ILMU LOGAM

Ilmu logam adalah ilmu pengetahuan yang cukup segala bidang

persoalan tentang logam.

Ilmu logam teoritis (theorytical metallurgy) adalah ilmu menelaah

struktur dan sifat-sifat logam.

Ilmu logam terapan (applied metallurgy) ilmu logam yang menekan

persoalan-persoalan pemakaian/penerapan logam dalam industri

(mobil, konstruksi, kapal dll) contoh pengerjaan panas (heat

treatment).

Metallography adalah ilmu logam yang berusaha menggambarkan

secara visual atau pengamatan mata.

Ilmu logam diskriptif (descriptive metallurgy) bila menggambarkan

sesacara visual yang lebih terperinci.

Fisika Logam ilmu yang menyelidiki tentang sifat-sifat magnet, listrik,

dan lain-lain.

Ilmu proses logam (proses metallurgy/extraxtive metallurgy) cabang

limu logam yang menyelidiki tentang pemurnian dan reduksi bijih

besi.

Ilmu kimia logam (chemical metallurgy) llmu yang menyelidiki sifat-

sifat struktur logam terhadap pengaruh kimia bukan yang

menyangkut reaksi kimia atau proses. Ilmu ini mempelajari proses

karat logam (metal corrotion) dan pucat logam (metal tarnish).

Logam

Logam (metal) dan logam campuran atau logam paduan (metal alloy)

adalah bahan pokok dalam industri dan pembanguan. Juga dalam dunia

otomotif, pertanian, industri perang dan ruang angkasa.

Usaha-usaha menggantikan kedudukan logam dengan plastik, karet

buatan, serat gelas dan lain-lain tidak sepenuhnya berhasil.

Logam didefinisikan sebagai suatu unsur kimia yang mempunyai sifat

yang khas yaitu :

a. Mengkilap (lustrous)

b. Tidak tembus pandang/ non transparent/opaque.

c. Memiliki daya hantar yang baik untuk listrik dan panas.

d. Dapat diubah bentuknya secara baik.

e. Dapat mencair.

Logam yang banayak terdapat dialam adalah:

a.            Besi (Fe) h.           Magnesium (Mg)

b.           Aluminium (Al) i.              Krom (Cr)

c.           Tembaga (Cu) j.              Tusten/wolfram (W)

d.           Timah Putih (Sn) k.           Kobalt (Co)

e.            Timah Hitam (Pb) l.              Vanadium (V)

f.             Seng (Zn) m.         Molibdenum (Mo)

g.           Nikel (Ni)  

Dalam pemakaian praktis umumnya logam-logam terdapat dalam

keadaan tercampur atau terpadu, sebagai contoh : baja (steel) dan besi

tuang (cast iron) keduanya paduan antara Fe dan C dan mungkin masih

terdapat zat-zat lainnya yang ditambah misalnya silisium (Si) nikel (Ni)

mangan (Mn) dan kotoran-kotoran misalnya belerang (S).

Perbedaan antara baja dan besi tuang adalah terutama dalam kadar zat

arang yang dikandung. Bila kadar zat arangnya berkisar antara 0,25

sampai 1,5 % sifat umunya ulet maka disebut baja, sedangkan besi tuang

mempunyai kadar arangnya 2 -4% sifatnya getas.

Batas prosentase zat arang pada baja tidak sepenuhnya tegas karena

tergantung dari beberapa hal lain yaitu unsur tambahan dan pengerjaan

panas, tetapi secara umum adalah berkisar 0,25 sampai 1,5atau 2%.

Hablur logam adalah berupa sebagai hablur renik (polycrystal) berbeda

dengan hablur tunggal (monocristals) yang terdapat pada batuan dan

bahan—bahan mineral lainnya

Besarnya hablur renik pada logam berkisar 10-5 s/d 10-4 cm secara tegas

hablur renik dapat dibedakan dengan hablur tunggal dengan batuan

analisa sinar X

Hasil penyelidikan mengunkapkan bahwa atom-atom dalam hablur

dapat mengadakan beberapa jenis ikatan. Ikatan tersebut dapat berupa

hubungan murni ion-ion (pure/ionic bond) misalnya pada hablur NaCl,

hubungan kesamaan kutub, misalnya pada ZnS, hubungan logam

misalnya Fe, hubungan molekul, misalnya diketopiperazine

Atom sendiri diketahui sebagai memliki inti yang didalamnya terdapat

proton yang bermuatan elektorstatik positif +1,6 x10-9 coloumb

dikelilingi oleh elektron yang bermuatan elektrostatik negatif .

Selain itu didalam inti atom masih ada zarah bersama tidak bermuatan

elektrostatik yang disebut netron.

Menurut penyelidikan lanjutan kedudukan atom-atom dalam hablur

selalu membentuk susunan yang tetap dan teratur untuk suatu jenis

bahan/unsur tertentu pada suhu dan tekanan yang tertentu pula.

Pada hablur tunggal bentuk simetri dari hablur tersebut dipengaruhi oleh

bentuk simetri dari satuan susunan atom-atomnya..

Menurut Godlin dialam terdapat 32 simetri hablur tapi menurut

Fyodorrov penggolongan bentuk simetri tersebut dapat disederhanakan

dalam tujuh sistem/sumbu dasar : kubus, triklin, monoklin, ortorombik,

heksagonal, romboedral, tetragonal

Susunan atom yang paling lazim dijumpai pada logam adalah:

Kubus berpusat badan atau body

centered cubic (bcc)

atom-atom terletak pada sudut-sudut

kubus dan sebuah terletak pada pusat

kubus. Bentuk satuan susunan atom

semacam ini dijumpai pada logam :

Li, Na, K, Ba, β-Ti, V, Nb, Ta, α-Cr,

Mo, , α-W, α-Fe dan lai-lain.

Kubus berpusat sisi atau face central cubic (f.c.c)

atom-atom terletak pada sudut-sudut

kubus dan pusatyan terletak pada tiap

sisi-sisnya. Bentuk satuan susunan atom

semacam ini dijumpai pada logam : Cu,

Ag, Au, Ca, Sr, Al, Pb, γ-Fe, β-Co, β-Ni,

Rh, Pd, Ir, Pt, dan lai-lain.

Segi enam tersusun rapat atau close packed hexagonal :

atom-atom terletak pada kenam sudut dan pusatnya

disegienam atas dan bawah dan diantara dua bidang

segi enam terdapat 3 buah atom-atom, sehingga

atom-atom tersebut tersusun rapat. Bentuk satuan

susunan atom semacam ini dijumpai pada logam :

Be, Mg, Au, Ca, Zn, Cd, γ-Ti dan lai-lain.

harga λ sekitar 2,28 s/d 3,98A sedangkan h sekitar

3,557 s/d 6,52 A1 A= 1 angton = 10-8 cm

Pengaruh besarnya satuan susunan atom-atom ini terhdap sifat bahan

dapat diberikan contoh sebagai berikut:

λ

λ

λ

λ

Grafit (bahan untuk pensil) yang mempunyai sifat-sifat lunak, berwarna

hitam pekat, tidak terang, tidak tembus cahaya dapat menghantarkan

listrik yang baik, memiliki berat jenis 2,3. Grafit ini tersusun dari atom-

atom yang sama dengan Intan yang mempunyai sifat-sifat yang terang

tembus cahaya, sangat keras, tidak menghantarkan listrik, berat jenisnya

3,5.

Adanya perbedaan hablur dan tekanan terhadap hablur (tidak melalui

peleburan atau penggumpalan) mungkin dapat mengadakan perubahan

pada struktur atom-ataom hablur, atau tegasnya mempengaruhi pada

satuan susunan atom-atomnya.

Kemampuan suatu macam bahan untuk dapat berwujud sebagai lebih

dari satu macam satuan susunan atom-atom dalam hablurnya disebut

sebagai alotrophy atau polymorphy (aneka bentuk) contoh :

Besi pada pemanasan sampai suhu 9100 C memiliki satuan susunan

atom-atom berupa kubus berpusat badan (α-Fe). Pada suhu 910 0C

sampai suhu 13900C, Hablur ini berubah menjadi γ-Fe. Setelah suhu

diatas 1390 s/d 15390C maka hablur berubah lagi menjadi atom berupa

kubus berpusat badan (α-Fe).

Sifat lain yang perlu diperhatikan dalam hablur adalah sifat anisotrop

yaitu keadaan dimana sifat-fisik dan sifat mekanika pada arah sumbu

lain berlainan pula. Hal ini dipengaruhi oleh arah kedudukan satuan

susunan atom-atom. Contohnya modulus kenyal (E) dari hablur tunggal

seng memiliki harga 3560 kg/mm2 bila sejajar dengan sumbu utamanya.

Untuk arah tegak lurus harga E sebesar 12630 kg/mm2.

Untuk atom-atom yang tidak berbentuk (amorf) susunan atomnya tdak

teratur, tetapi dianggap sama kesemua arah.

Didalam teknik industri jarang sekali digunakan logam murni umumnya

dipakai logam paduan (metal alloy) paduan antara logam dengan

setengah logam (metellloid). Logam paduan adalah jenis logam yang

susunan satuan atom-atomnya rumit (complex) merupakan hasil dari

pembekuan cairan dua atau lebih logam-logam atau dengan bahan

setengah logam. Tiap bahan paduan disebut sebagai komponen paduan.

Kemampuan bermacam-macam logam untuk membentuk logam paduan

bermacam-macam juga. Beberapa jenis logam bahkan tidak dapat

dipadukan satu sama lain dalam keadaan cair karena berat jenisnya yang

berbeda. Misalnya : timah hitam dengan besi atau timah putih dengan

seng.

Dalam prateknya logam-logam tidak dapat dilarutkan dalam keadaan

cair, tetapi kalau kadar dari satu jenis logam melebihi kadar ”serap” dari

jenis lainnya, maka sisanya akan akan terpisah menjadi dua lapisan

sesudah pembekuan.

Komponen-komponen dari logam paduan akan menghasilkan beberapa

kemungkinan dalam bentuk :

1. Larutan padat (solid solution)

Bila unsur-unsur dapat larut dalam logam dasar dalam dan membentuk

larutan padat setelah dingin. Kajadian ini paling lazim terjadi pada logam

paduan. Ukuran susunan satuan atom larutan padat ini berbeda dengan

logam dasar. Bila atom-atom dari logam dasar besarnya sama dengan

atom-atom pencampurya, atom-atom pencampurnya dapat menggantikan

kedududkan atom-atom logam dasar. Contoh tembaga (Cu) larut dalam

nikel (Ni) ini akan membentuk logam monel.

Kemugkinan lain adalah atom-atom dari unsur-unsur yang larutkan

menyelinap diantara kedudukan atom-atom dari zat-zat pelarut (logam

dasar). Kejadian ini logam paduan akan menjadi lebih padat daripada

logam pembentuknya. Dimana atom-atom logam yang dilarutkan lebih

kecil dari atom-atom logam dasar. Sehinggan susunan atom logam

paduan menjadi lebih besar akibat paduan tersebut.

2. Paduan senyawa kimia.

Paduan senyawa kimia didapat adanya hubungan antara kimia unsur

komponen-komponen dari logam-logam pembentuk. Paduan kimia ini

dikenala secara khas karena pada banyak kejadian satuan susunan atom-

atom berbeda dengan susunan atom-atom komponen-komponennya.

Sifat sifat fisik mengalami perubahan yang sangat besar.

3. Paduan mekanik

Sering kali suatu larutan didih campuran logam didinginkan, maka

hablur dari komponen-komponennya akan memisahkan dari cairannya

dan membentuk satuan paduan mekanik. Penyelidikan lebih lanjut

menunjukan bahwa hablur yang terdir dari paduan mekanik akan

mempertahankan satuan susunan atom-atom dari komponen lainnya.