Download - 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
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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 $(& / ubus Pusat 0uka
1e'agonal lose Packed / 1eksagonal 2apat
,
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
3/19
(. &ema%atan +en%itri$
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
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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.
.
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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.
/
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-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 >@
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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.
++
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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
+
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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,>
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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.
+/
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-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
-
8/18/2019 Diktat Material Teknik-1
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