Abstrak

Material teknik dapat dikategorikan menjadi logam dan non logam. Dalam duniateknik mesin, logam (terutama logam besi atau baja) merupakan material yang palingbanyak dipakai, tetapi material-material lain juga tidak dapat diabaikan. Material non

logam sering digunakan karena meterial tersebut mempunyai sifat yang khas yangtidak dimiliki oleh material logam. Material-material dalam kelompok logam disusun

oleh satu atau lebih unsur logam (misalnya besi, alumunium, tembaga, titanium, emas,dan nikel), dan juga seringkali mengandung unsur non logam (misalnya karbon,

nitrogen dan oksigen) dalam jumlah yang relatif kecil. Logam merupakan materialyang sering dipakai dalam berbagai aplikasi bidang. Dalam pengembangan menuju

industrial estate, penggunaan logam sangat diperlukan. Misalnya dalam bidangkelautan, penggunaan logam sangat diperlukan untuk pembuatan kapal, bangunan

lepas pantai, maupun pada pintu bendungan.

 

Kata kunci: Material teknik, logam, logam murni, logam paduan

Berbagai jenis bahan telah kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam industri. Penggunaannya pun sangat bergantungpada sifat-sifat dari bahan tersebut. Didalam industri manufakturtidak akan lepas dari dengan satu bidang ilmu teknik yangberhubungan dengan material. Secara umum meterial teknikdiklasifikasikan menjadi 2 (dua) golongan yakni logam (metal) dannon logam (non metal). Jika ditinjau dari sudut pandang susunanunsur dasar, logam (metal) dibagi menjadi 2 (dua), yaitu logammurni dan logam alloy (logam paduan). Sedangkan non logam dibagimenjadi 3 (tiga), yaitu keramik, komposit, dan polimer.

Tiga Bahan Material Dasar

Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat kuat, liat,keras, penghantar listrik dan panas, serta mempunyai titik cairtinggi. Logam juga merupakan bahan yang dapat ditempa, mengkilat,magnetis, dan dapat dicampur secara homogen dalam berbagai kadar.

Logam dibagi menjadi dua yaitu logam murni yang hanya terdiridari satu jenis atom, seperti besi (Fe) murni, tembaga (Cu) murnidan  logam paduan (metal alloy) yang terdiri dari dua atau lebihjenis atom dan merupakan campuran dari dua macam logam atau lebihyang dicampur satu sama lain dalam keadaan cair.

Logam murni adalah suatu logam yang memiliki sifat-sifat:

kadar kemurnian 99,9% kekuatan tarik rendah titik lebur tinggi daya hantar listrik baik daya tahan terhadap karat baik

Contoh-contoh logam murni adalah emas, timah, seng, dan aluminum.Biasanya kaleng menggunakan aluminium murni, sementara kabel listrik menggunakan tembaga murni.

ALUMINIUM

EMAS

TIMAH(aplikasi berupa kawat timah)

SENG

Logam paduan (metal alloy) sering digunakan sebagai penggantilogam murni karena pada logam paduan memiliki sifat yang dapatmemberikan keuntungan dan kemudahan sebagai material pabrikasiseperti kekerasan pada logam paduan dapat ditingkatkan darikekerasan logam asalnya, kekuatan tarik dapat diperbesar, dayapemuaian dapat dikurangkan, titik lebur dapat diturunkan ataudinaikkan dibanding logam-logam asalnya. Sifat-sifat tersebutitulah yang tidak dimiliki logam murni sehingga dapat tambahkanunsur logam lainnya untuk mengeluarkan kelebihan-kelebihan darisifat-sifat tersebut. Material logam dikelompokan menjadi duayaitu :

1.      Logam Besi (ferrous)

Logam ferro adalah logam besi (Fe). Besi merupakan logam yangpenting dalam bidang teknik, tetapi besi murni terlalu lunak danrapuh sebagai bahan kerja, bahan konstruksi dan lain-lain. Olehkarena itu besi selalu bercampur dengan unsur lain, terutama zatarang atau karbon (C). Logam ferro juga disebut besi karbon ataubaja karbon. Bahan dasarnya adalah unsur besi (Fe) dan karbon(C), tetapi sebenarnya juga mengandung unsur lain seperti:silisium, mangan, fosfor, belerang dan sebagainya yang kadarnyarelatif rendah. Unsur-unsur dalam campuran itulah yangmempengaruhi sifat-sifat besi atau baja pada umumnya, tetapiunsur zat arang (karbon) yang paling besar pengaruhnya terhadapbesi 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), dimanabesi sebagai unsur dasar dan karbon sebagai unsur paduanutamanya. Kandungan karbon dalam baja kurang dari 1,4% beratsesuai grade-nya. Dalam proses pembuatan baja akan terdapatunsur-unsur lain selain karbon yang akan tertinggal dalam bajaseperti mangan (Mn), silikon (Si), Kromium (Cr), vanadium (V),dan unsur lainnya. Dalam hal aplikasi, baja sering digunakansebagai 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 dapatdiklasifikasikan berdasarkan komposisi kimianya seperti kadarkarbon dan paduan yang digunakan. Berikut merupakan klasifikasibaja berdasarkan komposisi kimianya :

 Baja Karbon (Carbon Steel)

Baja paduan rendah terdiri dari dari besi dan karbon. Karbonmerupakan unsur pengeras besi yang efektif dan murah. Oleh karenaitu, pada umumnya sebagian besar baja hanya mengandung karbondengan sedikit unsur paduan lainnya. Perbedaan persentasekandungan karbon dalam campuran logam baja menjadi salah satupengklasifikasian baja. Berdasarkan kandungan karbon, baja paduanrendah dibagi menjadi tiga macam, yaitu:

Baja karbon rendah (Low Carbon Steel)

Baja karbon rendah adalah baja yang mengandung karbon kurang dari0,25% C, serta struktur mikronya terdiri atas ferit dan perlit.Dibandingkan dengan jenis baja lainnya, baja karbon rendahmerupakan jenis baja yang diproduksi dalam jumlah terbesar. Bajakabon rendah merupakan baja yang paling murah diproduksi diantarasemua karbon, midah dimachining dan dilas, serta keuletan danketangguhannya sangat tinggi tetapi kekerasannya rendah dan tahanaus. Sehingga pada penggunaannya, baja jenis ini dapat digunakansebagai bahan baku untuk pembuatan komponen bodi mobil, strukturbangunan, 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 dibandingkandengan baja karbon rendah, kekuatan tarik dan batas regang yangtinggi, tidak mudah dibentuk oleh mesin, lebih sulit dilakukanuntuk pengelasan, dan dapat dikeraskan (quenching) dengan baik.Baja ini lebih kuat daripada baja karbon rendah, tetapi memilikikeuletan dan ketangguhan yang lebih rendah, serta dapat diberiperlakuan panas untuk meningkatkan kekuatannya. Baja karbonmenengah banyak digunakan untuk poros, rel kereta api, roda gigi,pegas, baut, komponen mesin yang membutuhkan kekuatan tinggi, danlain-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, namunkeuletannya lebih rendah. Biji karbon tinggi memiliki kuat tarikpaling tinggi dan banyak digunakan untuk material tools. Salahsatu aplikasi dari baja ini adalah dalam pembuatan kawat baja dankabel baja. Berdasarkan jumlah karbon yang terkandung didalambaja maka baja karbon ini digunakan dalam pembuatan pegas danalat-alat perkakas seperti palu, gergaji atau pahat potong.Selain itu, baja jenis ini banyak digunakan untuk keperluanindustri 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 suatubaja yang dicampur dengan satu atau lebih unsur campuran sepertinikel, mangan, molibdenum, kromium, vanadium, dan wolfram yangberguna untuk memperoleh sifat-sifat baja yang dikehendakiseperti sifat kekuatan, kekerasan, dan keuletannya. Paduan daribeberapa unsur yang berbeda memberikan sifat khas pada baja.Misalnya baja yang dipadu dengan Ni dan Cr akan menghasilkan bajayang mempunyai sifat keras dan ulet. Berdasarkan kadar paduannyabaja paduan dibagi menjadi tiga macam, yaitu:

Baja paduan rendah (Low Alloy Steel)

Baja paduan rendah merupakan baja paduan yang elemen paduannyakurang 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 paduannya2,5%-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 paduannyalebih dari 10% wt misalnya unsur Cr, Mn, S, Si, P, dan lain-lain.

Menurut Amstead, 1993 secara umumnya, baja paduan memiliki sifatyang 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 denganmenggunakan 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 namunmemiliki elongasi yang relatif rendah. Oleh karenanya prosespengerjaan bahan ini tidak dapat dilakukan melalui prosespembentukan, melainkan melalui proses pemotongan (pemesinan)maupun pengecoran. Dari warna patahan, dapat dibedakan 3 jenisbesi cor yaitu Besi Cor Putih yang terdiri dari strukturledeburit (coran keras), struktur campuran antara perlit denganledeburit yang disebut Besi Cor Meliert dan struktur perlit danatau ferit serta ledeburit masih terdapat sejumlah unsur karbondalam bentuk koloni grafit yang disebut Besi Cor Kelabu. Jenisdari ketiga besi cor tersebut sangat tergantung dari kandungandan komposisi antara C dan Si serta laju pendinginannya, dimanalaju pendinginan yang tinggi akan menghasilkan struktur besi corputih sedangkan laju pendinginan yang lambat akan menghasilkanpembekuan 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 tidakmengandung unsur besi (Fe). Logam non ferro murni kebanyakantidak digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain,karena biasanya sifat-sifatnya belum memenuhi syarat yangdiinginkan. Kecuali logam non ferro murni, platina, emas danperak tidak dipadukan karena sudah memiliki sifat yang baik,misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik sertacukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni. Tetapikarena harganya mahal, ketiga jenis logam ini hanya digunakanuntuk keperluan khusus. Misalnya dalam teknik proses danlaboratorium di samping keperluan tertentu seperti perhiasan dansejenisnya.

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

Molibdenum

Magnesium

Titanium

Nikel

Wolfram