Bab I

Pendahuluan

1.1. Latar Belakang

Pengetahuan metalografi pada dasarnya adalah mempelajari karakteristik atau

susunan dari suatu logam atau paduan logam dalam hubungannya dengan suatu analisis

kimia dan metalografi dari suatu logam atau paduan logam. Biasanya logam tidak

memiliki keseluruhan potongan disebabkan oleh pembawaan heterogen dalam logam.

Dewasa ini terdapat beberapa jenis bahan yang digunakan pada industri-industri

atau tujuan-tujuan lain. Untuk mendapatkan material yang baik harus diketahui segala hal

mengenai karakteristik struktural atau susunan dari logam atau paduan logam yang akan

dipakai atau digunakan pada industri-industri atau untuk keperluan lainnya.

Dengan mengetahui karakteristik susunan atau struktur dari suatu logam maka

dengan mudah kita dapat memilih bahan untuk suatu konstruksi tertentu. Dengan

melakukan pengujian metalografi maka dapat dilakukan berbagai jenis perubahan pada

suatu material setelah mengetahui karakteristiknya.

Maka tidak dapat dipungkiri bahwa pengujian metalografi sangat berperan bagi

dunia industri. Oleh karena itu kita harus berusaha mencari material yang memiliki sifat

dan karakteristik yang baik.

1.2. Tujuan dan Manfaat Pengujian

- Tujuan Pengujian

1. Untuk mengetahui karakteristik logam dan struktur logam dalam hubungannya

dengan sifat-sifat fisik dan mekaniknya.

2. Untuk mengetahui kekerasan dan keuletan suatu logam dan paduannya.

3. Mengetahui fase-fase yang terjadi pada saat pendinginan dilakukan.

4. Mengetahui reaksi-reaksi pembentukan.

- Manfaat Pengujian

1. Mengetahui pengaruh perlakuan panas terhadap karakteristik logam.

2. Mengetahui pengaruh media pendingin dan massa jenis terhadap karakteristik

logam.

3. Dapat menganalisa dan melihat struktur yang terbentuk lewat pemotretan struktur.

4. Dengan mengetahui sifat logam maka dapat dipilih bahan sesuai dengan kebutuhan

suatu konstruksi yang akan dibuat.

Bab II

Landasan Teori

2.1. Teori Dasar

Pengetahuan metalografi ialah penggambaran secara topografi atau penampakan

mikrostruktur dari permukaan material yang telah disiapkan. Sifat-sifat dan kekhasan dari

suatu material dikendalikan oleh strukturnya yang diperlajari dalam metalografi.

Pada teknik ini, permukaan planar dipersiapkan untuk mendapatkan penyelesaian

yang halus. Bahan kimia atau metode lain dari pengetsaan biasanya digunakan untuk

menggambarkan penampakan mikrostruktur atau makrostruktur, yang mengandung

informasi mengenai distribusi fasa, ukuran butir, kepadatan struktur, dan proses termo-

mekanikanya

Metalografi juga digunakan untuk mengkarakterisasi bentuk makroskopik dan

mikroskopik pada bagian planar dari las, brazes, dan komponen-komponen yang telah

dipabrikasi. Pada analisis kegagalan, morfologi atau keretakan korosi dapat

dikarakterisasi pada cara tes kegagalan. Sampel yang telah disiapkan dapat diperiksa oleh

mata biasa, mikroskop cahaya, dan atau mikroskop electron.

Contoh:

Struktur mikro pelet dari serbuk yarosit hasil pengolahan yang disinter pada berbagai suhu.A.1100°C, B. 1200°C, dan C. 1300°C.Warna gelap (hitam), Pori dan warna terang, matriks Fe2O3.

A

C

B

40μm

Informasi analitik

- Macrostructure evaluation: pengetsaan kimiawi lebih mendalam biasanya digunakan

untuk mengkarakterisasi material inhomogeneteis skala besar pada komposisi,

struktur, massa jenis, dll. Metode ini biasanya berguna untuk lasan, coran, tempaan,

dan gabungan matriks-organik pada susunan, kerusakan/cacat, dan strukturnya.

- Microstructure evaluation: penampakan karakteristik mengandung informasi

mengenai komposisi, distribusi fasa, sifat-sifat fisik dan mekanik, proses

termomekanika dan kerusakan-kerusakan.

- Quantitative metallography: penampakan yang diobservasi dapat dianalisa untuk

mendapatkan ukuran karakteristik termasuk ukuran butir, fase pecahan volume, dan

dimensi-dimensi linearnya. Ukuran-ukurannya dapat diperoleh dengan cara manual

atau dengan metode semi-automatic komputerisasi dari gambar digital yang

diperoleh.

Aplikasi khas

- Verifikasi perlakuan panas logam paduan

- Pengukuran ketebalan lapisan

- Pengevaluasian pada sendi pematrian atau lasan

- Penentuan kedalaman pengerasan permukaan

- Pengevaluasian ketahanan korosi

- Analisis kegagalan

- Kerusakan mikroskopik pada perlengkapan semikonduktor

- Susunan mikroskopik

Struktur butir

Diagram besi-besi karbida

Keterangan:

1. Sementit

Juga dikenal sebagai besi karbida yang memiliki rumus kimia, Fe3C. Sementit

mengandung 6,67% karbon. Memiliki tipikal keras dan campuran interstisial rapuh

dari kekuatan tariknya yang rendah (kurang lebih 5000 psi) tetapi memiliki kekuatan

tekan yang tinggi. Struktur kristalnya adalah ortorombik.

2. Austenit

Juga dikenal sebagai besi gamma (γ), yang merupakan sebuah larutan padat

interstisial dari karbon yang dilarutkan dalam besi yang memiliki struktur kristal face

centered cubic (FCC). Sifat-sifat austenit rata-rata adalah:

Tensile strength 150,000 psi.

Elongation 10 % in 2 in gage length.

Hardness Rockwell C 40

Toughness High

Table 1. Sifat-sifat dari austenit

Gbr. 1. Struktur kristal austenit

Normalnya austenit tidak stabil pada suhu kamar. Tapi di bawah kondisi-kondisi

tertentu mungkin saja austenit dihasilkan pada suhu kamar.

3. Ferrit

Juga dikenal sebagai besi alpha (α), yang merupakan larutan padat interstisial dari

sejumlah kecil karbon yang dilarutkan dalam besi yang memiliki sturktur kristal body

centered cubic (BCC). Ferrit adalah struktur yang paling lembut pada diagram besi-

besi karbida. Sifatnya rata-rata adalah:

Tensile Strength 40,000 psi

Elongation 40 % in 2 in gage length

Hardness Less than Rockwell C 0 or less than

Rockwell B 90.

Toughness Low

Table 2. Properti dari ferrit.

Gbr. 2. Struktur kristal ferrit (besi alpha)

4. Perlit (α + Fe3C)

Merupakan campuran eutektoid yang mengandung 0,83% karbon dan terbentuk pada

suhu 1333°F melalui pendinginan yang sangat lambat. Bentuknya sangat datar dan

merupakan campuran antara ferrit dan sementit. Struktur dari perlit seperti matriks

putih (dasarnya dari ferrit) termasuk bentuk pipihnya yang seperti sementit. Sifat rata-

ratanya adalah:

Tensile Strength 120,000 psi

Elongation 20 % in 2 in gage length

Hardness Rockwell C 20 or BHN 250-300

Table 3. Properti dari perlit

Gbr. 3. Mikrostruktur dari perlit (cahaya dasarnya adalah matriks ferrit, garis hitamnya adalah jaringan

sementit)

Diperlukan sejumlah dosis dari karbon dan sejumlah dosis dari besi untuk

membentuk sementit (Fe3C). Begitu juga perlit yang membutuhkan sejumlah dosis

dari sementit dan ferrit.

Jika karbon yang diperlukan tidak cukup, yaitu kurang dari 0,83%, besi dan

karbonnya akan menyatu membentuk Fe3C sampai seluruh karbonnya habis terpakai.

Sementit ini akan bergabung dengan sejumlah ferrit untuk membentuk perlit.

Sejumlah sisa dari ferrit akan tinggal didalam struktur sebagai ferrit bebas. Ferrit

bebas juga dikenal sebagai ferrit proeutektoid. Baja yang mengandung ferrit

proeutektoid disebut juga sebagai baja hipoeutektoid.

Bagaimanapun, jika terdapat kelebihan karbon diatas 0,83% pada austenit, perlit akan

terbentuk, dan kekurangan karbon dibawah 0,83% akan membentuk sementit.

Kelebihan kandungan sementit diletakkan pada batas butir. Kelebihan kandungan

sementit ini juga dikenal sebagai sementit proeutektoid.

5. Ledeburit

Adalah campuran eutektik dari austenit dan sementit. Ledeburit mengandung 4,3%

karbon dan menandakan keeutektikan dari besi cor. Ledeburit terbentuk ketika

kandungan karbon lebih dari 2%, yang ditunjukkan oleh garis pembagi pada diagram

equilibrium diantara baja dan besi cor.

6. Besi δ

Besi δ terbentuk pada suhu diantara 2552 dan 2802°F. dia terbentuk dari kombinasi

dengan melt hingga sekitar 0,5% karbon, kombinasi dengan austenit hingga sekitar

0,18% karbon dan keadaan fasa tunggal hingga sekitar 0,10% karbon. Besi δ

memiliki struktur kristal body centered cubic (BCC) dan memiliki sifat magnetik.

Reaksi-reaksi pembentukan

Martensit

Perbedaan antara austenit dengan martensit adalah, dalam beberapa hal, cukup kecil:

pada bentuk austenit sel satuannya berbentuk kubus sempurna, pada saat

bertransformasi menjadi martensit bentuk kubus ini berdistorsi menjadi lebih panjang

dari sebelumnya pada satu dimensi dan menjadi lebih pendek pada dua dimensi yang

lain. Gambaran matematis dari kedua struktur ini cukup berbeda, untuk alasan-alasan

simetri, tapi ikatan kimia yang tertinggal sangat serupa. Tidak seperti sementit, yang

ikatannya mengingatkan kita kepada material keramik, kekerasan pada martensit sulit

dijelaskan dengan hubungan-hubungan kimiawi. Penjelasannya bergantung kepada

perubahan dimensi struktur kristal yang tidak kentara dan kecepatan transformasi

martensit. Austenit bertransformasi menjadi martensit pada pendinginan yang kira-

kira setara dengan kecepatan suara – terlalu cepat bagi atom-atom karbon untuk

keluar melalui kisi-kisi kristal. Distorsi yang menghasilkan sel satuan mengakibatkan

dislokasi kisi-kisi yang tak terhitung jumlahnya pada setiap kristal, yang terdiri dari

jutaan sel satuan. Dislokasi ini membuat struktur kristal sangat tahan terhadap

tegangan geser – yang berarti secara sederhana bahwa ia tidak bisa dilekukkan dan

tergores dengan mudah

Body Centered Tetragonal

Unit CellPhotomicrograph of Martensite Structure

DIAGRAM TTT

Diagram TTT (Time, Temperature, dan Transformation) adalah sebuah gambaran

dari suhu (temperatur) terhadap waktu logaritma untuk baja paduan dengan komposisi

tertentu. Diagram ini biasanya digunakan untuk menentukan kapan transformasi mulai

dan berakhir pada perlakuan panas yang isothermal (temperatur konstan) sebelum

menjadi campuran Austenit. Ketika Austenit didinginkan secara perlahan-lahan sampai

pada suhu dibawah temperatur kritis, struktur yang terbentuk ialah Perlit. Semakin

meningkat laju pendinginan, suhu transformasi Perlit akan semakin menurun. Struktur

mikro dari materialnya berubah dengan pasti bersamaan dengan meningkatnya laju

pendinginan. Dengan memanaskan dan mendinginkan sebuah contoh rangkaian,

transformasi austenit mungkin dapat dicatat. Diagram TTT menunjukkan kapan

transformasi mulai dan berakhir secara spesifik dan diagram ini juga menunjukkan

berapa persen austenit yang bertransformasi pada saat suhu yang dibutuhkan tercapai.

Peningkatan kekerasan dapat tercapai melalui kecepatan pendinginan dengan

melakukan pendinginan dari suhu yang dinaikkan seperti berikut: pendinginan furnace,

pendinginan udara, pendinginan oli, cairan garam, air biasa, dan air asin.

Pada gambar 1, area sebelah kiri dari kurva transformasi menunjukkan daerah

austenit. Austenit stabil pada suhu diatas temperatur kritis, tapi tidak stabil pada suhu

dibawah temperatur kritis. Kurva sebelah kiri menandakan dimulainya transformasi dan

kurva sebelah kanan menunjukkan berakhirnya transformasi. Area diantara kedua kurva

tersebut menandakan austenit bertransformasi ke jenis struktur kristal yang berbeda.

(austenit ke perlit, austenit ke martensit, austenit bertransformasi ke bainit).

Gbr. 1. Diagram TTT

Gambar 2 menunjukkan bagian atas dari diagram TTT. Seperti yang terlihat pada

gambar 2, ketika austenit didinginkan ke suhu dibawah temperatur kritis, ia

bertransformasi ke struktur kristal yang berbeda tergantung pada ketidakstabilan

lingkungannya. Laju pendinginannya dapat dipilih secara spesifik sehingga austenit dapat

bertransformasi hingga 50%, 100%, dan lain sebagainya. Jika kecepatan pendinginan

sangat lambat seperti pada proses annealing, kurva pendinginan akan melewati sampai

seluruh area transformasi dan produk akhir dari proses pendinginan ini akan menjadi

100% perlit. Dengan kata lain, ketika laju pendinginan yang diterapkan sangat lambat,

seluruh austenit akan bertransformasi menjadi perlit. Jika laju pendinginan melewati

pertengahan dari daerah transformasi, produk akhirnya adalah 50% austenit dan 50%

perlit, yang berarti bahwa pada laju pendinginan tertentu kita dapat mempertahankan

sebagian dari austenit, tanpa mengubahnya menjadi perlit.

Gbr. 2. Bagian atas dari diagram TTT (daerah transformasi austenit-perlit)

Gambar 3 menunjukkan jenis transformasi yang bisa didapatkan pada laju

pendinginan yang lebih tinggi. Jika laju pendinginan sangat tinggi, kurva pendinginan

akan tetap berada pada bagian sebelah kiri dari kurva awal transformasi. Dalam kasus ini

semua austenit akan berubah menjadi martensit. Jika tidak terdapat gangguan selama

pendinginan maka produk akhirnya akan berupa martensit.

Gbr. 3. Bagian bawah dari diagram TTT (austenit-martensit dan daerah transformasi bainit)

Pada gambar 4 laju pendinginan A dan B menunjukkan dua proses pendinginan

secara cepat. Dalam hal ini kurva A akan menyebabkan distorsi yang lebih besar dan

tegangan dalam yang lebih besar dari laju pendinginan B. Kedua laju pendinginan akan

menghasilkan produk akhir martensit. Laju pendinginan B juga dikenal sebagai laju

pendinginan kritis, seperti ditunjukkan oleh kurva pendinginan yang menyentuh hidung

dari diagram TTT. Laju pendinginan kritis didefinisikan sebagai laju pendinginan

terendah yang menghasilkan 100% martensit juga memperkecil tegangan dalam dan

distorsi.

Gbr. 4. Pendinginan secara cepat

Pada gambar 5, sebuah proses pendinginan secara cepat mendapat gangguan

(garis horizontal menunjukkan gangguan) dengan mencelupkan material ke dalam

rendaman garam yang dicairkan dan direndam pada temperatur konstan yang diikuti

dengan proses pendinginan lain yang melewati daerah bainit pada diagram TTT. Produk

akhirnya adalah bainit, yang tidak sekeras martensit. Sebagai hasil dari laju pendinginan

D; dimensinya lebih stabil, distorsi dan tegangan dalam yang ditimbulkan lebih sedikit.

Gbr. 5. Pendinginan yang mendapat gangguan

Pada gambar 6 laju pendinginan C menggambarkan proses pendinginan secara

lambat, seperti pada pendinginan furnace. Sebagai contoh untuk pendinginan jenis ini

adalah proses annealing dimana semua austenit akan berubah menjadi perlit sebagai hasil

dari pendinginan secara lambat.

Gbr. 6. Proses pendinginan secara lambat (annealing)

Terkadang kurva pendinginan bisa melewati pertengahan dari zona transformasi

austenit-perlit. Pada gambar 7, kurva pendinginan E menunjukkan sebuah laju

pendinginan yang tidak cukup tinggi untuk memproduksi 100% martensit. Hal ini dapat

dengan mudah terlihat dengan melihat pada diagram TTT. Sejak kurva pendinginan tidak

menyinggung hidung dari diagram transformasi, austenit akan bertransformasi menjadi

50% perlit (kurva E menyinggung kurva 50%). Semenjak kurva E meninggalkan diagram

transformasi pada zona martensit, sisa yang 50% dari austenit akan bertransformasi

menjadi martensit

Gbr. 7. Laju pendinginan yang membentuk perlit dan martensit

Gbr. 8. Diagram TTT dan struktur mikro yang didapat dengan jenis laju pendinginan yang berbeda

Sekilas tentang mikroskop

Berbicara tentang teknologi nano, maka tidak akan bisa lepas dari mikroskop,

yaitu alat pembesar untuk melihat struktur benda kecil tersebut. (Teknologi nano:

teknologi yang berbasis pada struktur benda berukuran nano meter. Satu nano meter

= sepermilyar meter).Tentu yang dimaksud di sini bukanlah mikroskop biasa, tetapi

mikroskop yang mempunyai tingkat ketelitian (resolusi) tinggi untuk melihat struktur

berukuran nano meter.

Kata mikroskop (microscope) berasal dari bahasa Yunani, yaitu kata

micron=kecil dan scopos=tujuan, yang maksudnya adalah alat yang digunakan untuk

melihat obyek yang terlalu kecil untuk dilihat oleh mata telanjang. Dalam sejarah,

yang dikenal sebagai pembuat mikroskop pertama kali adalah 2 ilmuwan Jerman,

yaitu Hans Janssen dan Zacharias Janssen (ayah-anak) pada tahun 1590. Temuan

mikroskop saat itu mendorong ilmuan lain, seperti Galileo Galilei (Italia), untuk

membuat alat yang sama. Galileo menyelesaikan pembuatan mikroskop pada tahun

1609, dan mikroskop yang dibuatnya dikenal dengan nama mikroskop

Galileo.Mikroskop jenis ini menggunakan lensa optik, sehingga disebut mikroskop

optik. Mikroskop yang dirakit dari lensa optic memiliki kemampuan terbatas dalam

memperbesar ukuran obyek. Hal ini disebabkan oleh limit difraksi cahaya yang

ditentukan oleh panjang gelombang cahaya. Secara teoritis, panjang gelombang

cahaya ini hanya sampai sekitar 200 nanometer. Untuk itu, mikroskop berbasis lensa

optik ini tidak bisa mengamati ukuran di bawah 200 nanometer.

Untuk melihat benda berukuran di bawah 200 nanometer, diperlukan

mikroskop dengan panjang gelombang pendek. Dari ide inilah, di tahun 1932 lahir

mikroskop elektron. Sebagaimana namanya, mikroskop elektron menggunakan sinar

elektron yang panjang gelombangnya lebih pendek dari cahaya. Karena itu,

mikroskop elektron mempunyai kemampuan pembesaran obyek (resolusi) yang lebih

tinggi dibanding mikroskop optik. Sebenarnya, dalam fungsi pembesaran obyek,

mikroskop elektron juga menggunakan lensa, namun bukan berasal dari jenis gelas

sebagaimana pada mikroskop optik, tetapi dari jenis magnet. Sifat medan magnet ini

bisa mengontrol dan mempengaruhi elektron yang melaluinya, sehingga bisa

berfungsi menggantikan sifat lensa pada mikroskop optik. Kekhususan lain dari

mikroskop elektron ini adalah pengamatan obyek dalam kondisi hampa udara

(vacuum). Hal ini dilakukan karena sinar elektron akan terhambat alirannya bila

menumbuk molekul-molekul yang ada di udara normal. Dengan membuat ruang

pengamatan obyek berkondisi vacuum, tumbukan elektron-molekul bisa terhindarkan.

Ada 2 jenis mikroskop elektron yang biasa digunakan, yaitu tunneling

electron microscopy (TEM) dan scanning electron microscopy (SEM). TEM

dikembangkan pertama kali oleh Ernst Ruska dan Max Knoll, 2 peneliti dari Jerman

pada tahun 1932. Saat itu, Ernst Ruska masih sebagai seorang mahasiswa doktor dan

Max Knoll adalah dosen pembimbingnya. Karena hasil penemuan yang mengejutkan

dunia tersebut, Ernst Ruska mendapat penghargaan Nobel Fisika pada tahun 1986.

Sebagaimana namanya, TEM bekerja dengan prinsip menembakkan elektron ke

lapisan tipis sampel, yang selanjutnya informasi tentang komposisi struktur dalam

sample tersebut dapat terdeteksi dari analisis sifat tumbukan, pantulan maupun fase

sinar elektron yang menembus lapisan tipis tersebut. Dari sifat pantulan sinar elektron

tersebut juga bisa diketahui struktur kristal maupun arah dari struktur kristal tersebut.

Bahkan dari analisa lebih detail, bisa diketahui deretan struktur atom dan ada

tidaknya cacat (defect) pada struktur tersebut. Hanya perlu diketahui, untuk observasi

TEM ini, sample perlu ditipiskan sampai ketebalan lebih tipis dari 100 nanometer.

Dan ini bukanlah pekerjaan yang mudah, perlu keahlian dan alat secara khusus.

Obyek yang tidak bisa ditipiskan sampai order tersebut sulit diproses oleh TEM ini.

Dalam pembuatan divais elektronika, TEM sering digunakan untuk mengamati

penampang/irisan divais, berikut sifat kristal yang ada pada divais tersebut. Dalam

kondisi lain, TEM juga digunakan untuk mengamati irisan permukaan dari sebuah

divais.

Tidak jauh dari lahirnya TEM, SEM dikembangkan pertama kali tahun 1938

oleh Manfred von Ardenne (ilmuwan Jerman). Konsep dasar dari SEM ini sebenarnya

disampaikan oleh Max Knoll (penemu TEM) pada tahun 1935. SEM bekerja

berdasarkan prinsip scan sinar elektron pada permukaan sampel, yang selanjutnya

informasi yang didapatkan diubah menjadi gambar. Imajinasi mudahnya gambar yang

didapat mirip sebagaimana gambar pada televisi.

Cara terbentuknya gambar pada SEM berbeda dengan apa yang terjadi pada

mikroskop optic dan TEM. Pada SEM, gambar dibuat berdasarkan deteksi elektron

baru (elektron sekunder) atau elektron pantul yang muncul dari permukaan sampel

ketika permukaan sampel tersebut discan dengan sinar elektron. Elektron sekunder

atau elektron pantul yang terdeteksi selanjutnya diperkuat sinyalnya, kemudian besar

amplitudonya ditampilkan dalam gradasi gelap-terang pada layar monitor CRT

(cathode ray tube). Di layar CRT inilah gambar struktur obyek yang sudah diperbesar

bisa dilihat. Pada proses operasinya, SEM tidak memerlukan sampel yang ditipiskan,

sehingga bisa digunakan untuk melihat obyek dari sudut pandang 3 dimensi.

Demikian, SEM mempunyai resolusi tinggi dan familiar untuk mengamati

obyek benda berukuran nano meter. Meskipun demikian, resolusi tinggi tersebut

didapatkan untuk scan dalam arah horizontal, sedangkan scan secara vertikal (tinggi

rendahnya struktur) resolusinya rendah. Ini merupakan kelemahan SEM yang belum

diketahui pemecahannya. Namun demikian, sejak sekitar tahun 1970-an, telah

dikembangkan mikroskop baru yang mempunyai resolusi tinggi baik secara

horizontal maupun secara vertikal, yang dikenal dengan "scanning probe microscopy

(SPM)". SPM mempunyai prinsip kerja yang berbeda dari SEM maupun TEM dan

merupakan generasi baru dari tipe mikroskop scan. Mikroskop yang sekarang dikenal

mempunyai tipe ini adalah scanning tunneling microscope (STM), atomic force

microscope (AFM) dan scanning near-field optical microscope (SNOM). Mikroskop

tipe ini banyak digunakan dalam riset teknologi nano.

Jenis-jenis mikroskop

1. Mikroskop kontras fase

Merupakan metode dalam metalografi yang memungkinkan dapat memberikan

gambaran dari permukaan yang khusus bahkan juga untuk keadaan tanpa

perbedaan warna atau pantulannya.

Kegunaannya:

- untuk pengamatan paduan yang terdiri dari beberapa fase setelah

dilakukan etsa ringan.

- mendeteksi tingkat awal dari pengendapan, pengamatan dari permukaan celah,

kristal kembar.

- sifat-sifat deformasi lain juga dapat dicek.

2. Mikroskop cahaya terpolarisasi

Merupakan adanya sinar yang jatuh pada permukaan benda uji yang membentuk

bidang terpolarisasi dan sinar yang dipantulkan dianalisis oleh unit polarisasi yang

letaknya berlawanan terhadap polaritas, sehingga bidang polarisasi alat

penganalisis tegak lurus terhadap polaritas.

3. Mikroskop optik

Pengamatan pada mikroskop ini tidak berbeda dengan yang lain karena kita tidak

dapat melihat atom-atom itu satu persatu. Batas butir dapat dianggap berdimensi

dua, bentuknya mungkin melengkung dan sesungguhnya memiliki ketebalan

tertentu yaitu 2-3 kali jarak atom. Ketidakseragaman orientasi antara butiran yang

berdekatan menghasilkan tumpukan atom yang kurang efisien sepanjang batas.

Komponen utama mikroskop optik:

- Cermin datar

- Lensa obyektif

- Lensa okuler

4. Mikroskop scanning electron

Sebuah mikroskop electron dimana gambar yang dihasilkan terbentuk dari sinar

yang disinkronisasikan dengan electron probe melakukan scanning pada objek.

Intensitas gambar yang dibentuk oleh sinar menyebar secara merata atau emisi

sekunder dari specimen ketika probe membenturnya.

Contoh:

Stereo optical microscope Reichart (10 X - 100 X) with CCD camera.

Carl Zeiss Jenavert metallographic optical microscope (50 X - 1000 X), equipped with Cohou monochrome CCD camera and Scion PCI frame grabber.

Digital macro recording system with Bosch monochrome camera and Scion PCI frame grabber.

Scanning Electron Microscope Jeol JSM 35-CF

Resolution 60 Angstroms Magnification range: 10 X - 180 000 X

SE detector BSE detetor

STEM detector Dindima Spectrum digital image acquisition system for SEM

2.2. Teori pengamplasan, pemolesan, dan etsa

Pengamplasan

Proses ini dimaksudkan untuk memperkecil kerusakan permukaan yang terjadi

akibat dari perngerjaan atau pemotongan. Selanjutnya selain proses pengamplasan

harus dilakukan pendinginan secukupnya dengan jalan memberikan fluida pendingin

sehingga struktur-struktur mikronya tidak rusak. Setiap langkah pengamplasan

dilakukan dengan menghilangkan sama sekali bagian yang terdeformasi yang

diperoleh dari langkah pengamplasan sebelumnya. Sangat diinginkan agar waktu

pengamplasan sesingkat mungkin atau tidak memerlukan waktu yang lama.

Pemolesan

Dilakukan dengan dua cara yaitu:

1. Pemolesan kasar

Arah pemolesan tegak lurus dengan arah pengamplasan akhir. Specimen

diarahkan ke depan dan ke belakang agar partikel-partikel absorbsinya dapat

didistribusikan dengan merata diatas piringan pemoles. Specimen harus diputar

untuk mencegah terjadinya ekor komet.

Selama pemolesan, besar penekanan hendaknya jangan terlalu berangsur-angsur

dikurangi. Setiap akhir langkah pemolesan harus dibersihkan. Pemolesan kasar

bertujuan untuk menghilangkan bagian yang terdeformasi akibat dari langkah

sebelumnya.

2. Pemolesan halus

Pemolesan halus dilakukan dengan tangan atau dengan menggunakan pemolesan

otomatis.

Selama proses pemolesan, specimen harus digerakkan secara kontinu dan diputar-

putar untuk mencegah terjadinya ekor komet, partikel abrasive yang digunakan

adalah pasta dengan ukuran 2,1 dan ½ atau alumina ½ dan 1/10 cm.

Kualitas penyiapan yang terbaik untuk suatu specimen metalografi kebanyakan

diperoleh dengan jalan memoles dengan otomatis. Specimen yang dipoles halus

kemudian diperiksa dibawah mikroskop untuk dilihat apakah masih ada goresan-

goresan, kesalahan memoles, inklusi-inklusi non logam, retakan, dsb.

Etsa

Umumnya reaksi yang sesuai untuk etching pada metalografi specimen terdiri

dari organik dan anorganik, alkali dan beberapa sifat dari wujud lain yang kompleks

dalam larutan dengan beberapa bahan pelarut seperti air, alcohol, gliserin atau

campuran dari bahan pelarut ini. Aktivitas dan perilaku umum dari etsa metalografi

mempunyai hubungan dengan salah satu karakteristik berikut:

1. Hydrogen ion concentration

2. Hydroxy ion concentration

3. Kemampuan sifat menodai yang diterima satu atau lebih komponen strukturnya.

Untuk suatu logam atau paduannya yang dietsa secara memuaskan dikehendaki

struktur (detailnya) yang bersih. Tujuannya agar specimen dapat diketahui lebih baik

dari fase yang ada. Etsa bisa dilakukan pada permukaan specimen yang telah

disiapkan dengan pencelupan. Pemilihan metode yang diperlukan tergantung pada

tujuan yang diinginkan waktu pengetsaan specimen penting dalam menemukan etsa

yang digunakan, bergantung pada logam yang dipilih untuk dietsa.

Langkah-langkah etsa:

1. Spesimen yang telah mengalami proses pemolesan dicuci dengan air untuk

menghilangkan serbuk (kotoran polish).

2. Setelah itu specimen dilap dengan menggunakan tissue dan sejenisnya.

3. Permukaan specimen kemudian ditetesi dengan alcohol 97% + HCOO3 37%

dengan menggunakan pipet.

4. Spesimen yang telah ditetesi dengan alcohol dibilas dengan air kemudian

didinginkan.

5. Setelah kering specimen diletakkan diatas mikroskop kemudian dipotret.

Bab III

Kesimpulan

3.1. Kesimpulan

1. Dengan mengetahui karakteristik logam kita dapat mengetahui sifat-sifat fisik dan

mekanik material.

2. Dengan percobaan metalografi kita dapat mengetahui kekerasan dan keuletan

melalui struktur butirnya.

3. Fasa-fasa yang terjadi pada saat pendinginan dapat diketahui melalui struktur

butir.

4. Reaksi-reaksi pembentukan dapat diketahui setelah pengamatan pada mikroskop.

DAFTAR PUSTAKA

- Dani Gustaman Syarif, Guntur D.S., M. Yamin, PEMBUATAN KERAMIK

TERMISTOR NTC BERBAHAN DASAR MINERAL YAROSIT DAN

EVALUASI KARAKTERISTIKNYA, Pusat Penelitian dan Pengembangan

Teknik Nuklir-BATAN, DaniG344352

- Dr. Ratno Nuryadi, P3TM BPPT, Postdoctoral fellow bidang

Nanotechnology Semiconductor di Shizuoka University Japan dan Ketua

Istecs Chapter Japan, E-mail : ratno@istecs.org

- zberita-beritaiptek-2006-04-05-Mikroskop-dan-Teknologi-Nano-

(1).shtml.htm

Metalografi

Yusuf Mukhlis

D 211 04 020

JURUSAN MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS HASANUDDIN

2007