karakterisasimaterial micro structure analysis

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


2/43

Instrumentasi Analisis Mikrostruktur

1. Optical Microscope

2. Scanning Electron Microscope3. Transmission Electron Microscope


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


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


5/43

PENGAMATAN MIKROSKOP OPTIK

SETELAH ETSA

a. Permukaan alur(groove) pada batasbutir dan karakteristikrefleksi cahayanya.

b. Foto mikrostruktur daricuplikan polikristal hasilpolis dan etsa


6/43

BAGIAN MIKROSKOP OPTIK

Olympus Light Microscope


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


8/43

PENGAMATAN DENGAN SCANNING

ELECTRON MICROSCOPE

Field Emission SEM


9/43

PERBEDAAN MIKROSKOP OPTIK,

SEM DAN TEM


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


11/43

ELEKTRON YANG BERHAMBUR DANDITANGKAP SEM SAAT SAMPEL DITEMBAK

ELEKTRON


12/43

TERANG GELAP YANG DIHASILKAN SEM

Perbedaan lokasimenyebabkan energijuga berbeda


13/43

TEMPAT SAMPEL DI SCANNINGELECTRON MICROSCOPE


14/43

HAMBURAN ELEKTRON DIDETEKSI DAN

ENERGINYA DITAMPILKAN DALAM BENTUKGAMBAR DAN GRAFIK

Tempat Sampel

Tiap Jenis hamburanelektron ditangkap detektoryang berbeda


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


16/43

PENAMPAKAN PATAH DUCTILE DENGANSEM

Dimple yang bulat merupakan lubang-lubang micro yang merupakanawal perpatahan ductile yang bertambah sedikit demi sedikit


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


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


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


20/43

CONTOH STRUKTUR MIKROBAJA AISI 52100


21/43



22/43



23/43



24/43



25/43



26/43



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.


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


29/43

PERHITUNGANFRAKSI VOLUME


30/43

PERHITUNGAN FRAKSI VOLUMEDENGAN PERBANDINGAN


31/43

PERHITUNGAN FRAKSI VOLUMEDENGAN PERBANDINGAN


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.


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.


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)


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


36/43

METODA PERHITUNGAN

FRAKSI VOLUME


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]


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


39/43

TABEL PENGUKURAN BESAR BUTIRASTM E112


40/43

TABEL PENGUKURAN BESAR BUTIRASTM E112


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).


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).


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)

karakterisasimaterial micro structure analysis

Documents