BAHAN KULIAH 1 001
Mata Kuliah :Metalurgi Fisik
Dosen Pengasuh : Basuki Rahmat ST. MSi
NIDN : 1001106901
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik
Universitas Batam
Semester III
Tahun 2015/2016
Material
Sifat Logam
Cacat-cacat Material dan Dislokasi
Mekanisme Penguatan Pada Logam
Heat Treatment (Perlakuan Panas) Baja
Korosi
Paduan Logam (Materi Tambahan)
Material Science Engineering (William D
Callister)
Ilmu dan teknologi Bahan (Van Plak)
Metalurgi Mekanik (Goerge E. Dieter)
Quis
Tugas / PR
UTS
UAS
Total
=
=
=
=
=
20%
30% (20% + 10%)
20%
30%
100%
Buatlah makalah perkelompok tetang segala
hal yang terkait dengan Mata Kuliah Metalurgi
Fisik untuk di presentasikan, topiknya a.l:
Sifat-sifat Logam, Proses Fabrikasi (terkait
sifat logam), korosi,dsb. Sumbernya bisa dari
buku-buku referensi Jurnal/majalah Teknik
ataupun applikasi yang ada di lapangan.
Material yang dipelajari focus pada Material yang mendapat gaya dan beban
◦ Metal (logam)
Jika ditinjau dari sudut pandang susunan unsur
dasar, metal (logam) dibagi menjadi 2, yakni :
1.1 Logam murni (hanya terdiri satu jenis atom
saja), contoh: besi (Fe) murni, tembaga (Cu)
murni
1.2 Logam paduan atau metal alloy (terdiri dari
dua atau lebih jenis atom)
LOGAM PADUAN di bedakan menjadi 3 jenis:
◦ Larut padat interstisi (menyisip), yaitu: suatu paduan yang terjadi
bila atom yang larut mempunyai diameter yang jauh lebih kecil
daripada yang dilaruti, contoh: Pada baja Carbon yang mengalami
Nitriding dimana atom Fe (yang dilaruti) mempunyai diameter
atom lebih besar bila dibandingkan dengan atom N (yang larut)
dengan diameter lebih kecil sehingga menyisip diantara atom Fe.
◦ Larut Padat Subtitusi (menggantikan posisi yang dilaruti), yaitu:
suatu paduan yang terjadi terutama bila diameter atom yang larut
hampir sama dengan diameter atom yang dilaruti, contoh: Pada
paduan alumunium (diameter atom Al dan diameter atom Cu
hampir sama), pada stainless steel (diameter atom Fe dan
diameter atom Cr hampir sama), dll.
◦ Senyawa, yaitu: suatu paduan yang terjadi karena adanya ikatan
atom yang sangat kuat, contoh: NaCl (Senyawa garam).
1.Ferrous (besi)
Wrought Iron (besi tempa)
Fasa besi tempa berupa ferit (alpha), didalamnya terdapat
sisa terak yang masih terperangkap. Terak tersebut
banyak mengandung silikat (silikon oksida), bentuknya
menyerupai fiber (cukup kuat). Sifat dari besi tempa ini
Ulet dan cukup kuat. Contoh komposisi dari besi tempa :
◦ Carbon : 0.06%
◦ Mangaan: 0.045%
- Silicon : 0.101%
◦ Phospor: 0.068%
- Sulfur (belerang) : 0.009%
◦ Terak (dalan berat) : 1.97%
Besi tempa digunakan pada bangunan kereta api,
bangunan kapal laut, industri minyak, tujuan arsitektur,
perlengkapan pertanian, dll.
2. Steel (Baja)
-Baja (Steel) digolongkan menjadi 2, yakni :
2.1. Carbon steel (baja karbon)
Baja karbon dapat digolongkan menjadi 3
macam, yakni :
◦ Baja karbon rendah [Kadar Carbon antara 0,1% hingga
0,20%]
◦ Baja Karbon sedang [Kadar Carbon antara 0,25% hingga
0,55%]
◦ Baja Karbon tinggi [Kadar Carbon antara 0,55% hingga
1,75%]
2.2. Alloy steel (baja paduan)
Sebenarnya perbedaan mendasar dari baja karbon dengan baja paduan terletak
pada dominasi atas unsur dalam suatu baja. Jika yang mendominasi sifat fisik dan
mekanik adalah prosentase atau kadar karbon maka dapat disebut sebagai baja
karbon sedang bila yang mendominasi sifat fisik dan mekanik adalah paduan (selain
unsur karbon) maka dapat disebut sebagai baja paduan. Baja paduan dapat
diklasifikasikan menjadi :
◦
Baja paduan rendah, yaitu : bila jumlah unsur tambahan selain karbon lebih kecil
dari 8%, misalnya : suatu baja terdiri atas 1,35%C; 0,35%Si; 0,5%Mn; 0,03%P;
0,03%S; 0,75%Cr; 4,5%W [Dalam hal ini 6,06%
◦ Baja paduan tinggi, yaitu : bila jumlah unsur tambahan selain karban lebih dari
atau sama dengan 8%, misalnya : baja HSS (High Speed Steel) atau SKH 53
(JIS) atau M3-1 (AISI) mempunyai kandungan unsur : 1,25%C; 4,5%Cr; 6,2%Mo;
6,7%W; 3,3%V.
Tujuan utama dari penambahan unsur
paduan sebenarnya untuk memperbaiki sifatsifatnya seperti :
kekuatan tarik, kekuatan impak,
ketahanan korosi, ketahanan panas, dll.
Pada baja HSS (contoh diatas) mempunyai
sifat keras, ulet, tahan temperatur tinggi, dll.
2.3 Cast iron (besi cor)
4,3%].
Umumnya besi cor akan mengandung unsur Fe dan C [3,5% -
Besi cor, diklasifikasikan menjadi :
a).
Besi cor putih (white cast iron) Besi cor putih mempunyai
fasa sementid+perlit sehingga mempunyai sifat keras dan
getas.
b). Besi cor kelabu (grey cast iron) Unsur penyusun dari besi cor
kelabu yakni Fe + C + Si (Silikon). Adanya penambahan
unsur Si (Silikon) bertujuan untuk mengurai Sementid menjadi
Fe (ferit atau perlit) dan C (grafit).
Bentuk grafitnya berupa serpih sehingga secara sederhana
dapat dikatakan bahwa fasa besi cor kelabu berupa
ferit/perlit + grafit serpih dengan sifat : agak getas yang
dikarenakan ujung-ujung grafit berbentuk serpih tajam,
akibatnya konsentrasi tegangan tinggi sehingga mudah
patah. Contoh penggunaan besi cor kelabu pada konstruksi :
Mesin jahit, Blok mesin, Lampu hias, Mesin bubut, Pagar, dll.
Keistimawaan besi cor kelabu terhadap baja yakni : mampu
meredam getaran.
c). Besi cor bergrafit bulat (ductile cast iron atau noduler cast iron) Unsur
penyusun dari besi cor bergrafit bulat yakni : Fe + C + Si + Mg / Ce.
Penambahan Mg atau Ce bertujuan untuk “melunakan” grafit menjadi
bulat sehingga konsentrasi tegangan sedikit sekali (besi cor bersifat
ulet). Contoh
penggunaan
besi
cor
bergrafir
bulat
pada
kontruksi penjepit rel kereta api, batang torak kompresor, dll.
d). Besi cor mampu tempa (malleable cast iron) untuk membuat besi cor
mampu tempa dapat dibuat dengan memanaskan besi cor putih
hingga mencapai suhu 700 Derajat Celcius selama 30 Jam. Hal ini
bertujuan agar sementid terturai menjadi Fe (ferit) dan C (grafit).
Grafit yang dihasilkan berbentuk pipih. Contoh penggunaan besi cor
mampu tempa pada spare part yang berukuran kecil-kecil.
NON – METAL
Dikategorikan menjadi 3 jenis yakni :
- Polimer,
- Komposit
- Keramik.
Keramik merupakan senyawa-senyawa dari karbida dan oksida logam
atau oksida metaloid (Si).
Perbedaan logam dengan polimer yakni bahwa logam mempunyai butirbutir (kristal-kristal) sedang polimer terdiri dari mer-mer (molekulmolekul) yang berikatan satu dengan lainnya.
Butir (kristal) adalah kumpulan atom-atom yang mempunyai orientasi
atau arah yang sama.
Setiap material mempunyai keunggulan sifat sehingga
dalam penggunaannya dimanfaatkan sesuai sifat mana
yang dominan
Dosen Pengasuh : Basuki Rahmat ST. MSi
NIDN : 1001106901
Program Studi Teknik Mesin
Fakultas Teknik
Universitas Batam
Semester III
Tahun 2015/2016
Material
Sifat Logam
Cacat-cacat Material dan Dislokasi
Mekanisme Penguatan Pada Logam
Heat Treatment (Perlakuan Panas) Baja
Korosi
Paduan Logam (Materi Tambahan)
Material Science Engineering (William D
Callister)
Ilmu dan teknologi Bahan (Van Plak)
Metalurgi Mekanik (Goerge E. Dieter)
Quis
Tugas / PR
UTS
UAS
Total
=
=
=
=
=
20%
30% (20% + 10%)
20%
30%
100%
Buatlah makalah perkelompok tetang segala
hal yang terkait dengan Mata Kuliah Metalurgi
Fisik untuk di presentasikan, topiknya a.l:
Sifat-sifat Logam, Proses Fabrikasi (terkait
sifat logam), korosi,dsb. Sumbernya bisa dari
buku-buku referensi Jurnal/majalah Teknik
ataupun applikasi yang ada di lapangan.
Material yang dipelajari focus pada Material yang mendapat gaya dan beban
◦ Metal (logam)
Jika ditinjau dari sudut pandang susunan unsur
dasar, metal (logam) dibagi menjadi 2, yakni :
1.1 Logam murni (hanya terdiri satu jenis atom
saja), contoh: besi (Fe) murni, tembaga (Cu)
murni
1.2 Logam paduan atau metal alloy (terdiri dari
dua atau lebih jenis atom)
LOGAM PADUAN di bedakan menjadi 3 jenis:
◦ Larut padat interstisi (menyisip), yaitu: suatu paduan yang terjadi
bila atom yang larut mempunyai diameter yang jauh lebih kecil
daripada yang dilaruti, contoh: Pada baja Carbon yang mengalami
Nitriding dimana atom Fe (yang dilaruti) mempunyai diameter
atom lebih besar bila dibandingkan dengan atom N (yang larut)
dengan diameter lebih kecil sehingga menyisip diantara atom Fe.
◦ Larut Padat Subtitusi (menggantikan posisi yang dilaruti), yaitu:
suatu paduan yang terjadi terutama bila diameter atom yang larut
hampir sama dengan diameter atom yang dilaruti, contoh: Pada
paduan alumunium (diameter atom Al dan diameter atom Cu
hampir sama), pada stainless steel (diameter atom Fe dan
diameter atom Cr hampir sama), dll.
◦ Senyawa, yaitu: suatu paduan yang terjadi karena adanya ikatan
atom yang sangat kuat, contoh: NaCl (Senyawa garam).
1.Ferrous (besi)
Wrought Iron (besi tempa)
Fasa besi tempa berupa ferit (alpha), didalamnya terdapat
sisa terak yang masih terperangkap. Terak tersebut
banyak mengandung silikat (silikon oksida), bentuknya
menyerupai fiber (cukup kuat). Sifat dari besi tempa ini
Ulet dan cukup kuat. Contoh komposisi dari besi tempa :
◦ Carbon : 0.06%
◦ Mangaan: 0.045%
- Silicon : 0.101%
◦ Phospor: 0.068%
- Sulfur (belerang) : 0.009%
◦ Terak (dalan berat) : 1.97%
Besi tempa digunakan pada bangunan kereta api,
bangunan kapal laut, industri minyak, tujuan arsitektur,
perlengkapan pertanian, dll.
2. Steel (Baja)
-Baja (Steel) digolongkan menjadi 2, yakni :
2.1. Carbon steel (baja karbon)
Baja karbon dapat digolongkan menjadi 3
macam, yakni :
◦ Baja karbon rendah [Kadar Carbon antara 0,1% hingga
0,20%]
◦ Baja Karbon sedang [Kadar Carbon antara 0,25% hingga
0,55%]
◦ Baja Karbon tinggi [Kadar Carbon antara 0,55% hingga
1,75%]
2.2. Alloy steel (baja paduan)
Sebenarnya perbedaan mendasar dari baja karbon dengan baja paduan terletak
pada dominasi atas unsur dalam suatu baja. Jika yang mendominasi sifat fisik dan
mekanik adalah prosentase atau kadar karbon maka dapat disebut sebagai baja
karbon sedang bila yang mendominasi sifat fisik dan mekanik adalah paduan (selain
unsur karbon) maka dapat disebut sebagai baja paduan. Baja paduan dapat
diklasifikasikan menjadi :
◦
Baja paduan rendah, yaitu : bila jumlah unsur tambahan selain karbon lebih kecil
dari 8%, misalnya : suatu baja terdiri atas 1,35%C; 0,35%Si; 0,5%Mn; 0,03%P;
0,03%S; 0,75%Cr; 4,5%W [Dalam hal ini 6,06%
◦ Baja paduan tinggi, yaitu : bila jumlah unsur tambahan selain karban lebih dari
atau sama dengan 8%, misalnya : baja HSS (High Speed Steel) atau SKH 53
(JIS) atau M3-1 (AISI) mempunyai kandungan unsur : 1,25%C; 4,5%Cr; 6,2%Mo;
6,7%W; 3,3%V.
Tujuan utama dari penambahan unsur
paduan sebenarnya untuk memperbaiki sifatsifatnya seperti :
kekuatan tarik, kekuatan impak,
ketahanan korosi, ketahanan panas, dll.
Pada baja HSS (contoh diatas) mempunyai
sifat keras, ulet, tahan temperatur tinggi, dll.
2.3 Cast iron (besi cor)
4,3%].
Umumnya besi cor akan mengandung unsur Fe dan C [3,5% -
Besi cor, diklasifikasikan menjadi :
a).
Besi cor putih (white cast iron) Besi cor putih mempunyai
fasa sementid+perlit sehingga mempunyai sifat keras dan
getas.
b). Besi cor kelabu (grey cast iron) Unsur penyusun dari besi cor
kelabu yakni Fe + C + Si (Silikon). Adanya penambahan
unsur Si (Silikon) bertujuan untuk mengurai Sementid menjadi
Fe (ferit atau perlit) dan C (grafit).
Bentuk grafitnya berupa serpih sehingga secara sederhana
dapat dikatakan bahwa fasa besi cor kelabu berupa
ferit/perlit + grafit serpih dengan sifat : agak getas yang
dikarenakan ujung-ujung grafit berbentuk serpih tajam,
akibatnya konsentrasi tegangan tinggi sehingga mudah
patah. Contoh penggunaan besi cor kelabu pada konstruksi :
Mesin jahit, Blok mesin, Lampu hias, Mesin bubut, Pagar, dll.
Keistimawaan besi cor kelabu terhadap baja yakni : mampu
meredam getaran.
c). Besi cor bergrafit bulat (ductile cast iron atau noduler cast iron) Unsur
penyusun dari besi cor bergrafit bulat yakni : Fe + C + Si + Mg / Ce.
Penambahan Mg atau Ce bertujuan untuk “melunakan” grafit menjadi
bulat sehingga konsentrasi tegangan sedikit sekali (besi cor bersifat
ulet). Contoh
penggunaan
besi
cor
bergrafir
bulat
pada
kontruksi penjepit rel kereta api, batang torak kompresor, dll.
d). Besi cor mampu tempa (malleable cast iron) untuk membuat besi cor
mampu tempa dapat dibuat dengan memanaskan besi cor putih
hingga mencapai suhu 700 Derajat Celcius selama 30 Jam. Hal ini
bertujuan agar sementid terturai menjadi Fe (ferit) dan C (grafit).
Grafit yang dihasilkan berbentuk pipih. Contoh penggunaan besi cor
mampu tempa pada spare part yang berukuran kecil-kecil.
NON – METAL
Dikategorikan menjadi 3 jenis yakni :
- Polimer,
- Komposit
- Keramik.
Keramik merupakan senyawa-senyawa dari karbida dan oksida logam
atau oksida metaloid (Si).
Perbedaan logam dengan polimer yakni bahwa logam mempunyai butirbutir (kristal-kristal) sedang polimer terdiri dari mer-mer (molekulmolekul) yang berikatan satu dengan lainnya.
Butir (kristal) adalah kumpulan atom-atom yang mempunyai orientasi
atau arah yang sama.
Setiap material mempunyai keunggulan sifat sehingga
dalam penggunaannya dimanfaatkan sesuai sifat mana
yang dominan