MATERIAL TEKNIK 8.12 – 8.15 PERDANA ZHAFIRIN (TOB/7) SAHRI MAULANA (TOB/ )

2013

MATERIAL TEKNIK

1

8.12 PERILAKU MULUR

Sebuah pengujian mulur umumnya berupa menundukkan spesimen untuk beban konstan

atau stress sambil mempertahankan suhu konstan, deformasi atau regangan diukur dan digambar

sebagai fungsi waktu berlalu. Kebanyakan tes adalah tipe beban konstan, yang menghasilkan

informasi yang bersifat teknik, tes konstan stress yang digunakan untuk memberikan pemahaman

yang lebih baik tentang mekanisme mulur.

Gambar 8.28

Gambar 8.28 adalah gambaran skematis khas mulur beban konstan perilaku logam. Setelah

penerapan beban ada deformasi sesaat, seperti yang ditunjukkan pada gambar, yang benar-benar

elastis. Kurva mulur dihasilkan terdiri dari tiga wilayah, masing-masing memiliki fitur regangan-waktu

tersendiri. Mulur primer atau transient terjadi pertama, ditandai oleh laju regangan terus menurun

tingkat, yaitu, kemiringan kurva berkurang dengan waktu. Hal ini menunjukkan bahwa materi

mengalami peningkatan ketahanan mulur atau pengerasan regangan deformasi menjadi lebih sulit

karena bahan yang tegang. Untuk sekunder melur, kadang-kadang disebut mulur keadaan-seimbang,

tingkat konstan, yaitu, alur menjadi linear. Hal ini sering tahap mulur yang dari durasi terpanjang. Itu

kekonstanan laju mulur dijelaskan atas dasar keseimbangan antara bersaing proses pengerasan

regangan dan pemulihan, pemulihan menjadi proses dimana bahan menjadi lebih lembut dan

mempertahankan kemampuannya untuk mengalami deformasi. Perpecahan Kegagalan tersebut

MATERIAL TEKNIK

2

sering disebut sebagai dan hasil dari mikrostruktur dan / atau perubahan metalurgi, misalnya,

pemisahan batas butir, dan pembentukan retak internal rongga, dan rongga udara.Dampak dari

mulur ini semua mengarah pada menurun pada luas penampang efektif dan peningkatan laju

regangan.

Untuk bahan logam, tes mulur dilakukan dalam ketegangan uniaksial menggunakan

spesimen yang memiliki geometri yang sama seperti untuk tes tarik (Gambar 6.2). Di lain sisi, tes

kompresi uniaksial lebih cocok untuk bahan rapuh, ini memberikan ukuran yang lebih baik dari sifat

intrinsik mulur karena tidak ada tegangan amplifikasi dan perambatan retak, seperti pada beban

tarik. pengujian tekan spesimen umumnya silinder benar atau pipa paralel memiliki panjang dan

diameter rasio mulai dari sekitar 2 sampai 4.

Mungkin saja parameter yang paling penting dari tes mulur dapat dilihat pada kurva

(Gambar 8.28), ini sering disebut minimum atau steady-state laju mulur. Kurva tersebut adalah

parameter desain teknik yang dipertimbangkan untuk penggunaan dalam jangka waktu tertentu,

seperti komponen pembangkit listrik tenaga nuklir yang dijadwalkan untuk beroperasi selama

beberapa dekade.

8.13 MULUR DAN EFEK TEMPERATUR

Suhu dan tingkat tegangan mempengaruhi karakteristik mulur (Gambar 8.29). Pada suhu

jauh di bawah 0.4Tm, dan setelah awal Deformasi. Bersama dengan meningkatnya stres atau suhu

akan diikuti:

(1) regangan seketika pada saat penerapan stres meningkat,

(2) laju mulur steady state meningkat, dan

(3) masa pakai pecahnya menjadi berkurang.

MATERIAL TEKNIK

3

Gambar 8.29

Hasil tes pecahnya mulur yang paling sering disajikan sebagai logaritma stres versus

logaritma pecahnya masa pakai. Gambar 8.30 adalah salah satu alur tersebut untuk S-590 paduan

yang seperangkat hubungan linear dapat terlihat eksis di setiap suhu. Untuk beberapa paduan dan

lebih dari rentang stres cukup besar. Untuk beberapa paduan dan rentang mulur yang lebih besar,

non-linear dapat diamati dikurva.

Gambar 8.30

MATERIAL TEKNIK

4

Secara empiris telah dikembangkan di mana steady state mulur menilai sebagai fungsi

tegangan dan suhu dinyatakan.

Ketergantungan pada tegangan dapat ditulis di mana K1 dan n adalah konstanta material.

Sebuah kurva logaritma dari dibandingkan logaritma menghasilkan garis lurus dengan kemiringan n

hal ini ditunjukkan pada Gambar 8.31 untuk S-590 paduan di empat suhu

Gambar 8.31

Sekarang, ketika pengaruh suhu disertakan,

Di mana K2 dan Qc adalah konstanta, Qc disebut energi aktivasi untuk mulur. Beberapa

mekanisme teoritis telah diusulkan untuk menjelaskan perilaku mulur untuk berbagai bahan,

mekanisme ini melibatkan stres akibat difusi kekosongan, difusi batas butir, pergerakan dislokasi,

dan batas butir sliding.

Masing-masing mengarah ke nilai yang berbeda dari stres eksponen n dalam Persamaan

8.19. memiliki kemungkin untuk menjelaskan mekanisme mulurnya bahan tertentu dengan

membandingkan eksperimental n nilai dengan nilai-nilai diprediksi untuk berbagai mekanisme.

MATERIAL TEKNIK

5

Selain itu, korelasi telah dibuat antara energi aktivasi untuk mulur (Qc) dan energi aktivasi untuk

difusi (Qd, Persamaan 5.8). Peta ini menunjukkan rezim suhu tegangan (atau daerah) atas berbagai

mekanisme yang beroperasi. Konstanya kontur laju regangan sering juga disertakan.

8.14 METODE PERHITUNGAN DATA

Kebutuhan data mulur sering digunakan, namun data tersebut tidak mudah didapatkan. Hal

ini terutama terjadi untuk dampak lama (pada urutan tahun). Salah satu solusi untuk permasalahan

ini melibatkan pengujian mulur dan / atau merayap pengujian pecah pada temperatur lebih dari

yang dibutuhkan, untuk waktu yang lebih pendek, dan pada tingkat tegangan sebanding, dan

kemudian membuat perhitungan sesuai dengan dalam kondisi. Sebuah prosedur perhitungan umum

digunakan Larson-Miller.

Di mana C adalah konstanta (biasanya pada urutan 20), untuk T dalam Kelvin dan pecah

masa pakai tr dalam jam. Pecahnya masa pakai bahan tertentu diukur pada beberapa tingkat stres

tertentu akan berbeda dengan suhu sehingga parameter ini tetap konstan. Atau, data dapat

direncanakan sebagai logaritma stres versus Larson-Parameter Miller, seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 8.32. Pemanfaatan teknik ini adalah ditunjukkan dalam desain

Gambar 8.32

MATERIAL TEKNIK

6

8.15 PADUAN UNTUK PENGGUNAAN SUHU TINGGI

Beberapa faktor yang mempengaruhi karakteristik mulur logam. Ini suhu lebur,

modulus elastisitas, dan ukuran butir. Secara umum, semakin tinggi suhu lebur, semakin besar

modulus elastisitas, dan semakin besar ukuran butir, semakin baik ketahanan material tersebut.

Sehubungan dengan ukuran butir, butir yang lebih kecil memungkinkan lebih batas butir geser, yang

menghasilkan tingkat mulur lebih tinggi. Efek ini mungkin berlawanan dengan pengaruh ukuran butir

pada perilaku mekanis pada suhu.

Baja tahan karat (Bagian 11.2) dan superalloy (Bagian 11.3) secara khusus tahan

merayap dan biasanya digunakan dalam aplikasi layanan suhu tinggi. Ketahanan mulur dari

superalloy ditingkatkan oleh solid paduan dan juga dengan pembentukan fase endapan. Selain itu,

teknik pemrosesan yang canggih telah dimanfaatkan; salah satu teknik tersebut adalah pembekuan

terarah, yang menghasilkan biji-bijian yang sangat baik memanjang atau komponen kristal tunggal.

Menggunakan data Larson-Miller untuk S-590 paduan yang ditunjukkan pada Gambar 8.32,

memprediksi waktu untuk pecah untuk komponen yang mengalami stres untuk 140 Mpa

(20.000 psi) pada 800? C (1073 K).

Cara

Dari Gambar 8.32, pada 140 MPa (20.000 psi) nilai dari Larson-Miller Parameter adalah 24,0 ×

103, untuk T dalam K dan tr dalam h, karena itu,

MATERIAL TEKNIK

7

KESIMPULAN

8.12 PERILAKU MULUR

Deformasi plastik tergantung waktu logam mengalami beban konstan (atau stres) dan pada

suhu lebih besar dari sekitar 0.4Tm disebut mulur.

Kurva mulur khas (regangan terhadap waktu) biasanya akan menunjukkan tiga wilayah yang

berbeda.

Pentingnya parameter desain tersedia dari kurva seperti itu termasuk steady-state laju

creep (kemiringan daerah linier) dan pecah masa pakai (Gambar 8.28).

8.13 MULUR DAN EFEK TEMPERATUR

Suhu dan tingkat tegangan berpengaruh pada perilaku mulur.

Peningkatan awal deformasi sesaat

Kenaikan laju creep steady-state

Sebuah berkurangnya masa pecah

Sebuah perhitungan analitis disajikan yang berkaitan dengan suhu dan stres Ekstrapolasi

Metode Data

8.14 METODE PERHITUNGAN DATA

Penghitungan data uji mulur untuk suhu rendah/ waktu panjang mungkin dapat

menggunakan logaritma dari stres terhadap parameter Larson-Miller untuk paduan tertentu

(Gambar 8.32).

8.15 PADUAN UNTUK PENGGUNAAN SUHU TINGGI

Logam paduan yang sangat tahan merayap memiliki modulus elastisitas yang tinggi dan suhu

leleh, ini termasuk superalloy, baja stainless, dan logam tahan api. Berbagai teknik

pengolahan yang digunakan untuk meningkatkan mulur sifat bahan tersebut.