Metalografi

Pengujian  metalografi  ini  dilakukan  untuk  menganalisa struktur  mikro Pada sampel. Adapun prinsip dasar langkah-langkah untuk  melakukan  pengujian ini adalah sebadagai berikut :

1.  Cutting (Pemotongan)

      Pemilihan sampel yang tepat dari suatu benda uji studi mikroskopik  merupakan hal yang sangat  penting. Pemilihan sampel  tersebut didasarkan  pada tujuan pengamatan yang hendak dilakukan. Pengambilan sampel harus direncanakan sedemikian sehingga menghasilkan sampel yang sesuai dengan  kondisi  rata-rata  bahan atau kondisi di tempat-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.

      Ada beberapa sistem pemotongan sampel berdasarkan media pemotong yang digunakan, yaitu meliputi proses pematahan, pengguntingan, penggergajian,

pemotongan abrasi (abrasive cutter), gergaji kawat, dan EDM (Electric Discharge

Machining). Berdasarkan tingkat deformasi yang dihasilkan, teknik pemotongan terbagi menjadi dua, yaitu :

a) Teknik pemotongan dengan deformasi yang besar, menggunakan gerinda

b) Teknik pemotongan dengan deformasi kecil, menggunakan low speed diamond saw.

2. Mounting

     Spesimen yang berukuran kecil atau memiliki bentuk yang tidak beraturan Akan sulit untuk ditangani khususnya ketika dilakukan pengamplasan dan pemolesan akhir. Sebagai contoh adalah spesimen yang berupa kawat, spesimen lembaran metal tipis, potongan yang tipis, dll. Untuk memudahkan penanganannya, maka spesimen-spesimen tersebut harus ditempatkan pada suatu media mounting. Secara umum syarat-syarat yang harus dimiliki  bahan mounting adalah :

1.   Bersifat inert (tidak bereaksi dengan material maupun zat etsa)

2.   Sifat eksoterimis rendah

3.   Viskositas rendah

4.   Penyusutan linier rendah

5.   Sifat adhesi baik

6.   Memiliki kekerasan yang sama dengan sampel

7.   Flowabilitas baik, dapat menembus pori, celah dan bentuk ketidakteraturan yang terdapat pada sampel

1.      Khusus untuk etsa elektrolitik dan pengujian SEM, bahan mounting harus kondusif

      Media mounting yang dipilih haruslah sesuai dengan material dan jenis reagen  etsa yang akan digunakan. Pada umumnya mounting menggunakan material plastic sintetik. Materialnya dapat berupa resin (castable resin) yang dicampur  dengan hardener, atau bakelit. Penggunaan castable resin lebih mudah dan alat  yang digunakan lebih sederhana dibandingkan bakelit, karena tidak diperlukan  aplikasi panas dan tekanan. Namun bahan castable 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. Thermosetting mounting membutuhkan  alat khusus, karena dibutuhkan aplikasi tekanan (4200 lb/in²) dan panas (149⁰C) pada mold saat mounting.

3. Grinding (Pengamplasan)

     Sampel yang baru saja dipotong, atau sampel yang telah terkorosi memiliki permukaan yang kasar. Permukaan yang kasar ini harus diratakan agar pengamatan struktur mudah untuk dilakukan. Pengamplasan dilakukan dengan menggunakan kertas amplas silicon karbit (SiC) dengan berbagai tingkat kekasaran yang ukuran butir abrasifnya dinyatakan dengan mesh, yaitu kombinasi dari 100, 220, 330, 500, 600,800, 1000, 1200, dan 2500. Ukuran grit pertama yang dipakai tergantung pada kekasaran permukaan dan kedalaman kerusakan yang ditimbulkan oleh pemotongan. Seperti perubahan struktur akibat panas yang

timbul pada saat proses pemotongan dan perubahan bentuk sample akibat beban

alat potong.

     Hal yang harus diperhatikan pada saat pengamplasan adalah pemberian air. Air  berfungsi sebagai pemidah geram, memperkecil kerusakan akibat panas yang timbul yang 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 atau 90⁰ terhadap arah sebelumnya.

4. Polishing (Pemolesan)

     Setelah diamplas sampai halus, sampel harus dilakukan pemolesan. Pemolesan bertujuan untuk memperoleh permukaan sampel yang halus bebas goresan dan mengkilap seperti cermin dan menghilangkan ketidakteraturan sampel hingga orde 0.01μm. Permukaan sampel yang akan diamati di bawah mikroskop harus benar-benar rata. Apabila permukaan sampel kasar atau bergelombang, maka  pengamatan struktur mikro akan sulit untuk dilakukan karena cahaya yang   datang dari mikroskop dipantulkan secara acak oleh permukaan sampel. Tahap   pemolesan dimulai dengan pemolesan kasar terlebih dahulu kemudian dilanjutkan dengan pemolesan halus. Ada 3 metode pemolesan antara lain yaitu sebagai berikut :

a.   Pemolesan Elektrolit Kimia

      Hubungan rapat arus & tegangan bervariasi untuk larutan elektrolit dan material yang berbeda dimana 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 di atas 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.

5.      Etching (Etsa)

      Etsa merupakan proses penyerangan atau pengikisan batas butir secara selektif   dan terkendali dengan pencelupan ke dalam larutan pengetsa baik menggunakan listrik maupun tidak ke permukaan sampel sehingga detil struktur yang akan diamati akan 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.

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.

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 struktur