan tersebar

Adanya sedikit penghalusan butir

Kekurangan pengerjaan panas :

Butuh pemanasan

Mudah terbentuk terak

Kualitas permukaan kurang bagus

Ketelitian dimensi sulit dikontrol dan Umur perkakas rendah

2.5 Diagram Fasa Fe-Fe3C, Reaksi Invariant, dan Jenis Fasa

Diagram fasa merupakan diagram yang memperlihatkan fasa yang

terbentuk bila dua fasa dipadukan. Fasa adalah sistem homogen yang

mempunyai karakteristik fisik dan kimia yang sama. Pada diagram fasa

dapat dilihat fasa-fasa yang ada, temperatur material, komposisi masing-

masing fasa, dan fraksi fasa.


Kelompok 3 27

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.

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) γ(s)

Pembentukan besi-dendrit dan liquid dari fasa austenit. Selubility

limit merupakan batas karbon maksimum didalam paduan Fe3C

yaitu 6,67%, jika tidak larut maka akan timbul grafhit (karbon

bebas, tidak berikatan dengan Fe)


Kelompok 3 28

Gambar B.2.5.1 Diagram Fasa Fe-F3C

Fasa terbagi tiga, yaitu :

1. Fasa tunggal

a. Liquid (L)

Dalam diagram fasa, semua karbon larut padat dalam Fe ketika

fasanya liquid.

b. Ferrit (α)

Mempunyai kelarutan karbon maksimum 0.025% pada

727oC.

Mempunyai sel satuan BCC.

Terbentuk pada temperature ruang sampai 910 oC.

c. Austenit (γ)

Mempunyai kelarutan C maksimum 2,1 % pada 910 oC.

Mempunyai sel satuan FCC.

d. Besi-dendrit (δ)

Sama dengan ferrit, hanya temperatur yang berbeda.


Kelompok 3 29

2. Fasa Ganda

Fasa yang terdiri dari dua buah fasa tunggal, contoh : α + γ, α + δ,

dan γ + δ.

3. Fasa Campuran

Gabungan antara fasa tunggal dengan fasa sementit(Fe3C),

contoh : α + Fe3C, δ + Fe3C, dan γ + Fe3C.


Kelompok 3 30

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.3.2.1 Alat Uji tekan Takeda

pressuregauge

Penekan

Tuaspenekanhidrolik

Pengunciudarahidrolik


Kelompok 3 31

3.3 Prosedur Percobaan

1. Spesimen dan semua peralatan pendukung untuk proses penekanan

disiapkan.

2. 7 buah spesimen untuk regangan yang sama di tekan, ε=20%. Penekanan

dilakukan pada temperatur kamar.

3. Dua spesimen pada bagian tengah dipotong, dengan arah tegak lurus

terhadap arah gaya penekanan. Distribusi kekerasan pada masing-masing

setengah potongan ditandai dan diukur.

4. Kemudian setengah potongan spesimen yang lainnya dalam tungku

dipanaskan (T = 200ºC, 300ºC, 400ºC) selama 15 menit, lalu celupkan

kedalam air. (peralatan wajib: sarung tangan, penjepit, dan sepatu

pengaman). Bersihkan dan ukur distibusi kekerasan.

5. Lakukan dengan cara yang sama dengan deformasi, ε=50%.


Kelompok 3 32

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Percobaan

Tabel B.4.1.1 Kekerasan HRA

NO ElongasiSebelum

Deformasi

Kekerasan Setelah Deformasi

27oC 50oC 150oC 250oC

1

20% 25 HRA

11,9 13,4 13,9 25,9

2 10,9 17,4 8,9 11,9

3 9,9 13,4 8,9 13,4

4 11,9 11,9 11,4 11,4

5 6,9 14,9 12,9 9,9

Rata – Rata 10,3 14,3 11,18 13,7

4.2 Perhitungan

1. Nilai ΔH, Ɛ=0,2

Spesimen 1ℎ = 45,71 mmℎ = ( )= ( , , )= 37,42 mm

ΔH =ℎ -ℎ= 45,71– 37,42

= 8,29 mm

Spesimen 2ℎ = 46,38 mmℎ = ( )= ( , , )= 37,97 mm

ΔH =ℎ -ℎ= 46,38 – 37,97

= 8,41 mm


Kelompok 3 33

4.3 Tabel Hasil Perhitungan

Tabe1 B.4.3.1 Kekerasan Spesimen

DeformasiXrata-rata

SebelumDeformasi

Tkamar

T=50ºC

T=150ºC T=250ºC

20% 25 10,3 14,3 11,18 13,7

4.4 Grafik

Gambar B.4.4.1 Grafik Nilai kekerasan

0

5

10

15

20

25

30

SebelumDeformasi

27 50 150 250

Keke

rasa

n (H

RA)

T (oC)

Grafik Perbandingan Nilai Kekerasandengan Tingkat Keadaan

HRA


Kelompok 3 34

4.5 Analisa

Pada praktikum kali ini yaitu praktikum recovery dan

recrystallization, spesimen di beri penekanan dengan menggunakan mesin

uji tekan yang bertujuan agar terjadi deformasi plastis pada spesimen.

Setelah spesimen di deformasi plastis, lalu spesimen di potong menjadi

empat bagian yang mana tiap spesimen diberikan variasi temperatur

pemanasan yang berbeda. Variasi temperaturnya yaitu: pada temperatur

kamar 27oC , 50oC, 150oC, 250oC . Kemudian dilakukan pengujian

kekerasan pada spesimen yang diberikan variasi temperatur yang berbeda.

Dan didapatkanlah nilai kekerasan yang berbeda setiap spesimen.

Setelah dilakukan pengujian terhadap spesimen pada praktikum

recovery dan recrystallization ini, maka dapat di analisa beberapa hal,

yaitu analisa nilai kekerasan yang didapatkan antara nilai literatur dengan

hasil percobaan yang telah dilakukan.

Pada literatur, dinyatakan bahwa dengan semakin besarnya

deformasi yang diberikan pada spesimen dan, semakin tingginya

temperatur yang diberikan pada spesimen maka spesimen akan cepat

mengalami Recovery dan Recrystalization, namun tingkat kekuatan dan

kekerasan spesimen menurun.

Pada spesimen yang diberikan variasi temperatur pada temperatur

kamar 27oC, dilakukan 5 kali pengujian kekerasan dan di dapatkan rata

rata nilai kekerasannya adalah 10,3 HRA


50oC, dilakukan 5 kali pengujian kekerasan, dan di dapatkan rata rata nilai

kekerasannya adalah 14,3 HRA


150oC, dilakukan 5 kali pengujian kekerasan, dan di dapatkan rata rata

nilai kekerasannya adalah 11,8 HRA


Kelompok 3 35


250oC, dilakukan 5 kali pengujian kekerasan, dan di dapatkan rata rata

nilai kekerasannya adalah 13,7 HRA

Dari hasil praktikum dapat dilihat bahwa nilai kekerasan tertinggi

yaitu pada saat variasi temperatur 50oC. Dan dapat juga dilihat bahwa nilai

kekerasan terendah yaitu pada spesimen dengan variasi temperatur 27oC.

Terdapat perbedaan antara hasil yang di dapatkan saat praktikum

dengan literatur. Seharusnya nilai kekerasan tertinggi yaitu pada variasi

temperatur 27oC dan nilai kekerasan terendah yaitu pada variasi

temperatur 250oC. Dari hasil praktikum ini tidak mampu memperlihatkan

hubungn temperatur terhadap nilai kekerasan spesimen. Ini disebabkan

karena adanya kesalahan saat melakukan praktikum.

Pada grafik yang didapatkan saat praktikum juga tidak dapat

menjelaskan pengaruh teperatur terhadap nilai kekerasan spesimen

.Seharusnya didapatkan grafik yang terus menurun, sedangkan grafik yang

kami dapatkan adalah grafik yang nilainya turun naik.

Kesalah yang terjadi saat praktikum Recovery dan Recrystalization

ini adalah tidak datarnya permukaan spesimen sehingga mempengaruhi

nilai kekerasan spesimen saat dilakukan pengujian dengan menggunakan

mesin uji keras.


Kelompok 3 36

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Setelah melakukan percobaan Recovery dan Recrystalization dapat

disimpulkan bahwa: Semakin tinggi temperatur dan semakin besar

deformasi yang diberikan pada spesimen, maka semakin cepat Recovery dan

Recrystalization, namun nilai kekerasannya menurun. Nilai kekerasan

spesimen tiap variasi temperatur dan nilai kekerasan spesimen pada tiap titik

pengujian keras berbeda. Telah terjadi kesalahan pada praktikum kali ini ,

dimana hasil yang didapat tidak sesuai dengan literatur

5.2 Saran

Untuk praktikum selanjutnya disarankan agar :

1. Telitilah saat menggunakan mesin uji tekan dan uji Rockwell.

2. Usahakanpermukaan spesimen datar untuk melakukan uji tekan dan

uji kekerasan spesimen

3. Berhati hatilah saat menggunakan alat praktikum

4. Pahami teori dan prosedur percobaan.

JOMINY

ASISTEN: NANDA PERMANA

laporan Akhir Praktikum Metalurgy Fisik 2014/2015 Jominy

Kelompok 3 37

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 percobaan Jominy.

Percobaan Jominy ini menghasilkan bagian dalam material yang ulet,

dan bagian luar yang keras, sehingga dapat menurunkan biaya dalam proses

produksi, tapi tetap mempertahankan kualitas yang diinginkan.

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 3 38

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Uji Jominy

Uji Jominy merupakan salah satu pengujian yang bertujuan untuk

mengetahui sifat mampu keras atau serangkaian proses perlakuan thermal

untuk mengetahui pengaruh laju pendinginan terhadap sifat mampu keras

suatu logam. Kekerasan adalah kemampuan material untuk menahan

deformasi plastis lokal akibat penetrasi dipermukaan. Dalam Jominy ini,

material yang digunakan adalah baja.

2.2 Hardenability, Kurva Hardenability dan Hardenability Band

1. Hardenability

Hardenabiliy atau sifat mampu keras merupakan kemampuan

material untuk ditingkatkan kekerasannya dengan serangkaian perlakuan

thermal. Peningkatan kekerasan bergantung pada sifat mampu keras dari

baja itu sendiri. 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 temperatur tinggi sehingga

kemampuan kekerasannya rendah.

Percobaan Jominy, bertujuan untuk mengetahui Hardenability suatu

logam. Cara untuk mengetahuinya adalah:

a. Bila laju pendinginan dapat diketahui, kekerasan dapat lansung

dibaca dari kurva kemampuan keras.

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

dapat diperoleh.


Kelompok 3 39

2. Kurva Hardenability

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 disetiap 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. Kurva Hardenability

dapat dilihat pada Gambar C.2.2.1.

Gambar C.2.2.1 Kurva Hardenability

Dari kurva diatas dapat diketahui bahwa fasa pearlit didapatkan

pada temperatur antara 5000 C dengan 7000 C jika dipanaskan pada

temperatur austenite.


Kelompok 3 40

Kurva diatas menyatakan fasa yang terjadi pada spesimen sampai

temperatur austenite 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 bagian

tersebut tidak mengalami quenching atau pendinginannya cepat. Hal

tersebut dapat dilihat dari perubahan fasa pada grafik yang ditunjukkan,

yaitu dari fasa martensit, fasa martensit dan pearlit, fine pearlit dan

pearlit.

3. 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. Gambar kurva

Hardenability Band dapat dilihat pada Gambar C.2.2.2.

Gambar C.2.2.2 Hardenability Band


Kelompok 3 41

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 tempertur austenit ( 7270 C ) lalu

diholding kemudian dibiarkan dingin didalam tungku. Proses ini

menghasilkan material yang lebih lunak dari semula.

b. Normalizing

Pemanasan material sampai temperatur austenit ( 7270 C ) lalu

diholding kemudian didinginkan di udara.

c. Quenching

Pemanasan material sampai temperatur austenit ( 7270 C ) lalu

diholding kemudian dilakukan pendinginan cepat, yaitu dicelupkan

kedalam media pendinginan. 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

komposis 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 :


Kelompok 3 42

a. Carburizing

Merupakan penambahan karbon pada baja, dengan mendifusikan

karbon pada permukaan baja.

b. Nitriding

Merupakan penambahan nitrogen untuk meningkatkan kekerasan

material.

c. Carbonitriding

Merupakan penambahan karbon dan nitrogen secara sekaligus

untuk meningkatkan kekerasan material.

4. Ukuran butir

Semakin besar ukuran butir, maka tingkat mampu keras dari suatu

logam semakin rendah.

5. Temperatur pemanasan

Kemampuan keras lebih tinggi jika pemanasan dilakukan sampai

temperatur austenite.

2.4 Kurva CCT dan TTT

Kurva CCT dan TTT dapat dilihat pada Gambar C.2.4.1.


Kelompok 3 43

Gambar C.2.4.1 Kurva CCT dan TTT

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.


Kelompok 3 44

Pada kurva TTT, setelah spesimen mencapai temperatur austenit (727oC) dilakukan holding terlebih dahulu gunanya agar semua bagian spesimen

benar-benar mendapat panas yang sama.

Pada kurva TTT untuk baja hypoeutectoid terbentuk 2 fasa martensite

dan pearlite, fasa M + P terbentuk setelah melewati garis Pstart dan Mfinish.

P 100% terbentuk setelah melewati Pfinish dan tidak melewati Mstart dan

Mfinish.

Pada baja eutectoid terbentuk fasa 100% M, M + B dan 100% P, 100%

M terbentuk setelah melewati Mstart dan Mfinish, M + B terbentuk setelah

melewati garis Mfinish dan Bfinish, 100% terbentuk setelah melewati Pfinish.

Pada baja hypereutectoid terbentuk 3 fasa 100% M, M + B dan 100% P.

100% M terbentuk setelah melewati Mstart dan Mfinish. M + B terbentuk

setelah melewati Bstart dan Mfinish. 100% P terbentuk setelah melewati

Pfinish.

Keterangan : M = Martensite

P = Pearlite

B = Bainite


Kelompok 3 45

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.3.2.1 Skema Alat Uji Jominy

Keterangan : 1. Pemegang spesimen

2. Penyemprot air

1

1

2

1


Kelompok 3 46


1. Spesimen yang telah disediakan dibersihkan.

2. Spesimen di dalam tungku dipanakan sampai temperatur tertentu

dengan mengatur petunjuk tempertur tungku.

3. Setelah spesimen mencapai tempertur yang diperlukan, spesimen

tersebut dibiarkan selama 30 menit dalam tungku.

4. Spesimen dipindahkan ke kedudukan yang telah disediakan dan

disemprotkan air sampai spesimen menjadi dingin (temperatur kamar).

5. Spesimen dikikir dan dibersihkan untuk pengukuran kekerasan

Rockwell.

6. Kekerasan spesimen diukur pada setiap posisi dengan interval 4 inchi.


Kelompok 3 47

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Percobaan

Tabel C.4.1.1 Komposisi Baja ASSAB 760

Komposisi % C % Mn % SiMaximum 0.5 0.6 0.3Minimum 0.4 0.45 0.25

Tabel C.4.1.2 Data Hasil PercobaanTitik

Pengujian Jarak Kekerasan (HRC)1 0,25 95,82 0,5 95,33 0,75 89,14 1 87,85 1,25 80,86 1,5 78,87 1,75 90,78 2 71,8

4.2 Pengolahan Data

Butir 4

1. Diameter Ideal (DI)

%C max = 0,5 DI max = 0,306

%C min = 0,4 DI min = 0,296

2. Multiplying Factor (MF)

Mn

%Mn max = 0,6 MF max = 2,88

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

Si

%Si max = 0,3 Si max = 1,22

%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

= 0,306 x 2,88 x 1,22


Kelompok 3 48

= 1,075

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

= 0,296 x 2,42 x 1,15

= 0,823

4. Initial Hardness (IH)

%C max = 0,5 IH max = 63

%C min = 0,4 IH min = 57

5. Tabel Dividing Factor (DF)

Tabel C.4.2.1 Dividing Factor Butir 4

NO POSISI DFmax DFmin

1 0,25 2,25 1,775

2 0,50 3,3 2,75

3 0,75 3,8 3,35

4 1,00 4,1 3,75

5 1,25 4,3 3,9

6 1,50 4,5 4,1

7 1,75 4,65 4,3

8 2,00 4,9 4,55

6. HRC

1. Posisi ¼

2. Posisi 2/4


Kelompok 3 49

3. Posisi 3/4

4. Posisi 4/4

5. Posisi 5/4

6. Posisi 6/4


Kelompok 3 50

7. Posisi 7/4

8. Posisi 8/4

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 = 2,94

%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



= 0,282 x 2,94 x 1,2

= 0,995


= 0,252 x 2,45 x 1,15

= 0,71


Kelompok 3 51


%C max = 0,5 IH max = 62,5

%C min = 0,4 IH min = 57




1 0,25 1,9 2,15

2 0,50 2,925 3,2

3 0,75 3,5 3,75

4 1,00 3,875 4,1

5 1,25 4,05 4,275

6 1,50 4,25 4,5

7 1,75 4,45 4,65

8 2,00 4,65 4,9

6. HRC

1. Posisi ¼

2. Posisi 2/4


Kelompok 3 52

3. Posisi ¾

4. Posisi 4/4

5. Posisi 5/4

6. Posisi 6/4

7. Posisi 7/4


Kelompok 3 53

8. Posisi 8/4

Butir 6


%C max = 0,5 DI max = 0,26

%C min = 0,4 DI min = 0,234


Mn

%Mn max = 0,6 MF max = 2,9

%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



= 0,26 x 2,9 x 1,2

= 0,9048


= 0,234 x 2,4 x 1,15

= 0,64584


%C max = 0,5 IH max = 62,5

%C min = 0,4 IH min = 57,5


Kelompok 3 54




1 0,25 2 2,25

2 0,50 3,06 3,3

3 0,75 3,65 3,85

4 1,00 4 4,2

5 1,25 4,15 4,4

6 1,50 4,4 4,56

7 1,75 4,56 4,75

8 2,00 4,8 5

6. HRC

1. Posisi ¼

2. Posisi 2/4

3. Posisi 3/4


Kelompok 3 55

4. Posisi 4/4

5. Posisi 5/4

6. Posisi 6/4

7. Posisi 7/4

8. Posisi 8/4


Kelompok 3 56

Butir 7


%C max = 0,5 DI max = 0,238

%C min = 0,4 DI min = 0,214


Mn

%Mn max = 0,6 MF max = 2,63

%Mn min = 0,45 MF min = 2,25

Si

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

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



= 0,238 x 2,63 x 1,2

= 0,75


= 0,214 x 2,25 x 1,15

= 0,55


%C max = 0,5 IH max = 63

%C min = 0,4 IH min = 57


Kelompok 3 57



NO POSISI Dfmax DFmin

1 0,25 2,15 2,5

2 0,50 3,25 3,6

3 0,75 3,7 4,05

4 1,00 4,15 4,4

5 1,25 4,35 4,55

6 1,50 4,60 4,8

7 1,75 4,75 4,9

8 2,00 4,95 5,3

6. HRC

1. Posisi ¼

2. Posisi 2/4

3. Posisi ¾

4. Posisi 4/4


Kelompok 3 58

5. Posisi 5/4

6. Posisi 6/4

7. Posisi 7/4

8. Posisi 8/4


Kelompok 3 59

Butir 8


%C max = 0,5 DI max = 0,22

%C min = 0,4 DI min = 0,198


Mn

%Mn max = 0,6 MF max = 2,63

%Mn min = 0,45 MF min = 2,25

Si

%Si max = 0,3 Si max = 1,20

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



= 0,22 x 2,63 x 1,2

= 0,69


= 0,198 x 2,25 x 1,15

= 0,51


%C max = 0,5 IH max = 63

%C min = 0,4 IH min = 57


Kelompok 3 60




1 0,25 2,10 2,55

2 0,50 3,75 3,6

3 0,75 3,85 4,05

4 1,00 4,10 4,35

5 1,25 4,25 4,55

6 1,50 4,45 4,80

7 1,75 4,65 4,95

8 2,00 4,90 5,15

6. HRC

1. Posisi ¼

2. Posisi 2/4

3. Posisi ¾


Kelompok 3 61

4. Posisi 4/4

5. Posisi 5/4

6. Posisi 6/4

7. Posisi 7/4

8. Posisi 8/4


Kelompok 3 62


Tabel C.4.3.1 HRC Butir 4

Posisi HRC Maximum HRC Minimum HRC Praktikum0,25 31,25 25,56 57,650,5 20,42 17,42 46,40,75 17,12 14,94 27

1 15,63 13,69 31,11,25 15,06 13,07 20,951,5 14,20 12,61 151,75 13,71 12,11 9

2 13,02 11,50 10



1 15,63 13,69 31,11,25 15,06 13,07 20,951,5 14,20 12,61 151,75 13,71 12,11 9

2 13,02 11,50 10



1 15,63 13,69 31,11,25 15,06 13,07 20,951,5 14,20 12,61 151,75 13,71 12,11 9

2 13,02 11,50 10


Kelompok 3 63



1 15,63 13,69 31,11,25 15,06 13,07 20,951,5 14,20 12,61 151,75 13,71 12,11 9

2 13,02 11,50 10



1 15,63 13,69 31,11,25 15,06 13,07 20,951,5 14,20 12,61 151,75 13,71 12,11 9

2 13,02 11,50 10

4.4 Grafik

Gambar C.4.4.1 Grafik HRC pada butir 4


Kelompok 3 64




Kelompok 3 65




Kelompok 3 66

4.5 Analisa

Setelah spesimen dipanaskan kedalam tungku sampai temperatur

austenit yaitu 910°C. Lalu spesimen di holding, bertujuan agar tempertur

yang sama pada semua bagian spesien. Selanjutnya spesimen didiginkan

secara cepat pada satu sisi, ini bertujuan agar pendinginan pada setiap bagian

spesimen berbeda, dengan ini akan mengakibatkan tingkat kekerasan pada

setiap bagian spesimen berbeda-beda. Ini terjadi karena perbedaan laju

pendinginan membuat fasa disetiap bagian spesimen berbeda. Pada proses ini

terjadi kesalahan yaitu, karena pendinginan spesimen bergantian dan cukup

lama, mengkibatkan spesimen yang berikutnya temperturnya menurun dari

temperatur austenit. Akibatnya pada saat pendinginan selanjutnya temperatur

spesimen tidak lagi 910°C. Dan juga pada saat penyemprotan dengan air tidak

hanya sisi bawah saja yang terquencing, tapi air juga menjalar pada bagian

sisi spesimen. Ini akan mengakibatkat data yang di dapatkan tidak falit. Dan

juga kesalahan lainnya pada saat pelepasan spesimen dari aparatus Jominy,

spesimen belum sepenuhnya mencapai temperatur kamar. Selanjutnya

spesimen didatarkan salah satu bagian pesimen agar mudah diuji

kekerasannya. Disini juga terjadi kesalahan yaitu permungkaan yang akan di

uji kekerasnya tidak begitu datar. Selanjutnya permungkaan spesimen yang

diuji kekerasan dibagi rata jadi 8 lokasi dengan jarak 1 cm. Disini juga terjadi

kesalahan karena jarak antara setiap titik tidak sama, ada yang dekat dan ada

juga yang jauh. Sehingga data yang didapatkan tidak bagus.

Setelah melakukan praktikum, dilakukan perhitungan dari data yang

didapatkan dengan menggunakan grafik bantu. Sehingga setelah perhitungan

data didapatkan nilai HRC max dan HRC min. Pada grafik HRC max dan

HRC min penurunannya cukup konstan dan sesuai dengan teori. Sedangkan

pada HRC praktikum didapatkan nilai yang tak konstan seperti HRC max dan

HRC min. Ini diakibatkan karena terjadinya kenaikan nilai HRC praktikum

dari posisi tiga ke posisi empat.

Dari pengolahan data maka dapat dibentuk grafik Hardenability Band.

Nilai HRC praktikum tidak berada diantara HRC max dan HRC min. Ni


Kelompok 3 67

menandakan terdapatnya kesalahan saat melakukan praktikum. Seharusnya

nilai HRC praktikum berada diantara HRC max dan HRC min, bukan berada

diatas HRC max dan dibawah HRC min.


Kelompok 3 68

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari praktikum yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa nilai

HRC (kekerasan) baja yang paling besar adalah pada ujung baja karena

daerah inilah yang lebih dulu didinginkan dan terkena semprotan air terus

menerus. Kemduian nilai kekerasan material menurun dari ujung ke

pangkal material yang di Uji Jominy. Dan seharusnya nilai HRC

praktikum berada diantara HRC max dan HRC min.

5.2 Saran

Ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam praktikum uji Jominy

ini diantaranya :

Pahamilah prosedur percobaan.

Telitilah membaca skala yang ditunjukkan oleh mesin Uji Rockwell.

Usahakan permukaan spesimen telah rata sebelum dilakukan Uji

Rockwell.

Telitilah dalam menggunakan grafik bantu.

KOROSI

ASISTEN: MASAGUS RIFQIE

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Dalam dunia kerja kita akan berhadapan dengan masalah-masalah

terutama dengan material yang di gunakan dalam kegiatan indutri.

Material sangat mendukung hasil kerja nantinya. Sebagai contoh, apabila

material kita mangalami kerusakan maka hal ini dapat mengakibatkan

terganggunya kerja kita nantinya. Secara umum kerusakan material di

dalam dunia indutri di sebabkan oleh adanya peristiwa korosi pada

material tersebut. Korosi merupakan suatu masalah besar yang tidak dapat

di hilangkan. Tetapi korosi hanya dapat di perlambat timbulnya dari korosi

tersebut. Untuk mengamati peristiwa korosi dapat melakukan uji korosi.

Salah satu uji korosi yang digunakan adalah proses korosi secara galvanis.

Kita dapat melihat pengaruh katoda,anoda,dan elektrolit terhadap laju

korosi.

1.2 Tujuan

Memahami prinsip dasar korosi

Mengetahui fenomena-fenomena yang tejadi pada korosi galvanic dua sel

Memahami pengaruh lingkungan terhadap logam

1.3 Manfaat

Dengan adanya praktikum korosi ini, di harapkan kita dapat

mengetahui fenomena-fenomena yang terjadi pada peristiwa korosi. Selain

itu juga di harapkan kita juga dapat mengetahui jenis-jenis korosi dan cara

mengatasinya.

Laporan Akhir Metallurgy Fisik 2014/2015 Korosi

Kelompok 3 70

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Defenisi Korosi

Korosi berasal dari bahasa latin “Corrodere” yang artinya

perusakan logam atau berkarat akibat lingkungan. Korosi merupakan

perusakan / degradasi material (logam dan paduannya ) akibat adanya

reaksi kimia dengan lingkungan.

Contoh korosi yang paling lazim adalah perkaratan besi. Pada

peristiwa korosi, logam mengalami oksidasi, sedangkan oksigen (udara)

mengalami reduksi. Karat logam umumnya adalah berupa oksida dan

karbonat. Rumus kimia karat besi adalah Fe2O3.xH2O, suatu zat padat yang

berwarna coklat-merah.

Contoh perusakan kimia adalah pengkaratan yang terjadi akibat gas

pada temperatur tinggi, sedangkan reaksi elektrokimia dapat di lihat pada

sel galvanik.

Adapun syarat terjadinya korosi adalah :

Adanya katoda

Adanya anoda

Adanya lingkungan

Berikut adalah diagram hubungan antara anoda-katoda-lingkungan yang

dapat kita lihat pada Gambar D.2.1.1:

Gambar D.2.1.1 Diagram hubungan anoda-katoda-lingkungan

Anoda Katoda

Lingkungan

Korosi


Kelompok 3 71

Tanpa adanya salah satu syarat di atas maka korosi tidak akan

terjadi. Korosi tidak dapat dihilangkan tetapi hanya dapat diminimalisir

pertumbuhannya. Selain itu korosi dapat terjadi karena beberapa proses,

antara lain adalah sebagai berikut :

a. Proses Fisis

Merupakan korosi yang disebabkan karena struktur logam dari

material tersebut yang memungkinkan material tersebut yang

memungkinkan terjadinya pengkaratan.

b. Proses Kimia

Merupakan korosi yang disebabkan karena adanya proses secara

kimia antara logam dengan lingkungan sekitar, yang dalam hal ini

adalah air dan udara.

c. Proses Biologis

Merupakan korosi yang disebabkan adanya proses biologis, yang

dalam hal ini adalah disebabkan oleh mikroba. Mikroba dalam proses

biologis dapat bekerja sendiri atau merupakan gabungan dari sejumlah

mikroba yang berbeda.

Pada proses korosi ada dua reaksi yang menyebabakan 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 galvanis dapat kita lihat pada

Gambar D.2.1.2 berikut

Gambar D.2.1.2 Skema proses korosi


Kelompok 3 72

Rangkaian sel volta hampir menyerupai sel elektrolisis. Yang

membedakan sel volta dari sel elektrolisis adalah, pada sel elektrolisis,

komponen voltmeter diganti dengan sumber arus (umumnya baterai).

Perbedaan lainnya dapat di lihat pada tabel berikut :

Tabel D.2.1.1 Tabel perbedaan sel galvanik dan sel elektrolisis

Perbedaan Galvanik Sel Elektrolisis

Jumlah sel Satu sel Satu atau dua sel

Jembatan garam Tidak ada Ada

Di katoda Reaksi Reduksi Reaksi Oksidasi

Di anoda Reaksi Oksidasi Reaksi Reduksi

2.2 Deret Volta

Pada reaksi di atas dapat kita lihat dimana Cu bertindak sebagai

katoda mengalami pertambahan massa dengan melekatnya elektron pada

Cu. Sedangkan Zn bertindak sebagai anoda, dimana terjadinya pengurangan

massa Zn yang di tandai 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 di hubungkan dengan

sumber arus maka yang akan mengalami korosi adalah material yang lebih

anodik.

Untuk mengetahui unsur yang lebih anodik dan lebih katodik dapat kita lihat

pada deret Volta. Berikut deret Volta :

K-Ba-Ca-Na-Mg-Al-Mn-Zn-Cr-Fe-Cd-Co-Ni-Sn-Pb-H-Sb-Bi-Cu-Hg-Ag-Pt-

Au

Anodik Katodik

Pada deret volta, unsur logam dengan potensial elektroda lebih negatif

ditempatkan di bagian kiri, sedangkan unsur dengan potensial elektroda

yang lebih positif ditempatkan di bagian kanan.


Kelompok 3 73

Semakin ke kiri kedudukan suatu logam dalam deret tersebut, maka :

Logam semakin reaktif (semakin mudah melepas elektron)

Logam merupakan reduktor yang kuat (semakin mudah mengalami

oksidasi) Sebaliknya, semakin ke kanan kedudukan suatu logam dalam

deret tersebut, maka :

Logam semakin kurang reaktif (semakin sulit melepas elektron)

Logam merupakan oksidator yang semakin kuat (semakin mudah

mengalami reduksi)

Selain contoh reaksi sebelumnya kita juga dapat melihat peristiwa korosi

lainnya yaitu pada peristiwa perkaratan (korosi) logam Fe mengalami

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

besi adalah Fe2O3..xH20 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.

Ciri-ciri dari korosi aktif ini antara lain :

Mudah melepaskan ion.

Mudah menempel di tangan.

Contoh : Paku yang berkarat.


Kelompok 3 74

2. Korosi Pasif

Korosi pasif adalah korosi yang terjadi lambat.

Ciri-ciri dari korosi pasif ini antara lain :

Sulit melepaskan ion.

Contoh : Korosi pada Al

B. Berdasarkan reaksi :

a. Reaksi kimia : misalnya pengkaratan oleh gas.

b. 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.

Berikut korosi seragam, dapat dilihat pada Gambar D.2.3.1 :

Gambar D.2.3.1 Korosi Seragam

Cara pengendalian dari korosi seragam adalah :

Untuk memperlambat reaksi korosi digunakan bahan kimia yang

disebut inhibitor corrosion yang bekerja dengan cara membentuk

lapisan pelindung pada permukaan metal. Lapisan molekul pertama

yang tebentuk mempunyai ikatan yang sangat kuat yang disebut

chemis option. Corrosion inhibitor umumnya berbentuk fluid atau

cairan yang diinjeksikan pada productionline. Contohnya dengan


Kelompok 3 75

pelapisan dengan cat, penginjeksian dengan senyawa kromat, nitrit,

silikat, atau pospat.

Melakukan cathodic protection, dengan cara mengkorbankan

material logam yang lebih anodik di dekat material katodik yang

akan dilindungi.

2. Rithing 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.

Berikut korosi sumuran dapat dilihat pada Gambar D.2.3.2 :

Gambar D.2.3.2 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.

Berikut korosi celah dapat dilihat pada Gambar D.2.3.3 :


Kelompok 3 76

Gambar D.2.3.3 Korosi celah

Cara pengendalian korosi celah :

Hindari pemakaian sambungan paku keling atau baut atau gunakan

sambungan las.

Jika harus menggunakan sambungan, maka gunakan gasket non

absorbing (yaitu material non logam yang tidak memiliki daya

serap) yang menghambat aliran udara antara 2 logam yang

disambung

Usahakan menghindari daerah dengan aliran udara.

4. Intergranular Corrosion (korosi batas butir)

Korosi batas butir adalah korosi yang terjadi pada atau

disepanjang batas butir dan batas butir bersifat anodik dan bagian

tegah 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 carbida terbentuk karena karbon meningkat yang ada di

sekitarnya, sehingga krom disekitarnya akan berkurang dan terjadi

korosi. Proses terbentuknya presipitat karbon karbida disebut

sentisiasi. Korosi batas butir dapat dilihat pada Gambar D.2.3.4 :

Gambar D.2.3.4 Korosi batas butir


Kelompok 3 77

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 kerusakan logam (seperti retak) akibat

adanya korosi dan tegangan tarik sisa (tensile residual stress).

Pemicunya adalah karena adanya energi dalam yang disebabkan jarak

aton tidak berada pada jarak energi minimum. Dan atom – atom akan

bergerak untuk mencapai energi minimum tersebut.

Berikut retak serta bentuk penjalarannya yang di akibatkan oleh korosi

tegangan dapat dilihat pada Gambar D.2.3.5 :

Gambar D.2.3.5 Korosi tegangan

Cara pengendalian korosi tegangan adalah :

Turunkan besarnya tegangan tarik

Kurangi beban luar atau perbesar area potongan.

6. Errosion Corrosion (korosi erosi)

Korosi erosi merupakan gabungan dari kerusakan elektrokimia

dan kecepatan fluida yang tinggi pada permukaan logam. Korosi erosi

dapat pula terjadi karena adanya aliran fluida yang sangat tinggi

melewati benda yang diam atau statis. Atau bisa juga terjadi karena


Kelompok 3 78

sebuah objek bergerak cepat di dalam fluida yang diam, misalnya

baling – baling kapal laut dan pada pipa – pipa minyak.

Berikut Errosion Corrosion (korosi erosi) dapat dilihat pada Gambar

D.2.3.6 :

Gambar D.2.3.6 Korosi erosi

Cara pengendalian korosi erosi :

Menghindari partikel abrasive pada fluida

Mengurangi kecepatan aliran fluida.

Menggunakan material yang terbuat dari logam yang keras

Penyaringan material abrasive pada fluida.

7. Selectif Corrosion

Selectif corrosion adalah korosi yang menyerang unsur di dalam

logam akibat perbedaan potensial unsur utamanya. Korosi ini di

sebabkan karena komposisi yang tidak merata pada material. Korosi

ini biasa terjadi pada pipa-pipa besi cor.

Berikut Selectif Corrosion dapat dilihat pada Gambar D.2.3.7:

Gambar D.2.3.7 Korosi selektif


Kelompok 3 79

Cara pengendalian selective korosi :

Menghindari komposisi yang berbeda dari material penyusun

8. Korosi Galvanik

Korosi galvanik adalah korosi yang terjadi pada dua logam

yang berbeda jenis jika di hubungkan. 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 apakan suatu logam lebih

anodik atau katodik.

Berikut korosi galvanik dapat dilihat pada Gambar D.2.3.8 :

Gambar D.2.3.8 Korosi galvanik

Pengendalian korosi galvanik adalah :

Hindari pemakaian 2 jenis logam yang berbeda

Pergunakan logam yang lebih anodik dengan rasio jumlah yang

lebih besar dibanding logam katodik

Lapisi pada pertemuan dua logam yang berbeda jenis, seperti

gasket atau logam yang lebih anodik untuk dikorbankan.

2.4 Metoda Pengendalian Korosi

Metoda-metoda yang di lakukan dalam pengendalian korosi adalah :

1. Menekan terjadinya reaksi kimia atau elektrokimianya seperti reaksi anoda

dan katoda

2. Mengisolasi logam dari lingkungannya


Kelompok 3 80

3. Mengurangi ion hidrogen di dalam lingkungan yang di kenal 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.

Berikut korosi pada badan kapal dapat dilihat pada Gambar D.2.4.1 :

Gambar D.2.4.1 Korosi pada kapal laut

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 lingkungan perairan di Indonesia, yaitu pengendalian korosi


Kelompok 3 81

yang dikombinasi dengan pengecatan dan pemasangan anoda korban yang lebih

efektif.


Kelompok 3 82

BAB III

METODOLOGI

3.1 Alat-Alat yang Digunakan

1. Timbangan

2. Gelas Reaksi

3. Stopwatch

4. Larutan Kimia

5. Jembatan garam

6. Power supply

3.2 Skema Alat

Gambar D.3.2.1 Skema Alat Pengujian Korosi


1. Spesimen disiapkan.

2. Spesimen di bersihkan dan dikeringkan.

3. Jembatan garam (NaCl terlarut dalam agar-agar komersial) disiapkan

sebagai penghubung antara dua sel.


Kelompok 3 83

4. Larutan elektrolit disiapkan sebagai media korosif. Kemudian pH larutan

di ukur menggunakan pH meter.(Jenis larutan yang digunakan : NaOH

1M, HCL 1M ).

5. Massa awal specimen di timbang.

6. Alat uji dan specimen disusun sesuai gambar skema alat.

7. Power supply dihidupkan. Potensial yang diberikan diatur. Digunakan

variasi 5 dan 10 volt.

8. Spesimen dicelupkan ke dalam larutan selama 10 menit.

9. Amati.


Kelompok 3 84

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN


Tabel D.4.1.1 Data Hasil Percobaan

Katoda Anoda Elektrolit Voltase Waktu BeratAwal

BeratAkhir

∆m

SS HCL 10 10 menit 28,27 28,29 0,02Al NaOH 10 10 menit 10,33 10,32 0,01



4.2 Pengolahan Data

a. Percobaan SS ( ρ = 7,87 g/cm3) A=31,956 cm2

1). Untuk V= 10 volt , t = 10 menit

Wlost = W1 – W0

= ( 28,29 – 28,27 ) gr

= 0,02 gr

mmpy =

= 41,79 mm/year


Wlost = W1 – W0

= (28,28–28,27) gr

= 0,01 gr

mmpy =

= 10,44 mm/year


Kelompok 3 85


Wlost = W1 – W0

= (28,27–28,26) gr

= 0,01 gr

mmpy =

= 20,89 mm/year

b. Percobaan Al ( ρ = 2,7 g/cm3) A=35,188 cm2


Wlost = W1 – W0

= (10,33–10,32) gr

= 0,01 gr

mmpy =

= 55,32 mm/year


Wlost = W1 – W0

= (10,31–10,22) gr

= 0,09 gr

mmpy =

= 248,94 mm/year


Wlost = W1 – W0

= (10,22–10,17) gr

= 0,05 gr

mmpy =

= 276,6 mm/year


Kelompok 3 86


Tabel D.4.3.1 Data Hasil Perhitungan dalam waktu sama dan voltase berbeda

Spesimen Waktu Tegangan Beratawal

Beratakhir

∆m mmpy

Al 10 10 10,33 10,32 0,01 55,32Al 10 20 10,22 10,17 0,05 276,6SS 10 10 28,27 28,29 0,02 41,79SS 10 20 28,26 28,27 0,01 20,89

Tabel D.4.3.2 Data Hasil Perhitungan dalam voltase sama dan waktu berbeda

Spesimen Waktu TeganganBeratawal

Beratakhir ∆m mmpy

Al 10 10 10,33 10,32 0,01 55,32Al 20 10 10,31 10,22 0,09 248,94SS 10 10 28,27 28,29 0,02 41,79SS 20 10 28,22 28,28 0,01 10,44

4.4 Grafik Perhitungan

a) SS

Gambar D.4.4.1 Grafik laju korosi SS terhadap waktu


Kelompok 3 87

Gambar D.4.4.2 Grafik laju korosi SS terhadap voltase

b) Al

Gambar D.4.4.3 Grafik laju korosi Al terhadap waktu


Kelompok 3 88

Gambar D.4.4.4 Grafik laju korosi Al terhadap voltase


Kelompok 3 89

4.5 Analisa

Faktor laju korosi pada praktikum kali ini adalah voltase (v) dan waktu

(m) yaitu tentang bagaimana laju korosi akan berdampak tentang voltase da

waktu percobaan dalam praktikum tersebut. Di praktikum kali ini dibedakan

dengan dua voltase yaitu 10 dan 20 volt dengan waktu 10 menit dan pada

voltase sama 10 volt yaitu waktu 10 dan 20 menit.

Pada perhitungan ini tergantung Wloss dan A atau luas dari area yang

dimasukkan yaitu ada 5 bidang kecuali bidang atas karena bidang atas tidak

dimasukkan atau tercelup pada larutan elektrolit. Pada perhitungan ini yang

tergantung dengan nilai t (waktu) dan v (voltase).

Pada grafik yang didapatkan pada nilai SS (Stainlees Steel) grafik

menurun pada voltase yang lebih besar dan waktu yang lama dan pada grafik

mmpy dan t, grafk lebih turun atau lebih curam dengan voltase sama dengan

waktu yang lebih lama.

Pada grafik yang didapatkan pada nilai Al (Aluminium) grafik naik /

menanjak ke atas pada voltase yang lebih besar dan waktu yang lama dan

pada grafik mmpy dan v (voltase), grafik lebih naik dengan curam dengan

waktu yang sama, voltase sama yaitu 10 dan 20 voltdalam waktu 10 menit.

Dapat disimpulkan dari grafik tersebut bahwa pada SS bahwa adanya

pertambahan partikel dan pada Al mengalami penurun atau laju korosi tinggi

sehingga terjadinya pengurangan massa akibat pengurangan partikel atau

elektron.

Kesalahan yang terjadi pada praktikum ini yaitu adanya pemasukan

material yang tidak sesuai atau tingginya keluar masuk dan adanya kesalahan

pada voltase yang tidak pas. Area-area pada pengambilan contoh tidak ada

yang pas sehingga data tidak cukup tepat, tetapi sudah mendekati hal baik.

Pada hasil praktikum tersebut dan pada praktikum dan mencelupkan spesimen

tercelup atau penghubung sehingga larutannya tercampur.


Kelompok 3 90

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Kesimpulan pada praktikum ini dimana terjadi perubahan massa terhadap

kedua spesimen yang digunakan. Untuk spesimen SS mengalami

pertambahan massa karena perpindahan elektron dari Al yang berfungsi

sebagai anoda, sebaliknya dengan Al mengalami penurunan massa karena

perpindahan elektron dan harus melepasnya kepada SS yang berfungsi

sebagai katoda. Selanjutnya pada grafik dapat dilhat laju korosi SS terhadap

waktu dan voltase menurun apabila waktu dan voltasenya diperbesar, tetapi

pada Al laju korosinya meningkat terhadap waktu dan voltase.

5.2 Saran

Agar praktikum selanjutnya berjalan dengan lancar, maka yang perlu

diperhatikan adalah :

1. Praktikum lebih memahami modul yang di praktikumkan.

2. Praktikan harus lebih teliti dan berhati-hati pada pengambilan data.

3. Praktikan gunakan faktor keamanan yang tepat.

METALOGRAFI

ASISTEN: MUHAMMAD IKHSAN

laporan Akhir Praktikum Metalurgy Fisik 2014/2015 Metalografi

Kelompok 3 91

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, maka

diperlukannya praktikum metalografi ini.


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.

1.3 Manfaat

Manfaat dari praktikum metalografi ini adalah :

1. Mampu menganalisis sifat logam setelah mengamati struktur mikronya.

2. Mengetahui cara penggunaan mikroskop optik dalam mengamati struktur

mikro logam.

3. Mengetahui reaksi spesimen setelah dilakukan perlakuan panas.

4. Mengetahui diameter butir dari suatu logam yang diukur.


Kelompok 3 92

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Metalografi

Metalografi adalah suatu teknik atau media untuk melihat struktur

mikro dan makro material. Diagram fasa adalah diagram yang

memperlihatkan fasa yang terbentuk bila dua fasa digabungkan atau

dipadukan. Fasa merupakan sistem yang mempunyai karakteristik fisik dan

kimia yang sama.

Sifat logam terutama sifat mekanik dan teknologi, sangat dipengaruhi

oleh struktur mikro logam dan komposisi kimianya. Suatu logam atau

paduan memiliki sifat mekanik yang berbeda-beda apabila struktur

mikronya berubah. Struktur mikro logam dapat diubah dengan

memberikan perlakuan panas pada logam tersebut.

Pengamatan struktur mikro dapat dilakukan dengan

menggunakan mikroskop optik. Melalui mikroskop optik dapat dilihat

susunan butir dari suatu logam.

Metalografi biasa disebut juga sebagai ilmu atau metode yang

digunakan untuk melihat struktur mikro dan makro material, baik

secara kualitatif maupun secara kuantitatif. Secara kualitatif disini

maksudnya yaitu dapat dilihat jelas tidaknya struktur mikro yang diperoleh

dari hasil pengujian. Sedangkan secara kuantitatif disini maksudnya yaitu

dapat dihitung jumlah batas butirnya dari suatu material.

2.2 Tahapan Metalografi

Proses metalografi adalah sebagai berikut :

1. Pengambilan Spesimen (Sectioning)

Pengambilan spesimen dilakukan untuk memudahkan proses

selanjutnya, adanya keterbatasan alat yang digunakan untuk

pengamatan dan adanya kesamaan antara material dengan sampel yang

diambil.Pengambilan spesimen dapat dilakukan dengan beberapa

metode, yaitu :


Kelompok 3 93

a. Fracturing

Dilakukan dengan memberikan beban impak

Dilakukan pada material yang bersifat keras dan getas.

Alat yang dapat digunakan manual yaitu seperti palu. Palu

dapat diihat pada Gambar E.2.2.1:

Gambar E.2.2.1 Fracturing

b. Sawing

Pengambilan spesimen dilakukan dengan penggergajian.

Dilakukan pada material yang keuletannya tinggi, lunak dan

tipis.

Alat yang digunakan manual ini seperti Gergaji Besi. Gergaji

besi seperti terlihat pada Gambar E.2.2.2:

Gambar E.2.2.2 Gergaji besi

c. Shearing

Pengambilan spesimen dilakukan dengan perobekan.

Diperuntukkan bagi material jenis lembaran tipis

seperti lembaran baja karbon rendah.

Shearing machine dapat dilihat pada Gambar E.2.2.3:


Kelompok 3 94

Gambar E.2.2.3. Shearing Machine

d. Abrasive cutting

Pengambilan spesimen dilakukan dengan penggerindaan. Gerinda

terlihat pada Gambar E.2.2.4:

Gambar E.2.2.4 Gerinda

e. Electrical Discharge Machine (EDM)

Pengambilan spesimen dengan menggunakan larutan

elektrolit

Contoh EDM terlihat pada Gambar E.2.2.5:

Gambar E.2.2.5 Electrical Discharge Machine


Kelompok 3 95

2. Pembingkaian dan pemberian identitas spesimen (Mounting)

Spesimen yang telah dpotong dilakukan proses pembingkaian.

Proses ini bertujuan mempermudah dalam pemegangan baik saat

penyiapan maupun pengamatan pada proses metalografi. Adapun

proses mounting ini dilakukan untuk mempermudah handling

dalam penyiapan spesimen pada tahap selanjutnya dan juga pada

saat pengamatan, disamping itu juga dapat meningkatkan faktor

keamanan dalam proses metalografi

a. Mechanical mounting

Merupakan pembingkaian dengan memanfaatkan suatu sistem

mekanik. Peralatan pengapit mekanik memudahkan pembingkaian

dan sangat efektif pada saat pembingkaian permukaan plat datar

atau tegak lurus. Pengapit terlihat pada Gambar E.2.2.6:

Gambar E.2.2.6 Pengapit bentuk tabung dan bentuk pelat

Spacers sering digunakan untuk tipe pembingkaian mekanik,

khususnya spesimen dengan permukaan yang kasar. Spesimen

dapat juga dilapisi dengan epoxy of lacquer sebelum ditempatkan di

pengapit. Untuk edge retention maksimum, spacer harus

mempunyai laju abrasi dan polishing yang sama dengan spesimen.

Material untuk spacer dan pengapit harus dipilih untuk mencegah

efek galvanic yang akan mempengaruhi spesimen. Spacer dapat

dilihat pada Gambar E.2.2.7:

Gambar E.2.2.7 Mounting menggunakan spacer


Kelompok 3 96

b. Pembingkaian dengan menggunakan material plastik

(polymer)

Berbagai macam plastik yang digunakan untuk pembingkaian

metalografi dapat dibedakan atas beberapa cara yang berbeda,

tergantung teknik yang digunakan dan jenis materialnya. Plastik

dapat dibedakan atas satu jenis yang meliputi aplikasi panas dan

tekanan sedangkan jenis lainnya adalah yang mampu untuk dicor

pada temperatur ruangan.

Resin Thermosetting

Membutuhkan panas dan tekanan serta dapat disemprotkan ke

cetakan pada temperatur cetakan. Resin thermosetting yang paling

banyak digunakan adalah jenis bakelite dan Diallyl phthalate.

Melamin juga dapat digunakan walaupun sedikit getas bila dipakai

sendiri. Contoh resin thermosetting yaitu Diallyl phthalate dapat

dilihat pada Gambar E.2.2.8:

Gambar E.2.2.8 Diallyl phtha

Resin Thermoplastic

Resin thermoplastic memerlukan panas dan tekanan selama

pembentukan, tapi harus didinginkan pada temperatur ruangan

di bawah tekanan. Jenis-jenis resin thermoplastic ini antara lain

transparent methyl methacrylite (lucite atau transoptic),

polystyrene, polyvinyl chlorida (PVC), dan polyvinyl formal

seperti yang terlihat pada Gambar E.2.2.9:

Gambar E.2.2.9 Jenis Resin Thermoplastic


Kelompok 3 97

Resin mampu cor (castable resin)

Atau biasa disebut material untuk pembingkaian dingin,

menawarkan beberapa keuntungan diatas material untuk

pembingkaian dengan tekanan dan mempunyai sifat yang

menambah kefleksibilitasan material. Material mampu cor

biasanya terdiri dari resin dan pengeras. Karena pengeras

didasarkan dari reaksi kimia komponen, resin dan pengeras

harus diukur dan dicampur secara hati-hati, atau bingkai tidak

bisa keras. Resin mampu cor dapat dilihat pada Gambar E.2.2.10:

Gambar E.2.2.10 Castable Resin.

3. Grinding dan Pengamplasan

Proses gerinda adalah penggunaan suatu partikel abrasive

tertentu yang berperan sebagai alat pemotong secara berulang-ulang.

Pada beberapa proses, partikel-partikel tersebut disatukan sehingga

berbentuk blok dimana permukaan yang ditonjolkan adalah

permukaan kerja. Permukaan itu dilengkapi dengan partikel abrasif

yang menonjol untuk membentuk titik-titik tajam yang sangat banyak.

contohnya adalah mesin gerinda, lembaran abrasif atau batu asah.

Pada proses lain, suatu permukaan partikel abrasif ditempelkan

pada suatu penampang kain dan kertas sehingga menciptakan suatu

produk dengan permukaan abrasif seperti kertas , kain dan belt abrasif.

Pada kasus lain, partikel abrasif ditekan pada suatu permukaan

datar yang materialnya relatif lembut dimana keduanya bersatu

sebagaimana produk abrasif lain.

Resin

Hardener


Kelompok 3 98

Ciri – ciri proses gerinda antara lain :

1. Kehalusan permukaan produk yang tinggi dapat dicapai dengan

cara relatif mudah

2. Toleransi geometrik yang sempit dapat dicapai dengan mudah

3. Kecepatan penghasilan geram yang rendah

4. Dapat digunakan untuk menghaluskan dan meratakan benda kerja

yang telah dikeraskan.

Berikut adalah contoh dari gambar berinda silindris, yaitu Gambar

E.2.2.11:

Gambar E.2.2.11 Gerinda Silindris

Perbedaan penggerindaan dengan pengamplasan terletak pada batasan

kecepatan dari kedua cara tersebut. Dengan pengertian bahwa

penggerindaan adalah suatu proses yang melakukan pergerakan

permukaan abrasif yang sangat cepat sehingga menyebabkan

timbulnya panas pada permukaan spesimen. Sedangkan

pengamplasan adalah proses untuk mereduksi suatu permukaan

dengan pergerakan permukaan abrasif yang bergerak relatif lambat

sehingga panas signifikan dapat diabaikan.

Pengamplasan bertujuan untuk menghilangkan daerah deformasi plastis

setelah proses sectioning. Jika tidak dihilangkan, daerah tersebut akan

menyebabkan retakan. Retakan tersebut bisa bertambah besar.

Pengamplasan juga bertujuan untuk meratakan permukaan spesimen

sehingga saat dilihat pada mikroskop optik, cahaya dari mikroskop

jatuh tegak lurus terhadap permukaan.

Pengamplasan dilakukan dengan kertas amplas yang ukuran

butir abrasifnya dinyatakan dengan mesh. Urutan pengamplasan


Kelompok 3 99

harus dilakukan dari nomor mesh yang rendah (hingga 150 mesh) ke

nomor mesh yang tinggi (100-600 mesh).

4. Pemolesan

Dilakukan dengan tujuan untuk menghaluskan permukaan dan

menghilangkan semua deformasi dan goresan.

Terdiri dari 3 metode :

a. Pemolesan Elektrolit Kimia

Hubungan rapat arus dan tegangan bervariasi untuk larutan

elektrolit dan material yang berbeda dimana untuk tegangan,

terbentuk lapisan tipis pada permukaan dan hamper tidak ada arus

yang lewat, maka terjadi proses etsa. Sedangkan pada tegangan

tinggi terjadi proses pemolesan. Contoh pemolesan Elektrolit Kimia

yaitu terdapatpada Gambar E.2.2.12:

Gambar E.2.2.12 Pemolesan Elektrolit Kimia

b. Pemolesan Kimia Mekanis

Kombinasi antara kimia dan pemolesan mekanis yang dilakukan

serentak di antara piringan halus. Contoh Pemolesan Kimia

Mekanis dapat dilihat pada Gambar E.2.2.13:

Gambar E.2.2.13 Pemolesan Kimia Mekanis


Kelompok 3 100

c. Pemolesan Elektris Mekanis

Kombinasi antara pemolesan elektrolit dan mekanis pada piring

pemoles. Contoh Pemolesan Elektris Mekanis yaitu ada pada

Gambar E.2.2.14:

Gambar E.2.2.14 Pemolesan elektris Mekanis

5. Pengetsaan

Merupakan proses pengikisan batas butir secara selektif

dan terkendali dengan pencelupan ke dalam larutan pengetsa ke

permukaan spesimen sehingga detail struktur yang akan diamati

akan terlihat dengan jelas dan tajam. Tujuan dari proses pengetsaan

ini adalah untuk mengkorosi batas butir sehingga menimbulkan

kontras warna saat pengamatan dengan menggunakan mikroskop.

Terbagi atas :

a. Etsa Kimia

Merupakan proses pengetsaan dengan menggunakan larutan

kimia dimana zat etsa yang digunakan ini memiliki karakteristik

tersendiri sehingga pemilihannya disesuaikan dengan sampel

yang akan diamati. Contohnya antara lain : nitrid acid / nital

(asam nitrit + alkohol 95%), picral (asam picric + alkohol), ferric

chloride, hydroflouric acid, dll. Perlu diingat bahwa waktu etsa

jangan terlalu lam (umumnya sekitar 4 – 30 detik), dan setelah

dietsa, segera dicuci dengan air mengalir lalu dengan alkohol

kemudian dikeringkan dengan alat pengering.

Salah satu contoh etsa kimia yaitu nital dapat dilihat pada Gambar

E.2.2.15:


Kelompok 3 101

Gambar E.2.2.15 Nital (asam nitrit + alkohol 95%)

b. Elektro Etsa (Etsa Elektrolitik)

Merupakan proses etsa dengan menggunakan reaksi

elektroetsa. Cara ini dilakukan dengan pengaturan tegangan

dan kuat arus listrik serta waktu pengetsaan. Etsa jenis ini

biasanya khusus untuk stainless steel karena dengan etsa

kimia susah untuk medapatkan detil strukturnya. Contoh

elektro etsa terdapat pada Gambar E.2.2.16:

Gambar E.2.2.16 Electrolytic metal etching

6. Pengamatan

Spesimen yang telah dilakukan pengetsaan dilihat struktur mikronya

di bawah mikroskop optik. Sifat yang dapat diamati :

Ukuran atau diameter butir

Orientasi butir

Fasa-fasa material

Warna

Hasil deformasi plastis


Kelompok 3 102

2.3 Mikroskop

Mikroskop dalam bahasa Yunani micros = kecil dan scopein = melihat

itu berarti mikroskop adalah suatu alat untuk melihat benda kecil yang tak

kasat mata. Alat-alat yang dapat digunakan dalam pengamatan, antara lain

yaitu :

2.3.1 Mikroskop Optik

Mikroskop optik atau mikroskop cahaya mempunyai perbesaran

maksimum 1000 kali. Mikroskop mempunyai kaki yang berat dan

kokoh dengan tujuan agar dapat berdiri dengan stabil.

Mikroskop cahaya memiliki tiga sistem lensa, yaitu lensa obyektif,

lensa okuler, dan kondensor.Lensa obyektif dan lensa okuler

terletak pada kedua ujung tabung mikroskop. Lensa okuler pada

mikroskop bisa berbentuk lensa tunggal (monokuler) atau ganda

(binokuler). Pada ujung bawah mikroskop terdapat tempat dudukan

lensa obyektif yang bisa dipasangi tiga lensa atau lebih. Pada

mikroskop konvensional, sumber cahaya masih berasal dari sinar

matahari yang dipantulkan dengan suatu cermin datar ataupun

cekung yang terdapat dibawah kondensor. Cermin ini akan

mengarahkan cahaya dari luar kedalam kondensor. Pada mikroskop

modern sudah dilengkapi lampu sebagai pengganti sumber cahaya

matahari. Lensa obyektif bekerja dalam pembentukan bayangan

pertama. Lensa ini menentukan struktur dan bagian renik yang akan

terlihat pada bayangan akhir. Ciri penting lensa obyektif adalah

memperbesar bayangan obyek dan mempunyai nilai apertura (NA).

Nilai apertura adalah ukuran daya pisah suatu lensa obyektif yang akan

menentukan daya pisah spesimen, sehingga mampu menunjukkan

struktur renik yang berdekatan sebagai dua benda yang terpisah.

Contoh mikroskop otpik terdapat pada Gambar E.2.3.1:


Kelompok 3 103

Gambar E.2.3.1 Mikroskop Optik beserta komponen-komponen

Skematik Mikroskop Optik

Skematik mikroskop ini dapat dilihat pada Gambar E.2.3.2:

Gambar E.2.3.2 Skematik Alat Mikroskop Optik


Kelompok 3 104

2.3.2 Scanning Elektron Microscop (SEM)

Untuk memahami bagaimana mikroskop elektron dapat bekerja,

penting kiranya untuk dapat membedakan antara magnifikasi dan

resolusi. Magnifikasi adalah bagaimana sesuatu dapat terlihat menjadi

lebih besar dari ukuran sebenarnya. Sedangkan resolusi adalah

seberapa baik kita dapat membedakan antara dua titik yang

berdekatan. Untuk lebih memahaminya dapat dilihat pada Gambar

E.2.3.2.1.

Gambar E.2.3.2.1 Perbedaan magnifikasi dan resolusi.

SEM digunakan untuk mengenal pasti maklumat topografi dari pada

sampel dan struktur permukaan termasuk permukan dalam. Pancaran

elektron membias membentuk garisan pembiasan melintasi

permukaan sampel dan berinteraksi dengan sampel yang

menghasilkan elektron sekunder bergantung kepaa permukaan tofografi

sampel tersebut. Pengumpulan elektron-elektron ini menghasilkan

gambar permukaan sampel dengan baik. Kebelakangan ini,

penggunaan peralatan ini amat popular kerana kebanyakan sampel

boleh dianalisa tanpa melalui pemprosesan sampel yang rumit. Prinsip

kerja dari SEM pada dasarnya hampir sama dengan TEM dimana

sama- sama menggunakan sinar x. Adapun elemen-elemen pendukung

SEM ini adalah:

1. Katoda tungsten

2. Sistem lensa Magnetic

3. Elektroda Elektrostatik

4. CRT ( Tabung Sinar Katoda)

5. Generator Scan

6. Osiloskop


Kelompok 3 105

Adapun Skematik dari SEM yaitu dapat dilihat pada Gambar E.2.3.2.2:

Gambar E.2.3.2.2 Skematik SEM

Adapun langkah awal dari proses dengan SEM ini adalah

penembakan seberkas sinar electron yang diemisikan dari suatu

katoda tungsten panas yang difokuskan oleh suatu sistem lensa.

Kemudian berkas sinar elektron ini dipancarkan dan akan

melewati dua buah lensa kondensor yang nantinya akan diteruskan

ke lensa objektif.

Lensa Objektif dalam hal ini akan berfungsi mengumpulkan pancaran

berkas sinar elektron yang telah dilewatkan ke lensa kondensor dan

menfokuskannya kepermukaan material..

Kemudian dari spesimen berkas sinar elektron ini nantinya kembali

difokuskan dengan menggunakan elektroda elektrostatik paada suatu

alat yang dimiringkan. Sinar datang ini membawa energi yang besar

yang merupakan hamburan electron balik dan akan berubah menjadi

elektron sekunder setelah dipantulkan dari benda uji. Pantulan ini

membawa energi yang rendah sehingga sinar hasil pantulan dapat

dibelokkan yang membentuk sudut akhirnya dapat membentuk

bayangan topografi. Sinar hasil pantulan ini akan diteruskan ke suatu

alat pembesaran foto melalui suatu pipa sinar pantulan. Dari sini akan

didapatkan sinyal dan selanjutnya sinyal ini digunakan untuk

memodulasi terangnya suatu titik pada osiloskop.


Kelompok 3 106

Berkas sinar elektron memindai spesimen dalam banyak cara

didalam sinar katoda (CRT). Dilain pihak generator scan akan

berfungsi untuk mengontrol aliran defleksi. Kemudian koil scanlah

yang mendefleksikan sinar, sehingga sinar searah dengan garis layar.

Prinsip kerja SEM dapat dilihat pada Gambar E.2.3.2.1:

Gambar E.2.3.2.1 Prinsip kerja SEM

2.3.3 Transmision Elektron Microscop (TEM)

TEM menggunakan sinaran elektron untuk menghasilkan image 2D

pada skrin fosfor. TEM berupaya menghasilkan gambar-gambar

yang beresolusi tinggi untuk struktur dalaman tisu haiwan, tumbuhan,

mikroorganisme dan struktur partikal yang halus seperti bakteria, virus

dan DNA. Untuk sampel biologi, ketebalan yang diizinkan 60nm-

90nm. Untuk menghasilkan ketebalan ini, kebanyakan sampel perlulah

diawet menggunakan bahan kimia, didehidrasi dengan larutan dibalut

dengan resin dipotong menggunakan ultramicrotom dan diwarnakan

menggunakan pewarnaan logam berat. Contoh TEM terlihat pada

Gambar E.2.3.3.1:

Gambar E.2.3.3.1 Skematik Alat Transmission Electron Microscope


Kelompok 3 107

Sedangkan skematik spesimen terdapat pada Gambar E.2.3.3.2:

Gambar E.2.3.3.2 Skematik spesimen TEM

Prinsip kerja TEM :

Skematik kontruksi dapat dilihat pada gambar E.2.3.3.3:

Gambar E.2.3.3.3 Skematik konstruksi TEM

Pembentukan Elektron

Skematik penghasilan elektron dapat dilihat pada Gambar E.2.3.3.4 :

Gambar E.2.3.3.4 Skematik Penghasikan Elektron


Kelompok 3 108

BAB III

METODOLOGI

3.1 Peralatan

1. Mesin gerinda

2. Mikroskop optik

3. Amplas

4. Larutan etsa

5. Logam (Fe)

3.2 Skema Alat

Gambar 3.2.1 Skema Alat mikroskop optik


1. Sampel metalografi dipilih

2. Beberapa spesimen diambil dari sampel tersebut..

3. Spesimen tersebut dibingkai dengan resin.

4. Pengamplasan dilakukan mulai dari amplas yang kasar sampai

yang halus.

5. Pemolesan dilakukan.

6. Proses pengetsaan dilakukan (sesuaikan larutan etsa dengan bahan

parameter yang akan diamati)

7. Spesimen diperiksa dibawah mikroskop optik.

8. Struktur mikro dipotret.


Kelompok 3 109

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN


M = 20 kali

L1 vertikal = 11,1 cm

L1 horizontal = 14,8 cm

Jumlah Garis vertikal = 13 buah

Jumlah Garis Horizontal = 9 buah

Gambar E.4.4.1 Struktur Mikro Material


Kelompok 3 110

Garis potong Horizontal :

Gambar E.4.1.2 Garis potong Horizontal

Garis Potong Vertikal :

Gambar 4.1.2 Garis Potong Vertikal


Kelompok 3 111

Tabel E 4.1.1 Garis Potong Vertikal

Garis Titik potong

Horizontal

Titik potong

vertikal

1 25 24

2 17 28

3 18 14

4 23 22

5 20 23

6 28 21

7 18 17

8 18 21

9 22 22

10 21

11 15

12 19

13 14

total 189 261


Kelompok 3 112

4.2 Perhitungan

1. Garis Potong Horisontal

sjumlahgari

TpiTPH

9

189 21

2120

8,14

TPHM

HorizontalLtDh = 0,035

2. Garis Potong Vertikal

sjumlahgari

TPiTPv

13

261 07,20

07,202

1,11

xTPVM

VertikalLtDv

= 0,028

315,02

28,0035,0

2

DvDhrataDrata


Tabel E 4.3.1 Hasil Perhitungan

Garis ∑TP rata-rata (cm) D (cm)Horizontal 21 0,035

Vertikal 20,07 0,028


Kelompok 3 113

4.4 AnalisaPraktikum kali ini yaitu praktikum metalografi. Praktikum ini bertujuan

untuk melihat struktur mikro dan struktur makro material logam. Untuk

praktikum metalografi ini dilakukan beberapa tahapan. Tahapan pertama

adalah pengambilan spesimen (sectioning) yang telah di sawing menjadi

spesimen yang berukuran kecil, tujuannya agar memudahkan untuk

melakukan pengamatan.

Tahapan kedua yang dilakukan adalah pebingkaian (mounting) spesimen

dengan cara meletakan spesimen kedalam botol yang mana nantinya

spesimen tersebut dibenamkan dengan cairan resin dicampur dengan

hardener sebanya 1 : 5 kemudian spesimen yang berada didalam botol dan

telah dibenamkan dengan campuran cairan resin dan hardener di didamkan

sampai cairan tersebut mengeras.

Tahap ketiga adalah memisahkan spesimen uji dari botol dengan cara

merusak atau menghancurkan botol tersebut. Kemudian spesimen diamplas

dengan tingkat kekasaran yang berbeda. Digunakan 3 macam amplas yang

kekerasannya berbeda. Pertama, spesimen diamplas dengan menggunakan

amplas yang sangat kasar sampai bagian bawah spesimen terlihat jelas.

Kemudian diamplas lagi dengan menggunakan amplas yang tidak terlalu

kasar sampai goresan pada bagian bawah spesimen berkurang. Untuk

meyempurnakan bagian bawah spesimen sampai tidak ada gorean lagi,

digunakan amplas yang halus. Guna dari pengamplasan adalah agar goresan

pada bagian bawah spesimen dapat hilang.

Tahap keempat adalah pencelupan bagian bawah spesimen dengan

menggunakan cairan etsa. Cairan etsa yang digunakan adalah campuran

antara HNO3 dengan alkohol. Guna pencelupan bagian bawah spesimen ini

kedalam cairan etsa adalah agar terjadi korosi pada batas butir spesimen

sehingga ada kekontrasan warna antara butir dan batas butir.

Tahap kelima adalah melakukan pengamatan spesimen yang telah

dicelupkan ke cairan etsa dengan menggunakan mikroskop

Tahap keenam adalah pemotretan bentuk butir dan batas butir dari

spesimen, dan dapat menentukan diameter butirnya.


Kelompok 3 114

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Struktur mikro suatu material sangat berpengaruh terhadap material

itu sendiri. Struktur mikro yang beda menghasilkan sifat yang beda pula,

hingga kekuatan dari suatu material tergantung dari struktur mikronya.

Struktur mikro material dapat diketahui dengan metode metalografi.

Metalografi adalah suatu teknik atau media untuk melihat struktur mikro dan

makro material.

Struktur mikro material terlihat lebih jelas, dimana antara butir

dan batas butir terlihat sekali perbedaan, batas butir dalam bentuk garis-garis

dengan warna lebih pekat dari warna butir. Dengan melakukan pengetsaan

didapat ukuran diameter butir dan jenis fasanya.

5.2 Saran

1. Sebaiknya jangan terlalu lama melakukan proses pengetsaan, karena

dapat menyebabkan kerusakan pada spesimen. Sehingga spesimen tidak

bisa diamati.

2. Sebelum melakukan percobaan, sebaiknya prosedur percobaan

dipahami terlebih dahulu. Sehingga dalam pengerjaan terutama dalam

pengamplasan dan pemolesan dapat dilakukan dengan sempurna.

3. Teliti dan berhati-hatilah saat grinding dan polishing agar mendapatkan

hasil yang maksimal.

PERLAKUAN PANAS

ASISTEN: FAUZAN

Laporan Akhir Praktikum Metalurgi Fisik 2014/2015 Perlakuan Panas

Kelompok 3 115

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Metalurgi adalah ilmu yang mengkaji proses pengolahan dan perekayasaan

mineral dan logam. Produk yang terbuat dari logam banyak kita jumpai sehari-

hari, contohnya roda gigi pada kendaraan bermotor, dan lainnya. Proses

pembuatan produk tersebut tidak lepas dari peran serta metalurgi yang

mempelajari tentang karakteristik logam. Perlakuan panas merupakan salah

satu disiplin ilmu yang mempelajari proses pemanasan dan pendinginan untuk

menghasilkan sifat-sifat yang diinginkan. Maka dari itu dilakukanlah

praktikum perlakuan panas ini, agar material yang diproses didapatkan sifat

material sesuai dengan yang di inginkan.


1. Mempelajari prosedur perlakuan panas.

2. Mengetahui pengaruh perlakuan panas dan media celup terhadap

kekerasan logam.

1.3 Manfaat

1. Mengetahui sifat mekanik material

2. Mengetahui prosedur perlakuan panas

3. Mengetahui pengaruh media pendingin terhadap kekerasan logam


Kelompok 3 116

Gambar F.2.2.1 Skema Proses Perlakuan Panas

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Definisi Perlakuan Panas

Heat treatment merupakan serangkaian proses perlakuan termal terhadap

logam untuk memperoleh sifat mekanik tertentu dan sesuai dengan yang di

inginkan. Pemanasan dilakukan sampai mencapai temperatur austenit (912oC) karena pada temperatur tersebut karbon larut padat dalam Fe. Pada

temperatur ini ditahan (holding) beberapa saat untuk meratakan pemanasan

diseluruh permukaan dan diseluruh bagian spesimen. Temperatur pemanasan

yang umum dilakukan adalah:

To = A3 + 100 oC

To = Temperatur yang dicapai pada tungku

A3 = Batas temperatur pada fasa austenite dengan penambahan 100 oC untuk

panas merata dan berada dalam grafik fasa austenite

2.2 Skematik Proses Perlakuan Panas

Skematik proses perlakuan panas dapat dilihat pada Gambar F.2.2.1.


Kelompok 3 117

a. Heating

Yaitu pemanasan material hingga temperatur austenit (910°C), temperatur

ini dipilih karena pada temperatur itulah material berada keadaan tidak

seimbang. Untuk merubah fasa dari suatu material maka material tersebut

harus dipanaskan sampai keadaan tidak seimbang.

b. Holding

Pada keadaan ini spesimen dibiarkan pada temperatur austenit tujuannya

agar semua bagian spesimen mendapat panas yang merata.

c. Colding

Colding adalah pendinginan spesimen, ada tiga metoda untuk melakukan

pendinginan yaitu :

Quenching yaitu pendinginan cepat dengan mencelupkan spesimen

kedalam media pendingin seperti air garam, air, oli.

Normalizing yaitu pendinginan lambat diudara yang bertujuan

untuk penormalan material kembali.

Annealing yaitu pendinginan lambat di dalam tungku yang

bertujuan untuk mengurangi kekerasan material.

d. Tempering

Tempering yaitu pemanasan spesimen kembali hingga temperatur

eutectoid lalu diholding kemudian dilakukan pendinginan di dalam tungku

atau di udara. Tempering ada dua yaitu austempering dan martempering.

2.3 Jenis-Jenis Heat Treatment

Jenis – Jenis Heat treatment :

1. Spherodizing

Proses ini bertujuan untuk membuat baja karbon tinggi menjadi lunak

secara merata dan lebih mudah dikerjakan dengan mesin. Adapun proses

pada spherodizing adalah:

Pemanasan dilakukan sedikit di bawah titik kritis.

Pendinginan secara perlahan-lahan.


Kelompok 3 118

2. Casc Hardening

Proses ini bertujuan untuk membuat permukaan material menjadi lebih

keras daripada bagian intinya. Casc Hardening terdiri dari beberapa

proses:

a. Carburizing

Proses heat treatment pada permukaan baja karbon yang memiliki

hardenability rendah dengan menambahkan kadar karbon secara

difusi.

Proses carburizing:

Baja dimasukkan kedalam tungku.

Dipanaskan sampai temperatur austenit.

Ditambahkan karbon pada material.

Dilanjutkan dengan quenching.

Setelah proses ini dilakukan pada material, sifat material akan

berubah menjadi lebih keras dan tahan uji.

b. Nitriding

Proses pemanasan material dalam ruangan yang mengandung

nitrat. Setelah proses ini dilakukan pada material, sifat material

akan berubah menjadi lebih keras pada permukaan, tahan aus,

memiliki kakuatan fatiq yang tinggi dan tahan korosi.

c. Induction Hardening

Proses ini dilakukan pada baja karbon tinggi, kawat dililitkan

seperti kumparan lalu dipanaskan dengan energi listrik kemudian

dilakukan quenching.

d. Carbonitriding

Proses ini dilakukan pada baja karbon rendah, pemanasan

dilakukan dengan penambahan karbon dan nitrit


Kelompok 3 119

2.4 Kurva CCT Dan TTT

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

tidak terbentuk bainit. Sedangkan pada TTT dilakukan holding dan terbentuk

bainit.

a. Baja Hypoeutectoid

Baja hypoeutectoid adalah baja dengan kadar C antara 0,02-0,76 %.

Jika baja dengan kadar Co=0,4 %C didinginkan dan temperatur 900°C.

Pada baja Hypoeutectoid ini perbedaan antara kurva CCT dan TTT

adalah pada diagram CCT proses pendinginan dilakukan secara kontinu

terhadap waktu. Sedangkan diagram TTT ditandai dengan adanya

holding terlebih dahulu untuk mendapatkan fasa yang lunak dan ulet,

dapat dilihat pada Gambar F.2.4.1.

Gambar F.2.4.1 Kurva CCT dan TTT Baja Hypoeutektoid

b. Baja Eutectoid

Jika baja eutectoid dengan kadar C=0,8 % didinginkan dari temperatur

misal 800°C sampai temperatur kamar, maka akan terjadi serangkaian

perubahan fasa (transformasi fasa).

Stuktur mikro yang terbentuk berupa lapisan a (ferrite) dan cementite

(Fe3C). Struktur ini dinamakan perlit (pearlite). Struktur perlit ini

disebabkan karena perbedaan konsentrasi C antara fasa (0,8 %C), ferit

(0,02 %C) dan cementite (6,7 %C) sehingga terjadi difusi.


Kelompok 3 120

Pada baja eutectoid ini perbedaan antara kurva CCT dan TTT adalah pada

diagram CCT proses pendinginan dilakukan secara kontinu terhadap

waktu. Sedangkan diagram TTT ditandai dengan adanya holding terlebih

dahulu untuk mendapatkan fasa yang lunak dan ulet, dapat dilihat pada

Gambar F.2.4.2

Gambar F.2.4.2 Kurva CCT dan TTT Baja Eutectoid

.

c. Baja Hypereutectoid

Baja hypereutectoid adalah Baja dengan kadar C antara 0,8-2,14 %.

Perubahan fasa yang terjadi selama pendinginan.

Pada baja Hypereutectoid ini perbedaan antara kurva CCT dan TTT

adalah pada diagram CCT proses pendinginan dilakukan secara kontinu

terhadap waktu. Sedangkan diagram TTT ditandai dengan adanya

holding terlebih dahulu untuk mendapatkan fasa yang lunak dan ulet,

dapat dilihat pada Gambar F.2.4.3.

Gambar F.2.4.3 Kurva CCT dan TTT Baja Hypereutectoid


Kelompok 3 121

BAB III

METODOLOGI

3.1 Peralatan

1. Tungku

2. Spesimen

3. Tang Penjepit

4. Media quenching, air, minyak, oli dan air garam

5. Rockwell hardness tester

3.2 Skema Alat

Gambar F.3.2.1 Skema Uji Heat Treatment


Kelompok 3 122


1. Tungku dihdupkan dan diatur sekitar 900oC.

2. Setelah mencapai temperatur yang ditetapkan, spesimen dimasukkan,

dipanaskan selama tiga puluh menit.

3. Media quenching berupa air, oli, dan air garam disiapkan.

4. Setelah spesimen dipanaskan, lalu spesimen dicelupkan.

5. Spesimen dibersihkan dan permukaan dihaluskan.

6. Kekerasan spesimen diukur lima titik.


Kelompok 3 123

BAB IV

DATA DAN PEMBAHASAN


Tabel F.4.1.1 Data Percobaan

No. Titik

Pengujian

Media Pendinginan (HRA)

Oli Udara Tungku

1 61,9 52,9 43,4

2 63,9 52,9 47,9

3 65,9 55,9 46,4

4 65,9 55,4 46,9

5 64,9 55,4 47,4

4.2 Pengolahan Data

A. Quenching

Titik 1

HRA = 61,9

X = BHN = 238,8

Titik 2

HRA = 63,9

X = BHN = 265,4

Titik 3

HRA = 63,9


Kelompok 3 124

X = BHN = 281,3

Titik 4

HRA = 65,9

X = BHN = 295,4

Titik 5

HRA = 64,9

X = BHN = 281,3

B. Normalizing

Titik 1

HRA = 52,9

X = BHN = 168,2 Titik 2

HRA = 52,9

X = BHN = 168,2 Titik 3

HRA = 55,9

X = BHN = 189

Titik 4

HRA = 55,4


Kelompok 3 125

X = BHN = 184

Titik 5

HRA = 55,4

X = BHN = 184C. Annealing

Titik 1

HRA = 43,4

X = BHN = 122,6

Titik 2

HRA = 47,9

X = BHN = 140,8

Titik 3

HRA = 46,4

X = BHN = 136,6

Titik 4

HRA = 46,9

X = BHN = 138,6

Titik 5

HRA = 47,4


Kelompok 3 126

X = BHN = 139,8


Tabel F.4.3.1 Data Percobaan

No. Titik

Pengujian

Media Pendinginan (BHN)

Oli Udara Tungku

1 238,8 168,2 122,6

2 265,4 168,2 140,8

3 281,3 189 136,6

4 295,4 184 138,6

5 281,3 184 139,8

4.4 Grafik

Gambar F.4.4.1 Grafik Kekerasan BHN


Kelompok 3 127

4.5 Analisa

Percobaan perlakuan panas ini, material dipanaskan sampai mencapai

temperatur austenite (910ºC), kemudian dilakukan holding yang bertujuan

agar panas merata di seluruh bagian material. Kemudian dilakukan proses

pendinginan, pertama di quenching dengan media celup oli, kedua

normalizing dengan udara (temperatur kamar) dan yang ketiga annealing

yang didinginkan di dalam tungku. Setelah didinginkan kemudian dilakukan

pengujian kekerasan material menggunakan mesin uji keras Rockwell pada

beban HRA, yang kemudian akan dikonversikan menjadi satuan Brinell

(BHN) dengan bantuan tabel konversi kekerasan.

Menurut teori nilai kekerasan tertinggi adalah material yang didinginkan

dengan cara quenching , lalu material yang didinginkan dengan cara

normalizing dan nilai yang terendah adalah jika material didinginkan dengan

cara annealing. Pada praktikum yang telah dilakukan, didapatkan urutan nilai

kekerasan material sesuai dengan cara pendinginan yang dilakukan.

Didapatkan nilai kekerasan material tertinggi yaitu pada pendinginan

quenching, kemudian normalizing dan yang terakhir annealing. Didapatkan

hasil praktikum yang sama dengan teori. Material yang di quenching

memiliki nilai kekerasan tertinggi karena fasa martensit yang terbentuk pada

material bersifat keras dang getas. Sedangkan annealing mempunyai

kekerasan terendah karena pada saat pendinginan atom C terpisah dengan

atom Fe sehingga terbentuk fasa pearlite kasar yang bersifat ulet.

Kesalahan yang terjadi saat praktikum adalah tidak datarnya permukaan

material setelah dipotong, kemudian digerinda atau dihaluskan. Akibatnya

data yang didapatkan saat melakukan pengujian dengan mesin uji keras

Rockwell hasilnya tidak seratus persen akurat.


Kelompok 3 128

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Pada percobaan perlakuan panas dilakukan prosedur dengan material

dipanaskan pada temperatur 900oC lalu diholding selama tiga puluh menit,

setelah diholding material didinginkan dengan media air, oli, udara dan

didalam tungku, setelah mencapai temperatur normal material dibersihkan

dengan amplas dan dilakukan pengujian kekerasan dengan mesin uji keras

rockwell C.

Pengaruh perlakuan panas pada media pendingin adalah terjadi proses

quenching pada oli mengakibatkan material keras dan getas. Nilai kekerasan

tertinggi pada material yang didinginkan dengan cara quenching. Pada

normalizing nilai kekerasan pada material kembali seperti semula. Dan nilai

kekerasan terendah pada material yang didinginkan dengan cara annealing.

5.2 Saran

Untuk Praktikum selanjutnya disarankan agar :

1. Usahakan permukaan spesimen benar-benar datar.

2. Teliti melihat yang tertera pada mesin uji keras Rockwell.

3. Pahami cara menggunakan alat-alat praktikum.

4. Hati-hati saat melakukan peralatan permukaan spesimen.

DAFTAR PUSTAKA

ASM, “Metal Hand Book”, Vol 7 & 8.

Callister , W . D, “Material Science & Engineering An Introduction” , JhonWilley & Sons.

Clark, Herney, “Physical Metallurgy For Enginers”,D Van Nostrand Co.

David, H.E et-al, “The testing and Inspection of Engineering Materials” , McGraw – Hill Book Co.

Dieter, G . E, “ Mechanical Metallurgy” , Mc Graw – Hill Book Co.

Kehl, “The Principles Of Metalographic Laboratory pratife”, Mc Graw – HillBook Co.

Smith, W. F, “Principles of Materials Science and Engineering”, Mc Graw-Hill,Singapore, 1996.

LAMPIRAN B

DOKUMENTASI

TUGAS SEBELUM PRAKTIKUM

1. Mekanisme penumpukan dan perbanyakan dislokasi :

Mekanisme penumpukan dislokasi terjadi karena adanya pembebanan .

Dislokasi - dislokasi yang ada menumpuk dan terkonsentrasi pada satu tempat

hingga terjadilah strain hardening umumnya penumpukan dislokasi merupakan

dislokasi yang terhambat pergerakannya.

2. Grafik Gibbs Free Energy adalah grafik yang memperlihatkan energi sisa padamaterial setelah material di deformasi

3. Fenomena anihilasi yaitu peristiwa menghilangnya dislokasi karena bentuk

dislokasi tidak sama tapi kongruen.

Fenomena poligonisasi yaitu peristiwa mantul atau bertolaknya dislokasi

karena bentuk dislokasi adalah sama.

Gambar :

Anihilasi Poligonisasi

TUGAS SETELAH PRAKTIKUM

1. Skematik Recovery dan Recrystallization :

Annealing temperature( ˚F )

Pengertian :

Dari skematik diatas dijelaskan dimana pada proses recrystallization

terjadi penurunan kekerasan, dan peningkatan elongotion bahan. Sedangkan

pada proses recovery kekuatan dan kekerasan material tidak berubah.

Pada saat mengalami deformasi, tegangan sisa mengalami kenaikan, begitu

pula dengan kekuatan dan kekerasan juga mengalami kenaikan yang cukup

drastis.Sedangkan keuletan material saat mengalami deformasi malah menurun.

Pada peristiwa recovery, nilai kekuatan dan kekerasan cenderung stabil,

sedangkan tegangan sisa menurun dan keuletan mengalami

kenaikan.Selanjutnya pada peristiwa recrystallization tegangansisa beserta

kekuatan dan kekerassannya cenderung mengalami penurunan, akan tetapi nilai

keuletannya meningkat.

Perubahan yang terjadi cenderung kembali keposisi semula pada peristiwa

grain growth.Begitu juga halnya dengan keuletan, kekerasan, kekuatan, ukuran

butir dan tegangan sisa .Semuanya kembali kekeadaan sebelum di deformasi

seiring dengan pertumbuhan ukuran butir.

2. Penurunan kekerasan terjadi saat range temperatur transisi antara T kamar –

100ºC, T = 100ºC –T = 200ºC dan T = 200ºC – T = 300ºC, Penurunan

kekerasan terjadi pilhan temperature pemanasan yang diberikan.

3. Material tidak perlu/tidak bisa terkristalisasi jika regangan atau deformasinya

nol. Hal yang menyebabkan terkristalisasinya suatu material adalah akibat

pemanasan material yang terdeformasi, kalau seandainya tidak terdeformasi

karena istilah recrystallization tidak ada.

4. Jika semakin besar deformasi yang diberikan dan semakin besar atau semakin

tinggi pula temperatur pemanasan makam material makin cepat mengalami

recrystallization namun tingkat kekuatan dan kekerasannya menurun.

LAMPIRAN C

DOKUMENTAS SPESIMEN


1. Jelaskan perbedaan sifat mampu kersa dengan kekerasan.

Sifat mampu keras adalah kemampuan logam menerima peningkatan

kekerasan.

Kekerasan material adalah kemampuan material untuk menahan deformasi

plastis lokal akibat adanya penetrasi pada permukaan.

2. Apa yang disebut dengan kurva hardenability dan hardenability band.

Hardenability adalah kura mampu kerasa yang diperoleh dari pengukuran

kekerasan disepanjang spesimen.

Kurva Hardenability Band menggambarkan range-range sifat mampu keras

suatu logam. Jadi, kekerasan suatu material akan berada dalam range tersebut

jika dilakukan proses pemanasan.

3. Faktor-faktor yang mempengaruhi sifat mampu keras,

Kecepatan pendinginan

Annealing : Dibiarkan dalam tungku, material lebih lunak dari

semula.

Normalizing : dibiarkan dingi diudara, sifat material kembali kebentuk

semula.

Quenching : didinginkan secara cepat dengan media air garam, air,

dan oli. Materialnya lebih keras dari sebelum diquenching.

Komposisi kimia

Semakin banyak unsur kimia yang menyusun suatu material , maka makin

keras material tersebut.

Kandungan karbon

Semakin banyak karbon dalam suatu material maka makin keras material

tersebut.

Ukuran butir

Semakin besar ukuran butir, maka tingkat mampu keras material makin

rendah.

Temperatur pemanasan

Kemampuan keras lebih tinggi jika pemanasan dilakukan sampai

temperatur austenit.


1. Dari data yang didapatkan, terbukti bahwa kecepatan pendinginan berpegaruh

terhadap kekuatan material pada data dapat dilihat. Bahwa pada ujung

spesimen yng mengalami quencing mamiiki kekerasan 95,8 HRC. Sedangkan

pada titik pangkal yang tidak mengalami quencing secara lansung atau

pedinginannya lebih lambat kekerasannya lebih rendah, contoh titik delapan

dengan kekerasan 71,8 HRC. Tetapi dari kandungan karbon tidak dapat

dibuktikan, karena spesimen yng digunakan cuman satu, yang kandungan

karbonnya sama. Begitupun ukuran butir, spesimen yang digunakan juga

dengan ukuran butir yang sama.

2. Kurva Hardenbility band

3. Secondary Hardening Tempering dilakukan karena material terlalu getas dan

untuk menuranginya dilakukan proses heat treatment.

1 2 3 4 5 6 7 8HRC MAX 31,25 20,42 17,12 15,63 15,06 14,20 13,71 13,02HRC MIN 25,56 17,42 14,94 13,69 13,07 12,61 12,11 11,50HRC PRAKTIKUM 57,65 46,4 27 31,1 20,95 15 9 10

0,0010,0020,0030,0040,0050,0060,0070,00

KEKE

RASA

N (H

RC)

HRC vs Posisi

LAMPIRAN D

DOKUMENTASI


1. Jelaskan prinsip dari sel Galvanik!

Gerakan elektron dalam sirkuit eksternal akibat adanya reaksi redoks. Aturan

dari sel volta (sel galvanik) yaitu :

- Terjadinya perubahan dari energi kimia menjadi energi listrik.

- Pada anoda, elektron adalah produk dari reaksi oksidasi ; anoda kutub

negatif.

- Pada katoda, elektron adalah reaktan dari reaksi reduksi ; katoda kutub

negatif.

- Elektron mengalir dari anoda ke katoda.

2. Jelaskan faktor-faktor korosi basah!

- Lingkungan yang basah

- Pada temperatur yang rendah

- Berbagai bentuk korosi yang berbeda.

3. Tuliskan deret volta

K – Ca – Na – Mn – Al – Zn – Fe – Sn – Pb – H – Cu – Hg – Ag – Pt – Au

Anodik Katodik

Deret Volta mengambil dua buah logam berbeda potensial bertujuan untuk

menentukan harga potensialnya.

4. Pengaruh pH terhadap korosi!

pH netral adalah 7, sedangkan pH < 7 bersifat asam dan korosif.

Sedangkan untuk pH > 7 bersifat basa dan korosif. Tetapi untuk besi, laju

korosi rendah pada pH antara 7 sampai 13. Laju korosi akan meningkat pada

pH < 7 dan pH > 13

TUGAS SESUDAH PRAKTIKUM

1. Buat kurva dan analisa antara massa yang hilang terhadap perubahan

potensial

Analisa : Jika tegangan yang diberikan besar, maka laju korosi yang

didapat juga makin besar dan berat yang hilang juga besar dan sebaliknya.

Pada kurva diatas kemungkinan yang mempengaruhi adalah jenis logam yang

berbeda. Al lebih banyak kehilangan w loss dari pada SS jika diberikan

perubahan voltase.

2. Bagaimana cara mengurangi laju korosi pada bagian kapal yang terbuat dari

pelat baja?

Cara menguranginya secara umum dilakukan dengan cara pelapisan cat

dan pemasangan zinc-anoda. Dengan memasang zat yang lebih anodic akan

terjadi korosi pada umpan katodik (seperti lapisan atau paku) terlebih dahulu.

-0,05

0

0,05

0,1

0,15

0,2

10 volt 20 volt

massa

Voltase

SS

Al

LAMPIRAN E

DOKUMENTASI SPESIMEN


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:

Ukuran atau dimensi butir

Keteraturan butir

Warna

Hasil deformasi plastis

Eksistensi dari zat pengotor dan cacat-cacat pada butir.

3. Prosedur penyiapan spesimen untuk pemeriksaan metalografi:

a. Pengambilan spesimen (sectioning)

Pengambilan spesimen dilakukan untuk memudahkan proses

selanjutnya, adanya keterbatasan alat yang digunakan untuk

pengamatan dan adanya kesamaan antara material dengan sampel yang

diambil.

b. Pembingkaian (Mounting)

Pembingkaian dilakukan untuk memudahkan proses selanjutnya dan

agar mudah dipegang. Pembingkaian dilakukan dengan menggunakan

resin dan hardener. Perbandingan yang digunakan adalah 3 : 1.

c. Pengamplasan (Grinding)

Pengamplasan bergunakan untuk meratakan permukaan dan

menghilangkan daerah deformasi plastis.

d. Pemolesan (Polishing)

Pemolesan dilakukan agar spesimen /material dapat mengkilap.

Pemolesan dilakukan dengan menggunakan polishing machine.

e. Pengetsaan (Etching)

Proses pengetsaan dilakukan dengan menggunakan larutan etsa yang

bertujuan untuk mengkorosikan batas butir, sehingga ada kekontrasan

warna antara butir dan batas butir.

f. Pengamatan (Viewing)

Pengamatan dapat dilakukan dengan menggunakan beberapa media

pengamatan, yaitu : mikroskop optik, SEM dan TEM.

g. Pemotretan

Pemotretan dilakukan untuk dapat melihat struktur mikro material

dengan jelas dan dapat menentukan diameter butirnya.

4. 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

Mempunyai kelarutan Karbon (C) maksimum 2,1 % pada suhu

910o C.

Sel satuannya FCC.

Terbentuk pada suhu 723o C- 1492 o C.

c. Pearlit

Mempunyai kelarutan Karbon (C) maksimum 0,27 % pada

suhu 727o C.

Merupakan fasa ganda.

Campuran anatara ferrit dan sementit.

d. Martensit pada baja

Sel satuannya BCC.

Mengalami proses quenching.


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

spesimen yang halus dan mengkilat.

2. Tujuan pengetsaan adalah untuk mengkorosi batas butir pada permukaan

spesimen 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 spesimen 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

LAMPIRAN F

DOKUMENTASI SPESIMEN


1. Fasa martensit adalah fasa terkeras dari baja paduan yang terbentuk akibat

pendinginan yang cepat dari fasa austenit yang terjadi dibawah suhu

eutectoid.

Mekanisme terbentuknya martensit:

Fasa martensit terbentuk akibat pendinginan cepat dari fasa austenit karena

suhu austenit tidak stabil sehingga berubah menjadi temperatur pemusatan

ruang secara serentak. Tanpa atom yang bergerak melebihi fraksi manometer

karena berlangsung tanpa difusi dan perubahan sangat cepat.

2. Pemanasan terlalu lama terhadap struktur mikro baja akan menyebabkan

terjadinya perubahan fasa sehingga kekerasan suatu material akan

menurun/menimbulkan kerapukan yang disebabkan oleh butir kristal yang

membesar.

3. Diagram fasa daerah pemanasan untuk proses pelunakan dan pengerasan

baja.

Gambar F.6.1 Grafik pelunakan dan pengerasan baja

Ket :

1. Pemanasan Pendahuluan

2. Pemanasan Penyelesaian

3. Pemanasan Pengejutan

ToC

2210150

1 3 4 t

4. Struktur widmanstaten adalah struktur dan dalam orientasi pemipitasi perit.

Proses terbentuknya :

Baja karbon rendah dipanaskan hingga temperatur kritis + P bertransformasi

menjadi dan temperatur kritis batas butir rata-rata mencapai minimum.

Pemanasan selanjutnya menghasilkan butir yang besar.

Baja karbon menengah sama dengan baja karbon rendah tetapi pembesaran butir

dimulai dari satu pengerasan.


1. Temperatur pemanasan hingga suhu austenit adalah karena fasa austenit merupakan

fasa tunggal yang dapat berubah menjadi fasa lain. Selain itu, pada fas austenit

karobn (C) larut padat dalam Fe.

2. Pada praktikum kali ini, media quenching yang meghasilkan kekerasan paling tinggi

adalah oli. Karena pada oli terjadi pendinginan secara cepat sehingga diperoleh

kekerasan yang tinggi. Dimana saat material dipanaskan, atom C dan Fe akan

melarut, kemudian didinginkan secara tiba-tiba sehingga atom-atom tersebut akan

saling berikatan tanpa lepas terlebih dahulu, sehingga menghasilkan kekerasan yang

tinggi

3. Baja karbon rendah sulit ditingkatkan kekerasannya karena kadar karbonnya yang

rendah tidak memungkinkan menghasilkan martensit 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 martensit. Bahan dipanaskan hingga temperatur austenit

kemudian dicelup cepat untuk mendapatkan martensit 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 setela pendinginan hingga suhu diatas

martensit kemudian dilakukan penahanan suhu diatas hingga suhu tersebut

menjadi trasnformasi isotermal. Austenit dibiarkan tertransformasi secara termal

menjadi ferit dan karbida diatas martensit.

b. Proses martempering

Proses pencelupan terputus setelah pencelupan langsung hingga diatas martensit.

Kemudian material didinginkan secara lambat, austenit berubah menjadi

martensit yang seragam dan tidak terjadi distorsi.

KELOMPOK 3

Documents

Transcript of KELOMPOK 3