05.a. teori umum

Upload: muhammad-ibkar-yusran-asfar

Post on 26-Feb-2018

231 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    1/22

    TEORI UMUM MATERIAL

    A.1 Defenisi Material

    Material adalah segala sesuatu yang mempunyai massa dan menempati

    ruang. Berdasarkan pengertian tersebut maka material teknik adalah material yang

    digunakan untuk menyusun sebuah benda dan digunakan untuk perekayasaan dan

    perancangan di bidang teknik.

    A.2 Klasifikasi Material

    Berdasarkan sumbernya material dibagi atas dua macam :

    1.

    Material OrganikMaterial organik adalah material yang bersumber dari alam berupa

    makhluk hidup dan dapat dimanfaatkan langsung.

    Contoh : kayu, karet alam, dan batu bara.

    (a) (b) (c)

    Gambar A.1.1(a) kayu, (b) karet alam, (c) batubara

    2. Material Anorganik

    Material anorganik adalah material yang bersumber selain dari makhluk

    hidup dan untuk mendapatkannya harus diproses terlebih dahulu

    Material anorganik dibedakan atas 2 macam yaitu :

    1.

    Logam

    Logam adalah material yang umumnya mempunyai daya hantar listrik

    yang tinggi dengan sifat konduktor yang baik, tahan terhadap temperatur

    tinggi dan mempunyai titik didih tinggi.

    Logam terdiri dari :

    a. Ferro

    Logam ferro adalah logam dengan unsur penyusun utamanya adalah Fe

    (besi). Logam ferro terbagi menjadi :

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    2/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 2

    1 Baja

    Baja merupakan logam dengan unsur penyusun utamanya adalah

    Fe (besi) dan C (karbon) denganatautanpapaduanlainnya yang mana

    kadar karbon antara 0,02 % sampai 2,1 %.

    Baja ini terdiri atas :

    a. Baja Karbon (Carbon Steel), terdiri dari :

    1. Baja Karbon Rendah (Low Carbon Steel), dengan kadar

    karbon 0,02 % C 0,2 %.

    Contoh : plat dan paku.

    (a) (b)

    Gambar A.1.2(a) plat dan (b) paku

    2.

    Baja Karbon Menengah (Medium Carbon Steel), dengan

    kadar karbon 0,2 % < C 0,5 %.

    Contoh : roda gigi dan poros.

    (a) (b)

    Gambar A.1.3(a) roda gigi dan (b) poros

    3. Baja Karbon Tinggi (High Carbon Steel), dengan kadar

    karbon 0,5 % < C 2,1 %.

    Contoh : spiral, dawai, dan cetakan tempa.

    (a)

    (b) (c)

    Gambar A.1.4(a) spiral, (b) dawai, dan (c) cetakan tempa

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    3/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 3

    b. Baja Paduan (Alloy Steel)

    Baja paduan adalah baja yang diperoleh dari pemaduan dua

    unsur atau lebih untuk mendapatkan sifat mekanik tertentu yang

    diinginkan, terdiri dari :

    1. Baja Paduan Rendah (Low Alloy Steel), kadar paduan 8%.

    Contoh : konstruksi mobil

    Gambar A.1.5Konstruksi Mobil

    2. Baja Paduan Tinggi (High Alloy Steel), kadar paduan > 8%.

    Contoh : sendok, pisau

    Gambar A.1.6Sendok dan pisau

    Berdasarkan kegunaan :

    1. Baja tahan karat(Stainless Steel)

    Paduannya Fe3C + Cr

    Contoh : sendok

    Gambar A.1.7Sendok

    2. Baja tahan aus (Wear Resistance Steel)

    Paduannya Fe3C + Mn

    Contoh : eskafator neil

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    4/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 4

    Gambar A.1.8Eskafator neil

    3. Baja tahan panas (Heat Resistanc Steel)

    Paduannya Fe3C + Mo

    Contoh : permukaan bawah setrika

    Gambar A.1.9Setrika

    4. Baja perkakas (Tool Steel)

    Paduannya Fe3C + W

    Contoh : pahat

    Gambar A.1.10Pahat

    2

    Besi Cor (Cast Iron)

    Besi cor merupakan logam dengan unsur penyusunnya adalah Fe

    dan grafityang kadar karbonnya antara 2,1 % sampai 6,67 %

    Gambar A.1.11Besi Cor

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    5/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 5

    Q AN

    Besi Cor

    Putih

    Besi Cor

    Kelabu

    Ferritic

    Besi Cor

    Kelabu

    Pearlitic

    Besi Cor

    Melliable

    Ferritic

    Besi Cor

    Melliable

    Pearlitic

    Holding

    Holding

    Tempering

    t

    TC

    he

    tin

    g

    N A

    910

    727

    Gambar A.1.12Skema Pembentukan Besi Cor

    Berdasarkan proses pembuatannya besi cor terbagi atas :

    a) Besi Cor Putih (White Cast Iron)

    Besi cor putih merupakan besi cor yang tidak mempunyai grafit

    dengan fasa + Fe3C. Didapat dengan pendinginan cepat, sehingga

    banyak mengandung Fe3C. Hal ini yang menyebabkan besi cor

    putih bersifat keras dang etas dengan %Si < 1.

    Contohnya : pengerol rolling mills

    Gambar A.1.13Rolling Mills

    Gambar A.1.14Besi Cor Putih

    b) Besi Cor Kelabu (Gray Cast Iron)

    Besi cor kelabu merupakan besi cor dengan bentuk grafit

    berbentuk serpihan yang terbentuk dari Fe3C yang terurai, mampu

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    6/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 6

    meredam getaran, mempunyai kekuatan tarik rendah dan

    mempunyai kekuatan tekan yang tinggi.

    Contoh :blok mesin, lampu hias, dan mesin bubut.

    (a) (b) (c)

    Gambar A.1.15(a) blok mesin, (b) lampu hias, dan (c) mesin bubut.

    Berdasarkan matriks terbagi dua, yaitu :

    1. Besi Cor Kelabu Perapian Putihbermatriks

    Gambar A.1.16Besi Cor Kelabu Perapian Putih

    2. Besi Cor Kelabu Perapian Hitam Bermatriks + Fe3C

    Gambar A.1.17Besi Cor Kelabu Perapian Hitam

    c) Besi Cor Maliabel (Melleable Cast Iron)

    Besi cor yang yang mempunyai grafit seperti bongkahan

    bersifat keras dan getas serta mampu tempa.

    Contoh :spare part yang berukuran kecil.

    Gambar A.18Spare part

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    7/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 7

    Berdasarkan matriksnya terbagi dua, yaitu :

    1.

    Besi Cor Melleabel putihbermatrik

    Gambar A.1.19Besi Cor Melleabel Putih

    2.

    Besi Cor Melleabel hitam Bermatriks +Fe3C

    Gambar A.1.20Besi Cor Melleabel Hitam

    d) Besi Cor Nodular (Nodular Cast Iron)

    Bentuk grafit bulat, pembuatan dengaxn cara besi cor

    dipanaskan kemudian ditambah Mg (Nokulen) dan akan terbentuk

    gelembung-gelembung udara yang nantinya akan diisi oleh karbon

    dan memiliki keuletan yang tinggi.

    Contoh :: katub,crankshaft

    (a)

    (b)

    Gambar A.1.21(a) Katub dan (b) crankshaft

    Gambar A.1.22Besi Cor Melleabel Putih

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    8/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 8

    AN

    Besi Cor

    NodularFerritic

    Besi Cor

    NodularPearlitic

    Holding

    TC

    Ditambah dengan 2A (Mg)

    Hea

    tin

    g

    910

    Gambar A.1.23Skema Besi Cor Melleabel Putih

    b.

    Non Ferro

    Logam non ferro adalah logam dengan unsur penyusun utamanya

    selain Fe (besi) yang dicampur dengan unsur lain.

    Contoh : kuningan (Cu + Zn) dan alumunium

    (a) (b)

    Gambar A.1.24(a) Kuningan dan (b) aluminium

    2.

    Non Logam

    Non logam adalah material yang umumnya memiliki titik didih rendah,

    bersifat isolator, tidak tahan temperatur yang tinggi, dan sebagian tembus

    cahaya. Material non logam terdiri dari :a. Polimer

    Polimer merupakan gabungan monomer-monomer yang membentuk

    rantai hidrokarbon (C-H) yang panjang dan juga bercabang yang terdiri

    dari :

    1. Termoplastik

    Termoplastik merupakan polimer dengan rantai hidrokarbon lurus -

    C-H-CH-C-H, tidak tahan temperatur tinggi, dan berkekuatan rendah.

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    9/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 9

    Contoh : plastik.

    Gambar A.1.25Plastik

    2. Termosetting

    Termosetting merupakan polimer dengan rantai hidrokarbon

    bercabang dan mempunyai stabilitas yang tinggi.

    Contoh : melamin.

    Gambar A.1.26Melamin

    3. Elastomer

    Elastomermerupakan polimer yang mempunyai tingkat elastisitas

    yang tinggi dan rantai karbon berbentuk jala.

    Contoh : Karet gelang.

    Gambar A.1.27Karet gelang

    b. Komposit

    Komposit merupakan gabungan dua atau lebih material yang

    berbentuk reinforcement dan matrik, dimana masih memiliki sifat aslinya.

    Gambar A.1.28Kurva Tegangan Regangan Komposit

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    10/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 10

    Berdasarkan matriksnya, komposit terbagi menjadi :

    1.

    Metal Matriks Composit(MMC) dengan logam sebagai matriks.

    Contoh : Bodi pesawat

    Gambar A.1.29Bodi Pesawat

    2. Ceramic Matriks Composite (CMC) dengan keramik sebagai

    matriks.Contoh : Beton

    Gambar A.1.30Beton

    3. Polymer Matriks Composite (PMC) dengan polimer sebagai

    matriks.

    Contoh : Ban mobil

    Gambar A.1.31Ban Mobil

    c. Keramik

    Keramik adalah suatu material yang merupakan perpaduan logam dan

    non logam yang membentuk sifat baru melalui proses pemanasan.

    Keramik terbagi atas dua, yaitu :

    1.

    Keramik Tradisional

    Keramik tradisional adalah keramik yang pembuatannya mengalami

    proses pemisahan secara tradisional.

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    11/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 11

    Contoh : gerabah dan ubin.

    (a) (b)Gambar A.1.32(a) gerabah dan (b) ubin

    2. Keramik Modern

    Keramik modern adalah keramik yang mengalami proses kimiasecara

    modern untuk mendapatkanproperties/ sifat yang diinginkan.

    Contoh : Busi dan sekring

    (a)

    (b)Gambar A.1.33(a) busi dan (b) sekring

    A.3 Struktur Mikro Material

    Struktur mikro material terdiri atas :

    1. Atom

    Atom merupakan bagian terkecil dari material yang tidak dapat dibagi lagi

    dengan reaksi kimia biasa.

    2. Sel Satuan

    Sel satuan merupakan gabungan dari beberapa atom yang tersusun secara

    teratur dan berulang.

    Jenis-jenis sel satuan antara lain :

    a.

    Cubic

    Sel satuan Cubicterdiri dari :

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    12/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 12

    1. Body Centered Cubic (BCC)

    Perhitungan APF dari BCC adalah

    Gambar A.1.34Body Centered Cubic (BCC)

    APF =oumetom

    oumeeatuan

    =natom

    r

    a

    n atom =

    , maka :

    APF =

    =

    =0,68 = 68 %

    2. Face Centered Cubic(FCC)

    Gambar A.1.35Face Centered Cubic (FCC)

    Perhitungan APF dari FCC adalah

    APF =

    =

    n atom =

    , maka :

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    13/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 13

    APF =

    =

    =0,74 = 74 %

    3. Hexagonal Closed Package(HCP)

    Gambar A.1.36Hexagonal Closed Package(HCP)

    Perhitungan APF dari HCP :

    n atom =

    volume sel satuan = luas alas x tinggi

    tinggi = 1,633a

    luas alas = 6 x luas segitiga

    = 6 x (1/2 a x a sin 60)

    = 3a2sin 60

    Volume sel satuan = 3a2sin 60 x 1,633a

    = 4,899a3sin 60

    = 4,24a3

    a = 2R, maka :

    Volume sel satuan = 4,24(2R)3

    = 4,24 x 8R3

    = 33,94 R3

    APF =

    =

    =

    = = 74%

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    14/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 14

    a. Tetragonal

    Gambar A.1.37Tetragonal

    Syarat dari tetragonalini adaah a = b c dan = = = 900.

    b.

    Triklin

    Gambar A.1.38Triklin

    yarat dari Trikin adaah a b c dan 900

    c. Monoklin

    Gambar A.1.39Monoklin

    Syarat dariMonoklin adaah a b c dan = = 900 .

    d.

    Rhombohedral

    Gambar A.1.40Rhombohedral

    Syarat dariRhombohedraladaah a = b = c dan = = = 900

    e. Orthorhombic

    Gambar A.1.41Orthorhombic

    Syarat dari Orthormbicadaah a b c dan = = = 90

    0

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    15/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 15

    3. Butir

    Butir merupakan kumpulan sel satuan yang mempunyai arah dan orientasi

    gerak yang sama yang dilihat dari arah dua dimensi.

    Gambar A.1.42Butir

    4. Kristal

    Kristal merupakan susunan dari sel satuan yang memiliki arah dan

    orientasi gerak yang sama dilihat dari arah tiga dimensi.

    Gambar A.1.43Kristal

    A.4 Sifat-Sifat Material

    Sifat-sifat yang terdapat pada material adalah :

    1. Sifat fisik

    Sifat fisik adalah sifat material yang dapat dilihat secara langsung tanpa

    melakukan pembebanandantelahadapada material tersebut.

    Contoh : warna dan dimensi.

    2. Sifat termal

    Sifat termal adalah sifat material yang dipengaruhi oleh temperatur.

    Contoh : titik didih dan titik cair.

    3. Sifat akustik

    Sifat akustik adalah sifat material yang berhubungan dengan bunyi.

    Contoh : fibrasi.

    4. Sifat kimia

    Sifat kimia adalah sifat material untuk mampu berinteraksi dengan

    lingkungannya.

    Contoh : korosi.

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    16/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 16

    5. Sifat teknologi

    Sifat teknologi adalah sifat material untuk mampu diproses.

    Contoh : mampu cor.

    6. Sifat magnetik

    Sifat magnetik adalah sifat material untuk merespon medan magnet.

    Contoh : Magnet

    7. Sifat optik

    Sifat optik adalah sifat material yang berhubungan dengan

    pencahayaan.Contoh : pembiasan.

    8. Sifat mekanik

    Sifat mekanik adalah sifat material yang dipengaruhi oleh pembebanan.

    Sifat mekanik terdiri dari :

    a. Kekerasan

    Kekerasan adalah kemampuan material untuk menahan deformasi

    plastis lokal akibat adanya penetrasi dipermukaan. Kekerasan ini tidak

    mempunyai kurva karena hanya berbentuk titik.

    b.

    Kekuatan

    Kekuatan adalah kemampuan material untuk menahan deformasi

    plastis secara menyeluruh sampai material itu patah.

    uf

    y

    eeu

    u

    y

    f

    Gambar A.1.44Kurva kekuatan

    c. Kelentingan

    Kelentingan adalah besarnya energi yang diserap oleh material sampai

    pembebanan elastis dan bila gaya dihilangkan akan kembali ke bentuk

    semula.

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    17/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 17

    uf

    y

    e

    f

    y

    Gambar A.1.45Kurva kelentingan

    d. Keuletan

    Keuletan adalah regangan plastis maksimum yang mampu ditahan oleh

    material sampai material tersebut patah.

    uf

    y

    e

    f

    Keuletan

    y

    Gambar A.1.46Kurva keuletan

    e. Ketangguhan

    Ketangguhan adalah besarnya energi yang dapat diserap oleh material

    sampai material tersebut patah.

    uf

    y

    e Gambar A.1.47Kurva ketangguhan

    f. Modulus Elastisitas

    Modulus elastisitas adalah perbandingan antara tegangan dan regangan

    pada daerah elastis yang menunjukkan derajat kekakuan material.

    =

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    18/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 18

    Gambar A.1.48Kurva modulus elastisitas

    A.5 Jenis-Jenis Pengujian

    Pengujian mekanik adalah pengujian untuk melihat pengaruh atau respon

    material terhadap pembebanan.

    Jenis-jenis pengujian terbagi menjadi dua bagian :

    1.5.1 Berdasarkan Akibat yang Ditimbulkan pada Material

    Pengujian berdasarkan akibat yang ditimbulkan terbagi atas :

    a.

    Pengujian yang merusak (DT/Destructive Test)

    Pengujian yang merusak (DT) adalah pengujian yang dilakukan dengan

    memberikan beban / deformasi sampai material (spesimen) gagal atau rusak.

    Contoh : uji tarik, uji impak, uji tekan, dan uji keras.

    (a) (b) (c) (d)Gambar A.1.49(a) uji tarik, (b) uji impak, (c) uji tekan, dan (d) uji keras

    b.

    Pengujian yang tidak merusak (NDT/Nondestructive Test)

    Pengujian yang tidak merusak (NDT) adalah pengujian yang dilakukan

    tanpa merusak sampel. Pada umumnya pengujian ini bertujuan untuk

    menemukan cacat makro dan mikro pada material.

    Contoh : Ultrasonik, Dye-Penetrant, Radiography Test,

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    19/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 19

    (a) (b) (c)Gambar A.1.50(a) Ultrasonic, (b) die penetrant, dan (c) radiography test

    1.5.2 Berdasarkan Pembebanan

    Pengujian berdasarkan pembebanan terbagi atas :

    a.

    Pembebanan Statis

    Pengujian dengan pembebanan statis adalah pengujian yang dilakukan

    dengan memberikan beban yang konstan setiap perubahan waktu kepada

    suatu material.

    Contoh : uji tarik, uji keras, uji tekan, uji puntir, dan uji lentur.

    b.

    Pembebanan Dinamis

    Pengujian dengan pembebanan dinamis adalah pengujian yang dilakukan

    dengan memberikan beban yang berbeda setiap perubahan waktu kepadasuatu material.

    Contoh : Uji lelah.

    c.Pembebanan Impak

    Pengujian dengan pembebanan impak adalah pengujian yang dilakukan

    dengan memberikan beban secara tibatiba atau beban kejut kepada suatu

    material.

    Contoh : uji impak.

    Gambar A.1.51Kurva Pembebanan

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    20/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 20

    A.6 Cacat-Cacat pada material

    Cacat material adalah ketidaksempurnaan pada struktur material. Cacat

    pada material terdiri dari :

    1. Cacat titik

    Cacat titik adalah ketidaksempurnaan pada material dalam skala atomik.

    a. Vacancy

    Vacancyadalah adanya kekosongan pada susunan atom.

    b.

    Substitusi

    Substitusiadalah adanya penggantian atom dengan atom lain.

    c. Intertisi

    Intertisiadalah adanya penyisipan atom.

    i. Self Intersisiadalah penyisipan oleh atom sendiri.

    ii. Impurity adalah penyisipan oleh atom asing.

    Gambar A.1.52Vacancydanself intersisi

    Gambar A.1.53SubstitusidanIntersisi

    Self intersisiVacancy

    Substitusi

    Intersisi

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    21/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 21

    2. Cacat garis

    Cacat garis yaitu cacat yang terjadi karena adanya segaris atom yang

    hilang. Jenis-jenis cacat garis adalah :

    a. Dislokasi Sisi

    Dislokasi yang arah geraknya tegak lurus terhadap garis dislokasi.

    Gambar A.1.54Dislokasi Sisi

    b. Dislokasi Ulir

    Dislokasi ulir adalah dislokasi yang arah geraknya sejajar dengan

    garis dislokasi.

    Gambar A.1.55Dislokasi Ulir

    3. Cacat bidang

    Cacat kompleks pada material karena ketidak sempurnaan pada sebidang

    atom . Contohnya : batas butir.

    Gambar A.1.56Batas Butir

    Gambar A.1.57Twinning

  • 7/25/2019 05.A. TEORI UMUM

    22/22

    Praktikum Material Teknik Teori Umum

    Kelompok 3 22

    4. Cacat ruang

    Cacat ruang adalah adanya ketidaksempurnaan kristal pada seruang atom

    dengan

    Gambar A.1.58Cacat Ruang

    Gambar A.1.59Cacat Ruang (Porositas, Retak, Goresan)