Pengetahuan Bahan

Referensi:

1.Pengetahuan bahan teknik;

Prof Ir Tata Surdia & Prof DR Shinroku Saitou

2.Elemen-elemen ilmu dan rekayasa material

Lawrence H.Van Vlack

Ir Pratjojo Dewo Msc

Materi Jadual

-Perspektif-Material Science & Engineering-Klasifikasi material dan kebutuhan material

1st

-Konsep-konsep dari stress & strain-Deformasi elastis-Deformasi plastis

1st

-Dislokasi dan deformasi plastis-Mekanisme penguatan logam

1st

-Fracture-Fatigue-Creep

2nd

-Definisi dan konsep dasar fasa-Eguilibrium phose diagram-The iron - carbon system

2nd

-Transformasi fasa-Mikrostruktur dan perubahan-perubahan sifat dalam Iron Carbon Alloy

2nd

-Proses-proses Anealing-Heat treatment pada baja-Precipation Hardening-Recovery, recrystalisation & grain growth

3rd

Materi Jadual

UJIAN TENGAH SEMESTER 3rd

-Fabrikasi dari logam-Ferrous Alloys-Non Ferrous Alloys

4th

-Struktur keramik-Sifat-sifat keramik

4th

-Molekul hidrokarbon dan polimer-Copolymers-Polymer Crystallinity-Kristal polimer

5th

-Particle Reinforced Composites-Fiber Reinforced Composites-Structural Composites

5th

-Sifat-sifat listrik (electrical)-Sifat-sifat temal (thermal)-Sifat-sifat magnet (magnetic)-Sifat-sifat optik (optical)

5th

-Pemilihan material untuk Aplikasi engineering 5th

-UJIAN AKHIR SEMESTER 6th

Bahan Teknik (Engineering materials)• Material dalam sejarah peradaban manusia Era batu, era perunggu dan era besi Penemuan api ; temperatur rendah 700⁰~800⁰C sampai

saat ini 2000⁰ mempengaruhi perkembangan material Penemuan material non-logam

•Aplikasi bahan teknikPemakaian material untuk memudahkan kehidupan manusia, mulai dari alat rumah

tangga, alat pertanian, transportasi, persenjataan dsb

• Trend (kecenderungan)Tantangan akan konservasi energi material yang ringanKebutuhan proses dengan suhu tinggi material yang tahan temperatur tinggi

• Materials science & engineeringIlmu yang diperoleh melalui pembelajaran, pengalaman dan praktek dalam mengembangkan cara-cara untuk menggunakan secara ekonomis material dan sumber dayayang terdapat di alam untuk kemaslahatan manusia

Penggolongan material

• Logam

Ferrous (besi cor, baja)

Non Ferrous (tembaga, aluminum, perunggu dll)

• Non Logam

Keramik

Polimer

Komposit

Sifat-sifat material

• Sifat listrik (daya hantar atau conductivity ;1/ohm m)

• Sifat kimia (segregasi, ketahanan korosi)

• Sifat fisik (massa jenis; kg/m3, struktur)

• Sifat teknologi (mampu mesin, mampu keras)

• Sifat magnetik (permeabilitas, histeresis)

• Sifat thermal (panas jenis, pemuaian, konduktifitas;W⁰C/m)

• Sifat mekanik (kekuatan;N/mm2, kekerasan, nilai impak dll)

Material for electricity & electronic industry

Sifat-sifat listrik material :Konduktifitas, resistivitas

Application on automotive industry

Kebutuhan untuk energy saving light material

High temperature resistance material

Titanium alloys for jet turbine engine

Ceramic for steel melting industry

Sifat Mekanik Logam

• Kekuatan tarik (Tensile strength)

Kekuatan suatu bahan, pada umumnya dinyatakan dengan kekuatan tarik atau tegangan tarik dimana tegangan sendiri adalah gaya per satuan luas. Tegangan tarik dinyatakan dalam σu (N/mm2), kekuatan luluh σy (N/mm2)

• Kekerasan (Hardness)

Ketahanan suatu bahan terhadap deformasi (perubahan bentuk) yang permanen. Kekerasan linier dengan kekuatan; semakin tinggi kekuatan maka semakin keras benda tersebut

• Nilai impak (impact value)

Ketahanan suatu bahan terhadap pembebanan yang tiba-tiba`

Uji kekuatan mekanik LogamUntuk mendapatkan gambaran mengenai sifat mekanik suatu logam sehingga bisa dilakukan pemilihan secara

tepat untuk penerapan praktisnya secara tepat.

• Kekuatan tarik

Diuji dengan uji tarik

• Kekerasan

Alat uji kekerasan Brinnel, Rockwell, Vickers

• Ketahanan Impak

Alat uji impak

• Kekuatan lelah

Alat uji lelah

Uji Tarik (Tensile test)

Uji Kekerasan:Karakteristik Berbagai Pengujian Kekerasan

Cara Pengujian

Brinell (HB) Rockwell (Hra,Hrc etc)

Rockwell superficial (Hr,30T,Hr30n dst)

Vickers (Hv) Kekerasan Mikro(Hv)

Shore(Hs)

Penekan Bola Baja 10 mm ФKarbida

Kerucut intan 120⁰;Bola Baja 1/16”-1/2”

Kerucut intan 120⁰;Bola baja 1/16”-1/2”

Piramida Intan sudut bidang berhadap-an 136⁰

Jenis Vickers jenis Knoop sudut 130⁰,172⁰

Palu Intan 3 g

Beban 500-3,000kg Beban mula 10 kg beban total 60,100,150kg

Beban mula 3 kg,beban total 15,30 dan 45 kg

1-120 kg 1-500 g

Kekerasan Beban /luas penekanan

Dalamnya penekanan

Dalamnya penekanan

Beban/luas penekanan

Beban/Luas penekanan

Tinggi pantulan 6,5”dari 10”tinggi pantulan asal 100

Uji kekerasan Brinell (HB)

• Deformasi elastis

• Deformasi plastis

• Kekuatan dan keuletan

• Kekerasan dan kegetasan

Interpretasi Pengujian Mekanik

(diskusi)

Dislokasi & Deformasi Plastis

• Logam terdiri dari kristal yang merupakan susunan atom yang beraturan

• Dalam kristal terdapat cacat kisi yang dinamakan dislokasi

• Pergerakan dislokasi ke permukaan akan menjadi deformasi

• Suatu kristal logam tanpa dislokasi akan berkekuatan 10.000 X kekuatan sesungguhnya

• Kristal logam biasa mengandung 105~108 cm/cm3 dislokasi

• Pemberian deformasi plastis atau pengerjaan dingin akan meningkatkan dislokasi

Skema pergerakan Dislokasi dalam kristal berkisi kubus

Dislokasi sisi/ujung

Dislokasi sekrup

Penguatan bahan industri

• Penguatan dengan penghalusan butir

Pada umumnya kekuatan dapat ditingkatkan dengan memperkecil unit strukturnya, dalam hal ini dengan memperhalus butir struktur mikronya.

σy = σi + kd-1/2

σy,i=kekuatan, k= konstanta,d = diameter butir

• Penguatan Larutan padat

Logam murni mempunyai kekuatan yang rendah, untuk memperkuat diperlukan unsur paduan. Unsur yang ditambahkan tersebut disebut sebagai unsur terlarut. Larutan padat jauh lebih kuat daripada logam murni

Penguatan bahan industri (con’d)

• Penguatan presipitasi dan dispersi

Perlakuan dimana larutan ditambahkan melampaui batas kelarutannya. Presipitat yang terdispersi dalam larutan padat akan sangat meningkatkan kekuatan sehingga disebut penguatan dispersi.

• Penguatan struktur

Mekanisme penguatan yang dilakukan dengan merubah mikrostruktur dengan cara perlakuan khusus pada bahan, sebagai contoh: proses heat treatment (perlakuan panas)

Creep (Mulur/melar)

Transien

Steady

Regangan 3rd stage

Waktu

Beberapa bagian dari mesin dan struktur dapat berdeformasi secara kontinue

Dan perlahan dalam kurun waktu yang lama bila dibebani secara tetap.

Fenomena ini dinamakan creep (mulur/melar). Melar terjadi pada temperatur

Rendah juga, akan tetapi paling menyolok pada terjadi pada temperatur

Dekat titik cair.

(Fenomena necking)

Fatigue (Lelah)• Patah Lelah (fatigue fracture) disebabkan oleh tegangan berulang dan juga

dijumpai pada tegangan kurang dari 1/3 kekuatan statik pada bahan struktur tanpa konsentrasi tegangan. Dalam keadaan dimana terjadi konsentrasi tegangan (notch/takikan) maka kemungkinan bahan akan putus pada tegangan yang lebih rendah.

• Patah lelah melalui tahapan: retak lelah perambatan retak Patah statik terhadap luasan penampang sisa.

Te

gangan

Siklus

Pengerjaan kasar

Pengerjaan halus

Halus &Pengerasan permukaan

S-N curve