Diktat Material Teknik-1

8/18/2019 Diktat Material Teknik-1

1/19

BAHAN

LOGAM

LOGAM NON FERRO

BAJABAJA TUANG

BESI TUANG

LOGAM FERRO

LOGAM BERAT

Logam Mulia

- emas

- perak

- Platina

Logam Reflaktori

- Volfram

- Vanadium

-Cobalt Nikel

Logam RadioAktif

- Uranium

- !adium

- Plutonium

LOGAM RINGAN

LOGAM RINGAN

MURNI

LOGAM RINGAN

PADUAN

LOGAM BERAT

PADUAN

LOGAM BERAT

MURNI

TE"BAGA

SENG

TI"A# PUTI#

TI"BE$

%UNINGAN

PE!UNGGU

A$U"UNIU"

%A$IU"

"AGNESIU"

ANTI%&!&'A$

AVI&NA$

A"A$IU"

IN'!&NA$IN

(Paduan dari Al)

$E"

BA#AN BA%A!

PE$U"AS

P$ASTI%

%A!ET

BA#AN PEN*E%AT

ASBES

BUKAN LOGAM

BAHAN

PEMBANTU

BAHAN G DPT DIBENTUK

Gam!ar "# Kla$ifika$i %e&i$ Ba'a&

BAB I

JENIS BAHAN- BAHAN

A. Klasifikasi Jenis Bahan

B. Struktur Kristal Logam

Semua benda padat terdiri dari atom-atom yang teratur dalam corak khusus

untuk benda tersebut. Atom-atom disatukan oleh tenaga elektris, antara electron

bermuatan negatif dari suatu atom dengan proton bermuatan positif dari atom

disekitarnya.

+

Logam

Radio Aktif

- Volfram

- Vanadium- Platina


2/19

Semua logam dapat berwujud gas, cair atau padat. Ujud dari suatu logam

tergantung pada keadaan temperatur dan tekanan.

Dalam logam cair, atom-atom hanya disatukan oleh daya tarikan yang lemah.

Pada keadaan ini, benda cair kekurangan kohesi dan dapat mengalir.

etika logam memadat, tenaga setiap atom dikurangi. !enaga ini dikeluarkan

sebagai kalor tersembunyi selama proses pemadatan, dimana untuk logam murni

pada suhu tetap.

Selama pemadatan atom-atom menyusun dirinya sendiri menjadi corak yang

teratur atau "struktur lattice#. Setiap atom menyatukan diri dengan sekelilingnya,

dengan daya tarikan yang kuat.

Gambar 2 !a" S#a$e Latti$e %ari &a%atan Kristal I%eal

!b" 'nit (ell %engan Latti$e )g konstan

Ada tiga corak yang berbeda dimana atom-atom logam akan mengatur dirinya

ketika rekristalisasi $gambar %&.

Pada "space lattice# ini, close packed he'agonal gambaran dari gabungan atom

yang paling tertutup.

(ace centered cubic juga gambaran dari gabungan yang tertutup, tetapi

)ody centered cubic bentuk yang relati*e + terbuka sehingga pada lattice ini

relati*e lebih banyak ruang terbuka.

Gambar * 'nit (ells %ari Struktur 'tama Kristal Logam

(a) Body-centered cubic (b) Face-centered cubic

(c) Hexagonal close-packed

Catatan:

)ody centred cubic $)& / ubus Pusat Dalam

(ace entred ubic $(& / ubus Pusat 0uka

1e'agonal lose Packed / 1eksagonal 2apat

,


3/19

(. &ema%atan +en%itri$

ristalisasi akan mulai pada saat temperatur logam murni cair turun

hingga titik bekunya. 3nti setiap ristal akan menjadi unit tunggal dari ristal lattice

yang sesuai.

Sebagai contoh, dalam hal ini suatu logam dengan lattice body centered

cubic , Sembilan atom akan bersama-sama membentuk suatu unit tunggal, dan

akan tumbuh dengan bersatunya atom-atom berikutnya pada struktur lattice.

Atom-atom ini akan bergabung sebagai benih ristal sehingga dapat tumbuh

dengan cepat kearah mana panas hilang dengan cepat.

Segera akan didapatkan suatu ristal kecil, dan membentuk "dendrite#.

4engan-lengan dendrite melanjutkan pertumbuhan sehingga lengan-lengan tersebut bersentuhan dengan lengan-lengan pertumbuhan dendrite yang

lain yang mengalami kejadian yang serupa. 5ika pertumbuhan keluar sudah

terbatas, cabang-cabang itu akan mempertebal diri sampai ruangan diantaranya

terisi.

arena setiap dendrite terbentuk dengan bebas, akibatnya cabang-

cabang dendrite di sekitarnya saling bergabung pada sudut yang tidak teratur, hal

ini menyebabkan bentuk keseluruhan ristal tidak teratur pula.

)ila kotoran-kotoran didapatkan dalam logam cair, kotoran-kotoran

tersebut akan tetap terkonsentrasi dalam logam setelah pemadatan berakhir

yaitu diantara cabang-cabang dendrite. 6leh karena itu sedikit kotoran saja telah

membawa pengaruh pada sifat mekaniknya, menjadikan besi tuang rapuh dan

seakan-akan lepas sepanjang batas-batas ristal.

!ingkat kecepatan pada pemadatan logam cair mempengaruhi ukuran

ristal yang terbentuk. !emperatur yang turun secara perlahan-lahan akan hanya

sedikit menghasilkan inti, sehingga ristal-kristal akan tumbuh tanpa halangan

dan berukuran besar.

Pendinginan yang cepat menyebabkan timbulnya inti dimana-mana.

arena jumlah ristal sangat banyak, maka ristal-kristal tersebut dalam ukuran

kecil. )utiran-butiran halus pada tuangan umumnya kuat dan ulet disbanding

dengan ukuran butiran yang kasar.

+. ,am#u em#a

4ogam mampu ditempa $malleable& dapat dibentuk dengan sejumlah

tekanan sebelum menunjukkan tanda-tanda retak $contoh / tembaga&. Dapat

dengan mudah dibentuk dengan tekanan, sebagai contoh di rol, ditempa, ditekan,

dsb.

Sifat mampu ditempa umumnya meningkat dengan meningkatnya temperatur.

E. ,am#u arik

)ahan mampu tarik $liat& dapat dibentuk oleh suatu tarikan sebelum putus.

Semua logam ductile adalah malleable akan tetapi tidak semua logam malleable

adalah ductile. )eberapa logam walaupun lunak lemah pada tarikan dan putus


4/19

dengan mudah bila ditarik $contoh/ timbal&. Sifat mampu tarik semua logam

menurun dengan naiknya temperatur. Sifat mampu tempa dan mampu tarik

berkurang dengan adanya kotoran dalam logam atau paduan.

. +eformasi ,ekanik suatu Logam

Apabila sepotong logam dibentuk dengan menggunakan tekanan,

perubahan bentuk akan terjadi dalam dua tingkat.

Pertama-tama, ristal-kristal pada logam akan menyerong $distorsi& pada

keadaan elastis dan penyerongan akan meningkat sesuai dengan meningkatnya

tekanan. Apabila tekanan dihilangkan pada tingkat ini, logam kembali pada

bentuk asalnya, hal ini adalah sifat elastis pada perubahan bentuk $deformasi&.

Sebaliknya, apabila tekanan ditingkatkan terus, titik yang dicapai adalahtitik dimana gaya-gaya yang menyatukan atom-atom dalam struktur lattice

terlampaui sehingga sejumlah penampang atau lapisan atom-atom mulai saling

bergeser, "Proses pergeseran# ini tidak dapat kembali, sehingga apabila tekanan

disingkirkan, deformasi tetap tinggal pada logam.

1al ini disebut deformasi plastis.

Pergeseran seperti ini dapat terjadi disepanjang penampang, sampai

terjadi suatu kegagalan atau rintangan didalam ristal. Peningkatan tekanan

selanjutnya akan menghasilkan pergeseran pada penampang yang lain atau

seluruh penampang, dan proses ini berlangsung terus sampai semua penampang

sepotong logam yang memungkinkan bergeser terpakai.

4ogam tersebut kemudian dikatakan mengalami kerja pengerasan/ dan tambahan

sedikit tekanan akan menyebabkan pecah.

Pengamatan dengan mikroskop akan memperlihatkan bahwa ristal-

kristal tersebut menjadi diperpanjang dan distorsi pada arah mana logam

mengalami perubahan bentuk. Pada keadaan ini logam keras dan kuat akan

tetapi tidak kehilangan ductility dan apabila pembentukan berikutnya akan

dilaksanakan, harus diperlunak dengan annealing .

G. Annealing %an /ekristalisasi

Suatu logam dengan pengerjaan dingin $cold-work & yaitu logam yang

dibentuk tanpa sesuatu pemanasan, dalam keadaan ini tegangan dalam agak

besar.

Selama annealing , tegangan dalam dihilangkan dan ductility logam

dikembalikan keadaan semula.

Perubahan yang menyertai proses annealing terjadi dalam % tahap.

7. Peredaan tegangan. !emperatur pada logam "proses dingin# dinaikkan

perlahan-lahan, sebagian tegangan dalam akan lenyap, atom-atom bergerak

melewati celah-celah mendekati keadaan keseimbangan. Pada tahap ini

tidak ada perubahan bentuk yang jelas pada penyerongan struktur, dan

memang kekerasan kekuatan yang disebabkan cold-work masih tetap tinggi.

.


5/19

8. 2ekristalisasi9pengkristalan ulang. Didapat dengan meningkatkan

temperatur, hingga temperatur dimana ristal baru mulai tumbuh dari inti

yang terbentuk didalam struktur pada penyerongan ristal, telah terlampaui.

3nti-inti ini pada umumnya didapat pada tempat dimana tegangan dalam

terbesar, yaitu pada batas butiran dan penampang geser.

Saat ristal baru tumbuh, ristal tersebut akan mengambil atom-atom dari

ristal yang lama dan secara perlahan-lahan menggantikannya.

:ejala ini dikenal sebagai rekristalisasi yaitu metode dasar untuk

mendapatkan keuletan, struktur butiran yang halus, terutama dalam logam

non ferro. )atas temperatur dimana hal ini akan terjadi disebut + suhu

rekristalisasi suatu logam, tidak mungkin untuk menentukan temperatur inisecara tepat, karena tergantung dari berapa banyak cold -work yang sudah

dialami oleh logam tersebut sebelum proses annealing . ekurangan dari

logam dengan pengerjaan dingin yaitu tegangan dalamnya besar dan suhu

rekristalisasi-nya yang sangat rendah.

$ Annealing / Pemanasan&.

%. Pertumbuhan butiran. Apabila temperatur annealing dinaikkan sedikit diatas

temperatur rekristalisasi logam, ristal-kristal baru akan membesar dengan

saling menyerap $cannibal fashion&, sehingga struktur yang terjadi relatif

menjadi butiran kasar. 1al ini tidak dikehendaki karena bahan dengan butiran

kasar biasanya kehilangan ductility dibandingkan dengan butiran halus pada

komposisi yang serupa.

Untuk pengerjaan dingin $cold work & selanjutnya, bahan harus menerima

annealing terlebih dahulu, hal ini seakan-akan untuk mendapatkan ukuran

butiran. Pada cold work berat untuk suatu logam, inti akan banyak terbentuk

pada suhu rekristalisasi selama annealing , sehingga ristal akan menjadi

kecil.

Sebaliknya pada cold work ringan, hanya terdapat sedikit inti, karena logam

tidak mengalami banyak tegangan. Akibatnya ukuran butiran akan membesar

dan kehilangan ductility .

Penambahan paduan sering dimaksudkan untuk membatasi pertumbuhan

butiran pada logam dan paduan, selama proses perlakukan pemanasan

$heat-treatment &. 5adi, hingga ;< =ikel ditambahkan pada case hardening

steel $baja untuk pengerasan permukaan& dimaksudkan untuk mengurangi

pertumbuhan butiran selama proses pengarbonan.

Apabila kita katakan nikel memper-ulet baja, harus diingat bahwa hal ini

semata-mata karena membatasi ukuran butiran.

/


6/19

BAB II

&E,B'AAN BESI +AN BAJA

A. &erolehan Besi %an Ba0a

)esi dan )aja diperoleh dari proses yang cukup panjang. :ambar > berikut

menunjukkan diagram alir proses pembuatannya.

Gambar 1 +iagram Alir &erolehan Besi %an Ba0a

B. +a#ur inggi

0encairkan biji besi didalam dapur tinggi.

Dapur tinggi modern mencapai tinggi ?@ m dan diameter dasar ,; m, dan dapatmenghasilkan 8@@@ s.d 7@.@@@ ton besi setiap hari.

ara kerjanya /

okas, biji besi dan bahan tambahan $batu kapur&, dimasukkan kedalam

dapur melalui corong pengisi $double bell gas-trap system& bersama-sama

dengan dihembuskannya arus udara panas melalui saluran $ tuyere& didekat inti

dapur. Setelah beberapa jam, lobang terak dan lubang laluan besi cair dibuka,

pertama-tama mengeluarkan terak dan kemudian besi cair.

0


7/19

Gambar &enam#ang +a#ur inggi ,o%eren

Proses pencairan diuraikan dalam 3 reaksi utama:

7. Proses kimia reduksi biji besi oleh gas karbon monoksida dari pembakaran

kokas.

)esi oksida B karbon monoksida C besi B karbon dioksida.

8. apur $batu kapur& bergabung dengan kotoran-kotoran, dan juga dengan

lumpur yang terdapat pada biji besi, membentuk terak cair dan dikeluarkan

dari dapur.

4umpur padat B kapur C terak cair.

%. arbon dari kokas bergabung dengan besi menjadi besi-carbide dan grafit.

)esi B karbon C besi carbide $(e% & dan grafit

)esi cair ini kemudian dituang menjadi +besi kasar atau kemudian dipergunakandalam penuangan besi, atau masih dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian

pembuatan baja.

Pada dapur modern yang besar, yang setiap harinya menghasilkan 8@@@

ton besi kasar, material yang dibutuhkan adalah sebagai berikut/

,uatan !ton" Hasil !ton"

)iji besi $;@< besi&

)atu kapur

okas

Udara

>@@@

@@

7@@

@@@

)esi kasar

!erak

otoran

:as panas

8@@@

7?@@

8@@

7@.@@

(. &roses +a#ur erbuka atau Siemens 3 ,artin

Pada prinsipnya bahan dasar untuk membuat baja adalah besi kasar

ataupun besi kasar putih, walaupun suatu keuntungan besar pada proses

1


8/19

pembuatan baja modern karena apabila diperlukan, sejumlah besi bekas bisa

dipakai. Dalam pembuatan baja yang diperuntukkan konstruksi mesin, berbagai

jenis proses hembus-oksigen dan dapur listrik adalah cara teknik yang paling

sering diterapkan. Perbedaan mutu antara baja-baja yang dihasilkan dengan cara

tersebut sangat kecil.

Gambar 4 +a#ur Listrik

Pada dapur terbuka, besi bekas dalam perbandingan tertentu dapat

dipergunakan, karena bahan bakar dari luar dalam bentuk gas, mampu

mencairkan muatan.

Dapur ini merupakan dapur terbuka yang luas, mampu menampung baja

cair 7@@ ton lebih. arena proses ini membutuhkan temperatur yang sangat tinggi

$7?@@@ &, gas dan udara yang masuk memerlukan pemanasan pendahuluan.

Proses pembuatan baja adalah oksidasi kotoran yang terdapat pada

muatan menjadi terak yang mengapung pada permukaan baja cair. Proses

oksidasi ini sebagian dilaksanakan dengan menambahkan udara pada ruangan

dapur, dan sebagian dengan menambahkan bijih besi dengan kadar oksigen yang

tinggi pada muatan.

5ika impuiritis $kotoran& telah dikurangi hingga tingkat yang dibutuhkan,

terak dikeluarkan dan karbon ditambahkan dalam bentuk ‘anthracite’ , dan

mengurai kedalam baja cair.

$anthracite/ Antrasit E sejenis batu bara&

+. &roses 5oksigen6 atau Lin7 3 +ona8it7

on*erter 4 F D adalah suatu bejana dengan kapasitas hingga %@@ ton.

arena pada proses ini tidak ada panas keluar bersama nitrogen, dapat dipakaimuatan besi bekas hingga >@


9/19

Gam!ar (# Ko&)ertor L*D

6ksigen kemudian dihembuskan pada permukaan muatan logam dari corong.

otoran pada muatan akan ter-oksidasi dan menjadi terak pada permukaan.

Setelah hembusan berakhir, terak dikeluarkan terlebih dahulu muatan

dipindahkan ke periuk, untuk dituang menjadi batangan.

atatan / Solid scrap E besi bekas

0olten pig iron E besi kasar cair

6'ygen lance E corong oksigen

Slag bogie E penampung terak

3


10/19

BAB III

L9GA, E//9

Ba0a untuk Konstruksi

Pemilihan bahan terutama ditentukan oleh maksud penggunaan benda

kerja. (aktor lain yang harus diperhatikan juga misalnya jenis dan besarnya

pembebanan $statis, tumbuk, berguncang&, dan sifat pengerjaan. Di pasaran

tersedia berbagai jenis baja dengan sifat-sifat yang dapat memenuhi aneka

persyaratan teknis sesuai dengan bidang pemakaian.

A. Ba0a Konstruksi 'mum

)erdasarkan batas luluh dan kekuatan tariknya, hampir sebagian dariproduksi baja dipakai untuk komponen untuk pembebanan temperatur normal.

)aja konstruksi umum adalah baja tanpa paduan dan baja paduan rendah

yang berdasarkan sifatnya, yaitu kekuatan tarik, batas luluh dan sifat mulurnya,

dipergunakan untuk konstruksi mesin dan kendaraan, tetapi juga untuk konstruksi

bangunan, pembangunan jembatan dan pembuatan wadah.

)aja konstruksi umum tersedia di pasaran misalnya dalam bentuk baja profil, baja

strip atau pelat tebal dan sedang, baik yang dibentuk dalam keadaan panas

maupun yang dinormalkan. ontoh baja ini adalah St %%-8 dan St ;8-%. elompok

kualitas -8 dan -% dengan sifat-sifat mekanis yang sama, dibedakan atas dasar

kepekaan retak getas dan kecocokan lasnya. Angka tertinggi menyatakan

kelompok kualitas tertinggi, yakni yang berdasar fosforus, belerang dan nitrogen

terendah. )aja yang digolongkan tidak peka retak-getas adalah baja yang

menjamin kerja tumbuk-tarikan minimal 8 5 pada batang uji takikan runcing 3S6,

seperti halnya St %-8 dsn ;8-%, misalnya. )aja yang baik sifat mampu las cairnya

adalah yang berkadar karbon sampai dengan @,88


11/19

B. Ba0a ahan &enuaan

)aja seharusnya mempertahankan sifat-sifat yang dimilikinya saat pertama

kali dibuat untuk jangka waktu lama. Akan tetapi kenyataannya tidak selalu

demikian, karena sewaktu pembuatan ada nitrogen yang dapat larut dalam baja.

Setelah kurun waktu agak lama, nitrogen tersebut dapat bersenyawa dengan besi

membentuk besi nitride (e>= yang sangat getas dan keras.

Setelah pembuatan, baja tahan penuaan hanya berkurang sedikit sifat

liatnya. erja tumbuk-takikan boleh berubah hanya dalam batas tertentu.

Di pasaran, baja tahan penuaan tersedia misalnya dalam bentuk pelat setengah

tebal, strip, batangan dan baja profil. ontoh standard untuk baja ini adalah ASt%;

dan ASt ;8.Penuaan alami berlangsung pada temperatur tanpa dipengaruhi secara khusus

dari luar. Penuaan buatan terjadi dengan memanaskan baja sampai 8;@@

selama kira-kira satu jam. Pada temperatur ini pembentukan besi nitrida

berlangsung lebih cepat daripada dalam kondisi normal.

Untuk menguji sifat kepekaan penuaan pada baja, batang uji baja dilantak atau

diregang sekitar lima sampai 7@ < dan dipanaskan hingga 8;@ @ selama satu

jam. emudian diuji kerja tumbuk takikan harpy. erja tumbuk-takikan sebelum

dan sesudah perlakuan menyatakan ketahanan penuaan.

(. Ba0a Konstruksi Berbutiran Halus ,am#u-Las

Dengan komposisi kimia yang sama, baja berbutiran halus lebih kuat dan

lebih liat daripada baja berbutiran kasar. Untuk memperoleh butiran yang sehalus

mungkin dan untuk menjamin sifat mampu las, kadar karbon dipertahankan agar

kurang dari @,88< dan pada cairan baja ditambahkan unsur-unsur yang mengikat

oksigen dan nitrogen, misalnya aluminium9titanium. 6ksida dan nitrida yang

timbul, berfungsi sebagai tunas yang menghambat pertumbuhan butiran pada

temperatur tinggi.

)aja konstruksi berbutiran halus mampu las yang ada di pasaran biasanya

berupa lembaran dan profil. )aja ini dikil penuh dan karena berbutiran halus,

mempunyai batas luluh yang tinggi dan sangat tidak peka terhadap patah getas.

Standard untuk baja konstruksi berbutiran halus yang sesuai untuk dilas

tercantum dalam beberapa standard. 0isalnya D3= 7 7@88. )atas luluh

minimalnya terletak antara 8;; dan ;@@ =9mm8. Dalam standardisasi tersebut

dibedakan empat kelompok, yaitu/

elompok dasar, misalnya StG 8;;

elompok tahan panas, misalnya HStG 8;;

elompok liat-dingin, misalnya !StG 8;;

elompok khusus lia-dingin, misalnya GStG 8;;

Di samping itu terdapat baja konstruksi berbutiran halus yang mencapai batas

luluhnya yang tinggi melalui penambahan elemen paduan, umpanya kromium,

nikel atau molybdenum, ditambah dengan pengerjaan perbaikan sifat.

++


12/19

+. Ba0a untuk &elat i#is

Pelat tipis tebalnya kurang dari % $tiga& mm. )aja jenis ini terutama

digunakan untuk konstruksi kendaraan, industri barang kaleng dan elektronik.

Pelat tipis adalah pelat yang dirol panas atau dingin dengan sifat mampu bentuk

dan kualitas permukaan yang baik atau dengan kekuatan tertentu.

lasifikasi untuk pelat tipis dari baja lunak menurut D3= 7?8% lembar 7

mencakup kualitas St 78 $kualitas pengerjaan cetak&, St 7% $kualitas pengerjaan

cetak-dalam& dan St 7> $kualitas pengerjaan cetak-dalam khusus&. Angka dalam

hal ini tidak menunjukkan kekuatan tarik. 5enis permukaan baja dinyatakan

dengan angka pengenal, misalnya @% berarti permukaan rol-dingin biasa dan @;

adalah permukaan mutu prima tanpa cacat. eadaan permukaannya dinyatakandengan huruf g $bahasa jerman/ glatt E mengkilap&, m $matt Eburam& dan r $rauh E

kasar&. Disamping kode-kode tersebut dipakai juga nomor bahan menurut D3= 7

@@. 0isalnya jenis pelat tipis berkualitas pengerjaan pengerjaan cetak dalm

khusus dari baja kil dengan permukaan terbaik hasil dapur hembus oksigen

bertanda I2st 7> @;.

E. Ba0a 9tomat

Untuk dapat memproduksi komponen berbeban rendah dan sedang secara

massal dan ekomonis, diciptakanlah mesin yang bekerja secara otomotis. )aja

yang dipergunakan pada otomat ini harus memenuhi persyaratan khusus. )aja

otomat adalah baja sifat mampu mesin sangat baik yang bila dikerjakan pada

kecepatan potong tinggi, menghasilkan permukaan yang lebih halus

dibandingkan dengan jenis baja lain yang berkekuatan sama. )aja otomat

tersedia di pasaran dalam bentuk batangan dan bahan setengah jadi yang

digulung panas maupun mengkilap dalam berbagai kondisi perlakuan. )aja

mengkilap dapat dibentuk dingin tanpa tatal, misalnya dengan pengerjaan cetak

$dengan kode & atau dengan pengerjaan tatal, misalnya pembubutan kasar

$kode S1&. Sebagian dari baja otomat diperuntukkan bagi pengerasan setempat

dan perbaikan sifat. ode 7@ S 8@ berlaku untuk baja otomat mampu pengerasan

setempat dengan kadar karbon @,7 < dan kadar belerang @,8


13/19

. Ba0a ahan Aus

Dengan kekuatan yang memadai, baja tahan aus terutama harus

mempunyai sifat liat. )aja ini dipergunakan dalam keadaan keras secara alami,

dikeraskan atau mengalami perbaikan sifat, tanpa dilakukan penambahan

kekerasan permukaan. Glemen paduan yang diutamakan adalah mangan, sebab

unsur ini menambah batas luluh dan sifat liat. Pada pembebanan tumbuk mangan

menunjang pemadatan dingin.

Untuk poros, pelat sirip dan bidang jalan yang berbeban menengah dipakai

baja mangan paduan rendah, misalnya J@ 0n >. 5ika selama bekerjanya

komponen yang berbeban terjadi pemadatan dingin akibat beban tumbuk, seperti

halnya pada penggiling tumbuk atau gigi peraih, dipakailah baja mangan kerasdengan kadar mangan 78 sampai 7>.

Setelah pendinginan, strukturnya terdiri atas austenite dan dengan demikian sifat

mulurnya tinggi $A; sampai >@ r0oL ; ;

dan 7@ r0o J 7@ adalah contoh baja tahan panas. )aja yang dibebani diatas

;;@@ termasuk paduan tahan panas yang tinggi.

H. Ba0a Liat +ingin

!eknologi temperatur rendah menuntut baja yang dapat bekerja secara

aman pada temperatur rendah sekalipun. Sebagai contoh, udara cair disalurkan

pada temperatur sekitar -8@@@ dan hellion cair bahkan pada -8?J@ melalui pipa

baja yang sesuai. )aja liat dingin tidak boleh menjadi getas dengan menurunnya

temperatur secara terus menerus. Untuk menilai sikap baja pada temperatur

rendah ditetapkanlah pengujian tumbuk takikan harpy. Secara umum, kerja

tumbuk takikan tidak boleh kurang dari ;@ 5. )aja tanpa paduan dapat dipakai

sampai temperatur sekitar -?@@. Untuk bahan yang akan dipergunakan pada

+


14/19

temperatur yang lebih rendah lagi, dipakailah baja paduan nikel menambah sifat

liat secara mencolok. )aja paduan rendah, misalnya 78 =i 7J, cocok untuk

temperatur kerja sampai -78@@. )aja paduan tinggi, misalnya K 7@ r=i=b 7

7@, cocok untuk temperatur sampai -8;@@. Disamping itu dipergunakan pula baja

austenitis untuk temperatur sampai -8@@@.

3. Ba0a Kekuatan inggi

onstruksi ringan yang diterapkan dalam industri dirgantara dan semakin

banyak juga dalam konstruksi kendaraan dan mesin, memerlukan baja kekuatan

tinggi.

)aja kekuatan tinggi mempunyai kekuatan yang sangat tinggi berbanding

beratnya, dengan sifat liat dan sifat mampu bentuk yang memadai, serta sifatmampu pengerjaan yang optimal.

)aja kekuatan tinggi adalah baja paduan rendah atau baja paduan tinggi.

Pada saat pemasokan, biasanya baja ini dalam keadaan dilunakkan atau dipanas

larutkan, karena pengerjaan dan pembentukan dengan cara penyayatan tatal

dilakukan sebelum perlakuan panas untuk memperoleh kekuatan optimal.

Pencairan baja kekuatan tinggi berlangsung dalam proses khusus,

misalnya dapur sinar elektron hampa, untuk memperoleh struktur yang sangat

homogen. omposisi paduannya diatur sedemikian rupa sehingga pada seluruh

penampangnya dapat dibuat struktur struktur martensit yang akan memungkinkan

perbaikan sifat yang menyeluruh. Seringkali dapat dicapai beberapa tingkat

kekuatan melalui temperatur penemperan yang berbeda-beda. % =ir0oL %

dengan kekuatan tarik sebesar 7>8 =9mm8 dalam keadaan perbaikan sifat

adalah kode untuk salah satu baja kekuatan tinggi.

J. Ba0a &erkakas an#a &a%uan

)aja perkakas tanpa paduan dipakai untuk membuat perkakas yang tidak

menerima beban yang tinggi, misalnya untuk pembuatan padat dan pelubang.

)aja perkakas tanpa paduan berkadar karbon @,%; sampai 7,>


15/19

pisau frais&, @ H 8 $untuk perkakas pembengkok& dan ?@ H % $untuk gergaji

tangan& adalah kode untuk baja perkakas tanpa paduan. elompok kualitas 7

mempunyai tingkat kemurnian tertinggi.

K. Ba0a &a%uan &enger0aan +ingin

Dengan baja paduan pengerjaan dingin dibuat perkakas untuk pengerjaan

penyayatan tatal atau pembentukan tanpa tatal pada temperatur di bawah 8@@ @.

)aja perkakas untuk pengerjaan dingin harus mempunyai sifat tahan aus yang

tinggi dengan sifat liat dan kekuatan tekan yang cukup. Sifat mampu pengerjaan

harus baik dan perubahan setelah perlakuan panas harus minimal sekali.

Untuk memperoleh sifat-sifat yang dikehendaki pada baja ini,

ditambahkanlah berbagai elemen paduan dalam rangka perlakuan panas. arenakemampuannya menurunkan kecepatan pendinginan kritis, chromium

memungkinkan pengerasan menyeluruh. ecuali itu, seperti juga halnya

*anadium dan tungsten. Demikian juga silikon menambah sifat tahan aus. %7 rL

% $untuk kunci pas&, ?7 rSiL ; $untuk stempel potong& dan 7@; H ? $untuk

pisau frais& adalah kode untuk baja paduan pengerjaan dingin.

L. Ba0a &a%uan &enger0aan &anas

4ogam seringkali dikerjakan pada temperatur di atas 8@@@ dengan

penempaan, pengerolan panas dan pengguntingan panas. Perkakas yang dipakai

untuk itu terbuat dari baja paduan pengerjaan panas.

)aja paduan pengerjaan panas memiliki berbagai sifat pada tingkat tinggi, yaitu

tahan panas, sifat liat panas, tahan aus, tahan temperatur berganti penemperan.

Sifat-sifat yang dibutuhkan menurut penggunaannya masing-masing dapat

dicapai dengan cara menyesuaikan elemen paduan termasuk karbon, serta

dengan perlakuan panas yang sesuai. Selain elemen paduan yang telah

disebutkan pada bahasan baja paduan pengerjaan dingin, disini dipakai juga

kobalt, nikel dan molybdenum. obalt membentuk karbid yang keras, menambah

sifat tahan panas dan menghambat pertumbuhan butiran pada temperatur tinggi.

=ikel meningkatkan sifat liat, molybdenum memperbaiki kekuatan fatik dan

menghilangkan penggetasan temper. ;; =ir0oL ? $untuk penempaan cetak

penuh& dan K % r0oH ; 7 Juntuk pisau gunting panas& adalah nama-nama

untuk baja paduan pengerjaan panas.

,. Ba0a Bubut (e#at !HSS"

Untuk pekerjaan penyayatan tatal yang ekonomis diperlukan kecepatan

potong yang tinggi. Perkakas berdaya guna tinggi yang dibutuhkan untuk dibuat

dari baja bubut cepat. )aja yang juga dikenal dengan singkatan 1SS yang

diambil dari namanya High Speed Steel , adalah baja paduan tinggi. Dibandingkan

dengan perkakas potong dari baja paduan rendah dengan lama ketajaman yang

sama, perkakas dari baja bubut cepat mempunyai kecepatan potong lima sampai

sepuluh kali lebih tinggi.

+/


16/19

)aja bubut cepat memiliki berbagai sifat pada tingkat yang sangat tinggi,

yaitu tahan panas, tahan aus, tahan penemperan dan keras panas.

Sifat-sifat pemakaian dari baja ini pada dasarnya diperoleh dari elemen-elemen

paduan karbon, kromium, molybdenum dan tungsten, dalam kaitannya dengan

pengerasan dan penemperan. Ada gejala yang khas disini, yaitu tidak hanya

terbentuk karbid sederhana seperti karbid besi (e%tungsten H dan arbid

tungsten, melainkan juga karbid ganda seperti (e>H atau (e%0o%. Struktur

baja bubut cepat yang dikeraskan dengan pendinginan celup pada temperatur

pengerasan terdiri atas martensit dan sisa austenite dengan sisipan karbid.

ekerasan kerja atau kekerasan sekundernya diperoleh dengan penemperan

pada temperatur ;@@

@

sampai ?@@

@

. ode S ?-;-8-; $untuk mata bor spiralberbeban tinggi& dan S 7-@-7 $untuk pisau frais& adalah nama untuk dua baja

bubut cepat. Angka pertama selalu menunjukkan perkiraan kadar tungsten, angka

kedua perkiraan kadar molybdenum, angka ketiga perkiraan kadar *anadium dan

angka keempat perkiraan kadar kobaltnya dalam persen.

N. Ba0a Nirkarat

Dalam berbagai cabang industri, khususnya industri bahan makanan,

industri tekstil, industri selulosa dan kertas serta dalam industri kimia diperlukan

baja nirkarat.

)aja nirkarat berkadar kromium minimal 7,8


17/19

BAB I:

L9GA, N9N E//9 AK ',',

A. Ber)llium

)eryllium adalah logam yang sangat jarang dan sangat sulit dibentuk

karena tanpa ductility , sehingga pembentukan dengan metode powder

metallurgie $metalurgi serbuk&. Disamping itu juga merupakan Mat yang sangat

beracun, rapuh dalam udara biasa, tetapi lebih kuat pada temperatur yang

meningkat sangat ringan walaupun dibandingkan dengan aluminium, akan tetapi

mempunyai titik leleh yang sangat tinggi $78;@ &. )eryllium banyak

dipergunakan untuk kapal terbang kecepatan tinggi dan roket. ocok untukindustri nuklir, untuk perantara dan relector dalam reaktor nuklir, mudah ditembus

sinar ' karena itu untuk jendela sinar '.

B. ;ir$onium

Nirconium adalah logam yang sangat reaktif sehingga gabungan

dengannya sulit dipisahkan.

Nirconium ditambahkan untuk paduan dasar magnesium yang pada

dasarnya sebagai pelembut butiran. Nirconium murni agak lunak, malleable!

ductile dapat ditempa, dirol panas9dingin, ditarik menjadi kawat. !ersedia sebagai

lembaran, strip foil, batangan, pipa dan kawat. Dalam bentuk kawat dipakai untuk

lampu kilat apabila dipadu dengan timbul dipergunakan untuk batu api.

Sangat tahan karat serupa dengan aluminium, penyerapan neutron sangat

rendah karena itu banyak dipergunakan di ladang tenaga nuklir.

(. Hafnium

1afnium sangat serupa dengan Nirconium dan umumnya juga

diketemukan dari biji Mirconium. urang malleable dan dibandingkan dengan

Mirconium maka hafnium lebih keras. Sifat yang berbeda dengan Mirconium

adalah mempunyai daya menyerap neutron yang efektif.

Penggunaannya terutama sebagai material pembentukan dan +pemeriksa

pada air pendingin pada reaktor nuklir. Sebagai pemeriksa dibentuk tongkat dan

memeriksa tingkat tenaga dengan menyerap $+blotting up& kelebihan neutron.

Dengan demikian mengurangi kecepatan pembelahan yang terjadi.

+. Germanium

:ermanium adalah metalloid $logam dan juga bukan logam& yang sangat

rapuh. Sering dipakai untuk transistor dan rektifier kecil.

E. Niobium

Seringkali niobium diketemukan bersama-sama dengan biji tantalum, akan

tetapi karena biji-biji ini sangat jarang, niobium menjadi sangat mahal untuk

diproduksi, dan sangat terbatas penggunaannya dalam industri. =iobium betul-

betul malleable dan ductile! dapat dirol menjadi lembaran dan batangan.

+1


18/19

!itik leleh sangat tinggi $8>?@ &, dan kekuatan tetap baik pada

temperatur yang tinggi, melawan oksidasi pada temperatur yang tinggi, sehingga

dipakai untuk turbin gas dan motor roket, akan tetapi sekarang sudah jarang

dipergunakan.

. antalum

!antalum adalah logam berat dengan warna baja biru, seperti halnya

aluminium, tantalum melindungi dirinya dengan lapisan tipis yang tidak tertembus

oksigen sehingga mempunyai daya tahan korosi yang baik sekali $seperti gelas&

dan inilah salah satu faktor yang menjadi sebab penggunaannya.

!antalum adalah material yang keras akan tetapi sangat ductile dan tetap

kuat pada temperatur yang tinggi, titik leleh sangat tinggi $8JJ?

@

& karena itusering dipergunakan sebagi bahan illament untuk lampu listrik.

!antalum banyak dipergunakan dalam kebutuhan ilmu bedah, sebab

sangat tahan karat, tak beracun dan tidak merangsang jaringan tubuh. Halaupun

tantalum murni lunak dan ductile karbidanya sangat keras dan dipergunakan

sebagai alat potong cementite carbide.

G. itanium

!itanium dalam keadaan cair bereaksi secara kimia dengan Mat-Mat yang

lain. Sehingga sulit dipisahkan, dicairkan dan dituang.

Dalam keadaan murni mempunyai tegangan tarik maksimum >@@ =9mm8,

tetapi apabila dipadukan dengan sejumlah logam yang lain seperti aluminium,

timah dan molybdenum akan didapatkan kekuatan 7>@@ =9mm8 atau lebih,

disamping tahan akan temperatur yang sangat tinggi dengan adanya paduan

aluminium.

Sifat-sifatnya/

)erat jenis rendah, kekuatan tinggi sesuai dengan beratnya, tahan korosi,

kekuatan tetap baik pada suhu yang tinggi menyebabkannya banyak

dipergunakan untuk kapal terbang dan kendaraan ruang angkasa.

H. 'ranium

Uranium adalah logam berat dengan berat jenis 7,. Uranium murni

malleable dan ductile. Seperti tungsten, uranium menstabilkan karbida keras.

Atom uranium adalah salah satu atom yang besar, dan apabila neutron

ditembakkan pada atom uranium tertentu, atom ini menjadi tidak stabil dan sebagi

hasil dari pemecahan ini, didapatkan atom sederhana. Sejumlah neutron juga

dilepaskan dan masuk inti atau atom uranium yang lain, sehingga reaksi berantai

terjadi, menyebabkan ledakan atom.

ecepatan reaksi berantai dapat dikontrol dengan mempergunakan

tongkat hafnium untuk menghisap $blot up’ & kelebihan neutron.

I. &lutonium

+2


19/19

!idak terjadi dari unsur asli, tetapi dibentuk dari perubahan bentuk uranium

pada timbunan atom $atomical pile&. Plutonium dipergunakan untuk senjata nuklir

dan sebagi bahan bakar nuklir.

arena mengeluarkan daya pancaran, sehingga menjadi Mat yang sangat

bahaya, hanya dapat dibawa dengan kotak tertutup.

+3

Diktat Material Teknik-1

Documents

Transcript of Diktat Material Teknik-1