Metalografi

Metalografi

Metalografi meliputi tahap-tahap sebagai berikut :
1.Cutting, yaitu mengetahui prosedur proses pemotongan sampel dan menetukan teknik pemotongan yang tepat dalam pengambilan sampel metalografi sehingga didapat benda uji yang representatif.
2.Mounting, yaitu menempatkan sampel pada suatu media, untuk memudahkan penanganan sampel yang berukuran kecil dan tidak beraturan tanpa merusak sampel.

3.Grinding, yaitu meratakan dan menghaluskan permukaan sampel dengan cara menggosokkan sampel pada kain abrasif atau ampelas.
4.Pemolesan (Polishing), yaitu mendapatkan permukaan sampel yang halus dan mengkilat seperti kaca tanpa menggores, sehingga diperoleh permukaan sampel yang halus bebas goresan dan mengkilap seperti cermin, menghilangkan ketidakteraturan sampel hingga orde 0,01 µm.
5.Etsa, yaitu mengamati dan mengidentifikasi detil struktur logam dengan bantuan mikroskop optik setelah terlebih dahulu dilakukan proses etsa pada sampel, mengetahui perbedaan antara etsa kimia dengan elektro etsa serat aplikasinya.

Preparasi sampel
1.1Cutting (pemotongan)
Pemilihan sampel yang tepat dari suatu benda uji studi mikroskop optik merupakan hal yang sangat penting. Pemilihan sampel tersebut didasarkan pada tujuan pengamatan yang hendak dilakukan. Pada umumnya bahan komersial tidak homogen sehingga satu sampel yang diambil dari suatu volume besar tidak dapat dianggap representatif. Pengambilan sampel harus direncanakan sedemikian sehingga menghasilkan sampel yang sesuai dengan kondisi rata-rata bahan/kondisi ditempat-tempat tertentu (kritis) dengan memperhatikan kemudahan pemotongan pula. Secara garis besar, pengambilan sampel dilakukan pada daerah yang akan diamati mikrostruktur maupun makrostrukturnya. Sebagai contoh untuk pengamatan mikrostruktur material yang mengalami kegagalan, maka sampel diambil sedekat mungkin pada daerah kegagalan (pada daerah kritis dengan kondisi terparah), untuk kemudian dibandingkan dengan sampel yang diambil dari daerah yang jauh dari daerah gagal. Perlu diperhatikan juga bahwa dalam proses memotong, harus dicegah kemungkinan deformasi dan panas yang berlebihan. Oleh karena itu, setiap proses pemotongan harus diberi pendinginan yang memadai. Beberapa sistem pemotongan sampel berdasarkan media pemotong yang digunakan, meliputi proses pematahan, pengguntingan, pemotongan abrasi (abrasive cutter), gergaji kawat, dan EDM (Electric Discharge Machining). Berdasarkan tingkat deformasi yang dihasilkan, teknik pemotongan terbagi menjadi dua yaitu : teknik pemotongan dengan deformasi yang besar menggunakan gerinda, sedangkan teknik pemotongan dengan deformasi yang kecil menggunakan low speed diamond saw.

1.2Mounting
Spesimen yang berukuran kecil atau memiliki bentuk yang tidak beraturan akan sulit untuk ditangani khususnya ketika dilakukan pengampelasan dan pemolesan akhir. Sebagai contoh spesimen yang berupa kawat, spesimen lembaran metal tipis, potongan yang tipis, dan lain-lain. Untuk memudahkan penanganannya, maka spesimen tersebut harus ditempatkan pada suatu media (media mounting). Secara umum syarat-syarat yang harus dimiliki bahan mounting adalah bersifat inert (tidak bereaksi dengan material maupun zat etsa), sifat eksoterm, viskositas rendah, penyusutan linear rendah, sifat adhesi yang baik, memiliki kekerasan yang sama dengan sampel flowabilitas yang baik, dapat menembus pori, dan celah. Khusus untuk etsa elektrolitik dan pengujian SEM mempunyai bentuk ketidakteraturan yang terdapat pada sampel yaitu bahan mounting harus konduktif. Media mounting yang dipilih haruslah sesuai dengan material dan jenis ragam etsa yang akan digunakan. Pada umumnya mounting menggunakan material palstik dan sintetik. Materialnya dapat berupa resin (castable resin) yang dicampur dengan hardener atau bakelit. Penggunaan castable ersin lebih mudah dan alat yang digunakan lebih sederhana dibandingkan bakelit, karena tidak diperlukan aplikasi panas dan tekanan. Namun bahan castasble resin ini tidak memiliki sifat mekanis yang baik/lunak sehingga kurang cocok untuk material-material yang keras. Teknik mounting yang paling baik adalah menggunakan thermosetting resin dengan menggunakan material bakelit. Material ini berupa bubuk yang tersedia dengan warna yang beragam.

1.3Grinding (Pengamplasan)
Sampel yang baru saja dipotong atau sampel yang telah terkorosi memiliki permukaan yang kasar. Permukaan yang kasar tersebut harus diratakan agar pengamatan struktur mudah dilakukan. Pengamplasan dilakukan dengan menggunakan kertas amplas yang ukuran abrasifnya dinyatakan dengan mesh. Urutan pengamplasan harus dilakukan dari nomor mesh yang rendah (hingga 150 mesh) ke nomor mesh yang tinggi (180 hingga 600 mesh). Ukuran grit pertama yang dipakai tergantung pada kekerasan permukaan dan kedalaman kerusakan yang ditimbulkan oleh pemotongan. Hal yang harus diperhatikan pada saat pengamplasan adalah pemberian air. Air berfungsi sebagai pemindah geram, memperkecil kerusakan akibat panas yang timbul sehingga dapat merubah struktur mikro sampel dan memperpanjang masa pemakaian kertas amplas. Hal lain yang harus diperhatikan adalah ketika melakukan perubahan arah pengamplasan, maka arah yang baru adalah 450/900 terhadap arah sebelumnya.

1.4Polishing (Pemolesan)
Setelah di amplas sampai halus (600 grit), sampel harus dilakukan pemolesan. Pemolesan bertujuan untuk memperoleh permukaan sampel yang halus, bebas goresan dan mengkilap seperti cermin serta menghilangkan ketidakteraturan sampel hingga orde 0,01 µm. Permukaan sampel yang akan diamati dibawah mikroskop harus benar-benar rata. Apabila permukaan sampel kasar/bergelombang, maka pengamatan struktur mikro akan sulit untuk dilakukan karena cahaya yang datang dari mikroskop dipantulkan secara acak oleh permukaan sampel. Tahap pemolesan kasar terlebih dahulu dilakukan kemudian dilanjutkan dengan pemolesan halus. Terdapat tiga metode pemolesan antara lain sebagai berikut :
a.Pemolesan elektrolit kimia mempunyai hubungan rapat arus dan tegangan bervariasi untuk larutan elektrolit dan material yang berbeda untuk tegangan, terbentuk lapisan tipis pada permukaan, dan hampir tidak ada arus yang lewat, maka terjadi proses etsa. Sedangkan pada tegangan tinggi terjadi proses pemolesan.
b.Pemolesan kimia mekanis merupakan kombinasi antara etsa kimia dan pemolesan mekanis yang dilakukan serentak diatas piringan halus. Partikel pemoles abrasif dicampur dengan larutan pengetsa yang umum digunakan.
c.Pemolesan elektro mekanis (metode Reinacher) merupakan kombinasi antara pemolesan elektrolit dan mekanis pada piring pemoles. Metode ini sangat baik untuk logam mulia, tembaga, kuningan, dan perunggu.

1.5Etching (Etsa)
Etsa merupakan proses penyerangan/pengikisan batas butir secara selekti fdan terkendali dengan pencelupan kedalam larutan pengetsa baik menggunakan listrik maupun tidak ke permukaan sampel sehingga detil struktur yang akan diamati terlihat dengan jelas dan tajam. Untuk beberapa material, mikrostruktur baru muncul jika diberikan zat etsa, sehingga perlu pengetahuan yang tepat untuk memilih zat etsa yang tepat. Etsa dibagi menjadi dua macam, yaitu :
a.Etsa kimia merupakan proses pengetsaan dengan menggunakan larutan kimia dimana zat etsa yang digunakan memiliki karakteristik tersendiri sehingga pemilihannya disesuaikan dengan sampel yang akan diamati. Perlu diingat bahwa waktu etsa jangan terlalu lama (umumnya sekitar 4-30 detik), dan setelah di etsa segera dicuci dengan air mengalir lalu dengan alkohol kemudian dikeringkan.
b.Elektroetsa 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 sulit untuk mendapatkan detail strukturnya.

Pengamatan struktur makro dan mikro
Pengamatan metalografi dengan mikroskop optik dapat dibagi dua, yaitu :
1.Metalografi makro yaitu pengamatan struktur dengan perbesaran 10-100 kali
2.Metalografi mikro yaitu pengamatan struktur dengan perbesaran diatas 100 kali