Uji Metalografi

Metalografi adalah perpaduan ilmu dan seni yang mempelajari tentang struktur mikroskopis logam dan paduan menggunakan mikroskop optik, mikroskop elektron atau jenis mikroskop lainnya. Kinerja dan sifat material terutama sifat mekanik logam ditentukan oleh struktur mikro, dengan menganalisis struktur mikro material maka kinerja dan keandalan saat digunakan dapat dipahami dengan lebih baik.

Uji Metalografi :

Metalografi digunakan dibidang pengembangan bahan, inspeksi, produksi, manufaktur, dan untuk analisis kegagalan. Analisis metalografi atau mikrostruktur mencakup, tetapi tidak terbatas pada, jenis analisis berikut;

  1. Grain size (ASTM E112, E930, E1181).
  2. Analisis fasa (ASTM E566).
  3. Intergranular corrosion attack.
  4. Coating thickness (ASTM B487).
  5. Inclusion size, shape and distribution (ASTM E454).
  6. Weld and Heat Affected Zone.
  7. Carburizing, Nitriding thickness.
  8. Decarburization (ASTM E1077).
  9. Micro crack and porosity

Untuk material logam dan keramik grain size adalah yang paling sering dianalisis saat melakukan metalografi karena secara langsung berhubungan dengan sifat mekanik logam. Pengukuran grain size dapat dinyatakan dengan jumlah grain per unit area/volume dan average diameter atau grain size number. Penentuan grain size number dapat dihitung atau dibandingkan dengan standarized grain size chart.

Standard ISO 17639 ada 2 istilah pengujian, yaitu macroscopic examination dan microscopic examination. Macroscopic examination didefinisikan sebagai pengujian dengan mata telanjang atau dengan pembesaran rendah biasanya kurang dari x 50 dengan atau tanpa proses etsa.

Microscopic examination didefinisikan sebagai pengujian menggunakan mikroskop dengan pembesaran x 50 sampai dengan x 500 dengan atau tanpa proses etsa. Perbedaan antara uji macro dan micro secara detail dapat dilihat pada Tabel 1 dan Gambar 1 di bawah ini,

Tabel 1 perbedaan pengujian makro dan mikro

MACRO EXAMINATIONMICRO EXAMINATION
Uji visual terhadap cacatUji visual terhadap cacat dan grain structure
Evaluasi visual di bawah pembesaran x 5Evaluasi visual di bawah pembesaran x 100 hingga x 1000
Poles kertas gosok hingga grit 400Poles kertas gosok hingga grit 1200 + 1µm serbuk alumina
Dietsa menggunakan larutan asam nitrat 510%Dietsa menggunakan larutan asam nitrat 15%
Perbedaan uji makro dan mikro
Gambar 1. Perbedaan uji makro dan mikro

Etching tujuan dari etsa ini adalah untuk meningkatkan visibilitas optik dari stuktur mikro material logam sehingga mudah untuk menentukan grain size dan identifikasi fasa. Larutan etsa dipilih berdasarkan komposisi, stress, atau struktur kristal.

Teknik etsa yang banyak digunakan adalah chemical etching, teknik lain yang juga dapat digunakan seperti molten salt, electrolytic, serta thermal, plasma dan magnetic etching juga telah digunakan untuk aplikasi khusus. Chemical etching, yaitu menggunakan larutan kimia yang bersifat asam atau basa dengan oxidizing atau reducing agents. Dapat dilakukan dengan cara immersion atau swabbing

Prosedur :

Electrolytic etching, menggunakan larutan kimia yang bersifat asam atau basa dengan alat tambahan yaitu electrochemical potential dengan memvariasikan tengangan dan arus AC maupun DC. Digunakan untuk material yang sulit dietsa/dikorosikan dengan teknik chemical etching. Material harus dapat menghantarkan arus listrik untuk dapat di etsa dengan teknik ini.

Molten Salt Etching, adalah kombinasi antara teknik thermal dan chemical etching, digunakan untuk mengetsa material keramik. Thermal etching, digunakan untuk etsa keramik, dilakukan dengan cara dipanaskan dan di tahan pada temperatur di bawah temperatur sintering.

Tabel 2 Etching Reagents untuk logam besi, baja karbon, baja paduan rendah dan medium

Tabel Etching Reagents

Tabel 3. Etching reagents untuk baja paduan tinggi, stainless dan tool steels.

Etching reagents untuk baja paduan tinggi

Penentuan grain size:

Ukuran butir suatu logam memilki korelasi dengan sifat mekanik seperti kekerasan, ketangguhan dan kekuatannya. Ukuran butir yang kecil akan membuat material menjadi tangguh, keras dan kekuatan tarik meningkat. Ukuran butir dapat ditentukan dengan persamaan:

Penentuan grain size

Perhitungan Grain Size dengan Prosedur Intercept (ASTM E 112)

• Dari foto mikro yang didapatkan dari mikroskop optik, dibuat lingkaran dengan diameter tertentu. Setelah itu dihitung jumlah titik yaitu perpotongan garis lingkaran dengan batas butir. Untuk menentukan ukuran butir bisa dilakukan sesuai dengan Rumus empiris dibawah ini:

Perhitungan Grain Size dengan Prosedur Intercept

Contoh Perhitungan Grain Size:

Ukuran grain size ASTM dari hasil foto mikro di bawah adalah sebagai berikut:

Contoh Perhitungan Grain Size

Semakin besar ASTM grain size numbernya maka diameter butir semakin kecil, untuk lebih jelas bisa dilihat pada Tabel 2 di bawah ini: Tabel 2 Grain Size Number (Ukuran Butir)

Grain Size Number

Acceptance Criteria :

• Pengujian Makro.

Ukuran Daerah Pengelasan
Gambar 3 Ukuran Daerah Pengelasan

Berdasarkan AWS ukuran minimum tebalnya antara 12 s/d 20 mm dan ukuran minimum dari filletnya adalah 6 mm.

Baca juga : Prosedur Hardness Test Lengkap

• Pengujian Mikro

Pada dasarnya pengamatan Metalografi adalah mengamati perbedaan intensitas sinar pantul permukaan logam yang dimasukkan ke dalam mikroskop sehimgga terjadi gambar yang berbeda (gelap, agak terang, terang). Dengan demikian apabila seberkas sinar dikenakan pada permukaan specimen maka sinar tersebut akan dipantulkan sesuai dengan orientasi sudut permukaan bidang yang terkena sinar.

Apabila permukaan smekain tidak rata, maka semakin sedikit intensitas sinar yang terpantul ke dalam mikroskop. Akibatnya, warna yang tampak pada mikroskop adalah warna hitam.

Baca juga : Bending Test Lengkap dengan Cara mencari diameter Mandril

Referensi Standar dan Code :

  1. ASTM E112, E930, E1181.
  2. ASTM E566.
  3. ASTM B487.
  4. ASTM E454.
  5. ASTM E1077.
  6. Standard ISO 17639.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *