bab 2...sumber: diktat ilmu pengetahuan bahan industri, oleh ir.hastono reksotenojo msc.eng.met ,...

K L A S I F I K A S I B A H A N I N D U S T R I

BAB 2

KLASIFIKASI BAHAN INDUSTRI

2.1 Pengertian Umum

Secara alamiah Bahan adalah suatu materi dari mana suatu benda itu

dibentuk, benda itu bukan selalu dari satu macam bahan, tetapi dapat dari

berbagai macam bahan yang dapat menjadi satu kesatuan sifat.

Secara umum bahan yang kita kenal terklasifikasi sbb:

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 2 : Hal 17


2.2 Perubahan Peranan Bahan di Masa Depan

Sumber: Airbus type 380 (http://www.brighthub.com)


Link: http://d2n4wb9orp1vta.cloudfront.net/resources/images/cdn/cms/0513HPC_SpeedNews_Table1.jpg


2.3 Definisi Materials dan Materials Science

1. Materials

2. Materials Science

3. Materials Engineering

4. Metallic Materials

5. Ferrous Metals dan Alloys

6. Non-Ferrous Metals dan Alloys

7. Ceramic Materials

8. Polymeric Materials

9. Composite Materials

10. Electronic Materials


1. Materials

Adalah: suatu komposisi partikel yang sanggup

membentuk satu-kesatuan, dimana dari padanya

dapat dibentuk suatu benda yang memiliki sifat yang

homogen

2. Material s Science

Adalah: Ilmu pengetahuan yang membahas dan

mempelajari sifat-sifat dasar suatu bahan, struktur

dan data kimia dan fisikanya (sifat materinya).


3. Materials Engineering

Adalah: disiplin ilmu teknik bahan, terutamamempelajari dan membahas dasar-dasar ilmuterapan bahan yang digunakan untuk memberikaninformasi dan petunjuk untuk membuat suatu produk.

4. Metallic Materials

Adalah: Bahan yang memiliki sifat dan karaktertahan panas yang tinggi, penghantar panas danlistrik yang baik.

Contoh: Besi, Baja, Aluminium, Tembaga, dst.


5. Ferrous Metals dan Alloys

Adalah: Bahan logam besi yang mengandung

paduan unsur lain dalam prosentase yang tinggi.

6. Non Ferrous Metals dan Alloys

Adalah: Bahan yang logam dan logam paduan

yang tidak mengandung besi dan apabila ada

kandungan besi didalamnya tentunya dalam

presentase yang sangat kecil sekali.

Contoh: Al, Cu, Zn, Ti, Ni, dll.


7. Ceramic Metals

Adalah: Bahan yang komposisinya terjadi atas bahanlogam dan non logam. Bahan keramik biasanya bersifatkeras tetapi rapuh serta memiliki sifat suhu cair yang sangat tinggi (≥ 4,000 ◦C)

8. Polymeric Materials

Adalah: Bahan yang memiliki sifat utama berantai yang panjang (ikatan molekulernya panjang) atau memilikijaringan yang berelemen dengan berat yang rendah.

Contoh: Karbon, Hidrogen, Oksigen, Nitrogen, dst.

Contoh: Polisthelen, Solvinil Chlorida (PVC).


9. Composite Materials

Adalah: Bahan yang eksistensinya terjadi karenapencampuran dari 2 atau 3 macam bahan-bahan lain, yaitu dapat terjadi dari komposisi bahan logam, keramikdan polimer.

Contoh: Fiber Glass, Epoxy Matrix, dll.

10. Elektronik Materials

Adalah: Bahan yang khusus digunakan untuk komponen-komponen suku cadang dalam industri perlistrikan, terutama dalam bidang mikro elektronik.

Contoh: Silikon, Fiber Optik, Calium Arsenida, Konduktordan super conductor.


Epoxy Matrix Common uses of fiberglass include

high performance aircraft (gliders),

boats, automobiles, baths, hot tubs,

water tanks, roofing, pipes, cladding,

casts, surfboards and external door skins.

Sumber:http://www.henkel.com/innovation/news-32630-20120302-new-matrix-resin-for-the-composite-industry-34897.htm


2.4 Daftar Aplikasi Bahan Industri Dengan Sifat Umum

Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met , Bab 2 : Hal 21 A


2.5 Struktur, Sifat Bahan dan Proses Bahan Industri

2.5.1 Struktur

Struktur dalam bahan Industri pengamatannya dari

beberapa tingkatan, yang pertama atom, beberapa

atom menjadi molekul, dari atom yang dikelilingi oleh

elektron-elektronnya yang dapat membawa sifat

dari bahan itu sendiri seperti contohnya: panas,

magnet, listrik, optik juga dapat untuk data dari suatu

bahan yang tahan akan korosi.


2.5.2 Sifat Bahan

Sifat bahan dibagi menjadi 2, yaitu:

1. Sifat Mekanis

2. Sifat Fisik

1. Sifat Mekanis

Sifat mekanis suatu bahan adalah sifat yang menyatakanbagaimana bahan itu bersikap terhadap gaya atau tekananyang bekerja padanya. Sifat mekanis bahan yang paling umumdiantaranya adalah: kekuatan, keuletan, kekerasan, regangan, dsb.

Sifat-sifat yang penting dari sifat mekanis adalah: tahangesekan, tahan benturan, tahan kejutan, dll.


2. Sifat Fisik

Yang termasuk sifat fisik bahan adalah: listrik,

magnet, optik, panas, lentur dan sifat kimia.

Sifat fisik bahan tergantung dari 2 hal, yaitu:

1. Struktur bahan

2. Prosesnya


Perbedaan Sifat Mekanis

dan Sifat Bahan



2.5.3 Proses

Engineering Proses, yaitu bahan industri yang terbuat daribahan dasar yang diproses menjadi suatu produk industri.

Berdasarkan jenis material engineering process diprosessebagai berikut:

1. Logam

- Pengecoran: cor pasir, permanen cor, cor

langsung, cor presisi, cor sentrifugal.

- Forming: Tempa, Gulung, Rol, Tekuk, Sintering.

- Penyambungan: Las, solder, keling.

- Machining: Potong, bubut, freis, asah

- Powder metalurgy


2. Polymer

- Cetakan: Cetak Injeksi, Cetak Tekan, Cetak transfer.

- Forming: Pintal, Ekstrusi, Vakum Forming.

3. Keramik

- Pengecoran: Cetak Beton, Cetak Luncur

- Pamadatan: Ekstrusi, Press, Isostatik

4. Komposit

- Pengecoran: Cor berbagai cara, cor infiltrasi

- Forming: Pemadatan dan sintering

- Penyambungan: Adesi, Ekplosi, Difusi


Sintering/Isostatic Process

Sumber:

http://www.gkn.com/sintermetals/capabilities/soft-magnetic-pm/process/Pages/Sintered-Soft-Magnetic-products.aspx


2.6 Pengaruh Lingkungan Terhadap Sifat BahanIndustri

Lingkungan yang dapat berpengaruh terhadapbahan dengan prosesnya terutama yang menyangkut tentang:

1. Beban

2. Temperatur

3. Atmosfer

4. Korosi

5. Radiasi


1. Beban

Beban yang bekerja pada suatu bahan dapat

merubah secara drastis sifat bahan, memang hal ini

tergantung pada tipe bahannya dan bagaimana

bentuknya.

2. Temperatur

Perubahan temperatur merupakan faktor yang

paling dominan dalam menentukan sifat bahan


Grafik yang menggambarkan bagaimana suatu bahan akan

mengalami perubahan kekuatannya akibat perubahan temperatur

yang dialami oleh bahan itu.



3. Atmosfer

Pada peristiwa fisika – kimia kita ketahui, bahwa sebagian

besar bahan logam dan polymer akan bereaksi terhadap

unsur-unsur atau gas-gas lain terutama oksigen, peristiwa

ini sering terjadi pada saat temperatur tinggi.

4. Korosi

Bahan logam sering diserang oleh berbagai macam

larutan pembawa sifat korosi, hal ini juga sering terjadi

pada bahan polymer dan keramik, itu disebabkan oleh

peristiwa kimia biasa ataupun peristiwa elektro – kimia.


5. Kimia

Radiasi tinggi, seperti yang terjadi di dalam dapur/reaktornuklir dapat mengubah drastis struktur didalam bahanindustri apapun kerusakannya akan merubah sifatmekanis, fisik dan struktur didalamnya.

2.7. Struktur dan Energi Atom

Ada 4 tingkatan besar di dalam struktur:

1. Struktur Atom

2. Susunan Atom

3. Mikrostruktur

4. Makrostruktur


Data-data tentang suatu atom dapat terlihat pada daftar diatas, karena

ukuran atom itu sangat kecil sekali dibandingkan dengan molekul bahannya,

Maka diperlukan suatu unsur yang disebut sebagai satuan dalam perhitungan

Dan didefinisikan sebagai 1/12 massa atom karbon (C).

Dalam 1 gram terdapat: 6,02 x 10ⁿ sma dimana n = 24,

inilah bilangan avogadro seperti yang tertulis diatas.



2.8 Bagan Sistem Periodik Unsur

Sumber: http://www.softpedia.com/progScreenshots/Agrawal-Periodic-Table-Screenshot-243965.html


Dari bagan diatas dapat diperoleh data-data tentang:

1. Mengetahui arti “Kolom” dan “Lajur”.

2. Nomor atom suatu unsur

3. Massa suatu atom

4. Valensi unsur

5. Golongan logam

6. Unsur metaloid

Metaloid (bahasa Yunani: metallon - logam, eidos - mirip) adalahkelompok unsur kimia yang memiliki sifat antara logam dan non-logam. Metaloid sulit dibedakan dengan logam, perbedaanutamanya adalah bahwa umumnya metaloid adalahsemikonduktor sedangkan logam adalah konduktor. Ada tujuhunsur yang dikelompokkan sebagai metaloid, yaitu boron (B), silikon(Si), germanium (Ge), arsen (As), antimon (Sb), telurium (Te), dan polonium (Po).


Sifat-sifat metaloid:

• Memiliki sifat baik sebagai logam maupun non-logam

• Lebih rapuh daripada logam, kurang rapuh

dibandingkan dengan nonlogam

• Umumnya bersifat semikonduktor terhadap listrik

• Beberapa metaloid berkilauan seperti logam

Dalam tabel periodik, metaloid membentuk garis

diagonal dari boron ke polonium. Unsur-unsur di kanan

atas garis ini termasuk non-logam sedangkan yang

berada di kiri bawah adalah logam.


Dari gambaran diatas terlihat, dengan penguasaan kimia makaakan dengan lebih mudah dapat menguasai lebih lanjut terhadapberbagai jenis bahan industri, yaitu:

- Ke luar orbit

- Energi terserap

- Energi terpancar

- Masuk orbit

Dimana perubahan energi terjadi = ΔE, dimana berlaku

ΔE = h . v

C = λ . V

λ = Panjang gelombang

h = 6,63 x 10ⁿ, dimana n = -34 (J/S) – Konstanta Planc


Energi Level

Hukum Niels Bohr:



2.9 Ikatan Atom

Pada dasarnya dibagi 2 yaitu:

1. Ikatan Primer

2. Ikatan Sekunder

1. Ikatan Primer

Proses-proses pemindahan seperti melepaskan elektron, menerima elektronbaru dan membagi elektron, maka akan terjadi saling tarik-menarik ion yang terjadi antara ion positip dan ion negatip karena memiliki muatanyang berlainan.

Untuk menganggu ikatan tersebut diatas memerlukan energi kurang lebihsebesar, 500,000 J/Mol .

Yang termasuk kedalam ikatan ini adalah:

1. Ikatan Ion

2. Ikatan Kovalen

3. Ikatan Logam


1. Ikatan Ion

Ciri-cirinya adalah:

- Condong untuk bersifat memberi atau menerima elektron

- Gaya tarik-menarik yang ditimbulkan merata ke seluruh sistem

- Membentuk susunan atom yang teratur dalam jaringan stabil

- Ikatan ion sangat stabil



2. Ikatan Kovalen

Ciri-ciri ikatan ini adalah:

- Ikatan elektron terbagi dan berada antara 2 atom yang sejenis

- Hanya terjalin antara atom-atom tertentu saja

- Memiliki sifat kekerasan yang tinggi

Ikatan Kovalen memiliki sifat Homopolar dan memiliki2 tipe ikatan, yaitu

1. Ikatan Kovalen Normal

2. Ikatan Kovalen Koordinat


1. Ikatan Kovalen Normal

Ikatan yang mempunyai elektron yang berasal dari

kedua belah pihak.

Contoh: HCl, Cl2, H2, CCl4, dll.



2. Ikatan Kovalen Koordinasi

Pasangan Elektro yang dipergunakan hanya berasal

dari satu pihak saja, tetapi tetap dimiliki oleh ke dua

elemennya:

Contoh: NH4, NH3HCL3, H3O, dll.



3. Ikatan Logam

Ikatan ini memiliki ikatan yang lebih rumit, ciri-cirinya adalah:

- Tidak semudah seperti ikatan ion ataupun ikatan kovalen

- Elektron-elektron pembentuknya terdislokalisir

- Kabut elektron bergerak dengan bebas



2. Ikatan Sekunder

Dikelompokkan sebagai Ikatan Van Der Waals, sering

terjadi pada gas-gas mulia seperti: He, Ne, Ar, Kr, Xe

dll.



2. 10 Susunan Atom

Yang dibahas dalam susunan Atom ada 5:

1. Bangun Kristal

2. Jarak Antar Atom

3. Jari-Jari Atom

4. Bilangan Koordinasi

5. Arah Pertumbuhan Kristal


1. Bangun Kristal

Berorientasi pada keberadaan Sel Satuan dalam susunan kisi-kisi suatu sistem

kristal bahan

- Ditentukan oleh sumbu-sumbu X, Y, Z dan parameternya

- Sesuai dengan gambar di bawah:



7 Karakter Bangun Kristal Bahan



Dalam segi bangun

(7 macam karakter kristal)



2 Jarak Antar Atom

Jarak Antar Atom adalah jarak intertom, yaitu jarak

yang ada pada saat gaya tarik-menarik yang terjadi

didalam keseimbangan.

3. Jari-Jari Atom

Yaitu keseimbangan antara gaya tarik-menarik dan

tolak-menolak yang terjadi kalau keduanya sama

besar.



Contoh Kubik-kubiknya



4. Bilangan Koordinasi

Pada kenyataannya bahan itu merupakan suatu

kelompok atom-atom yang terkoordinir, jadi bukan

hanya merupakan hubungan dua atom, tetapi lebih

merupakan sebagai Polystrom (Hubungan antara

banyak atom).

Contoh CH4, CH3CL.


2.11 Bidang Kristal Logam Pada Susunan Tiga Dimensi



2.12 Arah Pertumbuhan Kristal Bahan


bab 2...sumber: diktat ilmu pengetahuan bahan industri, oleh ir.hastono reksotenojo msc.eng.met ,...

Documents