Metalografi : Pengertian, Jenis, Pengujian dan Tahapan Proses

Metalografi itu kayak detektif logam, deh! Jadi, dia ngeliatin struktur dan karakteristik logam pake mikroskop cahaya, tapi yang skala mikro gitu. Gini, konsep dasarnya dulu dibikin sama Henry Clifton Sorby, orangnya dari tahun 1826 sampe 1908.

Nah, metalografi dibagi jadi dua jenis, ada yang namanya makrografi dan mikrografi. Pokoknya, tujuannya buat apa? Ya, buat ngecek ukuran butir logam, bagaimana fasa-fasa di dalamnya tersebar, dan apakah ada kotoran atau nggak di dalam logam itu.

Dan, ini penting banget buat industri. Misalnya, kalau mau bikin material baru, kita bisa lihat dari hasil metalografi untuk tahu prosesnya gimana, apa aja yang udah dialaminya. Tapi, ya, hasilnya tergantung juga dari persiapan permukaan sampel yang mau diamati. Jadi, siapkan permukaannya dengan baik ya sebelum di-metalografiin.

Jenis Metalografi

Makrografi: Memahami Struktur Logam dalam Skala Besar

Makrografi, sebagai bagian dari ilmu metalografi, menawarkan pandangan langsung terhadap struktur logam dan logam paduan. Pengamatannya dilakukan melalui mata manusia dengan bantuan lensa yang memperbesar objek hingga maksimal 15 kali ukuran aslinya. Makrostruktur, hasil pengamatan dalam makrografi, memberikan wawasan tentang butir kristal di dalam logam serta mengidentifikasi retakan yang mungkin terbentuk selama proses fabrikasi.

Selain itu, melalui makrografi, kita dapat mengamati jejak deformasi, perubahan dimensi, porositas, bahkan lubang-lubang akibat penangkapan gas saat proses pengecoran. Ini membantu dalam menemukan akar penyebab kegagalan komponen logam.

Mikrografi: Mengungkap Struktur Logam dalam Skala Mikro

Mikrografi, sebagaimana namanya, menggunakan mikroskop untuk mempelajari struktur logam dengan detail yang lebih halus. Perbesaran yang digunakan berkisar antara 20 hingga 2000 kali lipat dari ukuran aslinya. Hasil pengamatan disebut mikrostruktur.

Fokus utama mikrografi adalah pada penentuan komposisi kimia logam paduan serta analisis butir kristal dalam hal ukuran dan bentuknya. Selain itu, mikrografi membantu dalam mengidentifikasi cacat-cacat mikro dan mengevaluasi kualitas dari proses perlakuan panas yang telah dilakukan pada logam paduan.

Proses mikrografi dimulai dengan persiapan sampel yang melibatkan pengamplasan dengan kertas amplas dan pengecatan menggunakan larutan khusus. Kemudian, sampel tersebut mengalami proses etsa sehingga strukturnya dapat diamati menggunakan mikroskop cahaya, yang pada akhirnya memberikan interpretasi yang berharga atas hasil pengamatannya.

Dengan kombinasi makrografi dan mikrografi, pemahaman yang komprehensif tentang struktur dan karakteristik logam dapat dicapai, memberikan landasan yang kokoh untuk pengembangan material dan pemrosesan logam di berbagai industri.

Jenis Pengujian

1. Uji Ukuran Butir (Grain Size): Metode ini, seperti yang ditetapkan dalam standar ASTM E112, E930, dan E1181, digunakan untuk menentukan ukuran butir dalam struktur kristal logam. Informasi ini penting karena ukuran butir dapat memengaruhi sifat-sifat mekanis dan fisik dari logam.
2. Analisis Fasa: Standar ASTM E566 digunakan untuk menganalisis fasa atau komposisi kimia dalam material logam. Ini membantu dalam memahami komposisi material dan distribusi fasa yang mempengaruhi sifat-sifatnya.
3. Serangan Korosi Antarbutir (Intergranular Corrosion Attack): Proses ini memeriksa tingkat kerusakan atau korosi pada batas butir logam. Ini penting karena kerusakan pada batas butir dapat mempengaruhi kekuatan dan integritas material.
4. Ketebalan Lapisan (Coating Thickness): Standar ASTM B487 digunakan untuk mengukur ketebalan lapisan pelindung pada logam. Ini membantu memastikan perlindungan yang memadai terhadap korosi atau aus.
5. Ukuran, Bentuk, dan Distribusi Inklusi (Inclusion Size, Shape, and Distribution): Metode ini, sesuai dengan ASTM E454, digunakan untuk mengevaluasi inklusi dalam logam. Inklusi yang tidak diinginkan dapat mempengaruhi sifat-sifat material seperti kekuatan dan keuletan.
6. Zona Las dan Pengaruh Panas (Weld and Heat Affected Zone): Melalui pengamatan dan analisis, zona las dan daerah yang dipengaruhi panas pada logam dapat dievaluasi untuk memastikan kualitas sambungan las dan mengidentifikasi perubahan struktural yang terjadi selama proses pengelasan.
7. Ketebalan Karburisasi dan Nitridasi (Carburizing, Nitriding Thickness): Ini mengukur kedalaman penetrasi lapisan karburisasi dan nitridasi pada permukaan logam. Informasi ini penting dalam mengevaluasi kualitas perlakuan permukaan logam.
8. Decarburization: Standar ASTM E1077 digunakan untuk mengukur tingkat decarburization atau pengurangan kadar karbon pada permukaan logam. Decarburization dapat mempengaruhi sifat-sifat mekanis logam.
9. Mikro Retakan dan Porositas (Micro Crack and Porosity): Pengujian ini bertujuan untuk mendeteksi dan mengukur retakan dan porositas kecil dalam logam yang dapat mempengaruhi integritas struktural dan kinerjanya.

Semua uji ini berperan penting dalam memastikan kualitas dan kinerja material logam dalam berbagai aplikasi industri.

Proses / Tahapan Penting dalam Metalografi

Metalografi adalah seni dan ilmu yang memungkinkan kita untuk menjelajahi ke dalam struktur dan karakteristik logam. Tahapan-tahapan berikut ini menjadi panduan penting dalam melakukan metalografi dengan benar:

1. Pemotongan (Cutting): Tahap pertama ini melibatkan pemahaman prosedur pemotongan sampel dan pemilihan teknik pemotongan yang sesuai. Tujuannya adalah untuk mendapatkan sampel yang representatif untuk analisis metalografi.
2. Penempelan (Mounting): Setelah dipotong, sampel perlu ditempatkan pada suatu media agar lebih mudah ditangani, terutama jika sampel berukuran kecil dan tidak beraturan. Langkah ini dilakukan tanpa merusak integritas sampel.
3. Penggosokan (Grinding): Proses ini bertujuan untuk meratakan dan menghaluskan permukaan sampel dengan cara menggosokkan sampel pada kain abrasif atau ampelas. Hal ini mempersiapkan sampel untuk tahapan selanjutnya.
4. Pengilapan (Polishing): Langkah penting ini menghasilkan permukaan sampel yang halus dan mengkilap seperti kaca tanpa menyebabkan goresan. Permukaan yang dihasilkan haruslah bebas dari ketidakteraturan dan mengkilap seperti cermin, sehingga memungkinkan observasi yang akurat.
5. Pengamatan (Observation): Tahap terakhir ini melibatkan pengamatan dan identifikasi struktur logam dengan bantuan mikroskop optik. Sebelumnya, sampel telah mengalami proses etsa, yang memungkinkan strukturnya menjadi lebih jelas terlihat. Penting untuk memahami perbedaan antara etsa kimia dan elektro etsa serta menerapkan keduanya dengan tepat sesuai kebutuhan.

Dengan melalui tahapan-tahapan metalografi dengan teliti dan cermat, kita dapat menyingkap keindahan dan kompleksitas struktur logam, memberikan kontribusi yang berarti dalam pengembangan material dan proses industri yang lebih baik.

Referensi standar dan kode metalografi:

1. ASTM E3 – Metode Standar untuk Perawatan Metalografi dan Pemilihan Metode.
2. ASTM E7 – Praktik Standar untuk Metalografi: Proses Pemotongan dan Penanganan Sampel.
3. ASTM E8/E8M – Metode Standar untuk Uji Tegangan Tarik Logam.
4. ASTM E29 – Praktik Standar untuk Penyimpangan Optik dalam Metalografi.
5. ASTM E45 – Praktik Standar untuk Uji Uji Kualitatif Logam Paduan.
6. ASTM E407 – Metode Standar untuk Memverifikasi Metode Metalografi.
7. ASTM E883 – Panduan Praktik Standar untuk Menyusun Data Metalografi.
8. ASM Handbook, Volume 9: Metallography and Microstructures – Sumber rujukan penting yang menyediakan panduan komprehensif tentang teknik dan prinsip metalografi.
9. ISO 6892-1 – Metode Standar Internasional untuk Uji Tarik Logam.
10. ISO 6507-1 – Metode Standar Internasional untuk Uji Kekerasan Logam dengan Metode Brinell.
11. ISO 9013 – Standar Internasional untuk Kualitas Pemotongan Logam dengan Mesin Pemotong.

Referensi ini membantu memastikan bahwa prosedur metalografi dilakukan dengan akurat dan sesuai dengan standar yang diakui secara internasional, memungkinkan perbandingan yang konsisten antara hasil uji yang berbeda dan memastikan kualitas data yang dihasilkan.

Kesimpulan

Metalografi adalah bidang ilmu yang mempelajari struktur dan karakteristik logam menggunakan teknik pengamatan mikroskopis. Proses metalografi melibatkan beberapa tahapan penting, termasuk pemotongan sampel, penempelan, penggosokan, pengilapan, dan pengamatan dengan mikroskop optik setelah proses etsa. Melalui metalografi, kita dapat memahami struktur kristal, ukuran butir, distribusi fasa, dan keberadaan inklusi dalam logam, yang semuanya memengaruhi sifat-sifat mekanis dan fisiknya.

Selain itu, metalografi juga digunakan dalam berbagai uji dan analisis, seperti uji ukuran butir, analisis fasa, pengukuran ketebalan lapisan, identifikasi retakan mikro, dan banyak lagi. Standar dan kode yang digunakan dalam metalografi membantu memastikan konsistensi dan akurasi dalam prosedur uji serta memungkinkan pembandingan hasil antara laboratorium yang berbeda.

Dengan pemahaman yang mendalam tentang struktur dan karakteristik logam melalui metalografi, kita dapat mengoptimalkan proses produksi, meningkatkan kualitas material, dan mengidentifikasi masalah potensial dalam komponen logam, yang pada akhirnya berkontribusi pada pengembangan industri yang lebih maju dan berkelanjutan.

<