1. Dokumen menjelaskan metodologi pengujian struktur dan sifat material, termasuk diagram alir, alat uji, dan bahan yang digunakan. 2. Alat pengujian yang dijelaskan adalah timbangan, vernier caliper, mesin uji tarik, rockwell hardness tester, dan mikroskop. 3. Bahan yang dibutuhkan antara lain spesimen, air, reaktan etsa, kain polishing, dan amplas.

1. BAB III
METODOLOGI PENGUJIAN
3.1 Diagram Alir
Diagram alir Praktikum Struktur dan Sifat Material ditunjukkan pada
Gambar 3.1.
Gambar 3.1 Diagram Alir Pengujian
23

2. 3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
1. Gelas Ukur
Gelas ukur berfungsi untuk mengukur volume spesimen dengan
memperhatikan pertambahn volume air yang terjadi. Berikut dibawah ini ditunjukkan
gambar dari gelas ukur, seperti terlihat pada Gambar 3.2.
Gambar 3.2 Gelas ukur (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
2. Timbangan Elektronik
Timbangan Elektronik berfungsi untuk mengukur massa dari spesimen yang
akan diuji. Sebelum mengukur massa, neraca harus dikalibrasi terlebih dahulu.
Gambar dari neraca dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.3 Neraca (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
24

3. 3. Vernier Caliper
Vernier caliper digunakan untuk mengukur diameter dan tebal dari spesimen.
Vernier caliper yang digunakan memiliki ketelitian 0,02 mm, seperti terlihat pada
Gambar 3.4
Gambar 3.4 Vernier caliper (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
4. Universal Testing Machine (GD 1100-100)
Universal Testing Machine (GD 1100-100) merupakan mesin yang digunakan
pada pengujian tarik, dapat dilihat pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Universal Testing Machine (GD 1100-100) (Laboratorium Metalurgi
Fisik, 2017)
Keterangan :
1. Upper Grip
2. Upper Damping Head
3. Lower Damping Head
4. Lower Grip
25
1
3 4
2

4. 5. Rockwell Hardness Tester model HR-150A
Rockwell Hardness Tester model HR-150A merupakan alat yang
digunakan untuk mengukur kekerasan material dengan metode Rockwell.
Rockwell Hardness Tester model HR-150A dapat dilihat pada Gambar 3.6.
Gambar 3.6 Rockwell Hardness Tester (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
Rockwell Hardness Tester Model HR-150A yang terdapat pada Laboratorium
Metalurgi Fisik Teknik Mesin UNDIP memiliki beberapa bagian yaitu :
a. Dial Gage
Dial Gage berfungsi sebagai penunjuk skala mayor dan minor pada
uji kekerasan. Terdiri dari skala berwarna merah dan hitam. Dimana skala
berwarna merah digunakan saat menggunakan indentor steel ball, sedangkan
untuk skala berwarna hitam digunakan saat menggunakan indentor intan seperti
pada Gambar 3.7
Gambar 3.7 Dial Gauge (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
b. Indentor
Indentor berfungsi sebagai media pembebanan pada material uji kekerasan.
Terdapat 2 jenis indentor, yaitu indentor intan untuk material ferrous dan
26

5. indentor steel ball untuk material non ferrous. Contoh indentor dapat dilihat pada
Gambar 3.8
Gambar 3.8 Steelball (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
c. Anvil
Anvil berfungsi sebagai tempat penahan material uji kekerasan, dapat dilihat
pada Gambar 3.9
Gambar 3.9 Anvil (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
d. Crank Handle
Crank Handle berfungsi untuk memberikan pembebanan mayor pada material
uji kekerasan, dapat dilihat pada Gambar 3.10
Gambar 3.10 Crank Handle (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
27

6. e. Reset Motor
Reset Motor berfungsi untuk melepas pembebanan mayor pada material uji
kekerasan, dapat dilihat pada Gambar 3.11
Gambar 3.11 Reset Motor (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
d. Proper Weight
Proper Weight berfungsi untuk memberi variasi pembebanan mayor pada
material uji kekerasan. Pembebanan yang tersedia yaitu 60 kgf, 100 kgf, 150 kgf.
Proper weight dapat dilihat pada Gambar 3.12.
Gambar 3.12 Proper Weight (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
28

7. 6. Mesin Polisher
Mesin polisher merupakan yang berfungsi untuk membantu memoles dan
mengamplas secara halus dengan rata dan searah. Mesin polisher dapat dilihat pada
Gambar 3.13.
Gambar 3.13 Mesin polisher (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
7. Mesin Grinder
Mesin grinder berfungsi untuk membantu proses pengamplasan kasar
permukaan spesimen supaya halus dan rata. Mesin grinder dapat dilihat pada Gambar
3.14
Gambar 3.14 Mesin grinder (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
29

8. 8. Pinset
Pinset digunakan untuk memegang benda uji karena berbahaya apabila
langsung memegang benda uji saat dilakukan etching. Pinset dapat dilihat pada
Gambar 3.15
Gambar 3.15 Pinset (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
9. Gelas Kimia
Gelas kimia berfungsi sebagai tempat pencampuran reaktan yang digunakan
saat etching. Gelas kimia dapat dilihat pada Gambar 3.16
Gambar 3.16 Gelas kimia (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
30

9. 10. Gelas Ukur
Gelas ukur berfungsi sebagai tempat untuk mengukur banyaknya reaktan yang
diperlukan, terutama saat mengambil reaktan. Gelas ukur dapat dilihat pada Gambar
3.17
Gambar 3.17 Gelas ukur (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
11. Pipet Tetes
Pipet tetes digunakan untuk mengambil reaktan, dan harus diambil dengan
hati-hati karena reaktan yang digunakan bersifat korosif. Pipet tetes dapat dilihat pada
Gambar 3.18
Gambar 3.18 Pipet tetes (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
31

10. 12. Mikroskop
Mikroskop berfungsi untuk melihat benda-benda berukuran kecil dengan
perbesaran mikro 50x – 1000x (mikroskopik). Pada praktikum ini, mikroskop yang
digunakan adalah mikroskop metalografi. Mikroskop dapat dilihat pada Gambar 3.19
Gambar 3.19 Mikroskop (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
13. Kamera Optilab
Kamera berfungsi untuk mengambil gambar struktur mikro yang diamati di
bawah mikroskop. Kamera yang digunakan merupaka kamera khusus yang dapat
dipasang pada lensa okuler mikroskop dan mampu menampilkan foto yang diambil
pada komputer atau laptop. Kamera khusus untuk pengujian mikrografi ditunjukkan
pada Gambar 3.20
Gambar 3.20 Kamera khusus untuk mengambil gambar yang diamati di mikroskop
(Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
32

11. 3.2.2 Bahan
1. Spesimen
Ada 2 buah spesimen dengan jenis material yang sama. Perbedaannya terletak
pada bentuk spesimen. Salah satu spesimen berbentuk silinder panjang dan digunakan
untuk uji tarik, sedangkan spesimen yang lainnya berbentuk silinder pipih pendek dan
digunakan untuk uji kekerasan, uji mikrografi, dan uji densitas, seperti terlihat pada
Gambar 3.21.
Gambar 3.21 Spesimen uji tarik (a), dan spesimen uji densitas, uji kekerasan, dan uji
mikrografi (b). (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
2. Air
Air berfungsi sebagai media pendinginan untuk proses perlakuan panas (heat
treatment). Selain itu, air juga membantu menjaga suhu spesimen saat pengamplasan
kasar agar tidak terjadi pemanasan, seperti pada Gambar 3.22, dan membersihkan
spesimen setelah proses pengetzaan.
Gambar 3.22 Air untuk proses pengamplasan (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
33
a.
b
..

12. 3. Autosol
Autosol adalah pembersih berbentuk pasta yang berfungsi untuk
mengkilapkan dan menghilangkan bekas goresan pada benda uji setelah melalui
proses grinding. Dapat dilihat pada Gambar 3.23.
Gambar 3.23 Autosol (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
4. Reaktan etza
Reaktan etza berfungsi untuk mengkaratkan permukaan spesimen, sehingga
kontras dari butir, batas butir, ataupun fase yang berbeda terlihat jelas. Contoh
reaktan etza dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Reaktan Untuk Pengetzaan, (Jobsheet Praktikum Struktur dan Material
Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
Material Reaktan Proses
Besi, baja,
besi paduan
Aluminium
Tembaga,
Nital HNO3 1-5 ml, 100 ml
ethanol (95%) atau
methanol (95%)
Keller’s HNO3 2,5 ml, HF
1 ml, HCl 1,5 ml, 95 ml
aquades
Larutan I :
 Dicelup
dalam reaktan selama 1-5 detik,
kemudian dibilas air lalu
dikeringkan.
 Teknik
Swabing
 Dicelup dalam reaktan selama 1-
15 detik, kemudian dibilas dengan
air lalu dikeringkan dan
34

13. kuningan
atau Cu
alloy
Stainless
steel
Amuntit
(Tool steel)
25 ml NH4OH, 25 ml
aquades, 50 ml H2O2 (3%)
Larutan II :
5 gr FeCl3, 50 ml HCl, 100
ml aquades
Larutan I :
10 ml HNO3, 10 ml Acetic
Acid, 5 ml HCl, 2-5 ml
crops gliserin
Larutan II :
5 ml HCl, 1 gr picric acid,
100 ml ethanol (95%) dan
methanol (95%)
Larutan I :
Nital HNO3 1-5 ml, 100
ml ethanol (95%) atau
methanol (95%)
Larutan II :
1 gr picric acid, 100 ml
ethanol (95%) atau
methanol (95%)
didiamkan selama 24 jam
 Dicelup
1-10 detik, kemudian dibilas air
lalu dikeringkan
 Dicelup
atau diswab beberapa saat (1-10
detik)
 Dicelup
dalam larutan selama 1-5 detik,
kemudian dicelup dalam cairan
H2O2 (3%) selama 1-2 detik. Lalu
bilas air dan keringkan
 Dicelup
dalam reaktan selama 1-5 detik,
kemudian dibilas air lalu
dikeringkan
 Teknik
Swabing
 Dicelup/
35

14. diswab 1-10 detik
 Dicelup
ke larutan selama 1-5 detik, lalu
dicelup dalam H2O2 (3%) selama
1-2 detik, lalu dibilas air dan
dikeringkan
5. Kain beludru
Kain beludru berfungsi untuk memoles permukaan spesimen supaya menjadi
mengkilap. Kan beludru dapat dilihat pada Gambar 3.24.
Gambar 3.24 Kain beludru yang telah dipasang pada mesin polisher (Laboratorium
Metalurgi Fisik, 2017)
6. Tisu
Tisu digunakan untuk mengeringkan benda uji, seperti yang ditunjukkan pada
Gambar 3.25.
Gambar 3.25 Tisu (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
36

15. 7. Grinder (amplas)
Amplas berfungsi untuk menghaluskan permukaan spesimen supaya halus dan
rata. Grinder dapat dilihat pada gambar 3.26
Gambar 3.26 Amplas (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
3.3 Pengujian Spesimen
3.3.1 Pengujian Densitas
Pengujian densitas dapat dilakukan dengan langkah yang benar. Berikut
langkah-langkah dari pengujian densitas.
1. Siapkan spesimen untuk pengujian seperti pada Gambar 3.27.
Gambar 3.27 Spesimen untuk uji densitas (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
2. Mengukur diameter dan tebal spesimen denga menggunakan vernier caliper
sebanyak tiga kali untuk memperoleh nilai rata-rata seperti pada Gambar 3.28.
37

16. Gambar 3.28 Mengukur tebal dan diameter spesimen (Laboratorium Metalurgi
Fisik, 2017)
3. Mengkalibrasi neraca sampai angka 0 seperti pada Gambar 3.29.
Gambar 3.29 Neraca yang telah dikalibrasi (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
4. Menimbang spesimen seperti pada Gambar 3.30.
38

17. Gambar 3.30 Menimbang spesimen (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
5. Mengulangi penimbangan sampai tiga kali untuk memperoleh massa
rata-rata.
6. Memasukkan spesimen ke dalam gelas ukur yang sudah diisi air seperti pada
Gambar 3.31.
Gambar 3.31 Mengukur volume spesimen menggunakan gelas ukur (Laboratorium
Metalurgi Fisik, 2017)
7. Catat pertambahan volume air untuk volume spesimen.
8. Hitung densitas spesimen antara volume dalam air dan secara
perhitungan manual.
3.3.2 Pengujian Tarik
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengujian tarik adalah
sebagai berikut.
1. Ukur diameter dan panjang awal batang uji dengan menggunakan vernier
caliper (do , lo) seperti pada Gambar 3.32.
39

18. Gambar 3.32 Mengukur diameter dan panjang awal batang uji dengan vernier
caliper (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
2. Hidupkan mesin uji Tarik dengan menekan push button on.
3. Pasang spesimen pada upper damping head mesin uji tarik seperti pada
Gambar 3.33.
Gambar 3.33 Pemasangan spesimen (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
4. Atur posisi spesimen menggunakan komputer pengoperasi mesin uji
Tarik sampai mendekati lower damping head.
5. Batang uji harus tercekam dengan baik pada upper dan lower damping
head seperti pada Gambar 3.34.
40

19. Gambar 3.34 Spesimen yang sudah terpasang (Laboratorium Metalurgi
Fisik, 2017)
6. Setting nol pada komputer pengoperasi mesin uji Tarik.
7. Klik Start untuk memulai pengujian.
8. Amati dan baca besarnya gaya tarik pada layar monitor (saat maksimum
dan patah) dan perpanjangan (∆L ) yang dialami benda uji akibat gaya
tarik (maksimum dan patah) seperti pada Gambar 3.35.
Gambar 3.35 Pembacaan pada layar komputer (Laboratorium Metalurgi Fisik,
2017)
9. Lepaskan spesimen dari alat uji tarik setelah spesimen mengalami patah
seperti pada Gambar 3.36.
41

20. Gambar 3.36 Spesimen setelah pengujian (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
10. Ukur diameter dan panjang benda uji setelah patah dengan vernier caliper
(du dan lu).
3.3.3 Pengujian Kekerasan
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengujian kekerasan adalah
sebagai berikut.
1. Bersihkan permukaan benda uji dan amplas sehingga kedua permukaan
tersebut benar-benar rata dan sejajar seperti pada Gambar 3.37.
Gambar 3.37 Proses pengamplasan (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
2. Pasang indentor diamond/steel ball sesuai dengan jenis material yang
akan diuji. Pada praktikum kali ini indentor yang digunakan adalah
steelball karena specimen yang digunakan merupakan jenis non ferrous
42

21. 3. Pasang benda uji pada kedudukannya (anvil)
4. Kencangkan dengan memutar handwheel hingga spesimen menyentuh
indentor dan jarum kecil pada dial indikator menuju garis merah untuk
memberikan pembenanan minor. Error yang diijinkan ± 5
graduasi, jika melebihi 5 graduasi maka harus dilakukan pengesetan
ulang seperti pada Gambar 3.38.
Gambar 3.38 Spesimen yang telah terpasang (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
5. Setting nol dengan cara mengatur dial indicator sehingga jarum besar
tepat pada garis indikator C atau B seperti pada Gambar 3.39.
Gambar 3.39 Kalibrasi alat uji kekerasan (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
6. Tekan crank handle ke depan untuk memberikan pembebanan mayor.
Pada saat itu jarum panjang akan berputar anticlockwise dan reset motor
bergerak ke depan secara perlahan seperti pada Gambar 3.40.
43

22. Gambar 3.40 Pengujian kekerasan (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
7. Ketika jarum panjang berhenti, dorong reset motor untuk
menghilangkan pengetesan pembebanan utama. tekan crank handle
dan reset motor secara perlahan dan hati – hati.
8. Lakukan pembacaan pada indikator. Untuk pengujian dengan diamond
indentor, baca pada garis bagian luar indikator (garis berwarna hitam).
Untuk pengujian dengan steel ball indentor baca pada bagian dalam
indikator (garis berwarna merah).
9. Putar handwheel berlawanan jarum jam untuk menurunkan spesimen.
Lakukan pengujian sampel selanjutnya sesuai prosedur 2 sampai 6
sebanyak 3 kali untuk masing-masing spesimen.
10. Bersihkan dan rapihkan alat uji bila tidak digunakan lagi.
3.3.4 Pengujian Mikrografi
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengujian mikrografi adalah
sebagai berikut:
1. Siapkan material yang akan dilihat struktur mikronya, dan peralatan
yang akan digunakan seperti pada Gambar 3.41.
44

23. Gambar 3.41 Spesimen untuk pengujian mikrografi (Laboratorium Metalurgi Fisik,
2017)
2. Pasang amplas pada mesin pemolis, dimulai dari amplas yang paling
kasar yaitu nomor 120. Pengamplasan dilakukan dalam keadaan basah untuk
menghilangkan panas dan pengotor dari benda uji seperti pada Gambar 3.42.
Gambar 3.42 Amplas yang terpasang pada mesin pemoles (Laboratorium Metalurgi
Fisik, 2017)
3. Setelah cukup rata, maka ganti amplas dengan amplas yang agak halus
yaitu amplas nomor 1000, kemudian amplas nomor 1500, dan yang
terakhir menggunakan amplas yang paling halus yaitu nomor 2000 seperti
pada Gambar 3.43.
45

24. Gambar 3.43 Proses pengamplasan kasar (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
4. Oleskan permukaan yang sudah diamplas dengan autosol, kemudian
polis halus menggunakan kain beludru seperti pada Gambar 3.44.
Gambar 3.44 Proses polishing (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
5. Sebelum melakukan pengetzaan, permukaan benda uji harus sudah
halus dan datar seperti pada Gambar 3.45.
Gambar 3.45 Spesimen yang telah dipoles (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
Racik reaktan pengetzaan sesuai dengan jenis material yang diuji, yaitu
Pengetzaan dilakukan dengan mencelupkan material ke dalam reaktan
selama 5 detik. reaktan yang digunakan merupakan campuran NH4OH 5 ml,
aquades 5 ml, dan H2O2 seperti pada Gambar 3.46.
46

25. Gambar 3.46 Proses pengetzaan (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
6. Cuci benda uji yang telah dietsa dengan aquades kemudian keringkan
sebelum diamati pada mikroskop seperti pada Gambar 3.47.
Gambar 3.47 Proses pencucian spesimen (Laboratorium Metalurgi Fisik, 2017)
7. Amati material pada mikroskop. Gunakan plastisin agar spesimen
rata dan sejajar dengan lensa seperti pada Gambar 3.48.
Gambar 3.48 Pemasangan spesimen menggunakan plastisin (Laboratorium
Metalurgi Fisik, 2017)
8. Potret gambar apabila gambar yang diperoleh tampak jelas sesuai
dengan pembesaran pada mikroskop, hasil gambar spesimen dapat dilihat
seperti pada Gambar 3.49.
47

26. Gambar 3.49 Gambar hasil pengamatan di mikroskop (Laboratorium Metalurgi
Fisik, 2017)
48