Home >Documents >METALURGI FISIK

METALURGI FISIK

Date post:15-Nov-2015
Category:
View:384 times
Download:74 times
Share this document with a friend
Description:
bahan ajar kuliah metalurgi
Transcript:

METALURGI FISIK

Metalurgi

Ir. Suheni,MT

Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya

METALURGITujuan Instruksional Umum:

Mengetahui karakteristik logam, unsur kimia, pengaruh temperatur dan kerja mekanik dari logam.

Pokok Bahasan:

Pengetahuan sifat logam ( fisik dan mekanik ) dan cara mengubah sifat yang meliputi struktur atom, deformasi, kekuatan teoritik, diagram TTT dan CCT, perlakuan panas, sifat mampu keras, mekanisme penguatan, pengaruh unsur paduan dan kerusakan logam.

Kompetensi Yang Dibina:

A1: Pengetahuan dan Pemahaman terhadap masalah Actual.

Ba2: Kemampuan mengidentifikasikan masalah serta memformulasikan dan memecahkan masalah metalurgi yang berkaitan dengan bidang Teknik Mesin.

Bagian bagian yang mendapat Penekanan:

Diagram TTT dan CCT, perlakuan panas dan sifat mampu keras

Daftar Pustaka:

1. Callister Material Science and Engineering John Willey, 1985.

2. Clark Physical Metallugy for Engineering Van Nostrand, 1962.

3. Dieter Mechanical Metallurgy Mc Graw Hill 1986

4. R.E.Smallman Metalurgi Fisik Modern & Material Rekayasa Erlangga, Jakarta, 2000.5. L.H. Van Vlack Elemen-elemen Ilmu & Rekayasa Material Erlangga, Jakarta,2001I. Sifat FisikI. Sifat Fisik Bahan

Cara material berinteraksi dan merespon terhadap berbagai bentuk energi merupakan perhatian utama ilmuwan ditinjau dari segi rekayasa yang merupakan dasar untuk desain dan inovasi. Energi yang bekerja pada material dapat berasal dari medan gaya ( gravitasi, listrik, magnetik ), radiasi elektromagnetik ( panas, cahaya, sinar X ), partikel energi tinggi dan sebagainya. Respon material umumnya disebut sebagai sifat fisika, dikendalikan oleh susunan atom / ion / molekul dalam material. Sifat fisik yang penting dari material antara lain:

1. Kerapatan

Didefinisikan sebagai massa per satuan volume material, bertambah secara teratur dengan meningkatnya nomor atomik pada setiap sub kelompok. Kebalikan kerapatan adalah volume spesifik (, sedangkan hasil kali ( dengan massa atomik W disebut volume atomik (.

2. Sifat Thermal

Perubahan volume logam dengan berubahnya temperatur berperanan penting dalam proses proses metalurgi seperti pengecoran, penuangan dan perlakuan panas. Fenomena perubahan volume ini banya menyebabkan terjadinya cacat baik ukuran makro maupun mikro pada kristal logam. Kapasitas kalor ( Heat capacity ) disini perlu dibedakan antara suhu dan kandungan kalor. Suhu ( temperatur ) adalah tingkat aktivitas thermal sedangkan kandungan kalor adalah adalah energi thermal dan keduanya berkaitan erat dengan kapasitas kalor yang sama dengan perubahan kandungan kalor per oC. Panas spesifik atau panas jenis adalah perbandingan kapasitas kalor dengan kapasitas kalor air ( 1 kal/goC ). Muai panas ( Thermal expansion ) permuaian yang umumnya dialami oleh bahan yang dipanaskan ditimbulkan oleh peningkatan getaran thermal atom-atom ( (L / L yang sebanding dengan kenaikan suhu (T ) sedangkan daya hantar panas adalah perpidahan panas melalui bahan padat biasanya terjadi oleh konduksi, koefisien daya hantar panas k adalah konstanta yang menghubungkan aliran panas Q dengan gradien suhu (T/(xi yang merupakan sifat termal penting lain untuk operasi pemrosesan seperti pengecoran maupun perlakuan panas karena panas spesifik menentukan jumlah panas yang diperlukan proses tersebut.

3. Sifat Listrik

Koduktivitas Listrik.

Merupakan salah satu sifat logam yang paling penting dimana konduktivitas listrik ( k ) dan kebalikanya disebut resistivitas ( ( ) didefinisikan dengan persamaan R = (l / A. Logam memiliki konduktivitas yang tinggi karena elktron-elektron dapat dengan mudah bermigrasi melalui kisi. Menurut hukum Wiedmann-Franz menunjuka bahwa perbandingan konduktifitas listrik dan panas hampir sama untuk semua logam pada temperatur yang sama. Konduktivitas terjadi akbat gerkan elektron-elektron melalui kisi sedangkan Resistensi disebabkan oleh penyebaran gelombang elektron oleh ketidakteraturan kisi yang perubahanya banyak dipengaruhi oleh temperatur, unsur paduan, deformasi dan radiasi atom yang dapat menyebabkan periodisitas kisi.

Semikonduktor.

Bahan-bahan yang memiliki jurang energi tidak terlalu besarsehingga dapat melewati eksitasi panas seperti Si dan Bi murni dimana pembawa arus bahan ini adalah elektron-elektron lapisan konduksi yang jumlahnya sama dengan lubang-lubang lapisan valensi.

Super konduktivitas.

Bahan-bahan yang resisitensinya tiba-tiba turn sama dengan nol pada temperatur kritis tertentu dibawah nol K misal: Pb, Sn, Hg

4. Sifat Magnetik

Jika logam ditempatkan didaerah magnetik berkekuatan H daerah logam yang terinduksi adalah B = H + 4(I.

Dimana I adalah intensitas magnetisasi, besarnya I adalah sifat dari logam tersebut dan berhubungan dengan susptibilitas persatuan volume yang didefinisikan dengan persamaan k = I / H.

Jika harga k negatif ( tolak menolak ) dengan daerah magnetik dinamakan material diamagnetik, namun sebagian besar logam mempunyai harga k positif ( tarik menarik ), disebut paramagnetik jika harga k kecil dan ferromagnetik jika harga k besarII. Sifat MekanikII. Sifat Mekanik Bahan

Sifat Mekanik ( Mechanical Properties ) adalah sifat yang berhubungan dengan pembebanan meliputi:

Kekuatan ( Strength): kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan bahan menjadi patah.

Kekerasan ( Hardness): kemampuan bahan untuk tahan terhadap goresan, pengikisan ( abrasi ), indentasi / penetrasi.

Kekenyalan ( elasticity ): kemampuan bahan untuk menerima beban tanpa terjadi perubahan bentuk yang permanen setelah beban dihilangkan.

Kekakuan ( stifness ): kemampuan bahan untuk menerima tegangan/ beban tanpa terjadi perubahan bentuk / defleksi.

Ketangguhan ( toughness ): kemampuan bahan untuk menyerap sejumlah energi tanpa menyebabkan terjadinya kerusakan.

Kelelahan ( fatique ): kecenderungan dari logam untuk patah bila menerima tegangan berulang-ulang ( cyclic stress ) yang besarnya masih jauh dibawah batas kekuatan elastiknya.

Merangkak ( creep ): kecenderungan suatu logam untuk mengalami deformasi plastik yang besarnya merupakan fungsi waktu, pada saat bahan tadi menerima beban yang besarnya relatif sama.

Keuntungan mengetahui sifat-sifat dari bahan antara lain:

1. Dapat memanfaatkan atau memilih bahan sesuai dengan sifatnya, sehingga pemakaian bahan sesuai dengan peruntukanya dan ekonomis.

2. Kemingkinan dapat memodifikasi sehingga dapat dibuat sifat baru yang disesuaikan dengan kebutuhan.

Pengjian Sifat Mekanik.

Pengjian sifat mekanik pada material yang sering dilakukan antara lain:

1. Uji Tarik ( Tension Test )

2. Uji Kekerasan ( Hardness Test )

3. Uji Beban Kejut ( Impact Test )

4. Uji Fatik / Kelelahan ( fatique Test ).

5. Merangkak ( Creep ).

1. PENGUJIAN TARIK

Tujuan:

Mengetahui sifat-sifat mekanik suatu bahan terhadap pembebanan tarik. Hasil uji: kekuatan luluh, tarik, putus, nilai modulus young.

Prisip Dasar:

Sampel uji dengan ukuran dan bentuk tertentu ditarik dengan beban kontinyu sambil diukur pertambahan panjangnya, penarikan sampel uji dilakukan sampai patah. Variabel yang berpengaruh ( & A. Standart pengujian : SNI,DIN, JIS & ASTM.

Landasan Teori

Deformasi bahan oleh beban tarik statik adalah dasar dari pengujian-pengujian dan study mengenai kekuatan bahan yang disebabkan oleh:

1. Mudah dilakukan.

2. Menghasilkan tegangan yang seragam pada penampang.

3. Pada umumnya bahan mempunyai kelemahan untuk memerima beban ( tegangan yang seragam pada penampang )

Dari hasil pengujian tarik didapatkan grafik P- (l yang dihasilkan oleh mesin uji tarik. Dari grafik P- (l ini dapat diolah / dirubah menjadi grafik (t - (t & grafik (s - (s.

Secara umum diagram tegangan regangan ini dapat dibagi menjadi dua daerah:

Sifat Mekanis di Daerah Elastis

1. Kekuatan Elastis.

Kekuatan elastis ini ditunjukan oleh titik yield atau besarnya tegangan yang mengakibatkan yield

a. Titik luluh: titik dimana bahan terus terdeformasi tanpa adanya penambahan beban ( fenomena bahan ulet ).

b. Kekuatan luluh: nilai tegangan saat bahan memperlihatkan batas deviasi tertentu dari proporsionalitas tegangan-regangan.

2. Kekakuan ( Stiffness ).

Suatu bahan dikatakan mempunyai kekakuan yang tinggi bila selama menerima beban ( dalam batas elastisitasnya ) hanya mengalami deformasi yang relatif kecil.

Kekakuan ini dapat dinyatakan:

Modulus Elastisitas ( E ) atau Young Modulus.Hukum Hooke:

Pada daerah Plastis: Daerah bila tegangan ditidakan terdapat regangan / ( yang permanen

Modulus Resilien ( UR ).

Banyaknya energi yang diperlukan untuk meregangkan satu satuan volume bahan hingga mencapai batas elastis. Kalau dilihat pada kurva: luasan daerah elastis.

Sifat Mekanis di Daerah Plastis

1. Kekuatan tarik ( tensile strength ).

Ditentukan oleh tegangan tarik maksimum ( (u )

(u = UTS = ( kg / mm2 )2. Keuletan ( Ductility ). Kemampuan bahan untuk meregang plastis sebelum putus.

Keuletan menggambarkan seberapa besar suatu bahan dapat dideformasi t

Click here to load reader

Reader Image
Embed Size (px)
Recommended