Hasil pengujian mekanis hanya memberikan data bahwa material yang diuji memiliki nilai kekuatan dan kekerasan tertentu yang selanjutnya akan dikelompokkan ke dalam bagian yang lulus dan tidak lulus. Sementara itu material yang tidak lulus hasil uji mekanis, seharusnya memiliki data pelengkap yang dapat digunakan sebagai analisa lanjutan mengapa telah terjadi kegagalan saat pengujian mekanis.

Pengamatan struktur mikro terhadap material yang akan dilakukan uji mekanis dengan menggunakan alat seperti pada Gambar 2., dapat dijadikan sebagai data pendukung bahwa material secara mikro memang telah sesuai dengan spesifikasi yang tertera dalam sertifikat manufaktur (mill certificate) atau dengan kata lain sebagai proses identifikasi material. Seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2. bahwa hasil pengamatan logam uji oleh mikroskop adalah berbeda-beda untuk paduan aluminium, baja dan besi tuang nodular. Masing-masing jenis material ini memiliki sifat mekanis yang juga berbeda-beda.

 

 Gb 2. Mikroskop dan Hasil Pengamatan

 

Mengetahui struktur mikro dari material sebelum dilakukan pengujian juga diperlukan untuk memastikan material tidak mengalami cacat internal seperti porosity, inklusi dan retak. Cacat-cacat internal pada material dapat mempengaruhi sifat mekanis dari material, semakin banyak cacat internal maka kekuatan mekanis material akan berkurang. Gambar 3. Memperlihatkan hubungan antara cacat porosity dengan kekuatan mekanis yang dihasilkan pada material paduan Al-11.5 Mg.

 

 

Cacat porosity ini dapat diketahui melalui mikroskop seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4. dari paduan Mg-8%Al, sehingga dapat dimaklumi mengapa kekuatan tarik dari sebuah material lebih rendah dari nilai seharusnya. Begitu juga dengan cacat retak (crack) seperti yang diperlihatkan pada Gambar 5. yang tentunya akan mempengaruhi sifat mekanis dari material. Semua cacat internal seperti porosity dan retak yang ada di dalam material akan menjadi daerah yang lemah dan awal patahan pada saat uji mekanis dilakukan terhadap material tersebut.

 Gb 4. Gas porosity di daerah lasan paduan Mg-8%Al

 

 

Pengujian metalografi juga berguna dalam mengetahui ketebalan lapisan bahan pelapis (coating) atau permukaan yang mengalami perlakuan berbeda misalnya proses perlakuan panas (heat treatment). Ketebalan coating pada proses pelapisan dan ukuran butir akibat perlakuan panas akan mempengaruhi sifat mekanis material.  Gambar 6. memperlihatkan pengaruh ketebalan lapisan proses galvanizing dan galvalume terhadap sifat mekanis pada lembaran baja. Makin tebal bahan pelapis akan mengurangi kekuatan tarik dari lembaran baja yang mengalami galvanisasi. Sedangkan kekerasan pada lembaran baja galvanisasi akan semakin meningkat dengan makin tebalnya lapisan. 

 

 

Pengamatan metalografi terhadap lapisan material diperlihatkan oleh Gambar 7. Terlihat permukaan lembaran baja telah terlapisi oleh bahan pelapis Zn-Al dengan ketebalan tertentu. Sedangkan pada Gambar 8. memperlihatkan  mikrostruktur yang berbeda dari permukaan piston berbahan paduan Al yang dipanaskan pada titik leburnya dan kemudian dilakukan pendinginan cepat sehingga butirannya lebih halus dibandingkan dengan bagian induknya. Sifat mekanis di setiap bagian piston tentunya akan berbeda-beda, sebab dengan butiran yang lebih halus maka bagian permukaan piston akan lebih kuat bila dibandingkan dengan bagian yang lain.

           

 

 
Pengujian metalografi material pada saat sebelum dilakukan uji mekanis sangat membantu kelengkapan data material terutama dalam mengetahui kebenaran identifikasi material, kondisi cacat tidaknya material dan sesuai atau belumnya ketebalan pelapisan dan proses perlakuan panas sebagian material tersebut seperti yang telah dijelaskan di atas. Namun  untuk mendapatkan hasil pengamatan metalografi yang baik, beberapa tahapan harus dilakukan antara lain pemilihan sampel, pemotongan sampel, mounting, pengamplasan dan pemolesan, pangamatan dan  pemberian etsa dan pemotretan obyek mikrostruktur.

 

Tahapan proses metalografi dapat dilihat pada Gambar 9., dimana peralatan tersebut disediakan dengan lengkap oleh produsen ternama dari negara Turki yaitu Metkon dan dipasarkan di Indonesia oleh agen tunggalnya, PT Ostenco Promitra Jaya. Seperti misalnya mesin pemotong Metkon dengan type yang tersedia antara lain Metacut 251, Metacut 351 dan Servocut 301. Proses pemotongan benda uji harus mempertimbangkan kekerasan dan lunaknya bahan material tersebut, agar material uji tidak mengalami deformasi dan perubahan struktur yang akan berakibat terhadap keakuratan dan kejelasan obyek hasil pencitraan lensa mikroskop. Oleh karena itu sangat disarankan untuk memilih type piringan (disc) pemotong yang benar,  ketebalan piringan pemotong, bahan material dari piringan pemotong, bahan pendingin, tekanan dan kecepatan pemotongan. Alat potong Metkon yang tersedia antara lain seperti mesin potong presisi yang diperlihatkan pada Gambar 10.
 

Sampel yang telah dipotong dengan dimensi yang akurat dan presisi kemudian dilakukan proses mounting, agar mudah diletakkan di meja pengamatan lensa mikroskop. Proses mounting yang disediakan oleh Metkon dapat dilakukan pada temperatur tinggi  (hot mounting) dan rendah (cold mounting). Gambar 11. memperlihatkan mesin mounting Metkon dan hasil sampel yang telah selesai di mounting.

 

Hasil mounting sampel, selanjutnya dilakukan proses penghalusan gerinda dan pemolesan dengan menggunakan mesin gerinda dan poles seperti yang terlihat pada Gambar 12. Tujuan dari proses gerinda dan poles, agar permukaan sampel menjadi halus secara merata dan ketika diberi etsa sesuai dengan jenis materialnya dapat menghasilkan gambar yang jelas saat diamati menggunakan lensa mikroskop.

 

Penggunaan alat-alat potong, mounting, gerinda dan poles produksi Metkon tersebut akan menghasilkan kualitas sampel yang baik dengan proses pengerjaan yang cepat sehingga secara mengurangi biaya produksi yang tinggi karena waktu tunggu (idle time) dapat diminimalisir. Pengamatan material yang telah dihaluskan dan diberi etsa pada  permukaannya yang menggunakan mikroskop seperti Gambar 13, lalu struktur mikro yang terlihat dari alat pembesar kemudian direkam.  Gambar 14 adalah contoh rekaman struktur mikro atau hasil pengamatan yang dilakukan terhadap jenis material, fasa mikrostruktur, bentuk grafit pada besi tuang, ketebalan proses pengerasan permukaan sampai dengan dimensi jejak uji kekerasan.
 

 

 

 

Mengingat pentingnya pengamatan mikrostruktur material sebelum dilakukan pengujian mekanis serta sebagai langkah yang mendukung program membangun masyarakat mutu, maka seperti halnya di negara yang industrinya sudah maju, tahapan metalografi harus dilaksanakan lebih awal. Sebab selain sebagai kelengkapan dokumen pendukung juga sebagai salah tahu tahapan persyaratan mutu. Alur kerja di dunia industri yang proses produksinya selalu menggunakan pengujian mekanis, maka harus menambahkan tahap pengujian metalografi seperti yang diperlihatkan pada Gambar 15. Proses pengujian metalografi ini bisa dilakukan secara internal di perusahaan tersebut atau pun melalui lembaga-lembaga pengujian yang sudah dikenal luas seperti LIPI Serpong, CMPFA-UI, B4T-Bandung dan lain-lain.
 

Menyertakan tahapan pengujian metalografi sebelum dilakukan pengujian mekanis seperti yang diperlihatkan pada Gambar 14., maka sampel uji yang memiliki hasil uji mekanis yang gagal masih memiliki peluang untuk diuji ulang lagi atau diberikan keterangan tambahan bahwa mikrostruktur material memang memiliki cacat atau spesifikasi ketebalan proses pengerasan permukaan atau pelapisan bahan pelapis berada di luar spesifikasi. Sedangkan bilamana tidak ditemukan adanya cacat atau ketidaksesuaian spesifikasi, maka hasil yang gagal bisa juga disebabkan dari persiapan sampel uji mekanis yang tidak sesuai dengan prosedur.  Dengan demikian kelengkapan data dari sampel uji material seperti data mikrostruktur hasil pengujian metalografi sangat membantu dalam menjaga mutu dari barang hasil produksi industri kita guna menembus pasar dunia. (*)