PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK

besi

baja

I. Besi baja campur

besi tuang

A. Logam

II. Non besi

Bahan Teknik

B. Non Logam

A. Logam

I. Besi dari dalam tanah (tambang) :

ad. a : Besi

~ besi murni kadar C : 0 – 0,3 %

~ sifat : (1) lunak

(2) liat

(3) tidak dapat dikeraskan

ad. b : Baja

~ kadarC : 0,3 – 1,7 %

~ sifat : (1) lebih keras dari pada besi dan lebih rapuh

(2) dapat dikeraskan

Cara pengerasan baja : dengan ‘quench’ (disepuh)

baja dipanaskan s/d diatas suhu rekristalisasi (+ > 700oC)

mendadak didinginkan di dalam air/minyak

Hasil : baja keras, tapi rapuh

(semakin tinggi kadar C semakin keras dan rapuh)

Cara melunakkan baja dengan ‘normalizing’Cara : sama dengan pengerasan tetapi dalam proses pendinginannya

dilakukuan perlahan-lahan

ad. c : Baja campur

Tujuan : untuk menaikkan sifat fisis dan kimiawi dengan pencampuran baja cmpur

(alloy steel)

SIFAT-SIFAT BAHAN :

Sifat Mekanik bahan

- Regangan (strain)

- Tegangan (stress)

- Kekuatan (strength)

- Keuletan (ductility)

- Ketangguhan (toughness)

Penjelasan :

Bahan + energi ∴ produk berguna

(dipilih dengan sifat optimum)

Keterangan :

Regangan (strain) : besarnya ‘deformasi’ per satuan panjang

Tegangan (stress) : gaya per satuan luas

Kekuatan (strength) : ukuran besar gaya yang diperlukan untuk mematahkan

atau merusak suatu bahan

> Keuletan (ductility) ⋍ besar regangan ‘permanen’ yang terjadi sebelum patah

> Ketangguhan (toughness) ⋍ jumlah energi yang diserap bahan hingga patah

‘Deformasi’ : regangan awal berbanding lurus dengan besarnya tegangan.

bersifat : reversible (mampu balik)

Regangan leleh yang mampu balik “Regangan elastis”

Modulus Elastis (Modulus Young) perbandingan antara tegangan (s) dan regangan

mampu balik (e)

Atau : E = s/e E = Modulus Young, MPa (Mega Pascal)

1 Pascal = 1 N/m^2

= 0,145 x 10^-3 psi

1000 psi = 6,894 MPa

S S S S aktual

St

St Yp Sb Sb normal

e e e e

(a) (b) (c) (d)

Keterangan :

(a) : Bahan tidak ulet, tidak ada deformasi plastis ‘besi cor’

(b) : Bahan ulet dengan titik luluh ‘baja karbon rendah’

(c) : Bahan ulet tanpa titik luluh yang jelas ‘aluminium’

(d) : Kurva tegangan sesungguhnya tegangan dan tegangan nominal – regangan

Sb : Kekuatan patah

St : Kekuatan tarik

Sy : Kekuatan luluh

Yp : Titik luluh (Yield point)

X : Titik patah

ef : Perpanjangan elongation (regangan sebelum patah)

Gambar : Diagram tegangan – regangan

Sifat Mekanik Bahan

Sifat atau Karakteristik Lambang Definisi SatuanSI

SatuanBritania

Tegangan

Regangan

Modulus Elastisitas

Kekuatan: luluh

: tarik

Keuletan

- Perpanjangan- Susut penampang

Ketangguhan

Kekarasan

s

e

E

Sy

St

ef

Gaya/satuan luas - (F/A)

Fraksi deformasi (𝚫L/L)Tegangan/regangan elastisTeg. Pada waktu gagal, patah, putusKetahanan terhadap deformasiplastik mulaKekuatan maks. (berdasar ukuranmula)Besar deformasi plastis sampaipatah(Lf – Lo)/Lo(Ao – Af)/Ao

Energi yang diperlukan patah

Ketahanan terhadap deformasiplastis

Pascal (N/m^2)

-

Pascal

Pascal

Pascal

(%)(%)

Joule

psi (lbf/in^2)

-

psi

psi

psi

(%)(%)

lbf.ft

Penjelasan :

Tiga cara menentukan kekerasan :

- Brinell digunakan penekan yang besar

kekerasan ⋍ diameter penekan (1 – 4 mm)

- Rockwell digunakan penekan yang kecil

kekerasan ⋍ kedalaman identasi

- Vickers digunakan penekan intan bebentuk piramida.

MPa

2000 baja

1000

kuningan

500 besi cor

Bilangan Kekerasan Brinell

0 200 400 600Gambar 1.2. Grafik Hubungan antara Kekuatan Tarik dan Bilangan Kekerasan Brinell –

untuk Baja, Kuningan dan Besi cor.

> KARAKTERISTIK TERMAL

Kapasitas panas (heat capacity) ⋍ perubahan kandungan kalor per °C.

Panas jenis (specific heat) ⋍ perbandingan antara kapasitas kalor bahan dengan kapasitas kalor air.

Kapasitas panas air = 1 kal/g °C = 4,184 Joule/g °C = 1 BTU/lb °F.

Muai panas (thermal expansion)

> ; = koefisien muai linier (suhu berubah berubah)

Daya hantar panas (thermal conductivity), k

ad. d : besi tuang

Kadar C : 2,3 – 4,5 %

cast iron : sifat - sangat keras dan sangat rapuh

- tak dapat dilunakkan

putih disebabkan karena :

Besi tuang - kecepatan pendinginannya

kelabu - unsur silikon

Besi tuang tak dapat dibentuk atau diubah-ubah

pembuatan bentuk dengan ‘mengecor’

fisis

> Sifat :

mekanis

Sifat fisis : ketahanan terhadap : - suhu tinggi

- daya hantar panas

- daya hantar listrik

- dll

Sifat mekanis : - kekuatan- kekerasan- dll

Penjelasan :

> Sifat Fisis

Beberapa bahan yang digunakan untuk meningkatkan sifat fisis dari baja campuran :

- Chrom - Nikel

- Wolfram - Canadium

- Titanium - dll

Salah satu baja campur (Alloy steel) adalah “stainless steel” (baja tahan karat)

Stainless steel dibedakan menjadi : 1. tipe Austenit

2. tipe Ferritic

3. tipe Martensit

ad 1. ST. tipe Austenit

Paling tahan terhadap sifat asam

sifat lunak

campuran Cr = 10 – 27 %; Ni = 6 – 22 %; C < 0,15 %, juga mengandung titanium.

sifat lain : dapat di-‘las’ dengan baik.

ad 2. ST. tipe Ferritic

Sifat : diantara sifat Austenit dan Martensit

Kadar : Cr = 10 – 17 %; Ni = - ; C < 0,2 %

ad 2. ST. tipe Martensit

Kadar : Cr = 10 – 16 %; C < 0,2 – 1,2 %

Sifat : - keras dan rapuh sebagai : alat potong

- tidak memiliki sifat lunak tak dapat di-las (retak-retak)

Ditinjau dari segi harga : Austenit > Ferritic > Martensit

mahal murah

di pasaran dijual dengan kode-kode : S 316; 324; 516

secara keseluruhan cukup mudah diperoleh di pasaran dengan harga terjangkau.

dengan asam yang kuat stainless steel dapat hancur.

> Sifat Mekanis

yang banyak dijumpai : HSS (Hight Speed Steel) lebih keras dan kuat

HSS + titanium lebih ringan dan keras sekali (kuat)

baik dan sangat mahal dapat ditingkatkan sifatnya dengan + kadar wolfram murah