MATERIAL TEKNIK LANJUT 2

Sifat dari kristal logam sangat tergantung dari:1. Tipe kisi kristal2. Gaya antar atom3. Jarak antar bidang bidang atom4. Kepadatan atom pada berbagai bidang atom.

DEFORMASI LOGAM

SIFAT MEKANIS LOGAM

STRUKTUR KRISTAL

BEB

AN

MEK

ANIS

KRISTAL TUNGGAL

HASILN

YA

JIKA BEBAN RELATIV RENDAHkristal sedikit meregang atau mengurangi jarak antar atom satuan kisi tidak berubah posisi atom tetap berada pada posisi dasarnyahanya sedikit mengganggu keseimbangan gaya ikatan atom menyalurkan beban tersebut diantara atom atom KITIKA BEBAN DILEPAS : keseimbangan gaya kembali seperti semula dan kisi kisi kristal kembali ke ukuran dan bentuk semula. Reaksi terhadap beban seperti ini disebut deformasi ELASTIS

Besarnya regangan proporsional dengan beban /teganganPerpanjangan / perpendekan akibat respon terhadap beban menghasilkan perubahan dimensi tgk lurus gayaPerbandingan antara penyusutan lateral dengan sumbu aksial regangan pada beban tarik satu sumbu disebut Poisson's ratio (). Perbandingan ini kurang dari 0,5 dan biasanya sekitar 0,3.

REGANGAN AKAN SEBANDING DENGAN TEGANGAN.

PERBANDINGAN ANTARA TEGANGAN ()DAN REGANGAN () DISEBUT MODULUS ELASTISITAS (MODULUS YOUNG) DAN MERUPAKAN SALAH SATU KARAKTERISTIK LOGAM.

MAKIN BESAR GAYA TARIK MENARIK ANTAR ATOM LOGAM, MAKIN TINGGI PULA MODULUS ELASTISITASNYA.

BILA HANYA ADA DEFORMASI ELASTIS :

E = E = E = ///

PD REGANGAN KECIL TDPT HUBUNGAN MOD. GESER DG MOD. ELASTIS

PADA DEFORMASI JUGA TERDAPAT BEBAN GESER DARI 2 ARAH SEJAJARBESARNYA TEGANGAN GESER ()ADALAH GAYA GESER (FS) DIBAGI DENGAN LUAS BIDANG GESER (AS)

= Fs/As= Fs/As= Fs/AsGAYA GESER MEMBENTUK REGANGAN GESER () DAN MODULUS GESER (G) : G = G = G = ///

E = 2G (1 + E = 2G (1 + E = 2G (1 + )))

Pada kondisi kedua, beban lebih kecil dari pertama, hasilnya deformasi plastis tanpa terjadi kerusakan.

DEFORMASI PLASTIS KRISTAL TUNGGAL

BEBAN DITAMBAH MELEBIHI ELASTIS

DISTORSI MENINGKAT

ADA 2 KEMUNGKINAN :1.Mematahkan ikatan atom

menghasilkan patahan2.Menggelincir diatas atom

atom yang lain menghasilkan posisi atom permanen yang baru.

bidang yg punya orientasi berbeda dg kisi atom dasar mempunyai kepadatan atom yg berbeda dan punya jarak yg berbeda pula dg bidang lain yang sejajar.

mekanisme deformasi plastis adalah pergeseran dari bidang atom satu dengan yang lainnya menghasilkan jaringan baru Kristal mempunyai susunan atom yang teratur dan periodik, karena itu banyak sekali kemungkinan kemungkinan untuk membentuk jaringan atom atom menjadi suatu bidang datar

AA

B

B

Dengan banyaknya kemungkinan pilihan, deformasi plastis cenderung untuk terjadi pada bidang yang mempunyai kepadatan atomyang paling tinggi dan mempunyai jarak terbesar dengan bidang yang sejajar.

paduan bdg geser & arah geser disebut slip system, dan deformasi dengan cara pergeseran ini disebut slip.

Kemudahan logam untuk deformasi tgtg dari kemudahan bdg atom bergeser thdp bdg disebelahnya dg arah yang sesuai dg arah pembebanan. Dg fenomena seperti ini maka sifat dari kristal dengan bentuk tertentu dapat diketahui.

BIDANG GESERBIDANG GESERBIDANG GESERBIDANG GESERBIDANG GESERBIDANG GESERBIDANG GESERBIDANG GESER

BIDANG GESER PADA SETIAP BENTUK KRISTAL TERLETAK PADA BIDANG YANG PUNYA JUMLAH ATOM TERTINGGI

CONTOH KRISTAL TUNGGAL SENG TERDEFORMASI

PEMBENTUKAN SLIP BAND PADA PENGUJIAN TARIK, SLIP BAND TIMBUL KETIKA TEGANGAN YG DIBERIKAN MELEBIHI TEGANGAN YIELD

SHEAR LOAD

SHEAR LOAD

PADA DEFORMASI PLASTIS HANYA ATOM ATOM PADA BAGIAN BIDANG GESER SAJA YANG BERGERAK MELEWATI YANG LAIN, BUKAN SELURUH ATOM SALING MELOMPAT

PERGESERAN CARA DIATAS SECARA TEORITIS MEMBUTUHKAN ENERGI YG SANGAT BESAR, KENYATAANNYA LOGAM MUDAH TERDEFORMASI DENGAN ENERGI LEBIH RENDAH, INI KARENA ADA MEKANISME LAIN YAITU ADANYA DISLOKASI

EDGE DISLOCATION (a), DENGAN TEGANGAN GESER RENDAH SATU ATOM BERGESER KE SEBELAHNYA (b) MENGHASILKAN DEFORMASI (c)

Screw dislocation, sisipan sederet atom sejajar dengan arah gesekan, deformasi yang dihasilkan memutar seperti ulir

Beda mekanisme edge dan screw dislocation, hasil akhir sama

Sering terjadi pada metal forming temperatur rendah dengan slip systemterbatas

CRYSTAL TWINNING

DEFORMASI PADA POLIKRISTAL

bidang slip dari satu butir tidak dapat menyeberang ke butir yang lain didekatnya, juga dislokasi yang bergerak di suatu butir tidak dapat menyeberang dengan mudah karena terhalang batas butir.

LOGAM UTK TEKNIK ADALAH POLIKRISTAL

DEFROMASISAMA DG SINGLE CRYSTAL TAPI ADA BATAS BUTIR

AKIB

ATNYA

Makin kecil ukuran butir berarti makin banyak jumlah batas butir dan makin sulit dislokasi bergerak maka logam tersebut makin kuat.

MEKANISME DEFORMASI PADA POLIKRISTAL SANGAT TERGANTUNG DARI MUDAH TIDAKMYA DISLOKASI BERGERAK.

DEFORMASI YANG TERJADI PADA LOGAM SAAT ADA BEBAN DARI LUAR DPT BERUPA MENGALIRNYA LOGAM DALAM TIGA DIMENSI, PERGESERAN YANG SEDERHANA, TEKUKAN YANG SEDERHANA ATAU CAMPURAN, ATAU KOMBINASI DARI BEBERAPA PROSES TSB.

Tegangan tegangan yang dapat mengakibatkan deformasi deformasi tersebut dapat berupa tegangan tarik, tekan, geser atau variasi kombinasi dari tegangan tegangan tersebut

DEFORMASI JUGA MENGHASILKAN PENGERASAN REGANG ( STRAIN HARDENING/WORK HARDENING)

strain hardening atau work hardening adalah suatu fenomena bertambahnya kekerasan suatu logam akibat regangan atau akibat deformasi plastis, sehingga tegangan yang diperlukan untuk deformasi selanjutnya akan meningkat. PEN

YEBAB

NYA

adanya penumpukan dislokasi dan diikuti oleh beberapa dislokasi yang terpaku didalam kristal yang merupakan sumber tegangan dalam (internal stress) dan melawan pergerakan pergerakan dislokasi lainnya.

AKIBATNYAKekuatan logam akan meningkat dengan adanya deformasi sehingga proses deformasi selanjutnya akan membutuhkan tenaga yang lebih besar dan karena formabilitynya menurun maka logam mungkin akan patah jika diberi beban yang lebih tinggi.

CACAT KRISTAL PADA CACAT KRISTAL PADA CACAT KRISTAL PADA CACAT KRISTAL PADA

LOGAM MENGHALANGI LOGAM MENGHALANGI LOGAM MENGHALANGI LOGAM MENGHALANGI

GERAK DISLOKASI DAN GERAK DISLOKASI DAN GERAK DISLOKASI DAN GERAK DISLOKASI DAN

MENGHASILKAN STRAIN MENGHASILKAN STRAIN MENGHASILKAN STRAIN MENGHASILKAN STRAIN

HARDENINGHARDENINGHARDENINGHARDENING

HASIL TEM DARI Fe-Si SETELAH DEFORMASI PADA (a) 5%, (b) 20%, (c) 90%, WARNA HITAM ADALAH TUMPUKAN DISLOKASI, (ASM Handbook vol.9)

(a)

(b) (C)

DEFORMASI PADA TEMPERATUR TINGGIDEFORMASI PADA TEMPERATUR TINGGIDEFORMASI PADA TEMPERATUR TINGGI

PERUBAHAN BENTUK PLASTIS LOGAM DIATAS TEMPERATUR REKRISTALISASI.

STRAIN HARDENING TIDAK TERJADI KARENA ITU TIDAK TERJADI PENINGKATAN KUAT TARIK MAUPUN KEKERASAN DAN JUGA TIDAK MENYEBABKAN PENURUNAN SIFAT KELIATAN (DUCTILITY) SERTA FORMABILITY SEHINGGA MEMUNGKINKAN MEMBERI DEFORMASI LOGAM TANPA ADA KEKHAWATIRAN AKAN PATAH ATAU ROBEK SERTA MEMERLUKAN GAYA DEFORMASI YANG RELATIP LEBIH RENDAH DIBANDINGKAN DENGAN DEFORMASI DINGIN

PERBEDAAN MEKANISME DEFORMASI

CRYSTALLINE :

MELALUI DISLOKASIDAN CRYSTALDEFECT YANG LAINMENGHASILKANPLASTIC DEFORMATION

AMORF :

TIDAK MELALUIDISLOKASI TETAPIMELALUI VISCOUSFLOW. JADI TIDAKADA PLASTICDEFORMATION

VISCOUS FLOW

DEFORMATION OF ELASTOMERS

PERBEDAAN STRUKTUR DASAR DAN MEKANISME DEFORMASI INI MENGHASILKAN PERBEDAAN KARAKTERISTIK DARI MATERIAL YANG SANGAT BERBEDA.DALAM ADVANCED MATERIAL PARA ENGINEER MEREKAYASA DAN MEMODIFIKASI SEMUA INI SEHINGGA SIFAT YANG KURANG DISUKAI DAPAT DI ELIMINIR DAN SIFAT YANG DIINGINKAN DI TINGKATKAN