pengetahuan bahan tekniktep.fateta.unand.ac.id/images/materi_kuliah/bahan_ajar/pengetahuan... ·...
TRANSCRIPT
The nature of material
❑ Atomic structure and the elements
❑ Bonding between atoms and molecules
▪Primanry bonding
▪Secondary bonds
❑ Crystalline structures
▪Types of crystal structure
▪Imperfections in crystals
▪Deformation in metallic crystals
▪Grain and grain boundaries in metals
❑ Noncrystalline (amorphous) structures
❑ Engineering materials
Mechanical properties of materials
❑Stress strain relationships
▪Tensile properties
▪Compression properties
▪Bending and testing of brittle materials
▪Shear properties
❑Hardness
▪Hardness tests
▪Hardness of various materials
❑Effect of temperature on properties
❑Fluid properties
❑Viscoelastic behavior of polymers
Physical properties of materials
❑ Volumetric and melting properties
▪Density
▪Thermal expansion
▪Melting characteristic
❑ Thermal properties
▪Specific heat and thermal conductivity
▪Thermal properties in manufacturing
❑Mass diffusion
❑ Electric properties
▪Resistivity and conductivity
▪Classes of materials by electrical properties
❑ Electrochemical processes
Dimensions, tolerances and surfaces
❑Dimensions, tolerances and related attributes
▪Dimensions and tolerances
▪Other geometric attributes
❑Surfaces
▪Characteristic of surfaces
▪Surface texture
▪Surface integrity
❑Effect of manufacturing processes
▪Tolerances and manufacturing process
Frictions, wear and lubrications
❑Frictions
❑Wear
▪Wear mechanisms
▪Protections from frictions and wear
❑Lubrications
▪Types of lubrication
▪Lubricants in manufacturing
Metals❑ Alloys and phase diagrams
▪Alloys
▪Phase diagram
❑ Ferrous metals
▪Iron-carbon phase diagram
▪Steels
▪Cast iron
❑ Non-ferrous metals
▪Alluminium and its alloys
▪Magnesium and its alloys
▪Chopper and its alloys
▪Nickel and its alloys
▪Titanium and its alloys
▪Zinc and its alloys
▪Lead and tin
▪Refractory metals
▪Precious metals
❑ Supper alloys
❑ Guide to the processing of metals
Sifat-sifat mekanik
• Tegangan (stress)
S = F/A = Pa = N/m2
• Regangan (strain)
e = Δ L/L
• Kekuatan (strength);
Gaya untuk mematahkan/merusak bahan
• Keuletan (ductility);
Besar regangan permanen sebelum perpatahan
ef = (Lf – Lo)/Lo = ΔL/Lo
• Ketangguhan (toughness);
Energi yang diserap bahan sampai terjadi perpatahan
• Modulus elastisitas
E = S/e = Pascal
Karakteristik thermal
• Kapasitas kalor (Heat capacity)
Perubahan kandungan kalor per0C
Suhu adalah level aktivitas termal
Kandungan kalor adalah energi termal
• Panas jenis (Specific heat)
Perbandingan kapasitas kalor bahan dengan kapasitas kalor air
• Panas peleburan (heat of fusion); Panas penguapan (heat of vaporazation)
Kalor yang diperlukan untuk mencairkan atau menguapkan suatu bahan
• Daya hantar panas (Thermal conductivity)
Aliran panas melalui bahan padat biasanya terjadi oleh konduksi
• Benda yang asli selalu lebih digemari misal madu asli, gula murni dan emas
24 karat.
• Meskipun benda sempurna, asli, murni itu lebih baik, karena faktor harga
dan menginginkan sifat tertentu diperlukan ketidakmurnian.
misal : perak sterling : {tembaga 7.5% dan perak 92.5%} ------> perak lebih
kuat, keras, dan awet namun harga lebih murah
• Seng yang dicampurkan pada tembaga ------> kuningan yang lebih murah
dari pada tembaga murni.
Kuningan = keras, kuat, dan ulet dibandingkan tembaga.
Tembaga mempunyai konduktivitas listrik lebih rendah dibandingkan
kuningan ------> tembaga murni = penghantar listrik dan penggunaan
lainnya apabila konduktivitas listrik diutamakan
• Paduan = kombinasi dari dua atau lebih jenis logam.
Kombinasi ini campuran dari dua struktur kristalin (besi kpr dan Fe3C dalam
baja konstruksi).
Paduan dapat merupakan larutan padat, misal kuningan
• Larutan padat mudah terbentuk bila pelarut dan atom yang larut memiliki ukuran yang
sama dan struktur elektron yang serupa.
Contoh : logam dalam kuningan – (tembaga dan seng) yang masing masing mempunyai jari
jari atom 0.1278 mm dan 0.139. Keduanya memiliki 28 elektron subvalensi dan membentuk
struktur kristal dengan bilangan koordinasi 12.
Bila seng ditambahkan kepada tembaga, maka dengan mudah seng menggantikan
kedudukan tembaga dalam kisi KPS, sampai dengan maksimal menggantikan 40% dari atom
tembaga ------> larutan padat substitusi : atom seng menggantikan atom tembaga dalam
struktur kristal
• Larutan padat seperti ini sering dijumpai pada berbagai jenis logam,
misal larutan tembaga dan nikel ----> monel. Pada monel, nikel dapat menggantikan
atom tembaga dalam perbandingan jumlah manapun, dalam bentuk struktur KPS.
Nikel dan tembaga mempunyai jangkau larut yang besar karena keduanya mempunyai
struktur KPS dan jari jari atom masingnya adalah 0.1246 nm dan 0.1278 nm.
Dengan meningkat perbedaan ukuran maka menurun kemampuan substitusi
• Sebaliknya timah putih sangat terbatas menggantikan tembaga, membentuk perunggu dan
tetap mempertahankan struktur mula tembaga yaitu KPS. Timah putih melebihi daya larut
padat maksimal sehingga membentuk fasa lain.
• Hanya 20 % atom tembaga dapat digantikan oleh aluminium karena jari jari almunium adalah
0.1431 nm, jari jari tembaga adalah 0.1278 nm.
Pelarutan padat menjadi terbatas bila terdapat selisih ukuran jari jari atom melebihi 15%.
Pelarutan akan terbatas lagi bila kedua komponennya mempunyai struktur kristal yang berbeda
atau valensi yang berlainan
• FASA adalah bagian dari bahan yang mempunyai struktur dan atau
komposisi tersendiri.
Misal es –air. Komposisinya sama, es adalah bahan padat kristalin
dengan kisi heksagonal, sedangkan air adalah cairan.
Batas FASA keduanya adalah merupakan diskontinuitas dalam
struktur : keduanya merupakan FASA terpisah.
• Tembaga yang dilapisi perak keduanya struktur KPS, namun
atom perak lebih besar dari atom tembaga. Sehingga terdapat
diskontinuitas yang hampir semua pada suhu ruang, sehingga
terbentuk dua fasa yang berbeda.
• Dua fasa bahan mempunyai perbedaan dalam komposisi dan
struktur. Contoh polimer dengan penguatan serabut gelas.
• Banyak jenis logam yang digunakan secara luas hanya terdiri
dari satu FASA. Termasuk logam murni komersial dengan satu
komponen. Contoh kawat listrik tembaga, seng untuk pelapis
lembaran baja, aluminium untuk alat alat rumah tangga. Meskipun
demikian sering ditambahkan komponen kedua secara sengaja
untuk memperbaiki sifat sifat -----> paduan
• Paduan = logam FASA tunggal bila batas solubilitas tidak
dilampaui.
Misal :
Kuningan = paduan FASA tunggal tembaga dan seng),
Perunggu = paduan FASA tunggal tembaga dan timah putih)
• Paduan FASA ganda atau FASA rangkap mengandung FASA
tambahan karena batas daya larut telah dilampaui. Kebanyakan
jenis baja dan logam lainnya mengandung paduan FASA ganda
Komponen struktur yang ringan dan kuat adalah
keharusan dalam penggunaan praktis
➢Penghematan tenaga dan bahan bakar
➢Dilakukan dengan memperbaiki kekuatan
➢Kekuatan diperbaiki dengan :
❑Memperkecil unit struktur -----> pada logam
dengan memperhalus struktur mikro
✓Pada logam ukuran butir berkaitan dengan
tegangan mulur ------> konsep dislokasi
❑Pengerasan larutan padat
• Logam murni mempunyai kekuatan
rendah
• Memperkuat dilakukan menambah unsur
paduan
• Fasa padat disebut larutan padat yang
dibuat dengan menambahkan berbagai
unsur ----> unsur terlarut
❑ Penguatan presipitasi dan dispersi
❑ Perlakuan atom terlarut ditambahkan melampaui kelarutannya, untuk
membuat larutan padat pada temperatur tinggi, perlakuan ini dinamakan
perlakuan pelarutan
❑ Pemanasan dengan berbagai temperatur akan menimbulkan fasa
presipitat
❑ Presipitasi = pemisahan diri dari suatu larutan terlalu jenuh
❑ Presipitat berbentuk bola, pelat, jarum
❑ Tegangan mulur meningkat kalau presipitat terdispersi di dalam larutan
padat, disebut juga penguatan dispersi
❑ Penguatan dispersi menghasilkan bahan yang kuat yang berasal dari
campuran bubuk buatan, serat, dsb – dikenal sebagai bahan komposit
(polimer dan keramik)
❑ Sebagai contoh bahan tahan panas – memperkuat larutan padat yang
berkekuatan super pada temperatur tinggi berupa oksidasi seperti Al2O3
Struktur yang diperkuat
• Besi dan baja sering diberi perlakuan panas
agar memiliki struktur mikro yang kuat
• Baja berkekuatan tinggi dapat diperoleh
dengan mengubah fasa austenite yang
mengandung karbon dalam bentuk larutan
pada temperatur tinggi menjadi fasa
martensit dengan pencelupan dingin pada
temperature rendah
• Martensit adalah larutan padat karbon yang
dipaksakan, mempunyai bentuk kisi tetragonal.
• Pencelupan dingin baja dengan kadar 0.4% C
atau lebih mempunyai kekuatan mulur 1700
Mpa atau lebih tetapi bersifat : getas, dilakukan
penemperan untuk keliatan, kekuatan menurun
• Kekuatan martensit diberikan unsur karbon.
Penambahan Mn, Si, Ni, Cr dan Mo dan unsur
lain akan memperbaiki keras dan getas
❑Struktur yang diperkuat
✓ Baja dan besi diberi perlakuan panas agar memiliki strukturmikro yang kuat
✓ Baja berkuatan tinggi diperoleh dengan mengubah fasaaustenit yang mengandung karbon dalam bentuk larutan pada temperatur tinggi, menjadi fasa martensit dengan pencelupandingin pada temperatur rendah
✓ Martensit adalah larutan padat karbon yang dipaksakan, mempunyai bentuk kisi tetragonal
✓ Pencelupan dingin, baja berkadar 0,4% C atau lebihmemperoleh kekuatan mulur 1.700 Mpa atau lebih, namunbersifat getas. Dimanfaatkan apabila telah dilakukanpenemperan untuk memperoleh keliatan (kekuatan menjaditurun)
✓ Martensit menjadi kuat , keras dan ulet karena unsur karbondengan menambahkan Mn, Si, Ni, Cr dan Mo
pengetahuan bahan teknik - Tata
surdia dan Shinroku
• Austenit pada suhu 400 – 550 C kemudian didinginkan
tiba tiba -----> martensit yang sangat halus, mempunyai
sejumlah kisi : kekuatan tinggi = metoda ausforming
• Metoda ausforming tidak dilakukan pada baja karbon
biasa, sehingga dipadu dengan Cr, Ni, Si
• Proses penemperen setelah ausforming maka baja
mencapai kekuatan 3100 Mpa dan mempunyai kekuatan
ulet = tidak dapat dilas dan dimesin
• Baja maraging dengan kadar karbon rendah dapat
dikeraskan dengan presipitasi senyawa antar logam {
kadar paduan Ni 18 – 25%, karbon <0.03%, unsur
sekunder lain}
• Martensit kubus distemper -----> kekuatan ekstrim 3000
MPa, keuletan baik, mudah dilas karena sedikit karbon :
diaplikasikan pada komponen struktur roda pesawat
jumbo 747
• AA = Aluminium
Association
• AISI = The American
Iron and Steel
Institute
• CDA = The Copper
Development
Association
• SAE = The Society of
Automotive Engineer
Sistem penamaan baja
Semakin bertambah kadar karbon :
• Kekuatan dan kekerasan bertambah
• Keuletan berkurang
• -----> diperlukan pemilihan baja yang
tepat sesuai kebutuhan : kompromi
kekuatan dan keuletan
Baja karbon
• Perpaduan antara besi dan karbon dengan sedikit
kandungan Si, Mn, P dan S.
• Sifat baja karbon tergantung pada kadar karbon
• Baja karbon rendah = kadar karbon < 0.30%
Baja karbon sedang = kadar karbon 0.25% - 0.30%
Baja karbon tinggi = 0.45% - 1.7%
Kadar karbon material naik, kekuatan dan kekerasan
bertambah tinggi, tetapi perpanjangan menurunprinsip teknologi & metalurgi -
suharno-UNS -2008
Klasifikasi baja karbon (Van Vlak,
1981)Jenis dan
kelas
Kadar
karbon (%)
Kekuatan
luluh
(kg/mm2)
Kekuatan
tarik
Penggunaa
n
Baja karbon
rendah
Baja lunak
khusus
0.08 18 – 28 36 – 26 Pelat tipis
Baja sangat
lunak
0.08 – 0.12 20 – 29 36 – 42 Batang
kawat
Baja lunak 0.12 – 0.20 22 – 30 38 – 48 Konstruksi
umum
Baja karbon
sedang
Baja ½
lunak
0.20 – 0.30 24 – 36 44 – 55 Konstruksi
umum
Baja ½
keras
0.30 – 0.40 30 – 46 50 – 60 Alat-alat
mesin
Baja karbon
tinggi
Baja keras 0.40 – 0.50 34 – 46 58 – 70 Alat-alat
mesin
Baja sangat
kerasa
0.50 – 0.80 36 – 47 65 – 100 Perkakas
rel, pegas
dan kawat
piano
prinsip teknologi & metalurgi -
suharno-UNS -2008
Klasifikasi baja karbon rendah
Banyak di gunakan untuk konstruksi umum
Pengelompokkan berdasar kekuatan tarik = st 0, st 34, st 37, st 50, st 60, st
70
Pengelompokkan berdasar persyaratan deoksidasi, cara pembekuan dan
distribusi rongga = baja kil, semi kil, baja rim
Sebuatan Kekuatan
tarik
(kg/mm2)
Reganga
n (%)
Kada
r (%)
Sifat
St 00 Sampai 50 30 – 26 0.12 Mutu perdangan tidak dijamin,
dapat dilas
St 34 34 – 42 30 – 36 0.12 Dapat disepuh keras, dapat di
las
St 37 37 – 45 26 – 23 0.16 Dapat disepuh keras, dapat di
las
St 50 50 – 60 22 – 28 0.35 Dapat dikeraskan, dapat di
kempa
St 60 60 – 70 17 – 13 0.45 Dapat sangat di keraskan
St 70 70 – 85 12 – 8 0.55 Dapat ditempa
Penggolongan baja konstruksi dan sifatnya (Van Vlak)
prinsip teknologi & metalurgi -
suharno-UNS -2008
Faktor-faktor yang sangat mempengaruhi mampu dari baja
karbon rendah adalah kekuatan tarik dan kepekaan terhadap
retak las
• Kekuatan tarik baja karbon rendah dapat di pertinggi dengan menaikkan kadar karbon(C) dan menurunkan kadar mangan (Mn)
• Baja karbon rendah mempunyai kepekaanretak las yang rendah bila di bandingkandengan baja karbon lain atau baja karbonpaduan.
• Retak las yang terjadi pada pengelesan pelattebal dapat dihindari dengan pemanasanmula atau menggunakan elektroda hidrogenrendah
prinsip teknologi & metalurgi -
suharno-UNS -2008
Proses pembekuan dan
transformasi baja tahan karat (
stainless steel)• Stainless steel : tahan korosi , tahan oksidasi
suhu tinggi, kekuatan tarik tinggi
• Sifat diatas ada karena penambahan unsurpaduan terutama Cr (tidak lebih 10%) dan Ni
• Pengelasan sulit di banding baja karbon
• Proses pengelasan yang sulit diatasi denganpre-heat dan post-heat
prinsip teknologi & metalurgi -
suharno-UNS -2008
Klasifikasi baja tahan karat
• Baja tahan karat austenitic = Unsur Ni bersamadengan C, Mn dan N
• Baja tahan karat ferritic = Cr ditambah Si, Mo danNb
• Baja tahan karat martensitic
• Baja tahan karat duplex (austenitic-ferritic)
Struktur mikro stainless steel dapat diprediksiberdasar komposisi kimia yaitu denganmenggunakan diagram schaefflcr dimana unsurpenstabil austenite dan ferrite di plot dalam bentukNi ekuivalen Cr ekuivalen
prinsip teknologi & metalurgi -
suharno-UNS -2008
• Baja stainless steel dapat di las dengan baja lunak ataubaja karbon rendah
• Baja SUS 304 (0.08 – 0.1% C, 18-20% Cr dan 8-11% Ni pada saat dilas cenderung menunjukkan gejala welt decay atau sensitif karena korosi.
• Struktur mikro yang terbentuk pada pengelasan stainless steel tidak dipengaruhi laju pendinginan setelahpengelesan, tetapi oleh komposisi kimia baja tahan karat
• Pada umumnya struktur mikro baja tergantung kecepatanpendinginan dari suhu austenit sampai suhu kamar, yang juga mempengaruhi sifat-sifat mekanik
• Hubungan kecepatan pendinginan dan struktur mikrodigambarkan dalam diagram waktu-temperatur –continous cooling transformation
• Diagram ini digunakan untuk membahas pengaruhstruktur terhadap retak las, keuletan dan ketangguhan las
prinsip teknologi & metalurgi -
suharno-UNS -2008
Heat Affected Zone
• Ketika pengelasan berlangsung, logam indukdisekitar logam las akan mengalami siklustermal berupa pemanasan sampai mendekatititik cair yang diikuti dengan pendinginan
• Struktur mikro dan sifat-sifat mekanis yang terkandung mengalami perubahan
• Zona ini dinamakan heat affected zone
• Selain siklus termal, daerah ini dipengaruhioleh jenis perlakuan mekanis dan perlakuanpanas sebelum pengelasan
prinsip teknologi & metalurgi -
suharno-UNS -2008
Istilah ilmu bahan• Anil = pemanasan dalam waktu lama disusul dengan pendinginan terkendali
untuk pelunakan
• = Pada anil penuh terbentuk austenit, kemudian baja didinginkanperlahan-lahan sehingga terbentuk perlit
• Austenit (γ) = besi kubik pemusatan sisi/ paduan besi KPS. Perlakuan panasuntuk melarutkan karbon dalam besi KPS
• Baja eutektoid = baja dengan kandungan karbon yang memberikan perlit100% sewaktu di anil
• Baja karbon = Paduan Fe-C dengan kandungan paduan minimal
• Baja paduan rendah = baja dengan kandungan paduan <5% selain karbon. Fasa keseimbangan berkaitan dengan diagram Fe-Fe3C
• Baja tahan karat (stainless steel) = baja paduan tinggi (mengandung Cr atauCr+Ni) yang dirancang khusus tahan korosi /dioksidasi
• Batas solubilitas = jumlah maksimum bahan yang larut tanpa terjadi kejenuhan
• Berat atom = massa atom dinyatakan dalam satuan massa atom (gram/mol)
• Berat jenis massa = massa di bagi volume total , termasuk pori
• Berat jenis sesungguhnya = massa di bagi volume sesungguhnya (volume tanpa pori)
• Berat molekul = masssa 1 molekul (sma), atau massa 9.6 x 1024 molekul(gr). Massa dari berat suatu rumus kimia
• Besi cor = Paduan Fe – C, kaya karbon yang dapat menghasilkan cairaneutektik selama solidifikasi. Kadar karbon yang dapat larut dalam austenit>2%
• Besi cor kelabu = besi cor dengan serpih grafik yang bila patah mempunyaipermukaan patah berwarna kelabu
• Besi cor mampu tempa = besi cor yang mengalami grafitisasi sesudahsolidifikasi. Grafit berbentuk klaster yang dikenal juga dengan karbon temper
• Besi cor modular/besi cor duktil = besi cor dengan grafit blat (spherulit) yang terbentuk selama solidifikasi
• Besi cor putih = besi cor dengan Fe3C
• Diagram fasa = gambar daerah fasa yang stabil dengan dekomposisi dan lingkungan (temperatur) sebagai koordinat
• Diagram 1 fasa = diagram fasa yg mengandung larutan tak jenih tunggal
• Diagram 2 fasa = diagram fasa melampaui kurva batas kelarutan sehinggaada fasa kedua
• Deskomposisi austenit = reaksi euteletoid yang mengubah austenit menjadi(α + karbida)
• Diagram besi karbon = diagram keseimbangan besi & karbon , tanpa Fe3C
• Fasa = bagian sistem bahan yang homogen secara fisis
• Ferit eutektoid = ferit yang terbentuk (bersama karbida) sewaktu terjadidekomposisi austenit
• Ferit proeutektoid = ferit yang memisahkan diri dari austenit diatastemperatur eutektoid
• Ferit (α) = besi kubik pemusatan ruang
• Karbida (Ć) = senyawa logam dan karbon, biasanya karbida besi (Fe3C)
• Komponen (fasa) = bahan kimia dasar yang diperlukan untuk membentukcampuran atau larutan kimia
• Komposisi eutektik = analisis fasa larutan cairan dengan temperatur pencairan minimum (pada perpotongan kurva solubilitas)
• Komposisi eutektoid = analisis fasa larutan padat dengan suhudekomposisi minimal (pada perpotongan dua kurva kelarutan padat)
• Kubik pemusatan ruang (kpr) = titik pusat kubus identik dengan titik sudut
• Kubik pemusatan sisi (kps)= pusat permukaan kubus identik dengan titiksudut kubus
• Martensit temper = struktur mikro dua fasa dari ferit dan karbida yang diperoleh dengan pemanasan martensit
• Martensit = hasil transformasi fasa tanpa difusi dengan mekanismegeser. Baja kadar karbon > 0.15% , martensit terbentuk bersifat keras, rapuh dan memiliki fasa tetragonal yang lewat jenuh dengan karbon
• Pergeseran eutektoid = perubahan temperatur dan analisiskarbon reaksi eutektoid yang terjadi akibat penambahan unsurpaduan
• Perlit (α+Ć) = campuran ferit dan karbida berbentuk lamel yang terjadi akibat dekomposisi austenit dengan komposisi eutektoid
• Presipitasi = pemisahan diri dari suatu larutan terlalu jenuh
• Reaksi fasa-padat = reaksi perubahan struktur mikro dalambahan padat; pertumbuhan butir, rekristalisasi, perubahanpolimorfi, larutan padat, presipitasi, dekomposisi entektoid dan pembentukan martensit
• Solder (Pb-Sn) = logam mencair dibawah 4250C yang digunakan untuk penyambungan
• Solidus = tempat kedudukan temperatur, dibawahnya bendapadat yang stabil
• Temper = proses meningkat ketangguhan, martesit dipanaskansehingga terbentuk struktur mikro ferit + karbida
Peleburan besi
❑Berasal dari biji besi = persenyawaan besi dan zatasam (oksida besi)
❑Besi asal tambang berdasar kandungan bahan:
▪Biji besi magnet oksida; mengandung bahanmagnet (Fe204), warna coklat, kadar besi 50%
▪Biji besi haematite ; mengandung mineral haematite (Fe2O3), warna coklat kemerah-merahan, kadar besi 40-65%
▪Biji besi spaat karbonat ; mengandung mineral siderite (FeCO3), kandungan besi 30%
❑ Sifat oksida besi berbeda dengan sifat unsur besi
❑ Memisahkan zat asam dari dari biji besi di gunakan dapurtinggi ( tinggi 30 mtr, diameter 6 mtr)
❑ Terjadi proses peleburan, proses reduksi biji besi menjadibesi
❑ Output = besi kasar kelabu dan besi kasar putih
❑ Besi kasar kelabu berasal dari biji besi yg mengandungsilisium, sifat mudah mencair dan mengalir
❑ Besi kasar putih berasal dari besi yg mengandung mangaan, zat arang tetap terikat pada besi setelah membeku, kadararang memberikan sifat rapuh sehingga sulit ditempa, titik cairbesi akan turun apabila kandungan karbon bertambah
Besi tuang
❑Suhu cair besi rendah (1100s/d1200oC) namun keras dan rapuh = berasal dari bijibesi dengan kadar zat arang tinggi
❑Silisium = Penambahannya digunakan untukmenambah kekuatan benda danmempertinggi titik cair
❑Fosfor = memudahkan penuangan namunbesi tuang jadi rapuh
❑Nikel dan khrom = Penambahannyameningkat syarat-syarat mutu
Baja paduan
❑Terbagi 3 =
▪baja konstruksi,
▪baja untuk alat-alat,
▪baja spesial (baja anti karat dan baja tahanpanas
❑Unsur paduan :
▪Ferrite (Ni, Mn, Cr, Mo) = baja menjadi kuat danulet
▪Cementite (Cr, W, Mo, V) = bereaksi dengankarbon dalam baja, membentuk carbide
Diagram Pb-Sn. Menunjukkan komposisi fasa dan memungkinkan
perhitungan kuantitas fasa campuran timah hitam-timah putih pada
sebarang suhu
Sn=Timah
Pb=Timbel (timah hitam)
Diagram AL2O3-ZrO2. Garis likuiditas membatasi suhu terendah untuk
bentuk cair. Garis solidus merupakan batas atas untuk bentuk padat.
Rentang pembekuan padat + cair terletak diantara kedua garis
tersebut. Keduanya berbentuk eutektik, disini fasa tunggal mencair
Diagram SiO2-Al2O3. Diagram fasa untuk bahan bukan logam
digunakan dengan diagram fasa logam. Perbedaan terletak pada waktu
yang diperlukan untuk mencapai keadaan stabil. Bahan bukan logam
memerlukan waktu yang lebih lama
Diagram Ag –Cu (Paduan Pb – Sn). Pada 1500C, paduan 80 Pb – 20
Sn terdiri dari α dan β. Komposisi α ditentukan oleh kurva solubilitas.
Pada suhu ini (1500C), batas daya larut adalah 10% Sn (dan 90%Pb)
dalam fasa α kps
• Besi dan baja sering diberi perlakuan panas agar memiliki struktr mikro yang kuat
• Baja berkuatan tinggi di peroleh dengan mengubah fasa austenit yang mengandung karbon dalam bentuklarutan pada temperatur tinggi, menjadi fasa martensit dengan pencelupan dingin pada temperaturrendah
• Martensit adalah larutan pada karbon yang mempunyai bentuk tetragonal
• Pencelupan dingin pada baja berkadar 0.4% C atau lebih mempunyai kekuatan mulur 1.700 Mpa ataulebih, tetapi bersifat getas dan baru dapat dipakai setelah diadakan penemperan untuk memperolehkeliatan walau kekuatan agak menurun.
• Martensit dikuatkan oleh unsur karbon. Penambahan Mn, Si, Ni, Cr, Mo dan unsur lain akan memperbaikikeras dan keuletan
• Mengendalikan Austenit dalam keadaan kurang stabil pada temperature 400 – 550 C, diderfomasisebelum terjadi transformasi, didinginkan tiba tiba akan menghasilkan martensit yang sangat halus,memiliki sejumlah kisi, sehingga memiliki kekuatan tinggi. Ini disebut metoda “Ausforming”
Siklus suhu-waktu untuk menjelaskanproses perlakuan panas (Heat treating).
Heat treating : Baja dipanaskan padasuhu yang tinggi untuk mengubahsifatnya.
Proses yang dilakukan :
a. Penganilan (annealing)
b. Normalisasi
c. Pengerasan (through-hardening)
d. Celup dingin (quench)
e. Temper
f. Pengerasan kulit ( case hardening)
a. RT = suhu ruang normal
b. LC = suhu kritis dibawah dimana
ferit mulai berubah menjadi
austenite selama pemanasan baja
c. UC = suhu kritis atas, perubahan
berakhir. Pada baja dengan karbon
sedang (0.3-0.5%) UC adalah
1500F/822C)