BAB I PENDAHULUAN. Teknik Material dan Metalurgi FTI-ITS

Transkripsi

1 BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Baja (steel) adalah material yang paling banyak dan umum digunakan di dunia industri, hal ini karena baja memberikan keuntungan keuntungan yang banyak yaitu pembuatannya mudah dan ekonomis. Baja pada dasarnya adalah bentuk perpaduan suatu logam dengan logam induk (base metal) besi (Fe), berdasarkan pengertian ini maka baja diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar yaitu baja karbon dan baja paduan (selain karbon). Salah satu pemanfaatan baja di dunia teknik adalah sebagai bahan atau material konstruksi (struktur) pada bangunan bangunan seperti pada jembatan, tower, dan rangka gedung. Jenis jenis baja kontruksi umumnya sangat banyak sekali baik menurut standard ASTM, DIN, JIS, BS dan lain-lain. Baja baja yang digunakan pada konstruksi umumnya memiliki spesifikasi tegangan (tensile strenght) yang jelas. Karena dasar pemilihan baja kontruksi untuk pembuatan suatu bangunan didasarkan pada kekuatan dari baja tersebut. Oleh karena itu pada standard DIN dan JIS pada pengkodean baja konstruksi, dijelaskan berapa tegangan maksimal yang masih bisa bekerja pada tiap tiap baja. Misal DIN St 37 artinya kekuatan tarik maksimum yang diperbolehkan adalah 37 Mpa (N/mm 2 ). Hal ini dilakukan untuk memudahkan dalam pemilihan material konstruksi. Pada praktikum ini praktikan memilih baja DIN St 37 (baja konstruksi) sebagai spesimen untuk dilakukan proses metalografi (foto mikro). Diharapkan dengan melakukan pengujian tersebut praktikan mampu mengerti struktur mikro dari baja St 37 dan beberapa kakakteristik mekanik dari paduan ini. I.2 Tujuan Praktikum ini memiliki tujuan antara lain sebagai berikut : 1. Mengetahui struktur mikro beserta fasa fasa yang ada pada baja St Mengetahui sifat sifat mekanik pada baja St 37 1

2 I.3 Diagram alir (flow chart) Praktikum Start Menyiapkan spesimen uji dan alat Pemotongan Spesimen Mounting Grinding Polishing Etching Pengamatan metalografi dan pengambilan foto Finish 2

3 BAB II METODE PELAKSANAAN II.1 Standar Pengujian Standar pengujian yang digunanakan dalam preparasi specimen uji metalografi ini adalah ASTM E3 II.2 Material yang Digunakan Material yang digunakan dalam praktikum ini adalah baja St 37 II.3 Peralatan Menunjang yang Digunakan Pada praktikum ini peraltan yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Hydraulic mounted specimen press. 2. Kertas gosok dengan grid 180, 240, 320, 400, 600, 800, 1000, 1200, 1500, dan Mesin grinding. 4. Mesin polishing dan kain beludru (servyt). 5. Resin cair dan katalis beserta cetakan dari PVC yang berdiameter < 3 cm. 6. Etching reagent dengan menggunakan Nital dengan komposisi seperti pada table Mikroskop optis dengan kamera pengambil foto metalografi dengan kapasitas sampai 1000x perbesaran. Tabel 2.1 Komposisi kimia Nital HNO 3 Alkohol (95%) 2 ml 98 ml Diambil dari buku ASM Handbook Vol. 9 Metallography and Microstructures II.4 Prosedur Pelaksanaan 1. Pemotongan Spesimen (cutting) Berdasarkan pada ketentuan ukuran diameter spesimen berkisar antara 0.25 sampai 1 inch. Dengan alasan lebih kecil atau lebih besar dari ketentuan di atas akan menyulitkan dalam proses penggosokan. Proses pemotongan dilakukan secara mekanik dengan menggunakan gergaji agar tidak menimbulakan overheating yang dapat menyebabkan kerusakan secara metalurgis (perubahan fasa) pada spesimen. Untuk meratakan permukaan digunakan gerinda. 3

4 2. Mounting Proses mounting dilakukan untuk mempermudah dalam proses pengampelasan dan polishing. Benda kerja yang kecil akan sangat sukar dipegang sehingga diperlukan proses mounting ini. Beberapa bahan yang sering digunakan untuk mounting adalah thermoplastik seperti resin yang mencair pada temperatur 150 o C. Pada praktikum ini mounting yang digunakan adalah resin. 3. Pengampelasan (grinding) Proses pengampelasan dilakukan dengan menggunakan grid 180 sampai Pemolesan (polishing) Pemolesan dilakukan dengan menggunakan metal polish dan dengan menggunakan mesin polish yang di bagian atas piringannya diberi lapisan kain beludru (servyt). Pemolesan dilakukan hingga goresan yang terjadi akibat pengampelasan menghilang. 5. Pengetsaan (etching) Pengetsaan dilakukan dengan menggunakan larutan yang sesuai dengan specimen yang digunakan. Berdasarkan referensi yang ada untuk specimen paduan aluminium maka larutan etsa yang digunakan adalah adalah larutan nital dengan komposisi seperti pada tabel 2.1. Metode yang digunakan pada proses pengetsaan ini adalah metode swab. 6. Foto mikro Foto mikro dilakukan dengan mikroskop khusus untuk metalografi. Sebelum difoto specimen harus dipress dahulu dengan menggunakan Hydraulic mounted specimen press. Perbesaran yang diambil mulai dari 500x sampai 1000x. 4

5 BAB III DATA DAN PEMBAHASAN III.1 Data Dari percobaan yang telah dilakukan didapatkan hasil metalografi baja St 37 sebagai berikut: Gambar 3.1 St 37, Nital dengan perbesaran 500x Perlit ferit Gambar 3.2 St 37, Nital dengan perbesaran 1000x 5

6 Tabel 3.1 Prosentase komposisi kimia St 37 C Mn S P Fe sisanya Diambil dari steelstrip.co.uk (A guide to hot and cold rolled steel strip) III.2 Pembahasan Setelah dilakukan foto mikro pada baja St 37, struktur yang diperoleh adalah ferit (α) dan perlit (α + Fe 3 C) seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.1 dan 3.2. Unsur yang mempengaruhi adanya struktur ini adalah kadar karbon yang rendah (hipoeutectoid) hal ini dapat dilihat pada diagram fasa Fe-Fe 3 C di bawah ini. A Gambar 3.3 Diagram fasa Fe-Fe 3 C (diambil dari buku Materials Science and Engineering An Introduction Callister and Rethwisch ) Sebagai ilustrasi akan dijelaskan pendinginan St 37 secara equiribium dengan kandungan karbon 0,17 %. Proses pendinginan baja hipoeutectoid, seperti ditunjukan pada gambar 3.3 yang dinyatakan oleh garis A. Terbentuknya perlit ini dimulai dengan terbentuknya inti sementit (biasanya pada butir austenit). Inti ini akan bertumbuh dengan mengambil sejumlah karbon dari austenit di sekitarnya. 6

7 Karenanya austenit di sekitar inti sementit itu akan kehabisan karbon dan austenit dengan kadar karbon sangat rendah ini pada temperatur ini akan menjadi ferrit( transformasi allotropik). Ferrit ini juga akan bertumbuh, yaitu dengan mengambil besi dari austenit di sekitarnya, sehingga austenit di sekitar ferrit itu akan kelebihan karbon dan mulai membentuk sementit di sebelah ferrit yang ada. Demikian seterusnya, sehingga diperoleh struktur yang berselang-seling, antara sementit dan ferit. Gambar 3.4 Schematic representations of the microstructures for an iron carbon alloy of hypoeutectoid composition C 0 (containing less than 0.76 wt% C) as it is cooled from within the austenite phase region to below the eutectoid temperature. (diambil dari buku Materials Science and Engineering An Introduction Callister and Rethwisch ) Tabel 3.2 Mechanical properties Baja St 37 Material Yield min Tensile ST /510 Diambil dari steelstrip.co.uk (A guide to hot and cold rolled steel strip) 7

8 BAB IV KESIMPULAN Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan : 1. Baja St 37 pada keadaan temperature kamar memiliki fasa ferit (α) dan sementit (Fe 3 C) dengan struktur mikro ferit (α) dan perlit (α + Fe 3 C). 2. Baja St 37 memiliki property mekanik seperti yang ditunjukkan pada tabel

9 DAFTAR PUSTAKA Anonim Diakses pada tanggal 16 mei 2012 pukul WIB. ASM International Team ASM Handbook Vol 09: Metallography and Microstructures 9 th Edition. USA : ASM International. Callister, William D. and Rethwisch, David G Materials Science and Engineering An Introduction 8 th Edition. USA : John Willey & Sons,inc. Suherman, Wahid Ilmu Logam I. Surabaya : ITS Surabaya Suherman, Wahid Ilmu Logam II. Surabaya : ITS Surabaya 9