BAB IPENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Ilmu bahan adalah ilmu yang mempelajari bahan-bahan yang dipergunakan di

bidang teknik.Pengetahuan mengenai Bahan-bahan teknik sangat dibutuhkan

untuk merencanakan pemilihan bahan yang sesusai dengan tujuan penggunaan

Makalah ini akan membahas tentang Deformasi logam,Kubus Pemusatan

Ruang (BCC), Kubus Pemusatan Muka (FCC),dan Hexagonal Closed packed

(HCP)

B. Tujuan

Tujuan dari penyusunan makalah ini adalah supaya mengetahui lebih dalam

tentang Deformasi logam,Kubus Pemusatan Ruang (BCC), Kubus Pemusatan

Muka (FCC),dan Hexagonal Closed packed (HCP) dan untuk memenuhi tugas

yang diberikan oleh Bapak Dosen Mata Kuliah Ilmu Bahan II, yaitu Bapak

Ir.Riski Elpari Siregar,MT.

KELOMPOK 4

BAB II

PEMBAHASAN

1. Deformasi Logam

Dalam ilmu material, deformasi adalah perubahan bentuk atau ukuran objek

diterapkan karena adanya gaya. Ini bisa menjadi hasil dari tarik (menarik) kekuatan, tekan

(mendorong) kekuatan, geser, membungkuk atau torsi (memutar). Deformasi sering

digambarkan sebagai strain.

Deformasi atau perubahan bentuk dapat dipisahkan menjadi dua, yaitu deformasi

elastis dan deformasi plastis. Deformasi elastis adalah perubahan bentuk yang bersifat

sementara. Perubahan akan hilang bila gaya dihilangkan. Dengan kata lain bila beban

ditiadakan, maka benda akan kembali kebentuk dan ukuran semula. Dilain pihak,

deformasi plastis adalah perubahan bentuk yang bersifat permanen, meskipun beban

dilhilangkan

1.1. Deformasi Elastik

Deformasi elastis adalah suatu regangan yang dapat-balik(reversible).Jika suatu

tegangan diberikan dalam bentuk tarik,material menjadi sedikit lebih panjang, Bila beban

ditiadakan, maka deformasi elastis akan hilang pula, sehingga perubahan bentuk yang ada

hanyalah deformasi plastis saja dengan kata lain bila beban ditiadakan,material tersebut

akan kembali ke dimensi semula.Sebaliknya bila material mengalami penekanan,material

menjadi sedikit lebih pendek..Contohnya Deformasi elastik terjadi bila sepotong logam

atau bahan padat dibebani gaya. Bila beban berupa gaya tarik, benda akan bertambah

panjang; setelah gaya ditiadakan, benda akan kembali ke bentuk semula. Sebaliknya,

beban berupa gaya tekan akan mengakibatkan benda menjadi pendek sedikit. Dimensi-

dimensi dari sel satuan berubah ketika material mengalami regangan elastis.Regangan

elastik adalah hasil dari perpanjangan sel satuan dalam arah tegangan tarik, atau kontraksi

dari sel satuan dalam arah tekanan. Bila hanya ada deformasi elastis, regangan akan

sebanding dengan tegangan. Perbandingan antara tegangan dan regangan disebut

modulus elastisitas (modulus Young), dan merupakan karakteristik suatu logam tertentu.

Makin besar gaya tarik menarik antar atom logam, makin tinggi pula modulus

elastisitasnya. Setiap perpanjangan atau perpendekan struktur kristal dalam satu arah

KELOMPOK 4

tertentu, karena gaya searah, akan menghasilkan perubahan dimensi dalam arah tegak

lurus dengan gaya tadi.

z

y

(a) (b) (c)

Gambar : Regangan mormal elastis (diperjelas).Atom atom tidak dipindahkan secara

permanen.(a)tarik (+).(b).tidak ada.(c).Tekan(-)

Dalam gambar (a) sebagai contoh,diperlihatkan suatu penyusutan kecil yang

membentuk sudut siku-siku terhadap gaya tarik.Rasio negatif antara regangan lateral ey dan

regangan tarik searah ez disebut Rasio Poisson(v).

V = - ey/ez

Bahan-bahan tehnik dapat mengalami beban tarik dan beban geser Dalam pembebanan

geser,kedua gaya diberikan paralel tetapi tidak segaris, Tegangan geser t yaitu :

= Fs/As

KELOMPOK 4

Tegangan geser menghasilkan suatu penggeseran sudut(angular displacement),α,Kita

akan mendefenisikan regangan geser,γ,sebagai tangen dari sudut itu:sebagai x/y pada gambar

8-1.3(b).Regangan geser elastisnya sebanding dengan tegangan geser:

G = γ

Dimana G adalah modulus geser.Juga disebut modus kekakuan,modulus geser

berbeda dari modulus elastisitas.Namun demikian,untuk regangan-regangan kecil keduanya

dihubungkan oleh

E = 2G(1 + v)

Karena rasio poisson biasanya antara 0,25 dan 0,5 maka nilai G mendekati 35 persen dari E

1.2. Deformasi Plastik

Material-material yang ulet mengalami suatu regangan plastis(permanen)sebelum

patah.Sebagai contoh,jika suatu batang baja dibebani,mula-mula batang itu akan melentur

secara elastis,Pelenturan akan hilang bila beban ditiadakan.Suatu beban-berlebih akan

membengkokkan batang secar permanen pada lokasi-lokasi dimana tegangan-tegangan

melampaui kekuatan luluh dari baja tersebut.Dalam kasus ini,batang yang bengkok telah

gagal ,tetapi belum patah .Sebaliknya,pada suatu tahap produksi,kekuatan luluh dari suatu

lembaran baja mungkin saja dilampui dengan sengaja dengan tujuan membengkokkan

lembaran ini untuk menghasilkan bentuk spatbor mobil.pada tahap ini,logam telah

KELOMPOK 4

mengalami luluh,tetapi belum gagal karena proses produksi mempersyaratkan regangan

plastis yang cukup besar.Kita perlu mengetahui baik pada waktu produksi maupun pada

waktu pemakaian (1) tegangan kritis yang dibutuhkan agar deformasi permanen bisa

terjadi,dan (2) jumlah regangan plastis yang dapat diterima sebelum suatu bahan yang ulet

mengalami perpatahan.

2. STRUKTUR LOGAM

Dalam usaha mengklasifikasikan material perlu ditentukan apakah material berbentuk

kristalin ( logam paduan konvensional), non kristalin (gelas) atau campuran dari kedua

jenis struktur tersebut. Perbedaan yang perlu diperhatikan antara struktur kristalin dan non

kristalin dapat dilakukan dengan menerapkan konsep tatanan. Susunan bahan padat

tergantung pada susunan atom-atom, ion-ion atau molekul-molekul yang saling berikatan.

Kristal adalah bahan padat yang atom-atomnya tersusun dalam satu pola yang berulang

dalam tiga dimensi yang juga disebut sebagai padatan kristalin (Crystaline solid).

Susunan atom-atom yang beraturan tersebut disebut struktur kristal. Keteraturan atau

kekristalan suatu struktur tidak dapat dijumpai pada gas atau cairan. Diantara padatan,

logam, keramik dan polimer dapat berupa kristalin ataupun kristalin tergantung pada

proses pembuatannya atau parameter komposisinya. Sebagai contoh, logam jika

didinginkan dari keadaan cairnya dengan kecepatan pendinginan yang sangat cepat akan

terbentuk amorph (bukan kristal). Keteraturan susunan atom ini dapat digambarkan

dengan menggunakan tiga sistem sumbu (x,y,z) seperti gambar 2.1.

Gambar 2.1 Strukrur Kristral dalam sistem sumbu X, Y, Z.

KELOMPOK 4

Ikatan logam dapat divisualisasikan secara sederhana sebagai sebaran ion positif yang

terikat satu sama lain oleh elektron yang seolah-olah berfungsi sebagai perekat. Ionion positif

yang saling tolak-menolak ini tertarik oleh perekat tersebut yang dikenal dengan istilah awan

elektron.

Struktur kristal yang umumnya terdapat pada logam murni adalah BCC (body

centered cubic), FCC (face centered cubic) dan HCP ( hexagonal closed packed).Namun

untuk logam paduan dan senyawa non logam struktur kristalnya sangat komplek.

2.1. Kubik Pemusatan Ruang (body centered cubic/BCC)

Gambar 2.1.1 di bawah menunjukkan sel satuan dari BCC dan contoh logam yang

mempunyai struktur kristal BCC antara lain Fe , Cr, Li, Mo, W, V.Setiap atom besi di dalam

struktur logam BCC ini dikelilingi oleh delapn atom besi terdekat,apakah atom terletak di

sudut ataupun di pusat sel satuan.Oleh karena itu,setiap atom memiliki lingkungan sekitar

yang sama( gambar 2.1.1 (a) ).ada 2 atom logam dalam setiap sel satuan BCC.

Satu atom terletak dipusat dan delapan oktan (seperdelapan bagian dari

lingkaran),terletak pada kedelapan sudut (gambar 2.2).Material dengan struktur logam BCC

memiliki kontak atom di sepanjang diagonal ruang (d.r) dari sel satuan.jadi kita dapat

menulis

(d.r)Logam BCC = 4R = aLogam BCC = √3

Atau

aLogam BCC = 4R/√3

Dimana a adalah konstanta kisi

Kita dapat mengembangkan konsep mengenai faktor penumpukan(PF,Packing

factor)atomik dari suatu logam BCC dengan mengasumsikan atom-atomnya berbentuk

bola(model bola keras) dan kemudian menghitung fraksi volume dari sel satuan yang

ditempati oleh atom-atom tersebut:

KELOMPOK 4

Faktor Penumpukan= Volumeatomvolume satuan

Faktor penumpukan untuk logam BCC adalah 0,68

(a) (b)

Gambar 2.1.1

Struktur Kubik Pemusatan Ruang (BCC) Logam.(a) Model dibuat dari bola keras(b)

Irisan skematik yang memperlihatkan lokasi pusat atom

Gambar 2.1.2

Struktur Logam Kubik Pemusatan Ruang (BCC).struktur ini memiliki dua atom logam

per sel satuan dan faktor tumpukan atomik sebesar 0,68.

2.2. Kubik Pemusatan Muka (face centered cubic /FCC)

Gambar di bawah menunjukkan sel satuan dari FCC dan contoh logam yang

mempunyai struktur kristal FCC antara lain Fe , Al, Cu, Ni, Pb dan perak.Struktur logam

FCC memiliki empat atom per sel satuan.kedelapan oktan sudutnya jika dijumlahkan

KELOMPOK 4

menghasilkan satu atom,dan masing-masing dari keenam pemusatan muka menambahkan

setngah atom,dan masing-masing atom totalnya adalah empat atom per sel satuan.Karena

atom-atom tersebut saling bersinggungan di sepanjang diagonal sisi(d.s),Kita dapat

menuliskan:

(d.s)Logam FCC = 4R = aLogam FCC √2

Atau,untuk konstan kisi,

aLogam FCC = 4R/√2

(a) (b)

Gambar 2.2.1

Struktur Logam Kubik Pemusatan Muka (FCC).(a) Irisan skematik memperlihatkan

lokasi pusat atom.(b) Model dibuat dari bola keras

Faktor penumpukan untuk suatu logam FCC adalah 0,74 yang lebih besar daripada faktor

penumpukan untuk logam BCC yang besarnya 0,68.

Gambar 2.2.2

Struktur Logam Kubik Pemusatan Muka (FCC).Struktur ini memiliki empat atom logam

per sel atuan dan faktor penumpukan 0,74 karena atom saling”bersinggungan” sepanjang

diagonal sisi

2.3.Hexagonal closed packed (HCP)

KELOMPOK 4

Gambar di bawah menunjukkan sel satuan dari HCP dan contoh logam yang

mempunyai struktur kristal HCP antara lain Cd, Co, Mg, Ti, Zn, Zr. Setiap atom pada

struktur kristal HCP dikelilingi oleh 12 atom, sama dengan FCC mempunyai bilangan

koordinasinya adalah 12.Atom-atom dalam struktur kristal HCP tersusun dalam kondisi yang

cukup padat. Ini terbukti dengan tingginya harga faktor penumpukan dari sel satuan HCP

yaitu 74% . Sel satuan HCP mempunyai 6 atom per sel satuan, yaitu 2 x 6 x 1/6 ( pada sudut

lapisan bawah dan atas +2 x ½ ( pada pusat lapisan bawah dan atas) + 3 (lapisan tengah).

Gambar 2.3 Struktur Sel Satuan Hexagonal Close-Packed

KELOMPOK 4

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Dalam ilmu material, deformasi adalah perubahan bentuk atau ukuran objek

diterapkan karena adanya gaya. Ini bisa menjadi hasil dari tarik (menarik) kekuatan,

tekan (mendorong) kekuatan, geser, membungkuk atau torsi (memutar). Deformasi

sering digambarkan sebagai strain.

Deformasi atau perubahan bentuk dapat dipisahkan menjadi dua, yaitu

deformasi elastis dan deformasi plastis

Struktur kristal yang umumnya terdapat pada logam murni adalah BCC (body

centered cubic), FCC (face centered cubic) dan HCP ( hexagonal closed

packed).Namun untuk logam paduan dan senyawa non logam struktur kristalnya

sangat komplek.

B. Saran

Penulis sadar pada penulisan makalah ini masih banyak kekurangan dan

Penulis memohon kepada pembaca agar memaafkan kekurangan yang ada pada

makalah ini.Penulis berharap kepada pembaca agar memberikan saran untuk

kelengkapan makalah ini selanjutnya.

KELOMPOK 4

DAFTAR PUSTAKA

H. Van Vlack, Lawrence. 2001. Elemen-Elemen Ilmu Dan Rekayasa Material edisi keenam.

Jakarta: Penerbit Erlangga.

http://sisfo.itp.ac.id/bahanajar/index.php?dir=Anrinal/Metalurgi%20Fisik/Materi%20Ajar%20(Doc-Version)/&file=BAB%20III%20Deformasi%20dan%20Rekristalisasi.DOC.

http://ml.scribd.com/doc/102679840/Modul-2-Struktur-Kristal

 http://ml.scribd.com/doc/181175423/Deformasi-Elastis-doc.

 http://ml.scribd.com/doc/76701608/DEFORMASI-PLASTIS

KELOMPOK 4