Dokumen tersebut membahas tentang struktur dan sifat logam, meliputi pengelompokan logam berdasarkan struktur kristalnya seperti FCC, BCC, dan HCP. Juga dibahas mengenai deformasi logam akibat tegangan melalui mekanisme slip dan twinning yang melibatkan pergerakan dislokasi.

1. STRUKTUR DAN SIFAT
STRUKTUR DAN SIFAT
LOGAM
LOGAM
INLASTEK
SURABAYA 17 JANUARI
2009
MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

2. PENGETAHUAN BAHAN
• PENGELOMPOKAN MATERIA
• METALLIC MATERIAL
– Steel
» High alloy steel (baja paduan tinggi)
» Low alloy steel (baja paduan rendah)
– Cast Iron
» White cast iron (besi cor putih)
» Gray cast iron (besi cor kelabu)
» Nodular cast iron (besi cor nodular)
» Malleable cast iron(besi cor mampu tempa)
• NON
MUNIR-T.LAS METALLIC MATERIAL
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

3. KLASIFIKASI MATERIAL
MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

4. STRUKTUR KRISTAL DAN
DEFORMASI
• Semua zat terdiri dr atominti (proton & neutron)dikelilingi
elektron
• Jumlah elektron pd sel terluar samamgrupnya sama,
sifat2nya hampir sama
• Atom: bagian terkecil dr suatu material, membuat ikatan dg
atom lain/sejenis molekul, ikatan yg terjadi:
– Ikatan ionic
– Ikatan Kovalent Ionic bonding
– Ikatan Logam
MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
Atom bohr
GANJIL 2009 PPNS

5. MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

6. • Atom pd logam menempati posisi tertentu relatif thd
atom lain, mk atom tsb tersusun scr teratur dg pola
tertentu
• Susunan atom dalam pola 3D yang teratur dalam
pola tertentuKRISTAL
• Bila dr inti atom tsb ditarik garis-garis imajiner dari inti
atom tetangganya, maka diperoleh susunan atom dg
pola 3D yang teraturSPACE LATTICE
• UNIT CELL: bagian terkecil dari space lattice
( FCC, BCC, HCP dll)
MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

7. STRUKTUR KRISTAL
MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

8. MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

9. • Kebanyakan Logam mempunyai
kristal dalam bentuk:
1. FCC (face centerd cubic)
2. BCC (body centered cubic)
3. HCP (hexagonal closed packed)
• Beberapa unsur memiliki beberapa
space lattice yg
berbedaPOLIMORFI
• Polimorfi yg
reversibleALLOTREOPIC
MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

10. • BIDANG
KRISTALOGRAFI :
• Bidang dlm lattice kristal dimana tdp susunan atom
dinyatakan dalam tanda kurung ( ) keluarga
bidang { }
• Untuk menggambarkan titik, arah, bidang pada
sistem kristal, digunakan index miller
• INDEX MILLER : - Perpotongan dg sumbu
- balikkan harga tersebut
- sederhanakan
- tulis bidang kristalografinya
MUNIR-T.LAS
• Arah Kristalografi : arah dr pusat koordinat ke suatu
SEMESTERmemiliki ILMU BAHAN-y=v, z=w dinyatakan
titik yg koordinat x=u,
GANJIL 2009 Miller dalam square bracket [ ]
dg index PPNS

11. • Kristalisasi : proses pembentukan kristalyg terjadi
pd saat pemebekuanperubahan dr fasa cair ke
fasa padat dg mekanisme:
1. Pembentukan inti (nucleation)
2. Pertumbuhan kristal (grain growth)pertumbuhan ini
berlangsung dr tempat yg dingin ke tempat yg lebih
panasbergerak tdk lurus bercabang-cabang membentu
dendrit
• Pertemuan suatu dendrit kristal dg yang dendrit
kristal lainnya  batas butir kristal (grain boundary)
 dlm batas butir tdp ketidak beraturan susunan
atom (mismatch) disamping mengandung impurity
yg banyak.
MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

12. • CACAT KRISTAL
KRISTAL YG SEMPURNA KRISTAL YG SUSUNAN
ATOMNYA TERATUR MENGIKUTI POLA
TERTENTU.
• Cacat kristal ketidak sempurnaan susunan atom
dlm kristal/lattice:
1. Cacat titik (point defect)
2. Cacat garis (line defect)
3. Cacat bidang (interfacial defect)
MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

13. • CACAT TITIKdapat berupa vacant, interstitial, substitutional.
• Cacat ini akan menyebabkan terjadinya tegangan vacant
menyebabkan atom2 disekitarnya tertarik mendekat, interstitial
atom disekitarnya terdorong, substitutional, bila atom pengganti lebih
kecil  atom disekitarnya tertarik, bila pengganti lebih besar  atom
disekitarnya terdorong.
• CACAT GARIScacat yg menimbulkan distorsi yang berpusat pada
suatu garisDISLOKASI
• CACAT BIDANGCacat bidang yg selalu ada pd logam adalah
BATAS BUTIR (grain boundary)
• Pada batas butir selalu tdp distorsi, baik karena pengaruh tegangan
permukaan, atau akibat interaksi dg atom dr kristal tetangganya.
MUNIR-T.LAS
• Setiap butir punya orientasi atom yg berbedapada batas butir tdp
SEMESTER ILMU BAHAN-
ketidak teraturan susuan atom, jd penuh dg dislokasi daerah yg
penuh teganganmenyimpan banyak energibanyak peristiwa
GANJIL 2009 PPNS
transformasi dimulai dr batas butir

14. MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

15. MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

16. MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

17. DEFORMASI
• Bila kristal mengalami tegangansusunan atom akan mengalami
perubahan posisi, bersifat sementara (deformasi elastik) kalo
tegangannya kecil dan permanen (deformasi plastik) bila tegangannya
melebihi yieldnya.
• Bila tegangannya lebih besar dr yieldnya garis dislokasi sdh bergeser
dan mungkin telah melampaui batas butirbutir kristal mengalami
perubahan bentuk yg permanen, shg terjadi perubahan bentuk pada
bentuk luar benda
• Deformasi dapat terjadi melalui mekanisme SLIP atau TWINNING atau
kombinasi keduanya
DEFORMASI DENGAN SLIP
• Slip terjadi bila sebagian dr kristal tergeser relatif thd kristal lain
sepanjang bidang kristalografi tertentu.
• Bidang tempat terjadinya slip bidang slip (slip plane)
• Arah pergeseran atom pada bidang slip arah slip (slip direction)
Ada 3 kaidah yg mengendalikan SLIP
– Terjadi pd arah yang tumpukan atomnya padat
– Pada Bidang yang paling
MUNIR-T.LAS tegangan geserpadat terbesar
– Sistem dg terurai
SEMESTER ILMU BAHAN-
• Slip tidak terjadi dengan menggesernya seluruh atom pada bidang
GANJILsecara bersamaan, tetapi dengan bergesernya garis dislokasi
slip 2009 PPNS
sedikit demi sedikit.

18. • Bidang slip dibagi :
• Daerah dg slip
• Daerah tanpa slip
• Batas antara daerah slip dan tanpa slip disebut
daerah terdislokasi biasanya disebut GARIS
DISLOKASI / DISLOKASI
• Beberapa hal terkait dg Dislokasi :
• Dislokasi bergerak pd bidang yang padat
• Dislokasi tdk dpt berhenti di tengah daerah yg bebas
cacat kristal, dislokasi dpt berhenti pd permukaan kristal
atau pd dislokasi yg lain
MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

19. Terkadinya slip dg cara bergesernya garis dislokasi dapat
digambarkan dg analogi gerakan ulat, cacing atau permadani
Bila slip terjadi hingga ke seberang butir kristalmk
slip ini akan diteruskan ke butir berikutnya.
Namun karena butir berikutnya orientasinya berbeda,
arah bidang slip akan berbeda, maka dislokasi akan
tertahan pada batas butir, dan untuk membuat slip
MUNIR-T.LAS butuh gaya yg lebih besar.
berikutnya
SEMESTER yg telahILMU BAHAN-
Logam mengalami deformasi akan lebih kuat,
GANJIL 2009 butir yg halus jg lebih kuat
dan juga PPNS

20. MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

21. MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

22. MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

23. DEFORMASI DG TWINNING
• Twinning terjadi bila satu bagian dari butir kristal berubah
orientasinya sedemikian rupa sehingga susuan atom dibagian
tersebut akan membentuk simetri dengan bagian kristal lain yg
tidak mengalami twinning
• Bidang yg menjadi pusat simetri antara kedua bagian itu
dinamakan twinning plane
• Twinning dpt terjadi karena gaya mekanikmechanical twin,
atau dapt terjadi pd kristal yg tlh dideformasi lalu di
annealannealing twin
MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

24. PENGARUH PENGERJAAN DINGIN
THD SIFAT MEKANIK
• Logam mengalami cold workbila
butir2 kristalnya terdistorsi setelah
mengalami deformasi plastikpada
kristal terdapat berbagai dislokasi
setelah terjadi slip/twinning
• Akibat cold work
MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

25. MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

26. • Logam yg telah mengalami Cold work
kemudian dipanaskan, maka akan terjadi:
1. Recoveryterjadi pd awal pemanasan
kembali, temperatur agak rendah masih blm
terjadi perubahan sifat mekanik terjadi
perubahan berkurangnya tegangan dalam.
2. Recristallizationpemanasan pd temperatur
yg lebih tinggi akibatnya munculnya kristal
baru
3. Grain growth
MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS

27. MUNIR-T.LAS
SEMESTER ILMU BAHAN-
GANJIL 2009 PPNS