Dislokasi dan penguatan logam

- Risfina Bebi- Rifky Iqbal Yuriandi- Argari Alpharianto

Dislokasi

Konsep Dislokasi

Pengertian dislokasi•Dislokasi adalah suatu pergeseran atau pegerakan atom-atom di dalam sistem kristal logam akibat tegangan mekanik yang dapat menciptakan deformasi plastis (perubahan dimensi secara permanen).

Proses dimana deformasi plastis terjadi karena gerakan dislokasi disebut slip. Bidangnya disebut bidang slip.

Konsep Dislokasi

Macam-macam Dislokasi

•Dislokasi Sisi (Edge Dislocation)•Dislokasi Ulir (Screw Dislocation)•Dislokasi Campuran (Mixed Dislocation)

Dislokasi sisi

Dislokasi Sisi adalah dislokasi yang memiliki Vektor burger yang tegak lurus dengan garis dislokasi tetapi searah dengan gerakan garis dislokasi

Mekanisme dislokasi sisi

Mekanisme dislokasi sisi

Analogi antara gerakan Ulat dengan Gerakan Dislokasi

Dislokasi ulir

Dislokasi Ulir adalah dislokasi yang memiliki vektor burger yang sejajar dengan garis dislokasi tetapi tegak lurus dengan arah gerakan garis dislokasi

Mekanisme dislokasi ulir

Dislokasi campuran

Sesuai namanya, dislokasi ini merupakan kombinasi dari dislokasi sisi dan dislokasi ulir

Dislokasi campuran

Mekanisme dislokasi

Gambar disamping menunjukan langkahterbentuknya deformasi plastis pada permukaan kristal oleh gerakan (a) dislokasi sisi dan (b) dislokasi ulir. Perhatikan bahwa untuk sebuah dislokasi sisi, garis dislokasi (r) bergerak ke arah tegangan geser yang diterapkan. Untuk ulir, gerakan garis dislokasi (r) tegak lurus terhadap arah tegangan.

Karakteristik Dislokasi

Dislokasi berpengaruh kepada sifat mekanik material, Termasuk

medan regangan yang berada disekitar dislokasi yang akan

menentukan pergerakan dislokasi, kemudian kekuatan logam akan

menurun

Jika logam mengalami deformasi , 5% energi deformasi tetap berada

pada material , sisanya menjadi panas

Karakteristik Dislokasi Gambardisamping menunjukan:

Daerah tegangan tekan

didaerah yang berwarna hijau

dan daerah yang berwarna

kuning daerah tegangan tarik.

Ditempatkan sekitar sebuah

dislokasi sisi.

Karakteristik Dislokasi

(a)Dua dislokasi dengan tanda yang sama pada sebuah bidang slip saling mendesak dan akhirnya terjadi gaya tolak-menolak. C menunjukan tegangan tekan dan T menyatakan tegangan tarik

(b)Sebuah dislokasi sisi dengan tanda yang berlawanan pada bidang slip saling mendesak dan terjadi gaya tarik-menarik, dan keduanya bertemu dan memusnahkan dislokasi hingga akhirnya membentuk kristal yang sempurna

Sistem slip

Gerakan dislokasi pada suatu bahan tidak sama kesetiap arah ada

bidang yang disukai (prefer plane) untuk terjadi gerakan dislokasi .

Bidang ini disebut bidang slip Sedangkan arah gerakan disebut arah

slip. Gabungan dari keduanya disebut sistem slip

Sistem Slip tergantung pada struktur kristal logam

Slip terjadi pada bidang yang terpadat

Pada FCC sistem slip terjadi pada Bidang {111} dan arah <110>

Sistem slip

Figure 7.6 (a) A {111} <110> slip system shown within an FCC unit cell. (b) The (111) plane from (a) and three <110> slip directions (as indicated by arrows) within that plane comprise possible slip systems.

Sistem slip

penguatan logam

Prinsip penguatan logam

menghambat gerak dislokasi agar logam lebih kuat dan keras

Tujuan penguatan logam

a. Menambah daya dukung beban

b. Meningkatkan ketahanan dan umur pakai komponen

c. Mengurangi volume/tonase bahan (membuat komponen lebih ringan)

d. Mereduksi biaya bahan

e. Memenuhi sifat produksi industri

Mekanisme Penguatan pada logam

Kemampuan metal berdeformasi plastis tergantung pada kemampuan dislokasi bergerak.

Kekerasan dan kekuatan berhubungan dengan berkurangnya deformasi plastis yang terjadi.

Teknik penguatan logam

a. Pengurangan ukuran butir

b. Pemaduan solid – solution

c. Pengerasan regangan ( strain hardening )

a. Pengurangan ukuran butir

Batas butir sebagai penghalang karena:

1) Karena dua butir mempunyai orientasi yang berbeda

2) Ketidak teraturan susunan atom didalam butir akan membuat bidang yang lain putus

Teknik penguatan logam

Material yang mempunyai butir yang halus atau kecil akan lebih kuat dan keras dibandingkan dengan yang mempunyai butir besar. Dapat diturunkan dengan rumus:

sy = s0 + ky d-1/2

d = diameter butir rata – rata

s0, ky = Konstanta

sy = tingkat kekerasan material

Teknik penguatan logam

b. Pengerasan larutan padat (solid solution)

Salah satu teknik pengerasan bahan adalah dengan metode solid solution yaitu memadukan atau mencampurkan atom – atom asing / pengotor. Logam dengan kemurnian tinggi umumnya lebih lunak dan lebih lemah, dengan menaikkan bahan pengotor akan menaikkan kekuatan tarik dan kekerasan. Atom pengotor / paduan akan memasuki area di dekat dislokasi sehingga akan menurunkan regangan tarik (atau tekan). Hal ini akan mengakibatkan dislokasi akan lebih sulit bergerak.

Teknik penguatan logam

Teknik penguatan logam

c. Pengerasan regangan

Adalah fenomena dimana logam ulet menjadi lebih keras dan lebih kuat. Disebut juga work hardening atau disebut juga cold working. karena deformasi mudah terjadi saat suhu rendah (jauh dibawah titik leleh). Ketika logam mengalami pengerjaan dingin, maka kerapatan dislokasi naik dan jarak antar dislokasi menjadi lebih dekat. Regangan antar dislokasi–dislokasi tolak menolak, akibatnya gerakan dislokasi terhambat.

Teknik penguatan logam

%CW = persen pengerjaan

A0 = luas penampang mula-mula

Ad = luas penampang

Teknik penguatan logam

Terima kasih

“ Niscaya Allah akan meninggikan orang-orang yang beriman diantaramu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan

beberapa derajat”(Q.S. Al-Mujadilah: 11)