## The Microstructure Testing of Brass Materials on the Liquified Petroleum Gas (LPG) Gas Valve
Muhamad Emiriza 1 , Winda Sri Jaman 2 , Nur Ichsan Sumardani 1 *, WS Mada Sanjaya 1
1 Universitas Islam Negeri Sunan Gunung Djati Bandung
2 Balai Besar Logam dan Mesin (BBLM), Bandung

## ABSTRACT

## CONTACT
ichsan.sumardani@gmail.com

## KEYWORDS
Microstructure, Brass, Lead
Received: 26/01/2021 Revised: 22/02/2021
Accepted: 30/03/2021 Online: 25/04/2021 Published: 30/04/2021 Risenologi is licenced under a Creative Commons Attribution 4.0 International Public Licence (CC-BY 4.0)
In  this  study  brass  used  as  a  sample  is  brass  which  is  used  as  a  raw  material  for  LPG (Liquified Petroleum Gas) valves. Two samples were taken which were prepared before the composition test and microstructure test. From the results of the micro test, it is found that the brass phase structure is the α proeutectic phase and the β phase. The proeutectic phase α has an FCC structure while the β phase has a BCC structure. There are also black dots which are Lead with different percentages for each sample. Lead tends to be in the particle- shapedside

## ABSTRAK
Pada  penelitian  ini  kuningan  yang  digunakan  sebagai  sampel  adalah  kuningan  yang digunakan sebagai bahan baku katup Gas LPG ( Liquified Petroleum Gas ). Diambil dua sampel yang  terlebih  dahulu  dilakukan  proses  preparasi  sebelum  uji  komposisi  dan  uji  struktur mikro. Dari hasil pengujian mikro didapatlah struktur fasa kuningan yaitu fasa proeutektik α dan  fasa  β.  Fasa  proeutektik  α  mempunyai  struktur  FCC  sedangkan  fasa  β  mempunyai struktur  BCC.Terdapat  juga  titik-titik  hitam  yang  merupakan  Timbal  dengan  persentase yang  berbeda  untuk  tiap  sampelnya.  Timbal  cenderung  berada  pada  bagian  samping berbentuk partikel.

## INTRODUCTION
Ilmu  logam  merupakan  ilmu  mengenai  bahan  bahan  logam  yang  mencakup  teori  dasar,  pengamatan, pengukuran,  dan  pengujian.  Pengujian  bahan  logam  saat  ini  semakin  berkembang  luas  baik  dalam  kontruksi, permesinan, bangunan, maupun bidang lainnya. Hal ini disebabkan oleh sifat logam yang bisa diubah sehingga pengetahuan pun terus berkembang. Proses pengujian logam merupakan proses pemeriksaan bahan-bahan untuk mengetahui sifat dan karakteristik yang meliputi sifat mekanik, sifat fisik, dan sifat kimia serta unsur-unsur yang terdapat di dalamnya (Nugroho, 2010 ).
Pengujian  struktur  makro  merupakan  pengujian  yang  dapat  dilihat  dengan  penglihatan  secara  langsung menggunakan  alat  ukur  seperti  penggaris.  Sementara  itu,  pengujian  struktur  mikro  merupakan  pengujian  yang dilakukan  untuk  mengetahui  struktur  material  yang  tidak  dapat  dilihat  secara  langsung  dengan  kasat  mata. Pengujian  struktur  mikro  ini  dilakukan  dengan  menggunakan  bantuan  alat  seperti  mikroskop,  baik  mikroskop optic maupun mikroskop electron (Setiawan, 2013 ).
Pengujian komposisi kimia pada logam merupakan pengujian untuk melihat komposisi kimia yang terdapat dalam  sampel  yang  akan  di  uji.  Komposisi  kimia  berarti  unsur  unsur  yang  terkandung  dalam  suatu  bahan. Komposisi kimia tersebut dapat memperlihatkan kualitas produk uji (Nugroho, 2010 ).
Kuningan adalah logam yang merupakan campuran dari tembaga (Cu) dan seng (Zn). Tembaga merupakan komponen  utama  dari  kuningan,  dan  kuningan  biasanya  diklasifikasikan  sebagai  paduan  tembaga.  Warna kuningan  bervariasi  dari  coklat  kemerahan  gelap  hingga  ke  cahaya  kuning  keperakan  tergantung  pada  jumlah kadar seng. Seng lebih banyak mempengaruhi warna kuningan tersebut. Kuningan lebih kuat dan lebih keras dari pada tembaga, tetapi tidak sekuat atau sekeras baja (Konen and Fintov, 2012 ).
Identifikasi  masalah  berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan  dalam  pengujian  Struktur  Mikro  Material Kuningan Pada Katup Gas LPG Balai Besar Logam dan Mesin (BBLM) adalah Mengetahui komposisi kimia apa saja  dalam  Katup  Gas  LPG  logam  Kuningan  yang  akan  mempunyai  pengaruh  terhadap  kinerja  bahan  baku logam kuningan tersebut dan mengetahui struktur mikro dan unsur apa saja yang ada dalam strukur mikro katup gas LPG logam kuningan.

## METHODS
Gambar 1. Skema Pengujian Struktur Mikro pada Katup Gas LPG Logam Kuningan
Pada Gambar 1 menjelaskan tentang skema pengujian struktur mikro pada katup gas LPG logam Kuningan, langkah pertama yaitu pemotongan spesimen dalam hal ini sampel yang diuij adalah katup Gas LPG lalu setelah di potong lakukan pengamplasan, pada proses pengamplasan spesimen di amplas dengan enam kali amplas yang berbeda  yaitu  150  CW,  300  CW,  400  CW,  800  CW,  1000CW,  2000  CW.  Setelah  diamplas  spesimen  di  poles dengan menggunakan alumina untuk menghaluskan dan membersihkan sisa sisa amplas. Sesudah itu dilakukan pengetsaan  dengan  cairan  50ml  HNO3+N2O  dan  dipanaskan  sampai  35   C  selama  10  detik  saja.  Terakhir lakukan pengamatan spesimen menggunakan mikroskop metalurgi.
Dalam pengujian ini dibutuhkan alat dan bahan seperti dalam Tabel 1 berikut.
Tabel 1. Alat dan Bahan No Alat dan Bahan 1. Komputer 2. Mikroskop optic 3. Ampelas 4. Gunting 5. Polishing Machine 6. Alat Pengering 7. Penggaris 8. Termometer 9. Kompor Listrik

## RESULTS AND DISCUSSIONS
Paduan Cu-Zn dengan kandungan Cu sedikitnya 55% dikenal dengan sebutan yang memiliki Kuningan.
Gambar 2 . Diagram Fasa Biner Cu-Zn (Setiawan, 2013)
Secara umum kuningan terdiri dari Kuningan - αβ. Matriks (struktur dasar) α dan kuningan - β yang memiliki matriks.    Dalam  keadaan  pada  Cu  mampu  melarutkan  Zn  sangat  banyak  didalam  kristal  campuran.  Pada temperatur  902  °C  terjadi  transformasi  paritektik  dimana  Zn  larut  sebesar  32,5%.  Kelarutan  ini  meningkat sampai dengan temperatur sekitar 450°C menjadi 39% dan kemudian pada kondisi keseimbangan akan kembali menurun, yaitu pada proses pemanasan panjang dan pendinginan sangat lama (Pantazopoulos and Vazdirvanidis, 2008 ). Gambar  2 .  menjelaskan  proses  pendinginan  yang  umum  dicapai  secara  teknis,  struktur  kuningan  dengan kandungan Zn 39% setelah perlakuan panas biasanya akan terdiri dari fasa α yang homogen tanpa ada sedikitpun fasa β. Kuningan inilah yang kemudian dikenal dengan kuningan α (alfa) yang memiliki sifet ulet namun cukup memiliki  ketermesinan  yang  baik  dengan  unit  sel  FCC  seperti  pada  umumnya  panduan  lembaga  lainnya (Setiawan, 2013 ).
(b)
(c)
Gambar 3 . (a) Struktur Mikro Sampel 1 Pembesaran 750x, (b) Struktur Mikro Sampel 1 Pembesaran 1000x, dan (c) Struktur Mikro Sampel 1 Pembesaran 2000x
Telah  dilakukan  pengamatan  struktur  mikro  sampel  1  dengan  tiga  kali  pembesaran, Gambar  3 (a) menunjukan  struktur  mikro  dengan  pembesaran  750x, Gambar  3 (b)  menunjukan  struktur  mikro  dengan pembesaran 1000x dan Gambar 3 (c) menunjukan struktur mikro dengan pembesaran 2000x. Dari pengamatan tersebut didapatlah  struktur  fasa  proetektik  α  (bagian  putih)  dan  fasa  β  (bagian  gelap).  Fasa  α  preotektik mempunyai striktur FCC ( Face Centered Cubic ) sedangkan fasa β mempunyai struktur BCC ( Body Centered Cubic ). Fasa β mempengaruhi nilai keuletan dari kuningan, jika fasa β menurun jumlahnya maka keuletan kuningan akan meningkat.  Pada  foto  Struktur  mikro  tersebut  terlihat  dengan  jelas  fasa  proeutektik  α  berbentuk  memanjang. Titik-titik hitam merupakan Timbal dengan kadar 1,79 %.
(a)
(b)
(c)
Gambar 4 . (a) Struktur Mikro Sampel 2 Pembesaran 750x, (b) Struktur Mikro Sampel 2 Pembesaran 1000x, dan (c) Struktur Mikro Sampel 2 Pembesaran 2000x
Pengamatan  pada  sampel  kedua  pun  sama Gambar  4 (a)  menunjukan  struktur  mikro  dengan  pembesaran 750x, Gambar  4 (b)  menunjukan  struktur  mikro  dengan  pembesaran  100x  dan Gambar  4 (c) menunjukan struktur mikro dengan pembesaran 2000x. Namun pada pengamatan struktur mikro sampel kedua terdapat fasa proeutektik α menjadi semakin kecil dan sedikit memanjang namun jumlahnya cenderung meningkat dan fasa β cenderung  menurun,  hal  disebut  dikarenakan  perbedaan  sampel  yang  dipakai.  Adapun  sampel  kedua  didapati kadar karbon Timbal sebesar 1,44% untuk lebih jelasnya dituliskan dalam Tabel 2 berikut.

## Tabel 2. Data komposisi sampel pada sampel pertama dan kedua
No Data Komposisi sampel Pertama Data Komposisi sampel Kedua Unsur Kandungan (%) Unsur Kandungan (%) 1.  Sulfur (S) 0,03 Sulfur (S) 0,02 2.  Mangan (Mn) 0,08 Mangan (Mn) 0,03 3.  Besi (Fe) 0,47 Besi (Fe) 0,32 4.  Nikel (Ni) 0,38 Nikel (Ni) 0,36 5.  Tembaga (Cu) 57,78 Tembaga (Cu) 57,35 6.  Seng (Zn) 38,43 Seng (Zn) 39,83 7.  Timah (Sn) 0,78 Timah (Sn) 0,57 8.  Timbal (Pb) 1,79 Timbal (Pb) 1,44
Dari  hasil  pengujian  kompisisi  kimia  terdapat  8  unsur,  tetapi  hanya  unsur  yang  paling  berpengaruh  pada kuningan yaitu Zn, Pb, Sn, Fe, dan Ni yang paling dominan. Pada Tabel 2 adalah pengaruh Seng (Zn) sebesar 38,43 % yang mana merupakan sampel pertama, dan 39,83 % pada sampel kedua yang menaikan nilai tensile atau kekuatan  tarik  pada  produk  kuningan.  Pengaruh  Timbal  (Pb)  1,79  %  pada  sampel  pertama  dan  1,44  %  pada sampel kedua mempunyai pengaruh baik karena dapat meningkatkan machinability, surface finish, dan ketahanan terhadap  korosi,  membuat  kuningan  lebih  keras  dan  membuat  struktur  internal  yang  lebih  kecil  sehingga kuningan dapat dibentuk berulang dalam proses yang disebut penempaan. Pengaruh Timah Putih (Sn) sebesar 0,78  pada  sampel  pertama  dan  0,57  pada  sample  kedua  mempunyai  pengaruh  baik  dalam  meningkatkan
ketahanan korosi dan meningkatkan kekerasan coran kuningan. Pengaruh Besi (Fe) sebesar 0,47 % pada sampel pertama dan 0,32 % pada sampel kedua yaitu menurunkan sifat mekanis, penurunan kekuatan tarik, timbulnya bintik keras pada hasil produk coran kuningan, dan meningkatnya cacat porositas. Pengaruh Nikel (Ni) sebesar 0,38 % pada sampel pertama dan 0,36 % pada sampel kedua yakni memperbaiki sifat – sifat atau karakteristik coran,  meningkatkan  impact,  namun  nikel  mempunyai  sifat  kelelahan  (fatique)  yang  tinggi  tapi  tidak  dapat dikeraskan.
CONCLUSIONS Struktur mikro  kuningan  terdiri  dari fasa proeutektik  α,  fasa  β  dan  Timbal. Fasa  proeutektik  α  mempunyai struktur FCC dan fasa β mempunyai struktur BCC. Fasa proeutektik α ditunjukan dengan warna putih dan fasa β ditunjukan  dengan  warna  gelap,  sedangkan  Timbal  ditunjukan  dengan  titik-titik  warna  hitam  kelam.  Fasa proeutektik α lebih dominan pada setiap sampelnya diikuti fasa β dan Timbal dalam bentuk partikel. Pada sampel kedua didapat struktur mikro ya ng berbeda, dari unsur fasa proeutektik α yang kecil dan sedikit memanjang dan fasa β yang menjadi sedikit. Hal tersebut dikarenakan perbedaan sampel produk yang diuji.

## REFERENCES
Konen,  Radomila,  &  Fintov,  Stanislava.  (2012).  Copper  and  Copper  Alloys:  Casting,  Classification  and Characteristic Microstructures. Copp. Alloy.-Early Appl. Curr. Perform.-Enhancing Process, 3-30
Nugroho, Untung. (2010). Pengaruh Struktur Mikro Dan Kandungan Karbon Pada Kekerasan Coran Kuningan. Jakarta: Fakultas Industri, Universitas Gunadarma .
Pantazopoulos, G. and Vazdirvanidis, A. (2008). Characterization of the Microstructural Aspects of Machinable Phase Brass. Microscopy and Analysis 22(5):13 – 16.
Setiawan,  H.  (2013).  Pengujian  Kekuatan  Tarik,  Kekerasan,  dan  Struktur  Mikro  Produk  Cor  Propeler Kuningan. Simetris: Jurnal Teknik Mesin, Elektro dan Ilmu Komputer , 3 (1), 71-81.