SlideShare a Scribd company logo
1 of 129
Pendahuluan
Material Teknik
Buku Pustaka
• Materials Science and Engineering, An
introduction, William D. Callister Jr, Wiley, 2004
• Ilmu dan Teknologi Bahan, Lawrence H. Van
Vlack (terjemahan), Erlangga, 1995
• Pengetahuan Bahan, Tata Surdia dan Shinroku
Saito, Pradnya Paramita, 1995
• Principle of Materials Science and Engineering,
William F. Smith, Mc Graw Hill, 1996
Pokok Bahasan
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

Pendahuluan
Struktur dan ikatan atom
Struktur dan cacat kristal
Sifat mekanik
Diagram fasa
Proses anil dan perlakuan panas
Logam besi
Logam bukan besi
Keramik
Polimer
Komposit
Material
• Material adalah sesuatu yang disusun/dibuat
oleh bahan.
• Material digunakan untuk transfortasi
hingga makanan.
• Ilmu material/bahan merupakan
pengetahuan dasar tentang struktur, sifatsifat dan pengolahan bahan.
Jenis Material
• Logam
Kuat, ulet, mudah dibentuk dan bersifat penghantar panas dan
listrik yang baik
• Keramik
Keras, getas dan penghantar panas dan listrik yang buruk
• Polimer
kerapatan rendah, penghantar panas dan listrik buruk dan mudah
dibentuk
• Komposit
merupakan ganbungan dari dua bahan atau lebih yang masingmasing sifat tetap
Logam
Keramik
Polimer
Komposit
Struktur dan Ikatan Atom
Material Teknik
Pendahuluan
• Atom terdiri dari elektron dan inti atom
• Inti atom disusun oleh proton dan neutron
• Elektron mengelilingi inti atom dalam orbitnya masingmasing
• Massa elektron 9,109 x 10-28 g dan bermuatan –1,602 x 10-19
C
• Massa proton 1,673 x 10-24 g dan bermuatan 1,602 x 10-19 C
• Massa neutron 1,675 x 10-24 g dan tidak bermuatan
• Massa atom terpusat pada inti atom
• Jumlah elektron dan proton sama, sedangkan neutron
neutral, maka atom menjadi neutral
Model atom Bohr
Konfiguration elektron unsur
No.
  

Element
  

K
1 

L
2 

M
3

N
4 

O
5 

P
6 

Q
7 

  

  

s 

s p 

s p d 

s p d  f 

s p d  f 

s p d  f 

s 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36

H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar
K
Ca
Sc
Ti
V
Cr
Mn
Fe
Co
Ni
Cu
Zn
Ga
Ge
As
Se
Br
Kr

1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2

1
2
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6
2 6

1
2
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
2 6 - 
2 6 - 
2 6 1 
2 6 2 
2 6 3 
2 6 5*
2 6 5
2 6 6
2 6 7
2 6 8
2 6 10
2 6 10
2 6 10
2 6 10
2 6 10
2 6 10
2 6 10
2 6 10

1
2
2
2
2
1
2
2
2
2
1*
2
2 1
2 2
2 3
2 4
2 5
2 6
Tabel Periodik
Elektronegatip dari Unsur
Ikatan Atom Ionik
Ikatan Atom Kovalen
Ikatan Atom Logam
Ikatan Atom Hidrogen
Bilangan Koordinasi utk Ikatan
Atom
Struktur dan Cacat Kristal
Material Teknik
Pendahuluan
• Kristal adalah susunan
atom-atom secara teratur
dan kontinu pada arah tiga
dimensi
• Satuan sel adalah susunan
terkecil dari kristal
• Parameter kisi struktur
kristal
– Panjang sisi a, b, c
– Sudut antara sumbu α, β, δ

z

c

x

β α
δ
b

y
a
Sistem Kristal
Parameter kisi diklasifikasikan dalam tujuh sistem
kristal dan empat belas kisi kristal
• Arah kristal
z
dinyatakan sebagai
vektor dalam [uvw]
• uvw merupakan
[111]
bilangan bulat
y
c
• Himpunan arah <111> [100]
a
[110]
terdiri dari [111],
b
[111], [111], [111],
x
[111], [111], [111],
[111]
Menentukan Indeks Miller Arah
Kristal
• Prosedur menentukan arah
kristal
x y z
Proyeksi
a/2 b 0
Proyeksi (dlm a, b, c)
½ 1 0
Reduksi
1 2 0
Penentuan
[120]

z

c

x

Proyeksi pd
sb x: a/2

b

Proyeksi pd sb y: b

a y
Bidang Kristal
• Dinyatakan dengan
(hkl)
• hkl merupakan
bilangan bulat

z

Bid (110) mengacu
titik asal O

c

a
b

x

Bid. (110) ekivalen

z

Bid (111) mengacu
titik asal O

c
x

a
b

y

Bid. (111) ekivalen

y
Menentukan Indeks Miller
Bidang Kristal
• Prosedur menentukan bidang
kristal
x
y z
Perpotongan
~a -b c/2
Perpotongan (dlm a, b dan c)
~ -1 ½
Resiprokal
0 -1 2
Penentuan
(012)

z

z’

c

x

a y
b

x’

bid.(012)
14 kisi kristal
Kristal Kubik Berpusat Muka
• Faktor tumpukan padat =
total volum bola / total
volum satuan sel = Vs/Vc
= 4x(4/3 πr3)/16r3√2 = 0,74
• Kerapatan = ηA / VcNA =
(4x63,5) / (16√2x
(1,28x10 -8)x(6,02x 1023))
g/cm3 = 8,89 g/cm3.
Kristal Kubik Berpusat Bidang
Kristal Heksagonal Tumpukan
Padat
Cacat Kristal
• Cacat Kristal
– Cacat titik
• Kekosongan
• Pengotor
– Pengotor Intersisi
– Pengotor Subtitusi
– Cacat garis (dislokasi)
• Dislokasi garis
• Dislokasi ulir
– Cacat bidang
• Batas butir
• Permukaan
– Cacat volum
Cacat Titik
Dislokasi Garis
Dislokasi Ulir
Batas Butir
Permukaan
Inklusi
Sifat Mekanik
Material Teknik
Sifat Mekanik
• Material dalam pengunanya dikenakan
gaya atau beban.
• Karena itu perlu diketahuo kharater
material agar deformasi yg terjadi tidak
berlebihan dan tidak terjadi kerusakan
atau patah
• Karakter material tergantung pada:
– Komposisi kimia
– Struktur mikro
– Sifat material: sifat mekanik, sifat
fisik dan sifat kimia

Gaya/beban

Material
Sifat mekanik
• Kekuatan (strength): ukuran besar gaya yang
diperlukan utk mematahkan atau merusak suatu
bahan
• Kekuatan luluh (yield strength): kekuatan bahan
terhadap deformasi awal
• Kekuatan tarik (Tensile strength): kekuatan
maksimun yang dapat menerima beban.
• Keuletan (ductility): berhubungan dengan besar
regangan sebelum perpatahan
Sifat Mekanik
• Kekerasan (hardness): ketahanan bahan terhadap
penetrasi pada permukaannya
• Ketangguhan (toughness): jumlah energi yang
mampu diserap bahan sampai terjadi perpatahan
• Mulur (creep)
• Kelelahan (fatique): ketahanan bahan terhadap
pembebanan dinamik
• Patahan (failure)
Konsep tegangan (stress) dan
regangan (strain)
F

F

• Pembebanan statik:
– Tarik
– Kompressi
– Geser
F

F
F
Beban kompressi
Beban tarik
F
Beban geser
Uji tarik
Standar sampel untuk uji tarik
2¼’
φ0,505’
2’

φ¾’
R 3/8’

• Tegangan teknik, σ = F/Ao (N/m2=Pa)
• Regangan teknik, ε = (li-lo)/lo
• Tegangan geser, τ = F/Ao
Deformasi elastis
• Pada pembebanan
rendah dalam uji tarik,
hubungan antara
tegangan dan regangan
linier

Beban
dihilangkan
Teg.
Modulus
elastis
Pembebanan
Reg.
Mesin uji tarik (Tensile Test)
Deformasi elastis
• Hubungan tsb masih dalam daerah
deformasi elastis dan dinyatakan dengan
• Hubungan diatas dikenal sebagai Hukum
Hooke
• Deformasi yang mempunyai hubungan
tegangan dan regangan linier (proporsional)
disebut sebagai deformasi elastis
Paduan Modulus elastis Modulus geser Ratio
logam (104 MPa)
(104 MPa)
Poisson
Al
Cu-Zn
Cu
Mg
Ni
Baja
Ti

6,9
10,1
11,0
4,5
20,7
20,7
10,7

2,6
3,7
4,6
1,7
7,6
8,3
4,5

0,33
0,35
0,35
0,29
0,31
0,27
0,36
• Hubungan tegangan
geser dan regangan
geser dinyatakan
dengan
τ= Gγ
• Dengan
τ = teg.geser
γ = reg.geser
G = modulus geser
Sifat elastis material

σZ

• Ketika uji tarik dilakukan pada
suatu logam, perpanjangan pada
arah beban, yg dinyatakan dlm
regangan εz mengakibatkan
terjadinya regangan kompressi
pada εx sb-x dan εy pada sb-y
• Bila beban pada arah sb-z
uniaxial, maka εx = εy . Ratio
regangan lateral & axial dikenal
sebagai ratio Poisson

z
y
σZ

x
ν = εx/εy
• Harga selalu positip, karena tanda εx dan εy
berlawanan.
• Hubungan modulus Young dengan modulus
geser dinyatalan dengan
E = 2 G (1 + ν)
• Biasanya ν<0,5 dan utk logam umumnya
G = 0,4 E
Deformasi plastis
• Utk material logam,
umumnya deformso
elastis terjadi < 0,005
regangan
• Regangan > 0,005
terjadi deformasi
plastis (deformasi
permanen)

σys
Teg.

0,002

Reg.

Titik
luluh atas

σys
Teg.

Titik
Luluh bawah

Reg.
Deformasi elastis
• Ikatan atom atau molekul putus: atom atau
molekul berpindah tdk kembali pada posisinya
bila tegangan dihilangkan
• Padatan kristal: proses slip padatan amorphous
(bukan kristal). Mekanisme aliran viscous
Perilaku uji tarik
• Titik luluh: transisi elastis
& platis
• Kekuatan: kekuatan tarik:
kekuatan maksimum
• Dari kekuatan maksimum
hingga titik terjadinya
patah, diameter sampel uji
tarik mengecil (necking)
Keuletan (ductility)
• Keuletan: derajat deformasi plastis hingga
terjadinya patah
• Keuletan dinyatakan dengan
– Presentasi elongasi,
%El. = (lf-lo)/lo x 100%
– Presentasi reduksi area,
%AR = (Ao-Af)/Ao x 100%
Ketangguan (Toughness)
B
B’

Teg.

A

C

Reg.

C’

• Perbedaan antara kurva
tegangan dan regangan
hasil uji tarik utk material
yang getas dan ulet
• ABC : ketangguhan
material getas
• AB’C’ : ketangguhan
material ulet
Logam

Kekuatan
Kekuatan
Keuletan
luluh (MPa) tarik (MPa) %El.

Au
Al
Cu
Fe
Ni
Ti
Mo

28
69
130
138
240
565

130
69
200
262
480
330
655

45
45
45
45
40
30
35
Tegangan dan regangan
sebenarnya
• Pada daerah necking,
luas tampang lintang
sampel uji material
Teg.
• Tegangan sebenarnya
σT = F/Ai
• Regangan sebenarnya
εT = ln li/lo

sebenarnya
teknik

Reg.
Bila volum sampel uji tidak berubah, maka
Aili = Aolo

• Hubungan tegangan teknik dengan
tegangan sebenarnya
σT = σ (1 + ε)
• Hubungan regangan teknik dengan
regangan sebenarnya
εT = ln (1+ ε)
Uji Kekerasan (Hardness Test)
Uji Mulur (Creep Test)
Uji Kelelahan (Fatique Test)
Patahan (Failure)
Diagram Fasa
Material Teknik
Pendahuluan
• Sifat mekanik bahan salah satunya ditentukan oleh struktur
mikro
• Utk mengetahui struktur mikro, perlu mengetahui fasa diagram
• Diagram fasa digunakan utk peleburan, pengecoran, kristalisasi
dll
• Komponen: logam murni dan/atau senyawa penyusun paduan
• Cth. Kuningan, Cu sebagai unsur pelarut dan Zn sebagai unsur
yang dilarutkan.
• Batas kelarutan merupakan konsentrasi atom maksimum yang
dapat dilarutkan oleh pelarut utk membentuk larutan padat (solid
solution). Contoh Gula dalam air.
• Fasa adalah bagian homogen dari sistem yg
mempunyai kharakteristik fisik & kimia yg
uniform
• Contoh fasa , material murni, larutan padat,
larutan cair dan gas.
• Material yg mempunyai dua atau lebih struktur
disebut polimorfik
• Jumlah fasa yg ada & bagiannya dlm material
merupakan struktur mikro.
• Diagram kesetimbangan fasa merupakan
diagram yang menampilkan struktur mikro
atau struktur fasa dari paduan tertentu
• Diagram kesetimbangan fasa menampilkan
hubungan antara suhu dan komposisi serta
jumlah fasa-fasa dalam keadaan setimbang.
Diagram Cu-Ni
• L = larutan cair
homogen yang
mengandung Cu
dan Ni
• A = larutan padat
subtitusi yang
terdiri dari Cu
dan Ni, yang
mempunyai
struktur FCC
Diagram Cu-Ni
• Jumlah persentasi
cair (Wl) = S/
(R+S)x100%
• Jumlah persentasi a
(Wα) = R/
(R+S)x100%
Sistem binary eutektik
•
•

•
•
•
•

Batas kelarutan atom Ag pada fasa α
dan atom Cu pada fasa β tergantung
pada suhu
Pada 780°C, Fasa α dapat melarutkan
atom Ag hingga 7,9%berat dan Fasa β
dapat melarutkan atom Cu hingga
8,8%berat
Daerah fasa padat: fasa α, fasa α+β,
dan fasa β, yang dibatasi oleh garis
solidus AB, BC, AB, BG, dan FG, GH.
Daerah fasa padat + cair: fasa α + cair,
dan fasa β + cair, yang dibatasi oleh
garis solidus
Daerah fasa cair terletak diatas garis
liquidus AE dan FE
Reaksi Cair ↔ padat(α) + padat (β)
pada titik E disebut reaksi Eutektik.

A
F
G

H

E

B

C
Diagram Fasa Pb-Sn
• Reaksi eutektik
Cair (61,9%Sn) ↔ α(19,2%Sn)+β(97,6%Sn)
Diagram Fasa Cu-Zn
Diagram Fasa Fe-Fe3C
• Besi-α (ferrit); Struktur
BCC, dapat melarutkan C
maks. 0,022% pada
727°C.
• Besi-δ (austenit); struktur
FCC, dapat melarutkan C
hingga 2,11% pada 1148°C.
• Besi-ζ (ferrit); struktur BCC
• Besi Karbida (sementit);
struktur BCT, dapat
melarutkan C hingga 6,7%0
• Pearlit; lamel-lamel besi-α
dan besi karbida
Reaksi pada Diagram Fasa Fe-C
• Reaksi eutektik pada titik 4,3%C, 1148°C
L ↔ δ(2,11%C) + Fe3C(6,7%C)
• Reaksi eutektoid pada titik 0,77%C, 727°C
δ(0,77%C) ↔ α(0,022%C) + Fe3C(6,7%C)
• Reaksi peritektik
Pengaruh unsur pada Suhu Eutektoid dan
Komposisi Eutektoid
• Unsur
pembentuk
besi-δ: Mn &
Ni
• Unsur
pembentuk
besi-α: Ti, Mo,
Si & W
Diagram Fasa Al-Si
• Paduan hipoeutektik AlSi mengandung Si
<12,6%
• Paduan eutektik Al-Si
mengandung Si sekitar
12,6%
• Paduan hipereutektik
Al-Si mengandung Si
>12,6%
Proses Anil & Perlakuan Panas
Material Teknik
Pendahuluan
• Proses anil merupakan proses perlakuan panas
suatu bahan melalui pemanasan pada suhu cukup
tinggi dan waktu yang lama, diikuti pendinginan
perlahan-lahan
• Anil
– Bahan: Gelas
– Tujuan: menghilangkan tegangan sisa & menghindari
terjadinya retakan panas
– Prosedur: suhu pemanasan mendekati suhu transisi
gelas dan pendinginan perlahan-lahan
– Perubahan strukturmikro: tidak ada
• Menghilangkan Tegangan
– Bahan: semua logam, khususnya baja
– Tujuan: menghilangkan tegangan sisa
– Prosedur: Pemanasan sampai 600C utk baja selama beberapa
jam
– Perubahan strukturmikro: tidak ada
• Rekristalisasi
– Bahan: logam yang mengalami pengerjaan dingin
– Tujuan: pelunakan dengan meniadakan pengerasan regangan
– Prosedur: Pemanasan antara 0,3 dan 0,6 titik lebur logam
– Perubahan strukturmikro: butir baru
Anil Sempurna
• Bahan: baja
• Tujuan: Pelunakan
sebelum pemesinan
• Prosedur: austenisasi
2-30°C
• Perubahan
strukturmikro: pearlit
kasat

900

normalisasi
anil δ

800 α+δ
°C
700
0,77%C
α+Fe3C
Speroidisasi
– Bahan: baja karbon tinggi, seperti bantalan
peluru
– Tujuan: meningkatkan ketangguhan baja
– Prosedur: dipanaskan pada suhu eutektoid
(~700°C) untuk 1-2 jam
– Perubahan strukturmikro: speroidit
Laku Mampu Tempa
(Malleabilisasi)
• Bahan: besi cor
• Tujuan: besi cor lebih ulet
• Prosedur:
– anil dibawah suhu eutektoid (<750°C)
Fe3C ↔ 3Fe(α) + C(garfit)
Dan terbentuk besi mampu tempa ferritik
– Anil diatas suhu eutektoid (>750°C)
Fe3C ↔ 3Fe(δ) + C(garfit)
Dan terbentuk besi mampu tempa austenitik
• Perubahan strukturmikro: terbentuknya gumpalan grafit.
Normalisasi
terdiri dari homogenisasi dan normalisasi
• Homogenisasi
– Bahan: logam cair
– Tujuan: menyeragamkan komposisi bahan
– Prosedur: pemanasan pada suhu setinggi mungkin asalkan logam
tidak mencair dan tidak menumbuhkan butir
– Perubahan strukturmikro: homogenitas lebih baik, mendekati
diagram fasa
• Normalisasi
– Bahan: baja
– Tujuan: membentuk strukturmikro dengan butir halus & seragam
– Prosedur: austenisasi 50-60C, disusul dengan pendinginan udara
– Perubahan strukturmikro: pearlit halus dan sedikit besi-α
praeutektoid
Anil
Recovery, Rekristalisasi,
Pertumbuhan Butir
Proses Presipitasi
• Pengerasan presipitasi
dilakukan dengan
memanaskan logam
hingga unsur pemadu
larut, kemudian celup
cepat, dan dipanaskan
kembali pada suhu
relatip rendah
Diagram Transformasi-Isotermal
Diagram Transformasi-Isotermal
untuk Baja Eutektoid
Logam Besi
Material Teknik
Logam besi
•
•
•
•
•

Baja karbon
Baja paduan
Baja pekakas & dies
Baja tahan karat
Besi tuang
Baja karbon
• Menurut kadungan C
– Baja karbon rendah: C<0,3%, utk baut, mur,
lembaran, pelat, tabung, pipa, komponen mesin
berkekuatan rendah
– Baja karbon menengah: 0,3%<C<0,6%, utk
roda gigi, axle, batang penghubung, crankshaft,
rel, komponen utk mesin pengerjaan logam
– Baja karbon tinggi: 0,6%<C<1,0%, utk mata
pahat, kabel, kawat musik, pegas
Klasifikasi baja menurut AISI & SAE
Baja seri 1045 utk yoke ball
• 1045 termasuk seri 10xx atau seri baja
karbon
• Angka 45 merupakan kandungan karbon =
45/100 % = 0,45%
Baja Paduan
• Baja paduan rendah berkekuatan tinggi
(high strength alloy steel)
– C<0,30%
– Strukturmikro: butir besi-α halus, fasa kedua
martensit & besi-δ
– Produknya: pelat, balok, profil

• Baja fasa ganda (Dual- phase steel)
– Strukturmikro: campuran besi-α & martensit
Baja paduan rendah berkekuatan tinggi
Kekuatan luluh

Komposis kimia

103 Psi

275

45

310

50

350

60

415

70

485

80

550

100

690

120

830

140

970

F = kill + kontrol S

X = paduan rendah

K = kill

W = weathering

O = bukan kill

240

40

S = kualitas struktur

MPa

35

Deoksidasi

Cth. 50XF
50  kekuatan luluh 50x103 Psi
X  paduan rendah
F  kill + kontrol S

D = fasa ganda
Baja tahan karat
• Sifatnya tahan korosi, kekuatan & keuletan
tinggi dan kandungan Cr tinggi
• Kandungan lain : Ni, Mo, Cu, Ti, Si, Mg,
Cb, Al, N dan S
Jenis baja tahan karat
• Austenitik (seri 200 & 300)
– Mengandung Cr, Ni dan Mg
– Bersifat tidak magnit, tahan korosi
– Utk peralatan dapur, fitting, konstruksi, peralatan
transport, tungku, komponen penukar panas, linkungan
kimia

• Ferritik (seri 400)
– Mengandung Cr tinggi, hingga 27%
– Bersifat magnit, tahan korosi
– Utk peralatan dapur.
Jenis baja tahan karat
• Martemsitik (seri 400 & 500)
– Mengandung 18%Cr, tdk ada Ni
– Bersifat magnit, berkekuatan tinggi, keras, tahan patah
dan ulet
– Utk peralatan bedah, instrument katup dan pegas

• Pengerasan presipitasi
– Mengandung Cr, Ni, Cu, Al, Ti, & Mo
– Bersifat tahan korosi, ulet & berkekuatan tinggi pada
suhu tinggi
– Utk komponen struktur pesawat & pesawat ruang
angkasa
Jenis baja tahan karat
• Struktur Duplek
– Campuran austenit & ferrit
– Utk komponen penukar panas & pembersih air
Besi cor
• Besi tuang
disusun oleh besi,
2,11-4,50%
karbon dan 3,5%
silikon
• Kandungan Si
mendekomposisi
Fe3C menjadi Fe-α
dan C (garfit)
Jenis besi cor
•
•
•
•

Besi cor kelabu
Besi cor nodular (ulet)
Besi cor tuang putih
Besi cor malleable
Besi cor kelabu
• Disusun oleh serpihan
C (grafit) yang
tersebar pada besi-α
• Bersifat keras & getas
Besi cor nodular (ulet)
• C (grafit)nya
berbentuk bulat
(nodular) tersebar
pada besi-α.
• Nodular terbentuk
karena besi cor kelabu
ditambahkan sedikit
unsur magnesium dan
cesium
• Keras & ulet
Besi cor putih
• Disusun oleh besi-α
dan besi karbida
(Fe3C)
• Terbentuk melalui
pendinginan cepat
• Getas, tahan pakai &
sangat keras
Besi cor malleable
• Disusun oleh besiα dan C (grafit)
• Dibentuk dari besi cor
putih yang dianil pada
800-900oC dalam
atmosphere CO & CO2
Logam Bukan Besi
Material Teknik
Pendahuluan
•

•

•

Logam & paduan bukan besi
– Logam biasa: Al, Cu, Mg
– Logam/paduan tahan suhu tinggi: W, Ta, Mo
Aplikasi utk
– Ketahanan korosi
– Konduktifitas panas $ listrik tinggi
– Kerapatan rendah
– Mudah dipabrikasi
Cth.
– Al utk pesawat terbang, peralatan masak
– Cu utk kawat listrik, pipa air
– Zn utk karburator
– Ti utk sudu turbin mesinjet
– Ta utk mesin roket
Alimunium
Produk Wrough
1xxx
2xxx
3xxx
4xxx
5xxx
6xxx
7xxx
8xxx

Al murni: 99,00%
Al+Cu
Al+Mn
Al+Si
Al+Mg
Al+Mg+Si
Al+Zn
Al+unsur lain
Alimunium
Produk Cor
1xx.x
2xx.x
3xx.x
4xx.x
5xx.x
6xx.x
7xx.x
8xx.x

Al murni: 99,00%
Al+Cu
Al+Si, Cu, Mg
Al+Si
Al+Mg
Tidak digunakan
Al+Zn
Al+Pb
Perlakuan utk produk aluminium
wrough dan cor
F

Hasil pabrikasi (pengerjaan dingin
atau panas atau cor)

O

Proses anil (hasil pengerjaan dingin
atau panas atau cor)

H

Pengerjaan regangan melalui
pengerjaan dingin (utk produk
wrough)

T

Perlakuan panas
Magnesium & paduan magnesium
• Logam terringan dan penyerap getaran yg baik
• Aplikasi:
–
–
–
–
–
–
–

Komponen pesawat & missil
Mesin pengankat
Pekakas
Tangga
Koper
Sepeda
Komponen ringan lainnya.
Paduan magnesium:
produk wrough dan cor
Paduan

Komposisi (%)

Kondisi

Pembentukk
an

Al

Zn

Mn

AZ31B

3,0

1,0

0,2

F H24

Ekstrusi
lembaran &
pelat

AZ80A

8,5

0,5

0,2

T5

Ekstrusi &
tempa

0,7

H24

Lembaran &
pelat

0,55

T5

Ekstrusi &
tempa

HK31A
ZK60A

5,7

Zr
Penamaan paduan magnesium
•
•
•
•

Hurup 1&2 menyatakan unsur pemadu utama
Angka 3&4 menyatakan % unsur pemadu utama
Hurup 5 menyatakan standar paduan
Hurup dan angka berikutnya menyatakan perlakuan panas
Contoh. AZ91C-T6
A Al
Z  Zn
9  9%Al
1  1%Zn
C  Standar C
T6  Perlakuan panas
Tembaga & paduan tembaga
• Sifat paduan tembaga:
– Konduktifitas listrik dan panas tinggi
– Tidak bersifat magnit
– Tahan korosi
• Aplikasi
– Komponen listrik dan elektronik
– Pegas
– Cartridge
– Pipa
– Penukar panas
– Peralatan panas
– Perhiasan, dll
Jenis paduan tembaga
•
•
•
•
•
•

Kuningan (Cu+Zn)
Perunggu (Cu+Sn)
Perunggu Al (Cu+Sn+Al)
Perunggu Be (Cu+Sn+Be)
Cu+Ni
Cu+Ag
Nikel & paduan nikel
• Sifat paduan nikel
– Kuat
– Getas
– Tahan korosi pada suhu tinggi
• Elemen pemadu nikel: Cr, Co, Mo dan Cu
• Paduan nikel base = superalloy
• Paduan nikel tembaga = monel
• Paduan nikel krom = inconel
• Paduan nikel krom molybdenum = hastelloy
• Paduan nikel kron besi = nichrome
• Paduan nikel besi = invar
Supperalloy
• Tahan panas dan tahan suhu tinggi
• Aplikasi: mesin jet, turbin gas, mesin roket,
pekakas, dies, industri nuklir, kimia dan
petrokimia
• Jenis superalloy
– Superalloy besi base: 32-67%Fe, 15-22%Cr, 9-38%Ni
– Superalloy kobalt base: 35-65%Co, 19-30%Cr, 35%Ni
– Superalloy nikel base: 38-76%Ni, 27%Cr, 20%Co.
Keramik
Material Teknik
Keramik
• Senyawa logam atau bukan logam yang
mempunyai ikatan atom ionik dan kovalen
• Ikatan ionik dan kovalen menyebabkan keramik
mempunyai titik lebur tinggi dan bersifat isolator
• Keramik terdiri dari
– Keramik tradisional, disusun oleh tanah liat, silika dan
feldspar. Cth. bata, ubin, genteng dan porselen
– Keramik murni atau teknik, disusun oleh senyawa
murni.
Struktur Kristal
• Sebagian besar keramik diikat secara ionik
dan hanya sedikit tang diikat secara kavalen
• Ikatan ionik biasanya mempunyai diameter
atom kation < atom anion, akibatnya atom
kation selalu dikelilingi atom anion.
• Jumlah atom tetangga terdekat
(mengelilingi) atom tertentu dikenal sbg
bilangan koordinasi (Coordination number).
Hub.bil.koordinasi dan perbandingan
jari2atom kation-anion
Bilangan
koordinasi

Perbandingan
jari-jari kationanion

2

<0,155

3

0,115-0,225

4

0,225-0,414

6

0,414-0,732

8

0,723-1,0

Geometri
koordinasi
Jari-jari kation dan anion
Kation

Jari-jari ion (nm)

Anion

Jari-jari ion (nm)

Al 3+

0,053

Br -

0,196

Ba 2+

0,136

Cl -

0,181

Ca 2+

0,100

F-

0,133

Cs +

0,170

I-

0,220

Fe 2+

0,077

O 2-

0,140

Fe 3+

0,069

S 2-

0,184

K+

0,138

Mg 2+

0,072

Mn 2+

0,067

Na 2+

0,102

Ni 2+

0,069

Si 4+

0,040

Ti 2+

0,061
Struktur Kristal Tipe AX
Cth.; NaCl, CsCl, ZnS dan intan
• Struktur NaCl (Garam)
– Bentuk kubik berpusat muka (FCC)
– 1 atom kation Na+ dikelilingi 6 atom
anion Cl- (BK 6)
– Posisi atom kation Na+: ½½½, 00½,
0½0, ½00
– Posisi atom anion Cl-:
000,
½½0, ½0½, 0½½
– Cth seperti kristal garam: MgO,
MnS, LiF dan FeO.
– Perbadingan jari-jari atom kation
dan anion = 0,102/0,181 = 0,56
Struktur kristal tipe AX
• Struktur CsCl
– Bentuk kubik sederhana
(simple cubic)
– 1 atom kation Cs+ dikelilingi 8
atom anion Cl- (BK 8)
– Posisi atom kation Na+: ½½
– Posisi atom anion Cl-:000
– Perbandingan jari-jari aton
kation dan anion =
0,170/0,181 = 0,94.
Struktur kristal tipe AX
• Struktur ZnS
– Bentuk Sphalerite
– 1 atom kation Zn+ dikelilingi 4
atom anion S- (BK 4)
– Posisi atom kation Zn+:
¾¾¾, ¼¼¾, ¼¾¼, ¾¼¼
– Posisi atom anion S-:
000,
½½0, ½0½, 0½½
– Cth seperti kristal ZnS: ZnTe,
BeO dan SiO.
– Perbandingan jari-jari atom
kation dan anion = 0,060/0,174 =
0,344
Struktur kristal AX
• Struktur intan
– Bentuk sama seperti ZnS,
tetapi seluruh atomnya
diisi atom C.
– Ikatan atomnya ikatan
atom kovalen

Struktur kristal intan
Struktur kristal AmXp
• Al2O3 (korundum)
– Bentuk heksagonal
tumpukan padat

Struktur kristal Al2O3
Struktur kristal AmBnXp
• BaTiO3
– Bentuk kristal perouskite
– Atom kation: Ba2+ dan Ti4+
– Atom anion: O2-

Struktur kristal perouskite
Polimer
Material Teknik
Komposit
Material Teknik

More Related Content

What's hot

Presentasi keramik
Presentasi keramikPresentasi keramik
Presentasi keramikAgam Real
 
Perbedaan Ikatan Ionik, Ikatan Kovalen, dan Ikatan Logam
Perbedaan Ikatan Ionik, Ikatan Kovalen, dan Ikatan LogamPerbedaan Ikatan Ionik, Ikatan Kovalen, dan Ikatan Logam
Perbedaan Ikatan Ionik, Ikatan Kovalen, dan Ikatan LogamAbdul Ghofur
 
Material Teknik Polimer
Material Teknik PolimerMaterial Teknik Polimer
Material Teknik PolimerZhafran Anas
 
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran FluidaModul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran FluidaAli Hasimi Pane
 
Laporan praktikum suhu dan kalor untuk SMA sederajat
Laporan praktikum suhu dan kalor untuk SMA sederajatLaporan praktikum suhu dan kalor untuk SMA sederajat
Laporan praktikum suhu dan kalor untuk SMA sederajatAzizah Fitria Sari
 
Proses pengecoran
Proses pengecoranProses pengecoran
Proses pengecoranChache Go
 
Klasifikasi paduan aluminium
Klasifikasi paduan aluminiumKlasifikasi paduan aluminium
Klasifikasi paduan aluminiumhengkiirawan2008
 
Elemen Mesin Modul 1 - Perencanaan Poros
Elemen Mesin Modul 1 - Perencanaan PorosElemen Mesin Modul 1 - Perencanaan Poros
Elemen Mesin Modul 1 - Perencanaan PorosDewi Izza
 
laporan praktikum uji korosi pada paku
  laporan praktikum uji korosi pada paku  laporan praktikum uji korosi pada paku
laporan praktikum uji korosi pada pakuazidny
 
Struktur kristal zat padat
Struktur kristal zat padatStruktur kristal zat padat
Struktur kristal zat padatVincent Cahya
 
Elemen Mesin 3 - Perencanaan Kopling
Elemen Mesin 3 - Perencanaan KoplingElemen Mesin 3 - Perencanaan Kopling
Elemen Mesin 3 - Perencanaan KoplingDewi Izza
 
Termodinamika (14) c prinsip_perubahan_entropi
Termodinamika (14) c prinsip_perubahan_entropiTermodinamika (14) c prinsip_perubahan_entropi
Termodinamika (14) c prinsip_perubahan_entropijayamartha
 
Modul perpindahan panas konduksi steady state one dimensional
Modul perpindahan panas konduksi steady state one dimensionalModul perpindahan panas konduksi steady state one dimensional
Modul perpindahan panas konduksi steady state one dimensionalAli Hasimi Pane
 

What's hot (20)

Presentasi keramik
Presentasi keramikPresentasi keramik
Presentasi keramik
 
Perbedaan Ikatan Ionik, Ikatan Kovalen, dan Ikatan Logam
Perbedaan Ikatan Ionik, Ikatan Kovalen, dan Ikatan LogamPerbedaan Ikatan Ionik, Ikatan Kovalen, dan Ikatan Logam
Perbedaan Ikatan Ionik, Ikatan Kovalen, dan Ikatan Logam
 
Material Teknik Polimer
Material Teknik PolimerMaterial Teknik Polimer
Material Teknik Polimer
 
struktur kristal
struktur kristalstruktur kristal
struktur kristal
 
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran FluidaModul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
 
Bandul Fisis (M5)
Bandul Fisis (M5)Bandul Fisis (M5)
Bandul Fisis (M5)
 
Diagram fasa
Diagram fasaDiagram fasa
Diagram fasa
 
[Presentasi] Logam Besi (Fe)
[Presentasi] Logam Besi (Fe)[Presentasi] Logam Besi (Fe)
[Presentasi] Logam Besi (Fe)
 
Laporan praktikum suhu dan kalor untuk SMA sederajat
Laporan praktikum suhu dan kalor untuk SMA sederajatLaporan praktikum suhu dan kalor untuk SMA sederajat
Laporan praktikum suhu dan kalor untuk SMA sederajat
 
Material teknik dan proses
Material teknik dan prosesMaterial teknik dan proses
Material teknik dan proses
 
Proses pengecoran
Proses pengecoranProses pengecoran
Proses pengecoran
 
Klasifikasi paduan aluminium
Klasifikasi paduan aluminiumKlasifikasi paduan aluminium
Klasifikasi paduan aluminium
 
Elemen Mesin Modul 1 - Perencanaan Poros
Elemen Mesin Modul 1 - Perencanaan PorosElemen Mesin Modul 1 - Perencanaan Poros
Elemen Mesin Modul 1 - Perencanaan Poros
 
laporan praktikum uji korosi pada paku
  laporan praktikum uji korosi pada paku  laporan praktikum uji korosi pada paku
laporan praktikum uji korosi pada paku
 
Struktur kristal zat padat
Struktur kristal zat padatStruktur kristal zat padat
Struktur kristal zat padat
 
Elemen Mesin 3 - Perencanaan Kopling
Elemen Mesin 3 - Perencanaan KoplingElemen Mesin 3 - Perencanaan Kopling
Elemen Mesin 3 - Perencanaan Kopling
 
Termodinamika (14) c prinsip_perubahan_entropi
Termodinamika (14) c prinsip_perubahan_entropiTermodinamika (14) c prinsip_perubahan_entropi
Termodinamika (14) c prinsip_perubahan_entropi
 
Modul perpindahan panas konduksi steady state one dimensional
Modul perpindahan panas konduksi steady state one dimensionalModul perpindahan panas konduksi steady state one dimensional
Modul perpindahan panas konduksi steady state one dimensional
 
Uji kekerasan
Uji kekerasanUji kekerasan
Uji kekerasan
 
SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)
SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)
SCANNING ELECTRON MICROSCOPE (SEM)
 

Similar to Material teknik 00

Pert. 1 metalurgi
Pert. 1 metalurgiPert. 1 metalurgi
Pert. 1 metalurgijusnita
 
Materialteknik00 111113111700-phpapp01
Materialteknik00 111113111700-phpapp01Materialteknik00 111113111700-phpapp01
Materialteknik00 111113111700-phpapp01Dhiya'ur Rahman
 
Resume Material teknik (material engineering science).ppt
Resume Material teknik (material engineering science).pptResume Material teknik (material engineering science).ppt
Resume Material teknik (material engineering science).pptParyantoDwiSetyawan
 
bahan kuliah Material teknik .ppt
bahan kuliah Material teknik        .pptbahan kuliah Material teknik        .ppt
bahan kuliah Material teknik .pptZHENAHARYOP
 
pendahuluan pengantar fisika material
pendahuluan pengantar fisika materialpendahuluan pengantar fisika material
pendahuluan pengantar fisika materialHIMAFIA UNSRI
 
Bab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.ppt
Bab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.pptBab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.ppt
Bab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.pptParyantoDwiSetyawan
 
Perpatahan dan-kelelahan
Perpatahan dan-kelelahanPerpatahan dan-kelelahan
Perpatahan dan-kelelahanrestuputraku5
 
Perpatahan dan-kelelahan
Perpatahan dan-kelelahanPerpatahan dan-kelelahan
Perpatahan dan-kelelahanrestuputraku5
 
Sifat elastis benda
Sifat elastis bendaSifat elastis benda
Sifat elastis bendaIksan Spd
 
PREDIKSISOALDANPEMBAHASAN2012.pdf
PREDIKSISOALDANPEMBAHASAN2012.pdfPREDIKSISOALDANPEMBAHASAN2012.pdf
PREDIKSISOALDANPEMBAHASAN2012.pdfssuserd2e882
 
Perilaku Beton Bertulang
Perilaku Beton BertulangPerilaku Beton Bertulang
Perilaku Beton BertulangSaiful Hadi
 
Bab4 mt uji tarik
Bab4 mt uji tarikBab4 mt uji tarik
Bab4 mt uji tarikkaatteell
 
3+Kegiatan+belajar+3.pdf
3+Kegiatan+belajar+3.pdf3+Kegiatan+belajar+3.pdf
3+Kegiatan+belajar+3.pdfRismanYusuf1
 
Modul metalurgi-2011-2012
Modul metalurgi-2011-2012Modul metalurgi-2011-2012
Modul metalurgi-2011-2012Feby Aulia
 
5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahan
5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahan5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahan
5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahanTian Jonathan
 

Similar to Material teknik 00 (20)

Pert. 1 metalurgi
Pert. 1 metalurgiPert. 1 metalurgi
Pert. 1 metalurgi
 
Materialteknik00 111113111700-phpapp01
Materialteknik00 111113111700-phpapp01Materialteknik00 111113111700-phpapp01
Materialteknik00 111113111700-phpapp01
 
Resume Material teknik (material engineering science).ppt
Resume Material teknik (material engineering science).pptResume Material teknik (material engineering science).ppt
Resume Material teknik (material engineering science).ppt
 
bahan kuliah Material teknik .ppt
bahan kuliah Material teknik        .pptbahan kuliah Material teknik        .ppt
bahan kuliah Material teknik .ppt
 
Material teknik 00-1.ppt
Material teknik 00-1.pptMaterial teknik 00-1.ppt
Material teknik 00-1.ppt
 
Material Teknik
Material TeknikMaterial Teknik
Material Teknik
 
pendahuluan pengantar fisika material
pendahuluan pengantar fisika materialpendahuluan pengantar fisika material
pendahuluan pengantar fisika material
 
Bab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.ppt
Bab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.pptBab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.ppt
Bab C3-Sifat-sifat mekanik logam/metal.ppt
 
Perpatahan dan-kelelahan
Perpatahan dan-kelelahanPerpatahan dan-kelelahan
Perpatahan dan-kelelahan
 
Perpatahan dan-kelelahan
Perpatahan dan-kelelahanPerpatahan dan-kelelahan
Perpatahan dan-kelelahan
 
7. Impact Test.pptx
7. Impact Test.pptx7. Impact Test.pptx
7. Impact Test.pptx
 
Pengbang redesain
Pengbang redesainPengbang redesain
Pengbang redesain
 
Sifat elastis benda
Sifat elastis bendaSifat elastis benda
Sifat elastis benda
 
PREDIKSISOALDANPEMBAHASAN2012.pdf
PREDIKSISOALDANPEMBAHASAN2012.pdfPREDIKSISOALDANPEMBAHASAN2012.pdf
PREDIKSISOALDANPEMBAHASAN2012.pdf
 
Isi makalah uji kuat tarik
Isi makalah uji kuat tarikIsi makalah uji kuat tarik
Isi makalah uji kuat tarik
 
Perilaku Beton Bertulang
Perilaku Beton BertulangPerilaku Beton Bertulang
Perilaku Beton Bertulang
 
Bab4 mt uji tarik
Bab4 mt uji tarikBab4 mt uji tarik
Bab4 mt uji tarik
 
3+Kegiatan+belajar+3.pdf
3+Kegiatan+belajar+3.pdf3+Kegiatan+belajar+3.pdf
3+Kegiatan+belajar+3.pdf
 
Modul metalurgi-2011-2012
Modul metalurgi-2011-2012Modul metalurgi-2011-2012
Modul metalurgi-2011-2012
 
5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahan
5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahan5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahan
5303 bab 01_perpatahan_dan_kelelahan
 

More from Alen Pepa

Sumber daya alam
Sumber daya alamSumber daya alam
Sumber daya alamAlen Pepa
 
Problem of seafarers in indonesia
Problem of seafarers in indonesiaProblem of seafarers in indonesia
Problem of seafarers in indonesiaAlen Pepa
 
Presentation3 partial differentials equation
Presentation3  partial differentials equationPresentation3  partial differentials equation
Presentation3 partial differentials equationAlen Pepa
 
Perpindahan panas bu lidia
Perpindahan panas bu lidiaPerpindahan panas bu lidia
Perpindahan panas bu lidiaAlen Pepa
 
Pengantar manajemen bisnis
Pengantar manajemen bisnisPengantar manajemen bisnis
Pengantar manajemen bisnisAlen Pepa
 
Modul manajemen-stratejik-bab-12-mei-2010
Modul manajemen-stratejik-bab-12-mei-2010Modul manajemen-stratejik-bab-12-mei-2010
Modul manajemen-stratejik-bab-12-mei-2010Alen Pepa
 
Mgg 3 morfologi phn
Mgg 3 morfologi phnMgg 3 morfologi phn
Mgg 3 morfologi phnAlen Pepa
 
Metode surveylalu lintas
Metode surveylalu lintasMetode surveylalu lintas
Metode surveylalu lintasAlen Pepa
 
Met num3 persnonl-inier_baru
Met num3 persnonl-inier_baruMet num3 persnonl-inier_baru
Met num3 persnonl-inier_baruAlen Pepa
 
Met num1 pendahuluan-new
Met num1 pendahuluan-newMet num1 pendahuluan-new
Met num1 pendahuluan-newAlen Pepa
 
Met num s1 (2)
Met num s1 (2)Met num s1 (2)
Met num s1 (2)Alen Pepa
 
Mesin ketam dan mesin serut
Mesin ketam dan mesin serutMesin ketam dan mesin serut
Mesin ketam dan mesin serutAlen Pepa
 
Menggambar mrsin
Menggambar mrsinMenggambar mrsin
Menggambar mrsinAlen Pepa
 
Materi+kewirausahaan
Materi+kewirausahaanMateri+kewirausahaan
Materi+kewirausahaanAlen Pepa
 
Manusia dan ekosistemnya
Manusia dan ekosistemnyaManusia dan ekosistemnya
Manusia dan ekosistemnyaAlen Pepa
 

More from Alen Pepa (20)

Sumber daya alam
Sumber daya alamSumber daya alam
Sumber daya alam
 
Rotax
RotaxRotax
Rotax
 
Problem of seafarers in indonesia
Problem of seafarers in indonesiaProblem of seafarers in indonesia
Problem of seafarers in indonesia
 
Presentation3 partial differentials equation
Presentation3  partial differentials equationPresentation3  partial differentials equation
Presentation3 partial differentials equation
 
Pp jadi
Pp jadiPp jadi
Pp jadi
 
Perpindahan panas bu lidia
Perpindahan panas bu lidiaPerpindahan panas bu lidia
Perpindahan panas bu lidia
 
Pengantar manajemen bisnis
Pengantar manajemen bisnisPengantar manajemen bisnis
Pengantar manajemen bisnis
 
Modul manajemen-stratejik-bab-12-mei-2010
Modul manajemen-stratejik-bab-12-mei-2010Modul manajemen-stratejik-bab-12-mei-2010
Modul manajemen-stratejik-bab-12-mei-2010
 
Mgg 3 morfologi phn
Mgg 3 morfologi phnMgg 3 morfologi phn
Mgg 3 morfologi phn
 
Metode surveylalu lintas
Metode surveylalu lintasMetode surveylalu lintas
Metode surveylalu lintas
 
Metnum 2006
Metnum 2006Metnum 2006
Metnum 2006
 
Met num3 persnonl-inier_baru
Met num3 persnonl-inier_baruMet num3 persnonl-inier_baru
Met num3 persnonl-inier_baru
 
Met num1 pendahuluan-new
Met num1 pendahuluan-newMet num1 pendahuluan-new
Met num1 pendahuluan-new
 
Met num s1
Met num s1Met num s1
Met num s1
 
Met num s1 (2)
Met num s1 (2)Met num s1 (2)
Met num s1 (2)
 
Mesin ketam dan mesin serut
Mesin ketam dan mesin serutMesin ketam dan mesin serut
Mesin ketam dan mesin serut
 
Menggambar mrsin
Menggambar mrsinMenggambar mrsin
Menggambar mrsin
 
Mekanisme
MekanismeMekanisme
Mekanisme
 
Materi+kewirausahaan
Materi+kewirausahaanMateri+kewirausahaan
Materi+kewirausahaan
 
Manusia dan ekosistemnya
Manusia dan ekosistemnyaManusia dan ekosistemnya
Manusia dan ekosistemnya
 

Material teknik 00

  • 2. Buku Pustaka • Materials Science and Engineering, An introduction, William D. Callister Jr, Wiley, 2004 • Ilmu dan Teknologi Bahan, Lawrence H. Van Vlack (terjemahan), Erlangga, 1995 • Pengetahuan Bahan, Tata Surdia dan Shinroku Saito, Pradnya Paramita, 1995 • Principle of Materials Science and Engineering, William F. Smith, Mc Graw Hill, 1996
  • 3. Pokok Bahasan • • • • • • • • • • • Pendahuluan Struktur dan ikatan atom Struktur dan cacat kristal Sifat mekanik Diagram fasa Proses anil dan perlakuan panas Logam besi Logam bukan besi Keramik Polimer Komposit
  • 4. Material • Material adalah sesuatu yang disusun/dibuat oleh bahan. • Material digunakan untuk transfortasi hingga makanan. • Ilmu material/bahan merupakan pengetahuan dasar tentang struktur, sifatsifat dan pengolahan bahan.
  • 5. Jenis Material • Logam Kuat, ulet, mudah dibentuk dan bersifat penghantar panas dan listrik yang baik • Keramik Keras, getas dan penghantar panas dan listrik yang buruk • Polimer kerapatan rendah, penghantar panas dan listrik buruk dan mudah dibentuk • Komposit merupakan ganbungan dari dua bahan atau lebih yang masingmasing sifat tetap
  • 10. Struktur dan Ikatan Atom Material Teknik
  • 11. Pendahuluan • Atom terdiri dari elektron dan inti atom • Inti atom disusun oleh proton dan neutron • Elektron mengelilingi inti atom dalam orbitnya masingmasing • Massa elektron 9,109 x 10-28 g dan bermuatan –1,602 x 10-19 C • Massa proton 1,673 x 10-24 g dan bermuatan 1,602 x 10-19 C • Massa neutron 1,675 x 10-24 g dan tidak bermuatan • Massa atom terpusat pada inti atom • Jumlah elektron dan proton sama, sedangkan neutron neutral, maka atom menjadi neutral
  • 13. Konfiguration elektron unsur No.    Element    K 1  L 2  M 3 N 4  O 5  P 6  Q 7        s  s p  s p d  s p d  f  s p d  f  s p d  f  s  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 1 2 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 2 6 1 2 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 6 -  2 6 -  2 6 1  2 6 2  2 6 3  2 6 5* 2 6 5 2 6 6 2 6 7 2 6 8 2 6 10 2 6 10 2 6 10 2 6 10 2 6 10 2 6 10 2 6 10 2 6 10 1 2 2 2 2 1 2 2 2 2 1* 2 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6
  • 20. Bilangan Koordinasi utk Ikatan Atom
  • 21. Struktur dan Cacat Kristal Material Teknik
  • 22. Pendahuluan • Kristal adalah susunan atom-atom secara teratur dan kontinu pada arah tiga dimensi • Satuan sel adalah susunan terkecil dari kristal • Parameter kisi struktur kristal – Panjang sisi a, b, c – Sudut antara sumbu α, β, δ z c x β α δ b y a
  • 23. Sistem Kristal Parameter kisi diklasifikasikan dalam tujuh sistem kristal dan empat belas kisi kristal • Arah kristal z dinyatakan sebagai vektor dalam [uvw] • uvw merupakan [111] bilangan bulat y c • Himpunan arah <111> [100] a [110] terdiri dari [111], b [111], [111], [111], x [111], [111], [111], [111]
  • 24. Menentukan Indeks Miller Arah Kristal • Prosedur menentukan arah kristal x y z Proyeksi a/2 b 0 Proyeksi (dlm a, b, c) ½ 1 0 Reduksi 1 2 0 Penentuan [120] z c x Proyeksi pd sb x: a/2 b Proyeksi pd sb y: b a y
  • 25. Bidang Kristal • Dinyatakan dengan (hkl) • hkl merupakan bilangan bulat z Bid (110) mengacu titik asal O c a b x Bid. (110) ekivalen z Bid (111) mengacu titik asal O c x a b y Bid. (111) ekivalen y
  • 26. Menentukan Indeks Miller Bidang Kristal • Prosedur menentukan bidang kristal x y z Perpotongan ~a -b c/2 Perpotongan (dlm a, b dan c) ~ -1 ½ Resiprokal 0 -1 2 Penentuan (012) z z’ c x a y b x’ bid.(012)
  • 28. Kristal Kubik Berpusat Muka • Faktor tumpukan padat = total volum bola / total volum satuan sel = Vs/Vc = 4x(4/3 πr3)/16r3√2 = 0,74 • Kerapatan = ηA / VcNA = (4x63,5) / (16√2x (1,28x10 -8)x(6,02x 1023)) g/cm3 = 8,89 g/cm3.
  • 31. Cacat Kristal • Cacat Kristal – Cacat titik • Kekosongan • Pengotor – Pengotor Intersisi – Pengotor Subtitusi – Cacat garis (dislokasi) • Dislokasi garis • Dislokasi ulir – Cacat bidang • Batas butir • Permukaan – Cacat volum
  • 39. Sifat Mekanik • Material dalam pengunanya dikenakan gaya atau beban. • Karena itu perlu diketahuo kharater material agar deformasi yg terjadi tidak berlebihan dan tidak terjadi kerusakan atau patah • Karakter material tergantung pada: – Komposisi kimia – Struktur mikro – Sifat material: sifat mekanik, sifat fisik dan sifat kimia Gaya/beban Material
  • 40. Sifat mekanik • Kekuatan (strength): ukuran besar gaya yang diperlukan utk mematahkan atau merusak suatu bahan • Kekuatan luluh (yield strength): kekuatan bahan terhadap deformasi awal • Kekuatan tarik (Tensile strength): kekuatan maksimun yang dapat menerima beban. • Keuletan (ductility): berhubungan dengan besar regangan sebelum perpatahan
  • 41. Sifat Mekanik • Kekerasan (hardness): ketahanan bahan terhadap penetrasi pada permukaannya • Ketangguhan (toughness): jumlah energi yang mampu diserap bahan sampai terjadi perpatahan • Mulur (creep) • Kelelahan (fatique): ketahanan bahan terhadap pembebanan dinamik • Patahan (failure)
  • 42. Konsep tegangan (stress) dan regangan (strain) F F • Pembebanan statik: – Tarik – Kompressi – Geser F F F Beban kompressi Beban tarik F Beban geser
  • 43. Uji tarik Standar sampel untuk uji tarik 2¼’ φ0,505’ 2’ φ¾’ R 3/8’ • Tegangan teknik, σ = F/Ao (N/m2=Pa) • Regangan teknik, ε = (li-lo)/lo • Tegangan geser, τ = F/Ao
  • 44. Deformasi elastis • Pada pembebanan rendah dalam uji tarik, hubungan antara tegangan dan regangan linier Beban dihilangkan Teg. Modulus elastis Pembebanan Reg.
  • 45. Mesin uji tarik (Tensile Test)
  • 46. Deformasi elastis • Hubungan tsb masih dalam daerah deformasi elastis dan dinyatakan dengan • Hubungan diatas dikenal sebagai Hukum Hooke • Deformasi yang mempunyai hubungan tegangan dan regangan linier (proporsional) disebut sebagai deformasi elastis
  • 47. Paduan Modulus elastis Modulus geser Ratio logam (104 MPa) (104 MPa) Poisson Al Cu-Zn Cu Mg Ni Baja Ti 6,9 10,1 11,0 4,5 20,7 20,7 10,7 2,6 3,7 4,6 1,7 7,6 8,3 4,5 0,33 0,35 0,35 0,29 0,31 0,27 0,36
  • 48. • Hubungan tegangan geser dan regangan geser dinyatakan dengan τ= Gγ • Dengan τ = teg.geser γ = reg.geser G = modulus geser
  • 49. Sifat elastis material σZ • Ketika uji tarik dilakukan pada suatu logam, perpanjangan pada arah beban, yg dinyatakan dlm regangan εz mengakibatkan terjadinya regangan kompressi pada εx sb-x dan εy pada sb-y • Bila beban pada arah sb-z uniaxial, maka εx = εy . Ratio regangan lateral & axial dikenal sebagai ratio Poisson z y σZ x
  • 50. ν = εx/εy • Harga selalu positip, karena tanda εx dan εy berlawanan. • Hubungan modulus Young dengan modulus geser dinyatalan dengan E = 2 G (1 + ν) • Biasanya ν<0,5 dan utk logam umumnya G = 0,4 E
  • 51. Deformasi plastis • Utk material logam, umumnya deformso elastis terjadi < 0,005 regangan • Regangan > 0,005 terjadi deformasi plastis (deformasi permanen) σys Teg. 0,002 Reg. Titik luluh atas σys Teg. Titik Luluh bawah Reg.
  • 52. Deformasi elastis • Ikatan atom atau molekul putus: atom atau molekul berpindah tdk kembali pada posisinya bila tegangan dihilangkan • Padatan kristal: proses slip padatan amorphous (bukan kristal). Mekanisme aliran viscous
  • 53. Perilaku uji tarik • Titik luluh: transisi elastis & platis • Kekuatan: kekuatan tarik: kekuatan maksimum • Dari kekuatan maksimum hingga titik terjadinya patah, diameter sampel uji tarik mengecil (necking)
  • 54. Keuletan (ductility) • Keuletan: derajat deformasi plastis hingga terjadinya patah • Keuletan dinyatakan dengan – Presentasi elongasi, %El. = (lf-lo)/lo x 100% – Presentasi reduksi area, %AR = (Ao-Af)/Ao x 100%
  • 55. Ketangguan (Toughness) B B’ Teg. A C Reg. C’ • Perbedaan antara kurva tegangan dan regangan hasil uji tarik utk material yang getas dan ulet • ABC : ketangguhan material getas • AB’C’ : ketangguhan material ulet
  • 56. Logam Kekuatan Kekuatan Keuletan luluh (MPa) tarik (MPa) %El. Au Al Cu Fe Ni Ti Mo 28 69 130 138 240 565 130 69 200 262 480 330 655 45 45 45 45 40 30 35
  • 57. Tegangan dan regangan sebenarnya • Pada daerah necking, luas tampang lintang sampel uji material Teg. • Tegangan sebenarnya σT = F/Ai • Regangan sebenarnya εT = ln li/lo sebenarnya teknik Reg.
  • 58. Bila volum sampel uji tidak berubah, maka Aili = Aolo • Hubungan tegangan teknik dengan tegangan sebenarnya σT = σ (1 + ε) • Hubungan regangan teknik dengan regangan sebenarnya εT = ln (1+ ε)
  • 64. Pendahuluan • Sifat mekanik bahan salah satunya ditentukan oleh struktur mikro • Utk mengetahui struktur mikro, perlu mengetahui fasa diagram • Diagram fasa digunakan utk peleburan, pengecoran, kristalisasi dll • Komponen: logam murni dan/atau senyawa penyusun paduan • Cth. Kuningan, Cu sebagai unsur pelarut dan Zn sebagai unsur yang dilarutkan. • Batas kelarutan merupakan konsentrasi atom maksimum yang dapat dilarutkan oleh pelarut utk membentuk larutan padat (solid solution). Contoh Gula dalam air.
  • 65. • Fasa adalah bagian homogen dari sistem yg mempunyai kharakteristik fisik & kimia yg uniform • Contoh fasa , material murni, larutan padat, larutan cair dan gas. • Material yg mempunyai dua atau lebih struktur disebut polimorfik • Jumlah fasa yg ada & bagiannya dlm material merupakan struktur mikro.
  • 66. • Diagram kesetimbangan fasa merupakan diagram yang menampilkan struktur mikro atau struktur fasa dari paduan tertentu • Diagram kesetimbangan fasa menampilkan hubungan antara suhu dan komposisi serta jumlah fasa-fasa dalam keadaan setimbang.
  • 67. Diagram Cu-Ni • L = larutan cair homogen yang mengandung Cu dan Ni • A = larutan padat subtitusi yang terdiri dari Cu dan Ni, yang mempunyai struktur FCC
  • 68. Diagram Cu-Ni • Jumlah persentasi cair (Wl) = S/ (R+S)x100% • Jumlah persentasi a (Wα) = R/ (R+S)x100%
  • 69. Sistem binary eutektik • • • • • • Batas kelarutan atom Ag pada fasa α dan atom Cu pada fasa β tergantung pada suhu Pada 780°C, Fasa α dapat melarutkan atom Ag hingga 7,9%berat dan Fasa β dapat melarutkan atom Cu hingga 8,8%berat Daerah fasa padat: fasa α, fasa α+β, dan fasa β, yang dibatasi oleh garis solidus AB, BC, AB, BG, dan FG, GH. Daerah fasa padat + cair: fasa α + cair, dan fasa β + cair, yang dibatasi oleh garis solidus Daerah fasa cair terletak diatas garis liquidus AE dan FE Reaksi Cair ↔ padat(α) + padat (β) pada titik E disebut reaksi Eutektik. A F G H E B C
  • 70. Diagram Fasa Pb-Sn • Reaksi eutektik Cair (61,9%Sn) ↔ α(19,2%Sn)+β(97,6%Sn)
  • 72. Diagram Fasa Fe-Fe3C • Besi-α (ferrit); Struktur BCC, dapat melarutkan C maks. 0,022% pada 727°C. • Besi-δ (austenit); struktur FCC, dapat melarutkan C hingga 2,11% pada 1148°C. • Besi-ζ (ferrit); struktur BCC • Besi Karbida (sementit); struktur BCT, dapat melarutkan C hingga 6,7%0 • Pearlit; lamel-lamel besi-α dan besi karbida
  • 73. Reaksi pada Diagram Fasa Fe-C • Reaksi eutektik pada titik 4,3%C, 1148°C L ↔ δ(2,11%C) + Fe3C(6,7%C) • Reaksi eutektoid pada titik 0,77%C, 727°C δ(0,77%C) ↔ α(0,022%C) + Fe3C(6,7%C) • Reaksi peritektik
  • 74. Pengaruh unsur pada Suhu Eutektoid dan Komposisi Eutektoid • Unsur pembentuk besi-δ: Mn & Ni • Unsur pembentuk besi-α: Ti, Mo, Si & W
  • 75. Diagram Fasa Al-Si • Paduan hipoeutektik AlSi mengandung Si <12,6% • Paduan eutektik Al-Si mengandung Si sekitar 12,6% • Paduan hipereutektik Al-Si mengandung Si >12,6%
  • 76. Proses Anil & Perlakuan Panas Material Teknik
  • 77. Pendahuluan • Proses anil merupakan proses perlakuan panas suatu bahan melalui pemanasan pada suhu cukup tinggi dan waktu yang lama, diikuti pendinginan perlahan-lahan • Anil – Bahan: Gelas – Tujuan: menghilangkan tegangan sisa & menghindari terjadinya retakan panas – Prosedur: suhu pemanasan mendekati suhu transisi gelas dan pendinginan perlahan-lahan – Perubahan strukturmikro: tidak ada
  • 78. • Menghilangkan Tegangan – Bahan: semua logam, khususnya baja – Tujuan: menghilangkan tegangan sisa – Prosedur: Pemanasan sampai 600C utk baja selama beberapa jam – Perubahan strukturmikro: tidak ada • Rekristalisasi – Bahan: logam yang mengalami pengerjaan dingin – Tujuan: pelunakan dengan meniadakan pengerasan regangan – Prosedur: Pemanasan antara 0,3 dan 0,6 titik lebur logam – Perubahan strukturmikro: butir baru
  • 79. Anil Sempurna • Bahan: baja • Tujuan: Pelunakan sebelum pemesinan • Prosedur: austenisasi 2-30°C • Perubahan strukturmikro: pearlit kasat 900 normalisasi anil δ 800 α+δ °C 700 0,77%C α+Fe3C
  • 80. Speroidisasi – Bahan: baja karbon tinggi, seperti bantalan peluru – Tujuan: meningkatkan ketangguhan baja – Prosedur: dipanaskan pada suhu eutektoid (~700°C) untuk 1-2 jam – Perubahan strukturmikro: speroidit
  • 81. Laku Mampu Tempa (Malleabilisasi) • Bahan: besi cor • Tujuan: besi cor lebih ulet • Prosedur: – anil dibawah suhu eutektoid (<750°C) Fe3C ↔ 3Fe(α) + C(garfit) Dan terbentuk besi mampu tempa ferritik – Anil diatas suhu eutektoid (>750°C) Fe3C ↔ 3Fe(δ) + C(garfit) Dan terbentuk besi mampu tempa austenitik • Perubahan strukturmikro: terbentuknya gumpalan grafit.
  • 82. Normalisasi terdiri dari homogenisasi dan normalisasi • Homogenisasi – Bahan: logam cair – Tujuan: menyeragamkan komposisi bahan – Prosedur: pemanasan pada suhu setinggi mungkin asalkan logam tidak mencair dan tidak menumbuhkan butir – Perubahan strukturmikro: homogenitas lebih baik, mendekati diagram fasa • Normalisasi – Bahan: baja – Tujuan: membentuk strukturmikro dengan butir halus & seragam – Prosedur: austenisasi 50-60C, disusul dengan pendinginan udara – Perubahan strukturmikro: pearlit halus dan sedikit besi-α praeutektoid
  • 83. Anil
  • 85. Proses Presipitasi • Pengerasan presipitasi dilakukan dengan memanaskan logam hingga unsur pemadu larut, kemudian celup cepat, dan dipanaskan kembali pada suhu relatip rendah
  • 89. Logam besi • • • • • Baja karbon Baja paduan Baja pekakas & dies Baja tahan karat Besi tuang
  • 90. Baja karbon • Menurut kadungan C – Baja karbon rendah: C<0,3%, utk baut, mur, lembaran, pelat, tabung, pipa, komponen mesin berkekuatan rendah – Baja karbon menengah: 0,3%<C<0,6%, utk roda gigi, axle, batang penghubung, crankshaft, rel, komponen utk mesin pengerjaan logam – Baja karbon tinggi: 0,6%<C<1,0%, utk mata pahat, kabel, kawat musik, pegas
  • 92. Baja seri 1045 utk yoke ball • 1045 termasuk seri 10xx atau seri baja karbon • Angka 45 merupakan kandungan karbon = 45/100 % = 0,45%
  • 93. Baja Paduan • Baja paduan rendah berkekuatan tinggi (high strength alloy steel) – C<0,30% – Strukturmikro: butir besi-α halus, fasa kedua martensit & besi-δ – Produknya: pelat, balok, profil • Baja fasa ganda (Dual- phase steel) – Strukturmikro: campuran besi-α & martensit
  • 94. Baja paduan rendah berkekuatan tinggi Kekuatan luluh Komposis kimia 103 Psi 275 45 310 50 350 60 415 70 485 80 550 100 690 120 830 140 970 F = kill + kontrol S X = paduan rendah K = kill W = weathering O = bukan kill 240 40 S = kualitas struktur MPa 35 Deoksidasi Cth. 50XF 50  kekuatan luluh 50x103 Psi X  paduan rendah F  kill + kontrol S D = fasa ganda
  • 95. Baja tahan karat • Sifatnya tahan korosi, kekuatan & keuletan tinggi dan kandungan Cr tinggi • Kandungan lain : Ni, Mo, Cu, Ti, Si, Mg, Cb, Al, N dan S
  • 96. Jenis baja tahan karat • Austenitik (seri 200 & 300) – Mengandung Cr, Ni dan Mg – Bersifat tidak magnit, tahan korosi – Utk peralatan dapur, fitting, konstruksi, peralatan transport, tungku, komponen penukar panas, linkungan kimia • Ferritik (seri 400) – Mengandung Cr tinggi, hingga 27% – Bersifat magnit, tahan korosi – Utk peralatan dapur.
  • 97. Jenis baja tahan karat • Martemsitik (seri 400 & 500) – Mengandung 18%Cr, tdk ada Ni – Bersifat magnit, berkekuatan tinggi, keras, tahan patah dan ulet – Utk peralatan bedah, instrument katup dan pegas • Pengerasan presipitasi – Mengandung Cr, Ni, Cu, Al, Ti, & Mo – Bersifat tahan korosi, ulet & berkekuatan tinggi pada suhu tinggi – Utk komponen struktur pesawat & pesawat ruang angkasa
  • 98. Jenis baja tahan karat • Struktur Duplek – Campuran austenit & ferrit – Utk komponen penukar panas & pembersih air
  • 99. Besi cor • Besi tuang disusun oleh besi, 2,11-4,50% karbon dan 3,5% silikon • Kandungan Si mendekomposisi Fe3C menjadi Fe-α dan C (garfit)
  • 100. Jenis besi cor • • • • Besi cor kelabu Besi cor nodular (ulet) Besi cor tuang putih Besi cor malleable
  • 101. Besi cor kelabu • Disusun oleh serpihan C (grafit) yang tersebar pada besi-α • Bersifat keras & getas
  • 102. Besi cor nodular (ulet) • C (grafit)nya berbentuk bulat (nodular) tersebar pada besi-α. • Nodular terbentuk karena besi cor kelabu ditambahkan sedikit unsur magnesium dan cesium • Keras & ulet
  • 103. Besi cor putih • Disusun oleh besi-α dan besi karbida (Fe3C) • Terbentuk melalui pendinginan cepat • Getas, tahan pakai & sangat keras
  • 104. Besi cor malleable • Disusun oleh besiα dan C (grafit) • Dibentuk dari besi cor putih yang dianil pada 800-900oC dalam atmosphere CO & CO2
  • 106. Pendahuluan • • • Logam & paduan bukan besi – Logam biasa: Al, Cu, Mg – Logam/paduan tahan suhu tinggi: W, Ta, Mo Aplikasi utk – Ketahanan korosi – Konduktifitas panas $ listrik tinggi – Kerapatan rendah – Mudah dipabrikasi Cth. – Al utk pesawat terbang, peralatan masak – Cu utk kawat listrik, pipa air – Zn utk karburator – Ti utk sudu turbin mesinjet – Ta utk mesin roket
  • 107. Alimunium Produk Wrough 1xxx 2xxx 3xxx 4xxx 5xxx 6xxx 7xxx 8xxx Al murni: 99,00% Al+Cu Al+Mn Al+Si Al+Mg Al+Mg+Si Al+Zn Al+unsur lain
  • 108. Alimunium Produk Cor 1xx.x 2xx.x 3xx.x 4xx.x 5xx.x 6xx.x 7xx.x 8xx.x Al murni: 99,00% Al+Cu Al+Si, Cu, Mg Al+Si Al+Mg Tidak digunakan Al+Zn Al+Pb
  • 109. Perlakuan utk produk aluminium wrough dan cor F Hasil pabrikasi (pengerjaan dingin atau panas atau cor) O Proses anil (hasil pengerjaan dingin atau panas atau cor) H Pengerjaan regangan melalui pengerjaan dingin (utk produk wrough) T Perlakuan panas
  • 110. Magnesium & paduan magnesium • Logam terringan dan penyerap getaran yg baik • Aplikasi: – – – – – – – Komponen pesawat & missil Mesin pengankat Pekakas Tangga Koper Sepeda Komponen ringan lainnya.
  • 111. Paduan magnesium: produk wrough dan cor Paduan Komposisi (%) Kondisi Pembentukk an Al Zn Mn AZ31B 3,0 1,0 0,2 F H24 Ekstrusi lembaran & pelat AZ80A 8,5 0,5 0,2 T5 Ekstrusi & tempa 0,7 H24 Lembaran & pelat 0,55 T5 Ekstrusi & tempa HK31A ZK60A 5,7 Zr
  • 112. Penamaan paduan magnesium • • • • Hurup 1&2 menyatakan unsur pemadu utama Angka 3&4 menyatakan % unsur pemadu utama Hurup 5 menyatakan standar paduan Hurup dan angka berikutnya menyatakan perlakuan panas Contoh. AZ91C-T6 A Al Z  Zn 9  9%Al 1  1%Zn C  Standar C T6  Perlakuan panas
  • 113. Tembaga & paduan tembaga • Sifat paduan tembaga: – Konduktifitas listrik dan panas tinggi – Tidak bersifat magnit – Tahan korosi • Aplikasi – Komponen listrik dan elektronik – Pegas – Cartridge – Pipa – Penukar panas – Peralatan panas – Perhiasan, dll
  • 114. Jenis paduan tembaga • • • • • • Kuningan (Cu+Zn) Perunggu (Cu+Sn) Perunggu Al (Cu+Sn+Al) Perunggu Be (Cu+Sn+Be) Cu+Ni Cu+Ag
  • 115. Nikel & paduan nikel • Sifat paduan nikel – Kuat – Getas – Tahan korosi pada suhu tinggi • Elemen pemadu nikel: Cr, Co, Mo dan Cu • Paduan nikel base = superalloy • Paduan nikel tembaga = monel • Paduan nikel krom = inconel • Paduan nikel krom molybdenum = hastelloy • Paduan nikel kron besi = nichrome • Paduan nikel besi = invar
  • 116. Supperalloy • Tahan panas dan tahan suhu tinggi • Aplikasi: mesin jet, turbin gas, mesin roket, pekakas, dies, industri nuklir, kimia dan petrokimia • Jenis superalloy – Superalloy besi base: 32-67%Fe, 15-22%Cr, 9-38%Ni – Superalloy kobalt base: 35-65%Co, 19-30%Cr, 35%Ni – Superalloy nikel base: 38-76%Ni, 27%Cr, 20%Co.
  • 118. Keramik • Senyawa logam atau bukan logam yang mempunyai ikatan atom ionik dan kovalen • Ikatan ionik dan kovalen menyebabkan keramik mempunyai titik lebur tinggi dan bersifat isolator • Keramik terdiri dari – Keramik tradisional, disusun oleh tanah liat, silika dan feldspar. Cth. bata, ubin, genteng dan porselen – Keramik murni atau teknik, disusun oleh senyawa murni.
  • 119. Struktur Kristal • Sebagian besar keramik diikat secara ionik dan hanya sedikit tang diikat secara kavalen • Ikatan ionik biasanya mempunyai diameter atom kation < atom anion, akibatnya atom kation selalu dikelilingi atom anion. • Jumlah atom tetangga terdekat (mengelilingi) atom tertentu dikenal sbg bilangan koordinasi (Coordination number).
  • 120. Hub.bil.koordinasi dan perbandingan jari2atom kation-anion Bilangan koordinasi Perbandingan jari-jari kationanion 2 <0,155 3 0,115-0,225 4 0,225-0,414 6 0,414-0,732 8 0,723-1,0 Geometri koordinasi
  • 121. Jari-jari kation dan anion Kation Jari-jari ion (nm) Anion Jari-jari ion (nm) Al 3+ 0,053 Br - 0,196 Ba 2+ 0,136 Cl - 0,181 Ca 2+ 0,100 F- 0,133 Cs + 0,170 I- 0,220 Fe 2+ 0,077 O 2- 0,140 Fe 3+ 0,069 S 2- 0,184 K+ 0,138 Mg 2+ 0,072 Mn 2+ 0,067 Na 2+ 0,102 Ni 2+ 0,069 Si 4+ 0,040 Ti 2+ 0,061
  • 122. Struktur Kristal Tipe AX Cth.; NaCl, CsCl, ZnS dan intan • Struktur NaCl (Garam) – Bentuk kubik berpusat muka (FCC) – 1 atom kation Na+ dikelilingi 6 atom anion Cl- (BK 6) – Posisi atom kation Na+: ½½½, 00½, 0½0, ½00 – Posisi atom anion Cl-: 000, ½½0, ½0½, 0½½ – Cth seperti kristal garam: MgO, MnS, LiF dan FeO. – Perbadingan jari-jari atom kation dan anion = 0,102/0,181 = 0,56
  • 123. Struktur kristal tipe AX • Struktur CsCl – Bentuk kubik sederhana (simple cubic) – 1 atom kation Cs+ dikelilingi 8 atom anion Cl- (BK 8) – Posisi atom kation Na+: ½½ – Posisi atom anion Cl-:000 – Perbandingan jari-jari aton kation dan anion = 0,170/0,181 = 0,94.
  • 124. Struktur kristal tipe AX • Struktur ZnS – Bentuk Sphalerite – 1 atom kation Zn+ dikelilingi 4 atom anion S- (BK 4) – Posisi atom kation Zn+: ¾¾¾, ¼¼¾, ¼¾¼, ¾¼¼ – Posisi atom anion S-: 000, ½½0, ½0½, 0½½ – Cth seperti kristal ZnS: ZnTe, BeO dan SiO. – Perbandingan jari-jari atom kation dan anion = 0,060/0,174 = 0,344
  • 125. Struktur kristal AX • Struktur intan – Bentuk sama seperti ZnS, tetapi seluruh atomnya diisi atom C. – Ikatan atomnya ikatan atom kovalen Struktur kristal intan
  • 126. Struktur kristal AmXp • Al2O3 (korundum) – Bentuk heksagonal tumpukan padat Struktur kristal Al2O3
  • 127. Struktur kristal AmBnXp • BaTiO3 – Bentuk kristal perouskite – Atom kation: Ba2+ dan Ti4+ – Atom anion: O2- Struktur kristal perouskite