Pengetahuan Bahan Teknik

The nature of material

❑ Atomic structure and the elements

❑ Bonding between atoms and molecules

▪Primanry bonding

▪Secondary bonds

❑ Crystalline structures

▪Types of crystal structure

▪Imperfections in crystals

▪Deformation in metallic crystals

▪Grain and grain boundaries in metals

❑ Noncrystalline (amorphous) structures

❑ Engineering materials

Mechanical properties of materials

❑Stress strain relationships

▪Tensile properties

▪Compression properties

▪Bending and testing of brittle materials

▪Shear properties

❑Hardness

▪Hardness tests

▪Hardness of various materials

❑Effect of temperature on properties

❑Fluid properties

❑Viscoelastic behavior of polymers

Physical properties of materials

❑ Volumetric and melting properties

▪Density

▪Thermal expansion

▪Melting characteristic

❑ Thermal properties

▪Specific heat and thermal conductivity

▪Thermal properties in manufacturing

❑Mass diffusion

❑ Electric properties

▪Resistivity and conductivity

▪Classes of materials by electrical properties

❑ Electrochemical processes

Dimensions, tolerances and surfaces

❑Dimensions, tolerances and related attributes

▪Dimensions and tolerances

▪Other geometric attributes

❑Surfaces

▪Characteristic of surfaces

▪Surface texture

▪Surface integrity

❑Effect of manufacturing processes

▪Tolerances and manufacturing process

Frictions, wear and lubrications

❑Frictions

❑Wear

▪Wear mechanisms

▪Protections from frictions and wear

❑Lubrications

▪Types of lubrication

▪Lubricants in manufacturing

Metals❑ Alloys and phase diagrams

▪Alloys

▪Phase diagram

❑ Ferrous metals

▪Iron-carbon phase diagram

▪Steels

▪Cast iron

❑ Non-ferrous metals

▪Alluminium and its alloys

▪Magnesium and its alloys

▪Chopper and its alloys

▪Nickel and its alloys

▪Titanium and its alloys

▪Zinc and its alloys

▪Lead and tin

▪Refractory metals

▪Precious metals

❑ Supper alloys

❑ Guide to the processing of metals

Sifat-sifat mekanik

• Tegangan (stress)

S = F/A = Pa = N/m2

• Regangan (strain)

e = Δ L/L

• Kekuatan (strength);

Gaya untuk mematahkan/merusak bahan

• Keuletan (ductility);

Besar regangan permanen sebelum perpatahan

ef = (Lf – Lo)/Lo = ΔL/Lo

• Ketangguhan (toughness);

Energi yang diserap bahan sampai terjadi perpatahan

• Modulus elastisitas

E = S/e = Pascal

Karakteristik thermal

• Kapasitas kalor (Heat capacity)

Perubahan kandungan kalor per0C

Suhu adalah level aktivitas termal

Kandungan kalor adalah energi termal

• Panas jenis (Specific heat)

Perbandingan kapasitas kalor bahan dengan kapasitas kalor air

• Panas peleburan (heat of fusion); Panas penguapan (heat of vaporazation)

Kalor yang diperlukan untuk mencairkan atau menguapkan suatu bahan

• Daya hantar panas (Thermal conductivity)

Aliran panas melalui bahan padat biasanya terjadi oleh konduksi

Classification

Manufacturing

Process

Graphik hubungan aktivitas dalam manufacturing

Komponen cahaya lampu

Tahapan manufacturing bola lampu

Tahapan

dalam design

dan

manufacturing

product

Ilustrasi manufacturing mounting bracket dalam 2 proses yang berbeda

Metoda pembentukan bagian dari sheet metal

Phase Equilibrum

• Benda yang asli selalu lebih digemari misal madu asli, gula murni dan emas

24 karat.

• Meskipun benda sempurna, asli, murni itu lebih baik, karena faktor harga

dan menginginkan sifat tertentu diperlukan ketidakmurnian.

misal : perak sterling : {tembaga 7.5% dan perak 92.5%} ------> perak lebih

kuat, keras, dan awet namun harga lebih murah

• Seng yang dicampurkan pada tembaga ------> kuningan yang lebih murah

dari pada tembaga murni.

Kuningan = keras, kuat, dan ulet dibandingkan tembaga.

Tembaga mempunyai konduktivitas listrik lebih rendah dibandingkan

kuningan ------> tembaga murni = penghantar listrik dan penggunaan

lainnya apabila konduktivitas listrik diutamakan

• Paduan = kombinasi dari dua atau lebih jenis logam.

Kombinasi ini campuran dari dua struktur kristalin (besi kpr dan Fe3C dalam

baja konstruksi).

Paduan dapat merupakan larutan padat, misal kuningan

• Larutan padat mudah terbentuk bila pelarut dan atom yang larut memiliki ukuran yang

sama dan struktur elektron yang serupa.

Contoh : logam dalam kuningan – (tembaga dan seng) yang masing masing mempunyai jari

jari atom 0.1278 mm dan 0.139. Keduanya memiliki 28 elektron subvalensi dan membentuk

struktur kristal dengan bilangan koordinasi 12.

Bila seng ditambahkan kepada tembaga, maka dengan mudah seng menggantikan

kedudukan tembaga dalam kisi KPS, sampai dengan maksimal menggantikan 40% dari atom

tembaga ------> larutan padat substitusi : atom seng menggantikan atom tembaga dalam

struktur kristal

• Larutan padat seperti ini sering dijumpai pada berbagai jenis logam,

misal larutan tembaga dan nikel ----> monel. Pada monel, nikel dapat menggantikan

atom tembaga dalam perbandingan jumlah manapun, dalam bentuk struktur KPS.

Nikel dan tembaga mempunyai jangkau larut yang besar karena keduanya mempunyai

struktur KPS dan jari jari atom masingnya adalah 0.1246 nm dan 0.1278 nm.

Dengan meningkat perbedaan ukuran maka menurun kemampuan substitusi

• Sebaliknya timah putih sangat terbatas menggantikan tembaga, membentuk perunggu dan

tetap mempertahankan struktur mula tembaga yaitu KPS. Timah putih melebihi daya larut

padat maksimal sehingga membentuk fasa lain.

• Hanya 20 % atom tembaga dapat digantikan oleh aluminium karena jari jari almunium adalah

0.1431 nm, jari jari tembaga adalah 0.1278 nm.

Pelarutan padat menjadi terbatas bila terdapat selisih ukuran jari jari atom melebihi 15%.

Pelarutan akan terbatas lagi bila kedua komponennya mempunyai struktur kristal yang berbeda

atau valensi yang berlainan

• FASA adalah bagian dari bahan yang mempunyai struktur dan atau

komposisi tersendiri.

Misal es –air. Komposisinya sama, es adalah bahan padat kristalin

dengan kisi heksagonal, sedangkan air adalah cairan.

Batas FASA keduanya adalah merupakan diskontinuitas dalam

struktur : keduanya merupakan FASA terpisah.

• Tembaga yang dilapisi perak keduanya struktur KPS, namun

atom perak lebih besar dari atom tembaga. Sehingga terdapat

diskontinuitas yang hampir semua pada suhu ruang, sehingga

terbentuk dua fasa yang berbeda.

• Dua fasa bahan mempunyai perbedaan dalam komposisi dan

struktur. Contoh polimer dengan penguatan serabut gelas.

• Banyak jenis logam yang digunakan secara luas hanya terdiri

dari satu FASA. Termasuk logam murni komersial dengan satu

komponen. Contoh kawat listrik tembaga, seng untuk pelapis

lembaran baja, aluminium untuk alat alat rumah tangga. Meskipun

demikian sering ditambahkan komponen kedua secara sengaja

untuk memperbaiki sifat sifat -----> paduan

• Paduan = logam FASA tunggal bila batas solubilitas tidak

dilampaui.

Misal :

Kuningan = paduan FASA tunggal tembaga dan seng),

Perunggu = paduan FASA tunggal tembaga dan timah putih)

• Paduan FASA ganda atau FASA rangkap mengandung FASA

tambahan karena batas daya larut telah dilampaui. Kebanyakan

jenis baja dan logam lainnya mengandung paduan FASA ganda

Komponen struktur yang ringan dan kuat adalah

keharusan dalam penggunaan praktis

➢Penghematan tenaga dan bahan bakar

➢Dilakukan dengan memperbaiki kekuatan

➢Kekuatan diperbaiki dengan :

❑Memperkecil unit struktur -----> pada logam

dengan memperhalus struktur mikro

✓Pada logam ukuran butir berkaitan dengan

tegangan mulur ------> konsep dislokasi

❑Pengerasan larutan padat

• Logam murni mempunyai kekuatan

rendah

• Memperkuat dilakukan menambah unsur

paduan

• Fasa padat disebut larutan padat yang

dibuat dengan menambahkan berbagai

unsur ----> unsur terlarut

❑ Penguatan presipitasi dan dispersi

❑ Perlakuan atom terlarut ditambahkan melampaui kelarutannya, untuk

membuat larutan padat pada temperatur tinggi, perlakuan ini dinamakan

perlakuan pelarutan

❑ Pemanasan dengan berbagai temperatur akan menimbulkan fasa

presipitat

❑ Presipitasi = pemisahan diri dari suatu larutan terlalu jenuh

❑ Presipitat berbentuk bola, pelat, jarum

❑ Tegangan mulur meningkat kalau presipitat terdispersi di dalam larutan

padat, disebut juga penguatan dispersi

❑ Penguatan dispersi menghasilkan bahan yang kuat yang berasal dari

campuran bubuk buatan, serat, dsb – dikenal sebagai bahan komposit

(polimer dan keramik)

❑ Sebagai contoh bahan tahan panas – memperkuat larutan padat yang

berkekuatan super pada temperatur tinggi berupa oksidasi seperti Al2O3

Struktur yang diperkuat

• Besi dan baja sering diberi perlakuan panas

agar memiliki struktur mikro yang kuat

• Baja berkekuatan tinggi dapat diperoleh

dengan mengubah fasa austenite yang

mengandung karbon dalam bentuk larutan

pada temperatur tinggi menjadi fasa

martensit dengan pencelupan dingin pada

temperature rendah

• Martensit adalah larutan padat karbon yang

dipaksakan, mempunyai bentuk kisi tetragonal.

• Pencelupan dingin baja dengan kadar 0.4% C

atau lebih mempunyai kekuatan mulur 1700

Mpa atau lebih tetapi bersifat : getas, dilakukan

penemperan untuk keliatan, kekuatan menurun

• Kekuatan martensit diberikan unsur karbon.

Penambahan Mn, Si, Ni, Cr dan Mo dan unsur

lain akan memperbaiki keras dan getas

❑Struktur yang diperkuat

✓ Baja dan besi diberi perlakuan panas agar memiliki strukturmikro yang kuat

✓ Baja berkuatan tinggi diperoleh dengan mengubah fasaaustenit yang mengandung karbon dalam bentuk larutan pada temperatur tinggi, menjadi fasa martensit dengan pencelupandingin pada temperatur rendah

✓ Martensit adalah larutan padat karbon yang dipaksakan, mempunyai bentuk kisi tetragonal

✓ Pencelupan dingin, baja berkadar 0,4% C atau lebihmemperoleh kekuatan mulur 1.700 Mpa atau lebih, namunbersifat getas. Dimanfaatkan apabila telah dilakukanpenemperan untuk memperoleh keliatan (kekuatan menjaditurun)

✓ Martensit menjadi kuat , keras dan ulet karena unsur karbondengan menambahkan Mn, Si, Ni, Cr dan Mo

pengetahuan bahan teknik - Tata

surdia dan Shinroku

• Austenit pada suhu 400 – 550 C kemudian didinginkan

tiba tiba -----> martensit yang sangat halus, mempunyai

sejumlah kisi : kekuatan tinggi = metoda ausforming

• Metoda ausforming tidak dilakukan pada baja karbon

biasa, sehingga dipadu dengan Cr, Ni, Si

• Proses penemperen setelah ausforming maka baja

mencapai kekuatan 3100 Mpa dan mempunyai kekuatan

ulet = tidak dapat dilas dan dimesin

• Baja maraging dengan kadar karbon rendah dapat

dikeraskan dengan presipitasi senyawa antar logam {

kadar paduan Ni 18 – 25%, karbon <0.03%, unsur

sekunder lain}

• Martensit kubus distemper -----> kekuatan ekstrim 3000

MPa, keuletan baik, mudah dilas karena sedikit karbon :

diaplikasikan pada komponen struktur roda pesawat

jumbo 747

• AA = Aluminium

Association

• AISI = The American

Iron and Steel

Institute

• CDA = The Copper

Development

Association

• SAE = The Society of

Automotive Engineer

Sistem penamaan baja

Semakin bertambah kadar karbon :

• Kekuatan dan kekerasan bertambah

• Keuletan berkurang

• -----> diperlukan pemilihan baja yang

tepat sesuai kebutuhan : kompromi

kekuatan dan keuletan

Baja karbon

• Perpaduan antara besi dan karbon dengan sedikit

kandungan Si, Mn, P dan S.

• Sifat baja karbon tergantung pada kadar karbon

• Baja karbon rendah = kadar karbon < 0.30%

Baja karbon sedang = kadar karbon 0.25% - 0.30%

Baja karbon tinggi = 0.45% - 1.7%

Kadar karbon material naik, kekuatan dan kekerasan

bertambah tinggi, tetapi perpanjangan menurunprinsip teknologi & metalurgi -

suharno-UNS -2008

Klasifikasi baja karbon (Van Vlak,

1981)Jenis dan

kelas

Kadar

karbon (%)

Kekuatan

luluh

(kg/mm2)

Kekuatan

tarik

Penggunaa

n

Baja karbon

rendah

Baja lunak

khusus

0.08 18 – 28 36 – 26 Pelat tipis

Baja sangat

lunak

0.08 – 0.12 20 – 29 36 – 42 Batang

kawat

Baja lunak 0.12 – 0.20 22 – 30 38 – 48 Konstruksi

umum

Baja karbon

sedang

Baja ½

lunak

0.20 – 0.30 24 – 36 44 – 55 Konstruksi

umum

Baja ½

keras

0.30 – 0.40 30 – 46 50 – 60 Alat-alat

mesin

Baja karbon

tinggi

Baja keras 0.40 – 0.50 34 – 46 58 – 70 Alat-alat

mesin

Baja sangat

kerasa

0.50 – 0.80 36 – 47 65 – 100 Perkakas

rel, pegas

dan kawat

piano

prinsip teknologi & metalurgi -

suharno-UNS -2008

Klasifikasi baja karbon rendah

Banyak di gunakan untuk konstruksi umum

Pengelompokkan berdasar kekuatan tarik = st 0, st 34, st 37, st 50, st 60, st

70

Pengelompokkan berdasar persyaratan deoksidasi, cara pembekuan dan

distribusi rongga = baja kil, semi kil, baja rim

Sebuatan Kekuatan

tarik

(kg/mm2)

Reganga

n (%)

Kada

r (%)

Sifat

St 00 Sampai 50 30 – 26 0.12 Mutu perdangan tidak dijamin,

dapat dilas

St 34 34 – 42 30 – 36 0.12 Dapat disepuh keras, dapat di

las

St 37 37 – 45 26 – 23 0.16 Dapat disepuh keras, dapat di

las

St 50 50 – 60 22 – 28 0.35 Dapat dikeraskan, dapat di

kempa

St 60 60 – 70 17 – 13 0.45 Dapat sangat di keraskan

St 70 70 – 85 12 – 8 0.55 Dapat ditempa

Penggolongan baja konstruksi dan sifatnya (Van Vlak)

prinsip teknologi & metalurgi -

suharno-UNS -2008

Faktor-faktor yang sangat mempengaruhi mampu dari baja

karbon rendah adalah kekuatan tarik dan kepekaan terhadap

retak las

• Kekuatan tarik baja karbon rendah dapat di pertinggi dengan menaikkan kadar karbon(C) dan menurunkan kadar mangan (Mn)

• Baja karbon rendah mempunyai kepekaanretak las yang rendah bila di bandingkandengan baja karbon lain atau baja karbonpaduan.

• Retak las yang terjadi pada pengelesan pelattebal dapat dihindari dengan pemanasanmula atau menggunakan elektroda hidrogenrendah

prinsip teknologi & metalurgi -

suharno-UNS -2008

Proses pembekuan dan

transformasi baja tahan karat (

stainless steel)• Stainless steel : tahan korosi , tahan oksidasi

suhu tinggi, kekuatan tarik tinggi

• Sifat diatas ada karena penambahan unsurpaduan terutama Cr (tidak lebih 10%) dan Ni

• Pengelasan sulit di banding baja karbon

• Proses pengelasan yang sulit diatasi denganpre-heat dan post-heat

prinsip teknologi & metalurgi -

suharno-UNS -2008

Klasifikasi baja tahan karat

• Baja tahan karat austenitic = Unsur Ni bersamadengan C, Mn dan N

• Baja tahan karat ferritic = Cr ditambah Si, Mo danNb

• Baja tahan karat martensitic

• Baja tahan karat duplex (austenitic-ferritic)

Struktur mikro stainless steel dapat diprediksiberdasar komposisi kimia yaitu denganmenggunakan diagram schaefflcr dimana unsurpenstabil austenite dan ferrite di plot dalam bentukNi ekuivalen Cr ekuivalen

prinsip teknologi & metalurgi -

suharno-UNS -2008

• Baja stainless steel dapat di las dengan baja lunak ataubaja karbon rendah

• Baja SUS 304 (0.08 – 0.1% C, 18-20% Cr dan 8-11% Ni pada saat dilas cenderung menunjukkan gejala welt decay atau sensitif karena korosi.

• Struktur mikro yang terbentuk pada pengelasan stainless steel tidak dipengaruhi laju pendinginan setelahpengelesan, tetapi oleh komposisi kimia baja tahan karat

• Pada umumnya struktur mikro baja tergantung kecepatanpendinginan dari suhu austenit sampai suhu kamar, yang juga mempengaruhi sifat-sifat mekanik

• Hubungan kecepatan pendinginan dan struktur mikrodigambarkan dalam diagram waktu-temperatur –continous cooling transformation

• Diagram ini digunakan untuk membahas pengaruhstruktur terhadap retak las, keuletan dan ketangguhan las

prinsip teknologi & metalurgi -

suharno-UNS -2008

Heat Affected Zone

• Ketika pengelasan berlangsung, logam indukdisekitar logam las akan mengalami siklustermal berupa pemanasan sampai mendekatititik cair yang diikuti dengan pendinginan

• Struktur mikro dan sifat-sifat mekanis yang terkandung mengalami perubahan

• Zona ini dinamakan heat affected zone

• Selain siklus termal, daerah ini dipengaruhioleh jenis perlakuan mekanis dan perlakuanpanas sebelum pengelasan

prinsip teknologi & metalurgi -

suharno-UNS -2008

Body Centre Cubic (BCC)

Face Centre Cubic (FCC)

Close Packed Hexagonal (CPH)

Istilah ilmu bahan• Anil = pemanasan dalam waktu lama disusul dengan pendinginan terkendali

untuk pelunakan

• = Pada anil penuh terbentuk austenit, kemudian baja didinginkanperlahan-lahan sehingga terbentuk perlit

• Austenit (γ) = besi kubik pemusatan sisi/ paduan besi KPS. Perlakuan panasuntuk melarutkan karbon dalam besi KPS

• Baja eutektoid = baja dengan kandungan karbon yang memberikan perlit100% sewaktu di anil

• Baja karbon = Paduan Fe-C dengan kandungan paduan minimal

• Baja paduan rendah = baja dengan kandungan paduan <5% selain karbon. Fasa keseimbangan berkaitan dengan diagram Fe-Fe3C

• Baja tahan karat (stainless steel) = baja paduan tinggi (mengandung Cr atauCr+Ni) yang dirancang khusus tahan korosi /dioksidasi

• Batas solubilitas = jumlah maksimum bahan yang larut tanpa terjadi kejenuhan

• Berat atom = massa atom dinyatakan dalam satuan massa atom (gram/mol)

• Berat jenis massa = massa di bagi volume total , termasuk pori

• Berat jenis sesungguhnya = massa di bagi volume sesungguhnya (volume tanpa pori)

• Berat molekul = masssa 1 molekul (sma), atau massa 9.6 x 1024 molekul(gr). Massa dari berat suatu rumus kimia

• Besi cor = Paduan Fe – C, kaya karbon yang dapat menghasilkan cairaneutektik selama solidifikasi. Kadar karbon yang dapat larut dalam austenit>2%

• Besi cor kelabu = besi cor dengan serpih grafik yang bila patah mempunyaipermukaan patah berwarna kelabu

• Besi cor mampu tempa = besi cor yang mengalami grafitisasi sesudahsolidifikasi. Grafit berbentuk klaster yang dikenal juga dengan karbon temper

• Besi cor modular/besi cor duktil = besi cor dengan grafit blat (spherulit) yang terbentuk selama solidifikasi

• Besi cor putih = besi cor dengan Fe3C

• Diagram fasa = gambar daerah fasa yang stabil dengan dekomposisi dan lingkungan (temperatur) sebagai koordinat

• Diagram 1 fasa = diagram fasa yg mengandung larutan tak jenih tunggal

• Diagram 2 fasa = diagram fasa melampaui kurva batas kelarutan sehinggaada fasa kedua

• Deskomposisi austenit = reaksi euteletoid yang mengubah austenit menjadi(α + karbida)

• Diagram besi karbon = diagram keseimbangan besi & karbon , tanpa Fe3C

• Fasa = bagian sistem bahan yang homogen secara fisis

• Ferit eutektoid = ferit yang terbentuk (bersama karbida) sewaktu terjadidekomposisi austenit

• Ferit proeutektoid = ferit yang memisahkan diri dari austenit diatastemperatur eutektoid

• Ferit (α) = besi kubik pemusatan ruang

• Karbida (Ć) = senyawa logam dan karbon, biasanya karbida besi (Fe3C)

• Komponen (fasa) = bahan kimia dasar yang diperlukan untuk membentukcampuran atau larutan kimia

• Komposisi eutektik = analisis fasa larutan cairan dengan temperatur pencairan minimum (pada perpotongan kurva solubilitas)

• Komposisi eutektoid = analisis fasa larutan padat dengan suhudekomposisi minimal (pada perpotongan dua kurva kelarutan padat)

• Kubik pemusatan ruang (kpr) = titik pusat kubus identik dengan titik sudut

• Kubik pemusatan sisi (kps)= pusat permukaan kubus identik dengan titiksudut kubus

• Martensit temper = struktur mikro dua fasa dari ferit dan karbida yang diperoleh dengan pemanasan martensit

• Martensit = hasil transformasi fasa tanpa difusi dengan mekanismegeser. Baja kadar karbon > 0.15% , martensit terbentuk bersifat keras, rapuh dan memiliki fasa tetragonal yang lewat jenuh dengan karbon

• Pergeseran eutektoid = perubahan temperatur dan analisiskarbon reaksi eutektoid yang terjadi akibat penambahan unsurpaduan

• Perlit (α+Ć) = campuran ferit dan karbida berbentuk lamel yang terjadi akibat dekomposisi austenit dengan komposisi eutektoid

• Presipitasi = pemisahan diri dari suatu larutan terlalu jenuh

• Reaksi fasa-padat = reaksi perubahan struktur mikro dalambahan padat; pertumbuhan butir, rekristalisasi, perubahanpolimorfi, larutan padat, presipitasi, dekomposisi entektoid dan pembentukan martensit

• Solder (Pb-Sn) = logam mencair dibawah 4250C yang digunakan untuk penyambungan

• Solidus = tempat kedudukan temperatur, dibawahnya bendapadat yang stabil

• Temper = proses meningkat ketangguhan, martesit dipanaskansehingga terbentuk struktur mikro ferit + karbida

Peleburan besi

❑Berasal dari biji besi = persenyawaan besi dan zatasam (oksida besi)

❑Besi asal tambang berdasar kandungan bahan:

▪Biji besi magnet oksida; mengandung bahanmagnet (Fe204), warna coklat, kadar besi 50%

▪Biji besi haematite ; mengandung mineral haematite (Fe2O3), warna coklat kemerah-merahan, kadar besi 40-65%

▪Biji besi spaat karbonat ; mengandung mineral siderite (FeCO3), kandungan besi 30%

❑ Sifat oksida besi berbeda dengan sifat unsur besi

❑ Memisahkan zat asam dari dari biji besi di gunakan dapurtinggi ( tinggi 30 mtr, diameter 6 mtr)

❑ Terjadi proses peleburan, proses reduksi biji besi menjadibesi

❑ Output = besi kasar kelabu dan besi kasar putih

❑ Besi kasar kelabu berasal dari biji besi yg mengandungsilisium, sifat mudah mencair dan mengalir

❑ Besi kasar putih berasal dari besi yg mengandung mangaan, zat arang tetap terikat pada besi setelah membeku, kadararang memberikan sifat rapuh sehingga sulit ditempa, titik cairbesi akan turun apabila kandungan karbon bertambah

Besi tuang

❑Suhu cair besi rendah (1100s/d1200oC) namun keras dan rapuh = berasal dari bijibesi dengan kadar zat arang tinggi

❑Silisium = Penambahannya digunakan untukmenambah kekuatan benda danmempertinggi titik cair

❑Fosfor = memudahkan penuangan namunbesi tuang jadi rapuh

❑Nikel dan khrom = Penambahannyameningkat syarat-syarat mutu

Baja paduan

❑Terbagi 3 =

▪baja konstruksi,

▪baja untuk alat-alat,

▪baja spesial (baja anti karat dan baja tahanpanas

❑Unsur paduan :

▪Ferrite (Ni, Mn, Cr, Mo) = baja menjadi kuat danulet

▪Cementite (Cr, W, Mo, V) = bereaksi dengankarbon dalam baja, membentuk carbide

Batas daya larut

Daya larut NaCl garam dalam

air garam

Diagram Pb-Sn. Menunjukkan komposisi fasa dan memungkinkan

perhitungan kuantitas fasa campuran timah hitam-timah putih pada

sebarang suhu

Sn=Timah

Pb=Timbel (timah hitam)

Diagram Cu-Ni.Semua larutan padat terdiri dari satu fasa.

Fasa ini adalah kps

Diagram AL2O3-ZrO2. Garis likuiditas membatasi suhu terendah untuk

bentuk cair. Garis solidus merupakan batas atas untuk bentuk padat.

Rentang pembekuan padat + cair terletak diantara kedua garis

tersebut. Keduanya berbentuk eutektik, disini fasa tunggal mencair

Diagram SiO2-Al2O3. Diagram fasa untuk bahan bukan logam

digunakan dengan diagram fasa logam. Perbedaan terletak pada waktu

yang diperlukan untuk mencapai keadaan stabil. Bahan bukan logam

memerlukan waktu yang lebih lama

Diagram Ag - Cu

Diagram Ag –Cu (Paduan Pb – Sn). Pada 1500C, paduan 80 Pb – 20

Sn terdiri dari α dan β. Komposisi α ditentukan oleh kurva solubilitas.

Pada suhu ini (1500C), batas daya larut adalah 10% Sn (dan 90%Pb)

dalam fasa α kps

Kuantitas fasa (Paduan Pb – Sn)

• Besi dan baja sering diberi perlakuan panas agar memiliki struktr mikro yang kuat

• Baja berkuatan tinggi di peroleh dengan mengubah fasa austenit yang mengandung karbon dalam bentuklarutan pada temperatur tinggi, menjadi fasa martensit dengan pencelupan dingin pada temperaturrendah

• Martensit adalah larutan pada karbon yang mempunyai bentuk tetragonal

• Pencelupan dingin pada baja berkadar 0.4% C atau lebih mempunyai kekuatan mulur 1.700 Mpa ataulebih, tetapi bersifat getas dan baru dapat dipakai setelah diadakan penemperan untuk memperolehkeliatan walau kekuatan agak menurun.

• Martensit dikuatkan oleh unsur karbon. Penambahan Mn, Si, Ni, Cr, Mo dan unsur lain akan memperbaikikeras dan keuletan

• Mengendalikan Austenit dalam keadaan kurang stabil pada temperature 400 – 550 C, diderfomasisebelum terjadi transformasi, didinginkan tiba tiba akan menghasilkan martensit yang sangat halus,memiliki sejumlah kisi, sehingga memiliki kekuatan tinggi. Ini disebut metoda “Ausforming”

Siklus suhu-waktu untuk menjelaskanproses perlakuan panas (Heat treating).

Heat treating : Baja dipanaskan padasuhu yang tinggi untuk mengubahsifatnya.

Proses yang dilakukan :

a. Penganilan (annealing)

b. Normalisasi

c. Pengerasan (through-hardening)

d. Celup dingin (quench)

e. Temper

f. Pengerasan kulit ( case hardening)

a. RT = suhu ruang normal

b. LC = suhu kritis dibawah dimana

ferit mulai berubah menjadi

austenite selama pemanasan baja

c. UC = suhu kritis atas, perubahan

berakhir. Pada baja dengan karbon

sedang (0.3-0.5%) UC adalah

1500F/822C)