Download - Klasifikasi Bahan Konstruksi
Logam / PaduanPolimerCeramicKompositSemikonduktorBiomaterials
Logam/paduan logam :inti atom + awan elektron, konduktor listrik & panas, tidak transparan, kuat, dapat dibentuk
Ceramic : logam-oksida/nitrida/karbida, keras & rapuh, isolator listrik & panas, tahan suhu tinggi & lingkungan ganas
Polimer : senyawa organik dengan struktur molekul sangat besar, densitas rendah, sangat lentur
Komposit : gabungan dari 2 jenis bahan kombinasi watak terbaikcontoh : gelas (kuat) + polimer (lentur) fiberglass
Semikonduktor :
perilaku listrik antara konduktor & isolator, tergantung konsentrasi pengotor (skala <<<), elektronik
Biomaterials :
ke-5 jenis bahan di atas, tidak menghasilkan bahan beracun, compatible dengan jaringan tubuh
Klasifikasi Paduan Besi Paduan logam
Dasar besi nonferrous
Baja Besi tuang
Paduan rendah
C rendah C medium C tinggi
Polos
HSLA
Polos
Heattreatable
Polos
Baja perkakas
Paduan tinggi
Baja Tahan karat
Besi kelabuBesi
nodular
Besi putih Besi malleable
Paduan Fe-C : - besi - baja - besi tuang
besi komersial : C < 0,008 %-bbaja : 0,008 %-b C < 2,14 %-b; tetapi jarang C > 1%-b besi tuang : 2,14%-b C < 6,7 %-b; komersial C < 4,5 %-b
PADUAN BESI (§ 11)
Paling banyak digunakan karena :
1. Senyawa Fe terdapat dalam jumlah besar dalam kerak bumi
2. Besi dan baja dapat diproduksi secara ekonomis
3. Paduan besi mudah direkayasa
Kekurangan : rawan korosi
BAJA KARBON
paling banyak dipakai dan diproduksi murah dan mudah didapat C 1 %
Baja Karbon Rendah C 0,25 % ; pengotor : P, Mn, S, Si
relatif lunak, kurang kuat, ulet, tangguh non-heat treatable mampu las, mampu mesin, murah pemakaian : konstruksi bangunan, badan kendaraan, tin cans
HSLA ( High Strength Low Alloy Steel ) = baja karbon rendah + Cu/Ni/Mo/Cr/V 10 % berat
ulet, mudah dibentuk, mampu mesin
pemakaian : pressure vessel, menara, jembatan, ...
lebih tahan korosi atmosferik dari pada baja karbon rendah polos
Kode a Komposisi (%-b) (+ P 0,04; S 0,05; Si 0,30)
AISI/SAE/ASTM UNS C Mn Lainnya
Baja Karbon Rendah Polos
1010G1010
0 0,10 0,45
1020G1020
0 0,20 0,45
A36 K02600 0,29 1,00 Cu 0,20 (min)
A516 Grade 70 K02700 0,31 1,00 Si 0,25
Baja Paduan Rendah Kekuatan Tinggi (HSLA)
A440 K12810 0,28 1,35 Si 0,35 (max); Cu 0,20 (min)
A633 Grade E K12002 0,22 1,35Si 0,30; V 0,08; N 0,02; Nb 0,03
A656 Grade 1 K11804 0,18 1,60Si 0,60; V 0,1; Al 0,20; N 0,015
Baja Karbon Medium C : 0,25 – 0,6 % Heat treatable Lebih keras, lebih kuat, tetapi kurang ulet daripada baja C
rendah Tahan korosi atmosferik Pemakaian : roda, roda gigi, poros
Baja Karbon Tinggi C : 0,6 – 1,4 % Baja paling keras, paling kuat, tetapi kurang ulet Dapat dikeraskan tahan aus dan tetap tajam Penggunaan : baja perkakas, cetakan (dies) dan baja pegas,
cutting tools + Cr,V,W,Mo senyawa karbida yang keras dan tahan aus
AISI/SAE UNS
Rentang Komposisi (%-b unsur pemadu selain C)
Ni Cr Mo Lain-lain
10xx, polosG10xx
0
11xx, free machining
G11xx0 S 0,08 – 0,33
12xx, free machining
G12xx0
S 0,10 – 0,35; P 0,04 – 0,12
13xxG13xx
0 Mn 1,60 – 1,90
40xxG40xx
00,20 – 0,30
41xxG41xx
00,80 – 1,10
0,15 – 0,25
43xxG43xx
01,65 – 2,00
0,40 – 0,90
0,20 – 0,30
46xxG46xx
00,70 – 2,00
0,15 – 0,30
48xxG48xx
03,25 – 3,75
0,20 – 0,30
51xxG51xx
00,70 – 1,10
61xxG61xx
00,50 – 1,10 V 0,10 – 0,15
86xxG86xx
00,40 – 0,70
0,40 – 0,60
0,15 – 0,25
92xxG92xx
0 Si 1,80 – 2,20
xx = %-b karbon x 100
BAJA PERKAKAS
AISI UNS
Komposisi (%-b)
aplikasiC Cr Ni Mo W V
M1T1130
1 0,85 3,750,30 maks 8,70 1,75 1,20
Bor, gergaji, alat bubut dan serut
A2T3010
2 1,00 5,150,30 maks 1,15 - 0,35 Penusuk, Cetakan Tekan
D2T3040
2 1,50 120,30 maks 0,95 -
1,10 maks
Alat makan (sendok, garpu, pisau), Cetakan Tarik
O1T3150
1 0,95 0,500,30 maks - 0,50
0,30 maks Mata gunting, Alat potong
S1T4190
1 0,50 1,400,30 maks
0,50 maks 2,25 0,25 Pemotong pipa, bor beton
W1T7230
1 1,100,15 maks
0,20 maks
0,10 maks
0,15 maks
0,10 maks
Alat pertukangan Logam, Alat pertukangan Kayu
BAJA TAHAN KARAT(Stainless Steel)
Pemadu utama : Cr 11% Cr = unsur reaktif produk reaksi Cr = lapisan pasif
baja dengan Cr 11% : tahan korosi di berbagai lingkungan
Unsur pemadu lain : Ni, Mo Menurut strukturmikro, dibedakan atas : baja tahan karat
- martensitik, feritik, austenitik
Baja Tahan Karat Martensitik C : 0,1 - 0,7% ; Cr : 12 – 17% Keras, kuat, kurang ulet ; magnetic Dapat dikeraskan dengan heat treatment, tahan panas Kurang tahan korosi daripada baja tahan karat yang lain
Baja Tahan Karat Feritik Cr > 16 – 18% Tidak dapat dikeraskan dengan heat treatment Ketahanan korosi : martensitik < feritik < austenitik Tahan retak korosi tegangan (SCC) ; magnetik
Baja Tahan Karat Austenitik 18% Cr dan 8% Ni stainless steel 18 – 8 = baja tahan karat seri 300 (Ni tinggi) dan seri 200 (Ni+Mn) Tidak dapat dikeraskan dengan heat treatment Tahan korosi atmosferik sampai lingkungan industri kimia Pemakaian : konstruksi arsitektural, perabot dapur, alat
makan, turbin, reaktor, alat – alat proses yang lain Yang paling umum : tipe 304, 304L, 316, 316L Non magnetik
AISI UNSKomposisi
(%-b) Kondisi
Perilaku Mekanik
Aplikasi
Kuat Tarik (MPa)
Kuat Luluh (MPa)
Keuletan
(%EL)
Ferritic
409S4090
0
C 0,08; Cr 11,0; Mn 1,0;
Ni 0,50; Ti 0,75 annealed 380 205 20
Knalpot, tangki semprotan anti hama
446S4460
0C 0,20; Cr 25;
Mn 1,5 annealed 515 275 20
Kerangan T >, cetakan gelas, karburator
Austenitic
304S3040
0C 0,08; Cr 19; Ni 9; Mn 2,0 annealed 515 205 40
Alat proses kimia & pangan, bejana T <<
316LS3160
3
C 0,03; Cr 17; Ni 12; Mo 2,5;
Mn 2,0 annealed 485 170 40Konstruksi yang di-las
Martensitic
410S4100
0C 0,15; Cr
12,5; Mn 1,0annealed
Q & T485825
275620
2012
Alat makan, komponen mesin jet
440AS4400
2
C 0,70; Cr 17; Mo 0,75; Mn
1,0annealed
Q & T725
1790415
1650205
Alat makan, alat bedah
Precipitation Hardenable
17-7PH
S17700
C 0,09; Cr 17; Ni 7; Al 1,0; Mn
1,0
Precipitation
hardened 1450 1310 1 - 6Per, pisau, bejana bertekanan
BESI COR = BESI TUANG (CAST IRON)
C : 3 – 4,5% (daerah eutektik) titik leleh rendah (1150 – 1300oC) mudah dicor
rapuh 4 jenis besi tuang : besi kelabu, besi nodular,
besi putih dan besi malleable
Besi cor kelabu (gray cast irons)• C : 2,5 – 4 % ; Si : 1,0 – 3,0%• Grafit berbentuk serpihan (flakes) permukaan patahan;
kelabu• Tidak kuat & rapuh• Efektif meredam energi vibrasi; tahan aus• High fluidity at casting temperature, low casting shrinkage• Penggunaan : cylinder block, cylinder head, pistons
Klasifikasi Besi Cor Fe + (3 – 4,5%)C
cairCor langsung + Mg/Ce, cor
Pendinginan Pendinginan
cepat sedang lambat lambatsedang
Besi putih Besi kelabuperlitik
Besi kelabu feritik
Besi cornodularperlitik
Besi cornodularferitik
P+Fe3CP+Gf +Gf
+Gn
P+GnPemanasan30 jam 800 – 900 oC
Pendinginan
cepat
lambat
Besi maleabel perlitik
Besi maleabel feritik
P+Gr
+Gr
Besi Nodular/Duktil (nodular/ductile iron) + Mg dan/ Ce grafit berbentuk nodul (seperti bola) Lebih kuat & lebih ulet daripada besi kelabu, sifat mekanik baja Penggunaan : valves, pump bodies, crankshafts, gears, automotive
& machine components
Besi Putih Si < 1%-berat laju pendinginan cepat karbon membentuk Fe3C permukaan
patahan : putih Permukaan keras & tahan aus roller dalam rolling mills
Besi Malleable Besi putih dipanaskan pada 800 – 900 oC selama t>, dalam
atmosfer netral Fe3C terdekomposisi grafit berbentuk cluster atau rosettes
Kuat & duktil atau malleable Penggunaan :
automotive: connecting rods, transmission gears Heavy duty services : flanges, pipe fittings, valves
Gbr.12.6
a : besi kelabub : besi nodularc : besi putihd : besi malleable
PADUAN NONFERROUS
Al dan Paduannya Ringan (ρ = 2,7 g/cm3), penghantar panas dan listrik Al = logam aktif produk oksidasi = Lapisan pasif Al &
paduannya tahan korosi atmosferik, netral dan asam Al : lunak, sangat ulet (mampu giling hingga jadi Al-foil),
tidak kuat, tidak tahan T tinggi (titik leleh 660°C) Tahan korosi & sifat mekanik baik pada T sangat rendah
alat proses cryogenic Penggunaan: konstruksi pesawat, kaleng minuman, engine
blocks, piston, dll Kuat spesifik = kuat tarik / berat jenis >> bahan
konstruksi alat transport Unsur pemadu Al : Cu, Mg, Si, Mn, Zn
Aluminium
Association Number
UNS Numbe
r
Komposisi (%-b)
Kondisi (temper)
Perilaku Mekanik
Aplikasi / KarakteristikKuat Tarik (MPa)
Kuat Luluh (MPa)
Keuletan (%EL)
Paduan Tak Mampu Olah Panas, Tempa
1100 A91100 Cu 0,12 Anil (O) 90 35 35 - 45 alat pengolah & penyimpan bahan kimia / pangan, penukar panas, reflektor cahaya
3003 A93003Cu 0,12; Mn 1,2; Zn 0,1
Anil (O) 110 40 30 - 40 alat masak, bejana bertekanan, pipa
5052 A95052Mg 2,5; Cr
0,25
Strain hardened
(H32)230 195 12 - 18
saluran bahan bakar & minyak di pesawat, tangki bahan bakar, paku keling, kawat
Paduan Mampu Olah Panas, Tempa
2024 A92024Cu 4,4; Mg 1,5; Mn 0,6
Olah panas (T4)
470 325 20 struktur pesawat, paku keling, roda truk, sekrup
6061 A96061Mg 1,0; Si
0,6; Cu 0,30; Cr 0,20
Olah panas (T4)
240 145 22 - 25Truk, kano, gerbong kereta, perabot rumah tangga, pipa
7075 A97075Zn 5,6; Mg 2,5; Cu 1,6;
Cr 0,23
Olah panas (T6)
570 505 11Bagian struktur pesawat & aplikasi bertegangan tinggi
Paduan Mampu Olah Panas, Cor
295.0 A02950Cu 4,5; Si 1,1Olah
panas (T4)
221 110 8,5 roda gila, roda bis & pesawat, crankcase
356.0 A03560Si 7,0; Mg
0,3
Olah panas (T6)
228 164 3,5 bagian pompa pesawat, kotak transmisi mobil, blok silinder
Aluminium
Association Number
UNS Numbe
r
Komposisi (%-b)
Kondisi (temper)
Perilaku Mekanik
Aplikasi / KarakteristikKuat Tarik (MPa)
Kuat Luluh (MPa)
Keuletan (%EL)
Paduan Al - Li
2090 -Cu 2,7; Mg
0,25; Li 2,25; Zr 0,12
Olah panas, cold
worked (T83)
455 455 5 struktur pesawat terbang, struktur tangki cryogenic
8090 -Cu 1,3; Mg 0,95; Li 2,0;
Zr 0,1
Olah panas, cold
worked (T651)
465 360 - struktur pesawat terbang yang harus sangat tahan rusak
Cu dan Paduannya Penghantar panas dan listrik, lunak, ulet tahan korosi atmosferik, air laut dan beberapa bahan kimia
industrial Tidak tahan lingkungan oksidatif dan ammonia Tidak dapat dikeraskan/dikuatkan dengan heat treatment
harus dengan coldwork / solid solution alloying, juga untuk ketahanan korosi
Cu – Zn = kuningan (brass): yellow-, naval-, cartridge-brass, muntz metal, gilding metalpenggunaan : perhiasan, selongsong peluru, radiator mobil, alat musik, elektronik, coin, pegangan pintu, kerangan
Cu – Sn/Al/Si = perunggu (bronze)lebih kuat daripada brass, tahan korosi: Phosphor bronze bellows, spring, kawat las kuningan, dll Tin bronze bearings, piston ring, gears, dll
Cu – Ni = copper-nickel condenser, heat exchanger tube, saltwater piping
Nama Paduan
UNS Number
Komposisi (%-b)
Kondisi
Perilaku Mekanik
AplikasiKuat Tarik (MPa)
Kuat Luluh (MPa)
Keuletan (%EL)
Paduan Tempa
Electrolytic Tough Pitch
C11000
O 0,04 anil 220 69 45
Kawat listrik, paku keling, ayakan, gasket, penggorengan, paku, atap
Beryllium Copper
C17200
Be 1,9; Co 0,20
Precipitation
hardened
1140 - 1310
690 - 860
4 - 10Per, bellows, firing pins, bushings, keran, diafragma
Cartridge brass
C26000
Zn 30
anil 300 75 68 inti radiator mobil, komponen amunisi, dudukan lampu, cangkang lampu senter, kickplates
Cold worked
(H04 hard)525 435 8
Phosphor bronze, 5%
A
C51000
Sn 5; P 0,2
anil 325 130 64 Bellows, piringan kopling, diafragma, penjepit sekring, per, kawat las
Cold worked
(H04 hard)560 515 10
Copper nickel, 30%
C71500
Ni 30
anil 380 125 36Komponen kondensor & penukar panas, pipa air laut
Cold worked
(H02 hard)515 485 15
Paduan Cor
Leaded yellow brass
C85400
Zn 29, Pb 3, Sn
1As cast 234 83 35
Perabot, fitting radiator, dudukan lampu, jepit
Tin bronzeC9050
0Sn 10; Zn 2
As cast 310 152 25Bearings, bushings, piston rings, steam fittings, gears
Al - bronzeC9540
0Fe 4; Al
11As cast 586 241 18
Bearings, gears, bushings, valve seats & guards, etc
Ni dan Paduannya Tahan korosi lingkungan basa Tahan SCC dan pitting Mahal Paduan : Ni murni komersial
Ni – Cu = monel Ni – Cr(-Fe) = inconel Ni – Cr – Mo – … = hastelloy, superalloys
Nama paduan
Komposisi (%-berat) σy σu el
Ni Cu Cr Fe Mo C Mn SiLain-lain
MPa MPa %
Ni komersial, Nickel 200
99,5 0,13 0,2 0,08 0,18 0,18 148 462 47
Nickel 201, low carbon
99,5 0,13 0,2 0,01 0,18 0,18
Monel 400 63,0 31,0 2,5 0,3 0,2 0,5 240 550 40
Inconel 625 58,0 21,5 5,0 9,0 0,08
Nb+Ta
3,65; Co 1,0
517 930 42,5
Invar (K93601)
36 64 276 517 30
Hastelloy B 61 5,0 28 0,05 1,0 1,0Co 2,5
Ti dan Paduannya Ringan (densitas = 4,5 g/cm3) Titik leleh tinggi, 1668 oC Kuat, sangat ulet, mudah ditempa dan dimesin Susah dibuat mahal Tahan korosi di udara, di laut dan di
lingkungan industri Penggunaan : struktur pesawat terbang,
pesawat angkasa luar, peralatan industri kimia
Jenis Paduan
Nama umum (UNS Number)
Komposisi (%-b)
Kondisi
Perilaku Mekanik
AplikasiKuat Tarik (MPa)
Kuat Luluh (MPa)
Keuletan (%EL)
Murni komersi
al
Unalloyed(R50500)
Ti 99,1 anil 484 414 25Komponen mesin jet, peralatan tahan korosi marine & industri kimia
Ti-5Al-2.5Sn(R54520)
Al 5; Sn 2,5; Ti
anil 826 784 16Komponen mesin turbin gas, alat proses T tinggi
Near Ti-8Al-1Mo-
1V (R54810)
Al 8; Mo 1; V 1; Ti
Anil (duplex)
950 890 15Komponen mesin jet yang ditempa
- Ti-6Al-4V(R56400)
Al 6; V 4; Ti
anil 947 877 14
Implant kekuatan tinggi, alat proses, komponen struktur badan pesawat
-Ti-6Al-6V-
2Sn(R56620)
Al 6; Sn 2; V 6;
Cu 0,75; Ti
anil 1050 985 14
selubung mesin roket, struktur badan pesawat kekuatan tinggi
Ti-10V-2Fe-3Al
V 10; Fe 2; Al 3;
Ti
Solution heat
treatment + aging
1223 1150 10
Kombinasi kekuatan tinggi & ketangguhan terbaik, kuat tarik seragam di permukaan & di dalam, komponen badan pesawat kekuatan tinggi