Date post: | 10-Apr-2018 |
Category: |
Documents |
Upload: | xennamilanisti |
View: | 230 times |
Download: | 1 times |
of 43
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
1/43
MMS 8110803 - KARAKTERISASI MATERIAL + LAB
Departemen Metalurgi dan Material Fakultas Teknik Universitas Indonesia
Tel: +(62 21) 7863510 Fax : +(62 21) 7872350 Email: [email protected]
MICROSTRUCTURE ANALYSIS
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
2/43
Instrumentasi Analisis Mikrostruktur
1. Optical Microscope
2. Scanning Electron Microscope3. Transmission Electron Microscope
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
3/43
PENGAMATAN DENGAN MIKROSKOPOPTIK
Mikroskop adalah alat bantu untuk mengamati obyekyang tak dapat diamati dengan mata biasa.
Daya pisah atau resolusi adalah kemampuan mikroskopmengamati secara terpisah jarak yang terkecil di antara2 titik dari suatu obyek.
Resolusi makin besar, makin besar perbesaran yangdimiliki alat tersebut
Mata manusiajarak resolusi 700.000 AMikroskop optikjarak resolusi 1900 A
SEMjarak resolusi 250 A TEMjarak resolusi 3 A
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
4/43
PENGAMATAN MIKROSKOP OPTIK
SETELAH ETSAa. Butir-butir dari cuplikanhasil pengetsaan yang
diamati dengan mikroskop
b. Bentuk Permukaan butirhasil poles dan etsa yangmenghasilkan refleksi
cahaya yang berbeda
Al-7075
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
5/43
PENGAMATAN MIKROSKOP OPTIK
SETELAH ETSA
a. Permukaan alur(groove) pada batasbutir dan karakteristikrefleksi cahayanya.
b. Foto mikrostruktur daricuplikan polikristal hasilpolis dan etsa
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
6/43
BAGIAN MIKROSKOP OPTIK
Olympus Light Microscope
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
7/43
PENGAMATAN DENGAN SCANNING
ELECTRON MICROSCOPEPerbesaran
OM 4x 1000xSEM 10x 3000000x
Aplikasi :
Mengamati struktur
maupun bentuk permukaanyang berskala lebih halus
Dilengkapi Dengan EDS(Electron Dispersive X raySpectroscopy)
Dapat mendeteksiunsur2 dalam material.
Permukaan yangdiamati haruspenghantar elektron
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
8/43
PENGAMATAN DENGAN SCANNING
ELECTRON MICROSCOPE
Field Emission SEM
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
9/43
PERBEDAAN MIKROSKOP OPTIK,
SEM DAN TEM
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
10/43
PERBEDAAN MO DAN SEM
MO : resolusi/daya pisahlebih rendah
SEM: resolusi/dayapisah lebih tinggi
Kombinasi perbesaran dan daya pisah yang lebih besar dan kemampuan deteksi unsur pada
permukaan material SEM lebih teliti untuk riset dan industri
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
11/43
ELEKTRON YANG BERHAMBUR DANDITANGKAP SEM SAAT SAMPEL DITEMBAK
ELEKTRON
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
12/43
TERANG GELAP YANG DIHASILKAN SEM
Perbedaan lokasimenyebabkan energijuga berbeda
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
13/43
TEMPAT SAMPEL DI SCANNINGELECTRON MICROSCOPE
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
14/43
HAMBURAN ELEKTRON DIDETEKSI DAN
ENERGINYA DITAMPILKAN DALAM BENTUKGAMBAR DAN GRAFIK
Tempat Sampel
Tiap Jenis hamburanelektron ditangkap detektoryang berbeda
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
15/43
CONTOH PENGAMBILAN GAMBARDENGAN MIKROSKOP OPTIK MAKRO
Perpatahan Ductilebentuk cup-conepada Alumunium
Bentuk patahan getas padabaja karbon sedang
Bentuk permukaan rata danberbintik-bintik terang
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
16/43
PENAMPAKAN PATAH DUCTILE DENGANSEM
Dimple yang bulat merupakan lubang-lubang micro yang merupakanawal perpatahan ductile yang bertambah sedikit demi sedikit
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
17/43
PENAMPAKAN PATAH BRITTLE DENGANSEM
A.Patah Transgranular; patahmemotong antar butir, karenabidang patah yang terjadi padabeberapa arah yang berbeda.
B. Patah Intergranular; Perambatanretak terjadi disepanjang batas butir,karena adanya pengotor yangmembuat batas butir jadi getas
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
18/43
CONTOH STRUKTUR MIKRO BEBERAPA
JENIS BAJA KARBON, BAJA PERKAKASDAN BAJA TAHAN KARAT , DENGAN
MIKROSKOP OPTIK
Baja 1008 setelah dinormalisasi setelahpengubahan bentuk 60%, nital 4%, ferit(terang) dan Perlit halus (gelap)
Baja 0,2 %, diaustenisasidan diquench, strukturmartensit, 8% Na2S2O3,500X
High Strength Low AlloySteel (0,2%C), hot rolled,struktur fetit dan perlit,4%picral,kemudian 2%nital,200x
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
19/43
CONTOH STRUKTUR MIKRO BEBERAPAJENIS BAJA KARBON, BAJA PERKAKAS
DAN BAJA TAHAN KARAT
Baja 10B35 austenisasi I jam 870oC, quench di air yang diberi pengadukan, temper 1 jam230oC a), dibagian inti Martensit Temper, dipermukaan Ferit, karena terjadi dekarburisasi,nital 1%, 500x b) Sama dengan a tapi Potensial karbon lebih memadai c) Sama dengan adan b tapi diaustenisasi dengan potensial karbon yang benar, tak terdapat lapisandekarburisasi, struktur mikro martensit temper ,1% nital, 500x
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
20/43
CONTOH STRUKTUR MIKROBAJA AISI 52100
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
21/43
CONTOH STRUKTUR MIKROBAJA AISI 52100
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
22/43
CONTOH STRUKTUR MIKROBAJA AISI 52100
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
23/43
CONTOH STRUKTUR MIKROBAJA AISI 52100
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
24/43
CONTOH STRUKTUR MIKROBAJA AISI 52100
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
25/43
CONTOH STRUKTUR MIKROBAJA AISI 52100
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
26/43
CONTOH STRUKTUR MIKROBAJA AISI 52100
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
27/43
PENGHITUNGAN BESAR BUTIR DAN
FRAKSI VOLUME FASA PADA
MATERIALTujuan : Untuk dapat mengontrol tercapainya fraksi volume fasa atau
besar butir tertentu yang dihasilkan dalam suatu proses, misalnyadalam proses pengecoran
Untuk menghitung distribusi/ penyebaran partikel atau pori darisuatu produk, misal hasil pengecoran, atau pengerolan dan lain2.
Obyek yang diamati:/diukur:
1. Fraksi Volume2. Luas Permukaan & panjang garis perunit volume3. Ukuran butir.4. Distribusi ukuran partikel.
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
28/43
PENGHITUNGAN BESAR BUTIR DAN
FRAKSI VOLUME FASA PADA
MATERIAL
PERHITUNGAN FRAKSI VOLUME
Menentukan fraksi volume dari fasa/kandungantertentu
Teknik perhitungan yang sederhana;
Melihat struktur mikro,memperkirakan fraksiluas. (Kemungkinan salahnya besar)
Membandingkan struktur mikro denganperbesaran tertentu terhadap standar tertentuyang terdiri dari beberapa jenis gambar strukturyang ideal dengan presentase yang berbeda
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
29/43
PERHITUNGANFRAKSI VOLUME
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
30/43
PERHITUNGAN FRAKSI VOLUMEDENGAN PERBANDINGAN
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
31/43
PERHITUNGAN FRAKSI VOLUMEDENGAN PERBANDINGAN
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
32/43
METODA PERHITUNGAN
FRAKSI VOLUME
1. Analisa luas
Metode ini menunjukkan fraksi luas Aa, dari potongandua dimensi adalah suatu perhitungan fraksi volume;
Vv =A/AT (Rumus A1)
Dimana; A adalah jumlah luas fasa yang dimaksud danAT adalah luas total pengukuran. Pengukuran dapat
dengan metode Planimetri atau dengan memotong fotofasa yang dimaksud dan mencoba membandingkanlebar fasa yang dimaksud dengan lebar foto yangdimaksud. Metode ini kurang sesuai untuk fasa halus.
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
33/43
METODA PERHITUNGAN
FRAKSI VOLUME
2. Analisa Garis
Metode ini mendemonstrasikan ekivalensi antara fraksigaris LL dan fraksi volume.
Pada analisa garis, total panjang dari garis2 yang ditarik
sembarang memotong fasa yang diukur L dibagi dengantotal panjang garis LT untuk memperoleh fraksi garis:
LL = L/LT = Vv (rumus A2)
3. Perhitungan titik
Perhitungan ASTM E562 Metode ini menggunakan pointgrid dua dimensi.
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
34/43
METODA PERHITUNGAN
FRAKSI VOLUME
Test grid diletakkan pada lensa okuler atau dapatdiletakkan didepan layar proyeksi atau foto denganbantuan lembaran plastik. Perbesaran harus cukuptinggi sehingga lokasi titik uji terhadap struktur tampak
jelas. Perbesaran diusahan sekecil mungkin dimana hasilmemungkinkan. Perbesaran disesuaikan dengan dayapisah dan ukuran area untuk ketelitian statistik.
Semakin kecil pengukuran, semakin banyak daerah
yang dapat dianalisa dengan derajat ketelitian statistiktertentu.
Titik potong adalah perpotongan 2 garis grid;
PP = P /PT = L /nPo (Rumus A3)
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
35/43
METODA PERHITUNGAN
FRAKSI VOLUME
Dimana n adalah jumlah perhitungan dan Po jumlah darititik grid. Jadi
PT = nPo, jumlah total titik uji. Grid uji pada lensa okulerumumnya menggunakan jumlah titik terbatasyaitu,9,16,25 dst, dengan jarak teratur.
Sedangkan untuk grid yang digunakan didepan screenmempunyai 16,25,29,64 atau 100 titik. Fraksi Volumesekitar 50% sangat baik menggunakan jumlah gridsedikit, seperti 25 titik. Untuk Volume fraksi yang amat
rendah baik digunakan grid dengan jumlah titik yangbanyak. Dalam kebanyakan pekerjaan, fraksi Volumedinyatakan dengan persentase dengan dikalikan 100.Ketiga metode dapat dianggap mempunyai ketelitianyang sama.
Vv =AA = LL=P (Rumus A4)Lihat gambar 6.6
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
36/43
METODA PERHITUNGAN
FRAKSI VOLUME
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
37/43
METODE PERHITUNGANBESAR BUTIR
1. PLANIMETRI(JEFFERIES)
Jumlah butir/mm2 = (f) (n1+n2/2) = NA
No Butir ASTM
Lihat tabelF = Bilangan Jefferies =M2/5000
5000 mm2 = Luas Lingkaran
Rumus Empiris : G = [3,322 Log (NA) 2,95]
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
38/43
METODE PERHITUNGANBESAR BUTIR
2. INTERCEPT (HEYNE)
PL = P/ LT/M
Panjang garis Perpotongan ;L3 = 1/PL
P = Jml titik potong batas butir dengan lingkaran
LT
= Panjang Garis Total
M = Perbesaran
Dari PL atau L3 , pat dilihat di tabel besar butirASTM
Empiris ; G = 6,646 log (L3) 3,298
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
39/43
TABEL PENGUKURAN BESAR BUTIRASTM E112
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
40/43
TABEL PENGUKURAN BESAR BUTIRASTM E112
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
41/43
CONTOH PERHITUNGAN PLANIMETRI
Foto 100x, dari baja Manganyang dianil 1040oC,aging 620oCuntuk memunculkan perlit haluspada batas butir. Lingkaranmempunyai diameter 79.8 mm,
luas area 5000 mm2.Penghitungan dilakukan untukbutiryang sepenuhnya didalamlingkaran (44) dan butir yangterpotong lingkaran (25). Faktorpengali planimetri untuk 100xadalah 2. Jumlah butir/mm2pada 1 x adalah
(2)(44 + 25/2) = 113. Besar ButirASTM G, adalah (3.322 log 113)- 2.95 = 3.87 (sekitar 3.9 atau 4).
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
42/43
CONTOH PERHITUNGAN INTERCEPT
Ketiga lingkaran memilikidiameter 79.5, 47.8, dan 31,panjang total 500mm.Perbesaran total 500, danoleh sebab itu panjang garis
sesungguhnya 1mm.Jumlah titik terpotong olehketiga lingkaran adalah 60dan adal 7 titik pertemuantiga titik. Jadi, P= 7(1.5) + 60= 70.5, and PL = 70.5 / 1 mm
= 70.5/mm. Sehingga, l=1/PL = 0.0142 mm. BesarButir ASTM dapat dihitungdengan rumus
G= -6.6457(log 0.0142) -
3.298 = 8.98 (Sekitar 9).
8/8/2019 KarakterisasiMaterial Micro Structure Analysis
43/43
CONTOH PERHITUNGAN KOMBINASI
Penghitungan ukuran butir bahan duafasa dengan penghitungan titik danintercept Foto 500, paduan Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo t,diforging pada 955 C(1750 F) dengan fasa alfa dan beta,dianil pada 970 C (1775 F) ,menghasilkan alfa primer (putih) danfasa eutektoid alpha-beta. Sampeldietsa dengan larutan Kroll's.Penghitungan titik untuk menghitungjumlah alfa equiaxed (48.5%). Ketigalingkaran memiliki keliling 500 mm.Penghitungan dilakukan untuk fasa alfa
yang terpotong ketigalingkaran(76).Jumlah panjang garislinear , l, dihitung; l=(0.485)(500/500)/76 = 0.006382 mm.Besar Butir ASTM , G, dihitung: G= -6.646(log 0.006382) - 3.298 = 11.29(sekitar 11.3 atau 11,5)