TUGAS MAKALAHSTRUKTUR DAN SIFAT MATERIAL

“ Deformasi Plastis ”

CHRISMANL2E009148

JURUSAN TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS DIPONEGOROSEMARANG

2009Mekanisme Deformasi Plastis

Deformasi plastis artinya perbuahan bentuk yang tidak dapat kembali seperti semula, suatu logam yang diberi gaya akan terdeformasi, jika masih di batas -batas elastisitas suatu bahan akan kembali kebentuk semula nya, tapi jika gaya tersebut menyebabkan deformasi sampai titik luluh disinilah dimulainya deformasi plastis. pengaruh nya pada struktur kristalnya yaitu pada tinjauan

mikro, deformasi plastis menyebabkan lepasnya ikatan atom suatu bahan dengan atom tetanganya, dan membentuk ikatan atom lain, tapi ada juga atom yang tergeser terus menerus sehingga menyebabkan dislokasi, jika bergeser terus sampai ke ujung kristal dan terjadi slip.

Dengan adanya deformasi maka bentuk kristal akan berubah dari equiaxed menjadi memanjang, dan jika beban dilepaskan, atom ini tidak kembali kebentuk awal. untuk pengaruh nya terhadap sifat mekanik yaitu, deformasi plastis menyebabkan distorsi yang menyebabkan logam makin tegang, hal ini menyebabkan kekuatan logam makin besar, logam makin keras dan kuat, tp keuletan nya semakin kecil, peristiwa ini dinamakan penguatan regang (strain hardening)

Gbr.1 Gambaran singkat uji tarik dan datanya

Pada intinya deformasi plastis terjadi ketika banyak dislokasi bergerak dan berkembang biak sehingga mengakibatkan deformasi makroskopik. Dengan kata lain, itu adalah gerakan dislokasi dalam materi yang memungkinkan untuk deformasi. Jika kita ingin untuk meningkatkan sifat mekanik bahan (yaitu meningkatkan hasil dan kekuatan tarik), kita hanya perlu memperkenalkan suatu mekanisme yang melarang mobilitas dislokasi ini. Apa pun mekanisme mungkin, (bekerja pengerasan, ukuran butir, pengurangan, dll) mereka semua dislokasi menghambat gerak dan membuat materi lebih kuat daripada sebelumnya. Tekanan yang diperlukan untuk menimbulkan gerakan dislokasi lipat lebih rendah daripada tegangan teoritis yang diperlukan untuk memindahkan seluruh bidang atom, sehingga mode ini stres lega adalah menguntungkan dengan penuh semangat.

Oleh karena itu, kekerasan dan kekuatan (baik hasil dan tarik) secara kritis tergantung pada kemudahan yang bergerak dislokasi. Menjepit poin, atau lokasi dalam kristal yang menentang gerakan dislokasi dapat diperkenalkan ke dalam kisi untuk mengurangi mobilitas dislokasi , dengan demikian meningkatkan kekuatan mekanik. Dislokasi dapat disematkan karena lapangan stres interaksi dengan dislokasi dan partikel terlarut, atau hambatan fisik dari batas butir dan tahap kedua presipitat. Ada empat utama mekanisme penguatan logam, namun konsep kunci yang harus diingat tentang penguatan bahan logam adalah bahwa hal itu adalah tentang gerak dan mencegah dislokasi propagasi. Anda tidak menguntungkan sehingga bersemangat untuk dislokasi bergerak atau menyebarkan.

Untuk materi yang telah diperkuat, dengan beberapa metode pengolahan, jumlah gaya yang dibutuhkan untuk memulai ireversibel (plastik) deformasi lebih besar daripada itu untuk bahan asli. Dalam amorf bahan-bahan seperti polimer, keramik amorf (kaca), dan logam amorf, tidak adanya tatanan rentang panjang mengarah ke menghasilkan melalui mekanisme seperti patah getas, krasing, dan geser band pembentukan. Dalam sistem ini, penguatan mekanisme tidak melibatkan dislokasi, melainkan terdiri dari modifikasi struktur kimia dan pengolahan bahan utamanya. Sayangnya, kekuatan bahan baku tidak dapat jauh meningkat. Masing-masing dari mekanisme diuraikan di bawah ini melibatkan beberapa trade off dengan yang lain properti materi dikompromikan dalam proses penguatan.

Penguatan Mekanisme di Metals

Kerja pengerasan

Spesies utama yang bertanggung jawab untuk bekerja pengerasan adalah dislokasi. Dislokasi berinteraksi satu sama lain dengan menghasilkan medan tegangan dalam materi. Interaksi antara medan tegangan dislokasi dislokasi dapat menghambat gerak oleh menjijikkan atau interaksi menarik. Selain itu, jika dua dislokasi lintas, garis dislokasi belitan terjadi, menyebabkan pembentukan jogging yang menentang pergerakan dislokasi. Jog keterbelitan ini dan bertindak sebagai poin menjepit, yang menentang gerak dislokasi. Sebagai proses kedua lebih mungkin terjadi ketika lebih dislokasi hadir, ada korelasi antara kerapatan dislokasi dan kekuatan luluh, di mana G adalah modulus geser, b adalah vektor Burgers, dan adalah kerapatan dislokasi. Meningkatkan kerapatan dislokasi meningkatkan kekuatan luluh yang menghasilkan tegangan geser yang lebih tinggi diperlukan untuk memindahkan dislokasi.

Proses ini mudah diamati saat bekerja suatu material. Secara teoritis, kekuatan dari suatu material tanpa dislokasi akan sangat tinggi (τ = G / 2) karena deformasi plastis akan memerlukan pemecahan banyak ikatan secara bersamaan. Namun, pada nilai-nilai kerapatan dislokasi moderat sekitar 10 7 -10 9 dislokasi / m 2, material akan memperlihatkan jauh lebih rendah kekuatan mekanik. Analog, lebih mudah untuk memindahkan karpet karet di permukaan dengan menyebarkan beriak kecil daripada dengan menyeret seluruh karpet. Pada kepadatan dislokasi 10 14 dislokasi / m 2 atau lebih tinggi, kekuatan bahan menjadi tinggi sekali lagi. Perlu dicatat bahwa kerapatan dislokasi tidak bisa jauh tinggi karena materi maka akan kehilangan struktur kristal.

Gambar 2: Ini adalah skema menggambarkan bagaimana kisi tegang dengan penambahan zat terlarut substitusi dan interstisial. Perhatikan ketegangan dalam kisi bahwa atom terlarut penyebabnya. Interstisial terlarut dapat karbon dalam besi misalnya. Atom karbon dalam situs interstisial kisi menciptakan lapangan stres yang menghambat gerakan dislokasi.

PENGUJIAN MEKANIK BAHAN

Untuk mengetahui sifat mekanik suatu bahan yaitu kemampuan bahan dalam menerima beban/gaya tanpa merusak bahan tersebut, perlu dilakukan pengujian mekanik.

Sifat mekanik yang utama adalah :

1. Uji Strength ( kekuatan ) : kemampuan bahan dalam menerima beban/tegangan tanpa menyebabkan patah. Cara pengujiannya dapat dengan uji tarik statik

Lo L

Dari hasil pengujiannya, akan diperoleh kurva tegangan ( stress ) dan regangan ( Strain ) Tegangan ( σ ) = P/A dimana P : beban , A : luas penampang

Regangan ε = δ / Lo dimana δ : L - Lo

UTS Stress Deformasi plastis

Deformasi elastis

Strain

2. Uji Hardness ( kekerasan ) : ketahanan bahan terhadap gaya tekan, goresan atau pengikisan. Pengujiannya dengan menjatuhkan bola baja ( cara Rockwell / Brinell ) atau intan kerucut ( cara Vickers ).

Rockwell : bola baja 100 – 150 Kg Specimen 1,5 – 1,6 mm

Brinell : bola baja 500 – 3000 Kg Specimen 6 mm

Vickers : intan 1 – 120 Kg bebanKekerasan = luas penekanan

3. Uji Impact ( pukul kejut ) : ketangguhan bahan terhadap beban mendadak. Pengujiannya

4. Uji Fatique ( Kelelahan ) : ketahanan bahan terhadap beban berulang dalam waktu lama. Cara pengujiannya dengan rotary bending.

Stress

Fatique limit

Cycle

5. Uji Creep ( kerapuhan ) : kemampuan bahan pada saat pemanasan > 1/2 TL oK dalam waktu lama.

Strain

Primary steady Tertiary Creep creep creep

Waktu