BAB I PENDAHULUAN - Pembuatan Dan Analisa Kekerasan Dan Struktur Mikro Logam Paduan Aluminium Dengan Aditif 6 Fe – 1 Ni (% Berat) - Eprints UNPAM

  

PEMBUATAN DAN ANALISA KEKERASAN DAN

STRUKTUR MIKRO LOGAM PADUAN ALUMINIUM

DENGAN ADITIF 6 Fe – 1 Ni (% BERAT)

  

Indra Irwana

Mahasiswa Teknik Mesin, Universitas Pamulang, Indonesia

  

Abstrak : Pembuatan Dan Analisa Kekerasan Dan Struktur Mikro Logam Paduan

  Aluminium Dengan Aditif 6 Fe – 1 Ni (% Berat). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui nilai kekerasan serta struktur mikro pada logam paduan antara Al-Fe- Ni. Logam paduan AlFeNi ini memiliki komposisi 9,3 gram Alumunium, 0,6

  

gram Fero dan 0,1 gram Nikel dibuat dengan metode Metalurgi Serbuk dan

  pemanasan (sintering) dengan temperatur bervariasi pada 600°C, 650°C sampai 700°C. Pemanasan pada temperatur tersebut dapat berdampak pada perubahan struktur mikro, fasa, dan nilai kekerasan logam paduan. Pengujian kekerasan logam paduan AlFeNi dilakukan dengan menggunakan metode Vicker, dan menghasilakan nilai kekerasan yang cukup tinggi. Analisis struktur fasa dilakukan berdasarkan pola difraksi sinar X (XRD), dan pada hasil penelitian terbentuk senyawa-senyawa baru pada sampel uji yang melalui proses sintering pada suhu 650°C dan pada sampel 700°C. Serta analisis mikro struktur menggunakan mikroskop optik (OM).

  Kata Kunci : Paduan Al-Fe-Ni, metode Vicker, struktur mikro, struktur fasa

  dibutuhkan. Sehingga membuat

  manusia mencari bahan-bahan yang

  PENDAHULUAN cocok untuk dijadikan bahan baku.

1.1 Latar Belakang

  Di zaman yang modern ini logam Semakin berkembangnya banyak digunakan, baik dalam peradaban manusia, semakin bidang industri maupun di kehidupan beragam pula barang-barang yang sehari-hari.seperti logam aluminium yang sangat umum digunakan sebagai bahan dasar untuk untuk membuat produk. Akan tetapi karakteristik aluminium kurang sesuai dengan kebutuhan, sehingga aluminium harus dipadupadankan dengan logam lain, yang sering disebut dengan logam paduan aluminium.

  Berbagai upaya telah banyak dilakukan untuk menciptakan teknologi baru, misalkan dengan membangun laboratorium yang mendukung penelitian, lomba sience, maupun memberikan beasiswa – beasiswa bagi mahasiswa berprestasi. Duina permesinan berperan penting dalam perkembangan teknologi yang ada saat ini, disatu sisi sebagai produsen teknologi baru yang ada disatu sisi juga sebagai produsen teknologi dalam proses produksi. Penelitian terus dilakukan untuk menghasilka teknologi baru dengan tujuan untuk meningkatkan kesejahteraan manusia, sehingga mempermudah manusia dalam melakukan sesuatu.

  Metalurgi adalah ilmu yang mempelajari cara-cara untuk memperoleh logam (metal) melalui proses fisika dan kimia serta mempelajari cara-cara memperbaiki sifat-sifat fisik dan kimia logam murni maupun paduan. Metode yang sekarang terus dikembangkan dalam proses manufaktur adalah metalurgi serbuk, metalurgi serbuk yang dapat mencapai bentuk komponen akhir dengan mencampurkan serbuk secara bersaman dan dikompaksi dalam cetakan, dan selanjutnya disinter di dalam tungku pemanas.

  Salah satu cara untuk menetahui kekuatan dan ketahanan suatu material dan sebagai pendukung bagi spesifikasi suatu material adalah dengan metode uji kekerasan. Walaupun uji tarik, uji puntir, dan mekanika perpatahan pun tidak dapat ditinggalkan, uji kekerasan dianggap lebih spesifik untuk mengetahui ketahanan suatu material terhadap deformasi, yang untuk logam terdapat sifat untuk menyatakan ukuran ketahanan sifat untuk menyatakan ukuran ketahanannya terhadap deformasi plastic dan deformasi permanen.

  Walaupun demikian, pada pengujian kekerasan memiliki ketahanan terhadap indentasi akibat beban dinamis atau statis pada bahan dengan metode metalurgi serbuk, yang sama dapat diklasifikasikan pengujian struktur mikro, berdasarkan kekerasannya, dengan mengetahui kekuatan material kekerasan tersebut dapat ditentukan dengan metode Vicker, dan Analisa penggunaan bahan tersebut. Oleh fasa. Apabia terjadi kekurangan pada karena itu dalam skripsi ini penulis batasan masalah maupun pembuatan mengambil judul skripsi ini, mohon ditambahkan.

  “Pembuatan Dan Analisa Kekerasan Dan Struktur

  1.4 Identifikasi Masalah Mikro Logam Paduan Aluminium

  Dalam menganalisa kekerasan

  Dengan Aditif 6 Fe – 1 Ni (%

  dan struktur mikro logam paduan

  Berat) ”.

• – aluminium dengan aditif 6% Fe 1%Ni dengan menggunakan metode

  1.2 Rumusan Masalah

  Bagaimana menganalisa uji Vicker dapat meliputi beberapa kekerasan, stuktur mikro dan struktur masalah, diantaranya adalah : fasa pada logam paduan aluminium 1.

  Apa itu uji kekerasan dengan aditif 6% Fe dengan meode Vicker ?

• – 1% Ni dengan menggunakan metode Vickers. Hasil 2.

  Apa itu uji Mikro Struktur ? Tugas Akhir Mahasiswa dengan 3.

  Apa itu Analisa Fasa ? menggunakan pengujian Standart 4. pencampuran

  Bagaimana Laboratorium agar mendapat hasil bahan dengan menggunakan yang spesifik terhadap uji kekerasan metode Metalurgi Serbuk ? Vicker dan pembuatan logam paduan 5. karateristik

  Bagaimana dengan metode Metalurgi Serbuk. bahan yang akan diuji ?

  1.3 Batasan Masalah

  1.5 Tujuan

  Untuk membatasi masalah yang 1. bertujuan Penelitian ada, penulis memberikan suatu membuat logam paduan Al batasan

• – batasan mengenai – Fe - Ni pengetahuan dasar tentang pengujian 2.

  Penelitian bertujuan untuk kekerasan dengan penetrasi beban mengetahui nilai pengujian statis, pengetahuan bahan yang akan kekerasan bahan dengan diuji, prosedur pembuatan sampel uji metode pengujian vicker

  3. BAB II TEORI DASAR Penelitian bertujuan untuk mengetahui Struktur Mikro Pada bab ini akan pada logam yg mengandung dijelaskan mengenai Al-Fe-Ni pengertian teori 4. pendukung dari uji

  Penelitian bertujuan untuk mengetahui struktur fasa kekerasan secara umum, dengan pengujian XRD. serta klasifikasi bahan uji menurut unsur logam

1.6 Manfaat

  secara mendasar, serta 1. mengetahui

  Untuk beberapa pengetahuan karateristik bahan material untuk menunjang yang akan diuji pengujian.

2. Untuk mendapatkan data

  BAB

  III

  IMPLEMENTASI yang kongkrit dari suatu DAN PENGUJIAN bahan material yang akan

  Pada bab ini akan diuji dengan menggunakan dijelaskan mengenai metode Vicker tentang penerapan dan 3. Sebagai data dukung untuk juga pengujian dari uji pengembangan pembuatan kekerasan dengan metode bahan struktur atau logam. pengujian Vicker secara

1.7 Sistematika Penulisan lebih mendalam.

  Skripsi ini disusun memiliki BAB

  IV ANALISA DAN sistematika sebagai berikut : PEMBAHASAN

  BAB I PENDAHULUAN Pada bab ini akan Bagian pendahuluan ini dijelaskan mengenai berisi latar belakang, perhitungan

• – perhitungan rumusan masalah, batasan mengenai uji kekerasan masalah, identifikasi vicker serta analisis masalah, tujuan, manfaat, terhadap hasil perhitungan sistematika penulisan.

  tersebut. BAB V PENUTUP produk campuran serbuk berbagai Pada bab ini akan logam atau dapat pula terdiri dari diuraikan tentang campuran bahan bukan logam untuk kesimpulan dan saran dari meningkatkan ikatan partikel dan apa yang telah penulis mutu benda jadi secara

  [7] uraikan dalam bab keseluruhan.

• – bab sebelumnya.

  Serbuk logam jauh lebih mahal harganya dibandingkan dengan

  logam padat dan prosesnya, yang

TEORI DASAR

  hanya dimanfaatkan untuk produksi massal sehingga memerlukan die dan

2.1 Metalurgi Serbuk mesin yang mahal harganya.

  Metalurgi serbuk merupakan  Sifat – sifat khusus serbuk proses pembentukan benda kerja

  [1]

  logam komersial (baik yang jadi ataupun a.

  Ukuran Partikel setengah jadi) dari logam dimana Ukuran partikel haruslah logam dihancurkan dahulu berupa tidak terlalu panjang dan tepung, kemudian tepung tersebut tidak terlalu pendek. ditekan di dalam cetakan (mold) dan

  Partikel yang terlalu dipanaskan di bawah temperatur panjang tidak leleh serbuk sehingga terbentuk menunjukkan struktur benda kerja. Sehingga partikel- yang diinginkan yang partikel logam memadu karena sering menjadi alasan mekanisme transportasi massa akibat dalam memilih rute difusi atom antar permukaan partikel. serbuk. Partikel yang

  Pemanasan selama proses penekanan terlalu kecil juga sulit atau sesudah penekanan yang dikenal ditangani dan cenderung dengan istilah sinter menghasilkan menumpul. Metoda pengikatan partikel halus. Dengan untuk menentukan demikian kekuatan dan sifat-sifat ukuran partikel antara fisis lainnya meningkat. Produk hasil lain dengan pengayakan metalurgi serbuk dapat terdiri dari atau pengukuran mikroskopik.

  b.

  Bentuk Partikel Merupakan faktor yang dalam menentukan pemrosesan dan dibahas dalam

  ISO Standart 3252. Bentuk partikel serbuk tergantung pada cara pembuatannya, dapat bulat, tidak teratur, dendritik, pipih atau bersudut tajam.

  c.

  Sebaran Ukuran Partikel Dianalisis dengan melewatkan serbuk melalui serangkaian saringan dari ukuran lubang yang dikurangi secara berangsur-angsur (peningkatan jumlah lubang persatuan luas).

  Fraksi partikel- partikel yang melewati saringan tertentu diberikan dalam presentase (biasanya % berat). Ukuran saringan dinyatakan dalam jumlah mesh (untuk jumlah mesh

  50 atau lebih,diameter partikel dalam milimeter ,adalah 15 dibagi dengan jumlah mesh). Dengan sebaran ukuran partikel ditentukan jumlah partikel dari setiap ukuran standar dalam serbuk tersebut.

  Pengaruh sebaran terhadap mampu alir, berta jenis semu dan porositas produk cukup besar. Sebaran tidak dapat diubah tanpa mempengaruhi ukuran benda tekan.

  d.

  Mampu Alir Mampu alir merupakan karakteristik yang menggambarkan alir serbuk dan kemampuan memenuhi ruang cetak. Dapat digambarkan sebagai laju alir melalui suatu celah tertentu.

  e.

  Sifat Kimia Terutama menyangkut kemurnian serbuk, jumlah oksida yang diperbolehkan dan kadar elemen lainnya. Pada metalurgi serbuk Untuk lebih jelasnya mengenai karakteristik dan sifat partikel diharapkan tidak terjadi akan dijelaskan dalam tabel reaksi kimia antara sebagai berikut : matrik dan penguat.

   Langkah – langkah Powder

  Metalurgi f.

  Kompresibilitas a.

  Pembuatan Serbuk Kompresibilitas adalah b.

  Mixing perbandingan volum c.

  Compaction serbuk dengan volum d.

  Sintering benda yang ditekan. Nilai e.

  Finishing ini berbeda-beda dan dipengaruhi oleh

  2.2 Pengertian Kekerasan

  distribusi ukuran dan Kekerasan suatu bahan sampai bentuk butir, kekuatan saat ini masih merupakan tekan tergantung pada peristilahan yang kabur, yang kompresibilitas. mempunyai banyak arti tergantung g. Berat Jenis Curah pada pengalaman pihak-pihak yang

  Berat jenis curah atau terlibat. Pada umumnya, kekerasan berat jenis serbuk menyatakan ketahanan terhadap dinyatakan dalam deformasi, dan untuk logam dengan kilogram per meter sifat tersebut merupakan ukuran kubik. Harga ini harus ketahanannya terhadap defornasi tetap, agar jumlah serbuk plastik atau deformasi permanen. yang mengisi cetakan

  Untuk orang-orang yang setiap waktunya tetap berkecimpung dalam mekanika sama. pengujian bahan, banyak yang mengartikan kekerasan sebagai h.

  Sinter ukuran ketahanan terhadap lekukan.

  Sinter adalah proses Untuk para insinyur perancang, pengikatan partikel melalui proses kekerasan sering di artikan sebagai pemanasan dengan suhu ukuran kemudahan dan kuantitas 0.7 - 0.9 dari titik lelehnya. khusus yang menunjukkan sesuatu mengenai kekuatan dan perlakuan goresan diukur sesuai dengan skala panas dari suatu logam. Adapun Mohs. Skala ini terdiri atas 10 definisi kekerasan sangat standar mineral disusun tergantung pada cara pengujian berdasarkan kemampuannya untuk tesebut dilakukan. Beberapa dari digores. Mineral paling lunak pada definisi tersebut adalah sebagi skala ini adalah talk (kekerasan

  [2]

  berikut : goresan 1), sedangkan intan

  a. identasi mempunyai kekerasan 10. Kuku- Ketahanan permanen terhadap beban jari mempunyai kekerasan sekitar dinamis atau statis 2, tembaga yang di lunakkan kekerasan identasi. kekerasannya sekitar 3, dan b. martensit 7. Namun Skala Mohs

  Energi yang diserap pada beban impact (kekerasan tidak cocok untuk logam, karena pantul) interval skala pada nilai kekerasan

  c. yang tinggi, tidak benar. Logam Kekerasan terhadap goresan

  (kekerasan goresan) yang paling keras mempunyai harga

  d. kekerasan pada skalaMohs, antara 4 Ketahanan terhadap abrasi

  (kekerasan abrasi) sampai

  8. Suatu jenis lain

  e. terhadap pengukuran kekerasan goresannya Ketahanan pemotongan atau adalah mengukur kedalaman atau pengeboran (mampu mesin) lebar goresan- pada permukaan

  f. logam hanya benda uji yang di buat oleh jarum Untuk kekerasan lekukan yang penggores yang terbuat dari intan banyak menarik dalam dan yang di beri beban yang kaitannya dibidang rekayasa terbatas. Cara ini merupakan metode yang sangat berguna untuk

  Kekerasan goresan merupakan mengukur kekerasan relatif perhatian utama para ahli mineral. kandungan-kandungan mikro, tetapi

  Dengan mengukur kekerasan, metode ini tidak memberikan berbagai mineral dan bahan-bahan ketelitian yang besar atau yang lain, disusun berdasarkan kemampu-ulangan yang tinggi. kemampuan goresan yang satu

  Pada pengukuran kekerasan terhadap yang lain. Kekerasan dinamik, biasanya penumbuk di

  2.3 Macam – Macam Pengujian

  jatuhkan ke permukaan logam dan

  Kekerasan

  kekerasan dinyatakan sebagai

  1. Kekerasan Pengujian energi tumbuknya. Skeleroskop dengan Penetrasi Beban

  Shore yang merupakan contoh

  Dinamis paling umum dari suatu alat penguji Pengujian dengan beban kekerasan dinamik, mengukur dinamis diantaranya : kekerasan yang sinyatakan dengan

  a.

   Shore Scleroscop tinggi lekukan atau tinggi pantulan.

  b.

   Herbert

  Hasil pengujian kekerasan tidak c.

   Hammer Poldi dan

  dapat langsung digunakan dalam

  sebagainya

  desain seperti halnya hasil

  2. Kekerasan Pengujian pengujian tarik. Namun demikian dengan Penetrasi Beban uji kekerasan banyak dilakukan, Statis sebab hasilnya dapat digunakan Pada umumya pengujian sebagai berikut : kekerasan yang sering a.

  Pada bahan yang sama dapat dilakukan adalah pengujian diklasifikasikan berdasarkan yang berdasarkan penetrasi kekerasannya. Dengan akibat beban statis. kekerasan tersebut dapat di

  Pengujian kekerasan ini tentukan penggunaan dari berdasarkan material yang bahan tersebut. lebih keras dapat b. Sebagai kontrol kualitas suatu menggores material yang produk. Seperti mengetahui lebih lunak. Oleh sebab itu homogenitas akibat suatu hasil pengujian bersifat proses pembentukan dingin, relatif. Angka kekerasan pemaduan, heat treatment, dinyatakan dengan skala case hardening dan

  Mohs yaitu dari material sebagainya. yang terlunak dengan angka 1, dan Diamond material yang terkeras dengan angka 15.

  Adapun pengujian dibagi dua yaitu :

  2

  2 ).

  (mm

  20, 50, 100 atau 200 kg) tergantung ketebalan spesimen. A = Luas indentasi

  ) P = Beban yang besarnya (5, 10,

  2

  Dimana : H v = Angka kekerasan Vickers (kg/mm

  d P

  2

  = 1,8544

  v

  Jadi, H

   

  2 o

  1. Untuk mengukur kekerasan bagian kecil (fasa pada struktur mikro) atau lapisan- lapisan tipis dari suatu material digunakan pengujian kekerasan Microhardness .

  2 d A

  1 d 22 cos

  8544 ,

  dimana

  

  v

  A P H

  :

  [6]

  persamaan berikut

  Vickers) dapat di tentukan dari

  Uji kekerasan Vickers menggunakan penumbuk piramida intan yang dasarnya berbentuk bujur sangkar. Besarnya sudut antara permukaan-permukaan piramid yang saling berhadapan adalah 136°. Sudut ini dipilih, karena nilai tersebut mendekati sebagian besar nilai pebandingan yang diinginkan antara diameter lekukan dan diameter bola penumbuk pada uji kekerasan Brinell. Karena bentuk penumbuknya piramid, maka pengujian ini sering dinamakan uji kekerasan piramida intan. Angka kekerasan piramida intan (DPH), atau angka kekerasan Vickers (VHN atau VPH), didefinisikan sebagai beban dibagi luas permukaan lekukan. Pada prakteknya luas ini dihitung dari pengukuran mikroskopik panjang diagonal jejak. HV (Hardness

  2. Untuk spesimen yang cukup tebal digunakan pengujian kekerasan Rockwell, Vickers, das Brinell.

2.4 Pengujian Kekerasan Vicker

  d = Diagonal rata-rata

  2 d d d

  2

  1

   

  Uji kekerasan Vickers banyak dilakukan penelitian, karena metode tersebut memberikan hasil serupa kekerasan yang kontinyu, untuk suatu beban tertentu dan digunakan pada logam yang sangat lunak, yakni HV-nya 5 hingga logam yang sangat keras, dengan HV 1500. Dengan uji kekerasan Rockwell, yang telah dijelaskan, atau uji kekerasan Brinell, biasanya diperlukan perubahan beban atau penumbuk pada nilai kekerasan tertentu, sehingga pengukuran pada suatu skala kekerasan yang ekstrim tidak bisa di bandingkan dengan skala kekerasan yang lain.

  Karena jejak yang dibuat dengan penumbuk piramida serupa secara geometris dan tidak terdapat persoalan mengenai ukurannya, maka HV tidak tergantung pada beban.

  Pada umumnya hal ini dipenuhi, kecuali pada beban yang sangat ringan. Beban yang biasanya di gunakan pada uji Vickers berkisar antara 1 hingga 120 kg, tergantung kepada kekerasan yang akan diuji. Hal-hal yang menghalangi keuntungan pemakaian metode Vickers adalah uji kekerasan Vickers tidak dapat digunakan untuk pengujian rutin karena pengujian tersebut lamban, memerlukan persiapan permukaan benda uji yang hati-hati dan terdapat pengaruh kesalahan manusia yang besar pada penentuan panjang diagonal. Lekukan yang benar yang dibuat oleh penumbuk piramida intan harus bebentuk bujur sangkar. Akan tetapi, penyimpangan yang telah dijelaskan secara berkala karena keadaan demikian terdapat pada logam-logam yang dilunakkan dan mengakibatkan pengukuran panjang diagonal yang berlebihan. Bentuk demikian diakibatkan oleh penimbunan diatas logam-logam di sekitar pemukaan penumbuk.

Gambar 2.1 Pengujian Kekerasan

  [6] Kekurangan

Gambar 2.2 Alat Pengujian

  Vicker

  [6]

  Pada umunya ada 3 jenis bentuk jejak (lengkukan) yang dihasilkan oleh indentor yaitu bentuk persegi sempurna, bantuk bantal dan jejak berbentuk tong.

• Menggunkan hanya satu jenis indentor untuk menguji material lunak hingga keras
• Pembacaan ukuran jejak dapat dilakukan lebih akurat
• Jenis pengujian yang relatif tidak merusak
• Metode vicker dapat digunakan hampir pada semua logam b.
• – logam yang dikerjakan dingin (cold
• Secara keseluruhan, waktu pelaksanaan pengujian lama
• Memerlukan pengukuran diagonal jejak secara optik

Gambar 2.3 Bentuk – bentuk jejak

  [6]

  Jejak dengan bentuk dihasilkan oleh indentor intan berbentuk piramid yang sempurna. Jejak bantal dihasilkan karena adanya pengerutan disekitar permukaan. Dan jejak tong umumnya didapatkan pada logam

  working) sehingga menghaslkan bentuk bubungan.

   Keuntungan dan kekurangan pengujian kekerasan Vickers

  [6]

  Dibandingan dengan pengujian kekerasan lainnya, pengujian dengan menggunakan metode Vicker mempunyai kekurang dan keuntungan sebagai berikut : a.

  Keuntungan

  . Aluminium murni adalah logam yang lunak, tahan lama, ringan dan dapat ditempa dengan penampilan luar bervariasi antara keperakan hingga abu-abu,

  (belah ketupat) yang terjadi menggunkan mikroskop pengukur (ukur dengan teliti dan cari rata-ratanya) f.

  3

  Alumiunium merupakan logam yang melimpah, dengan warna logam putih perak dan tergolong ringan yang mempunyai masa jenis 2,7 gr/cm

  Al dan nomor atomnya 13.

  Aluminium adalah unsur kimia, lambang aluminium adalah

  1. Aluminium

  Dari pengujian diatas dapat diklasifikasikan beberapa bahan untuk pengujian yang meliputi Aluminium, Fero, dan Nikel. Berikut penjelasannya :

  2.5 Karateristik Material Uji

  Masukkan data-data tersebut kedalam rumus.

  Bebaskan gaya dan lepaskan indetor dari benda uji e. Ukur diagonal lekukan

• Permukaan benda uji harus dipersiapkan dengan baik

• Mesin uji kekerasan vicker
• Indentor piramida intan
• Benda uji yang sudah digerinda
• Amplas halus
• Stopwatch -

  Tunggu hingga 10-20 detik (biasanya 15 detik) d.

  c.

  micro antara 1kg- 100kg).

  Indentor ditekan ke benda uji/material dengan gaya tertentu. (rntang micro antara 10g-1000g dan rentang

  Mikroskop pengukur b.

  Persiapan alat dan bahan pengujian

  [6] a.

   Langkah – langkah pengujian Vicker

  [5] tergantung kekerasannya.

  Aluminium meerupakan logam yang paling banyak ditemukan di kerak bumi (8,3%) dan terbanyak ketiga setelah oksigen (45,5%) dan silicon (25,7%). Aluminium sangat reaktif

Gambar 2.4 Struktur

  [6]

  khususnya dengan oksigen, Aluminium sehingga unsur aluminium tidak

  [5]

  Keterangan : pernah dijumpai dalam keadaan : Al

• bebas di alam, melainkan sebagai

  Simbol

• senyawa yang merupakan penyusun

  Nomor atom : 13

• utama dari bahan tambang bijih

  Fase pada suhu kamar

  : Padat bauksit yang berupa campuran : 2,70

• oksida dan hidroksida aluminium.

  Berat jens

  3

  g/cm Aluminium juga ditemukan di

• granit dan mineral –mineral lainnya.

  Kapasitas panas :

  24.200 J/(mol.K) Aluminium ada di alam dalam

• bentuk silikat maupun oksida.

  Entalpi penguapan :

  294.0 kJ/mol Aluminium merupakan

• :

  Titik leleh konduktor yang baik. Terang dan 933.47 °K (660.2 °C, kuat. Merupakan konduktor yang 1220.58 °F) baik juga buat panas. Dapat

• ditempa menjadi lembaran, ditarik

  : 2792 Titik didih

  °K (2519 °C, 4566 °F) menjadi kawat dan diekstruksi

• – Sifat  Sifat menjadi batangan dengan

  [5]

  Aluminium bermacam-macam penampang. Sifat

• – sifat yang dimiliki alumunium antara lain :

a.

  Ringan, tahan korosi dan tidak beracun maka banyak digunakan untuk alat rumah tangga, seperti panci, wajan dan lain lain.

  b.

  Reflektif dalam bentuk aluminium foil digunakan sebagai pembungkus makanan, obat dan rokok.

  c.

  Daya hantar listrik dua kali lebih besar dari Cu maka Al digunakan sebagai kabel tiang listrik.00 d.

  Paduan Al dengan logam lainnya menghasilkan logam yang kuat seperti Duralium (campuran Al, Cu, mg) untuk pembuatan badan pesawat.

  e.

  Al sebagai zat reduktor utuk oksida MnO2 dan Cr2O3  Klasifikasi Alumunium Alumunium dalam pembagiannya ada beberapa jenis. Antara lain: a.

  Alumunium Murni Aluminium 99% tanpa tambahan logam paduan apapun dan dicetak biasa, hanya memiliki kekuatan tensil sebesar

  90 Mpa, terlalu lunak untuk penggunaan yang luas sehingga sering kali aluminium dipadukan dengan logam lain.

  b.

  Aluminium Paduan Elemen paduan yang umum digunakan pada aluminium adalah silikon, magnesium, tembaga, seng, mangan, danjuga lithium sebelum tahun 1970. Secara umum penambahan paduan logam hingga konsentrasi tertentu akan meningkatkan kekuatan tensil dan kekerasan, serta menurunkan titik lebur akan naik disertai tingkat kerapuhan akibat terbentuknya senyawa, kristal, atau granula dalam logam. Namun kekuatan bahan paduan aluminium tidak hanya bergantung pada konsentrasi logam paduannya saja, tetapi juga bagaimana proses perlakuannya hingga aluminium siap digunakan, apakah dengan penempaan, perlakuan panas, penyimpanan, dan sebagainya. c.

  Paduan Aluminium - Silikon Paduan aluminium dengan silikon hingga 15% akan memberikan kekerasan dan kekuatan tensil yang cukup besar, hingga mencapai 525 Mpa pada aluminium yang dihasilkan pada perlakuan panas. Jika konsentrasi silikon lebih tinggi dar 15% tingkat kerapuhan logam akan meningkat secara drastis akibat terbentuknya kristalgranula silika.

  d.

  Paduan Aluminium -

  Magnesium Keberadaan magnesium hingga 15,35% dapat menurunkan titik lebur logam paduan cukup drastis.

• – Mangan Penambahan mangan akan berefek pada sifat pengerasan tegangan (work

  Dari 660°C hingga 450°C. Namun hal ini tidak menjadikan aluminium paduan dapat ditempa menggunakan panas dengan mudah karena korosi akan terjadi pada suhu diatas 60°C. Keberadaan magnesium juga menjadiikan logam paduan dapat bekerja dengan baik pada temperatur yang sangat rendah, dimana kebanyakan logam akan mengalami failure pada temperature tersebut.

  e.

  Paduan Aluminium –

  Tembaga Paduan aluminium tembaga juga menghasilkan sifat yang keras dan kuat, namun rapuh. Umumnya untuk kepentingan penempaan, paduan tidak boleh memiliki konsentrasi tembaga diatas 5,6% karena membentuk senyawa CuAl

  2 dalam logam yang menjadikan rapuh.

  f.

  Paduan Aluminium

  hardening)

  sehingga dengan mudah didapatkan paduan dengan kekuatan tensil yang tinggi namun tidak terlalu rapuh. Selain itu penambahan mangan akan meninkatkn titik lebur pada aluminium. g.

  Paduan Aluminium – Seng Paduan alauminium dengan seng merupakan paduan yang paling terkenal karena merupakan bahan pembuat badan dan sayap pesawat terbang. Paduan ini memliki kekuatan tertinggi dibandingkan paduan lainnya, aluminium dengan 5,5% seng dapat memiliki kekuatan tensil sebesar 580 Mpa dengan elongasi sebesar 11% dalam setiap 50mm bahan. Dibandingkan dengan aluminium 1% magnesium yang memiliki kekuatan tensil 410 Mpa namun memiliki elongasi 6% setiap bahan 50 mm.

• – lithium tidak diproduksi lagi akibat tingkat reaktivitas lithium yang tinggi yang dapat meningkatkan biaya keselamatan kerja.
• – Skandium Penambahan skandium ke aluminium membatasi pemuaian yang terjadi pada paduan, baik ketika pengelasan maupun ketika paduan berapa di lingkungan yang panas. Paduan ini semakin jarang diproduksi, karena terdapat paduan yang lain yang lebih murah dan lebih mudah diproduksi dengan kaateristik yang sama, yaitu paduan titanium. Paduan Al-Sc pernah digunakan sebagai bahan pembuat peasawat tempur Rusia, MIG, dengan konsentrasi Sc antara 0,1- 0,5%

  h.

• – Lithium Lithium menjadikan paduan aluminium mengalami pengurangan masa jenis dan peningkatan modulus elastisitas hingga konsentrasi sebesar 4% lithium, setiap penambahan 1% lithiun akan mengurang masa jensi paduan sebanyak 3% dan peningkatan modulus elastisitas sebesar 5%. Namun aluminium

  Paduan Aluminium

  i.

  Paduan Aluminium j. lelah yang dapat

  Paduan Aluminium – Besi Besi (Fe) juga kerap kali diperkirakan seperti baja muncul dalam aluminium yang berarti failure akibat paduan sebagai suatu fatigue dapat muncul dengan “kecelakaan”. Kehadiran tiba-tiba bahkan pada beban besi umumnya terjadi ketika siklik yang kecil. Suatu pengecoran dengan kelemahan murni yang sulit menggunakan cetakan besi diperkirakan secara visual yang tidak dilapisi batuan kapan aluminium akan mulai kapur atau keramik. Efek melebur, karena aluminium kehadiran Fe dalam paduan tidak menunjukkan tanda adalah berkurangnya visual seperti baja yang kekuatan tensil secara bercahaya kemerahan signifikan, namun diikuti sebelum melebur. dengan penambahaan

  2. Besi (Fero)

  kekerasan dengan jumlah Besi adalah unsur kimia yang sangat kecil. Dalam dengan simbol Fe (fero) dan nomor paduan 10% silikon, atom 26. Yang merupakan logam keberadaan Fe sebesar deret transisi pertama. Ini adalah

  2,08% mengurangi kekuatan unsur yang paling umum dibumi tensil dari 217 hingga 78 berdasarkan massa, membentuk Mpa, dan menambah skala sebagian besar bagian inti luar dan brinel dari 62 hingga 70. Hal bumi. Besi adalah unsur keempat ini terjadi karen terbesar pada kerak bumi. terbentuknya kristal Fe-Al-

  Kelimpahannnya pada planet X, dengan X adalah paduan berbatu seperti bumi karena utama aluminium selain Fe. melimpahnya produksi akibat

  Kelemahan aluminium reaksi fusi dalam bintang bermassa paduan adalah pada besar, dimana produksi nikel-56 ketahanannya terhadap lelah

  (yang meluruh isotop besi palig (fatigue). Aluminium menyeluruh) adalah reaksi fusi paduan tidak memiliki batas nuklir terakhir yang bersifat eksothermal. Akibatnya, nikel radioaktif adalah unsur terakhir yang diproduksi sebeum reruntuhan hebat supernova. Keruntuhan tersebut menghaburkan prekusor radionuklida besi keangkasa raya.

  [4]

  Seperti unsur golongan 8 lainnya, besi berada rentang tingkat oksidasi yang lebar, -2 hingga +6, meskipun +2 dan +3adalah yang paling banyak. Unsur besi terdapat dalam meteroit dan lingkungan rendah oksigen lainnya, tetapi reaktif dengan oxigen dan air. Permukaan besi segar tampak berkilau abu

• – abu keperakan, tetapi teroksidasi dalam udara normal menghasikan besi oksida hidrat, yang dikenal sebagai karat. Tidak seperti logam lain yang membentuk lapisan oksida pasivasi,oksidasi besi menempati lebih banyak tempat dari pada logamnya sendiri dan kemudian mengelupas, mengekspos permukaan segar untuk korosi.

  Logam besi telah digunakan sejak jaman purba meskipun paduan tembaga yang memiliki titik lebur yang lebih rendah, yang digunakan lebih awal dalam sejarah manusia. Besi murni relatif lembut tetapi tidak bisa dapat peleburan. Material ini mengeras dan diperkuat secara sigmifikan oleh kotoran, karbon khususnya, dari proses peleburan. Dengan proporsi karbon yang tertentu (antara 0,002% dan 2,1%) menghasilkan baja yang lebih keras dari besi murni, mungkin sampai 1000 kali. Logam besi mentah diproduksi ditanur tinggi, dimana biji besi direduksi dengan batu bara menjadi

  pig iron yang memiliki kandungan

  karbon tinggi. Pengolahan lebih lanjut dengan oksigen mengurangi kandungan karbon sehingga mencapai proporsi yang tepat dalam pembuatan baja. Baja dan paduan besi berkadar karbon rendah bersama dengan lain (baja paduan) sejauh ini merupakan logam yangpaling umm digunakan dalm indutri, karena lebarnya rentang sifat-sifat yang didapat dan kelimpahan batuan yang mengandung besi.

  Senyawa kimia besi memiliki banyak manfaat. Besi oksida dengan serbuk aluminium dapat dipantik umum reaksi termit, yang digunakan dalam pengelasan dan permunian biji. Besi membentuk senyawa binner dengan helogen dan Besi teknik terbagi atas tiga kalsogen. Senyawa macam yaitu : organologamnya antara lain a.

  Besi mentah atau besi kasar yang kadar karbonnya lebih senyawa sandwich yang pertama besar dari 3,7%. kali ditemukan.

  b.

  Besi tuang yang kadar karbonnya antara 2,3 sampai : Fe

   Simbol 3,6 % dan tidak dapat ditempa.

  : 26  Nomor atom

  Disebut besi tuang kelabu  Fase pada suhu kamar : Padat karena karbon tidak

  : 7.874  Berat jens

  3

  bersenyawa secara kimia g/cm dengan besi melainkan

  : 25.10  Kapasitas panas sebagai karbon yang lepas

  J/(mol.K) yang memberikan warna abu- : 1811

   Titik leleh abu kehitaman, dan disebut °K (1538 °C, 2800 °F) besi tuang putih karena karbon

  : 3134  Titik didih mampu bersenyawa dengan

  [4]

  °K (2862 °C, 5182 °F) besi.

  Besi merupakan logam yang c.

  Baja atau besi tempa yaitu penting dalam bidang teknik, tetapi kadar karbonnya kurang dari besi murni terlalu lunak dan rapuh 1,7 % dan dapat ditempa. sebagai bahan kerja, bahan

  Logam ferro juga disebut besi konstruksi dll. Oleh karena itu besi karbon atau baja karbon. Bahan selalu bercampur dengan unsur lain, dasarnya adalah unsur besi (Fe) dan terutama zat arang/karbon (C). karbon ( C) , tetapi sebenarnya juga

  [4]

  Sebutan besi dapat berarti : mengandung unsur lain seperti : a.

  Murni dengan simbol kimia Fe silisium, mangan, fosfor, belerang yang hanya dapat diperoleh dan sebagainya yang kadarnya relatif dengan jalan reaksi kimia. rendah. Unsur-unsur dalam b. Besi teknik adalah yang sudah campuran itulah yang mempengaruhi atau selalu bercampur dengan sifat-sifat besi atau baja pada unsur lain.

  (karbon) yang paling besar pengaruhnya terhadap besi atau baja terutama kekerasannya.

  Pembuatan besi atau baja dilakukan dengan mengolah bijih besi di dalam dapur tinggi yang akan menghasilkan besi kasar atau besi mentah. Besi kasar belum dapat digunakan sebagai bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi, oleh karena itu, besi kasar itu masih harus diolah kembali di dalam dapur-dapur baja. Logam yang dihasilkan oleh dapur baja itulah yang dikatakan sebagai besi atau baja karbon, yaitu bahan untuk membuat benda jadi maupun setengah jadi.

  Contoh logam ferro diantaranya

  [4]

  : a. Besi Tuang

  Komposisinya yaitu campuran besi dan karbon. Kadar karbon sekitar 4%, sifatnya rapuh tidak dapat ditempa, baik untuk dituang, liat dalam pemadatan, lemah dalam tegangan. Digunakan untuk membuat alas mesin, meja perata, badan ragum, bagian-bagian mesin bubut, blok silinder, dan cincin torak

Gambar 2.5 Cairan

  Besi

  [4] b.

  Besi Tempa Komposisi besi tempa terdiri dari 99% besi murni, sifat dapat ditempa, liat, dan tidak dapat dituang. Besi tempa antara lain dapat digunakan untuk membuat rantai jangkar, kait keran, dan landasan kerja pelat.

Gambar 2.6 Contoh

  Besi Tempa c.

  Baja Lunak Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,1%- 0,3%, mempunyai sifat dapat ditempa dan liat. Digunakan untuk membuat mur, sekrup, pipa, dan keperluan umum dalam pembangunan.

  Nikel adalah unsur kimia metalik dalam table periodic yang memiliki symbol Ni dan Nomor atom 28. Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan murni, nikel bersifat lembek, tetapi jika dipadukan dengan besi, krom dan logam lainnya dapat membentuk baja tahan karat yang keras.

  dalam tanah yang terletak di atas batuan basa.

  kalkopirit . Nikel biasanya terdapat

  mineral pentlandit, dalam bentuk lempeng-lempeng halus dan butiran kecil bersama pyrhotin dan

  norit . Nikel ditemukan dalam

  Unsur nikel berhubungan dengan batuan basa yang disebut

  [9]

  3. Nikel

  d.

  Baja Karbon Tinggi Campuran Komposisi baja karbon tinggi ditambah nikel atau kobalt, khrom, atau tungsten. Sifat rapuh, tahan suhu tinggi tanpa disepuh keras, dan dimudakan. Digunakan untuk membuat mesin bubut dan alat-alat mesin.

  f.

  Baja Karbon Tinggi Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,7%- 1,5%. Sifat dapat ditempa, dapat disepuh keras, dan dimudakan. Digunakan untuk membuat kikir, pahat, gergaji, tap, stempel, dan alat mesin bubut.

  e.

  Digunakan untuk membuat benda kerja tempa berat, poros, dan rel baja.

  Baja Karbon Sedang Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,4%- 0,6%. Sifat lebih kenyal daripada yang keras.

  Di indonesia, tempat ditemukan nikel adalah Sulawesi tengah dan Sulawesi Tenggara. Nikel yang dijumpai berhubungan erat dengan batuan peridotit. Logam yang tidak ditemukan dalam peridotit itu sendiri, melainkan sebagai hasil lapukan dari batuan tersebut. Mineral nikelnya adalah garnerit.

  Nikel ditemukan oleh A. F. Cronstedtpada tahun 1751, merupakan logam berwarna putih keperak-perakan yang berkilat, keras dan mulur, tergolong dalam logam

  [9]

Gambar 2.7 Nikel peralihan, sifat tidak berubah bila

  [9]

  terkena udara, tahan terhadap

  a. : Keterangan Gambar

   oksidasi dan kemampuan

  : Ni Simbol

   mempertahankan sifat aslinya di

  : 28 Nomor atom

   bawah suhu yang ekstrim (Cotton

  Berat atom : 58,6934

   danWilkinson, 1989).

  Klasifikasi : Logam Transisi

  Nikel digunakan dalam

   Fase pada Suhu Kamar

  berbagai aplikasi komersial dan

  : Padat

  industri, seperti: pelindung baja

   Berat jenis (stainless steel) , pelindung tembaga,

  3 : 8,9 gram per cm

  industri baterai, elektronik, aplikasi

   Volume Atom : 6.6 industri pesawat terbang, industri cm3/mol tekstil, turbin pembangkit listrik

   Struktur krista : fcc bertenaga gas, pembuat magnet kuat,

   Konduktivitas listrik : 14.6 pembuatan alat-alat laboratorium x 106 ohm-1cm-1 (nikrom), kawat lampu listrik,

   Elektronegativitas : 1.91 katalisator lemak, pupuk pertanian

   Konfigurasi elektron dan berbagai fungsi lain (Gerberding : [Ar]3d8 4s2 J.L., 2005).

   Formasi Entalpi : 17.2 kj/mol

   Konduktivitas Panas : 90.7 Wm-1K-1

   Potensial Ionisasi : 7.635 V

   Konduktor panas dan listrik yang cukupbaik.

  Untuk dapat mengamati struktur mikro sebuah material oleh mikroskop optik, maka harus dilakukan tahapan-tahapan sebagai berikut : 1.

  [11]

  optik dapat memperbesar struktur hingga 1500 kali.

  microscope (SEM). Mikroskop

  Struktur mikro merupakan struktur yang dapat diamati dibawah mikroskop optik. Meskipun dapat pula diartikan sebagai hasil dari pengamatan menggunakan scanning electron

  2.6 Struktur Mikro

   Nikel larut perlahan dalam asam encer namun, seperti besi menjadi pasif ketika dipaparkan dengan asam nitrat

   Sebagian besar senyawa nikel berwarna biru atau hijau.

   Logam keras, ulet, bisa ditempa, dan berwarna putih keperakan.

   Bilangan Oksidasi : 2,3

  Karateristik

  c.

  Sifat Nikel Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan murni, nikel bersifat lembek, tetapi jika dipadukan dengan besi, krom, dan logam lainnya, dapat membentuk baja tahan karat yang keras.Perpaduan nikel, krom dan besi menghasilkan baja tahan karat (stainless steel) yang banyak diaplikasikan pada peralatan dapur (sendok, dan peralatan memasak), ornamen- ornamen rumah dan gedung, serta komponen industry.

   Ditemukan oleh : Axel Cronstedt pada 1751 b.

   Titik didih : 2913 ° C, 5275 ° F, 3186° K

   Titik leleh : 1455 ° C, 2651 ° F, 1728° K

   Entalpi penguapan : 377.5 kj/mol

   Kapasitas panas : 0.444 jg-1K-1

  Melakukan pemolesan secara bertahap hingga lebih halus dari 0,5 mikron. Proses ini biasanya dilakukan dengan menggunakan ampelas secara betahap dimulai dengan grid yang kecil (100) hingga grid yang besar (2000). Dilanjutkan dengan pemolesan oleh mesin poles dibantu dengan larutan pemoles.

  2. Etsa dilakukan setelah memperluas struktur mikro. Etsa adalah membilas atau mencelupkan permukaan material yang akan diamati ke dalam sebuah larutan kimia yang dibuat sesuai kandungan paduan logamnya. Hal ini dilakukan untuk memunculkan fasa-fasa yang ada dalam struktur mikro.

  Pengamatan struktur mikro dilakukan untuk mengetahui kondisi mikro suatu logam. Pengamatan ini biasanya melibatkan batas butir dan fasa-fasa yang ada dalam logam atau paduan tersebut. Berikut beberapa hasil pengujian strktur mikro,

Gambar 2.8 Contoh hasil

  Pengujian Struktur mikro

  [11]

  2.7 Pengujian X-Ray (XRD)

  XRD adalah proses analisa menggunakan X-ray diffraction (XRD) merupakan salah satu metode karakteristik material yang paling tua dan paling sering digunakan hingga sekarang. Teknik ini dugunakan untuk mengidentifikasi fasa kristalin dalam material dengan cara menentukan parameter struktur kisi serta untuk mendapatkan ukuran partikel. Sinar X merupakan radiasi elektromagnetik yang memilikienergi tinggi sekitar 200 ev sampai 1 mev. Sinar X dihasilkan oleh interaksi antara berkas elektron eksternal dengan elektron pada kulit atom. Spectrum sinar X memiliki panjang glombang 10

• 10
• 10

  s/d 5

  nm, berfrekuensi 1017-1020 Hz dan memiliki energi103-106 ev. Panjang sinar X memiliki orde yang sama dengan jarak atom sehingga dapat digunakan sebagai sumber difraksi Kristal.

  [12] XRD digunakan untuk analisa

BAB III

  komposisi fasa atau senyawa pada

  METODOLOGI

  material dan juga karakteristik

  PENELITIAN

  Kristal. Prinsip dasar XRD adalah mendifrksikan cahaya yang melalui

  3.1 Diagram Alir

  celah Kristal. Ketika berkas sinar X Metodologi penelitian adalah berinteraksi dengan suatu material, urutan dan langkah analisa, antara maka sebagian berkas akan lain seperti berikut : diabsorbsi, ditransmisikan dan sebagian lagi dihamburkan terdifraksi. Hamburan terdifraksi inilah yang dideteksi oleh XRD.

  Berkas sinar X yang dihamburkan tersebut ada yang saling menghilangkan karena fasanya berbeda dan ada juga yang saling menguatkan karena karena fasanya sama. Berkas sinar X yang saling menguatkan itulah yang disebut

  [12] sebagai berkas difraksi.

Gambar 3.1 Metodologi

  Penelitian

  Diagram alir yang merupakan gambaran besar secara berurutan

  Gambar

  2.9 Ilustrasi

  langkah

• – langkah yang dilakukan

  difraksi sinar X pada

  dalam melaksanakan suatu penelitian [12]

  XRD

  seperti pada gambar 3.1 antara lain sebagai berikut :

  1.

  6. Mulai Analisa dan pembahasan Memulai untuk melakukan Hasil pengujian yang sudah

penelitian dicatat kemudian dianalisa

2.

  7. Menyiapkan alat dan bahan Kesimpulan dan saran Mempersiapkan material, bahan Dari analisa dan pembahasan dan alat yang akan dipakai data hasil pengujian kemudain selama penelitian ditarik kesimpulan penelitian,

  3. serta penulisan untuk penelitian Pembuatan Paduan

  Pencampuran paduan Al 93% - selanjutnya. Fe 6% - Ni 1% 8.

  Selesai.

4. Pengujian dan pengambilan data

  3.2. Tempat dan Waktu Pengujian dalam rangka

  Pengujian memperoleh data yang

  3.2.1. Tempat Pengujian dilakukan meliputi.