Laporan Akhir DT

IV. Data, Perhitungan & Grafik

IV.1. Tabel Data

Uji Tarik Fe

P (kg)

dL (mm)

regangan

tegangan(mPa)

regangan sesungguh

nya

tegangan sesungguhnya (mPa)

0 0 0 0 0 0200

00,25

0,005 276,693 278,0765 0,004988

2350

0,5 0,01 325,1143 328,3654 0,00995

2400

0,75

0,015 332,0316 337,0121 0,014889

2450

1 0,02 338,9489 345,7279 0,019803

2500

1,25

0,025 345,8663 354,5129 0,024693

2600

1,5 0,03 359,7009 370,4919 0,029559

2700

1,75

0,035 373,5356 386,6093 0,034401

2750

2 0,04 380,4529 395,671 0,039221

2850

2,25

0,045 394,2875 412,0305 0,044017

2900

2,5 0,05 401,2049 421,2651 0,04879

3000

2,75

0,055 415,0395 437,8667 0,053541

3050

3 0,06 421,9568 447,2742 0,058269

3100

3,25

0,065 428,8742 456,751 0,062975

3150

3,5 0,07 435,7915 466,2969 0,067659

3190

3,75

0,075 441,3253 474,4247 0,072321

3230

4 0,08 446,8592 482,6079 0,076961

3250

4,25

0,085 449,6261 487,8443 0,08158

3280

4,5 0,09 453,7765 494,6164 0,086178

3310

4,75

0,095 457,9269 501,43 0,090754

3350

5 0,1 463,4608 509,8069 0,09531

3365

5,25

0,105 465,536 514,4173 0,099845

3380

5,5 0,11 467,6112 519,0484 0,10436

3400

5,75

0,115 470,3781 524,4716 0,108854

3425

6 0,12 473,8368 530,6972 0,113329

3450

6,25

0,125 477,2954 536,9574 0,117783

3460

6,5 0,13 478,6789 540,9072 0,122218

3475

6,75

0,135 480,7541 545,6559 0,126633

3490

7 0,14 482,8293 550,4254 0,131028

3500

7,25

0,145 484,2128 554,4236 0,135405

3510

7,5 0,15 485,5962 558,4357 0,139762

3520

7,75

0,155 486,9797 562,4615 0,1441

3530

8 0,16 488,3631 566,5013 0,14842

3535

8,25

0,165 489,0549 569,7489 0,152721

3540

8,5 0,17 489,7466 573,0035 0,157004

3540

8,75

0,175 489,7466 575,4523 0,161268

3545

9 0,18 490,4383 578,7172 0,165514

3540

9,25

0,185 489,7466 580,3497 0,169743

3540

9,5 0,19 489,7466 582,7985 0,173953

3535

9,75

0,195 489,0549 584,4206 0,178146

3520

10 0,2 486,9797 584,3756 0,182322

3500

10,25

0,205 484,2128 583,4764 0,18648

3490

10,5

0,21 482,8293 584,2234 0,19062

3450

10,75

0,215 477,2954 579,9139 0,194744

3400

11 0,22 470,3781 573,8613 0,198851

3350

11,25

0,225 463,4608 567,7395 0,202941

3300

11,5

0,23 456,5435 561,5484 0,207014

3250

11,75

0,235 449,6261 555,2883 0,211071

3150

12 0,24 435,7915 540,3814 0,215111

3050

12,25

0,245 421,9568 525,3363 0,219136

2950

12,5

0,25 408,1222 510,1527 0,223144

2750

12,75

0,255 380,4529 477,4684 0,227136

2450

13 0,26 338,9489 427,0756 0,231112

2100

13,25

0,265 290,5277 367,5175 0,235072

1900

13,5

0,27 262,8584 333,8301 0,239017

1650

13,75

0,275 228,2717 291,0465 0,242946

Uji Tarik Al

P (kg)

dL (mm)

regangan

tegangan(mPa)

regangan sesungguhnya


0 0 0 0 0 0160

00,2

50,005 151,0504 151,8056 0,004988

2400

0,5 0,01 226,5755 228,8413 0,00995

2700

0,75

0,015 254,8975 258,7209 0,014889

2740

1 0,02 258,6737 263,8472 0,019803

2760

1,25

0,025 260,5619 267,0759 0,024693

2800

1,5 0,03 264,3381 272,2683 0,029559

2840

1,75

0,035 268,1144 277,4984 0,034401

2860

2 0,04 270,0025 280,8026 0,039221

2880

2,25

0,045 271,8906 284,1257 0,044017

2900

2,5 0,05 273,7788 287,4677 0,04879

2920

2,75

0,055 275,6669 290,8286 0,053541

2930

3 0,06 276,611 293,2076 0,058269

2940

3,25

0,065 277,555 295,5961 0,062975

2935

3,5 0,07 277,083 296,4788 0,067659

2910

3,75

0,075 274,7228 295,327 0,072321

2820

4 0,08 266,2262 287,5243 0,076961

2760

4,25

0,085 260,5619 282,7096 0,08158

2700

4,5 0,09 254,8975 277,8382 0,086178

2640

4,75

0,095 249,2331 272,9102 0,090754

2580

5 0,1 243,5687 267,9256 0,09531

2500

5,25

0,105 236,0162 260,7979 0,099845

2400

5,5 0,11 226,5755 251,4988 0,10436

2260

5,75

0,115 213,3586 237,8949 0,108854

2140

6 0,12 202,0298 226,2734 0,113329

2040

6,25

0,125 192,5892 216,6628 0,117783

1940

6,5 0,13 183,1486 206,9579 0,122218

1860

6,75

0,135 175,596 199,3015 0,126633

Uji Tarik Cu

P (kg)

dL (mm)

regangan

tegangan(mPa)

regangan sesungguh

nya


0 0 0 0 0 0150

00,25

0,005 169,8695 170,7188 0,004988

2300

0,5 0,01 260,4666 263,0712 0,00995

2400

0,75

0,015 271,7912 275,8681 0,014889

2450

1 0,02 277,4535 283,0026 0,019803

2460

1,25

0,025 278,586 285,5506 0,024693

2475

1,5 0,03 280,2847 288,6932 0,029559

2500

1,75

0,035 283,1158 293,0249 0,034401

2510

2 0,04 284,2483 295,6182 0,039221

2515

2,25

0,045 284,8145 297,6312 0,044017

2520

2,5 0,05 285,3808 299,6498 0,04879

2525

2,75

0,055 285,947 301,6741 0,053541

2535

3 0,06 287,0795 304,3042 0,058269

2540

3,25

0,065 287,6457 306,3427 0,062975

2540

3,5 0,07 287,6457 307,7809 0,067659

2545

3,75

0,075 288,2119 309,8278 0,072321

2545

4 0,08 288,2119 311,2689 0,076961

2540

4,25

0,085 287,6457 312,0956 0,08158

2525

4,5 0,09 285,947 311,6822 0,086178

2520

4,75

0,095 285,3808 312,4919 0,090754

2500

5 0,1 283,1158 311,4274 0,09531

2480

5,25

0,105 280,8509 310,3403 0,099845

245 5,5 0,11 277,4535 307,9734 0,10436

0243

05,75

0,115 275,1886 306,8353 0,108854

2400

6 0,12 271,7912 304,4061 0,113329

2360

6,25

0,125 267,2613 300,669 0,117783

2320

6,5 0,13 262,7315 296,8866 0,122218

2290

6,75

0,135 259,3341 294,3442 0,126633

2240

7 0,14 253,6718 289,1858 0,131028

2170

7,25

0,145 245,7445 281,3775 0,135405

2100

7,5 0,15 237,8173 273,4899 0,139762

2000

7,75

0,155 226,4927 261,599 0,1441

Keterangan :

P(kg) : beban

dL (mm) : perubahan panjang

Foto Patahan

IV.2. Contoh Perhitungan

1. Perhitungan Sampel Fe

Ao : 70,88 mm2

Af : 36,86 mm2

Lo : 50 mm

Lf : 63,6 mm

UTS : 50,01 kg/mm2

% elongasi (sampel) : ( Lf - Lo)/ Lo x 100%

: 27.2%

% reduksi : (Ao – Af )/Ao x 100%

: 47,99%

Modulus elastisitas : Δ Δ

: 1.17 mPa

2. Perhitungan Sampel Al

Ao : 103,87 mm2

Af : 42,63 mm2

Lo : 50 mm

Lf : 61,4 mm

UTS : 28,30 kg/mm2


: 22,8 %


: 14,74 %

Modulus Elastisitas : Δ / Δ

: 103,114Mpa

3. Perhitungan Sampel Cu

Ao : 86,59 mm2

Af : 27,79 mm2

Lo : 50 mm

Lf : 66,2 mm

UTS : 29,39 kg/mm2


: 32,4 %

% elongasi (grafik) : dl max/ Lo x 100%

: 15,5 %


: 67,91 %

: dl/Lo

: 1.25/ 50 = 0,025

: (P/Ao) x 9,806

: (2170/123) x 9,806 = 173,300

Modulus Elastisitas : Δ / Δ

: ( 173,018-0) / (0,435-0)

: 397,742 MPa

IV.3. Grafik

1. Grafik P vs dL

00.75 1.5

2.25 33.75 4.5

5.25 66.75 7.5

8.25 99.75

10.511.25 12

12.7513.5

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

FeAlSeries 3

2. Grafik σ vs Ɛ

00.015

0.030.045

0.060.075

0.090.105

0.120.135

0.150.165

0.180.195

0.210.225

0.240.255

0.270

100

200

300

400

500

600

FeAlCu

3. Grafik σT vs ƐT

0

0.014889

0.029559

0.044017

0.058269

0.072321

0.086178

0.0998450000000001

0.113329

0.126633

0.139762

0.152721

0.165514

0.178146

0.19062

0.202941

0.215111

0.227136

0.2390170

100

200

300

400

500

600

700

FeAlCu

V. Pembahasan

V.1. Prinsip Pengujian

Sampel uji tarik dengan ukuran dan bentuk tertentu ditarik mesin tarik

Shimidzu dengan beban kontinu sambil diukur pertambahan panjangnya.

Data yang didapat berupa perubahan panjang dan perubahan beban yang

diberikan selanjutnya ditampilkan dalam bentuk grafik tegangan-

regangan. Beberapa sifat mekanik yang diharapkan dari pengujian tarik ini

adalah:

a. Batas Proporsionalitas (Proportionality Limit)

Merupakan daerah batas dimana tegangan (stress) dan regangan (strain)

mempunyai hubungan proporsionalitas satu dengan lainnya. Setiap

penambahan tegangan akan diikuti dengan penambahan regangan secara

proporsional dalam hubungan linier σ = E Bandingkan dengan hubungan

y = mx; dimana y mewakili regangan dan m mewakili slope kemiringan

dari modulus kekakuan). Dalam pengujian didapatkan :

σ = => σ=62.206,459 ; untuk baja

σ = => σ=39.973,503 ; untuk tembaga

σ = => σ= 29.980 ; untuk alumunium

b. Batas Elastis (Elastic Limit)

Daerah elastis adalah daerah dimana bahan akan kembali kepada panjang

semula bila tegangan luar dihilangkan. Daerah proporsionalitas

merupakan bagian dari batas elastik ini. Selanjutnya bila bahan terus

diberikan tegangan (deformasi dari luar) maka batas elastis akan

terlampaui pada akhirnya, sehingga bahan tidak akan kembali kepada

ukuran semula. Dengan kata lain dapat didefinisikan bahwa batas elastis

merupakan suatu titik dimana tegangan yang diberikan akan

menyebabkan terjadinya deformasi permanen (plastis) pertama kalinya.

Kebanyakan material teknik memiliki batas elastis yang hampir

berhimpitan dengan batas proporsionalitasnya.

c. Titik luluh (yield point) dan kekuatan luluh (yield strength)

Titik ini merupakan suatu batas dimana material akan terus mengalami

deformasi tanpa adanya penambahan beban tegangan (stress) yang

mengakibatkan bahan menunjukkan mekanisme luluh ini disebut

tegangan luluh (yield stress). Gejala luluh umumnya hanya ditunjukkan

oleh logam-logam ulet dengan struktur kristal BCC dan FCC yang

membentuk intertitial solid solution dari atom-atom karbon, boron,

hidrogen dan oksigen. Interaksi antara dislokasi dan atom-atom tersebut

menyebabkan baja ulet seperti mild steel menunjukkan titik luluh bawah

(lower yield point) dan titik luluh atas (upper yield point). Baja

berkekuatan tinggi dan besi tuang yang getas umumnya tidak

memperlihatkan batas luluh yang jelas. Untuk menentukan kekuatan

luluh material seperti ini maka digunakan suatu metode yang dikenal

sebagai metode offset. Dalam pengujian didapatkan titik luluh untuk tiap-

tiap bahan yang diuji :

Fe = 13.935,86286 mPa

Cu = 9.993,376 mPa

Al = 8.161,25667 mPa

Kekuatan luluh atau titik luluh merupakan suatu gambaran kemampuan

bahan menahan deformasi permanen bila digunakan dalam penggunaan

struktural yang melibatkan pembebanan mekanik seperti tarik, tekan,

bending atau puntiran. Disisi lain, batas luluh ini harus dicapai ataupun

dilewati bila bahan (logam) dipakai dalam proses manufaktur produk-

produk logam seperti proses rolling, stretching dan sebagainya. Dapat

dikatakan bahwa titik luluh adalah suatu tingkat tegangan yang:

Tidak boleh dilewati dalam penggunaan struktural (in service).

Harus dilewati dalam proses manufaktur logam (forming process).

d. Kekuatan Tarik Maksimum (Ultimate Tensile Strength)

Merupakan tegangan maksimum yang dapat ditanggung oleh material

sebelum terjadinya perpatahan (fracture). Nilai kekuatan tarik maksimum

ditentukan dari beban maksimum Fmaks dibagi luas penampang awal A0.

Pada bahan ulet tegangan maksimum ini ditunjukkan oleh titik M dan

selanjutnya bahan akan terus terdeformasi hingga titik B. Bahan bersifat

yang bersifat getas memberikan perilaku yang berbeda dimana tegangan

maksimum sekaligus tegangan perpatahan. Dalam kaitannya dengan

penggunaan struktural maupun dalam proses forming bahan, kekuatan

maksimum adalah batas tegangan yang sama sekali tidak boleh dilewati.

Dalam pengujian didapatkan bahwa :

UTS untuk tiap-tiap bahan yang diuji :

Fe = 50,01 kg/mm2

Cu = 29,39 kg/mm2

Al = 28.30 kg/mm2

Dari data diperoleh nilai UTS Baja > Tembaga > Alumunium., sehingga

kami mengambil kesimpulan bahwa nilai kekerasan Baja > Tembaga >

Alumunium.

UTS besi : pengujian = 500.1 mPa ; literatur = 380 mPa

UTS tembaga : Pengujian = 293.9 mPa ; literatur = 200 mPa

UTS alumunium : pengujian = 283.0 mPa ; literatur = 90 mPa

Kesalahan literature : |UTS Percobaan−UTSLiteratur|

UTS Literaturx 100%

Kesalahan literature baja : |UTS Percobaan−UTSLiteratur|

UTS Literaturx 100% =

31,61%

Kesalahan literature tembaga : |UTS Pe rcobaan−UTSLiteratur|

UTS Literaturx 100%

= 46,95 %

Kesalahan literature Alumunium :

|UTS Percobaan−UTSLiteratur|UTS Literatur

x 100%

= 214,44 %

Literatur diatas dikutip dari Introduction of Material Science, Chapter 6

Mechanical Properties of Material, University of Virginia dan

Manufacturing Engineering and Technology Third edision, Serope

Kalpakjian.

e. Kekuatan Putus (Breaking Strength)

Kekuatan putus ditentukan dengan membagi beban pada saat benda uji

putus (Fbreaks) dengan luas penampang awal A0. Untuk bahan yang

bersifat ulet pada saat beban maksimum M terlampaui dan bahan terus

terdeformasi hingga titik putus B maka terjadi mekanisme penciutan

(necking) sebagai akibat adanya suatu deformasi yang terlokalisasi. Pada

bahan ulet kekuatan putus adalah lebih kecil daripada kekuatan

maksimum sementara pada bahan getas kekuatan putus adalah sama

dengan kekuatan maksimumnya. Dalam pengujian didapatkan :

Kekuatan putus untuk tiap-tiap bahan yang diuji :

Fe = 66 MPa

Cu = 40.8 MPa

Al = 30.4 Mpa

f. Keuletan (Ductility)

Keuletan merupakan suatu sifat yang menggambarkan kemampuan

logam menahan deformasi hingga terjadinya perpatahan. Sifat ini, dalam

beberapa tingkatan, harus dimiliki oleh bahan bila ingin dibentuk

(forming) melalui proses rolling, bending, stretching, drawing,

hammering, cutting dan sebagainya. Pengujian tarik memberikan dua

metode pengukuran keuletan bahan yaitu :

a. Persentase perpanjangan (elongation)

Diukur sebagai penambahan panjang ukur setelah perpatahan terhadap

panjang awalnya, L0.

|Lf−L0|L0

x100%

Dimana Lf adalah panjang akhir.

Elongasi sampel untuk masing-masing bahan :

Fe = 27.2 %

Cu = 32,4 %

Al = 22,8 %

Elongasi grafik untuk masing-masing bahan :

Fe = 21.5 %

Cu = 7.5 %

Al = 12.5 %

Dari data yang kami peroleh dari percobaan diperoleh % reduksi dan %

elongasi dari Baja < Tembaga < Alumunium, dengan demikian kami dapat

menyimpulkan bahwa Keuletan Baja < Tembaga < Alumunium.

Elongasi baja : pengujian = 27.2 % ; literatur = 25 %

Elongasi tembaga : pengujian = 32,4% ;literatur = 45 %

Elongasi alumunium : pengujian = 22,8% ; literatur = 40 %

Kesalahan literature :

|Elongansi Percobaan−Elongansi Literatur|Elongansi Literatur

x100%

Kesalahan literature Fe :

|Elongansi Percobaan−Elongansi Literatur|Elongansi Lite ratur

x100%

= 8,8 %

Kesalahan literatur Cu :

|Elongansi Percobaan−Elongansi Literatur|Elongansi Literatur

x100%

= 28 %

Kesalahan literature Al : |UTS Percobaan−UTSLiteratur|

UTSLiteraturx 100% = 43 %

Literature Elongasi dikutip dari Introduction of Material Science, Chapter

6 Mechanical Properties of Material, University of Virginia.

Persentase pengurangan / reduksi penampang

Diukur sebagai pengurangan luas penampang (cross – section) setelah

perpatahan terhadap luas penampang awalnya, A0.

|A0−Af|A0

x100%

dimana Af adalah luas penampang akhir.

Persentase reduksi penampang :

Fe = 47,99 %

Cu = 67,91 %

Al = 14,74 %

g. Modulus Elastisitas ( E )

Modulus elastisitas atau modulus Young merupakan ukuran kekakuan

suatu material. Semakin besar harga modulus ini maka semakin kecil

regangan elastis yang terjadi pada suatu tingkat pembebanan tertentu

atau dapat dikatakan material tersebut semakin kaku (stiff). Modulus

elastis suatu material ditentukan oleh energi ikat antar atom-atom,

sehingga besarnya nilai modulus ini tidak dapat dirubah oleh suatu proses

tanpa merubah struktur bahan. Dalam pengujian ini didapatkan modulus

Elastisitas untuk masing-masing bahan :

Fe = 259.677907 mPa

Al = 345.3424 mPa

Cu = 139.62392 mPa

Modulus Elastisitas merupakan ukuran kekakuan suatu material. Makin

besar modulus, makin kecil regangan yang dihasilkan yang dihasilkan

akibat pemberian tegangan sehingga duktilitasnya pun semakin

berkurang. Dari data yang kami peroleh dari percobaan diperoleh bahwa

Modulus Elastisitas Baja > Tembaga > Aluminium, sehingga dari analisis

diatas, kami mengambil kesimpulan bahwa

Keuletan Baja < Tembaga < Alumunium

V.2 Analisis Grafik

Ketiga grafik, P vs dl, σ vs , σT vs T, menunjukkan grafik yang nyaris sama.

Hanya saja grafik masing-masing bahan yang diuji berbeda. Kurva dari

baja lebih tinggi dari kurva tembaga, dan kurva tembaga lebih tinggi dari

kurva alumunium. Dari kemiringan (Slope) masing-masing grafik yang

menunjukkan daerah proporsional atau daerah elastik dapat dilihat

bahwa baja lebih curam dari tembaga dan alumunium, dan tembaga lebih

curam dari alumunium. Dari kemiringan ini, dapat diketahui masing-

masing modulus youngnya. Telah diketahui dari percobaan bahwa Ebaja >

Etembaga > Ealumunium hal ini menunjukkan bahwa baja mempunyai ductilitas

yang lebih baik daripada tembaga dan aluminium. Begitu juga tembaga

mempunyai duktilitas yang lebih baik dari alumunium. Keuletan suatu

bahan juga dapat dilihat dari Elongasinya dan reduksi luas permukaan

bahan.

Point-point yang ada pada garfik, yaitu Yield point, UTS, dan Breaking

point menunjukkan ketangguhan masing-masing bahan. Dari garfik dapat

dilihat bahwa baja lebih tangguh dari tembaga dan alumunium, dan

tembaga lebih tangguh dari alumunium. Untuk bahan yang mempunyai

duktilitas tinggi biasanya sulit untuk menentukan yield point-nya.

Sehingga diambil kesepakatan yield point berada pada daerah 0,2 %

pertambahan panjang.

V.2.1. Analisa Grafik P vs dl

Percobaan dilakukan dengan memberikan perbedaan skala beban.

Untuk Cu dan Al, menggunakan skala beban tetapi untuk Fe

diberikan skala beban yang berbeda. Hal tersebut dikarena jika Fe

menggunakan skala yang sama pada skala Cu dan Al dikhawatiran

tidak terdapat perubahan deformasi yang berarti. Karena dengan

memperbesar skala beban maka deformasi pada Fe dapat dilihat

atau mudah dan dapat diamati. Kemudian grafik ini memberikan

hubungan antara gaya / beban teraplikasi (kg) dengan besarnya

pertambahan panjang (dl) dari material sampel (Fe, Cu, dan Al).

Grafik ini merupakan data mentah yang didapatkan langsung

selama pengujian dengan menggunakan mesin uji tarik Shimadzu.

Hanya saja, grafik yang digambar di atas telah dikonversikan untuk

pengujian mulai dari start point hingga titik perpatahan (fracture

point) saja. Grafik P vs dl sebenarnya tidak memberikan gambaran

yang terlalu penting mengenai sifat mekanis material, oleh karena

sifat mekanis material juga sangat dipengaruhi oleh panjang awal

spesimen (lo) dan luas penampang spesimen (Ao). Dari grafik

tersebut di atas, dapat dilihat bahwa Fe memerlukan beban /

dapat menahan beban yang lebih besar dibandingkan dengan Al

dan Cu.

Disamping itu, terlihat bahwa Fe memiliki elongasi sebelum

perpatahan yang lebih panjang. Secara grafis dan pada

pengukuran aktual juga didapatkan bahwa Fe yang mempunyai

elongasi paling panjang, sehingga dapat disimpulkan bahwa Fe

juga yang paling ductile. Material yang paling keras dan kuat

dalam hal ini adalah Fe (memerlukan gaya paling besar untuk

terjadinya perpatahan). Perlu diketahui bahwa perbedaan elongasi

teoritis (grafik) dengan elongasi real berkaitan pula dengan

perbedaan antara kekuatan patah teoritis dan kekuatan patah

aktual yang terletak pada ketidakteraturan struktur.

Ketidakteraturan ini meliputi takik, dan retak (crack). Retak mikro

pada logam berkaitan dengan sejarah pendinginan/ pengerjaan

material sebelumnya.

V.2.2. Grafik σ vs ε (stress – strain)

Grafik σ vs ε memberikan hubungan antara tegangan-regangan

rekayasa (engineering stress-strain) untuk ketiga spesimen uji.

Pada skala regangan yang kecil (daerah elastis), hubungan antara

σ dan ε untuk masing-masing material masih normal, dalam artian

masih linear satu sama lain. Akan tetapi, diantara ketiga spesimen

uji tersebut, material Cu merupakan material dengan daerah

elastis terbesar, sehingga dapat disimpulkan bahwa Cu memiliki

modulus kelentingan (modulus of resilience), dan yield point (titik

luluh) yang paling besar diantara ketiga spesimen di atas. Namun

untuk skala regangan yang besar (daerah plastis), harga σ vs ε

untuk masing-masing material mulai menunjukkan penyimpangan

akibat tingkat keuletan dari masing-masing material uji yang

berbeda. Spesimen Fe memiliki nilai UTS yang paling besar,

kemudian Fe memiliki elongasi paling panjang sebelum terjadinya

perpatahan dan pada pengukuran aktual yang memiliki elongasi

terpanjang juga Fe.

Oleh karena itu, Fe merupakan logam yang paling ductile (ulet)

diantara dua bahan yang lain. Untuk regangan yang besar (daerah

plastis, grafik σ vs ε ini mengabaikan dimensi material yang

berubah, yaitu luas penampang spesimen yang terus mengecil

seiring dengan terjadinya mekanisme necking. Grafik σ vs ε ini

menggunakan luas penampang awal (Ao) sebagai acuan untuk

setiap perhitungan nilai tegangan (stress) di tiap-tiap titiknya,

sehingga kurang menggambarkan kondisi real yang terjadi selama

pengujian. Dalam aplikasinya, grafik σ vs ε sendiri biasanya

digunakan dalam aplikasi rekayasa / engineering. Sementara itu,

dalam proses metal forming (teknik pengubahan bentuk) yang

digunakan adalah adalah grafik true stress-strain yang

menggambarkan kondisi sesungguhnya dari suatu material.

V.2.3. Grafik σT vs εT (true stress – true strain)

Dari grafik true stress-strain, dapat disimpulkan bahwa keuletan

material dari yang tertinggi ke yang terendah adalah Fe-Al-Cu.

Keuletan (ductility) ini ditunjukkan dengan persen elongasi atau

persen reduksi area. Dari ketiga material tersebut, nampak setelah

perhitungan akhir, material Fe memiliki pertambahan panjang

yang paling besar (Secara grafis dan aktual) dan luas penampang

akhir yang paling kecil (terjadi reduksi luas penampang yang paling

besar). Fe memiliki kekuatan tarik yang paling besar dibandingkan

dengan Cu dan Al (mengacu pada nilai UTS / Ultimate Tensile

Strength). Tegangan tarik (UTS) sendiri pada kenyataannya kurang

bersifat mendasar dalam kaitannya dengan kekuatan material.

Untuk logam-logam yang liat, kekuatan tariknya harus dikaitkan

dengan beban maksimum, dimana logam dapat menahan beban

sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas.

Kecenderungan yang banyak ditemui adalah menggunakan

pendekatan yang lebih rasional yaitu mendasarkan rancangan

statis logam yang liat pada kekuatan luluhnya. Akan tetapi, karena

lebih praktis menggunakan kekuatan tarik untuk menentukan

kekuatan bahan, maka metode ini lebih banyak dikenal, dan

merupakan metode identifikasi bahan yang sangat berguna, mirip

dengan kegunaan komposisi kimia untuk mengenali logam atau

material lain. Selain itu, metode kekuatan tarik memiliki sifat yang

reproducible atau mudah dihasilkan kembali.

Grafik tegangan-regangan yang sesungguhnya (σT vs εT)

memberikan gambaran hubungan antara tegangan yang diberikan

pada benda uji dengan kondisi regangan real yang dialaminya.

Pada grafik ini jika dibandingkan dengan versi engineering, terlihat

harga variable (tegangan dan regangan) yang lebih besar. Seperti

grafik rekayasa, pada harga tertentu sebelum melewati batas

elastisnya, nilai tegangan dan regangan masih linier. Batas

tertentu itu merupakan batas proporsional yang dinamakan yield

point dimana pertambahan panjang regangan mulai berkurang

karena terjadinya pengerasan regang (strain hardening)

Ketangguhan (toughness) suatu bahan pada pengujian tarik

didefinisikan sebagai kemampuan suatu material untuk menyerap

energi hingga terjadi perpatahan (fracture). Cara menentukan

ketiganya mengalami deformasi plastis, suatu sifat yang hampir

tidak dimiliki oleh material getas manapun ketiga sampel tersebut

memiliki bentuk perpatahan ulet (ductile bentuk permukaan

patahan yang ketangguhan dari grafik stress-strain adalah dengan

mengukur luas area di bawahnya. Ini memperlihatkan bahwa

ketangguhan terdiri dari dua parameter yaitu tegangan dan

keuletan. Dari grafik stress-strain baik yang rekayasa maupun

sesungguhnya, terlihat bahwa Al memiliki luas area di bawah

kurva yang terkecil, diikuti oleh Cu dan Fe. Hal ini menunjukkan

bahwa Fe lebih tangguh daripada Cu dan Al.

V.3. Analisa Hasil Perpatahan

Ada dua jenis perpatahan: perpatahan ulet (ductile fracture) dan

perpatahan rapuh (brittle fracture). Perbedaan utamanya adalah

perpatahan ulet terjadi diiringi dengan deformasi plastis, sedangkan

perpatahan rapuh tidak. Berikut gambar yang memperlihatkan

perpatahan.

Terdapat Tahapan dalam perpatahan, yaitu :

a) Necking, yaitu suatu proses penurunan secara local diameter

bahan yang dinamakan penyempitan. Hal ini terjadi karena kenaikan

kekuatan yang disebabkan oleh pengerasan regangan yang akan

berkurang, untuk mengimbanginya penurunan permukaan penampang

melintang. Pembentukan penyempitan menimbulkan keadaan tegangan

triaksial pada daerah yang bersangkutan.

b) Cavity formation, yaitu terbentuknya rongga-rongga kecil pada

daerah necking akibat komponen hidrostatik terjadi disekitar sumbu

benda uji pada pusat daerah necking.

c) Cavity coalascene to form a crack, yaitu terbentuknya retakan

pusat akibat peregangaan yang berlangsung terus.

d) Crack propagation, yaitu berkembang retakan pada arah tegak

lurus sumbu benda uji, hingga mencapai permukaan benda uji tersebut.

Kemudian merambat disekitar bidang geser-geser local, kira-kira berarah

45° terhadap sumbu “ kerucut “ patahan yang terbentuk.

e) Fracture, yaitu terjadi perpatahan campuran akibat peregangan

terus menerus. Semua benda yang diuji mengalami perpatahanan ulet

(ductile). Identifikasi yang lain adalah pada bekas patahan permukaannya

mempunyai serat yang berbentuk dimple yang menyerap cahaya dan

berpenampilan buram. Perpatahan ini disebut juga perpatahan berserat

(fibrous fracture). Perpatahn ini melibatkan mekanisme pergeseran

bidang-bidang kristal di dalam bahan logam yang ulet (ductile).

VI. Kesimpulan

Berdasarkan analisis dan pengolahan data diatas, saya dapat menyimpulkan

pengujian tarik ini sebagai berikut:

a) Dari ketiga material yang telah diuji diperoleh nilai kekuatan tarik

terbesar adalah Baja dikuti tembaga dan alumunium.

b) Dari grafik yang didapatkan praktikan sewaktu praktikum yaitu

grafik P vs dl didapatkan bahwa Baja adalah kuat dan ductil, hal ini dilihat

dari cepatnya Baja patah ketika sudah mencapai Ultimate Strength yang

memang sangat besar tetapi memiliki daerah kurva yang panjang

sebelum mendapatkan beban maksimum (UTS), sedangkan untuk

Tembaga dan alumunium adalah termasuk ulet, dilihat dari peristiwa

necking dengan pemuluran yang cukup panjang setelah mencapai UTS

dan sebelum patah. Dari ketiga bahan itu bisa diurutkan bahan yang

paling keras ke yang paling ulet adalah baja lalu tembaga dikuti

alumunium.

c) Pengujian tarik dapat memberikan gambaran mengenai sifat

mekanik material, antara lain: keuletan, ketangguhan dan kekuatan tarik.

Keuletan dan modulus elastisitas material Al lebih tinggi dibanding Fe.

d) Daerah kerja suatu sampel atau material dapat ditentukan melalui

grafik tegangan-regangan yaitu berhubungan dengan daerah plastis dan

elastisnya.

e) Berdasarkan bentuk patahan, ketiga material tersebut memiliki

bentuk perpatahan ulet (ductile).

f) Grafik true stress-strain menunjukkan bahwa material Fe lebih

tangguh daripada material Cu dan Al dimana harga modulus elastis Fe

paling tinggi dan luas area di bawah Fe paling besar.

g) Terdapat batas – batas di mana material akan mulai mengalami

peristiwa elastis, deformasi plastis, necking dan patah.

IV. Data, Perhitungan, dan Grafik

IV.1. Tabel Data

sample P (kg) D (mm) d (mm) d rata-rata (mm)

BHN ( kg/mm2)

Fe 187,5

3

0,905

0,8939

284,71756590,891 293,95535780,891 293,9553578

0,8635 313,42553790,919 275,8984082

Cu 62,5

0,735

0,7558

145,07159510,731 146,68860750,816 117,26825650,765 133,74096880,732 146,281869

Al 31,25

0,721

0,8231

75,424748420,9245 45,423795060,882 50,021241860,771 65,816020950,817 58,48787063

IV.2. Contoh Perhitungan

BHN Baja

BHN= 2 P

(πD )(D−√D 2−d2)

¿2(187,5)

(3,14 x3 )(3−√32−0,89392)

= 292,13 Kg/mm2

BHN Tembaga

BHN= 2 P

(πD )(D−√D 2−d2)

¿2(62,5)

(3,14 x3 )(3−√32−0,75582)=137,13Kg /mm2

BHN Alumunium

BHN= 2 P

(πD )(D−√D 2−d2)

¿2(31,25)

(3,14 x3 )(3−√32−0,82312)

= 57,63 Kg/mm2

IV.3. Grafik

1 2 3 4 5250

260

270

280

290

300

310

320

BHN vs Beban Fe

BHN vs Beban Fe

1 2 3 4 50

20

40

60

80

100

120

140

160

BHN vs Beban Cu

BHN vs Beban Cu

1 2 3 4 50

10

20

30

40

50

60

70

80

BHN vs Beban Al

BHN vs Beban Al

Fe Cu Al0

50

100

150

200

250

300

350

BHN vs Sampel

BHN vs Sampel

V. Pembahasan


Kekerasan secara definisi dapat diartikan sebagai ketahanan material

tersebut terhadap gaya dari luar yang menuju benda tersebut. Gaya

tersebut dapat berupa penggesekan, pantulan, atau indentasi dari

material keras terhadap suatu permukaan benda uji. Untuk menguji

kekerasan tersebut ada 3 metode, yakni metode gesek, metode pantul,

dan metode indentasi. Metode yang digunakan dalam pengujian kali ini

adalah metode indentasi yaitu Metode Brinell.

Metode Brinell adalah metode pengujian pengukuran kekerasan dengan

menggunakan indentor berupa bola baja. Prosedur pengujian

menggunakan bola baja dengan diameter 3.2 mm dan beban 62,5 kg

untuk pengujian logam Tembaga, Aluminium, dan Baja. Untuk logam

ferrous, waktu indentasinya mempunyai kisaran waktu sekitar 15 detik,

sedangkan untuk bahan non-ferrous mempunyai kisaran waktu pengujian

sekitar 10 detik.

Pada metode Brinell, nilai kekerasan suatu material dinotasikan dengan

‘HB’ (yang tak diikutsertakan dengan angka lain) menyatakan kondisi

pengujian dengan indentor bola baja 10 mm, beban 3000 kg selama

waktu 1-15 detik. Untuk kondisi yang lain, nilai kekerasan HB diikuti

angka-angka yang menyatakan kondisi pengujian. Contoh : 75 HB

10/500/30 menyatakan nilai kekerasan Brinell 75 dihasilkan oleh suatu

pengujian dengan indentor 10 mm, pembebanan 500 kg selama 30 detik.

Pengukuran nilai kekerasan suatu material diberikan oleh :

BHN= 2 P(πD ) ¿¿

dimana :

P : beban dalam kg,

D : diameter indentor dalam mm,

d : diameter jejak dalam mm.

Percobaan dimulai dengan menaruh benda uji yang berupa silinder kecil

pada alat Brinell.. Pada alat uji terdapat jarum yang mengindikasikan

benda uji sudah tepasang dengan baik pada indentor. Hal ini penting

sekali diperhatikan agar benda tidak terlalu tertekan sebelum indentor

menekannya. Ketelitian dalam membaca jarum harus dijaga karena

penunjuk nilai alat tersebut menggunakan jarum penunjuk (bukan

penunjuk digital) sehinggah hasil perhitungan bisa saja sangat rancu. Oleh

karena itu posisi mata harus tegak lurus dengan jarum untuk

mendapatkan data yang tepat.

Setelah benda uji terpasang dengan baik, indentor diturunkan untuk

menekan benda uji secara perlahan. Setelah tertekan, indentor ditahan

beberapa saat untuk mendapatkan jejak. Dalam pengujian kekerasan ini,

diameter indentor adalah 10 mm. Kemudian untuk mengukur diameter

dari jejak yang ditinggalkan indentor digunakan measuring microskop

dengan perbesaran 5x dan skala 1:1000 mm.

Karena jejak yang diambil tidak hanya satu. Jarak antar titik pegujian

sangat penting sekali untuk diperhatikan. Jarak minimal antar titik adalah

3x diameter titik sebelumnya, karena pada setiap penjejakan, material di

sekeliling jejak tersebut pasti akan terdeformasi sehingga jika dilakukan

penjejakan pada bagian tersebut pasti akan menghasilkan kekerasan yang

lebih tinggi dibandingkan penjejakan sebelumnya.

Perbandingan Hasil Pengujian dengan Literatur

Perhitungan data menunjukkan bahwa material baja mempunyai nilai

kekerasan yang paling besar diantara material yang lain, sedangkan

alumunium berada di urutan terbawah pada percobaan ini. Berikut

adalah perbandingan nilai kekerasan literatur dengan percobaan pada

metode yang sama :

Sampel

BHN BHN

Percoba

an

Literat

ur

Tembaga 137,13 90

Aluminiu

m 57,63 38

Baja 292,13 165

Tingkat kesalahan percobaan :

Kesalahan relatif: |BHN percobaan−BHN literatur|

BHN literatur×100%

o Kesalahan relatif Tembaga

|137,13−90|90

×100%=52,37%

o Kesalahan relatif Aluminium

|57,63−38|38

×100%=51,66%

o Kesalahan relatif Baja

|292,13−165|165

×100%=77,05%

Dari ketiga BHN pengujian masing-masing material, kesalahan relatifnya

cenderung sangat besar. Hal ini mungkin disebabkan oleh kurangnya proses

pengamplasan oleh praktikan atau tempat perngujian yang terlalu

berdekatan.

V.2. Analisa Grafik

V.2.1. Analisa Grafik BHN vs Beban (Tembaga)

Bisa kita lihat pada grafik terlihat bahwa nilai yang terbesar adalah

pada saat indentasi kedua, dan nilai pada saat indentasi pertama sama

besar dengan saat indentasi ketiga. Selisih nilai indentasi cukup besar,

yakni 5,175.

Bila kita perhatikan lebih seksama, sebenarnya perbedaan ini tidaklah

terlalu besar. Perbedaan nilai tersebut terlihat cukup jauh dikarenakan

skala pada grafik yang terlalu kecil.

Nilai kekerasan yang paling besar kemungkinan didapat dari indentasi

yang berada pada bagian tengah sampel. Melalui grafik dapat

dikatakan bahwa kekerasan material pada sampel Tembaga sudah

cukup merata.

V.2.2. Analisa Grafik BHN vs Beban (Aluminium)

Mengacau pada grafik hasil percobaan bahwa kekerasan pada grafik

alumunium tidak mempunyai perbedaan yang besar. Nilai-nilainya

berkisar dengan toleransi yang kecil. Dan oleh karena itu dapat kita

simpulkan bahwa uji kekerasan pada alumunium ini cukup baik karena

nilai yang didapat mewakili kekerasan alumunium secara umum.

V.2.3. Analisa Grafik BHN vs Beban (Baja)

Berdasarkan grafik yang ada nilai-nilai kekerasan pada grafik baja juga

tidak mempunyai perbedaan yang besar. Nilai-nilainya berkisar dengan

toleransi yang kecil. Dapat disimpulkan bahwa uji kekerasan pada

alumunium ini cukup baik karena nilai yang didapat mewakili

kekerasan baja secara umum.

V.2.4. Analisa Grafik BHN vs Sampel

Dari grafik BHN terhadap rata-rata nilai kekerasan ketiga jenis sampel,

nilai kekerasan tembaga merupakan yang terbesar. Nilai kekerasan

terbesar kedua adalah baja, dan yang ketiga aluminium. Perbedaan

nilai kekerasan ketiga jenis sampel tersebut cukup besar, hal ini

disebabkan oleh karakteristik dan bahan-bahan penyusun ketiga

material tersebut berbeda.

V.3. Analisa Hubungan Nilai Kekerasan dengan Sifat Lain

Seperti yang kita ketahui bahwa sifat-sifat dari suatu material sangat

berhubungan antara yang satu dengan yang lainnya dan akan selalu

berkaitan, begitu juga dengan nilai kekerasan yang didapatkan dari uji

Brinell ini. Dari percobaan, didapat nilai kekerasan yang tertinggi adalah

pada material tembaga, dilanjutkan dengan baja, dan yang nilai

kekerasannya paling rendah adalah aluminium.

Ketika kita mengaitkan nilai kekerasan terhadap salah satu properti dari

suatu material yakni keuletan, nilainya akan berbanding terbalik, dimana

semakin tinggi kekerasan suatu material maka semakin rendah tingkat

keuletannya, dan sebaliknya material yang keuletannya tinggi maka

kekerasannya tidak lebih keras dari kekerasan benda pada material yang

getas.

Kemudian kekerasan juga bisa dikaitkan dengan sifat ketangguhan suatu

material, yang nilai ketangguhan dan kekerasan suatu material akan saling

berbanding lurus. Sehingga melalui grafik dapat kita simpulkan bahwa

tembaga merupakan yang paling tangguh di antara ketiga benda uji, karena

tembaga memiliki nilai kekerasan yang paling tinggi.

VI. Kesimpulan

Kesimpulan yang didapat adalah untuk mencaritahu nilai kekerasan suatu

material kita mempunyai beberapa metode yang prinsipnya kita harus

memberikan sentuhan dari benda lain yang sifatnya lebih keras daripada

benda uji. Setiap benda yang ada memiliki nilai kekerasan yang berbeda-beda,

dan keragaman ini memudahkan manusia untuk bisa mencari material yang

cocok untuk kebutuhannya. Pengujian dapat dilakukan pada jenis material

logam maupun non-logam. Perhitungan BHN dari metode Brinell yang telah

dilakukan oleh praktikan menjadikan pemahaman tentang sifat kekerasan

suatu material.

IV. Data, Perhitungan & Grafik

IV.1. Tabel Data

Bahan A (mm2) T OC E (joule)HI (Joule/

mm2) Sketsa Patahan

Fe

80,44 -6,9 160 1,99

81 26,2 132 1,63

78 152,4 120 1,54

IV.2 Contoh Perhitungan

HI= EA

Suhu dingin (-6,9 OC)

HI= 16080,44

=1,99

Suhu ruangan (26,2 OC)

HI=13281

=1,63

Suhu panas (152,4 OC)

HI=12078

=1,54

IV.3. Grafik

-20 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1800

0.5

1

1.5

2

2.5

HI vs T

HI vs T

V. Pembahasan


Dasar pengujian impak ini adalah penyerapan energi potensial dari

pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan

menumbuk beban uji sehingga beban uji mengalami deformasi maksimum

hingga mengakibatkan perpatahan. Terdapat dua metode yaitu dengan

metode Charpy dan Izod.

Dalam praktikum ini, digunakan metode Charpy dimana sampel uji memiliki

takik (notch) berbentuk V, hal ini dimungkinkan karena dengan bentuk ini

patahan atau rentakan (terkonsentrasi terpusat) akan terjadi di ujung atau

bagian lancit dari bentuk ini dengan sudut 45o, dengan jari-jari dasar 0,25

mm dan kedalaman 2 mm ditengah. Bentuk takik berupa U, V, atau

keyhole. Benda diletakkan pada tumpuan dalam posisi mendatar dan

ayunan bandul dari arah belakang takik dengan pembebanan dilakukan

dari arah punggung takik. Dilakukan pada temperature yang berbeda-beda

hal ini bertujuan untuk mengetahui temperature transisi pada masing-

masing suhu.

Pada pengujian impak, energi yang diserap oleh benda uji biasanya

dinyatakan dalam satuan Joule dan langsung dibaca pada skala (dial)

penunjuk yang telah dikalibrasi yang terdapat pada mesin penguji. Rumus

harga Impak pada metode charpy yaitu:

dimana E adalah energi yang diserap dalam satuan Joule dan A luas

penampang dibawah takik dalam satuan mm2.

Sedangkan E = P (Ho-H1) jika P adalah beban yang diberikan dalam satuan

Joule, Ho adalah ketinggian awal bandul dalam satuan mm dan H1 adalah

ketinggian akhir setelah perpatahan benda uji dalam satuan mm (Lihat

Gambar 1 pada Laporan Pendahuluan).

Selain dengan harga impak yang ditunjukkan oleh alat uji, pengukuran

ketangguhan suatu bahan dapat dilakukan dengan memperkirakan berapa

persen patahan berserat dan patahan kristalin yang dihasilkan oleh benda

uji yang diuji pada temperatur tertentu. Semakin banyak persentase

patahan berserat maka dapat dinilai semakin tangguh bahan tersebut.

Informasi lain yang dapat dihasilkan dari pengujian impak adalah

temperatur transisi bahan. Temperatur transisi adalah temperatur yang

menunjukkan transisi perubahan jenis perpatahan suatu bahan bila diuji

pada temperatur yang berbeda-beda. Pada pengujian dengan temperatur

yang berbeda-beda maka akan terlihat bahwa pada temperatur tinggi

material akan bersifat ulet (ductile), sedangkan pada temperatur rendah

material akan bersifat rapuh atau getas (brittle). Informasi mengenai

temperatur transisi menjadi demikian penting bila suatu material akan

didesain untuk aplikasi yang melibatkan rentang temperatur yang besar,

misalnya dari temperatur di bawah nol derajat Celcius hingga temperatur

tinggi di atas 100 derajat Celcius, contohnya sistem penukar panas (heat

exchanger).

Pada pengujian kali ini digunakan metode Charpy, karena yang menjadi

subyek pengamatan kali ini adalah pengaruh perlakuan uji impak pada

berbagai temperatur terhadap sifat-sifat mekanis dari material, dalam

kaitannya dengan temperatur transisi dari masing-masing material uji.

Adapun material yang diuji adalah Besi (Fe). Sebelum melakukan

pengujian, sebelumnya dilakukan pengukuran lebar sampel dan tinggi

daerah dibawah takik, guna mendapatkan nilai luas daerah di bawah takik.

Setelah itu, masing-masing sampel (dibuat 3 buah sampel) diberikan

perlakuan temperatur yang berbeda-beda.

Sampel pertama dipanaskan pada suhu kamar 26,2oC, sampel kedua pada

suhu 152,40C, sampel ketiga didinginkan hingga temperatur -6,9 oC.

Kemudian masing-masing dilakukan pengujian impak dengan mesin uji

impak dengan beban uji impak sebesar 300 Joule pada ketinggian H0. Pada

pengujian impak, energi yang diserap oleh benda uji pada ketinggian H1

biasanya dinyatakan dalam satuan Joule dan dibaca langsung pada skala

(dial) penunjuk yang telah dikalibrasi yang terdapat pada mesin penguji

dan hasil tersebut tercantum pada tabel data. Setelah itu, dihitung harga

impak untuk masing-masing material dengan jalan membagi besar energi

yang diserap tersebut dengan luas daerah di bawah takik.

V.2. Analisis Grafik

Menurut teori yng kita ketahui bahwa pengujian dengan temperature yang

berbeda-beda maka akan terlihat pada temperature tinggi material akan

bersifat ulet (harga impak tinggi) sedangkan pada temperature rendah

material akan bersifat rapuh atau getas (harga impak rendah) kemudian

dengan melihat grafik pada sampel Fe (yang mungkin bisa mewakili sampel

lain) terlihat bahwa dari suhu rendah harga impak semakin rendah dan

pada suhu tinggi harga impak semakin tinggi. Hal tersebut berkaitan

dengan vibrasi atom-atom bahan pada temperature yang berbeda dimana

pada temperature kamar vibrasi itu berada dalam kondisi kesetimbangan

dan selanjutnya akan menjadi tinggi bila temperature dinaikkan (ingatlah

bahwa suatu energi panas merupakan driving vorce terhadap pergerakan

partikel atom bahan). Vibrasi atom inilah yang berperan sebagai suatu

penghalang terhadap pergerakan dislokasi pada saat terjadi deformasi

kejut/impak dari luar. Dengan semakin tinggi vibrasi itu maka pergerakan

dislokasi menjadi relative sulit sehingga dibutuhkan energi yang lebih besar

untuk mematahkan benda uji. Sebaliknya pada temperature di bawah nol

derajat Celcius, vibrasi atom relative sedikit sehingga pada saat bahan

dideformasi pergerakan dislokasi menjadi relative lebih mudah dan benda

uji menjadi lebih mudah dipatahkan dengan energi yang relative rendah.

Ketidaksesuaian ini mungkin disebabkan oleh pengaturan kondisi

temperature yang tidak akurat karena adanya waktu yang dibutuhkan

untuk penempatan takik sehingga suhunya mengalami perubahan. Selain

itu sample yang suhunya telah diatur dipindahkan menggunakan tangan

sehingga ada penyerapan energi di tangan. Kedua hal tersebut

mengakibatkan perbedaan antara suhu yang dicatat dengan suhu sample

itu sendiri.

V.3. Analisa Temperatur Transisi

Temperatur transisi adalah temperatur yang menunjukkan transisi

perubahan jenis perpatahan suatu bahan bila diuji pada temperatur yang

berbeda-beda. Informasi mengenai temperatur transisi menjadi demikian

penting bila suatu material akan didesain untuk aplikasi yang melibatkan

rentang temperatur yang besar, misalnya dari temperatur di bawah nol

derajat Celcius hingga temperatur tinggi di atas 100 derajat Celcius,

contohnya sistem penukar panas (heat exchanger). Hampir semua logam

berkekuatan rendah dengan struktur kristal FCC seperti tembaga dan

aluminium bersifat ulet pada semua temperatur, sementara bahan dengan

kekuatan luluh yang tinggi bersifat rapuh. Bahan keramik, polimer dan

logam-logam BCC dengan kekuatan luluh rendah dan sedang memiliki

transisi rapuh-ulet bila temperatur dinaikkan.

Transisi untuk masing-masing sampel. Range temperatur transisi bisa jadi

cukup pendek dan tajam (drastis) untuk beberapa jenis baja (steel) , namun

bisa juga terjadi secara bertahap dalam range yang cukup luas dengan

peningkatan energi yang tidak terlalu drastis. Untuk beberapa jenis logam,

di bawah temperatur transisi, perpatahan yang terjadi adalah patah getas,

dengan energi terserap (absorbed energy) yang kecil. Sementara itu, di

atas temperatur transisi, perpatahan yang terjadi adalah patah ulet,

dengan tingkat absorbed energy yang tinggi.

V.3.1 Analisa Temperatur Transisi (Fe)

Dari grafik HI vs T sampel Fe, dapat diperkirakan bahwa temperatur

transisi Fe berada pada range (-15) – (15)oC. Dari grafik tersebut

tersirat bahwa pada temperatur tersebut sifat failure Fe akan

berubah dari brittle ke ductile pada suhu lebih dari 150C dan berubah

dari ductile ke brittle pada suhu kuang dari (-15)0C.

V.4 Hasil Perpatahan Fe pada Tiap T

Terlihat pada permukaan patahan sample Fe semuanya berserabut, gelap.

Secara umum, sudah dapat dikatakan bahwa material tersebut bersifat

ulet. Sampel pada umumnya hanya mengalami perpatahan, tapi ada

sebagian sampel yang putus . Hal ini mungkin karena kurang tepatnya

penempatan takik sehingga ketika beban menimpa benda uji energi

potensial terdistribusi pada sisi sebelah takik (tidak terkonsentrasi pada

takik) sehingga tidak cukup energi untuk mematahkan takik secara

sempurna dan kemungkinan lainnya mengalami kesalahan dalam

fabrikasinya.

Namun, seiring dengan penurunan temperatur, sampel semakin mendekati

putus. Dari gambar sketsa patahan pada tabel diatas, untuk logam Fe, pada

temperature rendah (-6,9oC) sampel Fe mengalami patah yang sempurna,

permukaan patahnya sangat rata, dan terang. Ini menunjukkan perpatahan

Brittle atau rapuh. Ini dikarenakan logam Fe mengalami temperatur transisi

dimana pada suhu rendah Fe bersifat brittle. Dimana perpatahan rapuh

terjadi jika retak mikro yang terbentuk akidat pergerakan dislokasi secara

bersama, merambat dalam waktu sangat singkat sehingga belum terjadi

relaksasi tegangan secara slip didaerah yang berdekatan. (sumber :

Smallman, RE, Metalurgi Fisik Modern hal 498)

Pada suhu ruang (26,2oC), perpatahan yang terjadi tidak sempurna,

permukaan perpatahan rata dan agak terang walaupun ada beberapa

tempat yang agak buram. Karena perpatahan yang terjadi menunjukkan ciri

perpatahan ductile dan rapuh, maka jenis perpatahan yang terjadi adalah

jenis patahan campuran.

Pada suhu tinggi (152,4oC), sampel Fe tidak patah secara sempurna.

Perpatahannya agak berserabut dan permukaannya tidak datar. Selain itu

warna hasil patahannya agak buram. Semua ciri ini menunjukkan bahwa

pada suhu tinggi logam Fe mengalami perpatahan ulet. Dimana pada

perpatahan ulet, patah dengan cara penyobekan perlahan-perlahan logam,

dengan pengeluaran energi yang besar.

VI. Kesimpulan

Temperatur mempengaruhi besar kecilnya harga nilai impak dari suatu

material. Terlihat bahwa pada temperatur tinggi material akan bersifat

ulet (harga impak tinggi) sedangkan pada temperature rendah material

akan bersifat rapuh atau getas (harga impak rendah).


perubahan jenis perpatahan (getas – ulet atau sebaliknya). Biasanya

ditunjukkan dengan peningkatan/penurunan (batas merah pada grafik)

harga impak dan sifat perpatahannya campuran.

Pada Fe terlihat bahwa permukaan patahan materialnya adalah ulet hal

ini ditandai dengan permukaan patahan yang berserat yang berbentuk

dimpel yang menyerap cahaya dan buram (gambar pada suhu 1010C)

sedangkan untuk material yang getas ditandai dengan permukaan yang

granular dan mengkilap (gambar pada suhu 0,050C).

Pada temperatur tinggi material akan bersifat ulet (harga impak tinggi)

sedangkan pada temperature rendah material akan bersifat rapuh atau

getas (harga impak rendah). Dari percobaan ini kita dapat menarik

kesimpulan bahwa harga impak suatu material dipengaruhi oleh besar

kecilnya temperature.


perubahan jenis perpatahan dari getas – ulet atau sebaliknya yang

ditunjukkan dengan adanya peningkatan/penurunan nilai impak dan sifat

perpatahan campurannya. Oleh karena itu dapat disimpulkan jika semakin

rendah temperatur transisi, maka semakin rendah pula ukuran butir dan

Semakin tinggi harga impak material, semakin tinggi pula energi yang

diserap

Laporan Akhir DT

Documents

Transcript of Laporan Akhir DT