material penguatan - material teknik

1. PENGUATAN MATERIAL
(STRENGTHENING OF MATERIALS)

2. KONSEP DEFORMASI
• BERGESERNYA ATOM PADA BIDANG GESERNYA
• BERGERAKNYA DISLOKASI SAMPAI KE
PERMUKAAN

3. DEFORMASI
• Deformasi plastis terjadi ketika banyak dislokasi bergerak
dan berkembang biak sehingga mengakibatkan deformasi
makroskopik. Dengan kata lain, itu adalah gerakan dislokasi
dalam materi yang memungkinkan untuk deformasi. Jika
kita ingin untuk meningkatkan sifat mekanik bahan (yaitu
meningkatkan hasil dan kekuatan tarik), kita hanya perlu
memperkenalkan suatu mekanisme yang melarang
mobilitas dislokasi ini.
• Apa pun mekanisme mungkin, (bekerja pengerasan, ukuran
butir, pengurangan, dll) mereka semua dislokasi
menghambat gerak dan membuat materi lebih kuat
daripada sebelumnya.

4. Kemampuan dari logam untuk mengalami
deformasi tergantung pada kemampuan
pergerakan dislokasi. Membatasi gerakan
dislokasi akan membuat material menjadi
lebih kuat.

5. Tiga metode mekanisme penguatan
• grain-size reduction (penghalusan butir)
• solid-solution alloying (paduan larutan padat)
• strain hardening (pengerasan Regangan)

6. Grain-size reduction (penghalusan butir)
• Material dengan butir yang halus akan lebih keras dan
kuat dibanding butiran yang kasar, disebabkan karena
mempunyai jumlah permukaan lebih besar pada total
area lapisan butir yang akan menghambat pergerakan
dislokasi.
• Penurunan ukuran butir biasanya lebih baik dalam
meningkatkan ketangguhan. Dalam banyak hal, variasi
yield strength dengan ukuran butir mengacu pada
persamaan Hall-Petch:

7. Dislokasi butir

8. Diameter ukuran butir dapat di kontrol
melalui :
• laju pembekuan (solidification),
• deformasi plastis, dan
• Perlakuan panas (heat treatment) yang sesuai.

9. SOLID-SOLUTION STRENGTHENING
• Paduan umumnya logam paduan lebih kuat
dibandingkan dengan logam murni, karena
impuritas atom yang masuk ke dalam larutan
padat memaksakan tegangan kisi di sekeliling
atom induknya.
• Interstisial atau impuritas substitusi dalam
sebuah larutan akan mengakibatkan regangan
kisi. Dan hasilnya impuritas ini akan berinteraksi
dengan bidang dislokasi regangan dan
menghambat pergerakan dislokasi

10. Pergerakan inti dislokasi menjauh dari gerakan impuritas ke daerah kisi dimana
tegangan atom lebih besar (daerah tegangan dislokasi yang tidak terkompensasi
oleh impuritas atom).

11. STRAIN HARDENING
(PENGERASAN REGANGAN)
• Logam ulet akan lebih kuat ketika mereka
terdeformasi plastis pada temperatur di
bawah titik leleh ( ≤ 7230 C ).
• Alasan untuk pengerasan regangan (strain
hardening) adalah meningkatkan kerapatan
dislokasi dengan deformasi plastik. Jarak rata-
rata antara penurunan dislokasi dan dislokasi
mulai memblokir gerakan satu sama lain.

12. SECOND PHASE
• Penguatan fasa kedua terjadi ketika penambahan unsur
paduan menghasilkan fasa kedua (second phase) atau
fasa sekunder.
• Fasa kedua bersifat keras (kuat) dan getas. Kekerasan
(kekuatan) material meningkat dengan bertambahnya
jumlah (fraksi berat) fasa kedua. Contoh paduan yang
menghasilkan (memiliki) fasa kedua:
• Besi (Fe) yang dipadu dengan karbon (C) menghasilkan
fasa kedua senyawa Fe3C (sementit) disamping fasa
utama ferrit (α) larut padat dalam (Fe) . Fasa ferrit
bersifat lebih lunak dan ulet sedangkan sementit
sangat keras tapi rapuh.

13. PENGERASAN MARTENSITIK
Martensit memiliki susunan atom BCT sehingga
dislokasi menjadi susah untuk bergerak.
Baja dipanaskan sampai fasa austenit lalu dilakukan
pendinginan cepat sehingga atom-atom karbon
pada austenit tidak sempat berdifusi keluar,
akibatnya austenit akan bertransformasi menjadi
martensit yang memiliki sel satuan BCT. Kekerasan
martensit akan semakin tinggi dengan semakin
banyaknya atom karbon yang larut didalamnya.