LOGAM NON FERROS Pendahuluan Logam non ferros memberikan sifat-sifat yang tidak dimiliki oleh logam ferros, yaitu: 1. 2. 3. 4. 5. 6.
Tahan korosi Mudah difabrikasi Penghantar listrik dan panas yang tinggi Ringan Warnanya menarik Strength to weight rationya dengan baja lebih baik
Tembaga dan Paduannya Tembaga adalah logam yang berwarna kemerahan dengan berat jenis 8.85 (baja 7.8). titik leburnya 1083C. Sifatnya : Titik leburnya 1083C Penghantar panas dan listrik yang baik Keuletan yang tinggi Tahan korosi tinggi Harganya mahal Mudah membentuk paduan dengan logam-logam lainnya. Paduan tembaga dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok utama: Materi Kuliah Teknologi Bahan 2011/2012
[email protected]
Page 1
1. Kuningan (brass) : merupakan paduan tembaga dengan unsur paduan seng. Diagram keseimbangan Cu Zn
Larutan padat alpha FCC dapat melarutkan seng hampir 39% pada temperature 450C, dan sedikit menurun pada temperature yang lebih rendah. Pada larutan alpha , dengan kenaikan kadar seng kekuatan akan naik juga kekuletannya. Larutan padat alpha ini mencapai kombinasi kekuatan-keuletan paling baik pada komposisi 70Cu-30Zn. Dengankadar seng lebih tinggi (>38%) akan tampak adanya struktur baru yaitu phase beta (β) yang mengalami ordering menjadi β’ . fase ini akan lebih keras dan getas sehingga sulid dideformasi dingin. Menurut strukturnya tembaga ini dikelompokkan menjadi: a. Alpha brass (kandungan sengnya tidak lebih dari 36%) Merupakan kuningan dengan phase tunggal larutan padat alpha dengan kadar Zn maksimum 35% dikenal memiliki sifat tahan korosi yang baik dan mudah dideformasi dingin (cold working), warnanya bervariasi kemerahan(kadar Zn rendah), dan kekuningan kekuninagan (pada kadar Zn tinggi). Sehingga dibedakan menjadi: - Yellow alpha Brass Materi Kuliah Teknologi Bahan 2011/2012
[email protected]
Page 2
Sifatnya: Kandungan Zn 20-30% Kombinasi kekuatan dan keuletannya bagus Mampu cold working yang sangat baik Sifat tahan korosinya kurang baik bila dibandingkan dengan red brass Cenderung mengalami season cracking (stress corrosion cracking) Cenderung mengalami dezincification, korosi yang menyebabkan porous, sehingga menjadi bocor. Penambahan sedikit Pb akan menaikkan machinabilitynya Penambahan Sn diperolehadmirally metal yang memiliki kekuatan sifat tahan korosi , dan cocok dipakai sebagai pipa condenser dan heat exchanger pada ketel uap. Pemanfaatanya: Tangki kendaraan, tabung flashlight, fitting lampu, peluru, amunisi, dll. -
Red brass Sifat: Kandungan sengnya sedikit 5 – 10% Keuletan cukup tinggi Ketahanan korosinya lebih baik Agak sulid dimachining Harganya lebih mahal
Gilding metal (5% Zn) biasanya digunakan untuk: o Coin, medalion, emblem, plaket, terutama yang dapat dipoles halus dan dilapis emas. Commercial bronze (10% Zn) , warnanya mirip perunggu mudah di cold working, biasanya digunakan : o Sekrup, keeling, benda tempa, dll.
Materi Kuliah Teknologi Bahan 2011/2012
[email protected]
Page 3
Red brass (15% Zn) ,terbaik dalam hal tahan korosinya, biasanya digunakan : o Alat-alat yang berhubungan dengan air sadah, Pipa radiator, condensor, dll. Low Brass (20% Zn) , biasanya digunakan : o Benda-benda hiasan, alat music, pipa fleksibel, benda-benda yang terbuat dengan deep drawing, dll. b. Alpha beta brass (kandungan seng lebih dari 36%) - 38-46% Zn teridiri dari dua phase α dan β’, beta ini lebih keras dang etas sehingga kuningan ini sulit di coldwork, tetapi pada temperature yang lebih tinggi akan berubah menjadi β yang sangat plastis sehingga mudah dibentuk terutama sekali bila dipanaskan mencapai daerah fasa tunggal β. - Yang banyak digunakan adalah + muntz metal (60Cu-40Zn), o Kekuatannya tinggi o Sangat baik mengalami hot work o Bila di quench dari daerah β maka α tidak sempat terbentuk, sehingga strukturnya pada suhu kamar tetap β. Dan dengan pemansan kembali akan keluar sedikit α. o Banyak dimanfaatkan untuk condenser head and tube, valve, dll. o Sifat machinabilitynya dapat diperbaiki dengan penambahan sedikit timah hitam. + Manganese brass (58.5 Cu-39Zn-1.4Fe-1Sn-0.1Mn) o Kekuatan tinggi o Tahan aus yang sangat baik o Dimanfaatkan untuk pelat kopling, poros, batang katup, pompa, kawat las, dll.
Materi Kuliah Teknologi Bahan 2011/2012
[email protected]
Page 4
2.
Perunggu (bronze) : paduan tembaga dengan unsur paduan utama bukan seng. a. Tin bronze (unsur paduan timah putih) Sifatnya: - Kekuatan dan ketangguhan tinggi - Paduan utama timah putih 1 sd 11% - Pada penuangannya selalu ditambahkan phosphor 0.01 sd 0.5% - Tahan korosi - Bebas dari kemungkinan season cracking - Koefisien gesekan rendah Manfaatnya : -
Untuk below Diafragma Bantalan luncur Pelat kopling Pegas
b. Silikon bronze (unsur paduan utama silicon) Sifatnya: - Kadar silikonnya tak lebih dari 5% - Mengeras karena pengerjaan dingin - Sifat mekaniknya setara dengan baja lunak(mid steel) - Sifat tahan korosinya setara dengan tembaga Pemanfaatannya : -
Tanki
Materi Kuliah Teknologi Bahan 2011/2012
[email protected]
Page 5
-
Bejana tekan(pressure vessel) Marine construction Pipa tekan hydrolic, dll.
c. Alumunium bronze (unsur paduan utama alumunium) Sifatnya: - Mengandung 4-11% Al - Paduan < 7.5% Al strukturnya berfase tunggal, padat α - Paduaan >7.5% Al biasanya terdiri dari dua fase, pada temp. tinggi berupa padatan α dan β - Terjadi reaksi eutectoid pada 565C, β ==== α + ϒ2 - Strukturnya menyerupai perlit pada baja - Bila di quench dari temperature tinggi (815-870C)menyerupai martensit pada baja. - Bersifat coldworking yang baik - Tahan korosi terhadap air dan udara - Biasanya perlu dilakukan tempering pada temp. 370 – 540C untuk menaikkan kekuatan dan kekerasan. Pemanfaatannya : - Pipa condenser - Mur baut - Bejana tahan korosi, dll. d. Beryllium bronze (unsur paduan utama beryllium) Sifatnya : -
Paduan yang bisa dikeraskan dengan age hardening Sifat mekanik optimum dicapai saat kadar Be 2%, paduan ini digunakan untuk benda yang membutuhkan formability tinggi pada kondisi lunak dan memiliki kekuatan dan creep resistance tinggi pada kondisi setelah dikeraskan.
Materi Kuliah Teknologi Bahan 2011/2012
[email protected]
Page 6
Aluminium Dan Paduannya Sifat dan penggunaan alumunium -
Ringan Tahan korosi (karena ada lapisan alumina) Penghantar listrik dan panas yang baik Densitinya 2.7 (strength to weight ratio lebih tinggi daripada baja) Kekerasannnya tidak terlalu tinggi dapat diatasi dengan pemaduan Sukar dilas dan disorder karena adanya lapisan oksida keuntungannya tahan korosi Titik leburnya lebih dari 2000C Mengandung beberapa impurity (pengotoran), yaitu besi silicon, tembaga, dll (0.8%) Akibat impurity menurunkan sifat penghantarlistrik dan ketahanan korosinya tetapi meningkatkan kekuatannya dibandingkan alumunium murni. Sangat mudah untuk difabrikasi, mudah dituang, dapat di forming dengan banyak cara, rolling, stamping, forging, drawing, extruding, dll.
Paduan alumunium dapat digolongkan: 1. Alumunium wrought alloy Berupa barang setengah jadi, misalnya, batang palat, dll. Dapat diklasifikasikan berdasarkan komposisi kimianya, terdiri dari 4 digit angka, untuk seri 1xxx, a. Digit pertama menunjukkan jenis paduan alumunium atau jenis unsur paduan. b. Digit kedua menunjukkan modifikasi dari paduan orisinalnya atau batas impurity. Digit 0 untuk paduan orisinal. Digit 1 sampai 9 untuk modifikasi. c. Digit ke tiga dan keempat menunjukkan angka decimal dari kemurnian alumunium. Contoh : untuk seri 1xxx, paduan Al 1060 memiliki makna seri alumunium murni dengan 99.60% Al. Materi Kuliah Teknologi Bahan 2011/2012
[email protected]
Page 7
Sedangkan untuk seri 2xxx, hingga 8xxx digit ke tiga dan empat tidak banyak berarti hanya menunjukkan paduan yang satu dengan yang lainnya pada seri itu saja . Sifat mekanik dari dari kebanyakan paduan alumunium tidak saja dipengaruhi oleh komposisi kimianya tetapi juga olah tingkat deformasinya dan heat treatment pada prses fabrikasinya untuk memberikan gambaran tentang sifat mekaniknya ini maka di belakang serinya ditambahkan huruf yang menandai kondisinya. -
Huruf F untuk menandai fabricated Huruf O untuk annealed Huruf H untuk strain hardened Huruf W untuk solution heattreatment Huruf T untuk thermal treated
Kodifikasi Alumunium Wrought alloy Alumunium 99.00% and greater Copper Manganese Silicon Magnesium Magnesium and silicon Zinc Other element
1xxx 2xxx 3xxx 4xxx 5xxx 6xxx 7xxx 8xxx
2. Alumunium casting alloy
Materi Kuliah Teknologi Bahan 2011/2012
[email protected]
Page 8
Diamond
Materi Kuliah Teknologi Bahan 2011/2012
[email protected]
Page 9
