1

MATERIAL TEKNIK

UNIVERSITAS ISLAM SULTAN AGUNG

Muhammad Sagaf, ST, MT

TEKNIK INDUSTRI

SIFAT-SIFAT LOGAM

2

SIFAT-SIFAT LOGAM

Sifat fisik material Sifat mekanik material Sifat thermal Sifat dalam medan magnet

Pendahuluan

3

SIFAT FISIK1. Mengkilap.2. Pada suhu kamar umumnya berwujud padat.3. Mudah ditempa dan dibentuk.4. Penghantar panas dan listrik yang baik.5. Titik lebur dan kerapatan/density yang tinggi.

Sifat-sifat Logam

4

SIFAT MEKANIK

Diperlukan untuk merancang material yang dapat menahanbeban yang diterapkan

Sifat-sifat Logam

5

SIFAT MEKANIK

Stress/tegangan Strain/regangan Elastic behavior Plastic behavior Strength/kekuatan Ductility/keuletan Resilience Toughness/ketangguhan Hardness/kekerasan

Sifat-sifat Logam

6

Tegangan & Regangan

Stress / Tegangan : Tegangan akibat beban yang diberikan Tension, compression, shear, torsion & combination

Strain / Regangan : Respon bahan terhadap teganganyang diterima Perubahan fisik seperti perubahan panjang karena

tegangan

Sifat-sifat Logam

7Sifat-sifat Logam

Tension Compression

TorsionShear

8

Contoh Tegangan

Sifat-sifat Logam

9

Contoh Tegangan

Sifat-sifat Logam

10

Contoh Tegangan

Sifat-sifat Logam

11

Tension & Compression

Sifat-sifat Logam

12

Shear

Sifat-sifat Logam

13

Elastic Deformation

Sifat-sifat Logam

14

Plastic Deformation

Sifat-sifat Logam

15

Stress & Strain Test

Sifat-sifat Logam

16

Elastic Deformation

Sifat-sifat Logam

Non Permanen Deformation, dimana material/bahan benar-benar kembali ke kondisi semula setelah pemberian tekanandilepaskan

17Sifat-sifat Logam

18

Poisson’s Ratio

Sifat-sifat Logam

Sejauh ini kita hanya memperhatikan tegangan pada satudimensi saja......

19

Poisson’s Ratio

Sifat-sifat Logam

20

Tensile Properties

Sifat-sifat Logam

A. Yield strength/kekuatan luluh (σy): ketahanan bahan terhadapdeformasi plastik/ The stress corresponding to the intersection of this lineand the stress–strain curve as it bends over in the plastic region.

Yield point phenomenon : Terjadi ketika transisi daerah elastic – plasticterdefinisi dengan jelas .

21

Tensile Properties

Sifat-sifat Logam

B. Tensile strength /kekuatan tarik (TS) : stress at the maximum of stress-strain curve.

Note : For most engineering materials, strength should be specified byyield strength (not tensile strength). Why?

22

Necking

Sifat-sifat Logam

Necking: at maximum stress, a small constriction (a neck) appears. Subsequent deformation is confined to this neck.

23

Tensile Properties

Sifat-sifat Logam

C. Ductility: measure of degree of plastic deformation that has beensustained at fracture• Ductile materials can undergo significant plastic deformation before

fracture.• Brittle materials can tolerate only very small or no plastic deformation

upon fracture.

24

Measure of Ductility

Sifat-sifat Logam

25Sifat-sifat Logam

Note: Sebagian besar logam bersifat ulet/ductile pada suhu ruang,tetapi dapat menjadi rapuh/brittle pada suhu rendah

26

Tensile Properties

Sifat-sifat Logam

D. Resilience: the capacity to absorb energy when deformed elasticallyand to have the absorbed energy recovered upon unloading.

E. Toughness: the ability of a material to absorb energy up to its fracturepoint.

27

Elastic recovery after plastic deformation

Sifat-sifat Logam

28

Hardness

Sifat-sifat Logam

Kekerasan : Ketahanan terhadap lekukan permukaan secarapermanen

Kekerasan yang tinggi berarti :• Ketahahan terhadap deformasi plastic atau cracking pada

compression• Sifat pemakaian yang lebih bagus

29

Hardness Scale

Sifat-sifat Logam

30

Correlation between hardness and tensile strength

Sifat-sifat Logam

31

SIFAT TERMAL

Sifat-sifat Logam

Thermal Properties : respon dari material terhadappenerapan panas

Sebagai benda padat menyerap energi dalambentuk panas, yang menyebabkan kenaikantemperature dan dimensi.

Sifat-sifat termal yang penting :• Heat capacity,• Thermal expansion, and• Thermal conductivity

32

Heat Capacity

Sifat-sifat Logam

Heat Capacity : sifat yang menunjukkankemampuan material untuk menyerap panas darilingkungan luar

Merepresentasikan jumlah energi yang diperlukanuntuk menghasilkan kenaikan temperatur

Secara matematik, Heat Capacity (C) :

Dimana, dQ : energi yang dibutuhkan untuk menghasilkanperubahan temperatur sebesar dT

C ditentukan per-mole material = J/mole-K, cal/mole-K Specific heat (c) : perbandingan kapasitas kalor bahan tersebut

dengan kapasitas kalor air = J/kg-K, cal/g-K, Btu/lbm-ºF

33

Thermal Expansion

Sifat-sifat Logam

Pemuaian yang lazim ditimbulkan oleh bahan yangdipanaskan ditimbulkan oleh peningkatan getaranthermal atom-atom.

atau

Dimana, l0 & lf : panjang awal dan akhir T0 & Tf : Temperatur awal dan akhir : linier coeficient of thermal expansion

34

Thermal Expansion

Sifat-sifat Logam

Tentunya pemanasan dan pendinginanmenimbulkan efek ke semua dimensi dari bahan,dengan resultan perubahan volume.

Dimana, ΔV & V 0 : perubahan volume dan volume awal

35

Thermal Conductivity

Sifat-sifat Logam

Daya hantar panas adalah fenomena dimanapanas mengalir dari daerah temperatur tinggi ketemperatur rendah pada suatu bahan.

Pada bahan padat biasanya mengalir secarakonduksi

Dimana, q : aliran panas/heat flux, per unit waktu per unit area

(W/m2 ; Btu/ft2-h) K : thermal conductivity (W/m-K ; Btu/ft-h-ºF) dT/dx : temperature gradient

36Sifat-sifat Logam