Logam Murni dan Logam Paduan

logam non ferro dapat digolongkan ke dalam logam

non ferro berat dan logam non ferro ringan. Sifat

mekanik logam non ferro pada umumnya kurang baik, akan

tetapi dapat diperbaiki dengan memadukannya.

Kebanyakan dari logam non ferro adalah tahan korosi

karena adanya lapisan oksida yang kuat. Sedangkan

beberapa logam non ferro mempunyai daya penghantar

listrik dan daya penghantar panas yang baik.

(a). Logam berat dan logam ringan

Logam dapat diklasifikasikan sebagai logam berat

dan logam ringan. Logam berat dengan berat jenis

lebih dari 5 kg/dm3. sedangkan logam ringan dengan

berat jenis kurang dari 5 kg/dm3. logam berat dan logam

ringan menurut keberadaannya terdapat dalam dua bentuk

yaitu logam murni dan logam paduan.

Logam murni yaitu logam dengan sifat-sifat :

1). Kadar kemurnian 99,9 %.

2). Kekuatan tarik rendah

3). Titik lebur tinggi

4). Daya hantar listrik baik

5). Daya tahan terhadap karat baik.

Logam paduan yaitu logam campuran dari dua macam

logam atau lebih yang dicampur satu sama lain dalam

keadaan cair, sehingga mempunyai sifat-sifat :

1). Kekerasan dapat ditingkatkan dari kekerasan logam

asalnya.

2). Kekuatan tarik dapat diperbesar

3). Daya pemuaian dapat dikurangkan

4). Titik lebur dapat diturunkan atau dinaikkan dibanding

logam-logam asalnya.

Macam-macam logam paduan yaitu:

1). Paduan tuang

2). Paduan tempa Dalam logam paduan dikenal perbedaan

antara paduan logam berat dan paduan logam ringan.

Diantara paduan logam berat yang kita kenal antara lain

sebagai berikut.

a). Kuningan atau loyang yaitu paduan antara tembaga

dengan seng dan sedikit tambahan timbal.

b). Perunggu yaitu campuran antara tembaga, timah, sedikit

seng dan timbal.

c). Paduan nikel untuk logam-logam tahan karat, misalnya

monel, metal dan sebagainya.

d). Paduan seng untuk alat-alat ukur dan bagian-bagian

mesin.

Logam-logam untuk paduan berat lainnya dan kegunaan

dapat dilihat dalam tabel berikut.

Tabel 1. Macam-macam Paduan dan kegunaannya.

1. Wolfram/

tungsten (W)

Untuk paduan baja, kawat pijar, dan

bahan

campuran elektoda las TIG/WIG.

2. Molibdenum

(Mo)

Paduan baja, pipa-pipa, dan alat

rontgen.

3. Tantalum

(Ta)

Untuk alat-alat kedokteran dan

paduan lainnya.

4. Kromium

(Cr)

Paduan baja tahan karat, pelapis

logam dan

pelindung tahan karat.

5. Mangan (Mn) Paduan baja.

6. Vanadium

(V) paduan baja tahan karat.

7. Kobalt (Co) Paduan baja perkakas potong.

8. Kadmium

(Cd)

Padu

an

logam-

logam

bantal

an,

pela

pis

baj

a

tahan karat, tahan uap racun dan

sebagainya.

9. Bismut (Bi) Paduan bahan yang digunakan

dalam sekering-

Sekering.

Sedangkan untuk paduan logam ringan kita kenal antara lain

sebagai berikut.

1).Aluminium dan paduannya yang banyak digunakan untuk

paduan logam ringan, misalnya duralumin yang biasa

digunakan untuk badan pesawat terbang, kendaraan

bermotor, kapal pesiar, alat-alat rumah tangga dan

sebagainya.

2).Paduan magnesium digunakan hanya bila dalam konstruksi

mesin yang factor berat menjadi pertimbangan utama.

Sebab magnesium mempunyai daya gabung yang tinggi

terhadap oksigen dan mudah terbakar.

3).Paduan titanium banyak digunakan untuk paduan aluminium

sebagai logam ringan yang banyak dipakai pada konstruksi

pesawat terbang.

(b). Logam mulia

Logam mulia adalah logam yang dalam keadaan tunggal

sudah dapat dipakai sebagai bahan teknik, artinya dalam

keadaan murni tanpa dicampur dengan bahan logam lain

sudah dapat diproses menjadi barang jadi atau setengah

jadi, dengan sifat-sifat yang baik sesuai dengan yang

diinginkan. Pada umumnya bahan logam belum memiliki

sifat-sifat yang baik apabila tidak dicampur dengan bahan

lain nya dan tidak memenuhi syarat sebagai bahan teknik,

kecuali logam mulia tersebut. Diantara logam mulia yang

kita kenal adalah emas, perak dan platina.

(c). Logam radioaktif

Logam radioaktif adalah bahan yang menunjukkan gejala

radioaktif karena radionuklida. Radioaktif adalah radiasi

elektromagnetik dan penyebaran partikel pada saat terjadi

perubahan spontan suatu inti atom atau disebabkan

pembelahan inti secara spontan. Diantara logam radioaktif

yang kita kenal adalah uranium, radium dan plutonium.

1.      Logam Besi (ferrous)

Logam ferro adalah logam besi (Fe). Besi merupakan logam yang penting dalam bidang teknik, tetapi besi murni terlalu lunak dan rapuh sebagai bahan kerja, bahan konstruksi dan lain-lain. Oleh karena itu besi selalu bercampur dengan unsur lain, terutama zat arang atau karbon (C). Logam ferro juga disebut besi karbon atau baja karbon. Bahan dasarnya adalah unsur besi (Fe) dan karbon (C), tetapi sebenarnya juga mengandung unsur lain seperti: silisium, mangan, fosfor, belerang dan sebagainya yang kadarnya relatif rendah. Unsur-unsur dalam campuran itulah yang mempengaruhi sifat-sifat besi atau baja pada umumnya, tetapi unsur zat arang (karbon) yang paling besar pengaruhnya terhadap besi atau baja terutama kekerasannya.

Pembuatan besi atau baja dilakukan dengan mengolah bijih besi di dalam dapur tinggi yang akan menghasilkan besi kasar atau besi mentah. Besi kasar belum dapat digunakan sebagai bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi, oleh karena itu, besi kasar itu masih harus diolah kembali di dalam dapur-dapur baja. Logam yang dihasilkan oleh dapur baja itulah yang dikatakan sebagai besi atau baja karbon, yaitu bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi. Logam Besi (ferrous) juga terdiri menjadi dua yaitu:

a.      Baja (steel)

Baja adalah logam paduan antara besi (Fe) dan karbon (C), dimana besi sebagai unsur dasar dan karbon sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan karbon dalam baja kurang dari 1,4% berat sesuai grade-nya. Dalam proses pembuatan baja akan terdapat unsur-unsur lain selain karbon yang akan tertinggal dalam baja seperti mangan (Mn), silikon (Si), Kromium (Cr), vanadium (V), dan unsur lainnya. Dalam hal aplikasi, baja sering digunakan sebagai bahan baku untuk alat-alat perkakas, alat-alat pertanian, komponen-komponen otomotif, kebutuhan rumah tangga, dan lain-lain. Menurut ASM handbook vol 1:139 (1993), baja dapat diklasifikasikan berdasarkan komposisi kimianya seperti kadar karbon dan paduan yang digunakan. Berikut merupakan klasifikasi baja berdasarkan komposisi kimianya :

 Baja Karbon (Carbon Steel)

Baja paduan rendah terdiri dari dari besi dan karbon. Karbon merupakan unsur pengeras besi yang efektif dan murah. Oleh karena itu, pada umumnya sebagian besar baja hanya mengandung karbon dengan sedikit unsur paduan lainnya. Perbedaan persentase kandungan karbon dalam campuran logam baja menjadi salah satu pengklasifikasian baja.

Berdasarkan kandungan karbon, baja paduan rendah dibagi menjadi tiga macam, yaitu:

Baja karbon rendah (Low Carbon Steel)

Baja karbon rendah adalah baja yang mengandung karbon kurang dari 0,25% C, serta struktur mikronya terdiri atas ferit dan perlit. Dibandingkan dengan jenis baja lainnya, baja karbon rendah merupakan jenis baja yang diproduksi dalam jumlah terbesar. Baja kabon rendah merupakan baja yang paling murah diproduksi diantara semua karbon, midah dimachining dan dilas, serta keuletan dan ketangguhannya sangat tinggi tetapi kekerasannya rendah dan tahan aus. Sehingga pada penggunaannya, baja jenis ini dapat digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan komponen bodi mobil, struktur bangunan, pipa gedung, jembatan, kaleng, pagar, dan lain-lain.

Baja karbon menengah (Medium Carbon Steel)

Baja karbon menengah adalah baja yang mengandung karbon 0,25% C-0,6% C. Baja karbon menengah memiliki kelebihan jika dibandingkan dengan baja karbon rendah, kekuatan tarik dan batas regang yang tinggi, tidak mudah dibentuk oleh mesin, lebih sulit dilakukan untuk pengelasan, dan dapat dikeraskan (quenching) dengan baik. Baja ini lebih kuat daripada baja karbon rendah, tetapi memiliki keuletan dan ketangguhan yang lebih rendah, serta dapat diberi perlakuan panas untuk meningkatkan kekuatannya. Baja karbon menengah banyak digunakan untuk poros, rel kereta api, roda gigi, pegas, baut, komponen mesin yang membutuhkan kekuatan tinggi, dan lain-lain.

Baja karbon tinggi (High Carbon Steel)

Baja karbon tinggi adalah baja yang mengandung karbon 0,6% C-1,4% C dan memiliki tahan panas yang tinggi, kekerasan tinggi, namun keuletannya lebih rendah. Biji karbon tinggi memiliki kuat tarik paling tinggi dan banyak digunakan untuk material tools. Salah satu aplikasi dari baja

ini adalah dalam pembuatan kawat baja dan kabel baja. Berdasarkan jumlah karbon yang terkandung didalam baja maka baja karbon ini digunakan dalam pembuatan pegas dan alat-alat perkakas seperti palu, gergaji atau pahat potong. Selain itu, baja jenis ini banyak digunakan untuk keperluan industri lain seperti pembuatan kikir, pisau, mata gergaji, cetakan, pisau, dan pegas.

Contoh aplikasi dalam industri

CUP BRUSHES KNOT(untuk menghilangkan kotoran yang melekat pada permukaan logam yang sudah sangat berat dan awet dalam pemakaian)

PISAU ZIG ZAGPisau ini banyak di gunakan pada industri farmasi

Baja Paduan (Alloy Steel)

Menurut Amanto, 1999, baja paduan didefinisikan sebagai suatu baja yang dicampur dengan satu atau lebih unsur campuran seperti nikel, mangan, molibdenum, kromium, vanadium, dan wolfram yang berguna untuk memperoleh sifat-sifat baja yang dikehendaki seperti sifat kekuatan, kekerasan, dan keuletannya. Paduan dari beberapa unsur yang berbeda memberikan sifat khas pada baja. Misalnya baja yang dipadu dengan Ni dan Cr akan menghasilkan baja yang mempunyai sifat keras dan ulet. Berdasarkan kadar paduannya baja paduan dibagi menjadi tiga macam, yaitu:

Baja paduan rendah (Low Alloy Steel)

Baja paduan rendah merupakan baja paduan yang elemen paduannya kurang dari 2,5% wt misalnya unsur Cr, Mn, S, Si, P, dan lain-lain.

Baja paduan menengah (Medium Alloy Steel)

Baja paduan menengah merupakan baja paduan yang elemen paduannya 2,5%-10% wt misalnya unsur Cr, Mn, S, Si, P, dan lain-lain.

Baja paduan tinggi (High Alloy Steel)

Baja paduan menengah merupakan baja paduan yang elemen paduannya lebih dari 10% wt misalnya unsur Cr, Mn, S, Si, P, dan lain-lain.

Menurut Amstead, 1993 secara umumnya, baja paduan memiliki sifat yang unggul daripada baja karbon biasa, diantaranya:

1. Keuletan yang tinggi tanpa pengurangan kekuatan tarik.

2. Tahan terhadap korosi dan keausan yang tergantung dari jenis paduannya.

3. Tahan terhadap perubahan suhu, ini berarti bahwa sifat fisisnya tidak banyak berubah.

4.  Memiliki butiran halus dan homogen.

Contoh aplikasi dalam industri

RESISTANCE TEMPERATURE DETECTOR(untuk menentukan nilai atau besaran suatu temperatur/suhu dengan menggunakan elemen sensitif dari kawat platina, tembaga, atau nikel murni, yang memberikan nilai tahanan yang terbatas untuk masing-masing temperatur didalam kisaran suhunya)

MESIN EKSTRAK VACUUM EVAPORATOR MULTI EFFECT(untuk pennang proses Ekstraksi dan pengkonsentrasian cairan dalam farmasi, kimia, makanan, susu produk industri,

terutama yang berlaku untuk berkonsentrasi obat termal di bawah system vakum dan suhu rendah)

b.      Besi Cor (cast iron)

Besi cor merupakan paduan Besi-Karbon dengan kandungan C 3-4,5%. Paduan ini memiliki sifat mampu cor yang sangat baik namun memiliki elongasi yang relatif rendah. Oleh karenanya proses pengerjaan bahan ini tidak dapat dilakukan melalui proses pembentukan, melainkan melalui proses pemotongan (pemesinan) maupun pengecoran. Dari warna patahan, dapat dibedakan 3 jenis besi cor yaitu Besi Cor Putih yang terdiri dari struktur ledeburit (coran keras), struktur campuran antara perlit dengan ledeburit yang disebut Besi Cor Meliert dan struktur perlit dan atau ferit serta ledeburit masih terdapat sejumlah unsur karbon dalam bentuk koloni grafit yang disebut Besi Cor Kelabu. Jenis dari ketiga besi cor tersebut sangat tergantung dari kandungan dan komposisi antara C dan Si serta laju pendinginannya, dimana laju pendinginan yang tinggi akan menghasilkan struktur besi cor putih sedangkan laju pendinginan yang lambat akan menghasilkan pembekuan kelabu. Contoh material berbahan cast iron :

CAST IRON CENTRIFUGAL PUMP(Pompa yang biasa digunakan pada industri minyak bumi, sebagian besar pompa yang digunakan dalam fasilitas

gathering station, suatu unit pengumpul fluida dari sumur produksi sebelum diolah/dipasarkan)

2.      Logam Non Besi (Non Ferrous)

Logam non ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Logam non ferro murni kebanyakan tidak digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain, karena biasanya sifat-sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan. Kecuali logam non ferro murni, platina, emas dan perak tidak dipadukan karena sudah memiliki sifat yang baik, misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik serta cukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni. Tetapi karena harganya mahal, ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk keperluan khusus. Misalnya dalam teknik proses dan laboratorium di samping keperluan tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya.

Logam non fero juga digunakan untuk campuran besi atau baja dengan tujuan memperbaiki sifat-sifat baja. Dari jenis logam non ferro berat yang sering digunakan uintuk paduan baja antara lain, nikel, kromium, molebdenum, wollfram dan sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium dan sebagainya.

Molibdenum

Magnesium

Titanium

Nikel

Wolfram