Struktur Logam

Struktur logam

Susunan atom-atom

Logam merupakan struktur raksasa dari atom-atom yang berikatan satu

sama lain melalui ikatan logam. “Raksasa” menunjukkan jumlah yang sangat

banyak tetapi jumlah atom yang terlibat sangat bervariasi – tergantung pada

ukuran potongan logam.

Koordinasi 12

Kebanyakan logan adalah terjejal (close packed) – yakni, struktur tersebut

memuat atom sebanyak mungkin pada volum yang tersedia. Setiap atom pada

struktur mengalami 12 sentuhan dari atom tetangganya. Keadaan logam yang

seperti ini digambarkan sebagai terkoordinasi 12.

Tiap atom memiliki 6 sentuhan dari atom yang lain pada tiap lapisan.

Dan juga tiga atom yang menyentuhnya pada lapisan diatasnya dan tiga atom

yang lain pada lapisan dibawahnya.

Diagram yang kedua tersebut menunjukkan lapisan yang terletak di atas lapisan

yang pertama. Lapisan tersebut akan saling berhubungan dengan lapisan dibagian

bawahnya. (Keduanya tersusun dengan cara penempatan yang berbeda dengan

lapisan yang ketiga pada struktur terjejal, tetapi hal ini dipelajari pada

pembahasan tingkat dasar)

Koordinasi 8

Beberapa logam (khususnya yang terletak pada golongan 1 pada tabel

periodik) terjejal kurang efektif, atom-atom logam tersebut hanya memiliki 8

sentuhan atom tetangganya. Inilah yang disebut dengan terkoordinasi 8.

Diagram sebelah kiri menunjukkan bahwa tidak ada atom yang saling bersentuhan

satu sama lain pada satu lapisan yang sama. Atom-atom tersebut hanya tersentuh

oleh atom pada lapisan di atas dan dibawahnya. Diagram sebelah kanan

menunjukkan 8 atom (4 di atas dan 4 di bawah) yang menyentuh atom yang

berwarna gelap).

Butiran kristal

Adalah sesuatu hal yang dapat menyesatkan jika mengira bahwa semua

atom pada sepotong logam tersusun pada cara yang teratur. Tiap potong logam

terdiri dari jumlah “butiran kristal”, yang sangat banyak, yang mana tiap butiran

memiliki daerah yang seragam. Pada atom yang terletak pada batas butiran dapat

memiliki struktur yang tidak lurus.

Sifat fisik logam

Titik leleh dan titik didih

Logam-logam cenderung memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi

karena kekuatan ikatan logam. Kekuatan ikatan berbeda antara logam yang satu

dengan logam yang lain tergantung pada jumlah elektron yang terdelokalisasi

pada lautan elektron, dan pada susunan atom-atomnya.

Logam-logam golongan 1 seperti natrium dan kalium memiliki titik leleh dan titik

didih yang relatif rendah karena tiap atomnya hanya memiliki satu elektron untuk

dikontribusikan pada ikatan – tetapi ada hal lain yang menyababkan hal ini terjadi:

Unsur-unsur golongan 1 juga tersusun dengan tidak efektif (terkoordinasi 8),

karena itu tidak terbentuk ikatan yang banyak seperti kebanyakan logam.

Unsur-unsur golongan 1 memiliki ukuran atom yang rekatif besar (berarti

bahwa inti jauh dari elektron yang terdelokalisasi) yang juga menyebabkan

lemahnya ikatan.

Daya hantar listrik

Logam menghantarkan listrik. Elektron yang terdelokalisasi bebas

bergerak di seluruh bagian struktur tiga dimensi. Elektron-elektron tersebut dapat

melintasi batas butiran kristal. Meskipun susunan logam dapat terganggu pada

batas butiran kristal, selama atom saling bersentuhan satu sama lain, ikatan logam

masih tetap ada.

Cairan logam juga menghantarkan arus listrik, hal ini menunjukkan bahwa

meskipun atom logam bebas bergerak, elektron yang terdelokalisasi masih

memiliki daya yang tersisa sampai logam mendidih.

Daya hantar panas

Logam adalah konduktor panas yang baik. Energi panas diteruskan oleh

elektron sebagai akibat dari penambahan energi kinetik (hal ini memnyebabkan

elektron bergerak lebih cepat). Energi panas ditransferkan melintasi logam yang

diam melalui elektron yang bergerak.

Kekuatan dan kemampuan kerja

Sifat dapat ditempa dan sifat dapat diregang

Logam digambarkan sebagai sesuatu yang dapat ditempa (dapat

dipipihkan menjadi bentuk lembaran) dan dapat diregang (dapat ditarik menjadi

kawat). Hal ini karena kemampuan atom-atom logam untuk menggelimpang

antara atom yang satu dengan atom yang lain menjadi posisi yang baru tanpa

memutuskan ikatan logam.

Jika tekanan yang kecil dikenakan pada logam, lapisan atom akan mulai

menggelimpang satu sama lain. Jika tekanan tersebut dilepaskan lagi, atom-atom

tersebut akan kembali pada posisi asalnya. Pada kondisi seperti itu, logam

dikatakan menjadi elastis.

Jika tekanan yang lebih besar dikenakan pada logam, atom-atom akan

menggelimpang satu sama lain sampai pada posisi yang baru, dan logam berubah

secara permanen.

Kekerasan logam

Penggelimpangan lapisan atom antara yang satu dengan yang lain ini

dihalangi oleh batas butiran karena baris atom tidak tersusun sebagai mana

mestinya. Hal ini mengakibatkan semakin banyak batas butiran (butiran-butiran

kristal lebih kecil), menyebabkan logam lebih keras.

Untuk mengimbangi hal ini, karena batas butiran merupakan suatu daerah dimana

atom-atom tidak berkaitan dengan baik satu sama lain, logam cenderung retak

pada batas butiran. Kenaikan jumlah batas butiran tidak hanya membuat logam

menjadi semakin kuat, tetapi juga membuat logam menjadi rapuh.

Pengontrolan ukuran butiran kristal

Jika kamu memiliki bagian logam yang murni, kamu dapat mengontrol

ukuran butiran kristal melalui perlakuan panas atau melalui pengerjaan logam.

Pemanasan logam cenderung untuk mengocok atom-atom logam menjadi susunan

yang lebih rapi – penurunan jumlah batas butiran, dan juga membuat logam lebih

lunak. Pembantingan logam ketika logam tersebut mendingin cenderung untuk

memhasilkan butirn yang kecil. Pendinginan membuat logam menjadi keras.

Untuk memperbaiki kinerja ini, kamu dapat memanaskannya lagi.

Kamu juga dapat memutuskan susunan yang atom teratur melalui penyisipan atom

yang memiliki ukuran sedikit berbeda pada struktur logam. Alloy seperti kuningan

(campuran tembaga dan seng) lebih keras dibandingkan logam asalnya karena

ketidakteraturan struktur membantu pencegahan barisan atom tergelincir satu

sama lain.(http://www.chemistry.org/materikimia/strukturatom_dan_ikatan/

jenis_struktur_atom/struktur_logam/ )

KANDUNGAN ATOM ATAU UNSUR KANDUNGANNYA

Baja adalah logam aloy yang komponen utamanya adalah besi, dengan

karbon sebagai material pengaloy utama. Baja mengandung elemen utama Fe dan

C. Baja karbon merupakan salah satu jenis logam paduan besi karbon terpenting

dengan prosentase berat karbon hingga 2,11%. Baja karbon memiliki kadar C

hingga 1.2% dengan Mn 0.30%-0.95%. Elemen-elemen prosentase maksimum

selain bajanya sebagai berikut: 0.60% Silicon, 0.60% Copper.

Karbon adalah unsur kimia dengan nomor atom 6, tingkat oksidasi 4.2 dan

Mangan adalah unsur kimia dengan nomor atom 25, tingkat oksidasi 7.6423.

Karbon dan Manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan tegangan

(strength) dari baja murni. Karbon (C) adalah komponen kimia pokok yang

menentukan sifat baja. Semakin tinggi kadar karbon di dalam baja, semakin tinggi

kuat tarik serta tegangan leleh, tetapi koefisien muai bahan turun, dan baja

semaikn getas. Karbon mempunyai pengaruh yang paling dominan terhadap sifat

mampu las. Semakin tinggi kadar karbon menjadikan sifat mampu las turun.

Fasa-fasa padat yang ada didalam baja :

a. Ferit (alpha) : merupakan sel satuan (susunan atom-atom yang paling kecil dan

teratur) berupa Body Centered Cubic (BCC=kubus pusat badan), Ferit ini

mempunyai sifat : magnetis, agak ulet, agak kuat, dll.

b. Autenit : merupakan sel satuan yang berupa Face Centered Cubic (FCC =kubus

pusat muka), Austenit ini mempunyai sifat : Non magnetis, ulet, dll.

c. Sementid (besi karbida) : merupakan sel satuan yang berupa orthorombik,

Semented ini mempunyai sifat : keras dan getas.

d. Perlit : merupakan campuran fasa ferit dan sementid sehingga mempunyai sifat

Kuat.

e. Delta : merupakan sel satuan yang berupa Body Centered Cubic (BCC=kubus

pusat badan).

STRUKTUR MIKRO BAJA KARBON

Baja karbon rendah atau sangat rendah, banyak digunakan untuk proses

pembentukan logam lembaran, misalnya untuk badan dan rangka kendaraan serta

komponen-komponen otomotif lainnya. Baja jenis ini dibuat dan diaplikasikan

dengan mengeksploitasi sifat-sifat ferrite. Ferrite adalah salah satu fasa penting di

dalam baja yang bersifat lunak dan ulet. Baja karbon rendah umumnya memiliki

kadar karbon di bawah komposisi eutectoid dan memiliki struktur mikro hampir

seluruhnya ferrite. Pada lembaran baja kadar karbon sangat rendah atau ultra

rendah, jumlah atom karbon-nya bahkan masih berada dalam batas kelarutannya

pada larutan padat sehingga struktur mikronya adalah ferrite seluruhnya

Struktur Mikro Baja Karbon Ultra Rendah. Seluruhnya Ferrite.

Pada kadar karbon lebih dari 0,05% akan terbentuk endapan karbon dalam

bentuk hard intermetallic stoichiometric compound (Fe3C) yang dikenal sebagai

cementite atau carbide. Selain larutan padat alpha-ferrite yang dalam

kesetimbangan dapat ditemukan pada temperatur ruang terdapat fase-fase penting

lainnya, yaitu delta-ferrite dan gamma-austenite. Logam Fe bersifat

polymorphism yaitu memiliki struktur kristal berbeda pada temperatur berbeda.

Pada Fe murni, misalnya, alpha-ferrite akan berubah menjadi gamma-austenite

saat dipanaskan melewati temperature 910oC. Pada temperatur yang lebih tinggi,

mendekati 1400oC gamma-austenite akan kembali berubah menjadi delta-ferrite.

(Alpha dan Delta) Ferrite dalam hal ini memiliki struktur kristal BCC sedangkan

(Gamma) Austenite memiliki struktur kristal FCC.

Pada kadar karbon lebih tinggi akan mulai terbentuk endapan cementite

atau fase pearlite pada batas butirnya

Struktur Mikro Baja Karbon Rendah

Sifat cementite atau carbide yang keras dan getas berperan penting di

dalam meningkatkan sifat-sifat mekanik baja. Salah satu parameter penting yang

menunjukkan hal tersebut, sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya adalah a

mean ferrite path. A mean ferrite path menunjukkan jarak antar cementite, baik

pada pearlite maupun sphreodite. Jarak antar carbide di dalam pearlite secara

khusus dikenal sebagai interlamellar spacing atau spasi antar lamel atau lembaran.

(http://www.google.co.id/url?

sa=t&rct=j&q=struktur+logam+terhadap+sifat+logam+filetype:doc&source=web

&cd=8&ved=0CE4QFjAH&url=http%3A%2F%2Fae45ipb.files.wordpress.com

%2F2010%2F01%2Fisimakalah.doc&ei=fP9AT8OzC8OxrAezz5m9Bw&usg=A

FQjCNHNLOr4Z9E0xRhhZhEIs6MjmQbt3A)