TUGAS MATERIAL SEMESTER 4

 1. Jelaskan pengertian dan beri contoh selengkapnya tentang :

a. Sifat Mekanik adalah respon atau perilaku material terhadap pembebanan yang diberikan baik berupa gaya,torsi atau gabungan keduanya. Contoh :

-          Kekerasan (Hardness)

Kemampuan suatu material untuk menahan deformasi plastis akibat adanya penetrasi.

-          Keuletan (Ductility)

Besar deformasi plastis sampai terjadi patah

-          Kekakuan (stiffness)

Kemampuan material untuk menerima tegangan/regangan tanpa mengakibatkan terjadi deformasi atau defleksi.

-          Ketangguhan (toughness)

Kemampuan material untuk menyerap sejumlah energy tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan

-          Kelelahan (fatique)

Kecenderungan dari logam untuk patah bila menerima tegangan berulang – ulang yang besarnya masih jauh dibawah batas kekuatan elastisnya.

-          Kegetasan (brittleness)

Adalah suatu sifat bahan yang mempunyai sifat berlawanan dengan keuletan. Kerapuhan ini merupakan suatu sifat pecah dari suatu material dengan sedikit pergeseran permanent. Material yang rapuh ini juga menjadi sasaran pada beban regang, tanpa memberi keregangan yang terlalu besar. Contoh bahan yang memiliki sifat kerapuhan ini yaitu besi cor

-          Plastisitas (plasticity)

Kemampuan bahan dalam mengalami sejumlah deformasi (perubahan bentuk secara permanen)  permanen sebelum terjadi patah, hal ini setelah masuk wilayah plastis. Material yang   mempunyai  plastisitas tinggi dikatakan sebagai material yang ulet (ductile), sedangkan material yang  mempunyai plastisitas rendah dikatakan sebagai material yang getas (brittle).

-          Tegangan

Ketahanan material terhadap suatu gaya atau beban yang diberikan

-          Regangan

Perubahan ukuran dari panjang awal sebagai hasil dari gaya tarik atau penekanan pada material

-          Mulur (creep)

Merupakan kecenderungan suatu logam untuk mengalami deformasi plastic bila  pembebanan  yang   besarnya  relatif  tetap  dilakukan  dalam  waktu  yang  lama  pada  suhu  yang   tinggi.

b. Struktur Mikro adalah penggabungan dari satu atau lebih struktur Kristal yang umumnya terdiri dari banyak Kristal ( majemuk ) walaupun ada diantaranya hanya terdiri dari satu Kristal saja. Contoh :

-            BCC (srtuktur kubik pemusatan ruang).

-         

Body Centre Cubic (BCC)

(a) gambaran model bola pejal sel satuan BCC,

(b) Sel satuan BCC digambarkan dengan bola padat kecil,

(c) Sel satuan BCC yang berulang dalam padatan kristalin.

Logam–logam dengan struktur BCC mempunyai sebuah atom pada pusat kubus dan sebuah atom pada setiap titik sudut kubus.

Tiap atom dalam sel satuan BCC ini dikelilingi oleh delapan (8) atom tetangga (lihat Gambar 3a), sebagai akibatnya bilangan koordinasi struktur BCC adalah 8.Karena struktur BCC mempunyai bilangan koordinasi lebih kecil dibandingkan dengan bilangan koordinasi FCC, maka faktor tumpukan atom struktur BCC, yang bernilai 0.68, adalah juga lebih kecil dibandingkan dengan faktor tumpukan atom FCC.

Atom-atom atau inti ion bersentuhan satu sama lain sepanjang diagonal ruang. Hubungan panjang sisi kristal BCC, a , dengan jari-jari atomnya, R , diberikan sebagai berikut:  a = 4R / √3.

-          FCC (kubik pemusatan kisi).

FCC (Face Centered Cubic).

Tiap atom dalam sel satuan FCC ini dikelilingi oleh duabelas (12) atom tetangga, hal ini berlaku untuk setiap atom, baik yang terletak pada titk sudut maupun atom dipusat sel satuan. Jumah atom tetangga yang mengelilingi setiap atom dalam struktur kristal FCC yang nilainya sama untuk setiap atom disebut dengan bilangan koordinasi (coordination number). Bilangan koordinasi struktur FCC adalah 12.

Sel satuan FCC mempunyai empat (4) buah atom, yang diperoleh dari jumlah delapan seperdelapan-atom pada delapan titik sudutnya plus enam setengah-atom pada enam sisi kubusnya (8 1/8  + 6 1/2).

Atom-atom atau inti ion bersentuhan satu sama lain sepanjang diagonal sisi. Hubungan panjang sisi kristal FCC, a, dengan jari-jari atomnya, R, ditunjukkan oleh persamaan berikut: a =2R / √2.

Faktor tumpukan atom (atomic packing factor, APF) adalah fraksi volum dari sel satuan yang ditempati oleh bola-bola padat, seperti ditunjukkan oleh persamaan berikut:

APF= volum atom dalam sel satuan / volum sel satuan

-          HCP (Hexagonal Close Packet).

Ciri khas logam–logam dengan struktur HCP adalah setiap atom dalam lapisan tertentu terletak tepat diatas atau dibawah sela antara tiga atom pada lapisan berikutnya.

Sel satuan HCP mempunyai enam (6) buah atom, yang diperoleh dari jumlah dua-belas seperenam-atom pada dua belas titik sudut lapisan atas dan bawah plus dua setengah-atom pada pusat lapisan atas dan bawah plus tiga atom pada lapisan sela/tengah (12 1/6 + 2  1/2 + 3).

Jenis struktur Kristal yang lainnya :

c. Hubungan antara Struktur Mikro dengan Sifat Mekanik

kondisi struktur mikro dalam suatu material akan membantu kita memperkirakan sifat yang ada dalam material tersebut, maupun proses pembuatan sebelumnya. Begitu pula sebaliknya, dengan merancang proses pembuatan material, kita bisa memperkirakan bagaimana struktur mikronya dan bagaimana sifat yang dihasilkan. 

2. Jelaskan pengaruh pendinginan cepat terhadap Struktur Mikro dan Sifat Mekanik.

Bila pendinginan dilakukan dengan cepat maka perubahan fasanya berdasarkan mekanisme geser menghaslkan struktur mikro dengan sifat mekanik yang kekerasannya tinggi dan getas. Perubahan struktur mikro selama proses pendinginan dapat merupakan paduan dari mekanisme difusi dan mekanisme geser. Dan juga akan  didapatkan sifat keuletan yang sangat tinggi pada sifat mekanik dan akan mengalami kerapatan yang sangat tinggi pada struktur mikro.

3. Terangkan pengaruh Cold Forming terhadap Struktur Mikro dan Sifat Mekanik pada kondisi :

a. Tanpa pemanasan Ulang

    jadi pada kondisi ini, logam yang dideformasi terjadi peristiwa pengerasan regangan. Logam akan bersifat makin keras dan makin kuat tetapi makin getas bila mengalami deformasi, bila dipaksakan adanya suatu perubahan bentuk yang besar maka benda akan retak akibat sifat getasnya

b. Dengan pemanasan sampai Suhu Rekristalisasi Primer.

Pengaruhnya material logam bersifat akan lunak pada temperature tinggi, bahwa deformasi yang diberikan kepada benda kerja dapat relative besar, hal ini dikarenakan sifat lunak dan sifat ulet pada benda kerja sehingga gaya pembentukan yang dibutuhkan relative kecil, serta benda kerja mampu menerima perubahan bentuk yang besar tanpa retak.

4. Jelaskan 3 (tiga) perbedaan utama antara perlakuan panas (Heat Treatment) dengan pengerjaan panas (Hot Working).

a. pengerjaan panas :

-          Hanya perlakuan panas saja.

-          Tanpa terjadi pencairan.

-          Volume kerja tetap.

b. Perlakuan Panas

-          Perpaduan proses pemanasan, Penahanan temperature dan pendinginan.

-          Terjadi pencairan.

-          Volume kerja tidak tetap.

5. Terangkan 3 (tiga) cara untuk mendapatkan material baru

-          Dengan mencari problem dari material yang telah ditemukan

-          Dilakukan pemilihan bahan lalu Menggabungkan sifat sifat unggul dari material untuk menghasilkan suatu material baru dan menghasilkan sifat material yang lebih baik.

-          Setelah mendapatkan pemilihan bahan yang tepat untuk dipadukan, tinggal diberi perlakuan panas yang sesuai untuk material yang dipadukan

-          Material baru difungsikan untuk menjawab kebutuhan konsumen

6. Jelaskan mengapa dibutuhkan pemahaman tentang diagram fasa sebelum dilakukan proses perlakuan panas.

Diagram fasa dapat digunakan untuk memudahkan memilih temperatur pemanasan yang sesuai untuk setiap proses perlakuan panas baik proses anil, normalizing maupun proses pengerasan dan menampilkan hubungan antara temperatur dimana terjadi perubahan fasa selama proses pendinginan dan pemanasan yang lambat dengan kadar karbon.

Informasi penting yang dapat diperoleh dari diagram fasa adalah:

1. Memperlihatkan fasa-fasa yang terjadi pada perbedaan komposisi dan temperatur dibawah kondisi pendinginan yang sangat lambat.
2. Mengindikasikan kesetimbangan kelarutan padat satu unsur atau senyawa pada unsur lain.
3. Mengindikasikan pengaruh temperatur dimana suatu paduan dibawah kondisi kesetimbangan mulai membeku dan pada rentang temperatur tertentu  pembekuan terjadi.
4. Mengindikasikan temperatur dimana perbedaan fasa-fasa mulai mencair.

7. Butir kristal logam yang dikenai deformasi lebih besar menjadi lebih halus setelah mengalami pemanasan sampai temperatur rekristalisasinya. Mengapa demikian?

Pertumbuhan butir terjadi pada saat kristalisasi primer terhenti (kristal yang tumbuh telah ”menelan” semua bahan yang mengalami regangan. Pada saat pemanasan berlangsung, butir yang kecil menyusut (menjadi halus) dan yang lebih besar tumbuh. Keadaan ini diseut pertumbuhan butir. Tampak bahwa butir-butir berukuran besar berada di sekitar butir-butir halus.

8. Jelaskan pengertian garis liquidis dan garis solidus.

-          Garis Solidus adalah   :  Garis yang menunjukkan temperatur terendah dimana logam dalam keadaan cair atau temperatur dimana awal terjadinya pembekuan dari kondisi cair akibat proses pendinginan.

-          Garis Liquidus :  Garis antara fasa cairan dan fasa transisi padat-cair  ( α  dan L) dimana paduan berubah menjadi liquid/cair. Garis yang menunjukkan temperatur tertinggi suatu logam dalam keadaan padat atau temperatur terendah dimana masih terdapat fasa cair.