SIFAT SIFAT MATERIAL1. SIFAT LISTRIKSifat sifat listrik dari bahan yang terpenting adalah : ketahanan dari suatu bahan terhadap aliran listrik dan daya hantarnya , dan tidak semua bahan mempunyai daya hantar listrik yang sama. Sifat - sifat listrik tersebut yaitu :a) Konduktivitas. Menyatakan seberapa mudahnya suatu material dapat menghantarkan arus listrik. Semakin banyak elektron bebas di dalam suatu konduktor, konduktivitasnya semakin tinggi. Selain itu, sifat ini juga menggambarkan interaksi antara medan listrik dan elektron. Kalau elektron terpapar medan listrik, akan timbul gaya, sehingga elektronnya akan bergerak atau mengalir, sehingga terbentuklah arus listrik.b) Permitifitas. Menyatakan seberapa mudahnya material untuk terpolarisasi dan ini juga terkait kepada kemampuan penyimpanan energy.c) Permeabilitas. Mirip dengan permitivitas, permeabilitas berarti kemampuan untuk ditembus. Hanya saja, yang menembus di sini adalah medan magnet. Dengan kata lain, permeabilitas ini menyatakan apakah suatu material mudah dipengaruhi oleh medan magnet atau tidak. Seperti yang kita tahu, dalam suatu atom, elektron mengelilingi inti atom. Ada elektron yang bergerak, berarti ada arus (ingat definisi arus listrik?). Dari persamaan Maxwell, kita tahu bahwa arus akan menghasilkan medan magnet. Pada umumnya, arus ini bergerak secara acak sehingga material tidak bersifat sebagai magnet. Kalau ada medan magnet dari luar, maka arus-arus ini arahnya akan teratur sehingga material tersebut dapat menjadi magnet. Nah, seberapa mudah suatu material menjadi magnet? Sifat inilah yang diukur oleh besaran permeabilitas. 2. SIFAT KIMIASifat Kimia Sifat kimia adalah sifat yang dimiliki oleh bahan yang berhubungan dengan tingkat reaktifitas terhadap zat lain. yang termasuk dalam katogori sifat kimia bahan adalah: ketahanan terhadap korosi, aktifitas. daya larut, potensial elektrokimia dan sebagainya.Bahan yang menunjukkan ketahanan terhadap serangan korosi disebut sebagai bahan tahap korosi . Dan bahan yang dapat melarutkan bahan lain disebut sebagai bahan pelarut.3. SIFAT MEKANIKSifat mekanik material, merupakan salah satu faktor terpenting yang mendasari pemilihan bahan dalam suatu perancangan. Sifat mekanik dapat diartikan sebagai respon atau perilaku material terhadap pembebanan yang diberikan, dapat berupa gaya, torsi atau gabungan keduanya. Dalam prakteknya pembebanan pada material terbagi dua yaitu beban statik dan beban dinamik. Perbedaan antara keduanya hanya pada fungsi waktu dimana beban statik tidak dipengaruhi oleh fungsi waktu sedangkan beban dinamik dipengaruhi oleh fungsi waktu.Untuk mendapatkan sifat mekanik material, biasanya dilakukan pengujian mekanik. Pengujian mekanik pada dasarnya bersifat merusak (destructive test), dari pengujian tersebut akan dihasilkan kurva atau data yang mencirikan keadaan dari material tersebut.Setiap material yang diuji dibuat dalam bentuk sampel kecil atau spesimen. Spesimen pengujian dapat mewakili seluruh material apabila berasal dari jenis, komposisi dan perlakuan yang sama. Pengujian yang tepat hanya didapatkan pada material uji yang memenuhi aspek ketepatan pengukuran, kemampuan mesin, kualitas atau jumlah cacat pada material dan ketelitian dalam membuat spesimen. Sifat mekanik tersebut meliputi antara lain: kekuatan tarik, ketangguhan, kelenturan, keuletan, kekerasan, ketahanan aus, kekuatan impak, kekuatan mulur, kekeuatan leleh dan sebagainya.Sifar-sifat mekanik material yang perlu diperhatikan: Tegangan yaitu gaya diserap oleh material selama berdeformasi persatuan luas. Regangan yaitu besar deformasi persatuan luas. Modulus elastisitas yang menunjukkan ukuran kekuatan material. Kekuatan yaitu besarnya tegangan untuk mendeformasi material atau kemampuan material untuk menahan deformasi. Kekuatan luluh yaitu besarnya tegangan yang dibutuhkan untuk mendeformasi plastis. Kekuatan tarik adalah kekuatan maksimum yang berdasarkan pada ukuran mula. Keuletan yaitu besar deformasi plastis sampai terjadi patah. Ketangguhan yaitu besar energi yang diperlukan sampai terjadi perpatahan. Kekerasan yaitu kemampuan material menahan deformasi plastis lokal akibat penetrasi pada permukaan.

4. SIFAT FISIKSifat fisik adalah kelakuan atau sifat-sifat material yang bukan disebabkan oleh pembebanan seperti pengaruh pemanasan, pendinginan dan pengaruh arus listrik yang lebih mengarah pada struktur material. Sifat fisik material dapat dilihat secara langsung tanpa melakukan pembebanan dan telah ada pada material tersebut.Sifat fisik material antara lain : temperatur cair, konduktivitas panas dan panas spesifik.Struktur material sangat erat hubungannya dengan sifat mekanik. Sifat mekanik dapat diatur dengan serangkaian proses perlakukan fisik. Dengan adanya perlakuan fisik akan membawa penyempurnaan dan pengembangan material bahkan penemuan material baru.5. SIFAT TEKNOLOGISifat teknologi adalah sifat suatu bahan yang timbul dalam proses pengolahannya. Sifat ini harus diketahui terlebih dahulu sebelum mengolah atau mengerjakan bahan tersebut. Produk dengan kekuatan tinggi dapat dibuat dengan proses pembentukan, misalnya dengan pengerolan atau penempaan. Produk dengan bentuk yang rumit dapat dibuat dengan proses pengecoran. Sifat-sifat teknologi diantaranya sifat mampu las, sifat mampu cor, sifat mampu mesin dan sifat mampu bentuk. Sifat material terdiri dari sifat mekanik yang merupakan sifat material terhadap pengaruh yang berasal dari luar serta sifat-sifat fisik yang ditentukan oleh komposisi yang dikandung oleh material itu sendiri.

6. SIFAT MAGNETIKSifat magnetik adalah sifat material untuk merespon medan magnet. apakah suatu material mudah dipengaruhi oleh medan magnet atau tidak. Dari persamaan Maxwell, kita tahu bahwa arus akan menghasilkan medan magnet. Pada umumnya, arus ini bergerak secara acak sehingga material tidak bersifat sebagai magnet. Kalau ada medan magnet dari luar, maka arus-arus ini arahnya akan teratur sehingga material tersebut dapat menjadi magnet. 7. SIFAT THERMAL

Sifat termal adalah sifat material yang dipengaruhi oleh temperatur. Benda padat menyerap energi dalam bentuk panas , sehingga temperatur dan dimensinya naik. Kapasitas Termaldan konduktifitas termal adalah sifat yangsering dibahaspada pemanfaatanpraktis dari padatan.

Jenis-Jenis PengujianPengujian terhadap bahan/material adalah pengujian untuk melihat pengaruh atau respon material terhadap pembebanan. Berikut beberapa jenis pengujian diantaranya :1. KEKUATAN TARIKKekuatan tarik adalah tegangan maksimum yang bisa ditahan oleh sebuah bahan ketika diregangkan atau ditarik, sebelum bahan tersebut patah. Kekuatan tarik adalah kebalikan dari kekuatan tekan, dan nilainya bisa berbeda.Beberapa bahan dapat patah begitu saja tanpa mengalami deformasi, yang berarti benda tersebut bersifat rapuh atau getas (brittle). Bahan lainnya akan meregang dan mengalami deformasi sebelum patah, yang disebut dengan benda elastis (ductile).Kekuatan tarik umumnya dapat dicari dengan melakukan uji tarik dan mencatat perubahan regangan dan tegangan. Titik tertinggi dari kurva tegangan-regangan disebut dengan kekuatan tarik penghabisan (ultimate tensile strength). Nilainya tidak bergantung pada ukuran bahan, melainkan karena faktor jenis bahan. Faktor lainnya yang dapat mempengaruhi seperti keberadaan zat pengotor dalam bahan, temperatur dan kelembaban lingkungan pengujian, dan penyiapan spesimen.Dimensi dari kekuatan tarik adalah gaya per satuan luas. Dalam satuan SI, digunakan pascal (Pa) dan kelipatannya (seperti MPa, megapascal). Pascal ekuivalen dengan Newton per meter persegi (N/m). Satuan imperial diantaranya pound-gaya per inci persegi (lbf/in atau psi), atau kilo-pound per inci persegi (ksi, kpsi).Kekuatan tarik umumnya digunakan dalam mendesain bagian dari suatu struktur yang bersifat ductile dan brittle yang bersifat tidak statis, dalam arti selalu menerima gaya dalam jumlah besar, meski benda tersebut tidak bergerak. Kekuatan tarik juga digunakan dalam mengetahui jenis bahan yang belum diketahui, misal dalam forensik dan paleontologi. Kekerasan bahan memiliki hubungan dengan kekuatan tarik. Pengujian kekerasan bahan salah satunya adalah metode Rockwell yang bersifat non-destruktif, yang dapat digunakan ketika uji kekuatan tarik tidak dapat dilakukan karena bersifat destruktif.2. KEKERASANKekerasan yaitu kemampuan material logam dalam menerima gaya berupa penetrasi, pengikisan dan pergeseran. Sifat ini berhubungan dengan sifat ketahanan arus.3. KETAHANAN IMPAKKekuatan impak adalah suatu kriteria penting untuk mengetahui kegetasan bahan polimer.Pengujian impak Charp, Izod dst, dalam hal ini umum dipakai. Untuk melihat pengaruh takikan adacara pengujian dengan takikan pada batang uji.Karena dalam beberapa kasus laju pembebanan tidak dapat ditetapkan dengan baik, maka perluhati-hati dalam membandingkan hasil satu sama lain.

Umumnya kekuatan impak bahan polimer lebih kecil dari pada kekuatan impak logam. Kalau ikatan antar molekul kuat, atau berat molekul besar, kekuatan impak biasanya besar. Tetapi tidaklah sesederhana itu terjadi pada bahan sesungguhnya. Sebagai contoh, polietilen, yang berkristal dan mempunyai tarik menarik lemah antar molekulnya tidak patah pada pengujian impak, hanya sekedar bengkok.

Polisteren bersifat getas dan mudah patah karena berbentuk amorf dan tarik menarikyang lemah antara molekulnya. Bahan yang kaku dan ketahan impaknnya rendah banyak terdapatpada bahan termoplastik yang mempunyai titik transisi gelas tinggi. Sebagai contoh, polivinil khloridsendiri tidak kuat, tetapi apabila dikopolimerkan dengan vinilasetat, dikopolimerkan atau dicampurdengan bahan serupa karet mempunyai titik transisi gelas rendah, kekuatan impaknya lebih baik.Pada poliamid, poliasetal dan lainnya yang disebut plastik industri, kekuatan impak berada padadaerah 5-33(kekuatan impak izod, kgf.cm/cm2; ditakik), sedangkan polikarbonat mempunyaikekuatan impak 65-95, kuat dan sangat kental.

Keramik umumnya mempunyai kekuatan impakrendah kira-kira 0,2-0,7 sangat mudah patah, terkenal karena pengalaman sehari-hari. Bahan polimer kadang-kadang menunjukan juga penurunan besar pada kekuatan impak kalau diberi regangan dan pencetakannya. Selanjutnya pada umumna sifat-sifat yang diperlukan dapat diperbaik ikalau ditambahkan pengisi (filler) yang cocok kedalam resin.

Macam dan bentuk pengisi memberikan pengaruh banyak. Sedangkan pengaruh temperatur lebih rumit, yang menunjukan harga maksimumpada temperatur tertentu, atau suatu peningkatan harga kalau temperatur itu naik. Harga impak menjadi besar dengan meningkatkan absorpsi kadar air dan menjadi kecil karena pengeringan. Kadang-kadang kadar air dapat memberikan pengaruh pemlastisan.

Selanjutnya dalam bahan yang sangat mungkin menbentuk sperulit atau bahan dengan butir kristal besar biasanya mempunyai harga impak kecil. Bahan dapat juga diperiksa dengan pengujian impak bola jatuh. Setiap hasil pengujian tidak selalu menunjukan hubungan yang sama dengan kekuatan impakpraktis, hal ini menyebabkan kerumitan cara-cara pengujian tersebut. Oleh karena itu perlu memilihcara mana agar memenuhi maksud pengujian masing-masing, baik pengujian Charphy, Izod atau dengan bola jatuh.4. KEKUATAN TARIKDefinisi Kelelahan (fatigue), merupakan kecendrungan dari logam untuk patah bila menerima tegangan berulang ulang (cyclic stress) yang besarnya masih jauh dibawah batas kekuatan elastiknya. Sebagian besar dari kerusakan yang terjadi pada komponen mesin disebabkan oleh kelelahan ini. Karenanya kelelahan merupakan sifat yang sangat penting, tetapi sifat ini juga sulit diukur karena sangat banyak faktor yang mempengaruhinya.ASPEK METALURGI PADA KELELAHANLOGAMMekanisme patah lelah terdiri dari tiga tahap, yaitu tahap awal terjadinya retakan (crack initiation), tahap penjalaran retakan (crack propagation) serta patah akhir atau patah statis akibat dari penampang yang tersisa tidak mampu lagi menerima beban. Memperkirakan umur lelah suatu komponen adalah sulit. Kesukaran ini disebabkan oleh banyaknya factor yang mempengaruhi umur lelah. Faktor-faktor tersebut adalah:1. Beban, yang terdiri dari : -Jenis beban: uniaksial, lentur, punter -Frekuensi siklus beban -Pola beban: periodik, random -Besar tegangan2. Kondisi Material3. Proses Pengerjaan4. Bentuk dan Ukuran Komponen5. Temperatur Operasi6. Kondisi LingkunganUmur lelah biasanya dinyatakan sebagai jumlah siklus tegangan yang dicapai sampai spesimen atau komponen patah. Dengan demikian umur total tersebut telah mencakup pula tahap awal retakan dan penjalaran retakan yang bila telah cukup jauh penjalarannya akan menyebabkan patah menjadi dua. Selain itu data kelelahan lain yang penting adalah laju penjalaran retakan (crack growth rate). Laju penjalaran retakan inilah yang datanya dapat dipakai untuk memperkirakan umur lelah.Uji lelah yang sederhana dilakukan dengan memberikan pembebanan atau tegangan yang relatif sederhana, yaitu beban uniaksial atau lenturan. Dengan beban tersebut akan diperoleh tegangan tarik dan tegangan tekan yang berfluktuasi.Baja memiliki batas kelelahan (fatigue limit) atau batas ketahanan (endurance limit) yang jelas, sedangkan alumunium tidak mempunyai batas kelelahan yang jelas.Batas kelelahan adalah batas tegangan yang akan memberikan umur lelah yang tidak berhingga.Adanya bagian komponen yang tidak kontinyu, misalnya akibat adanya takikan atau lubang ataupun goresan yang dalam akan menyebabkan pemusatan tegangan.Pengaruh adanya takikan terhadap karakteristik kelelahan dinyatakan dengan faktor takikan terhadap kelelahan (fatigue notch factor) Kf:Harga kekuatan lelah pada kedua jenis spesimen tersebut diatas diambil pada jumlah siklus yang sama.Cara lain untuk menyatakan pengaruh takikan adalah dengan sensitivitas takikan terhadap kelelahan (fatigue notch sensitivity) q :Pada tingkat tegangan yang rendah serta jumlah siklus yang tinggi, banyak logam yang menunjukkan kapekaan terhadap takikan. Disisi lain hal ini tidak berlaku pada logam yang ulet. Tegangan lokal yang tinggi akan menyebabkan terjadinya deformasi plastis setempat, sehingga tegangan yang bekerja menjadi lebih rendah daripada kalau hanya di daerah elastis.Penyebab Kelelahan Kelelahan yang dikontrol oleh tegangan Lengkung rotasi (rotating bending) Getaran (vibration) Penekanan (pressurisation) Kontak Gelinding (rolling contacts) Kelelahan yang dikontrol oleh regangan Siklus termal (thermal cycles) Takikan besar (severe notches) Terbuka/tertutupUmur lelah (fatigue life) biasanya 107 siklusPerkiraan dari jumlah siklus yang dialami oleh suatu piston mobil lebih dari 100.000 mil (~330.000 km)Pengukuran Kelelahan Struktur presisi (smooth) dan bertakik (notched) : Kelelahan meliputi pertumbuhan inti dan penyebaran retakan (propagation of crack) Karakterisasi dengan umur lelah T-S (Tegangan-Siklus, S-N) atau R-S (Regangan-Siklus, e N) Takikan mengkonsentrasikan tegangan dan regangan Struktur retak Kelelahan meliputi penyebaran retakan Karakterisasi dengan laju pertumbuhan retak lelah (fatigue crack growth rate)Tujuan memprediksi umur lelah atau siklus pembebanan maksimum untuk menentukan umur tak terbatas (infinite life).Pengaruh Kekuatan dan Ketangguhan terhadap Kelelahan Peningkatan kekuatan Meningkatkan umur lelah siklus tinggi (penurunan regangan plastis) Menurunkan umur lelah siklus rendah (penurunan ketangguhan)Ketangguhan dan keuletan menurun dengan kenaikan kekuatan Mekanisme Kelelahan Pengertian terhadap mekanisme kelelahan dapat digunakan untuk meningkatkan ketahanan lelah (fatigue resistance) Logam Slip tetap (irreversible) kumulatif Keramik Keretakan dipengaruhi lingkungan Polimer Pemanasan histeresis (hysteresis) Komposit Retakan mikro Penipisan lapisan (delamination) Kerusakan penekanan

Kelelahan dalam Logam Deformasi plastis terjadi pada butir-butir orentasi yang sesuai, meskipun dibawah batas elastis Pada logam murni langkah slip ekstrusi mengawali terjadinya retakan (memerlukan banyak siklus) Pada logam komesial akumulasi regangan plastis menumbuhkan inti retakan kecil di tempat inklusi (memerlukan sedikit siklus) Batas lelah (fatigue limit) adalah tegangan dibawah dimana sebuah retak dapat menum-buhkan inti tetapi tidak menyebarkan retakan Keuntungan Peningkatan kekuatan Karburisasi Nitridisasi Pengerasan induksi Pengerjaan dingin Tegangan sisa (residual stress) Penembakan mimis (shot-peening) Penembakan mimis (shot-peening) Peningkatan tingkat kebersihan Pengerjaan akhir permukaan Elektropolishing Kerugian Menurunkan kekuatan Nonkarburisasi Pemanasan berlebih Pelunakan (annealling) Tegangan sisa Pelapisan Cr-Ni Rendah tingkat kebersihan Pengerjaan akhir permukaan Permesinan penanda (machining marks)Pencegahan Kelelahan Dengan pengikat (fastenings) Ekspansi dingin menggunakan madrel (contoh paku keling) Pelubangan mandiri (autofrettage) Ekspansi dingin oleh penekanan (contoh ketel bertekanan)Ringkasan Kelelahan adalah pertumbuhan inti dan pertumbuhan dari retakan dibawah kondisi siklus tegangan dan regangan Umur lelah dapat ditingkatkan dengan: Mengontrol tegangan Mengontrol struktur mikro Mengontrol penyelesaian permukaan

TUGAS 1 :ILMU BAHAN

DI SUSUN OLEH : NAMA MAHASISWA : A. MAHESA MSTAMBUK : 342 13 009KELAS : 2A T. KONVERSI ENERGI JURUSAN TEKNIK MESIN P.S TEKNIK KONVERSI ENERGI POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG MAKASSAR2014