---\t--.".-
PHNGETAHUAN
B/\HAN TEKNIK Prof. !r. TATA SURDIA MS. Met. Prof. iDr{. SHI!\ROKU SAiTO
E.
,{F #T,
f's, ,W
[*".:
ix PflAm{"gdt
iits ;':.,1"-/
9/
^d,l*,\
.!I}LR,B.}T[IA
UNDANG-UNDANG NOMOR 7 TAHUN 1987 Tentang Hak Gipta
.s
{
pasal 44 (1) Barangsiapa dengan sengaia dan tanpa hak mengumum'
kan atau memperbanyak suatu ciptaan atau memberi izin untuk itu, dipidana dengan pidana peniara paling lama
il
7 (tuiuh) tahun Rp
dan / atau denda paling banyak 100.000.000,00 (seratus iuta rupiah).
tzt Barangsiapa dengan sengaja menyiarkan, i{ t
It
!
11
memamerkan,
mengedarkan, atau meniual kepada umum suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran Hak Cipta sebagai mana dimaksud dalam ayat (1), dipidana dengan pidana pen' jara paling lama 5 (lima) tahun dan/atau denda paling banyak Rp 50.000.000,00 ( limapuluh luta rupiah).
fr
tl
i ,
t!
F
M
.ffi W
r Y
YI
uvxvf
YUIirINNtr \n"ttGlfEa
IA
leduaa>1 uB{B}aJ
r! ot1oo?tc111 tSolouslaa sDlEDdJun'Joplay o[t1oa 8o1out1a1 lru!$uJ 'sn|uautg rDsag nrng oIIVS n)OUNIHS 'rC 'Jold
Sunpuog 13o1out1aa tnry$ul rosag run9
'g'lentr
'5'1211
'vrouns
vrvJ'rI
'Jord
HA'rO
I
)IN){EI NVHVg NVNHVIEDNEd
-:
Perpustakaan Nasional : Katalog Dalam Terbitqn
(KDf)
SURDIA, Tata Pengetahuan bahan teknik/oleh Tata Surdia, Shinroku Saito. -- Cet. 4 -- Jakarta: Pradnya Paramita, 1999 xiii,374 hlm. : ilus. :26 cm ISBN 979 . 408 - 268 - 6 1. Bahan industn. l. Judul. [I. Saito, Shinroku.
l*
338.02
#
MILiK I
t
Pirpustak:aa I":asionrl FroPrnsi Jaws
-lirnur
PENGETAHUAN BAHAI\ TEKNIK oleh
:
Ir. Tata Surdia, M.S. Met. E Prof. Dr. Shinroku Saito
@ Hak Cipta dilindungi oleh undang-undang Diterbitkan oleh : PT. Pradnya Paramita
JalanBunga8-8A Jakarta 13140 Cetakan Keempat
Dicetak
oleh
: :
Tahun 1999
PT AKA
'*'
jrrf
'srt' 'uplns DwJ't! '{otd
,861
le14tr
'Eunpuzg
'usryrqJelrp tedup rur nlnq zE8urqas nluequau qu1a1 Euu,( IeqU Enrues epede4 u8n[ uerllruap 'gJI ursetr upsnrn1 >1rsrg Grnlelal4J rrrnrroleroqzl lp uup gII uISetr l uesnJnf ,,rErnp1e141 u€p rs{npoJd epedel uelreduesgp qrse{eurrol uudecn
J
{lu{ol
lodruola;tr,, rp ueme.fuu1 uep
rlr{E ;e1s
'{lu{et
Eueprq
rp elsouopul srlnuad ered r8uq Euern>1 8uu.{ rsenlls ruepp 6o1ou>1a1 qtp uedelaEe{ snq -ruiueu e,(edn ruel"p rtndip lnled 8ue{ rruord uqesn ueludnJaru lur eruesu[ra1 er1esn 'lerpuef srreloJ{os m8eqes rn{nd rqoroy rydeq uep enle{ reEeqos e.(e;1 rtrog 'JC 'Jord qslo urdurrdrp Suef '8ueda1 o,{1oa (agftV) .(uolloruord I"crur{Jal puolleuJalul roJ uoll"lJossv aqJ-, qelo Blole{rp uBp rc,{utqtp tul n{nq uesrlnusd 'Eunpueg rEo1ou1e1 lnlrlsul rp epdal ro11a1 'erprng '1 qerrnfsuew rnN 'V 'U 'J(I '7, 'Eunpueg l8o1ou4e1 lnlrtsuJ rp ruseq n;n8 ''g'la6 'Shtr ErpJnS elBJ'JI 'Jord 'I :r{EIBpe erseuopul rrep EuureEued ere4 'o,(1o1 r3o1ou1e1 lnlrlsul rp JBSoq nlnE 'errreEelg nze>le8rqs 'JC 'JoJd 'V 'nzruoueqc6 selrsJe^run rp Juseq nrnE rcEeqos uep o,(1o1 rEo1ou1al lnlrlsul rJep snlrJar.ua Jeseq nrn8 'utterltqsl osJrx 'J( 'JoJd 'g 'e4oeEe11 r8o1ou1aa sulrsJe^run rp rosayord ruEeqas uep ou(1o1 r3o1ou1a1 lnlrlsul snlrJauo resaq nrnE 'EJnurE{EN BsrqBsEtrAl 'JC 'JoJd 'z 'e1oe8e51 6o1ou1e1 selrsJa^Iun Jol{eJ mEeqss uep 'o,(1o1 r3o1ou1a1 1n1rlsuJ rJep snlrJeue Jesoq nrnE uep JolIeJ su>1aq 'o1reg n{orurqs 'JC 'JoJd 'I :r{€lupe Euudal trep Euere8uad eru4 'ulseuopul Ip uep Euedol rp Sueru8uad ered qalo sllnllp Euef, nrzq u?Eu?re{ nlnq uelednJelu Iur nInA
{
Q1
'3rs3uop -u1 rp e,(urunun upud r8oyou4e1 ue8uequre>gad depeqral {oroc qrqel uep ledal qrqol ue8ueq -runs ue{rJaqruou ledep rur nlnq ue>ldeJeqrp uur{Iuep ue8uog 'qzpnu ue8uep rur n{nq Br€qtuetu ledup ytrqtrg ue4rprpuad ueEuap JBrBles e,{uueqtptpuad resep Euef elnued ere4 'uelre{Jeq Eue,( u,{uurzl Iru{el uunqelaEuod dupeqral J?sup u?UJaqIueu nele {Iu{41 uull"q reua8uaur 1ntue1 uenqela8uad depeqral rs{npoJlul ue{IJaqueu ludep uedereq ue8uap sqnl1p efe8ues rur nlnq BI€ru 'Irulat uengelaEuad Suzprq Ip eues rrlsnpur 3uep1q Ip '{lu{ol uelrprpued Suuprq ry ue8ueqruaryed reuaEuau elseuopul Ip Islpuo{ uep Is€nlls leqIIeW 'lelEuruaur qrqal rpefuaru senl uele Euef, rcqeq rlsed erecas
uurlJe urelep >lnpord rcpu uEEurqes
'lnpord nlens 6eq
re>1edrp
rnqeloEueur nlrad ue4qzq '{lu{el uzqeq e,{uEurluad 1lu,{eqEuaur nJ:ad lslnpord >1tur1a1 rlqe e:ud uep uesnlndel lqrue8uad ered 'Euecuurad ure4 'e,(uuru1 uauoduro>1 Sutdues tp Eurluad Eue,t eureln ueuodruoy uelednreru ueqeq 'Euereq nlens Is{nporduraru ruBIBC
YIVXYUd
6n
reSrng
lsB{oJslo uuo dIS BrrrsluB{atr
LV --_?
st
ro]{a^ uBp rsB{olsrc
I't
1 't
g? len{redrq Euuf rn11nr1g V'Z Isredsrq uep rsulrdrser6 uelen8ue4 E'?. 9n ]BpBd uutnre-I uesureEue6 Z,'C
rrlng uesnluqSue4 ueEuep uelenEua4 v7
Irtsupul uurlBg lBnEuod
{
rol{Bd 'z
W {esnratrN 1u1 uertnSued uep uuqeg t€ce) 6'I ueqeg efuqule4 uep uelun{ey upud ue3un43ur1 qnreEued g'l uusnBex L'l LE
LE
r{ulal m{"]eJ uEl?qurPred z'g'l ue{€lor Issv I'9'I
9E
s€
usqelatsx 9'l
TBIaIN S'l EE (daaq) I€ 'u€serele) t'l .gZ qeled uurelnay Z,'E l 9Z selaE-leq rsrsuerl I'€'I t't
OT,
]eln qulpd uep uplelno;1 uur[nEue4 EZ r11und uerln8ua4 t'Z'l {ltets rnlual '1o1Euaq ue1[nEua4 Z'7,'l OZ )glels uelot uutlnEue4 1.Z'l
rllund uep 1o1?ueg iuele; {ntun {llels uer[n8ue4 Z'I
6I gl
uelelne) u?p uelErla)
-
'I
[
.,'I'l
€'l'I rnlnl/{ Z.l.l
ueEueEar uesero8ua4
I
0I
>lllsele qBroec I'I'l IIIBIS {lruJ uurfnEue4
lrlsnpul uBrlug IsBnlBAg uuo uslfn8uad
UYSVC dUSNO)I
I'l
'I
NVICVfl I
UYJNVCNIId VJV)
ISI UYI.{VO
vi
3.2 3.3 3.4 3.5
Daftar Isi
Medan Tegangan di Sekitar Dislokasi 50 Energi Dislokasi 5l Tegangan Garis Dislokasi dan Caya yang Bekerja pada Dislokasi Pelipat Gandaan Dislokasi 52
4.
5l
Diagram Fasa Sebagai Dasar Metalografi
4.1 Diagram Fasa Sistem Satu Komponert {31 . 'i- ; 4.2 Aturan Fasa 54 4.3 Diagram Fasa dari Dua Komponen 54 4.4 Perubahan Fasa pada Pendinginan ,56 4.5 Diagram Fasa Dasar dari Sistem Dua (omponen 4.6 Keseimbangan dan Difusi 6l 4.7 Fasa Metastabil, Keseimbangan Metastabil 62 4.8 Diagram Fasa Sistem Tiga Komponen 63
58
l
BAGIAN
II.
BAHAN.BAHAN LOGAM 1.
1.3
1.4
Besi'Dan Baja
Struktur Mikro Besi dan Baja '4* 73 Baja Karbon Rendah Bentuk Pelf' 1.2.1 Struktur dan mampu bentuk baja pelat tipis 73 1.2.2 Pemilihan pelat baja tipis dengan mampu bentuk baik 74 Baja Pelat yang Dirol Panas dan Baja Kekuatan Tinggi 76 1.3.1 Kekuatan dan keuletan baja pada temperatur rendah 76 1.3.2 Mampu las baja 77 1.3.3 Penguatan baja untuk proses pengelasan 78 1.3.4 Mampu bentuk baja yang dirol panas 81 Penggunaan Baja Untuk Kekuatan dan Keuletan 82 1.4.1 Kekerasan baja setelah dicelup dingin dan mampu keras 82 1.4.2 Baja paduan untuk konstruksi mekanik 84 1.4.3 Pengerasan- kulit 85 1.4.4 Kegetasan temper 86 Baja Yang Mempunyai Kekerasan Tinggi Sebagai Sifat Utamanya 1.5.1 Baja pegas 88 1.5.2 Baja bantalan 89 1.5.3 Baja perkakas dingin 89
l-5.4
panas 92 tinggi 93 Sangat Tinggi
Baja perkakas
1.5.5 Baja kecepatan 1.6
Baja Kekuatan
1.6.1 1.6.2 1.6.3 1.6.4
Baja martensit 96 Baja pengerasan kedua Baja olah austenit 98 Baja maraging 100
98
95
f
I 88
*;
€€l
s€I
unrururnlB usnpBd ISe{gISBI) l'E ? tunlurtunlv uEnpEd
sgl ntl
E
t
rurntrN ulnrurunlv z'n Is?lldrserd qelo rcueslp Eue^{ stuelau leJIs-leJIS ueqeqnrod E Yn
0€l rselrdrsard qalo un)tllp Eue( uulep ru{nlls ueq"qnJed Z'ln "6Zl ueenuad uesere8uad nele tsulldlsard uesere8uo6 l'yn 67,I tunlurunlv uBnped seuBd u€n{elJod JESEC l'v
/1 9Zr
Bfu.vBnpsd u?o
tunlulurnlv
't
rsulrdrsard ue8uap uB{sBJo{Ip ledep 3u3,( eEequol
SZt
uenped
t
E Z'E
(suorq) n8Eunra4 Z'Z'E
VZI uzEuruny lZ'E ,Zl uEeqruel uunpud z't tzl Isepls{oap eEequral €'l'€ ZZI ueEorprq qnruEue4 Z'l'E lZ,I uaEts>1o qnre8ue4 I'l'€
rcI
B,{uuunpud uBC
OZI
rurnry zEuqure;
I'E
B8uqruel '€
ozl
usnped roJ Iseg tulnq tgerEraq roc ISaq IIuBIeu luJls-leJls uep rnqnrls Z'?'Z JBInpou roc Isaq u?JleJuod l'n'z,
6lI
^gI /8ll
Lll 9ll
9'Z
relnpoN roc rseg v'z roc Isag E'Z
I
leqBslul^l
Lll IIc uuroc uueunE8ua6 E'Z'Z Lll IrJ JoJ rsaq seuud uen{Blrad Z'Z'Z Ic e,(uruepp eped uenped rnsun-rnsun qnre8uo6 l'z'z gI I Ir3 uerof, rEEurl 1r-ru1 uelen{al tefunduraru Euu,{ roc tsag V'I'Z ror Iseq u"lEn{ex t'l'7, 9II ?ll
tII
ro] Jso[
I0I
roc Isaq ro3 Isaq
z'7
rnl{nrls z'l'z
uBn{sqluad
l'l'z
ro3 Iseg rnl{nrls
tII
Iz
'z
60I l1uelsne seued ueqel ufeg Z'8'I 801 llral seu€d ueqel efug I'8'I LU redng Suud seue4 ueqel uenped uep szuud ueqel zteg 8'I €0I lEr?I ueq€l uteq uzqgtura4 t'L'l I0I leru{ ueqel efeq rn11nr1s Z'L'l rseq rrep lpru{ u"uequ1a1 epud uunped rnsun-Jnsun qnruEua6 yL'l lErex usqBl u[39 L'l I0l
rsl relJ?c
Daftar Isi
4.3.2
Paduan
Al utama
5. 5.1 5.2
Paduan tempaan temperatur
6.
6.2
Magnesium Dan Paduannya
Perkembangan Magnesium dan Paduannya 143 Sifat-Sifat Magnesium dan Paduannya 144 5.2.1 Paduan Mg untuk coran 144 5.2.2 Paduan Mg tempaan 145
5.2.3
6.1
135
tinggi
Logam Logam Lain Dan Paduannya
Titanium dan Paduannya 147 6.1.1 Perlakuan panas paduan titanium
6.1.2 Paduan titanium fasa cu 148 6.1.3 Titanium fasa alB 148. 6.1.4 Paduan titanium fasa B 148 Nikel dan
6.2.1 6.2.2
Paduannya
Paduan Paduan
145
Ni-Cu Ni-Cr
147
148
150 150
r
6.3 Seng dan Paduannya 150 6.4 Timbal dan Paduannya 150
I. 7.1
7.2
7.3
Bahan Listrik Dan Magnet
Hdntaran Listrik Super dan Penggunaannya 7
.l.l
7
.l
.2
Medan magnet kristis dan kuat arus Penggunaan hantaran 152
Bahan
Magnet
7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4
Kurva Besi
super
kritis
152
153
pemagnetan
silikon
153
154
lunak 155 Garnet 157 Bahan Magnet Keras 157 Paduan Fe-Ni Ferit lunak dan
7.3.1 Bahan magnet permanen 157 t7.3.2 Bubuk halus dan bahan magnet film tipis
8. 8.1
l5l
jl 158
Logam Dan Paduan Dibuat Dengan Teknik Metalurgi Bubuk
Keuntungan dan Kerugian Metalurgi Bubuk 159 8.1.1 Keuntungan metalurgi bubuk 159 8.1.2 Kerugian pada teknik metalurgi bubuk 160
OOZ
802
eruB-I
ueuBqule) L'l
go7, ?lul(N uuu?qEJ 'ulB[N uEndrusuax g'l v$z erur{ u?usr.l?I z's'l Eoz u8lnJ?lox I's'I E0z ?Iurtx leJls_leJls s.I Eoz rsB{urrl{alg s'r'l uefnral rol{Bd) {rrt{alorp Bluulsuo) n'n'l
(>1pr1e1arp
WZ ueelnurrad usueqel E'V'l 661 rs?losr u?u"q?I (,'n'l 86I lrrt{al3rp Jnru?q u"13n{e) l'r'I L6l {lr}sl-I }eJIS-1EJIS n.l V6l seued uuqel >911; b'E l n6l IBruJol uBrBluuq uersueox €'€'I E6l sruaf seue4 Z'€,'l Z6l Ierrrral uerenruad uersueoy I'€'I 16l IsrursJ 1?JIS-1eJIS €'l 68I qslal u8uBqElax L'z'I 88I uulasa8 uep snu uuuequte) 9'Z'l 98I uBssro{a>I S'Z'l 58I qedrur ueten{ey V'Z'I g8I ueuzlsuad zped luyrs-1uyrg E'Z'I €gI uernlual 'uu>1n1e1 1u;19 T,'Z'l 6Ll nLI
IBJIS-IBJIS
I
{rr31u?lBn{e) l'7,'l {ru8{aIN }BJIS-IBJIS 7,'l ELI srue['eseIAI I'l
reurllod uurlBfl uB(I roruJlod nuru
USI IITOd NVHVfl 89I Lgl
't
'III NVICVtr ueqzg €'r'8 ue{nq uerolurs ueuoduroll T,'n'g
seued ueqel l1sodtuo1 rsaq
g9t lseq rrep uuralurs utseru uauodruoy I't'8 uouoduox ,'8 s9I
ralulslo Eue,(
S9l
utse141
uelur 11sodruo1
uenped uep €OzlV {rruBJeI Jusep ueq"q ueEuap
${"{red ,'g'8
ngI crl lorursc t'€'g
v9l oc-JBl-cll-c1y\
uenpud uep oc-3rJ-f,d\ uBnp"d z'8 8 z9l oc-f,i!\ uEnpBd I'g'8 leturoc sB{?Irod u"p uBreturs ?prqrBx €'g
I9I
I9I
I9I
uduuenpud uup
oW €,'Z'g
{rrlsll {31uol {nlun u"npBd z'z'g
I9I u,(uuenped uep 1$, l'2,'g {llll uu8uep tueEo'I uuqeg Z'g
rEEurl rr€J
I9I
rsJ rBlJ?(l
Daftar Isi
2. 2.1
Polimer Termoplastik
Resin untuk Penggunaan
Umum
209
2.1.1 Polietilen 209 2.1.2 Polipropilen 212 2.1.3 Polistiren 213 2.1.4 Polimetil metakrilat (Resin metakrilat) 215 2.1.5 Polivinil khlorida 217 2.1.6 Khlorida Poliviniliden 218 2.1.7 Polivinil asetat, polivinil alkohol dan polivinil asetal 2.1.8 Resin kopolimer 221 2.1
2.2
.9
Turunan
selulosa
223
Industri 224 (Nylon) Poliamida 2.2.1 Plastik
224
2.2.2 Poliasetal 229 2.2.3 Polikarbonat aromatik 230 2.2.4 Resin poliester termoplastik jenuh 2.2.5 Polisulfon 233 2.2.6 Polifenilen oksida (PPO) 233 2.3
219
Polimer
Lain
232
234
r
2.3.1 Fluoropolimer 234 2.3.2 Resin silikon 235
3. Alam
3.1 3.2
Karet Karet
3.3 3.4 3.5 3.6
Karet Polisulfida (Tiokol) 241 Karet Uretan 241 Karet Olefin 242 Karet Piiten Propilen 242
Karet
239
Butadien
240
3.2.1 Kopolimer stiren-butadien (SBR) 240 3.2.2 Karet nitril (Butadien akrilonitril kopolimer, BUNA N, NBR)
t
4. 4.1 4.2
u
Bahan Tambahan
Pemlastis 243 Penyetabil 245. 4.2.1 Bahan penyetabil panas Bahan Bahan
4.2.2 Antioksidan 246 4.2.3 Penyerap ultra lembayung 4.2.4 Pelambat api 246
4.3 Pengisi 246 4.4 Lain-lain 249
245
(UV)
v"' I0€ llrlnr IElsIr{ u?18{! uemdlrrsJ E z'l I0€ BuEqrepes ualB^o{ rnunrls uep qEJ?rel uele{I z'z'l 96Z Bu€qrepas uor rnt{nrls uBp qereEuotu lEpll ue}E{I l'7,'l l?lslrx rnl{nrls e'l 6gz
s6e
B{uJs3{grs"l{ u8p lrlol? r31u3 uBl?II IBJIS
682
{IruBrex uBIIug IrBC IBlslr)I LBZ
Z'l'I
lrrol" rnl{nrls I'I'I 682 urolv uul?{[ I'I
Elurlx 't
I
NYNTNHYONgd
XIHIVUflX NYHYfl
.AI NVI9Yg
usEun8Euad '8
L9Z
uoJ rG{nued
z8z u?{Elecued l8z uelsnEuad I.z'8 0gz lrsoduox ueqeg zLz rufld z'l'8 ILZ leJas I'l'8 ILz, rulrd u?p leres
€'8
z'8
I'8
ulseu 'L n97, ulel-ule-I z'9
v9z v9z
(ladsan) ue{spc u"q"g E t'9 (uoldu;) epturerlod urltg Z'l'9
t9Z
sBuBd uurIBI Euua relullod
1141
olfd 1rcug
I'I'9
EgZ BpIruIIIod I'9
uBllufl '9
197,
197,
urel-ureT L's
uElernllod
ulsou 9's
g9z rs{oda ulseu s's 9SZ qnuol I?J relseuod ulsou n'9 s97,
nsz
UIIUBIaIAI
ulsou
€'S
(uern urseg) pqeplerurod-uern ulse1 Z'S
ESZ
Iouad
ulseu I's
lasoulrol ulseu 's rsl JeUBC
xl
Dafrar Isi
2. 2.1
2.2
2.3
2.4
Sifat-sifat
Sifat-sifat Bahan Keramik
Mekanik
303
2.1.1 Kekuatan dan patahan teoritis 303 2.1.2 Kekuatan dan struktur 306 2.1.3 Kekerasan 307 2.1.4 Kekuatan pada temperatur tinggi 307 Sifat
Termal
308
2.2.1 Titik cair 308 2.2.2 Kapasitas panas 310 2.2.3 Pemuaian termal 311 2.2.4 Konduksi termal 313 2.2.5 Tegangan termal dan tahanan kejut termal Sifat Listrik dan Magnet 315 2.3.1 Pita energi dan hantaran listrik 315 2.3.2 Konduktor ion 317 2.3.3 Polarisasi dan dielektrisitas 318 2.3.4 Kemagnetan 320 Sifat-sifat
2.4.1 2.4.2
Lainnya 321 optik 321 kimia 325
Sifat Sifat
3. 3.1 3.2
Keramik Putih
Pendahuluan (Klasifikasi) 327 Komposisi Peralatan Putih Triaksial 328
4. 4.1
Definisi dan Klasifikasi
4.1.1
Definisi dan
Semen, Mortar, Beton
Semen
klasifikasi
331
331
Beton 332 4.2.1 Definisi 332 4.2.2 Mortar 332 4.2.3 Beton 333 4.3 Sifat-sifat Beton 335 4.3.1 Perancangan campuran beton 335 4.3.2 Sifat-sifat beton 335 4.4 Produk Semen dan Produk Beton 336 4.4.1 Produk semen diperkuat serat 336 4.4.2 Beton otoklaf ringan (ALC) 336 4.2
Mortar dan
5. 5.1
314
Pendahuluan (Definisi dan
il
Gelas
Klasifikasi)
337
95€
snsnqx
n9E {rrl{elelp ueqe8 z'l'ol E9E Isslosl u3qe8 I'l'0I t9E {Iuor}{elg llluere)
I'01
{Iruurax '0I
I9€ selsdruv E Z'6 0g€ BpurreS nleg z'7,'6 6S€ JrsBrqv I'z'6
69[ JrsErqY
u€Bun88ued uup
6SE
teJIS
uenlnqBpuod
2.6
{
l'6
uutlBg '6
€leq Inluoq uep {nqnq Inlueq urelEp Iselosl ueqEg (,'z'8 Is?losl uBqeg I'z'8 leras Ieturol {nlueq ueeun8?ue4 uep teJIS Z'g
ss€
SS€
sst
uunlnqBpuod I'8
lBruJeI JolBIosI '8 z9t
e,(uueeunE8ued uep rrol{€JJeJ IJEp
(,gE
6nE
eIuI{ 1EJIS l'.Z'L
ueeunSSued uup IuJIS Z'L (ue8uo1o33ue4) uenlnqePuod I' L
Irol{BrJau 'L IUJIS Z'9 uenlnqepued I'9
uuuunSSued uup
LVE
Iluulg N'E
0tt
LVE
'9
e,(uueeunE8ued uep seleE ltuelaur 1EJIS €'g'S WE u,{uueuun8Euad uep 1t1do 12315 7,'t'9 IVE ueeunSSued uep leurrel IeJIS I'€'S IrE ueeunSSued uep IBJIS jvt {IrlsII S?leD 9',2'S uural{opa{ sela8 uep BIluIIo{IsU s€loC ?'Z'S
€'s
LtE {lldo seleD tZ'S LtE qepB,,\A sEIeD Z'Z',S LEE usruqtuel seleD l'z's
LtE
elurl) tstsodruo; z'9
ISI JEIJ?C
Daftar Isi
10,2 10.3 10.4 10.5
10.1.3 Bahan piezoelektrik 365 10.1.4 Bahan semikonduktor 365 10.1.5 Jenis bahan semikonduktor 368 Keramik Magnet 369 Bahan Refraktori Temperatur Tinggi 370 Karbon dan Grafit 371 Keramik reknik 371 10.5.1 Bahan tahan panas dan berkekuatan tinggi 3'71 10.5.2 Bahan tahan aus dan permukaan halus 373 10.5.3 Bahan mampu mesin 373
10.6 Perkakas Pemotomg
374
e
I
Eue,{ 'rEEurl radns rnleredual uelnpedrp 'rE8u1l e,(uuesuralal Euu,{ ueq"q nelu uup rEEult rnleradural eped ueseloEued uup ue8uolouad sasord {nlun 'uelordrua{uad sosord ue8uap uellnturs uup ledac EJeJas ueqeq uusldulod uep uElnJBIed uelutlEunlueu eruseld upfu urEIEp o{ CIS qesrdral 1eryped dnruaur ue8uep e,(u1n[ue1eg 'qzstdrel leltged rcEuqes 3tg ue{lrser{rp 'lnqasJol seE uernduruJ tuel€p lepepueu 1pe[ra1 srsalurs uep uumrnEued 'resu1 Jeurs ue8uep nele rsBIpEJr uu8uep 6Eur1 redns rnleradual o4 ledac uerlseuedrp uufeqas 'eueleru ylredes 3 EunpueEuaru Eue,( urul seE uep uullsoJopl nBlB uellsouotu IlJadas tg Eunp -ueEuau Euer( seE rJ€p rJIpJol uurndtuuc nBI"{ 'qoluoc pEeqeg 'JIq{"Je} unqe1 0€ ueEuuq -ruoEuad rrep qaloradrp Eue,( r8Eu1l leEues JnleJedual ueEuap ueqeq uelenqrued sesord uped e.(uuedureued lusad leEues 3ue,t 1tu1e1 qepunlas uelselaluaru lnlun qEIeI UIBI {"pll
pq
lnqasJel
BJEces
'sulEurr
uu{B{nuo{Ip q€lal tEEutl :nleredrual qete[as ede8ueu 'e,(ulnluulag
eueru
'tEe1 uerdrur nlens q"F"{nq rp 'ue11ue;ueurlp {nlun ueldereqlp qule1 't1ul eruseld rnleredrual
r!
€r€qrlarueru {n}un snrslac leterap e1n[ uesnler uelqeq uep leferap elnt qnpd edu.raq'aq rEEurps rnleredurel 'lZ al peqe Ip e,(uueEuequre8ued uulqeretp Eue[ JIDlnu IsnJ {nl -un 'ure1 {BqU IC 'esurq saso:d uped ruledtp qepns snlslec 1ulerep nqtr ueqnlnd ue{I{eq u"nq -u 'JesBI uup {ulsrl rnsnq ue8ue,(eq rnuel 'euseld 1af up,(u pep lesed 8ue,( ue8uequeEued uu8uep nlr qeleles uep 'p1snpu1 tp tuledtp t{Bpns Co000Z s31B tp rnle:edue1 '4q4ere1 unqel 0€ urelep '1u13urs leEues 8ue,{ n11er*r elEuut tuel"O 'uelqucedtp Jo00SI rnleradrual EuupqEued seleq B{r}a{ JrqBI uJepou ueurez uelpntue) 'tde ueeunEEuad learte dequl-deqe1
eped 3rogg3-gg1 seuudes 1de lunquau ledep qEpns Blsnuuru 'uetluEEued uep uB{ntuallp Euu,t oun>1 ueurez rJBp IesBJaq Euu,( qeuel uulepred IJBp u"IuJllradp Iuodes BIITBS Eue,( n11ern BpBd 'uu{nuolrp rseq unleqes 6Eur1 qtqel :nluredtuel ue>1eunE:adueu IUBIBp ueldurerlel gefeladuau {nlun BIu"l leEues Eue,( n14ea,t ue4n1:adyp qe1e1 u1e[ure; 'urEurp ued -nlscuad nlle( Euere>1es pualrp Eue,( snsnql {lu{el ue4n1:edtp {Epl} Buuru tp 'qepuar JIIBIoJ Sued rnleteduel eped lunqlp nlr rs{npaJal eEuqrual euoJel 'rtu tp ludec uuut8utpued uuEuep uu{nq ueluods uuur8urpuod ue8uap qoloradrp serel e8eque} BA\q"q 'upd tpe[re1 urc1 ue8unlunraqel nles 'JIDInpar lBJIsJoq e88urqas eurnduros >1ep11 Euu,( uerelequred uuEuep 'ue1urnru1e1e1 >1e,{ueq ueEuap undnupm '{nluaqJe} uEequel ule8ol u[u1p>1 euregad eped rpefro1 ueqEunlunEuaru Eue,( ueln1eqa{ nlens '1e,(ueq iunqlp uB{" {Bpll IuJnIu eEeqrual ?ueJBX 'eJeJ nles qelBs qelo e,(uEunrn8ueu ueEuep suued luEues tpeluaru ludep tdu B^\rleq uenruauad nlens rJBp rclnrurp e,(usnreqes lnqasJal pg 'tde ueleun8radueu unqel-unqel -Jeq snJueru-sual ?J€oes Brsnueru qEIeFs Euequaryeq n8Eun:ed ueurcZ'1pq erecas 1du uueunE8ued u€{leeJu"tueur ledep ulnloq nluq uetuez Ip elsnuetu BA\qBq Ipnoe{ uB{BlB{Ip ludep Eue,( €p€ {€prJ 'e,(usnrelas uep pdectp ledep Eue,( tnleredural 6Eu11 ederaq rcdues uep 'n1r ueurez durles rp {Bprl nelu ue4eunEradrp tde qe4edu tnqelaEueru Euero 'ute1 u1e1 uu8uaq 'rdu uuleegueured geue8uotu el{BJ ueldelEun8uolu qelal lnqasJel uevtez "EIle) 'lnqasJal ueuJez durlas rp ersnueru uednprqel ueEuep lera ueEunqnqJaq lBEuEs uer{Bq eA\quq rJepesrp q?lal 'lnqesJol ueruez-ueurcz rp rolndod uueunEEuad uelEueqruelau uelednreru ele,(ural rsoq uep nEEunred 'n1eg '1seq uevrez uep nEEunradueutez 'n1eq uuurzz nlrer( 'uuruez eEtl rpefuou ruEeqp ledep etsnuelu ueqepuJad qeretag Euur( ueqeq
UYINYCNEd YIYX
Kata Pengantar
pada waktu ini dipelajari secara pesat bukan hanya untuk logam tersebut tetapi juga untuk
keramik.
Kembali kepada pembahasan semula, satu hal perlu dicatat pada pembagian sejarah peradaban manusia semenjak zaman batu. Kalau keramik yang ada sekarang mewakili zamzn batu dan logam mewakili zaman perunggu dan zaman besi, maka sama sekali tidak ada bahan organik yang ditemukan di manapun. Bahan organik'berupa polimer adalah benar-benar bahan baru yang pertama ditemukan manusia di zaman modern setelah melalui sejarah perkembangan yang lama. Selanjutnya pada permulaan abad ke 20 peleburan aluminium dengan listrik dikembangkan ke industri, maka logam ringan yang pertama dalam sejarah digunakan secara praktis. Pada masa sekarang manusia menyadari bahwa im-
piannya terbang di udara sangat meningkatkan permintaan akan bahan ringan yang memiliki kekuatan tinggi. Permintaan yang tinggi itu telah dipenuhi dengan adanya bahan polimer organik sebagai dasar, yang ke dalamnya bahan lain berupa serat gelas, serat grafit atau serat logam dicampur secara homogen membentuk bahan komposit yang diperkuat oleh serat. Di samping itu pengembangan paduan aluminium hasilnya diwakili oleh duralumin yang terdiri dari Al dengan 4-60/o Cl sebagai unsur paduan utama, sedangkan studi lanjut mengenai peleburan titanium dan paduan Ti-Al telah menghasilkan paduan titanium berkekuatan tinggi yang merupakan bahan yang sangat diharapkan untuk dapat dikembangkan lanjut di masa datang. Selanjutnya dalam memenuhi permintaan untuk menemukan bahan baru yang ringan, kuat, tahan panas, tahan oksidasi dan lainnya, pengembangan industri penerbangan dan ruang angkasa telah membuat keramik seperti SiC, Si:Na dst, yang kelihatannya merupakan bahan baru untuk temperatur tinggi yang dapat dipergunakan untuk komponen mesin yang perlu menahan temperatur tinggi antara 1000-1300"C menggantikan logam tahan temperatur tinggi dari paduan krom. Dari sudut pandangan di atas, kalau sejarah peradaban silam dibagi menjadi zarftan batu, zaman perunggu dan zaman besi, maka sekarang setelah zaman besi diberi suatu nama dari bahan baru, mungkin kurang cocok kalau disebut zaman polimer atau zaman logam ringan barangkali lebih cocok kalau disebut zaman multipleks. Hal tersebut mirip dengan perubahan menu atau kebiasaan makan dari manusia. Nenek moyang manusia yang
dikatakan berasal dari isektivora, berbeda dengan mamalia lainnya, mempunyai kemampuan untuk menyesuaikan diri terhadap perubahan lingkungan dalam makanan dengan mempertahankan hidupnya dengan memakan bukan satu macam makanan saja tetapi segala macam makanan termasuk berbagai binatang dan tumbuhan karena bebas dari kebia-
saan, dan selanjutnya mampu mengatasi kondisi hidup yang sangat sukar dengan mengem-
bangkan cara pengawetan dan pemasakan makanan. Sekarang, akibat hubungan antara keperluan yang diminta, baik dengan bahan maupun dengan manusia yang mengembangkannya, maka bahan yang memiliki berbagai faktor dapat disediakan untuk mengatasi berbagai keperluan. Hal ini berguna untuk merangsang peradaban dan secara simultan menghadapi tantangan dalam masalah sumber. Selanjutnya sumber energi yang terpendam seperti minyak bumi, arang batu, dst, telah dipakai secara tak terbatas untuk memproduksi bahan, tetapi karena perkembangan dalam bahan untuk pembangangkit tenaga mataiari, energi matahari tersedia tak terbatas, dapat dimanfaatkan sebagai energi yang berguna bagi kehidupan manusia. Di masa depan ada kemungkinan untuk mengembangkan bahan baru yang dihasilkan dengan energi yang berasal dari bahannya sendiri, atau yang terpakai dapat diuraikan dan dihasil-ulang sehingga dapat mendaur-ulang sumbernya. Kenyataan aliran sungai, gelombang, asimilasi karbon ke tanaman, dan seterusnya, hanya terbatas pada l0 dari energi yang ditransmisi oleh matahari. Yang tak digunakan adalah 99,9999/0 dari energi tersebut dan menghilang dalam ruang. Bila 0,0010/6 dapat dikonsumsi secara betul-betul, 5
maka energi tersebut masih jauh lebih banyak dari pada energi yang dibutuhkan oleh manusia. Bila dipandang dari sudut lain, maka masih mungkin untuk mendaur-ulang
\
I
ffi:l-r:'#Jl#:i::[
ueq?q nurr u"Buepuad rnpns {rep uErRB;jIJreJ --?q undnsr,^\ .1efepe rul 'tu"pp Jot{BJ dupeq;a1 uepue{ uep psrleut rIBIBpe rs?srral{ere{ ue>lEuepes 'ren1 rotIEJ dupeqral qelepu IIBpue{ uep esrlBu€ 'urEI E}€{ ueEuaq 'z[ra4 rupuuls uequpuaEuad urel€p uEIuIIuJaJJal uep 'ts>lnpord sosord trep e[ra1 Jupupls epedol ue{JesepJoq lnqesJal leJrs ugqeqnrod estluue8uoru {nlun 'se1r1en>1 ue{nlueuau Eue,( leJrs depeqrel uurleqred uElrJaqr.ueu qel€pe 'se1r1en4 uerlupueEuad lnqesrp Euul 'uelenquad sesord uerrp ueEuap r?nsas 'Brplue u?rpq uep Jrllpe 'n{eq ueqpq rJBp rsBsrJallerul rde1e1 lBnqlp Eue,( uuqeq tu;rs depeqral euur{Jopes ueEunqnq ruelup e,{uuq uu{nq Euus{as BJBJes Ileurerp ludep Eue,( 'rs?suel{BJe{ ue{etueulp lnqJsJel }npns uup nefull1p uuqeq leyrs rnqele8uatu {nlun rpnls eJBJ nlens 'lnqesJel JaUEJE{ pntues rrep uuundrurqEued qalo u"Inlualrp uuquq leJrs-lBJrs El\quq qelselat uleur 'o:>1eur Jol{Bre{ mEeqas {nluaq uep JIq{€ ueepeo{ 'ueelnurrad lecec ue{q€qosrp Eue.( uep 'or1nu JOl{zJ?{ ru8uqas e,{uuenlesal eped 'ruo1e Jel{uJp{ reEeqas uu]u{r ue"puo{ ne1e1 'uro1u slual uelresepJaq uBIe e,(un1ua1 'sB]" rprue{selaf >1n[un11p
-rp Eue,( rotl"J-roqeJ rJBp lBqrIB luEeqes tpetrel 8ue,( nlenses ue{Elulrp ledep legrs-1u;rs e1uyr1 'e,(ur?ueqas Isrpuo{ eped ueldzraltp ledep {Epll EuEf 'J?ruBs Eue,( untun dasuol
ueEuop uulsulafip {nlun lrunJ 8ue,( pq ue{ednJaru n1r 'qe1ed ueEuuEol rJBp Buer.Irapas snsul ur€pp undnepm 'rpe1 'e.(usnJelas uzp uuEue8el uelesntuad depeqral 'ez(ureEeqas uep {nluaq 'e,(uurelep 'qere 'Eu?[ued pep uered ede upp ']BcBc ludruel '1epp nulu lucuc epe qe4ede uBqeq uuelnurrad rde1e1 ruepp rnl{nrls etes ue>1nq 'e[u1n[ue1es uep 'p1sg1 uduraqeq leh\el ue{snrelrp 3ue,( IBlsrJ{ eJelue Ip lnqueJ ue{Elal '1e1su1 urelep n1e,{uoru 8uu,( uerurntu{Bte{ uep ue8uoso{o{ 'lelsrJ{ sel"q ueepeo>1 'u,(uqere uep rsnqrJlsrp '1e1su1 oJ{rur ueJn{n 'ueqeq rpelueur {nlun le{epuetu Eurles plslJ{ epq rseEerEe snpou '1u1srr1 ueeurndruesal 'uelrsulolsrprp ruole eu?ru rp lulsrJ{ {nluaq 'n1l uequq lnluaquaur Eue[ ruole sruaf nlrui( 'nu[urlrp snJeq Eue,( 1e;rs tu?reru-ruuceru epv inlueUal ueEueEel epzd pefral qeted edeEuour 'uurpnurex '{rureJe{ ruelep Jrq{eJol Eue,( uup ueEol rrrelep ueqelzd rJBp seq{ uBn{BIeI qBI"pB eruelrad Euea 'qep1l nele ue{eqor runleqas eraEos rpefue1 quledu 'e,{uueEuzfuedrad eped Eunluu8rol 'se1e8 qeled nBlB lerl qeled lnqeslp Iul IeH 'qeted uB{? uer{Eq eleu 'r8e1 Brurralrp ludup 1u1 renl uuqaq u{e8 ueEuop rcnsas Eue^{ u?{Jrs"qrp Euef ueEueEel epqudy 'rpetrsl ludep '1runr uul{ruap Euef uu8ueEol rplumaru Euuf Jot{4 mEeqroq ueEuop uulenlel euuuneEeq rreteledrp Inlun u"rpq nurlr €urelqord qeppe 'eceqlp resalos rur n{nq qulalos ueldurelrp {leq qlqel rosual srslluuv 'uul{Eq urBIBp qllldlp Eue,( {1111 p mdruntrp ledep 8uu,( 'uerndruec ue8uuEal rosual red n1r e,(uqn8Eunsas rde1o1
-ures senlradlp rdu1a1 'u,(ureEeqas uep rsJol 'auuqJapes uerasaE 'pEEunl ueEuuEal uped seleq -ra1 udueq {81 uep
lrurnr r.lelup" reledrp Eue{ ueqeq qalo erurJalrp Eue[ ueEue8ol rsnqrJlsrp
'edulesr;41 '{eprl nzle n{BIJOq Eue,{ rsrpuol rqnuauau ?IeJau qeledu 'uurnln8ued tunrpetu reEeqes uelEuequrllredrp eyq dasuol qelepe leJrs 'resep srEJeS anlr luJrs qelede n1rc,( '1uls Ip snsnq{ Brucas nelur1rp nlred uee,(uuilad nlens '8uure1ag 'ueqeq uelenEuod Jol{"J u,(upsrur qoluoc ueEuop 'ueqeq urelep ur€srprp lnqesJol IIlsrJolIeJe{ eueurrcEeq 1 ue6ug urupp seqeqrp e8nt uep 'e,(uurepurel uep uer€Ieured rsrpuol depeqrol ueueqelo{ undneu Bnur{ ueuequla{ 'ues?Ja{e{ 'uelznla>1 rgades l"Jrs-leJrs rl"lep" rsznp,ralp Euel
'ueluods EJBces uur{nJnlese{ dnlecuau Eue,( uergeEued uu4elepnq -rueru {nlun suqeq Eue,( rqrdreq BJBJ nlens qoloradureru zueurcEeq '1oduro1a1 Eurseru-Eurs -etu tuepp rsenp^orp uep uelEuequelp Sued 'upuaq Illlouau ruelep Ieuorsuoluo{ 1pnts rrep qesldrel E^\qEq ueldzreqp leEuus 'gpz1 'eruus Euer( 1e1o1 {l1ll IrEp rsenp^orp Blntuos 1e[es e.(uur8o,(as rur >1odruo1o1 e8pal 'UVSVC NV3HVIgCNAd reEeqes 1 uurEeg rrep 1edue1 Iuadas 'unure51 'rur ueq"q 1odruola1 u8r1a1 lseulqruolEueru ueEuep urnrun BJBJes rdulel 'u[us nruy Eursuru-Eulseru lldtuas qeroup uped seleqral Ie1 '>pruera>1 uep rerullod 'ureEol reua8uoru q€pnu uup euzqJepes BJecas uelEuetaueru rur n{nq 'nlr BJeluarues 'e,(u€raua qnuad ueeunEEuad ue8uap e.{udnlnces Joqruns rulue8ua6 eley
UYSYO dflSNIOX
I NVICVS
:E{Bru o u€Eue8etr uep V Euedueuad sunl 'd ueqeq elrqedy 'ln{rJaq :e-*eqx ue{nluallp {rJsl uuqaq zped uzEuuEal u?p uu8ue8al EJBlua uuEunqnll '{Jlsule r{eJeep lnqosp uulSuepqrp ueqeq ulqede rseruroJap )epll Eue.( ueEueEal qelaeq 'ueueqoqued uped quqnJaq {?l rseruJoJe(I 'rtn 3uu1eq epedel ue{rJeqrp Eue,( ueqaq elrqude ueupeal uu11n[unuau I'I 'qD mlJeSEuruoru
{ltsBla
rIBreB( I'I'I
'rc1edrp tedep rrlsnpur pJepuets rtn Eueleq eleur srllerd ueeunE8uad uzs€le aueru{ IIunJaI 'uerlrlauad urepp ue{n{"llp {Bpll lnqesrel uenluouod 'lnqesJel BJeEau Ip Epz 8ue^( repuels ueEuop tensos r[n 8ue1eq uelnlueuetu ereEau derlas 'uuqeq-ueqeq dupeqrel IJlsnpul eJeJas Is?nle^a u€{IJaquau {nlun '{lluls ueltruuad qalo u"{nlualrp Euuas Surpd qpJ"pe uelen{e{ 't:lsnput UBI{uq uetfnEuad uruJzp 'uqEunur qrseru uerut Euu,( ue6eq rp Isenlelg 'Euedruuuod eped ruro;tun"IstrN Eue,( 1uu1 ue8uzSol uuqaq erurJeueu Inlun ueqerualel rc.(undrueu uequq ue1e,(ueqa11 (g Euedueuad uped uro3run uuEueEal ue11tseq8ue11 (Z
ue{n{elrp
qepn6 (f
:ueselu uduraqaq u?{qeqasrp lul IBI{ 'upr{Bq uelen{e{ tuuaEueu Ipnls uup uetfn8uad -uerfnEuad rrep Jus?p qBJ"pE {lluls IrJB] ueqoq qalo uelqeqaslp ueqeq IsBLuroJeO
{ltuls {!rBl uul[n6ua4 'Iruz{eu reuaEuotu ue{nlnq€prp 8uu,{ ueseqequad
l'I
leJrs-leJrs uertn8uad rsenlu^o u€p epolau
'Jnl{nrls ue{?tueulp lnqesrel
TBJIS
'oJ{rur
lexe) r.ele rsnllur 'uerurnuleleI ll{Ipes e,(uupe qalo tqn:eEuadtp 'u,(uetrur{ Is{BaJ {ns"ruJal rsoJo{ uuuuqele{ 1e;1s eEnt uer{luap e,(uuelen{ar{ n1rc,( ryuelaur luJrs-leJrs 'u,(u1e;rs-1egrs depeqral qnreEuad ue{rJaqr.uau ueqeq ueruJnru{e}e{ nlens IUEIBp ue{reqeJal qepuoJ leEuus Eue,( rnsun nlens Jepe{ 'qoluoc rcEeqag 'e,(urstsoduro{ uep rnsun nlte,( 'uBqeq lnluequau 3ue,( tllole ueEutpueqrad uep stual qelo uB{nluallp lnqasJel leJrs-leJrs uzle{ueqa; 'e,(uurc1 1e,{ueq qrsalrr uep (qsp serel ndruuur 'ursoru ndrueru) rEo1ou4a1 lBJJS-lBJrs '('qsp rn11nr1s 'stuof Bseru 'ueJn{n) {lsu leJls-luJrs '(qsp '1soror1 uuuequlo{ 'rse8erEes 'rs€urqruo{ 'e5ull tsleer) erull leJrs-1e;ts '(qsp 'selllrl{npuo1 'uemnrued 'sruaI seued) putrel IeJIS-leJIs '(qsp 'stsr:1stq 'se1t,rts:ao1 'selrgqeeursd) rcuEeur lBJIS-1BJIs (qsp 'se1rsu1{elorp {rrlsrl uerelueq) {rrlsrl luJrs-l€Jrs '(qsp 4edur uel€n{a{ nele ue{r{Bl ueeladal 'ue1a1na1 'ue1et1a1 'uen1e1a1 'uuserelal 'ue1en>1a1) Irue{eu l"JIs-lEJrs :{nseluJol '1u,(ueq leBues uulutEuup Eue,( uzquq luJIs-lEJIS 'u"Bpee{ re8eqreq ruelep uenpodal Irrectru te8eqraq {nlun ue{Bun8redtp lnqosJol ueqeq euere{ IrEq ereJes IBua{Ip nlred ulsnpul ueqeq wq{ tBJIs-leJIS
IUISNONI NVHVfl ISYNTYAf, NVC NVIfNCNfld
I
l.
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
P
I
Gb.
I
1.1
Deformasi disebabkan oleh beban.tarik, 6t:l-lo
P
P:oA
atau
o=
P
i
(I.
l)
dan dinyatakan dalam satuan N/m', MPa atau kgf/mm2. Regangan dinyatakan sebagai:
t:j 6r
(1.2)
Di mana dr adalah deformasi dan /o panjang asal, maka e dinyatakan dalam m/m atau mm/mm bilangan tak berdimensi atau sering dinyatakan dalam persen. Deformasi di daerah elastik menunjukkan sifat proporsional atau sebanding lurus dengan tegangan. Hubungan lurus ini disebut modulus elastik, dan dalam hal deformasi tarik disebut modulus elastik memanjang atau Modulus Young yang dinyatakan dengan -8,
E:9e
(1.3)
satuannya sama dengan tegangan. Seperti ditunjukkan dalam Gb. 1.1, apabila deformasi terjadi memanjang, terjadi pula deformasi penyusutan yang melintang. Kalau regangan ini e., perbandingannya dengan er disebut perbandingan Poisson, dinyatakan dengan v,
v:
t,f
tr
(I
.4)
Dalam kenyataan, harga v bagi bahan berkristal seperti logam kira-kira li3, dapat ditentukan dengan perhitungan terperinci dari hubungan antara konfigurasi atom dan arah tegangan.* Apabila batang uji panjangnya / dan luas penampangnya aX b menerima deformasi elastik karena tarikan, volumenya menjadi Vr:V*LV, maka
h: (l I et' l)(o - v' r' o)(b - v eb) : v{t * e{t -2v)* e?(v2 -2v)* v' . e?} e
*Modulus elastik bahan-bahan tertentu ditunjukkan pada tabel lampiran. A.'
(
1.5)
{^
'sQlil+n's+x
u"p
gon'o=fl=19t'o a9'E=X=999'0
t_t
-- g
g
(^z-
'gt'o:^ Jo
(^z-
r)€
x9z
z-i
fl
gxE
€
:uDtDtDJ
A
s-x6
Z
t|+xt,
g
-f,x6
@-nile
x
g
g rl'g
11
:BFu?sElq lur eBr"H
uossrod
uBp'S''0-92'0 qupp" (^) uDEurpueqred
/ n+xt\z \,tz-xt)t
rl7
I
(^+I) I)
+ t)z
-X(^z-r)xE
(,t+t\rlZ
ffi),i A,
^'fl
g'x
rl'y
A'X
ted
-Bplp EuBd uarsgsox
ue{rraqrp uersgeox
'4do.r1os;1eped epuaq ll€p (/i) uossJod ur8upueq -rad uup (r/) uun{B{e{ snlnpolu'(g) Eunol snlnpoul (rr) aurnlo^ sollsrlsGle uelsueox
I'I
pqBI
relns 1de1el 'ruole rse:n8rguol ger" qelo luEues rqnre8uadrp IBEEunl plsrJ{ Ieq ul?lep nlr BUoJEI 'ruol? reluE e,{eE qalo uB{nluelrp {llsBle snlnpou nlEns
I'I
IAqEI
eped ue1e1e,{urp lnqas;01 ueEunqng 'e1nd n1ua1ra1 e,(uuru1 Eue,( eleur nluelJel r1ppns enp uyqede rdu1a1 qesrdrel BrBsas ueldelalrp {Bplt lnqasrel ueresoq qrdorlosr uequq eped '{rulel Eueprq ruelep Eurlued Eue.( qrlsele snppotu qBIBpB i nele X'A'g eunlo^ ueqeqrued petral {"pll 'ueIu"l u?{qeqosrp 3ue,( rseruJoJep ueEuap 'uun{B{e{ snFporu nelu rasa8 snpporu tnqasrp r/ eueru p
"paqreq
lul
IBr{ UTEIBC
(r't)
L
lrl-t
nlef r rasaS ue8ue8al ue8uap ue8unqnq rc.(und -urou r( ueEuuEsr 'uBJesaE urelBc 'ueIlund uep ueresoE nlp,( Z'I 'qD r.uul?p ue11nt IBq uB{rrel eped seleqral {Bplt ueueqequed ere3 'EueqruoEueru etunlol {llsule r$ruJoJep ru"lup -unlJp llredas eEnf rdelal
"ueqrapas
eAquq efurlre EueK'g1ts-X B{ptu
(s'r)
X
€ll:,t. n"px '{lnq {lls"la snlnpou lnqosrp )f
:$Z -
l)tg
:
A I (.rt
-'
ttl =
4 /lY
:e{eru 'ue>lEuelrqrp tedep u,{.ue81t tel8ued uep IBJpB/r\{ eS8utqas 'ue{rEqerp ludep uup lroe{ qBIBpu €_0I Brl{-Erl{ ls {rlselo r{BJe€p rp ue8uuEar 'euEur rp
'.rasa8
r!lund
ue8ur8ag Z'I 'qC resaC
(q)
(E)
l--1':
L-JI
0
1i --lxF
r
Irlels {rre1 uellnEuad
I'l
r-
1.
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri Perpanjangan elastik
Perpanja/ngan plastiJ
Perpanjangan total
55 3d t"l
Perpanjangan
(9/o)
Logam kristal banyak
Gb.
1.3
(b)
Polimer amorf
Kurva tegangan-regangan di daerah elastis.
dipengaruhi oleh cacat dan ketakmurnian. Kalau dilihat hanya dari antar-aksi dua atom logam, diameter rata-rata dari atom kira-kira 3 X l0-'0 m. dan gaya antar arom biasanya l0-4 N, 10-4lQ x l0-'0)'= l0's N/m2, seharusnya dalam orde 100 GPa. Gb. 1.3 menunjukkan hubungan antara tegangan dan regangan dalam daerah elastik mempergunakan karet sebagai model dari bahan amorf dan logam polikristal sebagai model dari bahan berkristal. Pada logam, daerah elastik dinyatakan oleh bagian lurus dari hubungan tersebut dan gradiennya sebagai modulus elastik. Secara teknik batas daerah tersebut ditentukan oleh regangan sisa apabila beban ditiadakan seperti ditunjukkan dalam gambar. Harga ini dinamakan batas elastik. Beberapa dari bahan amorf mempunyai perpanjangan elastik yang besar. Alasannya mengapa gradien kurva ini berubah dalam daerah tegangan, ialah bahwa molekul rantai yang panjang saling terkait dan cara pembebasannya berbeda satu sama lain.
1.1.2 Mulur Apabila diberikan suatu tegangan melampaui batas elastik, maka perpanjangan permanen terjadi pada batang uji tersebut. Perpanjangan tersebut dinamakan deformasi plastis, dan tegangan terendah di mana deformasi plastis terjadi disebut tegangan mulur. Mulur terjadi sangat berbeda antara bahan berkristal dan bahan amorf. Ada berbagai mekanisma di dalam kristal. Dua unsur mulur yang utama dalam kristal adalah pergeseran (s/rp) dan kembaran (twin).
(l)
Slip
Paling sering teramati bahwa slip merupakan deformasi plastis. Gb. l..l memperlihatkan suatu contoh penarikan kristal tunggal. Dalam gambar tersebut, (c) dan (d) menyatakan batang uji yang sedang mengalami pengujian tarik. I*'alaupun sebagian batang uji yang dekat pada pemegang menunjukkan ketidak tentuan karena tidak bebas, tetapi bagian tengahnya hampir idial, seperti dinyatakan pada (c). Kristal tunggal berdeformasi oleh slip ditunjukkan pada (a) dalam arah menurut konfigurasi spesifik dari atom-atom pada bidang kristal tertentu yang tergantung pada jenis kristal. Slip selalu terjadi dalam arah yang diduduki atom lebih banyak. Bidang slip adalah bidang yang paling banyak diduduki atom atau bidang berikutnya y'ang a-eak
kurang diduduki atom. Tabel 1.2 menunjukkan bidang slip, arah slip, kepadatan
a 5l
S S
tZ:l
YIZ
III
tzt
x 3d BJI?
Iseq
;" .A\
tJI o\
\
Zl: I xZl
III
ttz
'oI/{ ed BJIB
6
Isaq
;;o
{
l.J
NI
ZI:Zx9
III
OII
ueEurun;
'ow A\'ed BJIB
Issq
A
6 Zl:Exl crq dH 0, !, 9,(
0a
uol€
qeFunI
ueled
OII
III
!30 A) 0a
d11s
........Ey 'nv'!N'lv nO uurBE ed
n!
drs qBJV
-?J3) dlls
Sueprg
IelslrI JnlInjlS
urrlsrg
'Buraln plsgq rpud d;1s ur.r1s1g Z'I leqBl
(p)
'us{!rBl
qalo lu8Eunl lulslr{ lsuulroJeq
(r)
(q)
t'I'qO
.rllrBl u.tseru upud 8uuierued qelo uEqBlIp lsBrurolec (P)'(c) IBaP! d;1s
qum uup
IsBurroJe( (q)
dp 6uep;g
W %m *@
(B)
{1131s
{Irtl uetfnEua4 I'l
l.
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
Tabel
1.2
Bidang slip
Sistim slip Struktur kirstal Bidang slip
Arah slip
Jumlah
cd, Zn, Mg,
(0001)
(I
lro)
(sambungan).
lx3:3
Ti
i I
Kerapatan atom
Jarak Bidang
,lt a )
;
(#)
) (c)
li
R
Ti
Mg
Lil, r-n4
t
10i0)
(I
li0) 6x l:6
;a I:=
Ti,
@
{loil}
( I 120)
5x
l:6
*lt t\ ,o IB
,,
$d
t;^
roI"t
>lr
rtJ IB lv
W
N
.,
Kubus
NaCl, AgCl
{110}
(
1i0)
6x
l:6
r12d
aa
atom pada bidang slip dan jarak bidang slip. Bidang dengan kepadatan atom yang lebih tinggi mempunyai jarak yang lebih besar, dan arah yang mempunyai kepadatan atom lebih besar menunjukkan slip paling sedikit, jadi dalam menelaah deformasi karena geseran pada Gb. 1.2, o besar dan x kecil, yang berarti bahwa regangan gesernya kecil. Karena deformasi terjadi pada bidang tertentu ke arah tertentu pula, tegangan dan deformasi seharusnya didapat dari harga-harga pada arah tersebut. Tetapi hal tersebut agak rumit, dan seperti diketahui dari Gb. 1.4, karena bertambahnya deformasi kristal-kristal berputar pada arah sumbu tarik, jadi orientasi berubah seketika. Tegangan mulur dengan mudah bisa diperoleh. Seperti ditunjukkan dalam Gb. 1.5, mempunyai tegangan pada arah tarikan o1, luas penampang kristal ,4,
('lsorlV)lto
rur Sueprq ep€d ?fre{eq Suei( ue8uu8al
ryet'Xsotly
qeppu dlls Suzprq sunl*
'uB{s?letrp t{Blal e[uJEsep IEJIS-I?JIS EuB,t 's1l1erd sJBJes IB{edIp lEdEp Inlun r.ru{Euequa{Ip t1ulet ulqJnl npns {nlun €Eut1 uenped pEEunl plslr{ e{BIu :rE8url rnleJadruel eped (daatc) releru ueqel pEEunl IBlsIr{ Euere{ tde1e1 uuly 'etes uenqzloEuod ntull leJlsJeq 3uz,( uetleqrad rupalas ue{n{EIIp ryn1s >1e,(ueq tde1e1 'qep IJlsnpul u"qeq nlens qelus{nq pEEunl plsIJX -uar 3ue.( e,(uue1en1a1 leEu6uaur 'eyoqerzd {nlueq ue11nt -unueu '1e,(ueq IelsrJI uped e,{upq llradas efraleq dtls rutlts 1e,(ueq euelu Ip q?Jeep r{BIEpe uErl a1
deqel 'ruseq Eurpd
Eued ueEueEeJ u?seJe8ued
uellntunueu
d11s
rutlsts
enp ueEuap lntuzlraq I$IrIJoJep uu"tu Ip qEJeBp WIspP Bnpe{ deqea 'pca1 Euu,( drls Eueprq qulurnt ueEuep senl le8ues Eue,{ qereup nlens rc,(undueu (dcr). uZ uep 'r'I 'qD urulpp ue{{ntunllp Ieapl IsslxJoJap ueEuap I{uJeep qe1ep" eueuad dequl 'e^{usualas u"p qepuoJel ue8ueEel IJep IBInru uslnJnlJeq 'eE1le1 depul uep Bnpe{ deqel ,eurelred deq4 n1rc,( 'rseurroSap deqel eEtl sele rEeqral eunl dutleg 'pE8unl 'qC IulsrJ{Jeq ue3o1 IrrBJEtu eEtl uep ueEueEe;-ueEueEal E^Jn{ uul{nlunuetu 9'I
9'I 'qD
urEIBp
qeuzd ueEuap ue1e1u,(urp rur ueEueEel '(ssa.r7s JDaqs paqosal pc171tc) IBIsIJI IBJnJel ue8ueEet tnqesrp dgls reynuraur Eue,{ resaE ueEueEel 'lpltuqcs rol{BJ 1nqesry 8ue,(
(orr)
y soc X
so)-W
:n1rc,(
Euere{
'y
soc
nlual:et
qBIBpB
l
/ IselualJo Jo1)PJ nll
X urs ueEuop {lleqral Eutpuuqraq rnlnu uercn{a{ lpluqcs lnrnuory 'rpetrel uele dgs uluur u,{useleq mdecuaur }nqosrol eEreq ellqede Ipu!
y sot X sox
(o'r)
to-t qerz
: *qelepe drts qure eped IeJnJel rasaE ueEueEol e{BIu 'y uerluel nquns ueEuep d11s BJBlue lnpns uep'Xqep1 uB{IJe1 nqurns ueEuep dgs purou stru8 erelue lnpns uep
(s'r)
' (dctt\tz uup (ccl)1y :(rrq )otr p88unl lBlslr{ ,lnlun uuEuu8a.r-us8uuia1 u.uny
(\€,60
uz
ilrr-*l- rr -l s6z) Iv I
U
OI
*l
-/
'uu8ue8al ludupueur 1n1un d;1s qulu uup dlJs Euup;q u.reluu uutunqnll
9'I 'qC
g'I
'qO
-l,r
il-rrrl, -l o
7
0z
m !D
o
0q 0)
0q
Boe
drJs EuEprg
oe
P
'i
0c
n
0v
_d11s
qe:y
I
p
s
()
09
,y
8tz)
i-ur
t,,
IIIEts llrEl uerfn8ue6
!I
I'l
1.
Perpindahan karena kembaran
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
C. \
,.\ C
B
A
Gb.
z
Kristal dalam bidang
(2) Kembar
1.7
Deformasi kembaran kris-
tal/cc. Sifat khas bal angan Kembar dalam bidang
cermin kristal kembar pada
bidang kembaran.
--.\
Kembaran (twinning) merupakan mekanisma mulur-)ang lain di dalam bahan logam. Satu bagian perpindahan di dalam kristal seperti ditunjukkan pada Gb. 1.7 disebut kembar yang dihasilkan kalau slip sukar terjadi. Kristal hcp mempunyai bidang geser sedikit, jadi tergantung pada arah tarikan mulai terjadi kembaran sejak permulaan. Umumnya karena tegangan yang menyebabkan kembaran lebih besar dari pada tegangan yang diperlukan untuk slip di dalam kristal di mana tegangan mulur bertambah pada temperatur rendah, kadang-kadang kembaran mendahului slip deformasi temperatur rendah. Karena kristal/cc menunjukkan peningkatan tegangan 1'ang sangat yang diperlukan untuk slip pada temperatur rendah yang akan dijelaskan kemudian maka kembaran mudah terjadi pada deformasi temperatur rendah. karena kristal fcc menunjukkan peningkatan tegangan slip yang kurang pada temperatur rendah,
kembaran sukar terjadi. Tetapi dengan tembaga atau lainnya, kembaran sering ditemukan pada temperatur rendah sekali seperti pada temperatur helium cair (4,2 K). Pada bagian kembaran, menunjukkan orientasi yang berbeda dari kristal sekelilingnya, karena itu dapat diamati walaupun setelah dipolis dan diets ulang. Tidak ada perubahan orientasi kristal pada slip, tetapi dapat terjadinya tangga pada permukaan, yang tidak terlihat setelah pemolisan ulang. Gb. 1.8 menunjukkan perbedaan anrara slip dan kembaran. Gambar (a) menyatakan garis slip terjadi pada permukaan aluminium (fcc) yang dipolis, dan (b) menyatakan kembaran terjadi oleh deformasi Fe (bcc) pada 196 K. Dari contoh di atas, kembaran terjadi oleh deformasi dan juga oleh pelunakan.
Yang pertama disebut kembaran deformasi dan yang kedua disebut kembaran pelunakan. Tabel 1.3 menunjukkan unsur kembaran dalam kristal utama. Di samping itu, Gb. 1.9 menunjukkan contoh hubungan tegangan-regangan dalam deformasi
karena kembaran pada Fe. Kembaran merupakan deformasi tiba-tiba,
di
mana
u'{lr*l'1e'Eun1 rrn"ol'J]i [t00] 'X ll lurnlr Paq uPud rBqure{ lsBrrrroJap uBrIqBqes!p
uuEueEar-uetuuEal BArnX
ueBue[ued:e6
,0I
0
6'r'q9
-l o
0q
0,
rm rr
0q
ca E
II
68t'0
0g
6I I.O
6Zr'0 34
6€ r
(zlor
-t )
r'0 uz
Li'o pf, LOL,O
(r
LOL.O
uEruqrua{ resaS ue8ueEea
'ruqtuo{
ill
il)
reqIUa{ Sueprg
rnsurl €'I FquI -__=S
'(OSf
x)
uBrBqr[e{ qBlelas
rerue{ rnlBrodural upud IsuuroJep luql{B dlls slJuE qBlBpB SuuqurolaS.req sg.rug 'y 961 upud oI Bpud ;33u11 uuludara{ lsBrrrroJep luq!{8 ruqrue{ lsuluroJe0 (q) '(0SX) rBruu{ rnlBrodruel upud IsururoJeplp lBqpl€ lunlulurnlB EpBd dlls srru0 (B)
'lelsg{ uue{nrured EpBd rEque{ uup d;15 g.I .qg
(q)
(B)
,l
* lI:
Iltels {FEl uerfnEuo4 I'l
9l
l. sebagian
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
kristal berubah orientasinya, kekhasannya ditunjukkan pada
kurva
tegangan-regangan dengan bagian ketidak teraturan turun naik.
(3) Mulur tak kontinu Mulur terjadi secara tak kontinu pada baja sampai baja karbon medium, logam bcc yang mengandung ketakmurnian seperti C, N, dst, dan berbagai paduan seperti Al-Mg, Al-Cu, Al-Li, Cu-Zn, dst. Hal tersebut terjadi pada kristal runggal dan kristal banyak yang disebut mulur tak kontinu. Kalau deformasi slip pada batang uji terjadi secara tak kontinu, maka deformasi itu disebut deformasi Lueders. Cara terjadinya deformasi tersebut ditunjukkan dalam Gb. 1.10. Kalau sampai pada regangan mulur atas (o,ro) deformasi Lueders (uga disebut pita Lueders) terjadi pada satu ujung batang uji yang secara perlahanJahan dilanjutkan ke seluruh bagian yang sejajar dari batang uji. Perpindahan pita Lueders l-5 karena terdeformasi pada regangan tertentu. Kalau mulur menurun, maka berubah menjadi deformasi Lueders. hal ini terjadi kalau deformasi kristal yang mengandung dislokasi yang dapat bergerak melalui cacat kisi asalnya sedikit. Alasan yang paling penting adalah bahwa masing-masing dari contoh paduan di atas mengandung unsur paduan atau atom-atom ketakmurnian )'ang
ukurannya lebih besar dari atom-atom matriks, yang menghalangi pergerakan dislokasi. Bagi paduan tersebut diperlukan tegangan lebih tinggi agar mulur bisa terjadi, jadi dislokasi yang dapat bergerak terjadi pada pundak dari bagian paralel batang uji di mana terjadi konsentari tegangan yang besar atau pada bagian lain di mana terjadi konsentrasi tegangan karena inklusi yang tertumpuk pada batas butir dan seterusnya, dan deformasi diteruskan ke bagian yang belum terdeformasikan oleh konsentrasi tegangan, maka deformasi berlanjut menjadi deformasi berulang dan cepat. Gb. 1.ll menunjukkan sekema mesin tarik hasil perkembangan terakhir. \'ang
E
silang tetap
00
(d bo o0
o
F
Regangan (o/o)
(a)
Iz (b)
Gb. 1.10 Perkembangan deformasi Lueders.
(a) (b)
Kurva tegangan-regangan besi murni. Perambatan deformasi Leuders (daerah bergaris-garis), pada permukaan batang uji dengan regangan 1-5 pada batas mulur.
*o. Kepala silang bergerak
Gb. 1.11 Garis besar cara kerja mesin tarik.
i !)
.ci'u Inn lJBp 9,62'0 rs"ruJoJap u?{Jn1n 'Jnlnlu ueEue8al l?dBpueur Inlun nlr euoJ?{ {i:lo 'srrsEld rsBurroJep suaJEI q€qnJaq u€{e )tepll 'srlsele snlnpou nelB {e^rn{ rJ€p srunl uprapq 'n1nqup.rol uu)B{nuro{rp qelet Iuadas '/oT,'0 ueEuefuedrad uelqeqo,(usru 6uei ue8ueEal upud ledeprp rnlnu uelenlax 'Zl'l 'qD uped e,{uerm ue{ -1ntun1rp Eue[ esrs ue8ueEar e,{uresaq qelo ue{nlue}rp nurluo{ Eue,( rnlntu ueEue8al '.rnJnu ue8ue8al nlens rpefra1 {nlun ff>Jns rlrqol u?{B puptu rp '1y dequl rserruoJep e{ EunsEuel srlsele rsururoJop q"lalas E,trquq 1e,(ueq lelsrr)t ruulep uelselefip qe1e1 rpadag 'tedeprp qepnru Jnlnu ueEue8al n1r 'su1e[ BpaqJaq Sued 111-1 deqel n1re,( rseruJoJep dequl e?r1 rJup rrrpJel u{ueserq 8ue[ 'p33unt IelsrJI I?Eq 9'l 'qD urulep up)plnue{rp quyal Eue,t nurluol BJBoas ueqel-ueqeped putral rnlntu e,(uunun epe4 nurluo{ Eue,( rn1n61 (l)
'(St't) ueeruesrad rrep uel"Jr{rodrp ledep uzEuuEal e,(uunrnl 1pel 'ta ueledocal eped ta ue8ue8ar 1nqtull 'rfn 8ue1eq t1 urcEeqes eped nepq rpufrel eduentuas Euea 'u.(usnJelas uep 'reqrue{ rsur.uloJap 'ue8ueEel qalo rslnpurJal 8ue.{ rsuru:o;suerl 'sele8 Eue.( n.rrq uer8uq Ip EfBq lrep Euelnraq Eue,( JnJnu eped rgedas 'nurluol {el Jnlnu ueepuel ue8uep ednJes unrnl ueEueEal uelqeqe,(ueru Eue,( ueSueSar-uuEue8al ueSunqnq ue11nfunuau ledep Eue,( qoluoc 1u,(uug 'ta uep ta'l >lnseutal Sueqruras luplBp u?Jeseq-uBJpseq Euplu Ip uBBpeeI ueEuap tseru -JoJap qelepe d^ro uuepua{ e^\qeq uelele{rp ledep e,{u1n[ue1ag 'resoq qlqel 7 Euegs epdal ueludacal uup 'Jesaq edr urseu uen{e{e{ nele>l ruseq qtqol tpefuou lnqasJel e8req 'ue1n1ua1rp ledep 0l'I 'qD Lu"lup d^to-d^uo Jsseqes n1te.,('6ry rnlnru e.(u -unrnl eleu 'uelnluelrp Esrq nel" rn{nrp esrq 3uu,{ e8ruq quppa ta uep ta '11 BUoJBX
(sr r)
\'a
-('a
ll)|'l*Y:dY nlr euerel
(rlr)
(tal,D:lv 't2tl:sQ
a 'ro uEledace{
eped rslnpurJel sJepenl epd,'r1 Eueluedes rtn Euuleq ue6eq eped
(elr) ..,i
I
nepl
(Y ldv):'9-wA
'e,(ulnlueleg ---=-'n1r euatu;1
;
I
(fl.(T).(f):-,2, :uu1e1e,(urp ludep
eleru
"y
I[n 8ue1eq uBn{€{al uup
'-y ue8unqruus rcEeqreq uen{e{a{ '7y uuqaq Ies uen{e{e1 ueEuep Ip"['lln Euuleq InseruJel rullsrs qnrnlas uBnIBIo{ qBIBpB -y 'ueqaq ueqeqnrad r{Blep" dv Buuru rp (Y ldv)+'Q:Jv
(zrt)
:EIEru '"9 rfn 8ue1eq uu8uetuud -rad neley 'nl{€/rr rs)prJ qelepe /V uup Eueps
(rlt)
lV
epdal detal ueledoJa{ qelupu/ ?ueru rp
/:3Y r':qelepE
3y
rensos Euei(
Euelrs epdel ue>lere8rad 'llJa{ leEues undrlseu uelureEred lelucuetu ledep 1n1un (a?no? u1ot1s) ue8ue8sr rnln8uad uulladuralrp Bupru rp srlssla 6uu,{ Eueleq rJep lpnqrp ueqeq IeS 'qepue{ral Euu,( dele1 ueledacal uped 1e:a8req Euegs epdaX 'ue{nluelrp Euu,{ rseuuolep efeq uped rlqel EJeJes uer{Bq IEJIS-leJts rnqele8ueu 1n1un rc1udrp IIlEls {Llet uetfn8ua6
I'I
'.1
1.
18
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Indusrri
(!
A
o0 50
Gb. 1.12 Hubungan tegangan-regengan pada bahan yang mulur kontinu, dan cara memperoleh kekuatan mulur 0,2%.
o
F
on
0,2%
Regangan (o/o)
pada sumbu regangan, kemudian tarik garis sejajar dengan bagian kurva yang lurus memotong kurva pada titik C, tinggi titik C menyatakan tegangan mulur. Cara ini dinamakan metoda off set atau disebut metoda tegangan mulur atau tegangan uji
0,2%.
r.i.s
Pengerasan regangan
Kalau bahan dideformasikan pada temperatur sangat rendah dibandingkan dengan titik cairnya, maka pengerasan terjadi mengikuti deformasinya. Gejala ini dinamakan pengerasan regangafi atau pengerasan kerja. pengerasan regangan terjad. selama pengujian tarik, dan karena regangan bertambah, maka kekuatan mulur, kekuatan tarik dan kekerasannya, meningkat, sedangkan hantaran listrik dan masa jenisnya menurun. Kristal logam mempunyai kekhasan dalam keliatan yang lebih besar dan pengerasan regangan yang luar bisa. Sebagai contoh, kekuatan mulur baja lunak sekitar l8OMPa, yang dapat ditingkatkan sampai. kira-kira g0Qlvfpa-oleh pengerasan regangan. Hal ini merupakan sesuatu yang berguna. Tegangan di daerah elastis sampai sekitar titik mulur didapat dengan jalan membagi beban oleh luas penampang asal batang uji, biasa dipakai pada perencanaan mesin-mesin.Tegangan ini dinamakan tegangan teknis atau tegangan nominal. Ketika deformasi bertambah luas penampang batang uji menjadi lebih kecil, maka tegangan dapat dinyatakan dalam tegangan sebenarnya. Kekuatan tarik atau kekuatan maksimum yang dinyatakan dalam tegangan teknis atau tegangan nominal sering dipakai dalam bidang teknik, yaitu kalau tegangan pada ordinat Gb. l.l2 dinyatakan dalam tegangan nominal. Kalau tegangan dinyatakan dalam tegangan sebenarnya o, dan regangan dalam regangan sebenarnya e' , dan dengan regangan teknis
e'
:ln
€'
:ln
(l I lo)
(r.16)
e
(1*e)
(1.
l7)
Hubungan antara tegangan sebenarnya dan regangan sebenarnya didekati oelh persamaan
o' :Fe'n
(1.18)
di mana, n dinamakan eksponen pengerasan regangan sebagai ukuran pengerasan, F adalah tegangan pada regangan:l disebut koefisien kekuatan. F dan n adalah
(uru.r gE :n1n Suutuud) (o/o) ue8uetuudra6
uelceBua6
sI
09
9Z
08
OI
0€
OI
OZ
v
0
(o/o) senl
'{!u{el
r!tu{v rs-ul I rntlnrls elBg 'uBI3nllp
rodualrp S9L0t uenp"d ulnlultunlv IIusIp lunluluInlv cozs
rnl{uls
e[Eg
uEqeS
uuqBq uBlEIIe{ us8ulpuBqred
t'I
IeqBI
,r,
,orl'?.JJ,?r'J;"#;tTl e^rn{ qBA\Bq rp Eueplq s,nr u,rednra., nll,f 'qe1ed ueqBq qelo qJosqerp Eue,( tEreua ue1e1e,{ueu uEqeq uBlelno{ n1t Eutdrues tq 'Bru€tn ueqeq-uequq yep ue1ut1ar1 eEreq uellnfunuaur ?'l leqeJ '1tru1 uetlnEued nlens rrep qeled {ltlt Pdutus s1u1o1 ueEueEar qelo uulele,(u1p uelerle>1 e,(uunrun epe4 'e,(usnJalos uup ueltreuad 'uelore8uad
rnpleu qelolp {nlun qepnu qlqel uzp 'qe1ed ueurl8unruel depeqrel
uerue
qrqol rlJEJaq Jeseq uDIsIu suale{ 'Jeseq qlqel uelut8uttp ueq€q nlens u€lelle)
uBlelna{ uup
uulBlley v'l'l
.u eanq uu8uap etues {rlel uerln8ued uep ledruelas ueltcaEued ueelnuged epgd I,")3 ueflueEar e,{u1ntuele5 'uuug{el u2p uB{1J31 uup ueEueEar nele 'Eueluqau uup EuefueuOru ueEueEar ueqeqnred ue8uep eurus e,(uruueqes ue8ueEer .uel8unllqredgp nluegel IseuJoJep ueepee{ nele) 'r.l eEreq uz>lednrau
a
eduuarperE uelEuepes 'snrn1 streE uu{BdnJeu stlseld ISBl.uJoJap I{BJaep 'erultreEol 1o1drp e^(ureueqas ueEueEar uep u,(ureuaqes ueEueEel nBI€{ Ip?\
lger8 sepal eped
(orr)
,su*,4 Eo1- ,o
Eo1
:s1nllp ledep (31' 1) ueeruesro4'e,(ureueqas ueEueEar-ueEuuEol ?^JnI u"p sru1o1 ue8ueEe:-ueEue8el e^Jn{ BJeluB uz8utpueqred ue1u1e,(uau €I'I .qD .nluauel 31u31suo{ IsBruJoJop u"BpBe{ uBp uer{Bq lue3€tu qelo us{nlue1tp Euud
'uulSugpuuqredlp
'Uu{al
ue8uuEe.r uup
uu8uu8al
tI't
'qC
/3- /O EAJn){
Iltels {rJet uerfnEued I'I
l.
20
1.2
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
Pengujian statik untuk tekan; bengkok dan puntir
1.2.1
Pengujian tekan statik
Pada umumnya kekuatan tekan lebih tinggi dari kekuatan tarik sehingga pada tarik. Tetapi kalau suatu komponen hanya menerima beban tekan saja dan dirancang berdasarkan kekuatan tarik saja, kadang-kadang perhitungan menghasilkan dimensi yang berlebihan. Jadi dalam hal tersebut pengujian tekan masih diperlukan. Pada pengujian tekan, apabila ada eksentrisitas, ia akan bertambah besar ketika deformasi berlangsung, maka perlu suatu cara agar tidak terjadi eksentrisitas, jadi hanya bekerja gaya aksial saja. Gb. l.l4 menyatakan cara pengujian tekan 1'ang disarankan oleh ASTM. Selanjutnya tegangan yang tepat sukar didapat karena batang uji berdeformasi menjadi bentuk tong disebabkan adanya gesekan antara landasan dan batang uji atau terjadi tekukan (buckling), karena itu beberapa percobaan dibuat seperti ditunjukkan dalam Gb. l.l5 dan 1.16. Baru-baru ini diketemukan bahan yang baik terbuat dari keramik sebagai landasan dari silika, yang memberikan pengaruh
perencanaan cukup mempergunakan kekuatan
Pelat tahanan tekan
Dudukan konis Pelat tahanan tekan Batang
uji
Dudukan konis
Pelat tahanan tekan Pelat tahanan tekan
Gb.
l.l4
Gb. 1.15 Pelat tekan konis.
Pengujian tekan, disarankan
d:V,Wr sudut
oleh ASTM. Pelat tahanan tekan Batang
uji tambahan
Batang
uji
Batang
uji tambahan
Pelat tahanan tekan
Gb.
1.16 Pengujian tekan memakai batang uji tambahan.
gesekan.
r
7 '{rJEl ueqaq salE uE{J€sEprp nel€{ J?saq rn:rE:;-i:,Iueq uBIe uEqeq q€qas uB{01 ueqeq nele {o{Eueq usqeq {nlun rdElal !-:r- :?qel uqeuau {nlun u€{nq u"{EunEJadrp Jo3 rseq nlr Euemx .Iuel u?lsn{o{ xrB; -p resaq qrqel rp{ enp urrr-Err{ {o{Eueq uelen{ox 'Jo3 rEeq {o{Euoq rtn Irseq :": r:JE1 rfn lrsuq eJEluu q"1ed uelEn{e1 uB8urpuBqJed ue{{nlunueur g.1 1aqul .rpet -;: eiu:euaqas Euud ueEue8al rrep 63ur1 qlqal lnqesJel uu8unlrqrad Fseq ueEue8el rur :?q urelEc 'rpe[re1 3ue,( qeled ueEueSal rrep qneI BpeqJoq lnqesJel sBlrsrlsela uuEruss -.red IJBp g ueEueEel '(c) ruqrueE eped uellntunlp rgades ,snrn1 srre8 uelednraru >1ep11 r.rEqaq-rs{euep e^Jn{ elqede rdela; 'rpetrel Suef qelud ue8ueSel uuledntaru 8ue,{ .(q) J"qrue8 urBlsp uellntunlrp llradas selISIlsEIe snurnJ ue4eunEradurau ueEuap Eunlrqrp rudup qulud lees uped ryre1 ueEueEal ,snrn1 rrdueq ueqeq-rs{ogap E^Jn{ elrqedy .qC 'uu11o1Euaqrp Eue,( rtn Eueleq eped ue8ue8el rsnqrrlsrp ue1>lntunuau 'su1oE uur1uq
tI.I
uep sererl
Eue,(
rffp Ierpr Eued ueqeled rpetral uelde:eqrp ledep {o{Buoq uertnEued upe4 'efurc8uqes uep uesrJlues
b
{uprto{ 'Ioooo Eue,{ SueEaured e^(uupe {Bprl ue{qeqesrp {rrel ueEuap Ilnlp tedep {Bpl} 009 rrBp qrqal ileurrg u?s?re{e{ rc,(undruoru Sued ueqeq z.(uunrun epe4 (g 'e,(uurc1 nzle suued uenjeped leql{B uelelal udn:eq Euu,( lecec lpef:a1 relns reEe .eu?qJapos rtn Eueleq {nluafl (Z 'srue{eru
BJBJeS
sosordrp
relns 3ue,( ueq"q depeqrel lenqlp ledep ,eueq;epas Bue,( rtn Eueleq {ntuag (l 'n1ru,( u,{ureEeqes urEI uep {rrueJa{ re8eqreq 'sere1 rue8ol 'roc rsaq r8eq 1eq edereqeq
Jepuets lnJnuaw :ln{rJeq uesEle EueJe{ ueselaEe4 uep uelen{e{ ue{nlau3ru "pe uertnEua4 {nlun Iruqrel erBJ qBIepE selaE uep sere{ ueqeq r8eq lolEueq {lloJplq >1er1Euop
ueleunEraduaur ue8uap uellolEuaqlp tudep Ieqal uequq uep {otEJ Bp?d BFu -SueEauroru uu8uap uellolEueqlp rudep srdrl ueqeg 'rtnEued ursoru ueleunEradureur nFed lepra 'se1 ueSunqrues uelen{a{ nele srdrl 1u1ed rJep {nluaq ndureru ue1n1 -ueueu {nlun uE{BunSradrp Surras rur eJBJ 'nluelJel rseruJoJep ueqrp uuSuep .nluelJol lolEuaq lnpns reduus nlueual lolEusq snrp€J uuEuep nlueuel ueJn{n {nlun rseru -JoJep ndureur ue{nlueuau ledep lolEuoq uerln8ued eped uEnt uerrlluac .uEE{nIu -red uped ue{BleJ uep (uog[) lecec e,tuep? uz{nluaueur ledep reEe uelpns{eturp lerl uur1eq {nlun 'se1eE uuqeq depeq_ra1 uB{n{EIrp ledep >1o1Euaq uerln8uag 'esurq r[n urseu ue1zun8radureu nyred 1ep1l uep euuqJepes {nluaqreq rtn Eueleq depeqrel ueln{Elrp ledep euere{ '{oJoJ Eue,( ueqeq rEeq uurel reludrp Eue,( uerlnEued Er?r nles q€les q€lepe 11tets >1o1Euoq uertnEua6
>1e[es
{lluls rnluel 'lor18uaq uuJ[n8ua4
Z.Z,.I
'ruseq Euu.( ueupoqred ue{rJaqrueu e,(upseq uep 'e.{ursrs eped ueleler e^(uupe leqrlaru {nlun nlualral rselndruuru uu{nlJeruaru Iul pq tuEIEC 'leqrlret {eprl rp{eseruus tnqesral uE€pEeI lerl ueqeq tEug .se1aE uer{eq tEuq luqgral sela[ le8ues rn3ueq {1111 IEEeqaS 'uerpnure{ ue{r€rnrp uelz lol8uaq uerlnEued ueSuap EruesJoq 8ue,( 'se1aE uuqeq {n1un IoJoJ 8ue,{ ue1a1 uertnEuo4 'eur1uu8o1 urul ueluun8 -raduau releurolseld rue{ €rpesJel E{Ehtr''ue{nlel rpetral efuqepnur ue{qeqasrp ue>leunErodrp ludEp 1epr1 Suetued Eue^( rtn Eueleq ureEuras 3uu.{ ueEue8er nf -e1 ueqledepuau re{ns luEe ue1a1 uerlnEuad rueleq .du1e1 ueluequgadrp ledup sru1a1 ue8ueEor ntel e,(u>1epll-)teplles 'II'l 'qD eped ue11n[un1rp rgedes Euelrs updal r:up de1a1 ueledacel eped uulnlupp uertnEued ne1e1 ,uerln8uad leq uBIE( .1req Buu,( rrlund uep 1o13uaq :ue{et Inlun 11luts uer[n8ue6 7'1
i\L
1.
22
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
Beban P
----E=--.----\:E.-
--\
EE
\
HH
t-\.
=\ (a) Gb. l.17
(a) (b) (c)
B.ti cor cor Ir
2 \ 3 )I q r1__t
(c)
Pengujian lentur Tegangan pada daerah elastik Tegangan maksimum pada permukaan melampaui daerah elastik
Tabel
I T-
--*s-.
O)
1,5
Kekuatan tarik dan kekuatan lentur besi cor.
Kekuaran
1
lenlur
lMPa) lutru) 279 zt)
\
182 594 A1A 626
I 1
tarik
Kekuatan
(MPo) lMro) 568 )C,6
340 308 r)) 322
I
Xalrrr'* t.nrur
j
K.k*rur.*ik KeKuatar
I
2.04 L,v+
I,87 1.93
rad t,e4
)
?,0 9os
I
i
780'C 2 menit diceluP dingin di air.
+(> Ditemper l jam -..--A- DitemPer 3 jam -x---x- Ditemper 10 jam
&,
oo
d
JJ
l
l 100
{
I r00
o ,y
gs0
r000
,''
t
ll
'r'f //
5
/
,ut
-tI
,
-o
900
l 800 I
utl -i 600
{
E
>4
500
Er
100 :-<0
rl
Gb. 1.18 Hasil pengujian lentur statik
pada baja 0,93oto
C
I
200
setelah dikeraskan dan ditemper pada
150
temperature lebih rendah. Len-
turan empat
titik
mm, bentangan
diameter
100
mm,
100
8
be-
ban 40 mm di tengah. Lenturan
diukur pada titik tengah tangan.
ben-
0
100
200
0 300
Temperatur penemperan ("C
)
I
s
Lr /
ir'rr:-j:adrp 8urras ueqeq Eueru rp qepuer Eue,{ rnleredrual qeroep tuEIeC 'tedr1 rp1 eduraqeq ueEuu8er ntel ue11e13urueur r-:r: rr-nnruau 3ue^( 'ue4>1e1 eped ue>lrseJluasuo{Jel Eue,( rseruroJep Jesaq ur{eu -?r'a?: urefel ur4eur'ue1r1e1 rJeqrp ueqoq nepl r8Eurl Euu,( rseurrogap nfel rpe[re1
:!-. :eJep srlels ueu?qaqued urepq 'uelnlnruad uuEuap e.(upsrur lede, ueueqequed ;:r'i qeted ue{€ lnqasJal ueq"q rde1a1 'erue1 3ue,( n11em {nlun ueueqequrad ue8uap --a-q dnlno ue{rseruJoJopp tedup {llseld uup ral ueqeq tEeg 'ue4unrnlrp rnleraduel nEtE uu{{ruurp ueEueEar n[e1 ne1e{ srlels ueueqeqtuad epud uelen{e{ ueEuap uelSurpueqrp eAIl 1edr1 nele enp tedy eleq rnlnu uelenlal e^\qeq qepr e.(uqo1 -uol 'qepuer rnleredural epud rgadas r33ur1 3ue,( ue8uu8er ntel epzd EpoqJaq ueqeq uEnIEIa) 'uselEue Euenr a1 nele qnlnl qeJeep o1 e,(urseroldle qe:oep senlraduaru Suero nepl snrJes ueleosrad uellnqurueru 1uI IBq tueleq 'JEruEI rnleredruel Jstr{os rp esurq uerelerued rue1ep eEn[ Eurluad nlr euere{ qolo 'leEues r{eqnJeq rur rerue{ rnleradrual rBlDIas rnleradruel eped rde1e1 '1n1rreq enpe{ 1efiercd tuulep uu1e1e,(urp llredas 'rEEull rnleredruel eped Surlued rnleredrual ?ueJ?{ ueqeq uElEn{a{ 'ueEuuEar n[e1 uep rnleradruel euaJe{ leJls-leJrs rsBrJEA uelen{e{ rJ€p {rueurp uBn{BIe) uuquqnrad
nlueJ
"[es'3ur1usd leEuus qelepe rueEol €pE rlJpJeq ru1
loln qBlBd uup uBlalna{ u8l[n8uad €'I 'ueseleEal u"p u"lerla{
ue{ntueueu r4epnur leEues lnqosJel pq
utp
'rzsaq 8ue,( rszruJoJap ueEuap pu!e1
nquns qeru epud z.(uE qelalas uerrlund nquns depeqral snrnl >1eEa1 lnpns eped rpe[re1 Eue,( ueqeq tEeq uelEuepas 'uerrlund requns depeqral 3ogy eped n1re.{
uuqeled
1er1
'{uel uelenle{ r{EJE eped 1eqr1rel sele8 uer{Eq rrep uarrlund euerel uEqEtEd 'srdr1 repurps ednreq rln 8ue1eq ue4eun8redrp nyrad uJoJrun 8ue,t uuEuuEel ueEuap uerrlund rseuJoJep ledupuaru Inlun 'ueJnlual rseruro;ap eped
u.(upq Igadas Euulurl ue8uolod eped urogrun ueEue8al uellnlunuau {Bprl ueJrl -und rserurogaq '(snse1 1e,{ueq urepp) rllund ueilnEuad uep qeloradlp 8ue.( '8ur1ued 8ue,( eluulsuo{ r{EIepE uen{e{a{ snlnporu 'dr1s Euuprq eped (ueresaE) drls q€lepp rroal aJEJes {llsuld rseuJoJop ueruolo EuaJe) 'sorod-sorod eped ueqepseured rpefuau uelen{el 'qoluoc reEuqeg 'Eurlued 8ue,( ueueqequed ntes qelepe ueJrlund .tr1und
rrlund uug[n8ua4 e'Z'I
'{llsllels
uJeoes pseq
ledepuau {nlun
>1e,(ueq
3uu,{ Suepraq uerlnEuad ue>lnlJer.ueu nlueuel IBq tu€lep uep 'rsn11ur u,{uupe n?}B Irc -e1 Euuf ueu>lnrured lecec e,{uepe ueEuep resaq Eue,( qeled ue8ue8el rsenllng pe!:e1 Bmqeq qeler sela8 uer{Bq rEeq ue1en1e1 uerfnEued epud uelltuqrodp npod Euel '>1"0L, rlu^\eleru ueradrueued nep>1 e^(u1r1eqes qeqnraq lnqasJal leJrs rdetel 'Xo0Str eped eJr{-BJr{ ueradurauad ueEuep lelSuruaur selaI luEues uelolne{ u"p u€l"n{o{ e,rr{Bq rnqelo{rp qeloJ 'upsere{o{ ueunJnued t3e1 rpelra1 {Bpr] euetu Ip qep -uar rnleredural eped roduelrp uup ue{seJe{rp r{"lelas ueluun8rodrp lnqesJel efeq gpeI 'rE8url qrqel 8ue,( UESEJoIa{ uulnlJeruetu se4eyed lnlun uoqJuI Efeg 'y"67E eped radrualrp uep ue{s€ra1p Eue,{ o/ot6'O uoqJe{ r€peryeq uoqre{ e[eq rrep 1o13uaq uur[nEued ledure pseq uellntunuaru 8l'l 'qD'reseq edursenl{ng uep IrJa{ leEuus deresrp 8ue.( r8reue EueJ?{ sela8 ueqeq r8eq ledrur uerln8ued ue{"ues{ulau {nl -un Jp{ns rde1e1 '4edur uerln8uad ue8uep uelnluelrp uelerla{ e,(uurnurn epe4 'se1eE ueqeq ueseleEel nele ue1€lle{ u?{nluauau eun8req e8nt 1o13uaq uer[nEua4 1a1n
qeled uep uelelns{ uurfnSua6
t'l
l.
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
X
;-
oo
E60
(! o0 o
g50
d
oo
(g
E+o
4xl0-2 .
i:o
-4XlO
!
E
*
r .o.-l
4x10
Ezo
4x
o0
oob
T
ob 5
10-6
Bto
ghalang pendellz Penghalang panjang
F
0
0
100 200 300 400 500 Temperatur
Jarak
600
('K)
Gb. 1.19 Pengaruh laju regangan dalam
x
Gb. 1.20 Penghalang pada pergerakan dislokasi, x adalah jarak pada
berbagai temperatur pada tegangan mulur besi murni
arah pergerakan dislokasi, D adalah vektor Bergers, o, ort
berkristal tunggal. C: Tegangan
o*
tegangan.
mulur bawah, X: Tegangan pada batas proporsional, A: Tegangan mulur 0,1%, [00] arah
kristal (Takeuchi, T.: J. Phys. Soc. Jap. 21, (1966),2616).
pengaruh laju regangan terhadap tegangan mulur telah dipelajari secara terperinci oleh Takeuchi dengan mempergunakan kristal tunggal besi murni. Hasilnya ditunjukkan dalam Gb. 1.19. Tegangan tarik sangat meningkat pada temperatur rendah, dimulai dari temperatur yang lebih tinggi dalam pengujian dengan laju regangan yang lebih tinggi, masing-masing terpusat menuju ke satu harga tegangan tertentu pada 0oK. Tegangan terpusat ke OoK adalah tegangan Peierls dari besi yang akan dijelaskan kemudian. Ini adalah tegangan yang diperlukan untuk sekedar menggerakkan dislokasi dalam kisi besi murni tanpa bantuan energi termal. Dapat dikatakan bahwa kalau temperatur meningkat energi termal dari kisi kristal membantu tegangan Pierls, yang menunjukkan tegangan mulur rendah. Gb. 1.20 menyatakan keaiaan tersebut. Dislokasi dalam kristal dinyatakan digerakkan pada arah x melalui penghalang berdaerah pendek sebagai bantuan pada penghalang berdaerah panjang. Medan tegangan daerah panjang berkisar sepuluh sampai seratus kali jarak atom di mana energi termal tidak dapat memberikan pengaruh. Tegangan ini adalah or. Penghalang daerah pendek terjadi pada satu atau beberapa kali jarak atom, yang merupakan tambahan tegangan o* untuk dapat melalui puncak penghalang seperti dinyatakan oleh daerah bergaris pada gambar, dengan bantuan getaran termal dari kisi, jadi dislokasi berpindah ke arah x. Dari hasil pengujian Gb. 1.19 tegangan mulur yang didapat.
o- ou*o*
(1.20)
Telah diketahui bahwa yang utama dari tegangan mulur ialah komponen o*. Tegangan o* disebut komponen termal dari tegangan mulur dan ou disebut komponen non-termal.
i
'quqruaq {Bl uBEuBEel
uole/)/Ae r 0l X €98'0:tuowl\llP-\ rz 0l XQ['[:1,,
'6t'I 'qc nBIBTI
rnlntu
lrBp ufufu BSreq uB{€un8.radureru Wes tll uu8uep s 3ol uu8unqnH
lZ'I
'qC
\-x)tot xJ lr 0II
'8,{uurnleqes rBqtuu8
uu{rBscpreq'*o dupuqrel Isu^llrlu l8reue uBqBquad
(na)
77'f'.qJ
8i
(ruru/E>1)*o
0n
0t
07.
0I
i'0
e
\
0
,'0 8t '0
'0:a
\
0r-
o o
o o
s'0 q
\\
\ \\
0'l
[.--,]\\
\\
f. OZ
s-
Ol:o
r?(undureu *o Ipe[ 'd g UJH-eJI{ rpefual'u 're>1udrp ruo 8_0I xE'Z:q rseq rJep JaEJng Jol{a^ uBledrled n"p{ rdBlel 'furJ zz*01 xz(l rpEtueu '*a qelepe rur JeqlusE luepp
snJnl srJ?8 8uare1 EdulntuBles 'LeZg'O ?Jr{-?Jr{ 'ZZ'l'qD rJBp Iou ue8ueEal eped n tuBIBp no uep 6Eur1 qrqel {ecund r{sreep senl q€lepe 0f) Buuru rC
EBrBrl uep
'02'l 'qD
Gat)
*D*a-9[)
-O
:ln{rJeq m8eqos ZZ'l ueewesJad Ileqrue{ ue{srlnueu ueEuap Ieue{rp rur ruqrue8 tuelep ueEunqnH 'ZZ'I'qD tuEIEp uellntunlrp xo uep n efilue ueEunqnq qeloredureur {nlun IrsBH 'Euaral rJEp lEdEpIp Eue[ 2 ISz^Il{e 6;aua e8req ue1e1u(ueru srre8 d€rles requeE rueleq 'IZ'I 'qD rrr"lep uz>1su1atrp 6I'I 'qD ruepp n1 -uaUal ueEueEel epzd sele rp ueEunqnll 'rse^rl{B rEreuo ue1e1e,{ueru (ado1s) u,(uEuerel uep g erulrreSol (17'1) ueetuesrad rueluq uep snrnl uu8unqnq refunduou rsEung
Jll
.*, IJ?p
r{EIepE/uep etral ue8ue8el eduel uu1dr1{€rp Eue.( rE:eua qBIBpE
01)
"ueur
("o){-on:n
(zz'r)
ry
:qelepE Jnlnu uelqeqo,(ueru {nlun e,(ueq ue>1n1;adrp Eue[ ue>1dyl1ep Eue,( rEroue 'rEreuo n?18 Jnlnu ueEueEal tuep xo IeruJel ueuodurol q"lup" nlr rrep uefeqos'02'I 'qD urel?p uu>11nlun1p lgedag'012 qEIBp€ ue>1n1redrp Eue,( rserrrlle lEraua 'ueqnrnlasal rcEuqos 'lopued 4eretraq Suepq8ued rn1elatu ruole relue leru[es rse{olsrp ueqepurdrad {nlun 'ur^la) lete;ep qEIEI J uup (ruer.uzllog eluelsuol qelepe I 'na e,(uuenles ue8uep rs{BoJ rJBp qenuele 1"Jrs qelo ueldeplrp rs?^rl{E rEraue lnqesp Eued eluulsuo{ qEIBpe 7; 'e1ue1so1 r{E1epe U Bueru r(
U4ln-)
(:.z't)
rs{EeJ rJBp rnleradrual uep nlel eJelue 1a1n
se
dxe
v-e
:lnlrJoq rcEeqas Erur{ uup {rsg uuldelalrp snrueqJv ueeuresrad u.(urunun
qeled uep uelelne{ uerfn8uag
t'l
1.
26
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
ukuran volume yang disebut volume aktivasi. Energi aktivasi menunjukkan perubahan tidak begitu besar pada berbagai logam tetapi volume aktivasi berbeda besar, kira-kira l0 b3 dalam logam bcc termasuk besi dan paduannya, dan kira-kira 100-1.000b3 dalam logam fcc dan hcp. Dengan a* lebih kecil, tegangan mulur meningkat sangat kalau temperatur menurun yang menunjukkan dasar sifat khas dari logam bcc dan paduannya.
1.3.1
Transisi liat-getas
Beberapa bahan dapat tiba-tiba menjadi getas dan patah karena perubahan temperatur dan laju regangan, walaupun pada dasarnya logam tersebut liat. Gejala ini
disebut transisi liat-getas, yang merupakan hal penting ditinjau dari penggunaan praktis bahan. bahan yang dapat memberikan gejala patah getas adalah logam bcc seperti Fe, W, Mo, Nb, Ta, dan logam hcp seperti Zn serta paduannya, sedangkan bagi logam fcc sama- sekali tidak terjadi gejala tersebut. Di samping itu gejala itu dapat mudah terjadi bagi plastik. Patahan patah getas bersifat getas sempurna, yaitu tanpa adanya deformasi plastis sama sekali, jadi berbeda dengan bidang slip biasa, patah terjadi pada bidang kristalogarafi spesifik pada bidang pecahan. Permukaan patah dari bidang pecahan mempunyai kilapan yang menunjukkan pola Chevron secara makroskopik dan perupakan pola sungai secara mikroskopik pada arah yang menunju titik permulaan patah. Yang memberikan pengaruh terhadap patahan demikian adalah tiga faktor. l) Tegangan tiga sumbu: Karena keadaan tegangan menjadi rumit terhadap dua sumbu atau tiga sumbu disebabkan pangkal takikan, terjadi peningkatan yang menyolok dari tegangan mulur, sementara tegangan patah kurang mempengaruhi, dan patah getas mudah terjadi. 2) Laju regangan:'Peningkatan tegangan mulur yang sangat ditandai oleh peningkatan laju regangan yang mengakibatkan hasil sama seperti pada l). 3) Temperatur: Seperti pada 2) terjadi karena temperatur menurun. Makin rendah temperatur makin mudah terjadi patah getas. Gb. 1.23 menunjukkan keadaan di atas. Patah getas menjadi permasalahan penting pada besi dan baja dalam tahun 1930-an ketika jembatan-jembatan rusak di berbagai tempat di negara Eropa, dan ketika pipa minyak gas alam rusak di AS antara tahun 1940-1943 ketika kapal-kapal perang patah dan tenggelam di AS. Setelah itu banyak contoh diperoleh mengenai permasalahan tersebut. Untuk menelaah ketahanan terhadap keadaan patah tersebut, lebih dari 100 metoda telah diusulkan, yang sebagian dikemukakan di bawah ini.
(l)
Pengujian impak Charpy Pengujian impak Charpy banyak dipergunakan untuk menentukan kualitas bahan. Batang uji dengan takikan 2 mmV, paling banyak dipakai. Di samping itu lebih dari 30 jenis diusulkan termasuk jenis yang memancing retak lelah. Gb. 1.24 menunjukkan satu dari contoh hasil pengujian dengan mempergunakan batang uji terbuat dari baja lunak dengan takikan 2 mmV. Hasil yang paling penting adalah temperatur transisi, menurut berbagai spesifikasi seperti ditunjukkan dalam gambar. Gambar ini menunjukkan juga contoh khas pada perubahan kurva beban-waktu di setiap temperatur pengujian. Di masa silam, pada pengggunaan bahan, sering menyatakan dengan energi yang diabsorb dan perbandingan patah getas pada satu temperatur yang mendekati temperatur kerja dari komponen mesin yang dipakai, sebagai contoh pada OoC, hal ini hanya merupakan keuletan (secara eksperimen).
-r i
-t rr{IrlEl uu8uep lln Euctuq 'plnrued uped uuqaq
J 0/o6l'0 rpun1 u[uq ',(druq3 uulfn8uad qofuoS ,Z'I
;ac Sueserueu ue8uap ledeptp
nll"^\-u€qeq
'qC
:A-I
"^ln; :"J
rBreua rsrsuutl.rnle:adural qeled rsrsuu.tl :n1e:adrual
:"J
(J") rnleredu3l 0s
0s-
00I-
-
SI "J
5O
tr; 35 !J xE mr Yx
z
000I IA
N Lrl
otl 0q=
I32-
E
orlxo os f mR
\
o
,\. V
c, F)
>i
-o-
N M ,d
'd "-'r
001
5< J
'2
\o o\
OZ
.d II
OOI
.
nl{e/r\
-
I o !D
'rol{BJ lu8uq.req uc8uep (q) sBleE-tBJl ls.Isuurl BArn{ uup'(E) qulud uu8uu8il uup.rnlnur uutuuEel lsulre^ IrBp lsuslpreueg 93'I 'qC
.-
lu{Suluoru rnle:eduea
lB{Suluaur ueEue8ar ntE'I ..........* 1e13u1uau SBIIIBIS{EIrI
-
1e1n
LZ
qzled uEp u"l3lnal uet[n8ua4 €'l
l
28
Pengujian Dan Evaluasi Bahan lndustri
Pengujian patah yang umum biasanya ditentukan oleh tegangan yang diperlukan untuk mematahkan, tetapi pada pengujian Charpy adalah energi yang diperlukan untuk mematahkan, jadi dipandang dari sudut ini pengujian Charpy dapat dianggap cara pengujian yang maju.
(2)
Pengujian lebar, ukuran besar Walaupun kriteria dibuat berdasarkan pada hasil dari pengujian Charpy dengan batang uji yang kecil tetapi patah getas mungkin saja terjadi pada satu konstruksi baja yang berukuran besar. Maka telah banyak usulan diajukan dengan mempergunakan batang uji yang besar, tetapi pada saat ini belum ada yang secara internasional disyahkan. Dalam
metoda ini, pengujian patah dilakukan pada temperatur tetap
dengan
mempergunakan batang uji selebar I m. Pengujian ini memerlukan mesin uji berkapasitas 10.000 ton, yang menyebabkan pengujian tersebut menjadi mahal. Tetapi pengujian ini berguna karena terjadinya patah getas pada struktur yang sebenarmya dimungkinkan dan harga hasil pengujian dapat langsung dipergunakan pada desain sesungguhnya yaitu pembebanan, tegangan, dsb.
1.3.2
Keulelan patah
Seperti telah diketahui hasil dari pengujian Charpy, patah getas terjadi pada pangkal takikan batang uji, jadi bahan tiba-tiba patah tanpa deformasi plastis. Secara praktis patahan buatan seperti itu tidak pernah terjadi pada struktur mesin, tetapi mesin selalu mempunyai bagian di mana terjadi konsentrasi tegangan dan mungkin mempunyai cacat pada lasan, jadi adanya cacat yang bekerja seperti takikan tidak dapat dihindari. Oleh karena itu, suatu evaluasi yang menganggap adanya retakan tertentu diperlukan dalam pemilihan bahan. Seperti ditunjukkan dalam Gb. 1.25 kalau diumpamakan bahwa melalui retakan sepanjang 2 a terdapat pada pelat uji yang sangat lebar, dan tegak lurus pada retakan bekerja tegangan o, faktor intensitas tegangan K ditetapkan dengan persamaan berikut dan diumpamakan merupakan harga yang menyatakan lingkungan dinamik yang memperbesar retakan:
lrt f
rlllt o
Gb. 1.25 Pelat lebar dengan retakan paniang 2a.
..-
I
o
Gb. 1.26 Tegangan dekat ujung retakan.
:rnlrraq reEeqes (rc')-GZ'0 ueeuresred trep tedeptp Euet y ue8uep ue8unqnqreq Emi 'ue1e1eJ ueqnqungad ue8uop Iunsns {llsele epueq ruBIBp uedurtstp Eue,( riraua uzquqnrad uerye$pJaq ueldelallp uu{EleJ reseqrsduraru Euef, 6 efieg 'lrJe{ ueJn{n Jnlnu ue{Buruurp 8ue,( tut '1upr 1t1t1 eped Ilts"le lerss rrep Sueduilueur eduel nluelra1 1e4Eut1 teduzs lpufrel rnlnu nEIE{ uzp
' Irselo leres eped ueleunEredrp ledep e,{ueq 'nut1uo1 {llsele spueq rcEeqas Eunlqtp rur uuEunqnq euaJu{ u,(ulnluelag '(o>>,1) ue{€leJ Eun[n relt>1os qBJeBp {nlun Ipnoa{ reledrp ledep 1ep1t (tZ'1)-GZ') ueerrresred 'roseE uu8ue8ar qeppe / uep'ue1a1 nele 1ue1 ueEuuEar 3 'uossro6 ue8utpueqrad qeppe n '3uno1 snlnpou qelupe !r eu"ur Ip
a7 I :r*4 /t+ I (
(tz'r)
z
urrg ur,
nz
I ,o,
/!-7'i[\
zu + )
\ x I -rg \9r 0 + -1 l0 (' urrg rr,-nz-,)9 ro,4!l g(,1+ I) -xa \a€ 0 t0 x I O_2xt
_2{X
(rtl.a*l)t-'o :Eueprq ueEuuEar ruBIBp uep
r\-4--ol {1 ,u,, (,r+
t0'
Oz'r)
(,r+
{X,",'
r)-(,t- ,;}1 ,o,
(tTf
x
)0
s I
-*n
r)-(,t-,,};'", ryI* 0_2xX
_z{L _2O
:Sueprq ueEueEal ruBIBp uep
1
,o, 9 urrg ror(u3f
-,,, 0t00x (' urr! urs+ soc luTl -*o \dre0x r)9 \-
Gat)
/ry / c ,rrt !,r,t-,
\as o
luZN
\! toc 1:^o 'le x
:lnIrJeq rc8eqas uu4seletrp g uup t eped orlgu ueruala epedel uelrraqrp Euu,t ue8ueEal uup ue8ueEol 9Z'l 'qD urBIBp uellntunltp llredas leulproo{ nquns €ped 'r{Eqnreq lupll eEn[ uelelar relr{es ue8uuEer nelu ueEueEal r.pqnraq
'zttvu {ul )1 ne1e{ 'uE{BlaJ relr{es {rlueurp ueEunlEurl ue1e1e,{ueur {n1un ;1 "uaJB) uequqnrad nele ,tru Ed uen1es ueEuop ue1e1e,(urp X 'D uep o tuep rsuurquo{ derles uped deFl eEnt 'n1r ue4elor resaqradruaur 1n1un ei(uE eleu de1e1y eEruq nepy
;E>1
Oz't)
Y]\O:X 1a1n
6(.
qeled uep u?talne{ uetfn3ua6 e'l
r L
i'
l.
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
K2:Eg
(dalam tegangan
K' (l - v2) :
E g'(dalam
bidang) I
regangan bidang)
(1.28)
J
Kalau g mencapai energi per satuan luas yang diperlukan untuk pertumbuhan retakan, gc,retakarr tidak stabil terjadi karena keadaan energi. Sejalan dengan itu, kalau harga ,l( dan gc yang membatasi ditentukan, retakan terjadi segera setelah K mencapai rK6, jadi keduanya menyatakan tahanan terhadap retakan dari bahan. r(6 dan gc yanE didapat dari pelat cukup tebal, menunjukkan harga yang tetap, spesifik bagi bahan itu, yang memenphi syarat mulur ukuran kecil, jadi hal ini disebut keuletan retakan regangan bidang Krc dan dipakai sebagai harga standar untuk perencanaan suatu struktur, di mana 1 menunjukkan retakan dari modus I yang berhubungan dengan kondisi pada Gb. 1.25. Ad.ajuga Modus II dan III tetapi tidak dipakai di sini. Pada titik retakan kadang-kadang terjadi deformasi plastis yang cukup besar diikuti dengan patahan yang tidak stabil. Dalam hal ini perpindahan bukaan retakan (C. O. D., O) ditetapkan. Dapat ditentukan bahwa kalau iD mencapai batas iD" patahan akan terjadi, dan secara praktis dapat diukur dan dapat dipakai sebagai retakan standar dari bahan yang menunjukkan ketidak linieran. Kalau perhitungan elastik dilan-
jutkan:
Q:8o,(slnE) ln sec (nol2o,)
(t.2e)
dapat dihasilkan, di mana 06 merupakan tegangan mulur. Kalau mulur ukuran kecil dipenuhi:
Q=K2f o,E
(r.30)
di mana,l( dan g berhubungan. Dalam keadaan ini lebih baik mempergunakan 1( dan 9.
Baru-baru ini telah diusulkan untuk menyatakan kondisi patahan dari,benda elastik tak linier dengan integral kurva linier "f tidak tergantung pada lintasan, berkenaan dengan energi yang dibutuhkan untuk memperbesar retakan, yang dipergunakan
untuk menyatakan lingkungan dinamik terhadap patahan bahan yang tidak memenuhi syarat mulur ukuran kecil. Ini mempunyai pengertian dinamik yang lebih iDrc ditentukan dengan titik patah asal, mereka menjadi konstanta bahan tanpa menerima suatu pengaruh dimensi dari benda uji. Kalau mulur ukuran kecil dipenuhi, tentu saia Jrc sama dengan
jelas daripada COD (crak opening displacement). Kalau Jrc dan
9rc. Secara percobaanrKT6,diperoleh sebagai berikut. Jrcdan 0T6,diperoleh dengan cara sama. Karena batang uji dipergunakan dua jenis seperti ditunjukkan dalam Gb. 1.27 . Ketebalan pelat B dan panjang retakan a ditetapkan sebagai berikut:
B
dan a>2,5(Krcf o,)2
(1.3
l)
di mana o" adalah tegangan mulur pada temperatur uji. r(16 dihitung dengan persamaan berikut:
bengkok
Pengujian
K,r:;fuf@lw) (1.32)
Benda
uji
Cr
di mana Pq adalah bengkok, jadi:
L
K,":;ffi.f@lw)
beban pertumbuhan retak, dan s adalah bentangan pengujian
--:zp usturpu"qrad ueJn{n uu{{nlunuaur 8Z'l 'qD 'e.{ull1n{ ue{sere{Ip Eue,( ueqeq l-rup use{nrurad ueseralel rnln8uau ludep eEnt 'erues Eue,( uueunE8uod erec ueEuap uelauad rJep uerlrlalal r4eq.raduaw {nlun ueEutr Eue,( ueqeq ueleunEroduau prsgradns IIe^\IJoU uer[nEua4 '{liseld tedutes epuuaE nleq {nlun mludtp e{uqeneq Ip uep C EIEIes 'ualsEunl Eplqre{ Igedes seral le8ues ueqeq 1n1un te>1edtp rudep y elu{es 'rueEol ueqeq {nlun qEIEpE V uep 3 'g ueser0{e{ BIB{eS 'lle^\{Jo6 elules q[ruetu eueurrcEzq ue11n[unueur 8'I IeqEJ 'Bsen1e1 ueEuap ludup e,(u -uelauad u"p BuzqJepas e,(uueeunEEuad '>1eun1 3ue,( uep sEJe{ 8ue,( pualeu snrues {n1un {oooc IIe^\{JoU uESEro{a{ uet[n8ua4 'e.{uuesera>1el rn{nlp ledep 1epl1 t1e1as seJa{ nele {eunl u€qeq B{eur 'Jesaq uuqaq ueEuap Juseq ueJn{nroq Eue,( eteq eloq rJBp l?nqlp e,(uuulouad BuaJeI tde1a1'trlsnpul eJuces Jepusls uetfnEuad uelednraur IIourJg uEs"Je{a{ uutln8uo4 'u€seJo{a{ uetlnEuad rcEeqreq ueselEutr qelepe l'I Iaqel'u,{uueplued r33u11 qayoredrp uep rtn epuaq selu Ip nluouol uet3Eulla4
uep nlueual ueJn{n ueEuep BIoq ue{I{nlulueru ue8uep ul?l eJeo epe e,(ulntuelag 'uuuulauad uBSBJe{a{ eJeJ uE{EIuEulp Iul erec 'e^(use1e ry {nlueqJel 6ue,{ uuuu>1eued se{eq uuJn{n rnln8uau ueEuep uep nluelrel ueqaq ueEuap ttn epuaq epedo4 n1 -uagel uz>1aued ue{ueleueu ueEuap qeler ruledrp >1e,{ueq Eulnd 8uu,{ uetln8ua4 'rse4ggsads
ruue8uaru uEJE{nse{
ndr*1 1trrr1 Euui( ttn Epueq eped ueleu"s{Bllp ledup euarel ue$Je{o{ uetfnEua4
're>1udrp Eue,{ uer[nEued 1u,(ueq u€I{os IJBp n1€s qelup€
uBsBra{ax n'I 'qesrdrel uelseletrp ulEue urEIEp rur qelud
uelolne{ rrcp r{otuoJ'se1e rp ueuruesred IrEp
(se'r)
z1u(u
D-rJ
uelsgao{ ue11nlunuour
9'I lequJ
1o12az1r(u 1o1r3
z6(u 1o121z1eQn1n1'31r1r(u f o)t3:@ lD){
6'8t9 L'8€ |
0'Ll0l g'Lt -
'(€€'I)
9'981
L'999
8t'z ,J
9'n
-,t,,
uBBurusred urulup
ltn SuEtEU (q) sz,
-----]
r
rfn 8uu1eg
:n1uay uer[n?ua6
1[n Euelug
Lr't'qe {!tp
___-]
-,*1--
_r-
!
-
€ rnlual rln
I
,o
SuBlBg
(B)
z -Llrttl
EL
I
\N
13
-
ualsueo)I 9'I loqBI
'(8t-66t S 1IISY) faln-quled
If, tZ l--
lrul
o -o.
+-: t'--
+u3M3J
q"lal uEIBleJ
\l
+uEMeI
I
9Z'0-Z
E,U
uEssJe{a) t'l
1. Tabel Cara pengujian
Penekan
Brinell
Karakteristik berbagai pengujian kekerasan.
n*t*"rr ru*.n.lut
Rockwell (HRA, HRC etc.)
(rr-)
(llR30T, IIR30N
Kerucut intan 120"; Bola baja I I 16"-t 12,
Kerucut intan 120'; Bola baja
500-3,000 kg
Beban mula l0 kg beban total 60,100, 150 kg
Beban mula 3 kg, beban rotal 15,30 dan 45 kg
Dalamnya penekanan
Dalamnya penekanan
Beban
Lr". p"""k*
I
I
t6'-t 12,
Piramida intan
Skala
1.8
Bola Baja Intan Intan Intan Bola baja Bola baja Bola Baja Bola baja Bola Baja Bola baja Bola Baja Bola Baja Bola Baja Bola Baja Bola baja
B
A D E F G
H K
L M P R
s V
sudut
--
Jenis \Vickers
136' l-l2okg
Shore
Jenis P alu intan
3 s
l3Oo,
t'72"
l-500
l
e
Beban I Be penekanan I Luas pe
Beban utama
Dial
100
Merah
150
Hitam Hitam Hitam
/ 16"
60 100
l8'
100
I 16',
60
t6'
150
I
l8'
60
la'
150
l4' l4' l+'
100
lz
100
l)il
150
Merah Merah Merah Merah Merah Merah Merah Merah Merah Merah Merah
60 150
lz'
60
Brinell Bola baja l0 mm Beban 3000 kg Rockwell Penekan C, 150 kg
Rockwell Penekan
I
Rockwell Penekan N, 30 kg
Permukaan 0,132
0,254 mm
I Gb.
1.2t
C,
150 kg
Rockwell superficial Penekan N, 30 kg
I
Permukaan
I
Perbandingan dimensi dari penekanan pada berbagai pengujian kekerasan.
penekanan pada pengujian bahan yang sama dengan berbagai pengujian kekerasan.
Dalam pengujian kekerasan, seperti pada pengujian statik lainnya, diukur ketahanan terhadip deformasi. Tetapi ukuran penekan, beban dan ukuran penekanan, derajat pengerasan regangan, berbeda. Jadi pertama korelasi antara kekerasan yang diperoleh dengan berbagai cara pengujian kekerasan menjadi permasalahan.
i
(H')
Skala kekerasan Rockwell.
Penekan
C
(
bidangberhadapan Knoop) sudut
Luas
Tabel
I x.l.r,,u* *itrol (11,)
,Fvi"r"r, (I1,)
dst) i
Bola baja l0 mmo Karbida
Beban
Kekerasan
1.7
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
r* 'rrurr3drel qrqel suqEqtueu
sv
Ip I IJSV uep
'nlsv
:?r,qtp '(t96t) gtzl-ntu'I pllll 8 a{ rsrpa 'INSV IooqpueH slelehtr 'laqel uEIsunSradueu s+ nrr BuarEI qalo '?,(u?J?qtuetu Jelns IeEe rdelel 'IBf,ueq dnlnc qel0redrp rselaJol urerSer6*
-r,a urr ulrflnrr-.
'(daan)
/
n1l31r\
.l3t,q IrBp nlIE^r-uBEuBEer B^rn)I 6z'I 'qc
t ,L @
m
F' F)
L
USISU?ll ,dEqel u€upeel r?lel/{ relel L1,'r,ry d€tueu
ugEuap zs ueEue8ar eped redues EIrqedV 'rE{BdJol Eue,( n14e.u IJ?p JESeqJel u"IEEq ue{BdnJeru Eue.( 'enpe1 deqel relaur nE13 dulueru ueepee{ Jeletu lnqestp (relaru ntel) de1e1 ue8uuEer ntel tu,{unduraru Euer( qeJaeq 'qepueJ JnleJadruel eped undDlseu rpetral BuaJu{ utEutp relatu n€13 ISISUeJI JBIeIU lnqestp eruelrad ueepeoy 'de1e1 6ue,( ueEue8ar n[e1 tuepEueur e,{u1n[ue1as'tg ueEue8er n[e1 a1 unJnualu ueqel;ed uerpnue{ '1edec tpehel ueEue8er nl{e^\ u,(uue1e[raq ueEuap uep '03 13?ses uESueEaJ Ipelel EJeEes'ue>preqtp ntuegal ueqeq n€lEX '62'I 'qC urelup uullntunltp n1{3,,rr efuuep[req uu8uep JeleIu ueEuuEsr ueqeqnred 'NI 7'g ueEuep ue1e1u.(utp u.{uesetq t33ut1 qlqel rnleradurel epe4
nule ur^le) leferap urBIBp rlec {lll1
Ip{ r'0 uup
'Jes3q
qeppe ueuuqeqruod nl{e,,'r qnreEuad €ueJB{ 'releru uulen{oI sElB ue{Jes€ptp npad rEEult qlqal Jnleredtuol eped ueqEuepes qelal uelen{a{ s€18 ue{reseptp n1;ad qepuer rnlu:adrual 1n1un uauoduo{ nlens ueeuecueJed eped n1t euoJe{ qelo 'WpuoJ qlqel relaru uel?n1e1 (e[eq {nlun Xo0S9 relrlos) tEEu11 q1qa1 rnleredrual eped uelEuupas r{BpueJ rnleredruel zped qepual qelel uElBnIa{ 'telatu uEtBn{oI ueEuap uulSutp -ueqp uurpnua{ ue{E{nruallp u?{B Eue,( qe1e1 u€len{e{ nEIeX 'JIeJ >11111 eped 1e1ep rnluredural uped rpetrel 1o1o,(uaur te8ues Eue,( rdelel 'e8n[ qepuar rnleredtuel eped lpefrel rcp1n1 '(daatc) relaru ue{"Iueulp nlIE^\ zped Eunlue8ral Eue,( IUI lueouru Iselu -JoJaC 'delel ereces Iueqoqlp elqude eurel Euu,( nl{e,ry\ unJn{ ruepp ueqel-uuqepad uep nurluo{ eJeces Is?IuJoJapJee ledep rnl{nJls uep ulsaru uep uet8uq ederaqeg
(daaq) rBIaI
i s'I
' er(ugerEolelelu ue{Il€qJaduraur {nlun ue{uerestp' e,(ustua I erues Eue.( uuqeq rEeq ueeunEEued ruelup ueq€qtue1 rcEeqeg 'e.(uuueunS8uad
urelep Ileq-lleqJeq npad 'lequtre^ Jol{EJ >1e,{ueq lentuatu n1t ue8unqnq euaJe{ tdu1a1 'uewJa{e{ rJEp eueqJapes uetfnEued ueEuap ueq€q uelun{o{ tnqeleEueur 1n1un e,{u -ueeun88uad ue{I{epntuetu leEuus tut ueEunqnH 'qelel uelen{a{ nule {uul uelen{e{
u€p ueseJa{ol ercluz ueEunqnq ueEuep ue"ue{Joq elpesJel elep qepunteg
*'Eursuur-Surseur uenped ue8uep lensas 'uuuleyreq Eue,( Ieqel Ie{€uraru npad e8eqrual uznped nele etuq {n1un
nu BuoJ€{
isra^uol
qelo 'uuqeq lnJnueu BpoqJeq sele rp uE{EJBlnIp Eue,( pq tde1s1 'u?seJa{a{ srlnllp urec rcEeqreq uuEuap qaloradry Eue,( uese:a1a1 lpnre{ ul?l BJEo EpE {BpIJ
1aqe1 rcEeqas
:De[ 'uarurreds{e BJeces lnqesJal ue8unqnq ledepueur (daatJ) lP-letN S'I
1.
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
melar tahap kedua, maka laju regangan meningkat menyebabkan pengecilan setempat (necking) dan sampai pada regangan putus akhirnya bahan patah. Daerah terakhir disebut melar tahap ketiga atau tahap putus. Laju melar yang diperbolehkan pada dalam industri adalah 10 1-10*4o/oljam,
tetapi secara praktis tidak mudah memeriksa sifat melar bahan pada laju regangan yang demikian rendah, oleh karena itu pengujian dilakukan pada orde pangkat dua Iebih besar yaitu: l0-5-10-2o/oljam. Penegasan mengenai sifat melar adalah berdasarkan melar stasioner yang merupakan bagian terbesar dari umur melar. Atau mengabaikan melar transisi dan melar tahap ketiga, yang diperhatikan lama waktu sampai putus. Yang terakhir ini disebut juga pengujian putus-melar untuk membedakan dengan yang pertama. Dalam hal ini daripada hanya mengukur laju melar saja, sering juga dilakukan pengukuran regangan putus. Kalau bahan untuk pesawat terbang berumur 103-104 jam, sifat-sifatnya dapat diperoleh dengan pengujian langsung mempergunakan waktu tersebut, tetapi dalam hal penggunaan temperatur tinggi untuk pembangkit tenaga listrik dengan umur l0-30 tahun, regangan dan umur sampai patah yang terjadi setelah waktu yang lama itu perlu diasumsikan dari hasil pengujian selama l0ajam (kira-kira satu tahun). Untuk maksud tersebut dipergunakan kinetika, karena kinetika dipakai juga untuk penentuan deformasi melar. Dalam hal ini didasarkan pada asumsi bahwa bahan selama melar terjadi dalam proses aktivasi panas yang tetap, tanpa komplikasi perubahan metalurgi. Sesungguhnya asumsi ini tidak benar, tetapi ditinjau dari sudut teknik hal tersebut dapat dilakukan, hanya perlu ada koreksi. Menurut kinetika hubungan berikut dapat'dipakai sebagai laju melar:
b- Ae-Qtar
(l.34)
Di mana i adalah laju melar, A adalah konstanta, Q adalah energi aktivasi dalam deformasi, R adalah konstanta gas, dan Tadalah temperatur Kelvin. Dengan asumsi bahwa waktu yang menyebabkan regangan melar yang tidak berubah atau waktu patah melar berbanding terbalik dengan laju melar, perubahan waktu t pada persamaan (1.34) adalah:
t- AeotRr
(1.35)
Analisa hubungan ini telah dikemukakan terdahulu. Hubungan antara log I dan kebalikan temperatur ditetapkan dalam diagram sebagai berikut: l) Log A konstan tidak tergantung tegangan, dan Q berubah karena tegangan. 2) Q konstan dan log,4 sebagai fungsi tegangan 3) Baik Q maupun log,4 berubah karena tegangan Pada umumnya mungkin keadaan 3) tetapi biasanya dekat pada keadaan l) atau 2). Dalam hal l) T(loe
t*C)=P1:m(o)
(1.36)
Konstanta C(:log,4) harus tetap menurut percobaan, tetapi umumnya berkisar antara l5 sampai 30. Larson dan Millert) mengusulkan bahwa itu tetap tidak tergantung pada bahan yaitu 20, P1: I(log t+20) sebaiknya dibuat sebagai sebuah parameter. Pr disebut parameter Larson-Miller. Gb. 1.30 menunjukkan hubungan antara tegangan dengan parameter ini dengan harga C sama dengan l5 derajat dari pengujian putusmelar sampai kira-kira 2x104 lam. Pengeplotan yang banyak sekali berkecenderungan
')R. F. Larson and J. Miller: Trans. ASME, 74 (1952)
ziqc{ret)
:sasoJd
(O15t) Ct (eseued?[ ur) aue8ell-o3-nsleJ :.lE to ?ppArey .X(r
uzduq"l rnluleru ueqeleJa{ ue1qeqes}p Euuf ueqelud unuog 'ueuodtuol
:fip m!truls nluns ueeunEEued eped lepepueru eJ?ces uuq?q elusnlnd ruulep "ur -sln rrBrad EueEarueu ueqelele{ rpef 'qepueJ qlqol Eue{ ueEueEel BpBd snlnd uerle usr1eq ul{Euntu 'uel8unlrqradrp ue8ueEal uzlesnuad Bueru rp uu"pea{ ruzpq 'ueEu -s8al tserluasuo4 edu4 JnDInJls ueqeq Bped {rlels {rrel uet€ru{e{ g/ I uep Euern>1 uz8u epud rcdurnfip eEnf uep 'Euelnraq ueEueEal qalo ue)tq"qosrp q"[al uaqeled -eEa1
uBqBIaIe)I 9'T '{oooc 3u11ed Eue{ qeluosuutr l ralerueted 'se1e rp raleuered eEytal rrep u"{trunlp ludep seuud uuqzl efeq qelunfos ruef v1l xZ erl{-Brr) euel Euu,{ nl{B/( ueryodelaru qelet 4r1p EpBlrrEX {nlun releru snlnd uerfnEuad lseq uuEuap ",r\qeq 'uroq-fqraqg ralaurered lnqasrp Eue.(
(zv
(8€'r)
eog
'zlO)-t Eo1-e4 :1edup
-tel '(Z usepea{ lrquuEueu ue8uap udulnfue1eg 'uosu?I l ralarueted u?{"rueurp zd
(ol-t)@r Eol-/
0g't)
Eo1):z6r :qBIBp" rcurradrel
ueele,(urad ll{Ipes ue8uep ednres ralatuBJEd '(eaft €'S I) zruur/J3>l S'I + errl-eJl1 u.(u -uBqBIBsa{ 'ruqrue8 urepp ue>11ntun1p Euer( uelurle^(au Eue,( IB^Jolur uep ueEueq -ru1lred tttelep uep'(e61i Z'19) zurrnl!E1 9 uep (eaft ZOt) rruru/gE1 0l ueqeq eped Eurs -eru-Eursuru ledeplp ( uelnq 0I u?p unqel 97) ruel ,0I x z eru8los (r0l x l'gI :rd) o0g9 u"p (e0I x L'Ll:td) eped releu snlnd uelen{e{ 0t'l 'qC rre( 'relaru rJep Brrreln "gg9 ',,(Eun4Eue1 sue8 uelednrsur B,(urunrun) snrnl sue8 rrduuq B^rnI uu{Errreurp rul 'rEuaq m{elB,(ueur IIllt-{llJ1 slrBD IB^relur %96 'snrnJ qelepe {llsrtEls ueEJrlrrd
lI-!N gI-rJ 8I
'ru"f r0I y7 rudues :nl{BA\ 'f,.00t uep '0S9 'grg9 :rnleradural 'JelM l-uosJBI raleure.rud uu8uep
E[Gq epell (atn1dnt daatc) nlaw-sn1nd ueg[n8uad 1.rup uuruln
t-01
8I
x('i
LI
3o1ag1).1
u,r.rny 0t't 'qg
:7 SI
9T
Nl
-l o p
(D
s6p
\-\i>
L)
OIff
\..&
E
n
*ro{\e g.<3>
\-\q
0t
u?qelala) 9'l
l.
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
retakan lelah)-(perambatan retakan lelah)-(patahan statik terhadap luas penampang sisa), oleh karena itu pencegahan masing-masing perlu dilakukan pada setiap tahapan proses tersebut di bagian yang paling efektif Menghindari patahan statik pada tahap akhir tidaklah efektif karena patahan pada tahap itu tidak stabil. Tetapi perlu dipelajari secara seksama pada titik mana terjadi pengalihan retakan menjadi patah yang tidak stabil, karena hal tersebut mempunyai arti penting secara teoritis dan secara praktis. Terjadinya retakan tidak dapat dielakkan apabila pemusatan tegangan di dalam struktur dan komponen tidak terhindarkan, kalau sebelumnya ada sesuatu yang berhubungan dengan terjadinya retakan atau retakan tak tampak atau inklusi dan presipitat yang mengakibatkan pemusata tegangan. Jadi hal tersebut perlu dipelajari dengan maksud memperlambat perambatan retakan. Dalam hal ini perlu memahami sifat khas perambatan retakan, terutama ketergantungan terhadap tegangan dan panjangnya retakan'
1.6.1 Asal
retakan
Kalau pengamatan dilakukan terhadap permukaan rata dari suatu batang uji tanpa takikan, yang dibebani berulang-ulang, perkembangan dari pita slip berbeda diban-
dingkan dengan yang terlihat pada batang uji percobaan tarik biasa. Kelanjutan lebih jauh dari tegangan berulang memperlebar sebagian pita slip, di mana tonjolan halus yang disebut intrusi dan ekstrusi terjadi yang perlahan-lahan berubah menjadi retakan kecil. Dalam hal ini patahan lelah terjadi sejajar dengan pita slip. Salah satu pencegahan kelelahan adalah mengendalikan retakan mikro tersebut. Menurut percobaan suatu retakan mikro berasal pada tahap yang sangat dini yaitu 0,1-0,59'lo dari umur kelelahan. Tidak benar menyatakan bahwa terjadinya retakan hanya penting dengan l/1000-5/1000, tetapi perlu dimengerti bahwa kalau terjadinya retakan dalam satu minggu dapat diperpanjang menjadi dua minggu, maka umurnya dapat diperpanjang 20 tahun.
Dalam kelelahan logam walaupun retakan lelah tergantung pada slip, retakan lelah tidak terjadi pada tegangan mulur yang tinggi. Mulur pada pengujian tarik dan regangan mulur yang disebabkan tegangan mulur uji, diteliti dari hasil pergerakan jarak panjang dari sejumlah banyak dislokasi, sedangkan slip yang diperlukan untuk pengembangan retakan mikro dalam kelelahan terjadi pada mulur mikro yang jauh lebih rendah. Salah satu dari alasan itu ialah pembentukan sekala mikro dari dislokasi di sekitar inklusi dan perambatannya. Sejalan dengan itu bahan yang bersih dari inklusi menunjukkan umur kelelahan yang sangat panjang. Dalam hal beban lentur dan beban puntir telah dikenal jelas bahwa permukaan melingkar dari batang uji mempunyai tegangan maksimum dan retakan lelah terjadi pada permukaan, dalam hal tarikan dan tekanan yang berulang-ulang pada tegangan yang merata, juga retakan lelah terjadi pada permukaan. Beberapa contoh telah dicatat bahwa kalau permukaan dengan pita slip yang diakibatkan oleh kelelahan di elektropolis setipis ukuran butir, maka umur kelelahan diperpanjang. Fakta terjadinya retak lelah pada permukaan bebas, menyatakan bahwa keadaan permukaan sangat mempengaruhi ketahanan lelah bahan. perlakuan permukaan seperti pengarbonan, penitridan memberikan peningkatan kekuatan pada lapisan permukaan, dan terjadi tegangan sisa berupa tegangan tekan pada permukaan, hal ini meningkatkan kekuatan kelelahan. Sebaliknya kalau terjadi pengurangan karbon pada permukaan, kekuatan kelelahan menurun. Tegangan sisa
yang berupa tekan disebabkan oleh deformasi plastis dan perlakuan pelarutan (pengerasan presipitasi) meningkatkan kekuatan kelelahan, dengan penggeseran
ii:r.,"
-c.turol
uelltlola{ {ssnJetu uep 'lnfuelJeq ue{e IseJqB 3{"W '{Bluo1 Euuptq
:;1u3 Jpetral nlelas 'usu31e1 ueEuep Jlieler ueleloErad gp"d 'ug{assE ueEuop :z-re--;la.rad pped Btla{eq Eue,( uauodruol )te,{ueq Ie(unduau uISoIu qenqes
rm:
uusnuex L'l 'delueru erDl-Brr{ u€{"18{rp ledep sele Ip ue{Br"lnlp Eue,( ueEunqnll'Z€'I 'qC uu4lntunlrp uettnEued IIsBq IJep n18s I{EI"S 'ueeunEEuad ueepue{ Ile{epueru
urBIEp
Eue,( ueupeo{ Bp?d Jn{nrp u3{€1eJ ue}BqueJad nlul nep>1 JnIIIn ueEunlqrad Inlun rcIgdrp l€dep eEnl 'euelred uele>lapuad rcEuqas 'sen1 3t1u1or Eue,( ueEueflal r{Eragp 111slpp rzledrp ledep rde1e1 'eurnduras q"l{upll tu-t ueEunqnH 'ug{?laJ Euetued eped EunluuEral ueEueEal seltsuelul Jol{gJ uIelgp ueqeqnrod qeJeep'ueEueEal ue{lpq qeFunt-N 'uu>1e1ar Eue[ued-7 €uBIu Ip
)fV uep ueEuBEol-.o (oe
(rlro3:1 ;w)oc:Y 1Y
'r)
r tsrJEd rJEp leduro lelEued uBJnlB qelupe reledrp Euuas Eutpd Eue,( ueEunqnll 'deluuur unloq qrsetu delEuel Eue,{ ueEunqnq rde1a1 'qe1ay 1u1or uelequrerad n[u1 teua8uau qeloredrp l"dep "l(ullseq .8urluad rpefueur {eleJ uel"qtuEred uBp uB{n{ellp wlel rpnls 1e,(ueq qelurntaS rJEp rsrpuo{ uep rJepuqlp ledep {BpIl ug{eleJ efulpgfJel B{e1u '?lntu {BleJ ueEuep ednras Eue,{ n}enses n313 JnUnJls uped ledepral ueEueflel uul€sn1llad eltqudy qslel uBrlulal u8lBqrusJed
z'9'l
'(ualoqg
ernlesy) (SSOI) ggt '(EunseJ. lerre1e6) ,,uo{lqs otxe7,, :'I
I
'oloure^\e)
'uuqulele{ uulun{a{ upud ueulnru.red uusurelel
quu8ue4
It'I
'qO
qeled redures ue8ueln ue8ueyg
.01
sOl
sOl
09
',j @
OL
ueelnurred u?{eqtuauod
09
urseru ueef:eEuad qelalag
0c 0e
!t ts
x x DT
3
ueEprJlruad
0a
u€srloured + uEDplrlluad
00I
'ua8orpq uesuloSe{ uBp {rJBl esrs ueEueEe}'uE{I{31 qnreEuad euaJ"I {npul 1ueEol IJEp seJa{ I{Iqal Ipgtuau uee4nuuod undqsaur Eue,( gseq ue{IJequeul ugu{nul -rod uestdela4 '3ue1q tpe[uaur uee4nurrad eped ue8ueEel l?snuod sueJu{ 'u"qelola{ u?lEn{a{ 6Eur1 ur4eur u€B{nruJed snlEq ur{?u 'ueelnured uBlen{e{ dupeqrel usqBqruel reEeqeS '(ts.t .qc) ququslraq uBqBlala{ uulen{e{ eE8utqas uB{le{EuI}Ip u,(ulntueles Bsrs u?EuEEal (7uruaad 7or7s) srurnu lordureslp uep (lso1q puos) 4sed gpe ulsalu ueEuep lordruastp qelelos 'ruur I'0-10'0 Pqeles uestdel eped usts ueEueEel ue{?fJa{rp Eue,( ueelnured epe4 'ueqelalal uelun{a{ ue{unJnueu UEB{nuJod eped 1rre1 udnroq 8ue,( usts ueEueEal e,(urypqag 'uBEIn1uJad epgd dll{eJe uzEueEol uesnea) L'l
r :
1.
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
T.P.45'
o a o
\'z N
v L
lo-4 J( 16
.F J
Ao:78,5 [MN/m'z] 3
x
10-6
10 /l(
50
Gb. 1.32 Perambatan retak pada baja karbon rendah. (Nakazawa, H. dan Kobayashi, Bull. JSME. 40 (1974), 2712).
100
(MN/m3/'?;
Baja perkakas l,2o/'o C Baja 0,876 C Baja 0,4/o C
Besi Armco (Baja dikeraskan dengan
Ni Zr
100
200
Kekerasan Vickers
400
500
H (kelmm')
Gb. 1.33 Hubungan antara abrasi relatif e dan kekerasan Vickers dalam abrasi kekasaran. Untuk logam murni: e:bH, Untuk baja dengan perlakuan panaSi €:66 +b' (H-Hi di mana D, D': konstanta, e0, Hn: e, H. dari baja yang dilunakkan.
86-I (rE6I) 8 '8uA 'r{rew'ros 'd?t 'llng :otollI€{ue^
'N(r
'r[n 8ueleq Ep€d ureSol B,(uloduauou IUBreq
i::: i:up grteEau rsprqv'ltuedr rad rulnd 15 :uerelnd'zurJ/8l 7:dep1 uBu€IoI 'rrlol getuq.raq 1[n 8uuluq uuEuap Iseq ulrulr lsuulqulo{ lrup Isurqe ucququad ,€'I
'qO
urcurc uerelnd qu1un1 009I
000I
EvIv ]d
v
8I
009 tr
0
us
0001
"L
tz
4 /
nJ
009
ld ll^l IV uS
l
,Y1
09-
0
d
-/
0sts
x
n3
I
I
IN/
'n 8u?l?q
00r
B.
0q
/
0sl
UIJUIJ
rserqv
Iserqv
ec
tN,/
1,"
002
u?p 'BfuueepaqJed ll{lpes 3ue,( u,(urst1 EluelsuoI uuEuop '(€ IJBp (V Bures Eu?.{ Ielslr{ ISI{ u€Euep '(ZYep (S '1eped uElnJEI uep uenped Inluoqueu qepnlu Eue,( uuqeg (Z '1epud uelnJBI uep uunped {nluequeu qesns Eued ueqeg (t :qelEpE
nlr rssurquo) .ed uroulo ueEuap ugqnluesJeq ttn epuaq suEIU Ip Epola1II qoluoc ue{ -1nfunueu ,€'l 'qD '(rototueluu1 qalo lcurradrel ErEJos Illellp qe1e1 ue8ol Iseulquo{ sele uusnee{ ueepeqJod 'rfnrp nped ueqeq detlas n11 eueJe{ 'lepuels tqnuauaru 8ue,( ueqeq epg {spll p13ua1 uesn€3l Ieq uIBIeC 'ueu,(uuged tpu[uaru serunlad ugqesgq -ured 1e3rs Bleru ,serunlad rulg ledepral eruules pufral nFad 1ep1f lseqo{ €uarc) .1e13ua1 u€snee{ ue{slueulp ruI ISEJqV '1nluepeq IsBIqB elzur 'qestdrel nlt uelol -uol .urBI rsrs uee{nurJed eped ueleduauad qelo uep 'rueEol Isaqo{ uelqeqa,{uaul IIsa{ uelotuol 'Jllelar lera8raq u2p uIEI EIIIas nlBS uzqnluesJeq nll ueg{nruJad ue8uesed nepx .ue5gurnled ue>leun8radtp e,(uurnun Euelu Ip 'snpq le8ues Eue,( ueelnur -rad uped qBIeI 'ulsnpul Ip uESnEaI IBueEueu uelnterp uee,(ueilad 1e,(ueg 'rusaq qrqal Eue,(;r1u1er uesnae{ I{IIrueu selal qtqal Eued
ugq2q rde1a1 ,puolsrodord ue8unqnq trep Eueduiluaru tEEutl qlqel u,(uuusurelol uep seued uenlepad ruEIBEuauI Euz,( ueqeg't€'I 'qD rll"lgp uellntunltp IlJodos sJe{JrA uEsBJe{eI usEuap IIsq IsBIaJo{ rc^{unduraru 'a '11uetp Eue,( efeq uep IuJnu
uruSol rEuq 3r1e1er u€sneo) 'qd BuoJBI IsBJqe u"sneel depeqral JIIEIoJ 'tunruls4eru Eue,{ lgtseds uusnee{ nlel rcdundurou seledue sege{ qalo IseJqB uesnee{'ueEutpueq UESaJOE uESnBe{ lnqesry IsBJqe eueuouaJ -rod re8eqag 'uIcII uee>lntuJed uenseal nele
up{rJgqr.uau nqep uurndlugc ne1e 'selradruu sBlJeI 'seJa{ ISEJqB u"qeq ugEuep u€salo1lled 'JesE{ ue?{nrurad ue>1qeqe,(ueu serarl Euu,{ usqEq EuaJs{ usSaJOD 'qe]?d uep e,{ulsEunJ uuEuellqe{ ulseru uauodurol lues nl?s BpEd I?dtues qered qrqal tpefuau snrel Eueque{Joq e[ulntuules uesneex L'l
l
40
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
60 50
/40
30 ;r
i:U
!\
<E
p:&7,, / lo 0
0,4 0,8 1,2
I
,6
2,0
6t5
(af
.q,Y
Laju uji (m/detik)
Gb. 1.35 Pengaruh laju pengujian dan tekanan terhadap abrasi besi cor.
5)
Bahan dengan keausan terbesar, dari bahan sama, berurutan dari mulai keausannya yang terkecil meningkat ke keausan terbesar. Keausan menerima pengaruh yang besar dan rumit dari laju pergerakan relatif dan tekanan pada bidang kontak. Keausan kumulatif antara permukaan halus pada tekanan tetap menghasilkan harga maksimum pada laju pergerakan relatif tertentu. Makin besar tekanan kontak makin besar harga maksimum itu. Gb. 1.35 menunjukkan hubungan antara tekanan kontak, laju relatif dan keausan kumulatif untuk besi cor. Sekitar laju relatif pada keausan abrasi maksimum terjadi keausan goresan. Pada sisi dengan laju lebih rendah dari harga maksimum, yaitu di bawah a-b, lapisan oksida terbentuk dan ini adalah daerah keausan oksidasi terpusat pada tempat jatuhnya oksida. Pada sisi dengan laju lebih tinggi dari harga maksimum, yaitu ke sebelah kanan dari c-d, di mana pembentukan panas lebih besar dari pengambilan panas,
temperatur mungkin menjadi lebih tinggi dari titik cair di lapisan tipis pada permukaan. Ini dinamakan daerah keausan fusi. Luas daerah e-f pada gambar dengan keausan yang lebih besar adalah daerah yang ditentukan oleh keausan goresan. Sebagai tambahan kepada apa yang telah dijelaskan di atas, ada keausan korosi akibat
zat kimia dan proses elektrokimia dari bahan pelumas dan klad permukaan demikian
juga keausan fret yang menyebabkan kerontokan oleh retakan lelah lokal karena tegangan yang berulang-ulang dari persentuhan yang tegangannya lebih tinggi dari batas elastik, seperti halnya pada kam, roda gigi dan rol.
1.8
Pengaruh lingkungan pada kekuatan dan patahnya bahan Lingkungan yang bersifat korosi memberikan pengaruh besar pada patahnya dan mengurangi kekuatan putus. Korosi merupakan proses yang lama, yang tidak begitu efektif pengaruhnya kepada kekuatan dalam waktu yang singkat, seperti misalnya pada kekuatan tarik, tetapi lebih berpengaruh pada kekuatan kelelahan dan kekuatan melar. Di bawah ini diutarakan mengenai patah terlambat. Satu macam baja yang kuat
FrT:-rr uusIIIBf llE{lJaqueu Inlun uE{n{PIIp JIq{E {npoJd {n1un {BsnJaLu {31 uEtf :l?1:1 s{BlyIBJBJ IJBp seqeq Euel( uuqeq Iu'{undurau utlEunur {3p11 Idelal 'llce{ uaul{Sunulo{'ulsnpul ueqeq IJEp Is{npoJd sasord uIBIep
tsiues ueqeq
IBJEJ el(uepu
Iesnleu {Bl uertn8uad {nseuual uellnEued IeEeqJaq uE{"u€s{BIeuI
uEBueC
IBsnrau {Bl UBI[nEuad uBp uBqBq
lu]uJ 6'f
'qeled uslelna{ cty earcq IrBp Is{npered mEeqes .uaEorprq rsdJosqs uBp rsoJo{ qalo uu{qBqeslp JeJSoIulE leql{e {Epuluaq 8ue.( r{elEd IuEIeEueu lEdep B{elu 'JeJsolule ul"Iep s?nl EJ?cas u?{€unEJedlp u?q?g 'uEEueEal qelo '3IIuI{oJ1{ela ledeoJedrp JIl{e Erc,( ureEol Jnl{nJls Inlslaul IsoJo{ "fuu2leqrueled ue8un{Eurl nlgns Iuelsp IpEtJol 8ue,( 'ueEue8el tsorol ue{qeqaslp Suud eEnt epe rd€lal,uaEoJplq uESBleSe{ u"{qEqasrp uelefueqe{ ueq"}Bd'Jllnq selullatu uep Jllnq J€1u3 nlrEl( ueepBe{ Bnp u?{nluellp lequmlral q"lEd Imp UEI{813d ueE{nuJed 'l?{Eurs Ip"fuetu E^uqBlud nll€1r\ u€p ,ueEoJplq JEpe{ e,(u1elEuruau u"Euep Isnses 'unJnueu Eue.( qelal sglpq ugEuop uEEunqnqreq leqtuelJel r{Elud uBEuBEal seleq eA\qBq w{?iB{Ip 13dep ruIs IC (1eque1re1 qeled N-S E^rn{ BBnI ue{"Iueulp lnqosrel ea.rny) 'lu.:el rZ-9'0 utueles Jo0S eped B[uuEISeuBIuaIu ueEuep 'BSIIoJI{ala EJeoos uB{qEqIuElIp ueEoJplq Euetu Ip '(oIN -rJ-lN e9q) OnE ISIV efEq tuelep BsIs usSorpll{ qeqnrelu ueEuap qEl€d nIIEA\ u"p ugqaq etetue u2Eunqnq u2rn1n8usd llseq u"{Infunuelu 9€'I 'qD '{llels lnqeslp BEnt {nlun u2{nlJadlp Eue,( nl{E,t\ uep 'IB1oJ ueqnqtunlJod nfel 'ueEuefel :e{uBpB uBSuep uBBuoIJeq qBlel q31€d ueEuep Bdnras IUI ?lefoE EuerB) 'lpeFal rur uletaE ,qe1ed
qeled Eqrl-Eqll 'llqels {Epll Eue,( ueqel"d ue{q"qe.(ueu {nlun dnlnc qBlel efulu"pp nele>l uep 'ueqelueqelJod l€qtueJeru uep IpB[Jel uElEIeJ B{EIu 'uBEun{EUII I{nJEEuad
euars{ qrosqerp uoEorprq .u3{r{e1 IB{8uBd rm( '18qlu3lJe1 qE13d u?{Blusulp
rur .srlsuld rwruJoJap eduel qeled eqll-eqll 'n1ualra1 n1{E1y\ elu€les {1131s ueqeq IJeqIp
'{!l!lorl{el0
BrBces
uo8oJplq lreqlp qulalos EIlq Bpoqreq nl{u^r luBlBp lot6I BpBd uuseueurad qolo Bpaqreq Eue,{ usls ue8orplq uB8uop or€t ISIY B[Bq luqurBlrol qeled nl{B^r B^rnX
9€'I 'q0
(tue{-) qel€d nUEl(\
000I
OOI
OI
I
I0'0
I.O
ueseueruod urel g'0'uaSorptq traqtg u?s€uBured urE[ €'ue8o]prq
u?s€ueuled tuef
I
lraqlCm
'ue8orplq llaqlc
N
OOI E ueseueruad ruul 71
'ur'orp,ql ,r"q,6i],
uusuuerued uref 31 'ua3o:ptq ueseueruod
ue[
921 @?
osr
,traqt6
77 'uaSotpIq ueqIO
uaSo:prq uetraqured
5
i
sLt
eduel
NZ 9ZZ
{?snreru 1et ue1fn8ued u€p u?qeq
]ereJ 6'l
1.
42
Pengujian Dan Evaluasi Bahan Industri
juga jaminan tidak adanya cacat yang membahayakan penggunaan. Di samping itu untuk bagian-bagian dan komponen utama, pengujian tak merusak dilakukan pada saat pemeriksaan reguler. Dalam ini cacat telah terlihat pada pengujian akhir, tetapi ada kemungkinan menjadi parah selama waktu tertentu dalam pemakaian. Hal itu terjadi karena kondisi yang berbeda dengan yang ditetapkan pada design atau memang diharapkan terjadi retakan lelah dalam pemakaian, sebagai misal pada komponen pesawat terbang. Jadi perlu ditentukan apakah terjadi pertumbuhan kalau diperpanjang waktunya ataukah mungkin akan menjadi sebab patah jenis lain.
(l)
Pengujian pewarnaan Cara ini dipakai untuk medeteksi cacat dengan penembusan zat pada celah cacat di permukaan. Cairan fluoresen atau cairan pewarna dipakai untuk maksud ini. Yang pertama diamati di bawah sinar UV dengan panjang gelombang 330-390 mm, dan yang terakhir diamati di bawah sinar tampak terang'
(2)
Pengujian dengan bubuk magnet Kalau bahan yang dapat dimagnetkan, misalnya baja, berada dalam medan magnet, fluks magnet pada baja akan terputus oleh adanya retakan atau inklusi di sekitar permukaan jadi bubuk magnet akan diabsorb, kepekaan pengamatan sangat tinggi kalau konduksinya baik.
(3)
Pengujian dengan arus EddY
Kalau batang uji ditempatkan dalam lilitan yang dialiri arus listrik frekuensi tinggi, maka arus Eddy yang mengalir pada batang uji berubah kalau ada cacat, yang akan memberikan induksi perubahan tegangan listrik oleh impedansi lilitan atau dalam lilitan sendiri, jadi dihasilkan sinyal listrik. Cara ini dipakai untuk menentukan bagian yang tidak pejal dilihat dari amplitude dan fasa dari sinyal tersebut.
(4)
Pengujian penyinaran Dengan mempergunakan sinar X, sinar gama dan sinar netron yang memiliki daya tembus besar melalui benda, memungkinkan untuk mengetahui adanya cacat dari bayangan pada film yang ditempatkan di belakang benda, yang menunjukkan variasi intensitas, karena perbedaan absorpsi sinar oleh rongga dan kepadatan di dalam benda.
(5)
Pengujian ultrasonik Gelombang ultrasonik l-5 MHz merambat dalam bahan dan memantul di tempat cacat, dari diteksi gelombang pantulan dapat diketahui adanya cacat. Untuk memancarkan dan menerima gelomgang ultrasonik dipergunakan kristal barium titanat atau lainnya yang mempunyai sifat efek piezoelektrik. Gelombang ultrasonik memantul 100% dari celah dan retakan, oleh karena itu, kepekaan pengamatan sangat tinggi dibandingkan dengan pengujian dengan penyinaran yang tidak dapat mengamati cacat kecuali jika benda ujinya mempunyai ketebalan l-2 inch. Akan tetapi yang terditeksi adalah puncak gelombang pantulan yang memerlukan pengalaman untuk menentukan keadaan cacat pada bahan.
(6)
Pengujian pancaran akustik Kalau deformasi plastis atau patahan terjadi gelombang suara dibangkitkan oleh
pembebasan gelombang tekanan.
Hal ini dinamakan pancaran akustik yang
7--
'ursatu
ueuoduo{ ruElep uBEuEEel rsoJo{ {ulal nelB q"lel {"lar Is{elepuoru {nlun rcI"drp l"d?p 'BuJndruas ?J?ces ue{sunEJedrp npp; 'L{unq uu{qeqofuau deEEuurp Euu[ ept -aE nlens rEreua u"p rsuen{e{ 'uerpe!a1 qepunt'eurpalrp Eue,( EuuquroleE rselgrldure tE,rrl esrluueEueru uuEuop uep 1rr11a1aozard ueq€q ueleun8radurour ueEuep Eue,( urec ue>luunEradruaur 'u.tens Eueq IruosuJlln uer[nEuod uped ueEuap "rrres {nlun 'nrcq Inluoq {esnrou 1e1 uerfn8uad uepp ue4eunEradrp -ruola8 rs{elepuaur
Iesnteu Iel uerfn8uad mp ueq?q IBJeJ 6'I
\
v'lnillt a B'i "
tluottB)'l
Lt:'i
)TI.II
:-r-j.x? ueFeq rp ue{ErelnJp u"{B u,{uqoluoc'qepuer qlqel nule JBlueI rnleradural r:eJ ueleun8radrp Euer( ueqeq uulrzsepraq qBIepE sele Ip uurtlturad reseg 'delueur qulel selu rp ueer.uusJed enpa>1 e,r\r1uq s€lef ':ieifnEuad Irspq qoluoc ue41nfunuau lg'I 'QC 'ro rcEeqas rnlereduel ueqeqnrad uup tgf'I) ueeuresrad 1eq11au ue8uop tenqlp eEnf ludep (17't) ueuuesrad uep'Ise{olslp dasuol ueleunEraduraur ue8uap rJool pJeces qeyoradtp ludep (0r'I) ue?ruesJed 1epr1 uu8ueEer n[u1 uep
(rt'r)
rnluradual epqede u"q"q
"1u31suo{
tpetuaru
3
uup
'qEqnreq Ip
Br
"ueur
ztt-PC-{:%
:ln{rJeq rcEeqas uelselattp ledep etuq u"p Isaq ueqeq r8eq uee,(uugad tpefuaru Bue[ 'cJ szleE-1et1 IsIsuPJl rn]eradruol e.(ulntueJaS 'BruBs
Euef uequq rrep yeE8unl IBIsIDI rnlnu usten{el ue{elsllp ludep to tpe[ '1ou tpel -uarrr enpe{ nlns eEEurqral {81 resaqradtp p nep{ uuetuesrad trep selat qu1a1 llradag 'o/oz'O rfn ueEue8al ruledrp B{Bru nurluol 1pe[re1 rnlnu elrqude uep'qepuarel Eue,{ rnlnu u€1en1a1 reledrp e,{uunrun e{eur nulluo{ {epll eJesos gpepal Jnlnur eltqede 'rnlnru uel"n{a{ rz8eqag 'Jllnq Jeieurelp l{elup" p uvp 'r1lnq uurn>1n eped Eunl l uep!o'rnlnur ue8uuEal qelepe ro euuu rp -ueE:al 1eprl 8ue,( uuqeq Bluulsuo{ qeppu
(ot'r)
ztt-PIl!o:Ko 'Jnlntu uuEueEel ueEuap
ue8unqnq rei(undueru Jllnq uern{n uuEol ue1e,(ueqe4 t8eg 'e,{uorlllu Jnl{nJls rllnq snleqradruau ue8uap eureuad u?{n{BIIp ruu8ol uuqeq tEeg 'e,(urnUnJts lmn lrca4rodruaru uu8uap ue11e1Eut1tp ludep glsnpul uuquq uelen{e{ e.(uurnun epz6 -
?
rllnq uBsnlBq8uod u8Euop uBlBnEuod l'7,
'u,(uuulen{a1 r4leqraduau' qeppe uuq"q tEolou1a1 tuepp nfnllp aue,( Jlt>lafQo nlus I{ules nlr Euars{ qalo 'uz8ur.r lenqlp upr{Bq epqude ua)teu?s)tellp
ledep u,{ueq srllerd ueeunEEuad 1uq 1ef,ueq tuBIBp 'erel rcSeqreq Inl"laur Jaqruns leuaqEuau uep rsuolsga t4eq:edruatu Sutdrues
tq
'ueEutr ueq"q ue>lutEut
-rp eEnt 'ueqeq depeqral ueuel{Elel uelnlrotuaru uf,ueq Sued 1n1un ue{qug 'uuEutr nlr Elaretu ulqedu letuaqlp ledep ruluq ueqeq uep zEuuel 'e,(uurc1 uup tde B13Je{ '1ne1 1ude1 uped llredas eselq ueuunEEuad ederaqaq eped u8n[ uet>lttuag 'uesnr"qal nlens qeppe ue8utr ?uzf, rn11nr1s uauoduro>1 tefunduaru '8ueqral lerrresad feg
IUISN(INI NYHYS IYNCNUd UOIXY.{
2
c
ts
2.
Faktor Penguat Bahan Industri 30
Nr
-E €oo
<
b0
*
Eqo
A\
E
Ia \c
-20
_/
-60
U
.b
(E
>5 \l
*zo
-/Z
.sa
o
:Z
20
<'e
v\
-
100
-
140
-
180
o o
F
Ll\-
0
\\
a:20"C, b: -130oC, c: -142"C, d: -158'C, e: -l80oC, f: -190"C
Temperatur transisi l: Pengujian Charpy Temperatur transisi 2: 50o/o patah Temperatur transisi dari pengujian tarik dengan takikan, 3: Temperatur di mana COD: 0,5 mm. 4: Temperatur transisi tegangan patah rendah
,-<--
246810 Ukuran fu1l1 -rl21rnrn-r/21
Gb.
1.37
2.2
Pengaruh ukuran butir pada berbagai temperatur transisi dan kekuatan mulur baia lunak.
Pengerasan larutan padat Pada pembahasan kristal tinggal, jelas bahwa logam murni mempunyai kekuatan rendah. Oleh karena itu itu untuk memperkuat bahan, dilakukan juga usaha menambahkan unsur paduan. Akan dikemukakan kemudian bahwa terdapat fasa padat yang disebut larutan padat, yang dibuat dengan menambahkan berbagai unsur. Unsur yang ditambahkan disebut unsur terlarut. Larutan padat jauh lebih kuat dari logam mur-
ninya. Bagi atom terlarut diketahui mempunyai banyak faktor seperti: perubahan dimensi, di mana diameter atom berbeda dengan diameter atom matriks, sesuai dengan itu modulus kekakuan yang disebabkan medan regangan elastik mendorong peningkatan modulus elastik di medan antar aksi dengan atom terlarut, faktor lain adalah faktor elektrokimia dan lainnya. Tabel 1.9 menunjukkan contoh yang Tabel
1.9
Peningkatan kekuatan mulur oleh konsentrasi cacat kisi dalam kristal. Modulus kekakuCacat
AI
Atom substitusi
plt0
Cu
Atom substitusi Atom substitusi
pl20 pl16
Fe
i
I
I
I I
t
Atom substitusi
plr0 plt0
F tengah Ion substitusi monovalen
pl2,s Pll0o
Ni Nb KCI NaCl
Karbon interstisi
Al (dicelup dingin)
Piringan kekosongan atom
Cu (diradiasi)
Atom Cu interstisi
Fe
Karbon interstisi F interstisi N interstisi
LiF (diradiasi) I
an per perbandingan atom
Nb KCI NaCl
2p 9p 3p 4p 2p
Cl Interstisi
tp
Ion substitusi bivalen
21t
*Harga yang diektrapolasi dari l00ppm.
7 'sr:dslp uulun8uad qa;o 4uunl ufuq rnlnru uBfBn{a{ uBquqnred 8€'I 'qc .
i:",-
' :r gl'0 efeq ,uno:g-,(1s,rosso) : O ur8urp dnlac uEenued'erlse'I : €)
'OEf,l 'toz1y ,.OIS-eC ,rIDze,(rW ,rerul
)
(3ut8o qcuanb)
edurp dnlac u?"nued N-JC
'iperr1\-qe) : O
(7,1_uJ)7r1
Y
9zt 00r 9L o o
.4
4
0s
%9o'I 'YoL'o eleq, '{)tp sueqou %gn'O B[Eq 'IIp ?rnuBI?N J %el'O Efeq 'elElrun)J
)
oN-lN-uW (r-tuc)r-6,
It),
;t)
.\v t@
:o
t.rrr,
0zsr0ts0 O)
k
?re
0@
x'
1
-o
.4,
^-s !.6 098 ct\
/d)
x
G
001
epBd uelen{o{ rqrqoleru Eue,{ p{edlp Eue,{ tsradslpral ewJ tnqesrel pns{elu
)tnlun 's{rJl"ru ueEuap rs{earoq {ep(l Eusf rsredsrp u"3uap r33ur1 JnlBJedusl eped Jadns uet?nla{Jaq Eue,{ ieped uelnJ"l l?n{Jedueu {nlun IrBq Eurlud u"IuEJesrC 'sEuEd ueqEl uur{Eq tuepp
ue{e{nue{rP ledep qotuor nl€s 'tueEol uuqsq {niun
'urBSol uur{eq rABq Bped rr8p 'AJ uBp JII uErEeq EpEd ue{e{nure{lp r{Elel ruedos {ILuBreJ uup lolullod ueqEq IEeq ue)tn{Blrp uEquq uelelueurp lnqosrel u"qBg 'JIl{oJa BrBJas IB{uEq qrqal 3uu,( 'l1soduro>1(uElenq 1En{ rpEfueu Eue,( 'qsp lBJas Inqnq ueJndr.ueJ qelo lBnlJadrp Eu?{ ueqEq eduJeqeq uelpseqEuaur {nlun ln[u€1 uelEueqtuallp qelel Isredsrp uulen8uod €teq eped IsJedslp uesuJo8ued rJep Irseq
UEl{nfunuetu g€'I 'qC 'rsredsry uElen8ued sEnt lnqesrp e{?ru '1BpBd uelnJBI urelpp rp rsJedsrpJel lBlldrseJd nBIe{ leAues lelEutuau rnlnur ueEuuEal EuaJeX 'runJEf Il -Jades nel? luled ruodes 'e1oq rlredas Euu,( epu 'rueceru-ur?J€uJeq E^(u{nlueq lelrdlsaJd
'qepuer Eue,( ueresequed ue8uep >{ltdo dolsorlrur qe^\€q Ip lur{l11p ledep Euud ueJnln e{ rBdruss uoJuela do4sor4rur qE,t\Eq Ip 13I{rIJa1 P,(uBq Suef [ca1 leEuus
JBseq
Eue,( relnur rJBp u€Jn{n tuelep BpaqJoq lelldrseJd 'lelldrsaJd ESeJ Inqurll e{utuntun rnlBJaduel r?EEqJeq upud ue>lseusruJtu uE8u3p 'rur uenluFed qEleles 'uelnrulad uBn{BIJed ue{Bru€urp rur u?n{?lJed 'I33ur1 rnlBJedr.uel Ep"d lepBd uelnJel lenqlua[u Intun 'sfuuBlnJBla{ rnBdruBlau ue{qBqruelrp lnJelJel luol? Eusru rp u?nIBIJed
Jsradslp uBp JsBlldlsard
uBlEn8uad
t'z
'uelenBuod rJup r.unurrs{eu 1e16ur1 €np EJr{-EJr{ uEBp pnpe{ 'lrdorlosr qpl{?pll l?oec qelo uu{lrspqrp uu8ueEar -aqred {odruolo{ "rpluv ueperu"pe euelu rp r8Eurl qrqal Eued uetenEued uuEuep 1odruo1a1 rrep luuo{rp qelel ruedes 'epaqraq Suef urole IJep ueqequBued euaJB{ IpeFal 6ued leruc ueepaq:ad rde1e1 ue{qeqru€lrp 3ue,( ruote rJ€p u€Jndrueoued ueepesl qalo ue13uo1o3rp
qelo
1epr1 8ue,(
{oduole{ unp rp?[ueu F€qlp l"dep ueten8ua4 'uro1e ueSurpueqred rad uepp uelenEuad ue1e1e,(uaru
sIIJlBtu rrup uen{e1a{ snlnpnu ueEuap ue8urpueqrad rsradsrp uep rsutrdrsard
uelen8uad
EZ
nr
2.
Faktor Penguat Bahan Industri
temperatur tinggi dan stabil berupa oksida seperti AlzO: dan ThOz. Bahan tersebut dibuat dengan teknik metalurgi bubuk yang akan dikemukakan pada bagian II.
2.4
Struktur yang diperkuat Besi dan baja sering diberi perlakuan panas agar memiliki struktur mikro yang
kuat.
Baja berkekuatan tinggi dapat diperoleh dengan mengubah fasa austenit yang mengandung karbon dalam bentuk larutan pada temperatur tinggi, menjadi fasa
martensit dengan pencelupan dingin pada temperatur rendah. Martensit adalah larutan padat karbon yang dipaksakan, mempunyai bentuk kisi tetragonal. Dengan pencelupan dingin, baja yang berkadar 0,4o/o C atau lebih memperoleh kekuatan mulur l.700MPa atau lebih, tetapi bersifat getas dan baru dapat dipakai setelah diadakan penemperan untuk memperoleh keliatan walaupun kekuatannya agak menurun. Yang memberikan kekuatan pada martensit terutama unsur karbon. Penambahan Mn, Si, Ni, Cr, Mo dan unsur lainnya akan memperbaiki keras serta keuletannya.
Menahan austenit dalam keadaan kurang stabil pada temperatur antara 400550oC, yang dideformasikan sangat sebelum terjadi transformasi, dan kemudian didinginkan tiba-tiba; maka akan menghasilkan martensit yang sangat halus dan mempunyai sejumlah kisi sehingga memiliki kekuatan tinggi. Metoda ini dinamakan "ausforming" dan pada umumnya cara yang serupa dinamakan perlakuan termomekanik. Ausforming tidak dapat dilakukan terhadap baja karbon biasa, sehingga baja harus dipadu dengan Cr, Ni, Si dan lainnya. Dengan penemperan yang cocok setelah proses ausforming maka baja akan mencapai kekuatan maksimum 3100 MPa dan masih mempunyai keuletan cukup. Baja sesudah diproses dengan metoda di atas mendapat kekerasan yang ekstrim, oleh karena itu keburukannya adalah tidak dapat dimesin atau dilas. Baja maraging yang berkadar karbon minimum dapat dikeraskan melalui presipitasi senyawa antar logam. Baja tersebut mempunyai kadar paduan Ni l8-25% dan kadar karbon kurang dari 0,03o/o, dipadu pula dengan unsur sekunder lainnya. Martensit kubus yang ditemper memiliki kekuatan yang ekstrim dengan keuletan yang baik pada atau sebelum tahap presipitasi senyawa antarlogam dilakukan. Kekuatan
maksimum yang diperoleh kira-kira 3000 MPa. Dalam pengelasan tidak mendapat kesukaran karena tidak mengandung banyak karbon. Pesawat jumbo 747 dikembangkan dengan mempergunakan bahan ini pada komponen struktur rodanya.
:
rt
\
v 'snqn{ !s!rl
urBlBp .rs8{ols!p ruErBrrr
enc
6t'r'qc
B@ Etr (r)
(p)
dnJeIJs rsEIolsIC Sunfn tsulo1st6
(8)
rrter.uoeE tnrnuau de1e1 qeppu q uernln uep qBrV 'q (d!ls) uBrasaEred e^uBpB suere{ deqel nlus ue{qzqa,(uour rs€{olsrp uulureEra4 'J"nle{ uep IBISIJ{ ISI{ ruelgp {EJaEJaq 8uu,('snqn1 rsr{roq I"lsIJ{ tuelep Iss{olslp tuecelu enp ue>llntunuau 6g'I 'qC
reErnfl rol{e^ uBp JsB{olslo
I'e
.rruc/utJ
,,0I *rr0I pdecuaru lelEuruau rse{olsrp eleru '1en1 Eue,( utEutp ueefraEuad nElE lEEuEs Eue,{ srlseld rwu.roJop r.reqlp ueEol nBIeX 'lluelp qelslos undtlsaur €urc/tu, pl-sgl €Jr{-BJr{ rsz{olsrp SunpueEuaur esutq rueEol IE]SIJX 'se}e Ip IJo31 IJep uelertryedtp Eue,{ ruades e^{uuu1en1a>1 'uru8o1 ueq"q tu8eqraq IJep lsnqIp q?lal ..Je{sIlA,, uelerueurp Buel (yuaruo1Efi plss {nluaqraq IBtsIrX 'e,(uqnE8unsas Eued ptslr{ rnlnur uB13nI3{ Ip{ 000'01-0001 nete e,(u{tlsela snlnpou uep 9ll ?rI{-?rI{ e,{u;n1nur uelun{e{ eleur 'rselolsrp eduel lenqp ledep ureSol IelsIJ{ nlens e.{utupuuas
'J"lsrrIJaq
u€qeq uulen{e{ ue{nlueueu Eue,{ tstl lucec uelednJeu IsE{olsIC 'Isu{olslp lnqeslp Sued lecec qelurntas uorl{ala dolsorltu tle.treq Ip leqllrat uB{E E{Etu 'esllorl{ola eruJas solodrp nele slelp 'sayodtp uep stdtl 1u1ed tpuluau Euolodlp I"lslr{ nBIs) '1rca1 leEuus Eue,( uu8ue8el ue{nlJeuaur ueEuep ISEruJoJep uu4qeqa,tuaur Eue.( drls qulrpetrel eleru drls Eueptq eped rseyoystp uelera8rad ue8ueq 'Ise{olslp ue{Blueurp Eue,( rsrl lecuc ledepral IelslJ{ rueluq 'Ile{es reseq uu{€ lnqesral e,(e8 ?1eru 'rasaEraq leduraros IBlsrJ{ dtls Euuptq eped uole qnJnlas Blr\qeq uetepueEuad ueEuap ue{nluolrp dgs uelquqed.uaur Eue.( e,(e8 nBI€X 'nlnqupJel ue{e{nue{Ip r{Blel rur pq 'nlualral lBlslr{ Sueptq eped dus qelo u?{qEqaslp u"qeq IwluroJec
ISY)IOTSIO
t
NYO dITS YIATSINV)IflhI
3-
3.
(a)
Mekanisma Slip Dan Dislokasi
r(.]#co@ Kohesi dari kekosongan
(b)
Kohesi dari atom interstisi
Gb. 1.40 Lup dislokasi prismatik.
kristal, D dinamakan vektor Burgers. Seperti dijelaskan pada gambar (a), kalau pada dislokasi tersebut garis dislokasinya tegak lurus pada b, dislokasi ini disebut dislokasi ujung' Sedangkan pada gambar (b) garis dislokasi sejajar dengan D, dislokasi ini disebut dislokasi sekerup. Jenis dislokasi lain ialah garis dislokasinya membentuk sudut tertentu dengan b yang disebut dislokasi campuran. Seperti dijelaskan dalam gambar kadang-kadang dislokasi melintas kristal, tetapi pada umumnya merupakan
suatu lup dan garis dislokasi tidak berakhir dalam kristal. Oleh karena itu lup dislokasi berubah sifatnya dari dislokasi sekerup ke dislokasi campuran ke dislokasi ujung dst., atau vektor Burgernya serupa di setiap bagian. Yang terakhir ini dinamakan lup dislokasi prismatik yang terdiri dari kekosongan kisi dan atom interstisi (Gb. 1.40).
3.2 Medan tegangan
di sekitar dislokasi
Kisi kristal di sekitar garis dilokasi mengalami deformasi sehingga terdapat tegangan dan regangan. Hal ini mudah dimengerti dengan membayangkan dislokasi di dalam kisi kristal. Dislokasi bergerak pada bidang slip. Umpamakan bidang slip dipotong, bagian atas dan bagian bawah kristal bidang slip dapat bergerak sejauh D dan kristal bersatu lagi pada bidang slip itu, akhirnya menghasilkan dislokasi yang bergerak sampai ke ujung kristal. Keadaan akhir pergerakan tersebut dilukiskan pada
l.4l untuk dislokasi ujung dan pada Gb. 1.42 untuk dislokasi sekerup. pada bagian kristal yang lebih dekat kepada dislokasi tegangannya makin tinggi, untuk memudahkan, pada gambar dibuat lubang. Komponen tegangan pada dislokasi ujung ditentukan dari persamaan berikut: Gb.
Gb. 1.41 Dislokasi ujung.
Gb.
1.42
Dislokasi.sekerup.
:qslepe rsElolsrp €ped piJa{eq Euu,{ u,(eg 'rsu{olerp spe8 sn:n1 1eEa1 qere eped 'sraErng Jolle^ 8uufuedes Eueptq eped p1su1 ur€lep ueqepurdrad ue{rrequeu nepl etreloq rseIolsrg
'rsulolsrp r8reua ueEuap ednras :rdueq
(Er r) -es rad e{eE
nepy 'rse{olsrp
'Qrl:J
eluu
J
Euu,(
q€lepe Suelued uenl
sr:eE quru eped ue8uu8el st-tu8 re,(undruaru rsB{olsrg
IsBrlolslp BpEd uFa{aq Eus,{ u,(u8 uup IsE{olslp slrB8 UBEUEEaI
rt
'0 sox q sraS:ng rol{o^ ue8uep dnra>1as rselolsrp uep 6t urs q srs8rng Jol{o^ ueEuep Eun[n rselolsrp rEraue qegunt qelep€ uerndruec rse{olsrp r8rsua uep 'sraErng
rol{e^ uep rse{olsrp suuE er€tu€ inpns q€lepe g lnpns'(d.soc-t)11,t-)lran} qelepu uurndurec rse{olsrp l8teua uep
(n-l)lrqn
Eunln rselolsrp rEraua 'rQrl qelepe
dnre>1os rse{olsrp 6:aua rye1 'uV e;rl41-Err{ (qS/U)Eoy resel €r€Jes euerz{ rusaq Eue,( rse4olsrp ueperu uu{nluoua{u eun8req lpprl 'lelsrJ>1 rre[-rre[ quppu U Bueru rp
I toslul ] L
bv')
I
Sot (0 uerndurec ISBIolsrc (€ t)rylzqrt l:2 zsor-,t){(^qSlDEol 1(n- )uylrqn\:) sunfn tsu4olsrq (Z (aSl$3ol@nlfln):, dn.ralas Ise{olslg (t f
:ln{rJaq m8eqes ue{B{nuelrp Eue,( 'rselolsrp 6reue lnqasrp rs€{olsrp srreS Eusfuud uenlzs rad rlrprurp Eued ue8ue8at 6raug
IsBrlolslp
lSraug €'€
'rse{olsrp [1ul lnqesrp Eue.( 'ure1 uercse1a,(usd BJBJ ?pB nlred n1l BUaJB{ qelo 'nurluo{ Bpueq uuedrunred uu8uap ue{unJnlrp lnqasJel ueuerod Euere{ ue{qeqosry 1ul IeH 'e8Euqrel 1e1 e,{uueEueEal qe8uel 1r1r1 upu6 'eEEulqrel {El >1u:el eped 1ou tpe[uaur u,(urtqle Eue,{ lerut ueEuap Eurpuuqes {1111 IJep qneI urleu eaqpq ue1e1e,(uaru rur ueeruusJed unJnuaur ueEueEal 'rsulolsrp
(rt*rx)
uz
tqn
_ns_,*o
Q,{a,x) u7 qn
(srr)
,(
O_22O_r,(g_nO
:ln{rJaq ueeuresrad rJ"p u"{nluelp dnralas rse{olrp Fq ur€pp (a -
t)uz qfl :o
,
a (\c
a
_At^
UEC
r(rt*rx) Qt-rx)g -r*o
.(,ffo
O:no:zxo:tzo -2tD -(-,(+.x\ , c .
Qt't)
@-;ffa- "
+rxo)A_z2o
-(-,(+-x\ r.c
xx^
Q,(arxg1^q
lsulolsrp eped ef:e1aq 8ue,{ e,(ef uep rselolslp sr:u8 ue8uuSel 7'g
L,-
3.
52
Mekanisma Slip Dan Dislokasi
Gb. 1.43 Keseimbangan gaya-gaya antara Tsin
dislokasi.
Tsin d
d
F: - o*yb dislokasi sekeru{ F: -orrb dislokasi uJung )
(1.46)
keduanya-duanya bekerja tegak lurus pada setiap bagian garis dislokasi. Kalau tegangan geser dinyatakan dengan r, dapat ditulis F:rb Gaya yang bekerja pada dislokasi diimbangi oleh tegangan garis. Seperti ditunjukkan pada Gb. 1.43, di sepanjang / di mana dislokasi dapat bebas bergerak dan diberi gaya dari luar. Karena ada dalam keseimbangan pada arah tegak lurus garis dislokasi, komponen tarik 7 pada arah ini adalah T sin 0 terjadi di kedua ujung dari garis /. Maka:
fil:2T harga
ini
sin
0:2pb2
sin
mempunyai harga maksimum pada
0
(1.47a)
0:90o yaitu kalau garis dislokasi
membentuk setengah lingkaran. l,: I maxs
2pb
I
(1.47)
adalah harga maksimum dan kalau harga ini bekerja maka dislokasi bergerak lebih cepat. Persamaan (1.47) sering dipakai kalau keadaan dislokasi memberikan tegangan
mulur.
3.5
Pelipat gandaan dislokasi Apabila ada bagian dislokasi yang dapat bergerak, karena tegangan dari persa(1 .47), garis dislokasi akan melengkung berbentuk setengah lingkaran pada bidang slip, yang tidak stabil dan seterusnya berubah menjadi suatu lup meninggalkan garis dislokasi asal sepanjang /. Mekanisma ini disebut mekanisme pelipat gandaan dislokasi Frank-Read, dan garis dislokasi asal dinamakan sumber dislokasi Frankmaan
Read.
Tahapan slip pada permukaan kristal yang dapat dilihat di bawah mikroskop op-
tik
sebagai garis
slip, kira-kira berjarak 1000 kali panjang vektor Burger. Sumber
dislokasi berlipat ganda, lup satu menyusul lup terdahulu membuat lebih dari l000lup dan akhirnya timbul ke permukaan membentuk tahapan slip yang dapat terlihat di bawah mikroskop.
\
ta.a IrEO
BSEJ
urErEBJ(
9r'I'q9
'rlB
lnleJadua.L
,oifa "ztz
BSBJ
ruEr8Blo
lt.I.'qu
JnlErsdueI
f,"81 sB3
€sEc
-t
----
rulE
uiti
I
-l !,
EJ
(nqE-nqE
qeuIrl) D
d esBg
BssC
lEped
leped
'qC 'qlplp {llll BpEd sBE uep rler ?sz; Bnp EpV 'qlplp )tplt sute Ip (dun) su8 esBJ uup (J.gOt) qlplp {lttr uup rle, Illlt erelue rnleredurat qereup ur€lep (tte) rmc eseS '(3og) rruo {lllt qe^\eq Ip (se) lepud eseS gpela1 'qeqnlp rnluredursl 'tule I e,(upstur dulal u€q€1el uped ne1e11 'qoluoo reEeqes rp llquru8uaur ue8uap .-1 uep 6' tseurqruol reEeq 'qD -raq ue8uap ieped uep JrEc 'sEB ueepue{ quJa€p ue11n[unueuJ '4, ururEerp
tr'l
J
ruelep uelulef,urp ur ueupea1 '1eped Es"J uap JIBJ espJ depzqral n{Blraq ednras IUH 'ntuauol eEnf e.(ustuaf esetu nule I eunlo^ 'nluoltel J uep 6r epqedu IpEl 'l zJelu? nluauel ueEunqnq re,(undruaur.; y:Ad se8 eseg ue?tu?sJed 'nlueual uep J'd
,g rnleradruel uup
d ueue{ol tuul"p uu{nluelrp ledep ueuoduo{ tullsls u€epee)
uauoduo{ nlBs rullsls
ESBJ
TUBTEBIC
l't
'uBqeq le3gs pue8uatu rs?r.uJoJul uelrJeqruau ledup 8ue,{ use; ruurEurp IJBp lerlllp ledup rpetrel Eue,( psBJ uep ueuodruol derles qepunl erelue ue8unqnll 'epe Euu,( eseg uerndrueo rsrpuo{ uep uerndruec ueEurpueqred qalo ue{qeqasrp 8uz,{ quqnreq ueqeq luJrs 'lrtunr Euei( 1e,(ueq BS"JJeq rpetueu nlr urrlsls u>1eu qe,(ueq ueuodruol -Joq urlsrs nele uauodtuol e8rl rullsls tuel€C 'urBI EseJ {nluaquaur ur?l Brues nles rs -)paJeq g uup V Euepel-8uepa)J 'g BsuJ ueqlqelJeq uep qnuaf lepud uulnrel uerndruec pufrel eleur e,(uunrurs{eu uulnrelel rqrqelaur uelnpudrp g epqede rde1a1 'V ruBIBp lepud ueepuo)t ruEIBp lnrel g egqedu {nlueqJol {Bprl nreq EsEJ 'B uauoduorl uB{rIBq -tueuetu ueEuop uauodruol enp urlsrs rpeluau (y uauodurol) ueqeq nepy 'lep"d uequq upzd ledeprel 1o1or(uau leEues Eue,( 1du1a1 'seE uep JrBo u"quq uped e8nt leqlllp ledep n1r lgedes ueqeq uBn{BIeX 'urel Jnsun uuEuap npedrp elqede qeqnJaq leEues ruJnru rue8o1 leJrs uep JnlInJlS
If,YUCOTVIgtrAt UYSYO
?
IYCYggS YSV.{ ruYUOYIC
1.
Diagram Fasa Sebagai Dasar Metalografi
1.45 menunjukkan diagram P-7 untuk timah. Diagram yang menunjukkan fasa yang ada dalam keseimbangan disebut diagram fasa.
4.2
Aturan fasa Aturan fasa berguna kalau sistim komponen banyak berada dalam
keseim-
bangan. Kalau jumlah komponen dalam sistim adalah C dan fasa yang ada ialah P, dengan derajat kebebasan F yang merupakan jumlah variabel yang dapat berubah bebas tanpa memberikan pengaruh, membuat fasa ada dalam keadaan sama, maka:
F:C*2-P
(1.48)
Hubungan ini disebut aturan fasa (kaidah fasa Gibbs). Dalam Gb. l.M dari sistim satu komponen, C:l dan F:3-P, jadi kalau P:a, F:2, tidak dapat merubah temperatur dan tekanan secara bebas menahan keadaan berfasa tunggal (luas bidang dibatasi oleh garis Oa, Ob dan Oc dalam gambar tsb). Kalau P:2, F: l, dan hanya temperatur atau tekanan dapat berubah bebas (garis Oa, Ob, dan Oc). Sebagai contoh kalau tekanan ditentukan temperatur dalam keadaan dua fasa akan tetap. Atau kalau temperatur berubah sedikit naik atau turun, salah satu fasa mungkin hilang. Kalau P:3 , F:O dan keadaan 3 fasa terbatas pada temperatur tetap dan tekanan tetap (titik
o).
4.3 Diagram fasa dari dua komponen (l)
Bagaimana menyatakan diagram fasa dua komponen
Dalam sistim dua komponen variabel dari keadaan adalah temperatur, tekanan dan komponen, jadi diperlukan tiga sumbu untuk menyatakan keadaan pada satu titik dalam ruang. Akan tetapi bagi bahan yang dipakai di industri yang umumnya berfasa padat dan tekanan uapnya sangat rendah, jadi keadaan gasnya dapat diabaikan. Dari Gb. 1.44 dan 1.45 temperatur keseimbangan fasa padat dengan fasa cair atau fasa padat dengan fasa padat menerima pengaruh kecil dari tekanan. Oleh karena itu dari ketiga variabel tersebut di atas tekanan dianggap tetap sehingga keadaan dapat
dinyatakan dengan titik pada bidang dengan koordinat temperatur dan komponen. Aturan fasa dalam hal ini menjadi:
F:C:l-P (2)
(1.4e)
Contoh diagram fasa dengan sistim dua komponen
Gb. 1.46 menunjukkan diagram paduan timah dan timbal. Sumbu mendatar dipergunakan sebagai sumbu komponen 1000/6 timbal dan 0% timah pada di satu ujung, 100% timah dan 0/6 timbal di ujung lain. Dengan cara ini setiap komposisi dari komponen dapat dinyatakan oleh satu titik pada sumbu ini. Sebagai contoh, paduan 75%o timbal adalah titik x dalam gambar tersebut. Titik I menyatakan keadaan paduan 70/o timbal 30% timah pada 300"C yang merupakan fasa cair. Titik 2 menyatakan keadaan paduan yang sama pada 200'C yang terdiridari kira-kria 55% fasa cair dan larutan padat a di mana larut dalam timbal. Titik 3 menyatakan keadaan paduan yang sama pada 100'C yang menunjukkan dua larutan padat a dan larutan padat B. Pada larutan padat B sedikit timbal larut dalam timah. Paduan 10% timah dan90Yo timbal pada 200"C di titik 4 mempunyai fasa tunggal larutan padat o dan paduan 20o/o timah dengan 80o/o timbal pada titik 5 terdiri dari dua fasa yaitu larutan padat o dan cairan, dan paduan 60% timah dengan 40o/o timbal pada titik 6 hanya
EX'I
)
s
(ic leped
ruEl?p uelnJel tuelBP g atunlo1) g )runlo1)
(uerr€J
$tr-oor) + zq'
Ql.
tq
(g eunlon)
r:9too, q 'ue1de1a1tp
redep qeateq rp u?€IuesJed ue8uuqrutese{ ulepp epe 8ue,{ ueqeq eJelue ueEunqnq rrup uep 'E (x-00I) qelepe u?rlec IrBp leJeq 'n leped u"lnrel qel"pe E r nlt qelurnt rrep 'E 00I rI"lEpB leJeq q€Funt ueleuredun 'BIuESraq Epereq g, yozq tslsodruol ueEuep ueJrgo uep g oTorq rsrsodtuol ueEuep o leped u€lnrcI uu?tu Ip t1 rnleredrual uped ueEuequrasa{ rlJelep BpEJeq g o/oq Vtot tstsodruol ueEuap uauodruo4 Bnp urlsls ue1e1e,(uaur 9r'l 'qD trep ue6eq uelednroru EueK 71'1 'qD ru"lBC 'ue{nluolrp lese tstsodruo{ nBIB{ useJ Enpe{ leraq u8nt uep Suequrtes Eue^( ese; 'tstsodruol ue1e1e,{ueru ese; ruerflelq
Jllellluen{ ue8unqnll 0)
'lnqesrol EunqnqEuad suuE enpel Ip {1111 qelo ue{nluellp BsBJ snpel IrBp rsrsodruol 'qnuet BseJ qelepe rnleradurel nlens eped uu8uequrase{ IUBI?p epe Eue,( ese; Sulseur-Surseru Buetu rp SunqnqEued srreE ue>leruuulp IUI SIJ"C 'slsqe refe[as sueE -srreE ueEuep ue4e1e,(urp requruE ruu1ep ueEuequtase{ ruepp es"J enp qeroep e{u -1ntue1ag 'ueJreJ ruelep pqrull qnuaf ue1nre1e1 uulele,tualu e e rtec stteE uu4Suepas 'qD tuelec Ieqrull urcpp qeurtl qnuaf uslnrelo)t uu4e1e,{ueur Jc uep cu streE 9?'I
'delal ueluods
IJep Islsoduo{ E{etu u€{nluellp rnleraduel eJBJes ueEueqrurasel tu"1ep ?seJ "np nBIB{ qoluoc reEeqas 'seqeq 8ue.( laqerren nles efueq 'tnluradruol uup tstsodruol n1rc^( tullsts eped ueleunEradtp ledep eseS uEJnlB IeqerJ"^ unp uep IpB[ 'I :Z-l*7:.4'tut
eleru 'ueEuequresel
LuBIep epeJaq
nEIeX uauodtuol enp rullsls IJBp ssBJ "np (g) rsrsodruol ue8unqnll
'uelnJBI sue8 lnqestp Eue^( luped uElnJEI se13q ue{{nfunuau Ep 'c3 IrBp Irlpral 3p '3c qolo rEunl8urlrp Eue,( qereeq '1eped streE lnqastp srreg 'leped "seJ use; rur srruE '1eped ledepral e,{ueq qpsce stre8 qe^\€q IC 'JIEJ streE uelerueutp rur SrJBE 'JrBc ESEJ IJBp IJIpJel e,{ueq q e e sueE sB13
I(I 'rtuc nlte,{ '/o
'q;;nd quurp-lequrnl utllsls
ssBJ ruur8ulq 9r'I
ESBJ
nles te,(unduau
Cd,
0 0l 0z 0€ 0t 09 -09 0L ffi o/o u5 uS
'qD
00I 06 08
0t
09 09
L6_6.19
08 06 00I qd
0, 0t 0z 0l -
0
"€8t-S.6
{aue4ea uBrrBc+D
uauodruol enp lrep ese;
uer8utq t'n
4.
Diagram Fasa Sebagai Dasar Metalografi
d o
o.
o F
10_B% 20 30 90 80 70 _A%
40
Gb. 1.47 Pengristalan larutan padat oleh
60
pendinginan.
Komposisi
dari persamaan di atas:
l00b: b**
(l.sob)
100b2- bzx
Y_loo(b2-
b,-
b)
(1.50c)
b,
Demikian juga: 100(bz- bt) berat q
100-x
berat
cairan
br- b, ,OO_109(D:
Dt-
bz- b :Q,Q
Dr) b-b, _
(l.s0)
QQ,
Dt
Ini merupakan hubungan seperti halnya pada tuas pengungkit atau timbangan di Q sebagai tumpuan. Panjang lengan QQ, dikatikan dengan berat d, sama dengan QzQ dikalikan dengan berat cairan, hubungan ini dinamakan hubungan tuas QQ, dan QzQ dapat dibaca dari sumbu komposisi. Kalau Q ada di tengah antara Qr dan Q2, larutan padat a adalah 50% demikian juga cairan yang ada 50o/s. Kalau Q sama dengan Qr tidak ada cairan dan kalau Q sama dengan Qz tidak ada larutan padat mana
d.
4.4 Perubahan fasa pada pendinginan (l)
Pembekuan larutan padat tunggal Umpamakan keadaan x suatu cairan homogen dari sistim dua komponen A dan B. Kalau cairan ini didinginkan sangat perlahan-lahan ke temperatur yang lebih rendah, pendinginan ini mengikuti garis tegak melalui r seperti dilukiskan pada Gb. 1.48. Pada Lr atau di atasnya terdapat fasa cair, tetapi apabila temperatur diturunkan di bawah Lr ke daerah dua fasa <x*L. Lr adalah temperatur pembekuan di mana fasa
a mulai
mengristal. Larutan padat
o
mempunyai kadar
A lebih tinggi dari pada
cairan, jadi karena pengristalan o dari cairan, maka di dalam cairan kadar A menjadi rendah dan kadar B menjadi lebih tinggi. Cairan berkadar B lebih tinggi mempunyai temperatur pembekuan yang lebih rendah daripada cairan x, karena itu dari cairan ini
tidak diharapkan terjadi kristalisasi a, dan selanjutnya agar terjadi kristal a temperatur harus diturunkan lebih rendah. Begitulah selanjutnya jumlah larutan padat bertambah dan jumlah cairan berkurang kalau temperatur diturunkan, sedangkdn kadar B pada cairan terus meningkat mengikuti garis cair yang menuju e.
t. l
(rs'r)
f
ptstsodruoy, ctstsodruoy
ueseueluad
t / rnpro ,ruln.,u1+o leped uelnrel ffi
a
uuru3
:ln{rJoq rcEeqes uelselatrp 3ue,( ry14a1ne Is{€aJ ueleureutp 6/ uep o leped uElnJBI refuaur e tstsoduro>1 te.(undrueur 3uu,( uertur ueqeqnrad uep '1t11e1na 'ulel EIUBs nles uele{epreq snpq Eue,t or{Iu {1111 ue{Etu?ulp lnqasJel e 8uo1od {lrll Jnl{nJls ueqednraur q"lEI nll uellntuls lelstrEueur Euz,( luped eseJ enps{ IJep s€q{ IEJrS 'uellnturs BJecos c tstsodruol IJBp i, leped uelnrel uep p tstsodurol uep gl pped uslnml rpetueur plsuEueur 1ul lllll eped rcdures uBJIeo tpe[ 'rtec suuE enp 3uo1od {llll Wppe e {l1ll 'nlequaur Bnrues ue.rrer r.unleqes e tpelueu IUI ueJIBc tstsodtuol pc rnleraduel epud tedurus nuyul 'x tstsodurol uenleqruad sesord ue8uep BpaqJeq tde1a1 .ee srrzE Euefuedas Ip qeqnJeq tstsodurol tpe[ 'uertec qegunf ?^uunJnueul Iln{llp ur8uop lntepaq undtsestlelsrrl u,(u1n[uu1es ueufutpuad uu8uep uep 'lelstrEuaru n lepud uBlnJBI e{EIu JB rtec sueS eped tedures u€{unJnllp UBJIeJ rnlUradruel nBI€)I 'pJ q"Jo"p tp ,( tstsodtuoq rcdundruetu ueJlec ueleruedrun er(ulntuelag
Ill{alne
ts>1zer
ueEuep
uen{equad
(Z)
'e,(uqnrnlas ypefrsl uenlequred euetu Ip seleq uulednJeu n{eq srreE uep '! $ped uelnJ€l IsesllulslJ{ rpetrel Ielnlu Buelu Ip seleq teEeqes rrcc syeE luts rp g uauodruo{ IsIs a{ le{ep B,(ulslsodtuol Eue,( ueJIeJ t8eq n4upaq zdnres p11 'n>1eq sue8 u?p JIeo stre8 e;elue rnleredural qeJepp nles ru"lep lpufrsl uenlequred ueuoduro4 enp tullsls t8eq tdulal 'depl rnleredual eped efuqnJnles JIq{EJeq uen{equed uauodruo{ nlES llrllsls eped 'e.(uqnrnlas n{eqruetu uBJIec Euulu Ip uenlaqured rnleradrual tE n{eq syeE uep IsEsIIBlslJ{ ueelnrurad ue1u1e.{uaru ee JIeJ sIJeD ue1e1e,(uaru
'€l, nll?r( nles rpefueru n{eqruaru qe1e1 e,{uenues UEJI?o rEel epe {PpIl '11 rnleradruel Iudec -uaru qele1es 'eseg ruu.lEetp IrBp l"qlllp ledep rrcc eseJ uep D ?suJ IrBp JIleleJ qelunf
BSBJ
'ueul8urpued EIuBIas usEJ uuqeqn.tad IJl{elne usBd
Ip{elne es?J
6/+D
8r'I 'qC
{J1{elne
esec
.D
(1) ue.rte3
ueur8urpued eped esu3 ueqeqnrad
L9
i',
4.
Diagram Fasa Sebagai Dasar Metalografi
Dalam reaksi eutektik ini ada tiga fasa berada bersama yaitu cairan e, larutan padat cr komposisi c dan larutan padat B dari komposisi d, maka menurut aturan fasaF:0 sampai semua cairan e membeku menjadi a dan B. Temperatur ced tetap selama proses pembekuan terjadi. Temperatur ini dinamakan temperatur eutektik, ced juga merupakan garis beku. Perubahan fasa padat setelah pembekuan selesai seluruhnya dapat'dilihat dari diagram fasa. Cairan yang berkadar B lebih kecil dari f tetap berupa larutan padat cr kalau didinginkan sampai temperatur kamar. Cairan yang komposisinya antara f dan c' membeku menjadi o saja dan dengan penurunan temperatur selanjutnya memotong garis larut cf dan terjadi presipitasi larutan padat B dengan komposisi sesuai dengan titik pasangan dari titik potong tersebut di atas. (Perubahan dalam keadaan padat di sini dipergunakan istilah presipitasi sebagai pengganti kristalisasi). Kalau temperatur turun komposisi a berubah sepanjang garis cf dan p sepanjang garis dg. Hal ini berdasarkan prinsip yang sama dengan kristalisasi larutan padat dari cairan kalau memotong garis cair. Gb. 1.48 menunjukkan contoh tambahan struktur dari sistim dua komponen A dan B selama pendinginan dan pada temperatur kamar.
4.5 Diagram fasa dasar dari sistim dua komponen (1)
Larut sempurna dalam keadaan cair dan membentuk eutektik dengan kelarutan
padat terbatas Sistim paduan timah-timbal adalah satu contoh dua komponen yang larut dalam keadaan cair dan masing-masing mempunyai kelarutan padat terbatas dan memben-
tuk eutektik. Banyak sistim dua komponen yang mempunyai diagram fasa rumit, tetapi semuanya dapat dimengerti dengan mudah sebagai kombinasi dari diagram fasa dasar.
(2)
Larut sempurna dalam keadaan cair dan membentuk eutektik dengan komponen murni Dalam Gb. 1.48, A dan B mempunyai kelarutan padat terbatas satu terhadap yang lain. Tetapi apabila kelarutan padat tersebut menjadi sangat kecil, daerah fasa o dan fasa B menjadi sangat sempit dan garis padat berimpit dengan sumbu temperatur, menjadi diagram seperti ditunjukkan dalam Gb. 1.49. Sedangkan pada Gb. 1.50
Komposisi Komposisi
Gb. 1.49 Diagram fasa: Larut dalam kea-
B
Gb. 1.s0 Diagram fasa: Larut dalam kea-
daan cair pada setiap komposisi dan eutektik dengan komponen
daan cair pada setiap komposisi dan eutektik dengan komponen murni, dengan transformasi
murni.
alotropik.
7/
/
'sBfBqrel lBpEd
Btr-q.I wtuap {${alFod uBp esodrol dEllas !p lBpBd uBBp lruuI :EsBJ urer8u;g tS'I 'qC
-G.t ErtBp
J
V
'414e1;.red 1r1r1 ueEuap B^tu,(uas uEp
lslsodruo{
du110s
;p rra, uBBp
-Ee{ ur€lup InrET :csBJ ure"rEe;q
rsrsodruoy
83
tg't
'qC
rsrsodruoX
g ugruy
V
-J o
3 o
AJ
nepl 'Jrec
'€s'I 'qD urBIBp u"I{nfunirp lusdes e,{u"s"J rusrEBrp q"A\eq rp Jnluredrrrol eped raJnJel ug*y errre,{ues nBIeI ueseuerued EpBd
lnqasrel requrBa (uElec
{llll
{1111 ueEuop e^\€,(ues
{llIalIred rs{undueu uep Jre) ueepua{ ru€lzp EuJndr.uas lnJE-I
(S)
'g leped ESEJ-ze uuJlsc uep ug*v €sBJ+v lBped €sBJ-re uerrcJ nlrB.( "s?J+uguv uuguap urllsrs uep rseurquo{ u"{{nlunuau ZS'I'qC 'g uuEuap '{ll{atna rs{ear 'g*y erelue uep 'g*B ueEuap"np V pJ?lue rseurquo{ uelednJaru ledep uenped uralsrs lzdepral nele; elstu 'nluapal
rsrsoduo>1 zped
g
uep
V erzlue'A-V
e/he,,(uas
Iunlurs{eI'u
wEuap ?^rB.(uas rerundtual.u upp JrB, u?"p?a{ tuBJEp euJndures tnJ?-I b)
{1111
IS'l 'qC "ped ue{sslatrp Eue,t 'rsrsodurol derlas 1n1un leped ueepue{ ru?lup uep JruJ ueep?o{ tuel€p Eurndruos InJEI g uep V l"pud u"epea)t ruelep uep Jrpo uu"pea{ tuBIBp eurndruas tnre-I (g) 'V Fsq
tdo-t1o1z IsuuroJSuBJl ?fuppe ue44n[unuaru
'ulnu!s
-{uu {pp
usauep B,$G,{ues uGp
'rsgsoduro4 dupas Jp
lslsoduorl du;|es ;p rlBr uBEp -so{ utulcp ln.tul :BSBJ ruBrEBlO ZS'I 'qC
rlBJ uup lupud uuupuel ruulup eurnduras
luB.I
:BsBJ
ruBJAul( IS't 'qg
rslsoduoX
ugruv
g
rstsoduroy
gV
V
ugruv+-I -l 3
o
ueuodruol anp rurlsrs tJEp Jesep BsuJ u.rpJBErO g'n
4.
60
Diagram Fasa Sebagai Dasar Metalografl
cairan antara c dan d didinginkan, komposisi dari fasa cair mendekati c sepanjang garis cair dengan mengristalkan B (yang disebut kristal primer), setelah sampai pada garis cair cb. Kalau mencapai temperatur pada cpd, terjadi reaksi sebagai berikut. Cairan c*kristal primer B(d)-S.rruwa A*B,
(1.s2)
Reaksi ini disebut reaksi peritektik. Reaksi ini seperti reaksi eutektik dari sistim komponen dan F:0, jadi temperatur tetap pada garis cpd sampai reaksi selesai. Reaksi terjadi pada batas antar muka dari kristal primer B dengan cairan c, dan lapisan senyawa A*Bn terbentuk di sekitar kristal B karena itu disebut penyelubung atau reaksi peritektik. Apabila reaksi selesai, tinggal kelebihan B, kalau komposisi asal terletak di sebelah kanan titik p, dan tinggal kelebihan cairan kalau komposisi terletak di sebelah kiri p. Pada kasus kedua, cairan tersisa mengristal menjadi A-B" pada pendinginan selanjutnya, dan mencapai temperatur eutektik di mana terjadi reaksi eutektik dan pembekuan selesai.
(6)
Larut sempurna dalam keadaan cair dan mempunyai peritektik dengan kelarutan terbatas Apabila larutan padat terbentuk sebagai ganti senyawa oleh reaksi peritektik, diagram fasanya akan berbentuk seperti pada Gb. 1.54. Pada temperatur cpd reaksi terjadi sebagai berikut: Kristal primer f(d)*cairan c+larutan padat a(p)
(7)
(1.53)
r1
Pemisahan dua fasa cairan
Kebanyakan sistim dua komponen larut sempurna dalam keadaan cair tetapi apabila fasa cair tidak larut, terpisah seperti air dengan eter, diagram fasanya seperti pada Gb. 1.55 atau Gb. l.56. Gb. 1.56 menunjukkan satu contoh larut terbatas dalam keadaan cair dan mempunyai eutektik komponen murni. Di atas temperatur cmd cairan Lr dan Lz terpisah dari pada temperatur cmd cairan L2 menunjukkan reaksi berikut: Cairan L2(m)+Qaitan Lr(c)*fasa padat (d)
(1.54)
(8)
Berubah dalam keadaan padat setelah membeku Pembekuan dari cairan sistim dua komponen telah dikemukakan di atas. Dengan cara yang sama perubahan dalam keadaan padat mudah dimengerti. Dalam hal ini
d o
E
d o
F
tr
o.
o
o
o
F B Komposisi
Gb.
1.55 Diagram fasa: Dua cairan yang terpisah.
A
Komposisi
B
Gb. 1.56 Diagram fasa: Dua cairan yang terpisah.
mnlequed
urBIBp BSEJ
'ts'I'q0
lsEruroJsuErI 8s'I 'q3
(q)
(E)
'uuul8ulpued qelo uEAu -8qru!ese{.rrcp
lsEl^ao ts.I .qo
rsrsodruo)
I
+ +
@@
-l o
+
st@
r,o
.\*t
f E uBJreJ
srJEA ueEuep rEnsos qBuJad
{epll delEuay u8n{equed
JnlEJedurel uep rpefual EurJes
sele rp ue{er?1nrp Iuedes 'rEseq usurSurpued ntEI elrqsde IpE[ 'l€qulel le8uBs "lBle8 tBpBd uBBp"eI urepp rsnJrp 'Jruc ueep€e{ tu€lEp rsnJrp ue8uep uelEurpueqrq 'rssEarEas lnqesrp Iul 1er{ 'glug tn14nr1s rpelra1 uE{? 'ue8oruoq {epll €tues EUEI l"ped esEJ upud rnlrlnrls ne1e) ' ,I rnleradurel BpBd nlre^{ q leped sueE uped rrep qepuor r{rqel ue{B.xr uBrrBJ tEeq de>1Eua1 Eue.( uenlaqruad
rnleradrual 'dn>1nc {Epll leped eseg eped rsnJrp nslu{ EIBIN 'uEJrBc BpB qrsetu rpe1 leped eseg qelunt
L{ q,q -:
ueJrEc
qElunf
:sen1 ueJnle ueEunqnq lnJnueu 'q lllll redeouaru e,(urn1u:adural nEI€) 'ueEueq -turese{ urEIBp epe ufursrsodruol eEEurqas 'JrBJ sueE rp Bp"d rJep V qolo e,(u>1 qrqal x pped esEJ rsrsoduo)t IpEI 'i q rpulueu q ?ped e8n[ uerryura6l ',J nele 3 ueEuap p etelue €.tueleJ-BleJ rsrsoduo{ u€p 'J rsrsodruol e.{ure1r{es rp uep p rslsodurol rc(und -rueru qeEual Ip Ide1al '; rsrsodruol eped uoEoruoq {epll a luped BSBJ 'rep€rueu {Bpll rsnJrp nsl€{ e,(u>ypqog '1eped suuE rp rnlpredual nles eped rn{{eJeq uenlaquad r€dues leped g srreE Euefuedas leped Es€J rsrsoduo{ uep Jr?c srJBE Euuluedas q"qnJeq JrEc e.seJ rsrsodurol 'repeuraur Eue,( rsnyrp ueEuaq '1eped usBJ tueJsp eI uuJrec rJBp rsnJrpJeq snJuq B E{eru 'rur JnleJedruol epud E UBJTBJ uuEuep Eueqrulas re8u g rsrsod -ruoI BSBJ ledepueur 1n1un rpet'J uep p erelue EpeJoq ledep e,(ueq luped eseg rsrsod -uo{ rur ueuaEoruoq8ued uep leqple rc8uqeg 'g rsrsodurol rpelueur 'lsnJlp eueJu{ ueEouroq snreq u.(uEurlrle{es rp rseJluesuol rur rnle:adua1 uped uu8uequrrasaq redec -ueu {nlun 'epe Eue,( plsrJ{ rrup qesrd:e1 {nlueqJel nelu p rsrsodruol eped 1n1ueqre1 3ue,{ p leped uelnrel fulluaEuoru ; rsrsodtuol eped o lupud uBlnJBI ueplsrr8ued rpefrsl ue{?'e redrues,Ty ue8usp e.(u1n[ue1as ueut3urpue4 (e) gS'l'qg upud
uelselatrp lgados p rsrsodurol ureEuap
'c rcdru?s uelut8urprp
leped uBlnJBI {nlueqJel lrec srre8 Suolourau uerrec nlens epqedy
m
fg'l 'qD urcpp x rsrsodurol epud
IsnJIp uBp uB8uBqrulesay g'v 'esu; urzr8erp ruelep ue>luunEradrp Eue,{ e,(urcEeqos uep {ll{eluod IlwSSued rcEeqes ,,pro11a1rrad,, u?p ,,{ll{a1na,, rlue8 -Euad re8uqos ..prol{o}ne,, ',,ue1e1suEuad,, rlueEEuad rcEeqas ,,lelldlsaJd,, uelgaEuad 'uBJrEc nBlB ..JrBJ uelnJel,, ueruo8uad Ilu€EEuad reEeqos ,,leped uelnJEL, uelga8ued uu8uequresal 9'p
rsnJrp u?p
t9
4.
Diagram Fasa Sebagai Dasar Metalografi
padat pada diagram fasa. Sebagai contoh, bagi komposisi x yang mendekati /, cairan ini membeku sebagai fasa cv sesuai dengan diagram fasa, tetapi pada kenyataan dapat terjadi reaksi eutektik, keadaan ini sering terjadi dalam praktek proses pembuatan komponen.
4.7
Fasa metastabil, keseimbangan metastabil Diagram fasa menunjukkan hubungan fasa yang ada dalam keadaan kestabilan yang mantap. Kalau ada sesuatu yang berubah, mungkin ada fasa lain yang timbul pada keadaan akhir selain dari yang ditunjukkan pada keadaan keseimbangan diagram fasa. Kalau memang terjadi perlu diketahui perubahan tersebut. Apabila air murni didinginkan, air akan mengristal menjadi es pada OoC. Yang dapat dilihat pada Gb. 1.44. Tetapi seperti telah diketahui apabila air didinginkan lanjut di bawah OoC dapat terjadi keadaan tidak membeku. Dengan pendinginan lebih lanjut atau memberikan stimulasi pada air dingin lanjut tersebut pembekuan dapat terjadi tiba-tiba. Keadaan serupa dapat terjadi terhadap transformasi fasa banyak. Fasa yang belum sempurna stabil dinamakan fasa metastabil. Mempelajari keadaan ini, sebagai contoh dalam hal air pada Gb. 1.44, kalau tekanan uap dari air dingin lanjut digambarkan pada grafik, maka akan berada pada garis perpanjangan dari kurva tekanan uap dari keadaan fasa stabil yang dinyatakan dengan oc'. Kurva oc' ini merupakan keseimbangan metastabil. Seperti halnya air dingin lanjut, fasa metastabil dapat dilihat pada silika sebagai satu macam keramik yang penting. Pada Gb. 1.59 ditunjukkan bahwa dalam keadaan padat ada transformasi altropi yaitu kuarsa, tridimit, kristabolit, dst, perubahan yang saling tergantung juga menunjukkan fasa metastabil. Keseimbangan metastabil ditunjukkan oleh garis putus pada gambar tersebut. Pembekuan dari cairan dan juga perubahan fasa padat, merupakan transformasi yang disebabkan oleh proses pengintian fasa baru dan proses pertumbuhan, jadi antar muka baru terbentuk antara fasa baru matriks. Karena energi tertentu diperlukan untuk membentuk antar muka tersebut, diperlukan pendinginan lanjut sampai sejauh tertentu agar terjadi pengintian. Ada suatu aturan "apabila suatu sistim berubah, perubahan tidak berubah langsung dari keadaan kurang stabil ke keadaan paling stabil, tetapi bertahap, berubah pada keadaan metastabil dulu dan demikian berlanjut akhirnya sampai ke keadaan yang paling stabil". Aturan ini tidak selalu berlaku umum, tetapi sekurang-
kurangnya mengatakan bahwa adanya keadaan metastabil adalah sangat biasa.
o
F Kristabolit
ot
575 870
Gb. 1.59 Diagram fasa silika. 1470 1710"
Temperatur
v: r' '.raurel
BSBJ urBJSBlp
rsfsoduoy
19'r 'qc BEIf
ooE .-
8
08l'09
0t
oz
V
,s
'(reurel) uauodIIIo{ ulllsls usBJ urBrABlC 09'I 'qC
la
,v
09
tJ V
,T
upzd rdu1e1 'up1 8un[n Ip S %00I-V %O ltltl uep Eunln nles rp S. %0-17 %OOt >tpp uuEuop uu1e1e,{urp Jaurq urlsrs rrup rsrsoduro{ Enuas JeuJal urlsrs rsrsodruol ue>1e1eduetr41 (Z) uJ?lue seye srre8 eped
41111
'rsualurp uEll reqruuE {nluoqral B{etu leurpJo rcEeqas rnleradurel ue{rJeqr.ueu ue8uep 'lnqosJol uauodurol g IJEp rsrsodurol ue1u1u,(ueur e,(uuped {llll nlES 'rsrsodruo>1 e8rlt8as ue{Erueurp 'resup rcEeqes rsrs Btues u8rlt8eg '1zpud uEepEeI urepp uurnduras 1nre1 uep JrBJ ueepeo{ urcIep eurndures 1nre1 eduusuodruol Eue,( ese; uer8erp {nluaquou 3-g uauodruol Enp ru-rlsrs uup 'suleqJel 3ue.( leped uelnJEIeI ue8uep III{alne rc.(und -ueur uzp JrEJ u"Epea{ urBIBp Burndrues 1n.le1 8ue,( uauodruo>1 rJ€p ESEJ urerEurp 1n1 -uaqtuetu f,-V uup g-V IJBp ueuodruo>1 enp ruerEerp 'reqrueE r.uEIeC 'u,(usnralas uep
JeuJel rxrlsrs tnqesrp ueuodruol eErl ruelsrs Jaurq urIlsIS lnqeslp Eurres uauoduol enp urlsls 'uauoduro>1 unp rurlsrs ese; ruerEerp epedal ue{Jeseprp )-S-V usuodurol e8rl ue11n[unuau 09'l 'qD usuy rue:Eerg
' uouodruol eErl urlsrs
useg ruerEerp qoluo3
'Eueqrapas qrqel qrseru Suupuedrp
ueuodruo>1 e8rl rullsrs 'lnqasJal lpunr 8ue.( 1e,{uuq ueuodruol tullsrs rJeC 'qaloradrp JE{ns repeureur Eue,( ele,{u >lnlueq uep llurnr le8ues rpelueur e,(ueseJ uerEurp lnqesJel 1e,(ueq uauodurol urrlsrs r8ug 'ueuodruoq 91 re.{undureur suued ueqel uenped qoluoc rcEeqes 'ueuodruol €np urlsrs rJep rJrpJel nlules {upll ueqeg ueuodruo>1 e8r] rurlsrs ese;
uauodruol BBIf ulllsls
rue.rEelq (t)
usBJ
IUBJEGIO
8',
'e,(urc8eqss urBI uep sele8 eped ISe{gIJlI^ep 'uenped epud rselrdrsard uesuraEued qoluo, m8eqas 'trlsnput urul€p Eutluad Eue,( tlre ue{IJoqureur Eurros rur pq 'lequre1 lu8ues Irqelseleru EseJ e{ ISEIuJoJsuuJl E{eru 'usetq rnlerodurel eped gqels dnlnc Irqelseleru ESEJ uuetu Ip 'leped esuJ ueqeqnred pq ruelsp EIuelnJeJ uauoduro>1 e8yl rurlsrs esu;
t9
ue:Eetq 8',
F 4.
64
Diagram Fasa Sebagai Dasar Metalografi
sistim terner seperti dijelaskan dalam Gb. 1.61 semua komposisi dari sistim ini dinyatakan oleh titik dalam segitiga sama sisi yang titik sudutnya merupakan 100% komponen. Jumlah panjang garis a, b dan c yang ditarik dari titik x masing-masing sejajar dengan sisi segitiga itu, sama dengan panjang satu sisi yang dapat menyatakan 100%. Oleh karena itu panjang a, b dan c masing-masing dapat menyatakan prosentase komponen A, B dan C. Hal itu serupa dengan hubungan tuas pada sistim biner, karena x sebagai tumpuan tuas a, b dan c dengan masing-masing komponen A B dan C yang menyeimbangkan. Dari penjelasan di atas, komposisi sistim di mana komposisi satu komponen tetap umpamanya A 20o/s, maka komposisi A dan C yang berubah dapat dinyatakan pada garis XX yang sejajar dengan AC. Selanjutnya komposisi sistim di mana perbandingan A dan B tetap umpamanya 30: 70 dan hanya C yang berubah dapat dinyatakan oleh garis lurus CY.
(3)
Diagram fasa yang diproyeksikan, diagram fasa temperatur tetap dan diagram
fasa potongan. Diagram fasa terner merupakan bentuk tiga dimensi seperti dijelaskan pada Gb. 1.60. Berbagai kurva yang tercantum pada gambar tiga dimensi itu diproyeksikan pada segitiga komposisi seperti dijelaskan pada Gb. 1.62. Dari gambar tersebut dapat diperoleh hubungan kuantitas. Gb. 1.63. adalah diagram temperatur tetap diperoleh dari Gb. 1.60 yang dipotong oleh bidang temperatur tetap, dari diagram tersebut keadaan setiap komposisi pada temperatur yang bersangkutan dapat diketahui. Suatu paduan yang terdiri dari x adalah cair pada Tr dan mempunyai keseimbangan dua fasa yaitu cairan dan larutan padat m pada T2 dan T:. Yang masing-masing dinyatakan oleh kedua ujung garis
penghubung yang melalui
x
dan besarnya ditentukan oleh aturan tuas.
Pada
temperatur T3, fasa cy*L*m berada dalam keseimbangan, komponen masing-masing dinyatakan dengan cara seperti yang telah dijelaskan di atas. Pada temperatur Ta ter-
Gb. 1.62 Diagram fasa diproyeksikan dari Gb. 1.60.
I o+m+L i
1x\ /A\ A\ ,#%.t /%i\ k*x\
ts*Sr\\ /ax22l:-\ \ B o+r LI .I*Bo
,zu
A.,*L { TI
T3
T,
Gb. 1.63 Potongan diagram fasa Gb. 160 pada temperatur T,-Tn.
{1
'lslsoduro{ lunueur lrBp
BSEJ
09'r'qc
luBr8ulp uEEuolod
t9'I 'qc
\
'esBJ Enp u€EuBqurlesoI EpBd Iuedas qeloredlp 1ed3p {Epll s?llluBn{ uBp rsrsodruo{ rul u?Euolod uIeJEEIp IJep e.&\qeq u?{IleqJedlp nlJed IdBlaJ 'Jeulq lullsls ruerEerp epud e,(upq glradas ednras rnleredruel eueJ?{ ueqeqnred lnqesJel ue;Eetp gep ,rsrsodruol u8tl€as eped sn-rn1 1eEa1 Eue[ 8ueprq qelo Euolodlp nEIB{ :nleradural ueqeqnred ue4lntunuaur 8ue,( BsBJ tuBJBBIp ueEuolod uelednrau ,9'l 'qC srreE grep Euntn
'Eunqnq8uad
enpal uped ue1e1e,(utp uauodruol Eutseru-Eulsetu uep 'uI+lo IJup IJIp ueuodruo{ e8rt urrlsls ese; rue:8etq 8't
I
I i
I
I
l
i
,
i
i
ruYOOT NYHYfl.NYHYfl II NVIOVq
llJeJ 'ueulEulpuod BIuBIas 'plol{alne {llll d Isrsodruo{ "pBd '/rZO'O EJI{-BJI{ uoqrs{ IJEp IunuIs{Bu uelnJE[3X 'plol{alna
lllrrsuras uBp
rsluer ueEuap ue8unqnq epe 'D usu; '1rre; uelulufuaru Euei( 'rseq {nlun ey gseuro;suzJl redurus uoqre{ Iseq uenped
{IIII 'o tsaqpl
Iseq IseruJoJsueJl
:s
1t1t1 :d
{I1II
:D
'eteq lnqaslp rur rsrsodruo4 eped
','/otl'Z uoqrc{ Irep runtuls{eru uelnreloy
'{Il{elne gs>1ear ueEunqnq epe 'l usu; ue1e1e,(ueu Eue( >1t111 :g ueEuep 'llrnqapel lnqasrp Iul {Il{elna Bs€d '3 rsrsodtuol upud UBJIBc Irep {nlueqJel() yoLg'g) g tstsodruo>1 uped 1t1 -uauas uep g rsrsodtuol ueEuap r( esey ueu6utpuad sruelas '{Il{elne {IIII : J 'rurnru rsaq rrep \y' IseturoJsuerl {1111 'l lseqpg Isaq IJBp IseurJoJsueJl {llll :N
'g
rsrsod
-ruo1 epud u?rreo uup H gslsodruol eped g leped uelnrul lJBp {nlueqJel '1 rslsodruo4 eped 11ue1sne ueutEutpuad eueleg '1t11e1trsd 11113, :t 'Y"0t'0 r{BIEpB runlurslEru uoqJB{
I
eseg
uetnrela) '{lUeluad rs4ea: ue8uap ueEunqnq epe Eue,( I luped uBlnrB'I :H '{1l{allrad rsluar uuEuop u,(uuu8unqnq upe Eue,( uermc eped >lllg :g {r1rl :\y' rseq JreJ
:qeppu rur ?seJ uurEutp upud Eutl -uad 1r111-111\L'(%L/g:J repe{ re,(undruaur tlluatuas) 3€ed-ed ruerEutp qepfueq 1uls Ip seqeqrp uele Euua 'uulpntue{ sBqBqIp u"{B IUI pq 'ueefuelred uuludnraur lnqasJel uBIIqBlsa{ JoJ Isoq eped 'llluoruas epzdtrep Ilq"ls qtqal tgerE 'lge:E e8nt uep llluetuas lnqesrp Eue,( uplqre{ ssBJ ledepral uoqruI lseq uenpud upe6 'lnqasJol Jnsun-Jnsun ufuupu uelne4qEuau eduel ueleunEradry ledep lnqesJel espJ urzrEelp eleru 'esey ruerEerp upedel erueln qnreEuad uu{IJaqluou lupll IUI rns -tvh-rnsun eueJu) 'qsp 'S 'd Iuedes up1 roloEued rnsun u"p UI I ,t/o;'l-E'O'!S o/oSZ'O BrDI-BJr{ Eunpue4ral efuq uup rsaq upud uoqre{ ul"les 'eteq tsaq ednraq Euz[ ueqeq rrep Jusep ruEuqes uoqJ"{-Jseq ueEuuqurtesel uerEetp ue14nfunuau I'Z 'qD uoqr€{-rseq esug
ruerEetg (l)
'uoqJ"I rlBIBpB efuuruuln uenped Jnsun suelu Ip 'e[Bq uep rseq rr"p or{Iu Jnl{nrls uuEuep rcFIInp ueseqeqlued 'lBJIs-leJIs ueEuep u,(e1 Eue,( ueqeq lnqasrp eteq uep rsaq edeEueur e,(uqeqes qeplt 'lenqlp ledup rueEol rnDlnJts {nlueq reEeqroq Isaq Jnsun IJEC 'uerooeEuad ue8uap lunqlp ledep undede {nlueq ueEuep etes ede nBlB '1enqlp ledep Euotoued nestd 1n1un undue[e1 uup seral Eugpd Eue[;eduus tunqlp IIBpnu uep {Bunl Eutpd Eue[ yup 1e31s pEeqraq tefu -ndueru lnqosJel ueq"q BA\q"q nlml 'IsEIJBruaq Eue,( e,(u13JIs-lBJIs suerc{ Eutluad Eu11 -ed Euu[ rdelal 'ufuturouo{a Iellu qalo ue{nluellp uetEeqes Bu?IuIp 'rusaq 1u?uus raq uelednrau 6ued Irlsnpq u€qeq pEeqas re4edrp 1e[ueq Eulpd ufeq uep tsag -urns
c[Bq uBp Iseq or{lur
rn}rlnrts
I'I
\
YfYfl NYC ISfltr
I
l.
Besi Dan Baja
Sistim meta-stabil
-----
1600
Sistim stabil
1500
6 1400
1300
E2,tr%-1153
1200
900
O 8oo !o
€o ,oo a
E
F
ooo I 550
500
A
L
-l536oCl
N7oro", H B-\ ),sryo 0,10% '{/i ;
400
1500
300
I
1450
1400
N
0 0.5 1,0 1,5 2,O 2,5
c (%) Gb.
2.1
1350
3,0
392"r
0,2 0,4 0,6 c (%)
0,8
Diagram keseimbangan besi-karbon.
pada komposisi K (sama dengan F) terbentuk simultan dari austenit pada komposisi S. Reaksi eutektoid ini dinamakan transformasi Ar, dan fasa
eutektoid ini dinamakan perlit.
GS:
Garis yang menyatakan hubungan antara temperatur dan komposisi, di mana mulai terbentuk ferit dari austenit. Garis ini disebut garis A3. ES: Garis yang menyatakan hubungan antara temperatur dan komposisi; di mana mulai terbentuk sementit dari austenit, dinamakan garis A"*. Az: Titik transformasi magnetik untuk besi atau ferit. Ao: Titik transformasi magnetik untuk sementit. Baja yang berkadar karbon sama dengan komposisi eutektoid dinamakan baja eutektoid, yang berkadar karbon kurang dari komposisi eutektoid disebut baja hipoeutektoid, dan yang berkadar karbon lebih dari komposisi eutektoid disebut baja
\.
r(
,,r
rl',1.11
!-.,1 * $t \\t1
i )i
t.'i 'r'..
'atyl -'".:,:. \)it9)\t,)\Dl , ''-i '. 1''i:' i. t- 'treJ-; 'i3 t' ' 1 '",i;'7 t)v ','i-,, ,.-r.u, -,i"lilc ,, ., r ,t) v :1, '.'D idv
'll3I 000'002 (l) dc 'IP{ 000'002 euoz'tluoul 0t eul?les JooSI Bp"d u?Ienltc ie (I) dC euoz 'tuef g, eluEies uElentrc :q '00S x (qllnd sue8) rrlnq sEleq eped lllueues 'lllled s{uletu'erepn ueulSulpuod '.lo0s0I eped seued lorrp eteq C%0'l :J :000ZXn{3uni Ip ue{ulSulplp 'l"0SII eped ue{UuolsnBlp E[eq J%08'0 :o :00S X lllrod uep llroJ 'J.0r8 €ped uell€ruroulp efeq )o/oSV'\ tp :000I XrBsB) tllrod uep llreJ '.f,o00t eped lelurolosl uellseluroJsu€rllp Jo0€6 Bped' ue{lruolsnerp e[Eq c%ot'0 :r :00sxJ.086 eped uElleluroulp B[Eq )yo9z'0 tq :00I X (t 'oN 1IISV) runlpotu rllnq reseq 'J%90'O:e 'uoqrurl Eluq or{Jur rnl{uls Z'Z 'q9-
-ur
%)
r"_r r.,l',rf IL At"ftizn-?*: .'.- *P:-'l{.l ra.arllF
'
v +x-r..*-t*-.ij
r. s rgryj rt
d Xlh r...' 'r*t pi** "Fs, fF
,t^_
i.-
*^?
t
: ;::?
;1-', ',t'.r.5{,;,.i-
--:,**
--d--i.l _.'"_,,\Tl .l1 ""Q:i-r, *-i ,*.* . '1,"{i3j-r -,fi,;}l::;li : ,{rl- ' 't" 1--"1*fit t- offi:,T[.::*. ..'-' ":7
,-?*;;lz'_
t"*\
-r
-:
.'a
,
*'
."+' l.-l .*
'_-J.\
"L
, {:*" "*-ry.3"'*- f,}-tr-',fr\:3fi .!i'"<*r':
.l " -" "f <.T pt" | :''..ou*L-'* ';i 'n$it ;:tr**.*Tl, ^*d' r.'\"r*'"b.; {*,n (" :i t}!;f1; -,g;ii.r-i €tuq uep Iseq
ollltu lnUnlls I'l
I
i-* H\
\Y)v)
N\\
l.
72
Besi Dan Baja
hipereutektoid. Gb. 2.2 menunjukkan struktur mikro baja apabila baja didinginkan perlahanJahan dari 50-100"C di atas garis GS (A3) dan garis SE (A".) pada Gb. 2.1 Pada baja eutektoid transformasi terjadi pada titik tetap S, menjadi struktur yang disebut perlit. Pada baja hipoeutektoid terbentuk fasa ferit mendekati besi murni yang komposisinya sama dengan P dan perlit, sedangkan pada hiper eutektoid terbentuk
perlit dan sementit pada batas butir.
(2)
Perubahan struktur pada perlakuan panas Besi dan baja diharapkan mempunyai kekuatan statik dan dinamik, ulet, mudah diolah, tahan korosi dan mempunyai sifat elektromagnet agar dapat dipakai sebagai bahan untuk konstruksi dan mesin-mesin. Dilihat dari transformasi ada tiga macam
baja yaitu:
l)
Baja dengan titik transformasi A1, berupa ferit di bawah A1, dan austenit pada A3 atau di atas Ar. 2) Baja dengan titik transformasi Ar di bawah temperatur kamar, berupa austenit pada temperatur kamar. 3) Baja dengan daerah austenit yang kecil, berupa ferit sampai temperatur tinggi pada daerah komposisi tertentu. Baja yang tergolong macam l) berupa ferit pada temperatur kamar (dalam keseimbangan), dapat diproses menjadi berbagai struktur dengan jalan perlakuan panas. Struktur tersebut diikhtisarkan pada Table 2.1. Fasa-fasa tersebut memiliki sifat-sifat khas. Ferit mempunyai sel satuan kubus pusat badan ata:u body centered cubic (bcc), menunjukkan titik mulur yang jelas dan menjadi getas pada temperatur rendah. Austenit mempunyai sel satuan kubus pusat muka atata face centered cubic (fcc) menunjukkan titik mulur yang jelas tanpa kegetasan pada keadaan dingin. Akan tetapi kalau berupa fasa metastabil bisa berubah menjadi o' pada temperatur rendah dengan pengerjaan. Martensit adalah fasa larutan padat lewat jenuh dari karbon dalam sel satuan tetragonal pusat badan atau body centered tetragonal (bcl). Makin tinggi derajat kelewat jenuhan karbon, makin besar perbandingan satuan sumbu sel satuannya dan makin keras serta makin getas mertensit tersebut. Bainit mempunyai sifat-sifat ar,tara martensit dan ferit. Sesuai dengan keaneka ragaman strukturnya, maka dapat diperoleh berbagai Tabel Fasa dan simbol
Struktur
Austenit Ferit
(a)
.fcc bcc
Bainit
(ct)
bcc
o z Martensit ("')
bct
(y)
JI a
(B
d d o .:l
o
2.1
Perlit Widmanstaetten
Dendrit Sorbit Trostit
Fasa yang ada pada baja. Pengelasan
Parainagnetik dan stabil pada temperatur tinggi. Stabil pada temperatur rendah, kelarutan padat terbatas, dapat berada bersama FqC (sementit) atau lainnya. Austgnit metastabil didinginkan dengan laju pendinginan cepat tertentu. Terjadi hanya presipitasi Fe,C, unsur paduan lainnya tetap larut. Fasa metastabil terbentuk dengan laju pendinginan cepat, semua unsur paduan masih larut dalam keadaan padat. Lapisan ferit dan Fe3C. y dan a dalam oriehtasi pada persipitasi ferit. Berbentuk cabang-cabang seperti pohon, struktur ini terbentuk karena segregasi karbon pada pembekuan. Sorbit adalah perlit halus dan trostit adalah bainit. Nama ini tidak banyak
dipakai.
Catotsni fcc:face centered cubic bcc:body centered cubic Dct: body centered tetragonal.
7 pailpl) ItBur BfBq {nlun €8ult qlqel / eArBH 'lrJa{ rpetueur r BErBq B{"Iu 'qequBtraq UBIoJ EuBpIq uuEuep refefas Euu,( {g 0 I } Eu"prq nBIBX 'rur lees rcdues rnqupryp Eue,( uue1u.(ua1 qulepB Iul Ieq 'ue1or Eueprq rele[es qere8uoru o rseq { 1 1 1 1 Eueplq-Sueprq urlEunur 1ui(ueqos Buuru rp 'upu 1e1ed ntuns r( uEruq zmqeq suyaf unel leqru"'I 'X Jeurs rs{BrJrp {lulel ueSuap e{ueq rdepl orlnl rnllnrls uped rlzurzrp ledep {"prt rnts>loJ 'ruu8o1 ueqeq eped rn1s1e1 ue{rrequau ue8uap rslnpord {lu{el reue8ueu ue{nlelrp re,(unduou rnqelelrp srdll 1e1ad emqeq uep rnqelaryp 1e1ed
lpnls 1e(uuq
'r
Jnls{al ueSuep J eteluz ueSunqnq Blrle{ 8s6I unq"l 4eta3 '4rdortrosrue 1e3rs rc,(und -rrrour u"quq BAqEq IuBJeq I uu{nq ; elrqedy '1 -"r tufunduau >ltdorlosl u?qeg 'Jeseq I epzd lruq qrqal Suud {nluaq ndureru uullnlunuaru 'snJnl srreE uulednroru seteqrel ue>luuued ueEuypuuqrad ueEuap I eJeluu ue8unqng '1e1ed ueloraEuad qere r eleveler eEreq ue1e1e.(uaur dupuqrel lnpns edureqaq eped ryre1 uerlnEued pseq
'O relaruerp srdrl tulnq ueqeq uep (Suruotp daap) l:uepp ue4treuad ue8uep lenqlp p ratauerpraq srrpurlrs u31r\3, epqede lular eduul unursl€ru Bue/' (p 1q) sepq -ral ue{rJuuad uuSurpueqrad ue8uep eJelue uuEunqnq ue1>1nfunuaur t'Z 'qD '; u8ruq rusaqraduretu euerure8eq uelSuequrrl -redruaru nlred e,(ueq urEurp uelor leJad e[eq serd {nluoq ndueu tlrcqreduaru {nlun
/
I
(t
fi'd
1ot1
u1
l@
lo.t)
ul :13
f
os
-t
'urro;run uzEueluedrad qu;aep rp ,a e,(uepqel r1EJe uBp "a e,(ureqel qBJB eJelue uuEueEar ue8urpueqrad nlm,{ .r uuluunEraduraru sulu rp rseru -roJep eped 1n1uaq ndueru rsunle^a uelelnruaEuau '{{p proJ{uE'I 0S6l unqel ru"leq 'relEurleru qere rserdurol ueEueEer qelo IErpeJ qere eped {rJa1 rserrrJoJap Burreueu uuqeq ?ueru rp uep sard ueSuap uu{nluequed sesord un(un qoluoJ 'syd1l lelad qepp" nep srdrl uuquq rr"p repurlrs {nluaqraq euelaq uelenqued 1e1nq luDlq 'SZ'0-gI'0:a e,(uunun urEurp lorrp lelad ufeq epu4 'u,(uqnlueq-ndureur {ruq ur{Bru lileraq u resaq ul{uhl '(.r) sllsuld ueEuuEer ueEurp -uuqred uep (a) ueEueEor uesere8uad uauodsle 'Eserq {uul uerfn8uad rrep ledeprp 8ue.( tredrualas ue8ueEer uep ruJoJrun ueEuuEeJ '{uel uetun{eI 'Jnlnur {llll ep"d ue8ueEer nlrc,{ Eurluad undulel luJrs-leJrs ':n1nru uelen{a{ Eurdrues rCI 'Erueln sesord ue>ludnreu uesarda8uad Bu?ru rp 'uelnluaqruad uep uu8utlun88ued rrep rrrp:a1 sard ue8uep ue{ntuaqura; 'sard ue8uep {nlueqrp ?ue,( epuoq {nlun qelepe uu{{?unllp uup ur8urp lorrp 'ue:11eunyrp 'seued lorrp Eue,( srdrl lelod efeq urueln ueeunSEua6 sJdp 1ulad u[uq 1n1uaq nduruur uup
rn]{nrls 1.'Z't
'srdr1 1e1ad Suelual ue{"nJrqrp uB)iE e,(ueq rul qe,req IC 't'I Ser8erud eped uelselellp lul 1eq 'leruaq8uetu {nlun lenryadtp eleq re4edrp Euureles 'Is{ulsuo{ uep uu}uquef 1n1un tuledtp pqei qe1e1 8ue,(
1e1a4 'rndup ueluprad upqeq rcEeqas EIBJ IeEBqJeq Inluleur ]enqlp s1dt1 1u1ad uep 'eI -eq uup rsaq rs{npord uelep Bur?ln Eued lnpord uelednraur I&puar uoq:e>1 eteg
lulad {n}uoq rlBpuer uoqrB{
B[Bfl z'l 'ledal
Eue,( seuud uenlelrad uep
erur{
tsgsodurol ueSuop locoo Euud Jnl{nrls ledupueru
nped uulurEunp Eued {ru€Ioru IBJIs-lBJrs uelledepueur {n1un 'eme(uas {nlueq ue-p u?Jn{n 'ese3 1u,(uuq 'psEJ ruapp uenped Jnsun r€pBI 'eseJ ureoetu I{BI€pE {Iue{eur leJrs-luJrs ue{nlueueur Eue,( ro11eg-Jotled 'uelelnal uup uul?nla{ {nseluJol efuq legrs lEled Intuoq qepuar uoqrE{
I,L
E[Bg Z'l
l.
Besi Dan Baja
2,4 CB
o o
2,3
o
))
o0
o.^ .\ ;bo cJ
=
@
o-.$
4
2,1
de
:ry
19 o
@
E-o 2,0
1,0 i
0,5
0
I
,5
2,0
Harga
Gb.
2.3
Hubungan sntuts i baja pelat tipis dengan perbandingan penarikan terbatas pada pengujian pembentukan cawan
(D: diameter bahan, d: diameter cawan). 7:(rs.l2ra5"*rx")14; ro", dst: adalah sudut dengan arah pengerolan. (R. L. Whitely: Trans. ASM 52). steel).'Dalam hal pengerolan panas dengan waktu sesingkat mungkin dalam daerah presipitasi AIN (nitrida Aluminium) 650-1200 oC, dirol dingin dengan reduksi besar 65-800/0, kemudian dilunakkan dan terjadi presipitasi homogen butir halus AlN, maka mungkin mendapat lebih banyak bidang-bidang {l I I } sejajar dengan bidang pelat. besarnya reduksi pada r maksimum berubah menurut kadar karbon.
1.2.2 Pemilihan pelat baja tipis dengan
mampu bentuk baik
Ukuran butir memberikan pengaruh jelas pada harga r. Gb. 2.4 menunjukkan suatu contoh hasil pengujian. Makin kecil nomor ukuran butir makin besar butir Baja mati titanium 3,0
TiC*N:12
2,8
arburisasi
2,6 2,4
1A
,
2,0
Gb.2.4 Hubungan antara harga i Baja mati titan
TiC*N:6 1,2 1,0
6 7 8
l0 ll
Ukuran butir (No. ASTM'
12
dengan ukuran butir. (D. A. Karlyn, R. W. Vieth, J. L. Forand: J. Kubodera, Formability of sheet, Iron and steel Inst., Japan, The Ninth Nishiyama Memorial Course (1960), 5)
v
'uB{Auequa{rp Euepes zuur/J8{ 09 "rrI-BJr{ .J"00, r38urr Euu.{ uuten)a{ uup rE8url r uep u u8req ue8uap srdll uer"qruel u[eq 1pu1 -gE7 uped ue{{Bunlrp uep 'lrureq uep lr rJBp ESEJ lenqtuatu 1n1un /1o EsuJ rJep ledal ereJas uulur8urprp Eue,( u,(uurcl nelB J) il{lpas ue{qequeueru uep rE8url qrqal Eue.('e,(urcEuqas
uep utr\l 'C repul ue8uaq're{eq ueqeq leuaq8ueur 1n1un uuEur: lun{ qrqol tunqlp lrqotu u"l?nqured uenFadal 1n1un reledrp
qrqal rpefuarrr reEB
Eue{ utuq ueJ"qrual 'r1o}uo) mEeqag '.ruru/131 gy r88ult Eurpd redrues uu4ueqegedrp
Ir.rel uBlBn{aI nlr ueEuap rensas 'O uep S rsnl{ur uu>1qeqa,(uaur 3ue,{ uelurnu{ele{ ue{unJnueu uep %t0'0 eJr{-EJr{ redues uelunJnlrp uoqJe{ repel e,(ulreqas
'unJnuaru .l e8req lunqruetu uoqJe{ JepB{ €ueJ€4 rdela1 'uoqre>1 o/o31'g Eunp -u€8ueu tunturs{Br.u {ruq eruoas {nluaqrp ledup 8ue{ srdrl Eue,{ efzq uz-requra^1 'lnpord uBBInurad uelsnpqEuaur uep ue{I?unlrp qelotes uuJeqtuel rJep {nlueq uelsnJnletu 1n1un uEnt rde1o1 rnynru {Jlll eped ueEuef -uedrad u?{€peruetu 1n1un u,(ueq ue{nq rur radruel ueloraSued rJup pns{Bl
uuEueBeg
'.radurol uelora8ua6 g'Z 'qO uBleunlad .\. :edtuat
uelo:a8urdS a\
\
ue{sunled
<,+ ueenued
i
G 0c
ep raduat uuloro8uaS & = 5
Jeduet uelore8ued qalo rqnre8uedrp le8uBs u uep.t eErepl 'tunruelrl uep unrurunle qelo ue{rleturp 8ue,( eteq uped rpufrel quurad {Bpll 1ul p11 .ueEuetuedred rpef -re1 e8n[ uep lelSuruou ,V Jnlnu uelenla{ BUaJE{ uep 'uu8uuEeJ ?ueJEI rszldrsard uesuJaEuad uu{etueurp Suef eueuroueJ nlens rpe[:e1 s{ptu BIUEI Eue,( nlluarr eq8uef
Inlun ueqelreq uelrzrqrp
lnqasJol ueqtq
nepl
rdu1a1 'ue8ueEer e,(urpu[ra1 uele
JrleA\€q{ nFad 1zpr1 rpef ':n1nur {lill Eped ue8uelued:ed uulqeqa,{ueu eduel v IIul eped uernlnurad rpu[re1 '1rre1 r[nrp g ueqeq nBIe) 'B {llll nlref V {llll ue8uap Bdnres Eue,( radural ueloraEuad ueupeex 'S'Z 'qD tuelep uullntunlrp 1rre1 uerlnEuad eped lnqasJal usBpEaI IItBua{s ueJuquag '(3ur11ot ndual) radrual ueloraEuad lnqesrp 8ue,{ 'uu>1uun1ad qulatos ue8uu uuyoraEued ueEuap nlnp qrqal qelo1p uurlueued sesord tEeq srdrl eteq telad lpep '(utot1s nqc4a4s) Eueluaqued ueEuu8er lnqasrp Euer( nluelral elod lnlueqreq rnlnu IIU1 ue)1rs€qEueur 'srdr1 efuq 1u1ad ruepp uulrreued epe4 '{oJoJ 8uu,( rrlnq uuJn{n nlrsd n1r rJup B{Bru '>1nre[ 1gn>1 lnqasrp 'ueelnutrad ueruse8ued rpe[ra1 ue{nluaquad uped ,resaq leEues rpefuaur Jrlnq uzrnln BIrq unrueu '{leq qlqel rpu[ueru 8un;epuec u eflrcq uEnt rdelel e[es; e8ruq e,{uuq ue{nq rpe[ 'rnlnru uelen{e{ Iroo{ ur{Btu Jllnq ueJn{n Jeseq uDIBN 'runruelrl Ilgtu etsq uep runrununlu rletu E[Bq 'ruu eleq 1n1un .JESaq ur{Eru uelnJnroq J e?fi1g 'Jeseq urleu Jrlnq uuJn{n nslu{ t eilrcq 6Eul1 urleur lput 1e1srr1 EreJes
leled {nluaq qepuar uoqrEl E[Bg Z'l
9L
\
l.
1.3
Besi Dan Baja
Baja pelat yang dirol panas dan baja kekuatan tinggi Lembaran baja setelah dirol panas mempunyai sifat-sifat yang mudah dibentuk dan mudah dilas. Dilihat dari cara pembuatan baja, pengerolan pelat adalah proses yang sangat efisien dan sangat ekonomis, oleh karena itu ada satu kecenderungan
bahwa lambat laun struktur, konstruksi baja dibuat dari pelat yang dirol dengan mempergunakan teknik pengelasan. Ada berbagai macam bahan seperti baja untuk cetakan, pipa-pipa dan sebagainya, dapat juga dibuat dengan jalan yang sama.
1.3.1 Kekuatan dan keuletan baja pada temperatur
rendah
Penggunaan baja yang paling utama, bagi baja yang telah dirol panas ditambah proses celup dingin dan ditemper, adalah untuk konstruksi baja yang memerlukan keuletan yang tinggi pada temperatur kamar atau temperatur yang lebih rendah. pada dasarnya dalam hal ini diperlukan butir kristal yang halus seperti telah dikemukakan pada Bagian l. Karbon adalah unsur yang paling utama untuk menguatkan baja, sehingga baja harus mengandung karbon sampai kadar tertentu, tetapi kalau kadar karbon meningkat, sangat meningkatkan temperatur transisi seperti ditunjukkan pada Gb. 2.6, yang diinginkan selalu lebih rendah. Tetapi apabila ditinjau dari mampu las, kadar karbon harus dikontrol sampai batas tertentu. Banyak sekali studi telah dilakukan untuk mengetahui pengaruh unsur paduan terhadap keuletan baja pada temperatur rendah. Dalam hal ini disimpulkan bahwa C, P, Mo dan V adalah unsur-unsur yang menurunkan keuletan sedangkan Ni dan Mn adalah unsur-unsur yang memperbaiki keuletan itu. Mn mengurangi karbida dan menurunkan temperatur transformasi, yang mem-
buat perlit dan ferit menjadi berbutir halus juga memperbaiki keuletan, sejalan Mn/C dibuat lebih tinggi untuk memperbaiki keuletan
dengan itu perbandingan dari
pada temperatur rendah. P memperburuk kegetasan pada temperatur rendah dan meningkatkan sensitivitas dari kegetasan temper karena fasa yang tersegregasikan pada batas butir, oleh karena itu P harus selalu minimum. S adalah suatu unsur yang membentuk inklusi dan tidak memberikan banyak 204
93
-18
EE gio
.Et F+
-
129
-240
Gb,2.6
0,2
0,4
Karbon (%)
i.
0,6
Hubungan antara kadar karbon dan temperatur transisi dari baja Ni-Cr yang dicelup dingin dan ditemper. (R. H. Aborn, Trans. A. S. M. 48 (1956), 5t)
W/
-uelral rsrpuo{ rrsp l8dsprp r{Elal (r'z) uBelu?srad uBp (€'z) uEsluesrad €npa) 'el(€q€q J BtuulnJal 'rsrsuerl;nleredruel uu{{reuaru u,(uurc1 Jnsun uep t51 qep,(ueq eJEOes Eue,{ rnsun 'q€lepe e,(upse11 -Jaq leEuBS
leryEuad quJeep epud sJ^ uB{unJnueru drlrsod
b'z)
(c.) ow€z+ rJSZ+ INg- nf,gr+ul iSZ+ 3062*01- :sI^
nlueual ue€p"ol eped sepp ?ue[. ,t:truf 81 gg tEEurl uel"n{e{req Euu^( etuq rJpp uelenru S, IJEp eturt>1 tstsodtuol ueEuap 'sJ^ ',(dJBqJ uetln8ued uped rsrsuuJl rnleraduel €J€1ue uuEunqnq ue{nuauaur oll 'IsISuEJl rnleredural e,(u1teu euaJe{ ue{qeqesry uzseye8uad q€Jaep uped tpetrel Euu,( nlt luades uesureEua4 'uE{BleJ n[e1 ueEuap u.(uuuEunqnq epe tde1a1 IUal e,(ueueles {epll srBuAIr,
(t'z) uolE^r{o uoqrc{ ue8uep
sreu^frr
07+r"f,999:sreu^flr 'lnluaq mEeqos q"lepe urnurslerrr sJe{JIA ueseJa{e{ eJelue ueEunqnll
(lN+noXst/t)+
(z'z)
(l.+ ow +rf,Xs/ I) +uw(9 I ) + 3 : (o/6){") :lnIrreq te8eqes uep^I{a uoqr"{ ue1e1e,(uaur (3utp1e11 Jo elnlusul IBuoIl -eura1u1) l[II 'uele^I{o uoqJeI repul eped Sunlue8lal IUI qEJaBp eped unurtsleur uelun1ay 'sere{ qrqol ryetra1 nll q€Je€p uzrlqeqa^(uaru Eue,( '1edac e;ecos uelu6ulp -ra1 rEBu11 6ue^( rnleradural eped eurelrad uelseuedral Eued qe;aep q"lepe lnput ue3o1 uep seued qnre8uodtp Eue,( qeraep e,{ulnfueles uep 'le1t8uad uetEuq uPI"IuBuIp uu8ol 3Je1u? E{nru Jeluv ueseye8ued qeJaep eped
lnpur
ure8o1 uep Eunque,(ued
'se1 ue8unqrues eped
u€lelna{ e,(uunrnl eEnt nele uesuraEuad e.(utpu[ra1 nule u€Ieler e,(utpe[re1 ?ruelnJal ,3u11uad 8ue.{ pg 'se1 ndururu uelulu€urp 'uelurEuttp 8ue^( pnsluu Iqnueuaul ledep uesela8uad uep[ ue8uap lenqlp Eue,( tsln:1suo1 qelede uep uu{senluaru ledep uesel ueEunques qelede 'u€Je{nse{ lrep 1e[e:aq 'ueI€leJ nele ueseraEued lpefrel esrq seued qelo tqnre8uedrp Euu,( q€Jeup Ip nelu ueselaEued qeJaep ry rpzl 'uesule8uad n11etr epud suued EueJe{ ue{q"qoslp e,{u1e;ts qeqnJoq ueq€q Bi(qBq rJepurqrp tedep 1epr1 '>1rcq Eue,( se1 ndrueu tu,{undureru :eEe pqal Eue,( efeq uereq -uel ue{nlred1p ntl qnlun 'selaEuaur uepI ueEuop lenqlp e,(uesetq etzq 1s1nr1suo1 ufuq
su1
nduru141
Z'e'I
'rltnq seleq eped ueselaEal uelqeqa,(uau €uaJEI qepuer O J€pBI e.(u1rcqas uep 'qepuar 5i e,(usnreqas 'ueEueEar EuoJe{ rselrdrserd uesereEued depuqral sellllllsuas uellelEutuaru N Jep") .o/os,o-,r/ot'o qelEpe elull'urp eserq Eue,(
lococ
Eue,( usqBquBuod
'radrual uesela8a4 uerylepua8ueu {nlun dgtlege Eue.( rnsun qelupe l11 uep oI/{ 'uere>leured;nluradurel epud uulEueque{lp qelel 'lN %0 'lp %9 'lN %S'g 'lN %9'I n1rc,( resep rsrsodruo4 ueEuep qepueJ rnleredrual eped uenpadal 1n1un ueluun8redtp 8ue,( .uteg 'Jllnq uesnleqEued eped lteq Eue,{ qnreEued uu4treqruaru snEtyules uup lrroJ xrrleru rJ€p uelelnol uullelEutueu ?I 'qepual rnleradrual epud ue1e1ne1 rlreqredrueru {nlun JII{aJa leEues 3ue,{ rnsun q"lepe 'uy1 urues-eluesJoq IN
'ueloraEued qere eped Euufueureu lnqesJal
I
rsnl{ur qeqas ueloreEuad qere depeqrel snrny 1eEe1 qure epud uelelne{ ue{unJnueu nelu 's{ulel[ uelelna{ ue{unJnuoul tdelal tstsuerl rnlerodruel depeqral qnruEuad I
LL
r88ult ueten{al e[eq uep seued
1o.l1p 8ue,{ le1ad
uteg e 'I
k
1.
tu,
Besi Dan Baja
keduanya bukan kondisi umum. Perlu dikatakan pula bahwa ada beberapa
pengaruh dari ketakmurnian, inklusi dsb.
1.3.3
Penguatan baja untuk proses pengelasan
Baja lembaran tebal dibuat dalam berbagai macam bentuk ddn dilas dijadikan konstruksi baja. Komposisi kimia baja tersebut adalah C=0,23o/o, S<0'04% dan p=0,04Yo. Baja yang tidak mengandung unsur lain selain Si dan Mn disebut baja l16nak (mild steel), yang banyak dipakai untuk bahan konstruksi baja karena mempunyai sifat mampu las dan mampu bentuk yang baik.
Tabel 2.2 menunjukkan contoh komposisi kimia dan sifat-sifat mekanik. Kebanyakan baja rol dinormalkan, dengan komposisi kimia hanya mencapai kekuatan tarik 45 kg/mm2. Baja kekuatan tinggi adalah baja paduan rendah dengan kekuatan lebih tinggi dari baja lunak, biasanya kekuatan tariknya kira-kira 50-100 kg/mm2. Tabel Tanda JIS
Penamaan
standar Baja rolan unt ketel JIS G3103
un,uk
-lun -;1,,;;" r,"" ,ro'o J
IS
C3IO6
-rulu
]
2.2
Baja lunak.
Komposisi kimia (9t,)
Ketebalan
t
(kgf/mm
(mm)
t<19
< 0,i
l9
<0,2
< 0,035 <
'
l3Illfl,
Batas
mulur
f
3.ilt
>
19 i
Kekuatan ]Perpanjangan tarik ^ batang uji
kef/mm)' (No. l) (%)
35-42
'\
-26
L
>2'50 <0'040 <0'
4t-52
Baja kekuatan tinggi adalah bahan yang dapat dikurangi beratnya dengan sambungan las untuk merasionalkan konstruksi baja. Yaitu bahwa baja kekuatan tinggi memerlukan luas penampang yang kecil, dengan demikian mengurangi ketebalan
pelat, dan bukan hanya meringankan seluruh konstruksi, tetapi juga menyederhanakan proses pengelasan, maka dengan demikian dapat mengadakan penghematan bahan dan lebih untung dari pada pemakaian baja lunak. Baja kekuatan tinggi digolongkan pada baja berkekuatan tarik yang tinggi dengan atau tanpa perlakuan panas pada proses pembuatannya, dalam kedua hal ini penurunan mampu las diusahakan minimum.
(l)
Baja kekuatan tinggi tanpa perlakuan panas Baja kekuatan tarik tinggi tanpa perlakuan panas dipergunakan dalam keadaan setelah dirol atau setelah dinormalkan, struktur mikronya terutama ferit dan perlit. Baja tersebut terutama diperkuat dengan jalan penambahan unsur-unsur paduan dan penghalusan butir melalui pengerolan. Sebagai baja paduan rendah, penambahan
kekuatan adalah sebanding lurus dengan jumlah unsur paduan yang ditambahkan. Gb.2.7 menunjukkan suatu contoh yang umum. Karena penambahan C sangat meningkatkan kekuatan tetapi menurunkan mampu las maka penambahan C tidak disarankan dalam usaha memperkuat baja tersebut. Bagi baja kekuatan tinggi tanpa perlakuan panas, Si dan Mn dipergunakan sebagai unsur paduan utama, mereka lebih baik, kurang membahayakan mampu las, lebih murah tetapi masih cukup untuk menambah kekuatan baja. Tabel 2.3 menunjukkan contoh komposisi baja tersebut. Persamaan dalam Gb. 2.7 menunjukkan pengaruh dari jumlah perlit dan diameter butir ferit. Jumlah perlit tergantung pada kadar C menurut persamaan tersebut penam-
(
77'' I
EAnf qEpuar rnlureduel epud e,(uuelalna{ uep lBlEuruou B[Bq uelen{o{ JeBV s€u?d uen{elrad rureleEueur EuE.( rEEurl uelen{e{ eleg (Z)
'rutrtt
I1B>1
gl-lV uepnle>1 rcdecueur rcdures qelo;edrp esrq suued uenlepad tueyeEuau 1epr1 Eue,( t38ur1 ue1en1a1 ufeq Errrquq uu>1u1e^{ueu ruI 'loJluo{Ja1 uelora8ued ueEuap eteq rrlnq uesnleq8ued sasord qelelas Jnlnu uelen{a{ uep rsrsueJl rnleredural erel -ue ueEunqnq uellntunuevr 6'Z'qD '{leq ue8uep uelselotrp ledep rllnq uusnpq8ued qnm8ued UBI{nuop ue8uep 'rrq>1ure1 sed r{Eletes rseruJoJSu€r1 eped ludeprp Euu,{ lrreg rllnq J€seq Jor.uou eEn[ uerlurep 'sed de11es qeleles llualsne IJEp Jllnq Jesaq Jouou ueqeqnred uep uuloraEuad rnleradurel ue1u1u,{ueu lnqesJal JBqusD 'll{ralsne ueplsulEuad leqruuFeduau {nlun qN %r0'0 uSnl 3 ,,/oz'0 uep IuIN yof'l ueIr1eqruelrp lnqesret uBqeq Bped 'lnqesJel EreJ qoluoc uellnlunueru 8'Z 'qD 'edrd rslnrlsuol t8eq €tuulnJel uteq 1n1un uel8utduresa>1tp tedup {81 {ru{al nles qeles qepp€ 'rppueryo1 ueyoraEued ue{etu€ulp Jllnq snleqJedureru {nlun ue{pns{erurp Eue,t 1ul uelore8ued ere) 'lorlp qelolas snpq rnl{nJls
leduprp uelore8ued eJBJ r{reqJaduraur ueEuap Suereles tde1a1 '1y qalo uE{IlEruIp eteq upqede nlualJal u?Jn{n redures IrJe{ qrqel rpefueur Inq"1e{Ip €tuel qelal IIJaJ rrlnq ralaruerc 'rnlnu IIll1 Iqnre8uedueru leEues llJal Jllnq Jeleurel6l '{Ircl uelenle{ uele>lEuruad rqnru8uedurau ldelal Jnlnu 1r1r1 rqnre8uadrueur lepgt trped ueq"q t=01 =
(,utu7ga11 (.tutu73a1;
{!r?l
uElEnIex
fdreq3 uur[nBua6
Iuel
1=91
00t=i=09 0s=l
(ruru)
ueIeqete)
setug
1
JnlnIU
erurrl rsrsodtuoy
uurfn8ued
'suuud uunlelred gruo;u8ueur >1upp ;33u;1
uulun{e{ ufeq 4uuqaut luJls-luJls uup clurl{
gsgsoduro4
qoluoJ
€'Z lequl
't
'X) (StO (SqOt) ruZ rcU :8urre1ct4 :8utre1ct4 'g 'g 'oul^rl '111red-lgay ufuq ue{lrel upud uunped rnsun qnru8ueg L'Z'qU 1u;gs ;.rep (tutu) tlral rllnq r313Iu"IP :P (p) E€'O (Urrd%) €S'0 (uI,^{ %) A{ S + S'S t :(%) s"nt ue8uern8ue4 Qt,-il 8L'l+(ls%) ,9'8+(uw%) le 'e +e'ot:(.tuu7;41; rnlnu uelen{3x t, -P) t6 L' O+(lllled%) L6€" 0 + (!S%) I t'8 + (uW%) 6 L' Z + O' Ot : (zruru/J8)D {rr?l uerEnlax
Q
oI^l
I t t I
u,npno("lili-
0'z
0'
r '\.
0z-[ d
Sl-D
I
0t-"Ee o
>-
m
oH @
.z|
t)/r..
s5
..2j,.'
-11
rJ l- o i7;1---5 uEnpBo rnsun '.\ o'l -".-t. oB o'z
G=':ry ot^l
uy'7
::ro'
/l/
,/
I
o
(%)\.
d
-'
uenped :nsun
o'z
FO
o
2\'
>i\ "C
!r
0't
80
0= x o
,F
nc -o
ull{
I
"
o^/,
0r* x srs FO
OIE
!s
0Ia
untr
d, ,
0a
!s
st;s
I
o\
N r33ur1 uelen>1a1 Eteq
u€p s€uBd IoJIp 3ue,{
1e1ad
efeg t'l
R\
1. -4
l250oC
Besi Dan Baja
Pemanasan
. Pengkristalan kembali . Sebagian pengkristalan kembali 'Tidak pengkristalan kembali
o1
ia !O
E8 Dl0
l*t.-,rnrl?"
12
1200 100 1000 900 800 1
butir ferit
700
Temperatur ("C)
Gb.
2.8
Perubahan ukuran butir (/) dalam proses pengerolan baial,4o/o Mn,0,3% Si dan 0,04% Nb. Angka dalam grafik menunjukkan jumlah pas. (Kinoshita et al.: tetsuto-Hagane 58 (197 2), 17 59\.
50
Q
0
Dasar 0,054
F
v
Kekuatan mulur (kgf/mm2)
-50
40 45 50 55 60
50
0,034
-t
U
o
,-';!')s.s5ay
45
-30
Eao
E
o
o0
o
535
a J
o
F 30
;;i. /$"
l{il
89101112131415 O_rtz 1mm
Gb.
-90
65
2.9
,,r)
Hubungan antara temperatur transisi dan kekuatan mulur, diameter butir (d) dari
ba,it 0,14o/o C-1,30o/o Mn-0,3% Si yang dirol terkendali. (H. Matsubara et al.: Tetsu-to-Hagane 58 (1972), 1848).
Gb. 2.10 Hubungan antara kekuatan dan keuletan baja karbon rendah untuk konstruksi baja.
meningkat, baja perlu dikeraskan dan ditemper. Sifat baja ini ditentukan oleh kadar C, P dan S dan unsur-unsur paduan tergantung pada pilihan pembuatnya. Sebagai tambahan pada Mn dan Si, Cr, Mo, V dst ditambahkan pada baja paduan rendah. Tergantung pada tingkat kekuatan tariknya, baja tersebut dinamakan baja kekuatan tinggi 60-80 kgf/mm2. Juga baja dengan kekuatan I l0 kgf/mm' telah dibuat. Gb. 2.10 menunjukkan hubungan antara kekuatan mulur dan temperatur transisi dari baja kekuatan tinggi. Baja kekuatan tinggi yang telah mengalami perlakuan
I
7..-V-
(uude1 'tsul leels T uorl 'S (OSO1) esrno3 lerroruol/{ euefrqsr11 qlulN oq] 'a1e1d utqt ;o ,(1t1tqetu -Jod :"repoqn) 't) 'urur 7'g uupqeler; uu8uap 1uun1 uluq )tlrul uBlBn{eI usp Eueqnl refaululp uuquqn.Iod uu8ulpuuq.red uup uuEuufuudred u.ruluu uu8unqnll
II'Z'qC
(.tuu73a1;
{uEl uElenle)
9n
0n
9t
\.
*.,0.x_ ,\
ffi=aunqnl
97,
d'E 0g !Do =t d st ilrl]e
o.o 0? E6
s, iE
u'lor"o- / a\_ -"uad qetv o
retau€Ip ueqeqn:ad ue8urpueq;a6
0s
:'
9S
qBJE
uB{rJel q?lelas
0t *.P."
s, mri eE
rn{n 3pu3l
os
uE{rJel tunlaqJS
gq
'snlEr.{ ntrnq-JIlnq
qelepg er(urn11n.r1s uep (rtepual.rat) 1or1uo>pa1 uulo:aEuad eped rlqlu lnleradural upqede lpq qlqel tpetuaur {nlueq ndruuru e,(u1n[ue1eg 't1pad qepunf e,{u1e1Eutu -aru uep S 'O Jepe{ u,{uupe qelo unJnueru le8ues {nlueq ndue141 'dtlrsuas lzEues Eue.( 1n1uaq nduruur uellntunueur Eue,( '>lrrel 3ue1eq qeru dupeqral snrnl 1eEa1 uup uuloraEued qere depuqrsl qeqntaq le8ues ?ueqn1 raJetuelp ueqeqn.lad uz8utp -ueqred rdelel 'selot nlr8aq 1epr1 '1tn Euelzq qere eped eserq Eue,( ueEuefuedrad uuep -aqJed 'lnqasrel requreE urel€p eEnI ue11nfun1lp Eueqnl raleru€lp uuqeqnrad uzEutp -uuqred rcueEuetu ISIugaC 'urtu Z'€ uepqale{ ueEuop seued lortp Eued 1u1ed zfeq 1n1un uerlnEuad IIsELI qoluoJ nlens ue{{nfunuatu II'Z 'qC 'u,(u1n1uoq ndueur ue11nf -unueru'qsp'1tre1 8uu1eq uped ue4trul rrep ueEuefuedrad uup 'Eueqnl ue8uap 4tre1 rfn Eueleq epud Eueqnl laletuelp ueqeqnred uuSutpueqred 'ryru1 uelfnEuad ruEIBC 'ogg1 lolEueq uertnEuad uped ue{Blure{ u,{u1pehe1 leqllaru n1te,( repuels teledtp zreEau derlas rp E{eW 'Iupetuaul qul{epll '>1trel uutfnEued ruepp e,(uue8ueluedrad epud e,(ueq repeles e,(uue1ulya1 depeqrel uetupuad $l IBq ruelep 'e,(uuulolEuaqrued eped rE8url Eue,{ ueefraEued leterep p,(undrueu 'seued lortp 8ue,( pqat eteg suuud lorgp 8uu,{ ufeq {nlueq
nduru6l t'€'1. 'qBpuer
rnleradural zped lreq Eue,{ uz1o1ne1 m.(unduraru u?p I{EpuaJ Eue,t rsrsuurl rn}eradrual rc,{unduaur 'eues Eue^ Jnlnu uulenla{ 1u>13ur1 eped uulEulpueqlp ultqede suued r8Eurl ue1en1al efuq uep stued
I8
lortp 3ue,t lelsd Bt?g
t'l
S
l.
82
1.4
Besi Dan Baja
Penggunaan baja untuk kekuatan dan keuletan Sebagai petunjuk pertama dalam pemilihan baja yang akan dipakai sebagai bahan konstruksi ialah kekuatan dan keuletan yang memadai. Satu dari sekian sifatsifat baja yang paling penting ialah kekuatan, tetapi karena pada umumnya apabila kekuatan ditingkatkan, keuletannya menurun, maka kekuatan yang berlebihan menyebabkan kerusakan karena benturan, dsb. Pada umumnya baja yang telah dikeraskan dan ditemper dipakai untuk keperluan tersebut.
1.4.1
Kekerasan baja setelah dicelup dingin dan mampu keras
Kekerasan baja setelah dicelup dingin terutama tergantung pada kadar karbonnya. Gb. 2.12 menunjukkan hubungan antara kekerasan baja yang dinormalkan dengan kadar karbon. Kekerasan baja setelah dicelup dingin meningkat hampir berbanding lurus dengan kadar karbon sampai 0,6/o selanjutnya peningkatan gradien lebih kecil kalau kadar karbon meningkat. Telah diketahui bahwa struktur martensit yang dinormalkan lebih keras daripada struktur ferit-perlit atau perlit. Untuk memberikan kekuatan dan keuletan pada baja, pertama baja harus dikeraskan dengan mencelup dingin. Lebih baik mempunyai 100% martensit setelah dicelup dingin, tetapi untuk mendapat 100% martensit harus didinginkan pada pendinginan tertentu yang lebih besar dari pendinginan kritis dari fasa austenit. Tetapi umumnya bagi yang berukuran besar susah untuk mendapat laju pendinginan yang lebih besar dari laju pendinginan kritis di tengah-tengahnya. Mampu keras adalah sifat yang menunjukkan bahwa baja dikeraskan pada keadaan tertentu, berapa dalam dari permukaan yang didinginkan strukturnya menjadi martensit. 1000
800
600
d
E p
Q
400
s'6 o-
qn
o
l,(
o
o V
v
d6 ooo :j cd
,00
Fo.
o
0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
1,2
c
(a) (b) (c) Gb. i
(%) Semenlit bulat Perlit Martensit
2.12 Hubungan antara
kekerasan baja setelah dicelup dingin dan dinor-
malkan dengan kadar karbon.
Gb.
2.13
Batang
uji pada pengujian
Jominy. Garis titik-titik menyatakan tinggi bebas pancaran air sebelum dipasang batang uji.
r
t-'
'(0tt '(ffOt) ue{oqs urtrqJ 'uede1 .lsul Ioots ? uorl ,(q patlpe 'stsel rleql pue slpuetetu leels Jo sarl:ado.r4) 's11p1 uuu;Eu;puad n[u1 dpuqrel ')o/ot'L ufuq uped uu{ququgllp 8uu,{ uunpud.rnsun pSeqleq qn.ru8ue; St.z .qC 0009
(ppi l.) srlr:>1 ueulSurpuad n[e1 000s 000t 000€ 0002 000r
X
IB.!r
z^
!r
E)
t3ci\ J"009-008 eped etet-etet uer8urpuad nt?'I
((osor) sJBleI I Jo Itelros uedel 'luaru -le0r1 l?eq Jlaql pue slel.tolelu Ieels puB uorJ :opns 'H 'eur -ruohl ')) 'uoqru{ ufuq 1n1un uuufulpuad nful ucp uoq
(%)
z'l
0'l
c
8'0
9'0
t'0
z'o
0 ^de. 002
sg;.n1
-re1 qupunf u.ruluu uu8unqnll ,I'Z'qO
00?
;:
:o
-^_
-
o
5'
0e
009
lers.ratuol efeg
5
:.
008
--'
uerulnuel ue8usp efeg -ed ueEuap 'qsp 'n ' M'JZ'A 'lJ Ilrodas ulel Jnsun-rnsun ue>lEuepos 'qrqal Eue[ repel ueEuap {leq qlqol Eue,{ serol ndrueru rlreqraduaru 'qsp 'lS 'lN 'oIN 'rJ 'ul/rl Iuades Jnsun-rnsnun 'nluolJal qulurntes teduus u.{u8uernl-3ueJn{as ueqzqrueued uuEuep
o)
uteles urBI su.re1 nduuur r4reqradrueur uep srlrr{ uuur8urpuad nlel ue>lunrnueu o/oE'o eteq zpud uB{qequ€lrp Jnsun reSeqreq nBIE{ srlrJ{ ueulEurp Jnsun-rnsun -uad ntul uep uenped Jnsun-Jnsun J?p"{ eJEluE ue8unqnq uu1>1nfunuaul SI'Z 'qD 'urBI rnsun-Jnsun uep uW 'lS SunpueEuau euer
')
-u{ {luq qrqel Eue,( seral ndureu ufunduraur IeISreIuoI e[Bg 'J yo6'O-B'0 eped 6Eut1 -ra1 rcdecueru uep {rcq qrqel rpeiueur s?Je{ ndureur '1u18utueu uoqJe{ JBpB{ nBp) 'sr1rr1 ntel eped uoqre>l repr>1 qnruEuad ue>llntunuau Vl'Z 'qD ueurEurpued 'u,(usera4 ndureur {IEq uI{BIrr ',(ulruof uetfn8uad upud u6urp dnlac qeraep 8uefued ur{Bru sr1rr1 uuurEurpued nful J"saq ur{etr l 'urEurp dnlao qersep Suetued ludepueru >1n1un '8un[n u6utp dnlec uerfn8ued uleureurp Eue,t t I'Z 'qD urEIBp ue>11ntun1rp llradas i(unuo1 uerfnEuad uuEuep nulu 'e,(usr1gr1 ueut8urp -uad rrup (IJrl uer8urp) nurluo>1 ueur8urpuad ururEutp uep (1aa/uur8erp) ntle/( u?p rsuruJoJsueJl Jnl€Jedruel uerEelp IJep qaloredrp tedep etuq sereq ndureyl uulalna) uep uelen{el 1n1un etuq ueeunSSua6 7'1
t8
s.
rI
t
1.
t84
Besi Dan Baja
I
nambahan yang berlebihan menurunkan mampu keras. Sedikit Be sangat memperbaiki mampu keras, tetapi tidak pernah dipakai karena mahal dan bersifat racun. Seperti telah dikemukakan di atas banyak unsur-unsur memperbaiki mampu keras baja,
tetapi pengaruh dari pengintian dan penurunan laju pertumbuhan pada ferit proeutektoid, dsb, masih dalam penelitian, belum dapat dijelaskan bagi setiap unsur. Penambahan B sebanyak 0,0005-0,005yo sangat memperbaiki mampu keras. tetapi masih belum mencapai laju pendinginan kritis. Dengan penambahan B yang berlebihan menyebabkan presipitasi suatu senyawa pada batas butir yang mengakibatkan kegetasan, jadi biasanya dipergunakan kadar 0,001-0,0015o/o, yang memberikan pengaruh baik pada perbaikan mampu keras. Selanjutnya dengan kadar karbon yang lebih pengaruh yang lebih baik dapat diperoleh dan pada kira-kira 0,8% C hampir tidak ada pengaruh yang bisa dilihat. Di samping itu sebagai suatu faktor pada mampu keras adalah ukuran butir austenit. Makin besar ukuran butir austenit makin baik pengaruhnya terhadap mampu keras, karena transformasi proeuektoid dan perlit terjadi pada batas butir austenit, sehingga makin banyak batas butir makin banyak tempat pengintian, jadi transformasi demikian mudah terjadi. Kalau luas batas butir mengecil maka transformasi berkurang, hal ini menyebabkan mudah terjadinya transformasi martensit.
1.4.2 Baja paduan untuk konstruksi
mekanik
Sebagai unsur paduan untuk baja paduan yang dipergunakan bagi konstruksi mekanik adalah Ni-Cr, Ni-Cr-Mo, Cr, Cr-Mo, Mn, dan Mn-Cr. Baja paduan mempunyai kelebihan sebagai berikut:
550 500
EI Komponen kimia (%)
C : Si : Mn : P : S : Ni : Cr : Mo :
0,42 0,2 0,71 0,019 0,018 1,88
0,72 0,28
(Didinginkan di minyak dari 830'C. Ditemper dan didinginkan di minyak.)
{
450 400 !o
o
o0
:1
350
il
300
b
V
sl rlo^
604 s0 5;:
t1
b
.l
d9
40 :=
q
t.:. 30 e9gE s=Eo *, E
EE-ri P I E"l E&fi9 '0 0 20
c0
0
100 200 300 400 500 600 7N Temperatur penemperan (oC)
Gb.
2.16
Pengaruh temperatur penemperan pada sifat-sifat mekanik dari baja martensit yang ditemper. (Japan Industrial Standard Association; Manual for JIS machine structural carbon steel and structural alloy steel (1962),33).
I
i I
:
'ueuoqr"Suad qeleles EunsEuey utEurp dnlecrp ledep utrel epuaq eEn[ uep efral Bpueq uuelnurrad eped uoqrel JBpEI IoJluoEuaru ledzp seE ueEuap ueuoq -reEuad epud 'srlele1 rc8eqss 151 rc1edrp uep Brepn uu8uap rndruecrq 'el(uuru1 uep uedord 'ue1nq rJep IEs€Joq Eue.( uoqru>1 EunpueEuaur Eue.{ seE-seE ue8uep seE uoq -reEuad eEnt rc1edrp uep 'erueln ueuodruol rc8eqes NJeN EunpueEuoru rrec ruereE nlre,( rmc uoqreEuad eEnt rc1edrp 'Eue;u Surdrues rp 'uoqreEued ueqeq re8uqeg 'ue>leunEredrp unloqos f,"002-09I eped :aduallp u"p -f,.008 eped enpel ues€raEuod uepI ue8uap us{sn1eqrp nped 3"9E6-ggg eped eutel -rad uese:a8ued qulales 'erue1 Eue,( u?seuprued u"{qeqasrp resel rpuluaru e[eq Jnl{nJls eueJBX 'r8Eult qrqel uoqJEI JBpB{ re.(undrueur uele eleq uee>lnurred uer{rruap ueEuoq ')"0S6-006 epud ue>lseuedrp uep leder dnlntrp uerpnue{ >1u1o1 'ue1s€re{rp uelz Eued etuq uellnserup lnqesrel uerndruec ruelep a{ '€OJBg uep €OJeN /og1 rnduucrp Eue,( Euure rc1edlp '{Elo{ urelup leped ueuoqre8ued epe4 (eteq uepp e>1 rnrey)3120)+O)Z
QJTe(8uer€)f,+zOC :ln{rreq p8eqes uelselatrp ludep ueuoqre8uad Is{BeU ueuoqreEue6 (t) 'e,{urcEeqes uep rde ep,(u ue8uap nelu r33ur1 lsuarulaJJ snJB ueEuap ueelnrured uese:eEued 'ueprrlruad 'ueuoqre8ued ue8uep n1re,{ 'rselerp ledep lnqasJal I"q llln{ uusuraEuad uepl ueEuaq 'ueelntured eped 63ur1 qrqal 8ue,( ueseJe{e{ ue{rJequeu npod lnqesrol u"re{nso{ rseleEuaur {nlun 'rErE epor uped rgodes >ppq le1oq Eue[ ue8uuEel ueelnurred uESnEe{ ue{qeqesrp 8ue,{ uuqalala)t ruBIBp eEnt rde1e1 uelelne{ pos ru"pp e,tueq ue{nq ueqelpsBruJed rz.{undruaru urse[u ueuodurol ederaqag
1J1nr1uusura8ue; 'e[es
t.?.I
1r>1ryas Eue,(
ueqeqrueuad ueEuap serel nduruu r4rcqreduau ledep e,{uqnre8uad EUaJB{ re>1edrp g eruus Eued pns>1eru {niun 'r3 efeq nele oW-JJ eteq ueEuep e.(uuurylue88ueu uqor -uau {nlun rur rs>lnpord {lu{al urepp ue{nlelrp Bqesn 'selequred nlens uelednraru Iul pq lpqeru rN rdelal 'e,(uuetelna>1 uep uzlen{a{ {leq luEuus oyg-r3-151 etug 'uuBunlEuq rsnlod ueEuernEued uep r8raue ueleuroqEued tslnpord e(erq ueun;nued ueel -ururrad qelo ue{qeqesrp Bntues rul 'uu{sereltp 8ue,{ ueulnured uped efueq fEurl rsua^\IarJ ueseueured re>1edrp e8nI seued uenlepod urep( 'ueleun8redrp 1e,(uuq ei(u -up1 ur8urp ueedureued uep ur8urp rsnrl{o 'urSurp uelore8ued eEnt rde1a1 ueursoruod e^(uuq u€{nq 'uelenqurad {lulel urBIBp ue8ueqruaEued 1e1;eg 'qsp '1ero1 Eueleq 'rnru 'pneq 'rBrE upor sorod :qelepe lenqrp e,(uurnrun Eued 1rue1aru uouoduroy ')"00€-002 rlErsEp eJEluE rp rlenoe{ lulEuruoru ludur e8req uep 1u>lEutuau Eutrodrual rnleradruol nepl unJnueru Jnlntu uelen{e{ uep {rJBl uet€n{a{ 'usseJe{a) 'u€{seJa{rp uep raduralrp Eue,{ eteq {nlun {ru€{eu leJrs eped uequqnred qoluoc uu>11nfunuaul 9I'Z'qC 'usrs ue8ue8al u,{uqepuar uelqeqe,{ueru rur 1eq 'e,(uuesere8ued uped ledac Eue.( ueupurpued nped {epll {pq qrqal 8ue,{
sere>1
ndrueu
1e,(undruaru BUoJBX Q
'qelorodrp ledep
{leq qlqel Euz,t ue1a1na1 uep rEEurl qrqel Eue,( uutpn{e{ n1r Surdures rC 'ruroJrun qrqel Eue,t rnl{nrls qaloradrp ledep ueredurauad uu8uap rpet 'ruepp a1 rcdues ue{sere{rp ledep resaq uern{ueq undrlseru 1mq Eue-( serel ndureur rcfundua141 (t s8
uElalnal uEp uElEn{eI {ntun utEq ueEunSSuod
t'I
t
l.
86
(2)
Besi Dan Baja
Penitridan
Proses ini dimaksudkan untuk membuat kulit nitrida pada permukaan baja dengan jalan menempatkan baja di dalam tungku yang dialiri gas amoniak dan dipanaskan pada kira-kira 500oC. Karena baja telah dikeraskan dan ditemper pada temperatur proses lebih rendah daripada temperatur penemperan, maka struktur di dalam tidak berubah. Baja untuk keperluan ini mengandung Al, Cr, Te, V, Mn dan Si yang mempunyai afinitas kuat dengan N. Baru-baru ini penitridan ion telah menjadi perhatian. Tungku yang telah divakumkan diisi dengan gas N2 atau Nz*Hz pada tekanan 1-10 Torr, tungku dibuat sebagai anoda dan baja dibuat sebagai katoda, dihubungkan dengan tegangan beberapa ratus vol, kalau gas telah diionisasikan oleh aliran elektron dan permukaan baja terpanaskan maka terjadilah penitridan secara simultan. Penitridan adalah suatu proses yang sangat baik di mana sukar terjadi transormasi atau perubahan struktur dari logam induk, yang menghasilkan kulit nitrida yang keras yang sangat tahan aus.
(3)
Pengerasan frekwensi tinggi dan pengerasan nyala api Baja ditempatkan dalam lilitan, dan lilitan dialiri arus frekwensi tinggi dengan demikian permukaan baja terpanaskan. Setelah permukaan baja sampai pada temperatur celup dingin, kemudian baja dicelup dingin untuk mendapat permukaam yang keras. Proses ini dinamakan pengerasan frekwensi tinggi. Pengerasan dengan nyala api mempergunakan nyala api yang ditimbulkan oleh gas oksigen-asetilen untuk memanaskan permukaan baja.
1.4.4
Kegetasan temper
Selama penemperan baja yang telah dikeraskan, terjadi pelunakan dan peningkatan keuletan. Pada penemperan di sekitar 200-300'C kekuatan impak turun'dan dengan pendinginan yang perlahan-lahan setelah penemperan sekitar 500oC atau pemanasan yang lama sekitar 500", maka kekuatan impak sangat turun. Fenomena
pertama disebut kegetasan temper pada temperatur rendah dan yang kedua dinamakan kegetasan temper pada temperatur tinggi. Kegetasan temper pada temperatur tinggi mempunyai banyak masalah karena menyangkut temperatur penemperan baja di mana baja memerlukan keuletan tinggi, sedangkan banyak baja dipergunakan pada temperatur sekitar 500oC. Selanjutnya penggunaan baja pada temperatur sekitar itu pada waktu yang lama akan terjadi fenomena yang sama. Gb. 2.17 menunjukkan kurva perubahan antata energi yang diabsorb dan temperatur baja yang mengandung 2,25o/o Cr-lo/s Mo-0,3% C yang dipanaskan pada 500"C. Kegetasan terjadi dalam bentuk kurva impak transisi bergerak ke daerah temperatur tinggi. Seperti telah diketahui dari hubungan antara temperatur dan waktu pemanasan untuk meningkatkan temperatur transisi, suatu kurva berbentuk C dapat dibuat dengan hidungnya pada kira-kira 500oC seperti ditunjukkan pada Gb.2.18. Kegetasan temper gangat terlihat pada martensit yang ditemper. Baru-baru ini sebabsebabnya telah dapat dijelaskan oleh mikroskopi elektron Auger bahwa kadar ketakmurnian seperti P, Sn, As, dsb, disegregasikan ke batas butir. Dalam usaha mengendalikan kegetasan temper telah lama diketahui bahwa Mo cukup efektip untuk mengatasinya, dan untuk material baja dalam jumlah banyak yang memerlukan banyak waktu lama untuk melalui temperatur sekitar 500oC setelah penemperan, maka dipergunakan baja yang mengandung Mo kira-kira 0,2-l/o, akan tetapi angka tersebut belum dinyatakan secara jelas. Terutama untuk mereduksi
t
t-
(g (fSOt) 6 slutel '1 'ungng 'C 'O 'aJef 'C 't) 'urB[ I Errrcle, 3o919 uped .Iedurollp uep Co006 1.tup uJ8u;p dnleclp (.t3 %g,0-lN o/o9l,l-J o/oi,o) htlg, ISIY B[Eq JrBp lEurrelosJ uesule88uad u,uny 8I'Z 'q3 (ure0 3ue1n uesuueulad n11u16 OI
g EtE0+s€-e 90€ o
tr
0r-
E
v
0€-
o
0ZvSI-o0S-o 9lc0Z-xS9-a 0lt9Z-r09-.
-l 09, o o
(3o) rslsue:l :n1u:adulal
8'
o E A)
c,
0ss
c)
t) 0e
009
ernuBIBN
'I)
QZV
'C7o€'0'ollo/o',t'tJ
o/oS7'Z
o
'(Alrt) 6/ IISI suerl :le la
mpe[ uu8uep 3oggE upud uulseuudJp
Euu.{u[uql.rup.rnlu.redrueldupeq.reldu.reslpBue'{;8laueuuququedu'un11LI'r'qJ tllef ru€Iep ueseuetuad nusl[ :toogI-f0l tedoc uelut8urplp u?p :adueltp uotulseds :[0 ()o) rnt?radrueJ
Ost
001
0s
09-
0
ln o 0q g, oa
x
o
to
z 3
0q
g9 efBS
uetalnel uep u?1?n{eI Inlun ef"q uwunA8u3d
l,8
7
,'l
\
{ l
Besi Dan Baja
ketakmurnian P yang biasanya terkandung dalam baja, cara tersebut sangat efektip, jadi teknik pemurnian untuk mengendalikan P telah dikembangkan sampai beberapa puluh ppm. Sedangkan terjadinya kehadiran P belum dapat dijelaskan, tetapi telah diketahui bahwa P merupakan membran tipis kira-kira satu lapisan atom dan tersegregasikan pada batas butir.
1.5 Baja yang mempunyai kekerasan tinggi sebagai sifat utamanya 1.5.1 Baja pegas Baja pegas sebenarmya tidak mempunyai kekerasan yang tinggi sebagai sifat utamanya, tetapi untuk mudahnya baja ini dimasukkan pada pembahasan dalam fasal ini. Sifat utama dari baja pegas adalah modolus elastik dan batas elastik, tetapi bagi baja paduan rendah modolus elastik boleh dikatakan tetap, oleh karena itu persoalan di dalam industri ialah bagaimana mempergunakan batas elastis agar mendapat kekuatan yang dibolehkan lebih tinggi. Baja pegas adalah baja karbon yang mengandung 0,5-l,jyo karbon atau baja karbon rendah yang dicampur dengan Si, Mn dan Cr sampai lo/e, selanjutnya dengan Mo, V sampai 0,25yo dan dengan B yang jarang dilakukan sampai 0,0005%. Baja pegas perlu memiliki batas elastik yang tinggi setelah dikeraskan dan ditemper. Untuk keperluan ini standar di setiap negara mempunyai pita H yang menyatakan batas tertinggi dan terendah dari hasil uji mampu keras menurut Jominy. Gb. 2.19 menunjukkan contoh tersebut. Dari gambar tersebut mampu keras menjadi :5155 H) 60
\
U
550 (!
\
E+o o o v:o
01020304050 Jarak dari ujung yang didinginkan air (mm)
Gb. 2.19 Pita H dari baja pegas Mn-Cr
(0,60/0 C-0,8oh
Mn-0,8% Cr).
(SAE Handbook (1960)) a
Tabel
2.4
Contoh perlakuan panas dan sifat-sifat mekanis baja pegas.
Perlakuan panas Komposisi
kimia (wt %)
0,8c 0,6c-l,7Si-0,8Mn 0,6C-0,8Mn-0,8Cr
0,6C-0,8Cr-B
Sifat-sifat mekanik
Pencelupan
Batas dingin ('C Penemperan mulur ('c) pada minyak) (kgf/mm2
830-860
450-500 480-530 460-5
l0
>85 > 110
Kekuatan
tarik kgf/mm'z)
> ll0 > t25
Perpanjangan Pengurangan Kekerasan
(%)
luas
(%)
(11r)
>8 >9
>20
363-429
341-401
: il:a-uJ uEIEtaf')EaEI uBluEuJd uEIEtaJ 'lerJp Io|uutaSu:d uelElJJ'rnlnSuJd s['0 uE'lEtJJ 'lE.sel uEIl.rEuJd uBIplJJ
0't
xul);uf,d
aut,*8ffi
'SuE8eued'suod'n,(EI lEq"d
1
8t'0 s( u
0'r
o'tl
l
tt
0'zr 0'€
'IEq.l lelad 1n,rn 6 'uEIUeued ueleleJ'uuta8uad uEIeteJ 'tErJp lor 'uEIuEuJd uBIEIJ) 'rnIn8uJd St'0
'I8rot'nlEq Iprnc 'rr)irI Suolouad'nEsrd ElBu'suod'n,(EI leqEd
uBIrrEued UEI€laJ'ltBAreB'3uoloued'rpJn8'dEf -sBtE rp uE8uep EuEs- Z'0 urBurp uelr:euod uE)ielar'Suolod s"IeIJe.l
0'9
t'l
09'0 > 0s'0 >
09'0> 0t'0>
r
0'l
0'l 0'l
0'z
s't
0t'0 >
0'r
0'r
0f'0> 9z'0> 0'l t t 8'0
0'z
0t'0
9Z'l
s€'0
It
90'l
9t'0
9Z'l
,
0z'0> 0€0'0> 0t0'0> 0s'0> i
uEeunSSued
ori
rl
S
d
u[\
B[Bq ueuun88ued uup BIIUI{ Islsoduo{
€
z
I'Z I
s'0
0'z
st'o
0's
i
s,0
9t'0
s€,1
sr'0
e',
'qsp'nesrd'serd urleteJ'saro38uad,. 'n^EI tEqBd'rnInJ nEsrd'uEl€lal'dEI
'uFulp su{B{rad
99'o
sf'0> 0t't S'Z
qo}uo3
]
!S
r33un uEnpBd El€B
€
z I
uPnpEd elEB
qEpuar uEnpEd EfEg Z I
UOqIEI €T€g
s"IerlrJd
Ef?B
lequl
ep€d uB{{ntunltp esutq Eue.( qo1uo3 'qsp u€{{nfunueru Erurl rsrsoduo) 'S'Z IoqEJ (le1d€I uB{IJBued uB{elec luJap Iore8ued'(saSno?) Jnln8uod 'rutrla8uad lele Inlun 'A oIAI ',\A. 'r3 uenped Jnsun u€Euep tunlpatu uenpBd se{e{Jad e[eq rcdures IIJp uep dEl 'l€rrrel ue{rJeuad ue{BloJ 'Euoloured se{eIred {nlun 'A ',,11 'rJ uunped Jnsun ue8uop qepuor uenped se{eryad eleq 'JI{l{ 'rn{no nesld 'EuISup Euolourad 'n,(u1 Euolourad s€{"{Jad r1n1un n1re,( uoqJel s€{B{Jed stuq uEp rc1nu 1e.(uBq lB8uES tlEIEp" edutueJuru 'rEEurl Eue,( uoqre{ JBpE{ Ie^undurotu su{E{red eleq
".(urunrun
u;8u;p sulu4rad
utug t'S'I
'rsnl{ur ueEuep uerndruecued rrepurqSuaur lniun (8ur11eurar Eelsorlcolo:agg) 3e1sor11e1a uertecuad ueEuap nelu (Eutllaurar cJB runnce1:dVA) run{e^ qe,&Eq Ip ue{n{EIIp eleq u€Iurnued 'uatsge uep {rcq Eue.( ueplueq {nlun 'lensr^ uel?ure8ued qelo leqIIIp ledep reseq 8ue.( tsn11u1 'uEIn} -uouour rsnplur rpel '3u4p{ uesnua{ Eunlue8rel uelulueq efeq rnun lEAuBs '99-19 J d.,lgr ueserelel tedecueur re8e f,.002 rEEull Eurlud ueJedueuad JnlEJedIueI 'JV uBAun{8uII n€1e zN uep O) 'zH s€E uernduzc ueleun8redureru ue8uap u,(uesetq 'IsesunqreIap e,(utpetrel treputq8ueu {nlun ueI11€pue{1p snJeq Jgsouletp l33ut1-uoqrel etuq ueseuetuad e.(urunurn epe4 'uz{nluequed qelelas f,"0t8-008 JnleJadluol trzp 1e.(unu nele rle tp ut8utp dnleolp Jnllnrls ue8uep uesure8uod ueEuap ledeptp 8ue,( 1e1nq llluetues Imp snpq rllnqJeq
e8nl uolEunru 'Brues Eue.( ueqeq IJBp 1€nqlp Eutr uep 1or 'nlnled 'ue1e1ueq {nlun 'r{EqnJoq 1epr1 de1e1 B^uerueln Islsodtuo{ tdula1 'otr l nele JJ nete uhl %l rrzp qrqel EunpueEueu 8ue.( ueqeq rc1edtp resaq Eue.( uelulueq {ntun 'euru1 8ue,( Jnrun uep lreq Eue.( urseu nduuur '{l€q Eue.( seral ndureru Ie,(unduroul lnqasral efeq uuerel 'e.(ueturtl tsrsodurol qeqn8ueru eduel 'ereEau detles Ip IoJ UBIB] -uzq uep nrnlad UEI€tuEq {n1un uequq re8eqes ueleun8redlp r) %I-f, /ol eleg
uululuuq
u[ug
T,'g'I
'seBed
e[eq uep srue{etu leJrs-leJrs uep suued uenleped qoluoJ ue{{nfunuou] V'ZlaqeL
'u3{l€eJ-uEru
1p redep e,(u1n[ue1as 6uu.( ueradrueuad eunl eEn[ uelelreslp lnqasJal repuels eped e,(ulntuelag 'lnqesJel eluq rrep lenqlp se8ed resaq uutEeqas Euelu Ip 'g-r3-u141 e[ -uq 'r3-up1 e[eq 'u14-19 u[eq 'uoqrel eleq rrep relnu tnrnl-tnJnlreq eJeJOS rEEu11 q1qa1 e,(ueutetn IEJIS le8eqas t33ut1 ueseralal tedundularu SueX
68
etug
S'l
l_
Li
1.
90
Besi Dan Baja
!E
:ba
h€uo^** \on
6
n \o\o nn hn€ nnn
F8
d
€h6
\o
\o
i€
\oh
\o
\o€
no ho o] N lt Nh
O\ € N rtl
h: nd N6
N-
N
NN
(B
o ! o
v
(d
'=^ u\
ra 6l
o A
q)
N:: N a.l tt
ro\ €r
r N I N
o\
(g
rr
=NQ NNN ltl rcir @66
NN tt old O\ O\
N I at N
:€
o0
o
6l
U
d
oo
9^ EY ov
6)
6l
ON C.l € tt
o
o
€)
jn
N
Nd
NNN
iJ nh
N
j
Ji3 hnh
AIN
jj
8 88 N Nd ltr o
oo
.o d (€
U.
--Bo*> B' Uo TTUU'L)
o! (B
3.E ^ url =92 tro-
o
6l
6 ,la o
o
oooooo
E
o @
oo@60r @€r€@r
a
€€ @? 6@e{@€d ?T???T N II
EEo
,Y
C.l
\o€ rr
a.
a
6l 6l
U U.
O
-t
@€ a@ lt
O @ O\ -! 6 o\
6€
no o€ rO\ -! -! 06 Oa
(Jr a
o
6l
dv do o
6l
o
o.
o
0.
Q .h
rB
50
F-r tt
I€ 88 888 €€ €orc
rts
r
@€
o0
jn
jjnn
ji3 hhh
rr
rrr
o O\ lrt
oo O\€
€
€r
o\ -l
o\ o\
@
@€
-!.
-t
o p. (B
o.
,|(
6l
o
6€
0
tl NN rr
\o \o E
O a r llt O
r
OO oo rr Oo
rr
O \f,
hOh €6@ \o€E ttt hoh 66-
jrr
rrr
rrr
on *€ r\o ro
i*
O \t \o ttt n @ €Fr
oh aN \or on r$
-o
6
trv 6l
E
6l
d
.i6
v F
o
nr rFlt rr
€ r
€€ rr
rar @€N
rr
€h6 rrF
-r. -t -! \o\o € r
-t -t
-!
h € ltt o O\
no €@ oo
O O\ ttt O
Oh O\€
r
O\
rr
\O
F=
€ ttt o €
r
\O
a.l
€@ on NO\ €r
()
\o 6a
{)
It H
6I)
c.r
iri ! aa do
tro.
o
&
<E
EEr
=(B
HEU oo Fo.
€€ tt no
ohhhhh O\ €€ llttrr h nh
@€d, nho
Oh
o\
o\
ch
d JJ n on
O
HO
E< rO
dJz dc
iN
C-.16
+n\O
alo
NO
,:cB aE o
.o
.n
=d
d
cn
';6
(B
6 'e
,:l
ca
d lz d
'\t o
A
o. d .lqd JI o ^t :C,
d 'Fr
'Ftrr
EO
HL
I
F
d
fz
(!
-52
otr o;
r
d'q\
o
\
dil .= b0 rB trs
\
B
O
r /
rpe['qepueJ JnleJadual eped lISueU?u Is?IUJoJSU"J] qBIEpE IUI sesoJd',,1ou qemeq rp uen4e1rad,, ue{€p?rp npad n1r eueJe{ qelo 'utlEuntu [ca{as qelunt ru"lep epu psrs 'ueq€l-ueqeped ueutEutpued uetpnuro{ llsuauetu nlJed re8e uuleqesnrp lruolsne uelut8utptp e,tuueuulnrurad eped 'ut18unu rsurrrJoJsueJl rnleredrual qe^\Bq Ip ledac
eleJas snJeq ueufurpua4 'eurnduras eJeces ue{n{eltp snreq ueutEulpued 'u€seJo{o{ u,(uunrnl uelqeqe,{ueru Eue,{ ESIs l1uelsn€ e,(u1e>lEutuaru u6utp uednlecued lues eped nele lpelsne Jllnq uerese>1Eued 'eplqJel tseEarEes uelqeqa.{uaru Eurel nplJel 3ue,( uednlecuad n11e16 'Iunses snreq eEnI
u6utp uednlecuad n1{8,/v\
'ue11n1-ledrp
e8nt eleraru u?seu?uad 'e,(uutey n€13 JI?o uereE n>13un1 teledtp esetq 1tca1 Eue.( uauodurol 1n1un rde1e1 ruI pns{Etu {nlun ue{npadtp lor1uo>llP ledep e,(uueEunl?ut1 Eue,( n13un1 'urEurp dnlac n11elt eped uelelaJe{ u"{qeqe.{ueru tsesrsnqJe{op uestdel euaJz{ 'rsestrnqrelap depeqrel uetluqred ludepueur npad tEEutl uoqrel eteg ur8urp uednyacue4 (f) 'eduralrp tedep etuq uep lnre1 pe[ -uetu Cl11 e8Eutqes t33ur1 dnlnc rnleradurel mdures 6e1 e,(uuulseueluau IIBnm{ ul€l uepI epe {Bpll IpsFel Iul pq nEIB) 's"ra{ ndureru efuuntnueur uulqzqs,(uau IUI Ieq 'qepuer uoqJe{ uteq 1n1un ueseuerued uuEuap erues rtdureq B.(uueseu€rued ueqnuap ueEuep 'ueseraEuad eped ueseueurod eurelss llualsnu ruelep InJBI JEIns le8ues Jl11 BueJB{
'316 rpe[ueu qeqnJeq upu Eue.( plqJz{ utlEunru 'etuel ueseueurad qeleles
16 EunpueEuaur Eue,{ eteq errtqeq ue>lrleqradtp nlJed 'uel{81-ueqelred eJeses )"00S redues ueluGurprp uep ueuoduro{ IJBp uuJn{n eped SunluuEral rueI udereqaq urelsp ue{n{"lrp rul sasoJd 'Jo3 Iseq ureraE tsttp Euz,( {elo{ qenqes IUBIBp uu{n{€llp sslq n13un1 urelep ueurEutpued sesord 'epe 1upt1 uel{Ituep n43un1 eltqede 'IsesunqJe{op uepuqEueu Inlun loJluoyal u^(uue8unlEurl Euz^( n1Eunl ue>lnpedtp ltue8tp Suzrul Eue,( ueuodurol rEeg 'ue1elueq eteq >1n1un e,{u1eq llrades ueseueurad snl{Is 1€nqlp e.(ulreqag 'BprqJe{ rJEp ISBSIpIoreds qeppe ueleunyed urBIBp Sutluadral 8ue,( 1eg
ue{eunled
(e)
'BJBpn uednrl ue8uep nele uped ueluGutplp qepuer uenped eteg 'le1Euts e,(uueseuuuad n11e.u rrep "V sE13 Ip J.001 EJI{-eJI{ ueprurouad rnlerodrual 'eptq -JeI u€lelnqued nele rsestptorads uz{qepnuou Inlun uep splqJe{ e,(u1nre1 lznqluetu 4n1un 'ueeduouad qeleles uB"pEaI ueuuEerese>1 qrcqradrueur Inlun IUI sesoJd
ueleurouad Q)
'u^(uure1 nElB nqe urelep ueqel-uuqelrad uulutEulplp snJeq rJrpues seraEueur ludep Eue,( eteq rEeq tdelal 'rtu tp utEutp dnlec ueEuop u"{sera{Ip Eue,{ uteq rEeq uelnpedrp nlrEeq 1up11 ueedrueuad qelolas ueut8utpue4 'rJepurqrp snmq ueqrqelraq ueseueruad '1n[uu1 qlqal ue{seuedtp uetpnure{ ,pz IseuJoJsueJl .rnlereduel q",t\"q ry rnleradrual nlens r€dtues ElBJetu uelseuedtp eruelrad 'uequl-ueqepad snreq lnqasJel e[uq ueseueued e,{u4reqos 'Is{nJlsuo1 u[eq >1n1un ueedureuad rnleradural epedtrep qupueJ qrqal e,(uresep eped Eue,( 3oggg1-006 rell{3s tp e.{urunrun tde1a1 eleq I'ueselu derles peq BpeqJeq ueeduraued rnleredruel 'ueedrueuod Inlun uelnpedtp Eue,( rnleredrual uellntunueur 9'Z Iaqel 'Inlueq rueceru rcSeqreq lenqlp ledep ue>ldereqp n1r ue8uap euoJEI 'ueedrueuad uep[ ueEuap lenqlp eueuad sele>1red efeg
szlelred e[eq ueeduraua4 (t) 'seued uen>lzyrad qoluoJ ue11nfunuaur 9'Z IeqBI 'eler-eler e8req u,(uerueln 1e;rs re8eqas t33ut1 ueseralal te,{unduaru 3ue,(
efeg
S'l
L
1.
92
Besi Dan Baja
pendinginan yang perlahan-lahan diperlukan karena dapat terjadi keretakan disebabkan pemuaian. Proses tersebut biasanya dilakukan di dalam alkohol, kemudian temperaturnya diturunkan perlahan-lahan dengan memasukkan COz padat ke dalamnya.
1.5.4 Baja perkakas
panas
Baja perkakas panas adalah bahan yang dipakai untuk proses pengerjaan panas seperti pada pengecoran cetak, ekstrusi, untuk bilah penggunting, dan untuk cetakan penempaan panas yang dipakai pada temperatur tinggi, dsb' Sifat-sifatnya yang diperlukan adalah: l) Mudah dimesin dan dibentuk menjadi cetakan 2) Mempunyai mampu keras yang baik dan transformasi yang kurang pada waktu perlakuan panas. 3) Tidak mempunyai sifat mengarah dan bersifat homogen. 4) Mempunyai ketahanan tinggi terhadap pelunakan temper. 5) Mempunyai kekerasan panas tinggi dan keuletan yang baik. 6) Mempunyai ketahanan aus yang tinggi dan mempunyai deposisi termal dan fusi yang kurang. Kuat terhadap kerugian karena fusi, kejutan termal, kelelahan termal, dst. Tabel2.7 menunjukkan komposisi kimia, perlakuan panas dan kekerasan dari baja perkakas panas. Baja tersebut secara kasar dapat digolongkan menjadi baja yang diperkuat oleh Cr, Mo dan W baja yang diperkuat dengan presipitasi.
7)
Tanel
2.7
Contoh komposisi kimia dan perlakuan panas baja perkakas panas.C Komposisi kimia (%)
'--
I
Cr Baja Cr Baja Mo Baja W
0,32-0,42 0,25-0,35 0,25-0,35
Baja pengerasan presipitasi
0,6t-0,22
0,30-0,60 3.00-3,50
3,00-3,50
I
Perlakuan panas (oC) Baja
I
Dicelup Dianil I dingin (Hs) (Ir*C)
Dianil
Baja Cr
1000-1050 AC 530-600 AC
Baja Mo Baja W
1000-1050 il
100
il
Baja penge-
1000-1050
il
1050-1
rasan presipitasi
Cataton: SC:
Kekerasan
Pendinginan lambat
AC:
600-650 600-660 300-350 580-620
I
<229 <235 <235
50-55
<51
42-55
>40 >45
<249
35-38
30-40
L-L Pendinginan udara
43-46 I
urel u?r;eqas s{rJluru urelep lupud lnJel
J
uerEuqas 'uulsereryp uBEpEo{ rueleC
:)
(r)
'(A'rf,
'\\) I-g-8I rEEurl uuludacal eteq lnqasrp uep r8Eurl ueludacal efeq rrep runrun ueuod -uo{ r.{EIEpe (tStV) II '(SIf) ZH)S 'e.(uruEuqas uep seued uenlepad ueuunESued 'e.iuenurl rsrsodruol rJep Jesrlq{l ue>1>1nlunueur 8'Z IOqBJ 'eJe8eu Bnr.ues rp eures rrd -ueq Eue,( J?puuls qalo ueldzlalrp r33u1t ueledocel efug 'e.{uure1 selelrad tuecetu ru8 -eqreq uup snu uzq?l snJeq Eued urseur uetEeq '1or 'uz>1u1ec qnlun e8nI tde1e1 '.urnurn Eue,( Suolorued se4uryad ueqeq rc8eqas ue>luun8redlp e[es ue{nq 1uy efeq uur{ruep ue8uep '1eq dnlnc Eue,( lrueleru teJrs-luJrs re.,(undrueru Eutdures Ip IIBq leEues Eue,( sne ueueqele{ uep seuud uESBro{e{ tu,{undureru 6Eut1 ueledacel uleg ;33up uuludaral
u[ug
S'S'I
'rselrdtsard ueseraEued adrl etuq usp JJ adtl se>1uryed efeq uuradurauad eped uusera{el uul{Eqnred uellntunuew lZ'Z 'qD uep 0I'Z 'qC 'uereduaued eueJs{ enpe{ ues"Js8ued ruzluEuaur seued sulelred eleq e,ttqeq sele Ip uE{Ble{Ip q"lel 'r3 edrl ef -uq ue8uep uel8utpueqtp Euernl u8nI e,(usne ueuul{e]e{ uep qepueJ qtqsl e,(uurc1 eleq ueseJo{e{ 'rseltdtsord ueseraEued eped 'sere1 qrqel lpetueur eSSuqas ueulnrured eped lntuuyreq lszlrdrserd uup IunuIS{Etu uesJe{a{ epudrrep q€pueJ qtqal Eue,( ugseJo{a{
eped redurus reduteltp lnqesJel e[eq z,(urunlun BpBd 'lu8uzs 1e1Euruaur u,(uuuseralal ueursaured qelolas rsulrdrserd ue8ueq 'qepnur ueEuap u€{n{elIp ledzp ueutserued uueI -re3uad nlr uJelueruos 'uelsere4tp qelolss qepuoJ 8ue,( uusere4el te,(undUeu lnqesJal
eteq rde1al 'sglu Ip e[eq ureceru e?r101 epe ll{Ipos lpufrel e,(ueq Iul IBtl 'uereduraued n1{e1( eped enpa{ uusereEued turelu8ueru ledep suleryed B[Bq det1a5 seued selelred efeq rseltdstsard ueseraEue4 (l)
'ledurr ueuel{ele{ uep seued uelen{a{ tlrcqredruaru >1n1 -un pnsleu ueEuap o3 uu8uop quqruellp Eue^( eteq lznqlp qelol IUI adtl ruepq 'lururel uBqEIelaI dupeq.rel qzruel uulquqer(ueru Eue,( Euernryeq e,{useued sell^Il{npuoI qeq -ruegaq A[ nele{ rdelal tEEurl rnleradruel eped 1rcq qlqol uu{Bunlad ueuequls) 'ergpn ueurEurpusd ueEuep uelsuro{Ip ledep rde1a1 lreq Eue-rn1 p1 ufeq su:a1 ndruell 16 uuEuep lunryadrp 3ue,( seued sz4zlrod eteg (g) 'rs€srJnqJe{ep nuule8ueru qepntu tut eteq tdele; 'Ipq qlqel Eue( ue1e1na1 te,(undureur uep seued u"BpBaI ruslup 16 adlt epudrrup len{ qlqal 'A11 edll uep rJ edtl e[eq leJls er€lue Ip upe e,{u1e3rs-leJrs 'BJEpn ueut8utpued ue8uep u€{seJe{Ip qepnlu le8ues 1u1 efeg o1,1 uu8uep lenryedrp Eue.( seued sele>1red uteg (Z)
'rlreqradrp ledep e,{useued uelenle{ ,/y\ %I u3{I{Bq{ueuau ueEuoq 'tlrcqredtp ledep rrec Eue.( uuEoy ISnJ BuoJe{ uut8nral depeqral UEUEL{"I uep seued ueuuqulaI rpet r33ur1 qrqal rpetuaur ueradurauad eua:e1 ueleunlod ueuuqele{ %I ququrullp A nEIeX 'loln leEues uup Suelnreq ueurEutpuod uep '8ue1nraq ueseuuuad depeqral lteq 6uef ueueqele>1 rc.{undureu tdel '1$, qelo seralredtp Eue,( eteq ueEuap uelEutpueqtp 8uern1 ll{rpes rEEutl rnleradural eped ueuequla) 'eJ€pn ueEuep uelsure4tp ledep 'reseq efuuernln undt4seur rpe[ '4teq Eue,( seral ndureu tu,(unduraur rut e[ug
13 ueEuap lunryadrp 8ue,( seued sulelred E6
E,{uulusln leJls l€8eqes t33ut1 uese:e1a1 tz,(undruaru 8ue,{
efes (l)
efeg 9'l
L I
l.
94
C
Komposisi
kimia (%)
Besi Dan Baja
Si
0,37
1,07
Cr
Mo
5.10
|,41
1,00
60
Q
5 gs0
#t4p
<-)
r
\
o
i\
o
V
\o
a 936'6 Pendinginan udara ' 1020"C Pendinginan udara -x--o-- 1050oC Pendinginan udara -
rrrllll
700
500
300
100
Setelah dicelup
Temperatur penemperan (oC, I iam)
dingin
Gb.2.20 Kekerasan temper baja perkakas Cr' C
Komposisi
kimia (!/o)
0,
l9
Si
Mn
Ni
Mo
Cr
0,30
0,30
3,2
3,1
0,2
50
U
I a
c
940
t,-,
o *:s V 30
dingi"
\ )
\
\ 1030'C Pend inginan udara I
Setelah diceluP ""'''"
fi
tlL
100 200 300 400 500 600 700 Temperatur penemperan ('c' 1 iam)
Gb.2.2l Kekerasan temper baja pengerasan presipitasi' dalam bentuk senyawa dengan W, Cr dan V. C adalah unsur yang penting bagi baja yang kecepatan tinggi. Kalau kadar C rendah akan mengakibatkan pengerasan kedua Kalau titik cair. kurang dan s$aliknya kalau kadar C terlalu tinggi akan menurunkan temperatur pengerasan tidak diturunkan akan mengakibatkan struktur eutektik dan sangat getas. Kadar C harus diimbangi oleh unsur-unsur lainnya' i
(2)
Cr
Cr memperbaiki mampu keras dan memberikan unjuk kerja pemotongan
terbaik pada prosentase 3,5 sampai 5%.
yang
-rr"l3lno{ uEp u?l"lle{ rEuernEueu uduel {IBq qlqel
snJEq
€.(uuel€n{o) 'qsp 'u?ue{el
depal yslnrlsuo>1 'yEEutl uulen{a{ lnuq 'eselEue Suenr u"€J€pua{ {nlun IslnJlsuo{ u"quq 'Eueqrel temesod {nlun uelnpsdrp Euu,( 'pEut1 Eue,( leJeq/ueten{e{ ueEurpueqred ueulurrurad Iqnuaueu {nlun uBqEq tuEeqas uulEuequte4tp Euu,{ 'rEEurl leEuus uBl?n{elJoq eleq ueluueulp Bdl/\tr 0O0Z sele Ip {lJel uetBn{e{ ru,(undruaur uep 'e4yr1 000I sElB Ip Jnlnru uelenle{ tu,(unduaru 8ue,( e[eg
p8up
lBEuBs
uulunrle{
Bfufl g'l
'AI-JJ7-,I68I adrl tEEutl ueledecal uleq rEeq uerodusuad qalo Enpo{ ueseraEued Ir?p qotuoJ uu>11nlunuau ZZ'Z'qg 'p1 efzq seued uen>1e1rad uped uelnlradrp rEEurl Eurpd Eue,( uurtqerua; 'se{€{Jad efeq {n}un e,(upq Igadas uesera8uad qelales ueut8utpuad EJBo ueloJluo8usd eEnf ue>1se1atrp qe1o1
npad u,(ulnfuelag 'uednyacuad nl{e^\ uup rnleradruel uu{I"ua{ 'ueEun>1Euq depeqral 1ele{ Eue,{ uelorluoEuad upe snreq tpef '€,(uute1 efeq-efeq ueEuap ue4Eutpueqtp Eurpd Eue,( uesereEued rnleredural te.(undruaur tEEutl ueledecal UBI{39 'eleq ueueqele>1 eEnf ueI{IuaP r33ur1
seued uesere{a{ u€p raduraltp qeloles uBsEJa{eI tlleqredueru uep s{IJleur lrrelep rp 3 qelunt uellulEuruau {nlun JIl{eJa qlqel tpe[ 'eptqrul {nluequrou {3p11
93
oJ
(g)
'JIlBlJluB^\{ BJEces
I
uep A ueEutpueqrad uu4npedrq 'szre1 leEues 8ue,(
"plqJe{
lunqluelu A
A (s)
'ludal Eue,( rnluredrual uulorluoEuad npad lpet 'ltdruas Eue,{ seued uenlelrad rnle:aduel qBJaEp lsnqruoru uep ue{ISBSIJnqJE{epJel qupnu tdule; 'ryeq uep Iefundureu Eue,( u"le1nol lelnq {nlueqraq qepnu '16 eptqre4 epeduep Eue,( le;1s 1e,(undureru rtdrueq otr1 snluq qrqal oIN EpIqreX
'A\ Ilradas uures
orN (r)
'ueredureued BuaJe{
Bnpe{ seJe{ ndueur uellelEutuau uep s{rJleru tuelup lepud 1nre1 16 uetEeqas 'sne ueu"qela{ uelyseqEuaur Eue,( 3 ueEuap upueE Bprqre{ ue{IJeqluau 16 uefeqag
lA,
?JBpn
u"ulSulpuad
:lV'{",{ulu
(s)
uEulSutpued
t)O
:uotDtDC
'eduuEl u9p uPlelne{
u"{npaueu tuz,( sEJaI ueqeq u?ursauad
Inlun
s"{?{rad
'efuurEl u?p sEJeI le8u?s 8uE,( s?{e{rad
u"ulsaued {nlun
's"ra{ 8uE,{ se{"IJad
ueulsaued {nlun
€9<
t9< t9<
's,tuul?l uEp !8tull ueledaJal
lEJeq ueulsaued se{E{rad
' unun
u
0rsOIS
08s-
twS /
0t9-
tw9 08s3V 0SS
z9<
€9=
radual uEsEJa{0)I
0szt 00zr
09zt00zI 0s€
(C")
JO
I-
00€I
08S
06s-
,aduallO
(cYr)
'e,(uuP1 ueP
ueursau3d sE{E{rad ueEunSSuad
OI€I. 0Lzl 00€I-
0€'€08'z
0z's-
0z't
00'9I00'rr 0s's-
0s'r
0z's-
07't 00'r
0z'9-
0L'9-
08't
0s's I
sz't-
0s'r-
OI.I
SII
E', I
s8'00L'0
08'€
9I
s8'0-
IJ
0L'0
98'0-
II
0r'0
08'€
r3
oW
,t\
I-€N
09'r-
08'€
0s't-
00'0200'8I
0s'r08'€
0s't-
00'rI
08'0
of,
08'€
09't-
0s'grOS.I
0s'I-
07't- 00'6I00'tr 08'0
0z't- 00'6I-
wzt
uEuIp dnlailO
J
ISIV
(%) eJufl uauoduoI
seuEd uen{eFod
';EEup uuludace4 ufuq suuud uun4ul.rad uup Bruuln
TSHXS
OIHXS
8'H)lS €H)S ZHXS
srf ?pueI
Elu!{ uauoduro4 qoluoC 8'Z IoqBI
efeg g'I
r33url le8ues ue1en1a1
96
1.
96
Besi Dan Baja
Komposisi kimia (%)
CCTWMoVCo O o,1i 3,86 18.20 C _1Js _ 4,14 tt tl,lt , o,s'/ Ukuran batang
uji
(mm)
0,98
l,oo
Perlakuan Panas !
l5 mm2x l0
l/2
in'/X90
Qr
mm mm
Didinginkan di minyak dari 12g0oC, dan diremper I jam tiga kali.
65
Eoo (! ! o
v" 50
0 100 200 300 400 500 600
700
Temperatur penemperan (oC)
Gb,2,22
Perubahan kekerasan karena penemperan baja kecepatan tinggi 18-4-I.
nya, oleh karena itu berbagai usaha dikembangkan dalam pemaduan unsur dan perlakuan panasnya.
1.6.1 Baja martensit Baja konstruksi yang dikeraskan dan ditemper pada daerah
temperatur
penemperan yang rendah yang tidak menyebabkan pelunakan temper untuk mendapat kekuatan yang sangat tinggi, baja ini dinamakan baja martensit. Kekerasan martensit ditentukan oleh besarnya kadar karbon, tetapi kalau C tinggi keliatan dan keuletannya menjadi lebih rendah, oleh karena itu bagi baja konstruksi kadar karbon biasanya
dibuat sekitar 0,3-0,5yo. Pada tahap pertama penemperan martensit terjadi presipitasi karbida rx, dengan demikian terjadi pengerasan presipitasi, atau penguatan dispersi, sementara itu pengu-
atan oleh kelarutan karbon pada martensit menurun, jadi hampir tidak terjadi
perubahan kekuatan. Walaupun demikian keuletannya diperoleh kembali. Gb. 2.23 dan 2.24 menunjukkan hubungan antara kekuatan tarik dengan kadar karbon demikian juga dengan harga impact dari baja paduan martensit yang ditemper pada 20ooc. Pada kadar karbon yang sama, martensit baja paduan mempunyai kekuatan yang lebih tinggi, dan pada kekuatan yang sama, harga impak menjadi tinggi menurut urutan baja cr, Ni-cr, dan Ni-cr-Mo sesuai dengan jumlah unsur paduannya. Jadi baja berkekuatan sangat tinggi telah dikembangkan, yaitu baja karbon medium martensit dengan kekuatan tinggi dan keuletan yang tinggi disebabkan oleh penam*Karbida e adalah heksagonal dengan komposisi mendekati Fer,aC, yang dipresipitasikan dalam suatu hubungan mengarah dalam martensit. Dalam waktu bersamaan martensit berubah dari tetragonal ke heksagonal. Hubungan ini terjadi sampai temperatur di atas 150oC.
\.
r"s
rellnfunlrp Eue,( 'oy1-r3-lN Bf€q uep rJ-rN uteq qeppe rEEurl luEues uel€n{e{raq eteq uep llsuauetu eleq ue1e,(u€qe{ rur leES BpEd 'r38ugl qrqal 8uu,( uereduraued rnte.radural eped ueredureued qelo {Fq qlqel rpefuaur ue>1dereq1p ledep e,(uueplne{ uep J"002 sele rp nelu eped redruolrp esrq utlSunur tg EunpueEueu Euu,{ eteq rpel 'rEEurl qrqey Eue,( rnle;eduet e1 raseEraq (O.OgZ) .ilo00S rntereduat uped ueselo8
qeraep eEnf uurryurep 63ur1 qrqel Euu,( rnleredruel aI lllueruas e{ uplqJe{ IJEp ISe{u -JoJsueJl rnleraduel qeqnrau uele 'ltsualruru eleq eped uelqequrellp IS nelz; 'r33ur1 leEues uelenle{Jaq eteq eduraqaq rJep {ru"{ou uep uauodurol uellntunuelu 6'Z IeqBJ 'u€nped rnsun-rnsun ueqeq
luJrs-leJrs
Gcz'qc
ueEuep eures :';ea) 'uoqru{ ufuq ue8uep Eu.rpuuq;p uunpud efug '3ogg7 eped .radurelrp lJsuapuu u[uq rrup ludru; u8ruq uup {rrul uelBn{e{ u.rulue uu8unqnll
gZ'Z'q9
(.u17uoi {Ire} uelenlo)
09r
osr
0rr 0€r ozt Oil
00r
usEIq
0
nt
uoqrel eteg t:o
OI
La-c
ozlp
e
.l
E[eg
efeg
:€
:z
:I
s
0t I-. on:
3eteg o 3ereg
o1,11-:3-rp efeg o141-:3 efeg
oc
09--
u"trB,f
OIAI_JJ-I N EIEB oc
r)-lN :3
?
--t .\J -it_ oa .6\\0'
-
9Z
t.o
\zn --
OINI -\-
,8
€o L
I
I
oJ 09
3o667 eped tedurall6
ttl
,7,2
z6l (.tuu73a1;
CV'(ZS1D9t'oN'dag'cedg :'le
10
ur^rl
't '))
151
091
:drrrn6l'CI't 99'(0961) 96l ISII
'uenpud ufuq uu8uep uuq8upuuq;p uoqru)t ufug '3o697 upud uoqru{ ruperl uup {lrul uulun{a{ sruluu uu8unqnll
.redurolJp Euu,( l1sua1.reu lJup
&'Z 'qD
(9d:)
09'0 ss'o 09'0 9n'o 0t'0 st'o 0t'0 sz'j 06 -rf-fx .l oht-rJ o I :.)-!N " ,J.]
001
x OII *
I
0a
OZI
E- z6I
E
E
ogt
-#
oil> 0sr 091
r33ur1 te?ues
uetenlal ufeg 9'I
RJ1
1.
98
Tabel
Besi Dan Baja
2.9 Baja martensit.
Komposisi kimia (%)
Kekr kuatan tar :arik
Baja Si
Mn
Cr
Mo
0,38
0,20
0,60-
-0,35
0,80
0,70 - 1,90
-0.30
Si-Cr-Mo-V
-0,43 0,40
1,3
t,4
9Ni-4Co-45C
0,45
2,3 0,1
0,25
0,3
C
Ni-Cr-Mo
Ni
I i,65 -2,00 0,35i i 0,3 8.s
Lainnya
(ker/ f/mm'?)
0,20
0.20 0,
r
4 Co
Kekuaran
I
mulur
rerpan-
,*$il?l,r 'it:i'
180
r50
202
169
180
150
Hengurang-
"iJJi'
830]
15
]'o
i-
dalam Tabel, baja 9o/o Ni-4% Co juga telah dikembangkan.
1.6.2 Baja pengerasan
kedua
Seperti telah diuraikan pada baja kecepatan tinggi, pengerasan kedua disebabkan karena presipitasi karbida dari unsur-unsur paduan yang mempunyai kelarutan rendah pada sementit seperti Mo, V, W, Ti, Nb dan Ta. Penambahan Mo atau V, paling sering dilakukan dan penambahan simultan dari Cr memberikan presipitasi karbida yang halus dan terdispersikan merata, jadi tipe baja yang utama adalah baja cr-MoV, yaitu bala 5%o Cr-Mo-V sebagai contoh utama. Seperti telah dikemukakan mengenai baja perkakas panas yaitu baja cr, Tabel 2. l0 menunjukkan contoh dengan sifat-sifat mekaniknya. Tabel
2.10 Contoh baja dengan pengerasan
Komposisi kimia
5
Cr-l,5Mo-V
Kekuatan
(921,)
Baja
mulur
C
Si
Cr
Mo
v
0.35
1,00
5,00
1,50
0,40
(0,2%')
(kgf/mm'?) 155
kedua.
Kekuatan
Perpanjangan tarik (%) (kgf/mm2) 200
Pengurangan
luas
r
(%)
l'o)
l l
-l
1.6.3 Baja olah austenit Kalau baja diaustenitkan, kemudian dicelup dingin pada temperatur di bawah titik transformasi dan dibiarkan, untuk sementara waktu austenit berada dalam keadaan metastabil, dan setelah waktu inkubasi tertentu terjadi transformasi. Dengan merubah-rubah keadaan di atas transformasi dibiarkan pada temperatur tetap, maka diagram transformasi isotermal yang dinamakan diagram S dapat dibuat. Seperti ditunjukkan dalam Gb. 2.25, proses di mana struktur martensit didapat dengan pencelupan dingin yang tiba-tiba setelah dibiarkan berada sebagai austenit yang metastabil, proses ini disebut proses oleh austenit (ausforming). Martensit yang dibuat dengan olah austenit, dibandingkan dengan martensit yang
didapat dengan proses biasa, mempunyai struktur mikro yang halus, cacat kisinya yang sangat banyak, dan kekuatan yang sangat tinggi. Jadi kalau baja ini ditemper, akan didapat kekuatan, keliatan dan keuletan yang tidak bisa dicapai oleh proses pengerasan dan penemperan baja yang biasa. Untuk mendapat sifat-sifat yang sangat baik perlu pemilihan baja, yaitu yang mempunyai waktu permulaaan transformasi yang lebih lama dari perlit dan bainit, suatu daerah austenit metastabil di dalam S, dan yang akan menjadi fasa martensit karena pencelupan dingin. Baja yang memenuhi persyaratan tsb ialah baja 5Cr-l,5Mo-V, 3Cr-l,5Ni, Ni-Cr-Mo, l3Cr dan yang mungkin mengandung.C sampai kadar tertentu.
L
i
r 'rs{nrlsuo{ ueqeq IEeq {rcq luEuES 8ue,( leJrs-]e;ts ue4>lnlunuoru tEEutl
tuei ueqelala{ uglgn{o{ qeloredrp e8nt qepuar 8ue,( tsrsuerl rnle;adrual uep 63ut1 Euzr( lcedut eEreq eped uul{Eqruel rc8eqes uep eselq ueJeduauad uep u?seloEuad sasord r1n1un eped rrep qlqel 1ul pq ',ruur/81 0S BrII-BrDI ue11e1Eut1tp ledep uelen{a{ l1ualsne qelo ueEueg 'qaloradlp tedep .ruut/8>t OOZ sele Ip rnlntu u313n{e{ uuEuap r8Euu uelen{e{req Bluq f,.00S erl{-etl{ rodrueltp qelales undnep,t tpel 'A-oI tr S'I-rJ S eleq uep e,(u1tue{aur leJls-lz3ts ue8uep uee[raEuad luterap uep lluelsne qelo rnlureduol IJep uuEunqnq ue11nlunueu] 9Z'Z 'qD 'rurur/$1 8IZ {lrul uclGn{e{ uup ,ruru/181 69I rnlnur uulunrla{ Iufundueur .roduralp uup qEu.rp dnlacp 8ue.{ ufug'3"I0S upud redurellp 11suepu141 ',,Eu; -ruroJ snG,, 1p seso.rd 'Co0S9-0S€ l.rup ludec uulu;EupJq ') o/o?'0-L %S'0-om o/or'l-tJ ohs etsq sunl uu8uu.rn8ued uup ue8uufuudled 'uu1un4e4 uBqeqnrad 9Z'Z'q:J^ (9.) uelo:aBuad rnlerodtual
00il
00zl
0001
008
0 s
0l o/nt'6' 9 L : ueufre8ued tri
-lrl o\
tnrrq
{rrel uelBnlol :sJ
rnlnu ue8ue8al :54 senl uu8ue.tn8ued :yg 'ue8ue[uedred :19 iuDlDlDC
OI
0z 0€
0n
Yorc'St :ueufra8uad l?fErac 002
i --....
I
082
0zt
9ZZ
o/ol
c\
0s
j
09€
097, 0q
E E
6 : uee( J?8u)d
13
a
f€Joc
00?
sLz
09€ F
0sz
ozt
9ZZ
"t a
2.
001 009
00,
00s
0/of6 :ueeln?uad leferec
(3ol el?las)
nt{€,( e
'et3q tulutto! -sno uBnlBlrad uBp (S BArn{) fBrurefos! lsBruJoJsuurl
'Il{ 'hl
B^Jnx 9z'7'q9
J
-l o 3 o
,"v trv
r33ur] te8ues
66
uelunlal eleg 9'I
B.
1.
100
Besi Dan Baja
Baja yang diolah austenit dipergunakan untuk pesawat terbang, pesawat ruang angkasa, senjata dan komponen-komponen berputar, dan dipergunakan untuk, roket, kerangka motor, pelat baja tahan peluru, batang torak, pegas pelat, baut-baut dan sebagainya.
1.6.4 Baja
maraging
Baja yang terutama terdiri dari Fe-18%Ni dengan unsur paduan Mo, Co, Ti, Al, Nb, dsb, di mana martensit diperkuat oleh presispitasi senyawa antar logam dari unsur-unsur tersebut dinamakan baja maraging. Komposisi dan sifat-sifat mekanik dari baja tersebut ditunjukkan dalam Tabel 2.11. Pada umumnya martensit yang hanya mempunyai dislokasi sebagai cacat kisi dinamakan martensit lath, dan martensit yang hanya mempunyai transformasi kembar sebagai cacat kisi utamanya dinamakan martensit asirkular. Keuletan dan harga impak baja macam yang pertama adalah sangat baik, dan baja maraging sangat kuat dan ulet kalau hanya terdiri dari struktur martensit lath saja, di dalam matriks di mana partikel senyawa antarlogam yang halus berpresipitasi. Unsur-unsur pengotor lainnya selain dari pada unsur-unsur paduan ditunjukkan di dalam tabel, seperti C, Si, Mn, P, S, dsb, harus dikontrol sekecil mungkin. Kalau paduan l8o/o Ni-Fe dengan kadar karbon yang rendah didinginkan dari austenit, martensit terbentuk pada temperatur yang sangat tinggi, dan dengan pendinginan udara ia menjadi satu yaitu martensit. Ini berarti bahwa pengaruh masa yang menjadi masalah pada saat pencelupan dingin seringkali terlupakan. Kekuatan baja setelah transformasi martensit kira-kira ll0kg/mm2, keuletannya sangat tinggi dan Tabel
Kelas 18Ni 250 ksi Kelas l8Ni 350 ksi Maraging 25Ni
Maraging l2-5-3
2.11 Contoh baja maraging.
18,0 18,0 25,0 12,0
300
z b
a F
^
\"" o
b.^ cnE sbo Y-sfib JU) tli Z
E
ZN
100
*t _.) { --t .\ E]
I .//
+-
qi d I
"'
oo,z
't
E N
RA
/1 S-
o
e harnv
^4 100 200 300 400 500 600 Temperatur penuaan oC
x
3
jam
l0E
O
Cotatan: EL: perpanjangan, RA: pengurangan
luas
PS: tegangan mulur, TS: kekuatan tarik NS: kekuatan tarik
Gb.
2.27 Hubungan
antara temperatur penuaan dan sifat-sifat kimia baja rzoraging l8o/6Ni yang ditemper. (Hosomi et. al.: Technical Report of Kobe Steel 21 (1972) 12)
{g
r I
r I
-t0'0 aunpuE8ueu efuJeuaqas uuarE{ rd?lel 'JeureI rnl€Jedrual IedurBs uen{aqued JueJadurat rJep reFr.urp la usBJ rzfunduraur u,{usnreqes Do/o8l e\qgZ'Z 'qD IJeC 'lEJe{ uEr.{B} uluq rpefueur er 1rs -uauerrr rnllnJls redundrueur eE8urqeg '1e.(unu eped ut3utp dnlectp uep 'e,(u f, JEpE{ EuntueErat J.0001 redrues 006 Irsp ue{}Iualsnulp 'teludtp eserq t3/o7l l?ru{ ueqst efeg 'rE8url qlqel Jf, rseJluesuo{ tu,{undruaru 8uu,( qeraep e1 senpadtp I eseg tpet 'Eunpue>1rs1 eEnt 51 uep f, 'Btef,u Eue,{ uunped tueleC '(tpelsnu) I ese; tpufual )"006 sule rp rnluredruel eped t3o/o71 ueEuap etuq rueleg '(lpel; D l{eraep senpedureur trrspp 1nre1 ledep r) '82'Z'qD urBIEp ue1>1ntun1tp r3-ed eseS uer8etP 'lere1 'r3 Jnsun u€{lluqredruery rsaq
ueueqel uteq eped eIIrBln uauodurol tpuluaru Eue,{
lBrB{ ucq4 ufuq rn1>1m15 Z'L'I t
'ueeun8Euad epud nlueuel
{nlun rur eteq epedel uelqequrullp 'qsp 'nJ
'ol,nrl
pns{eu Iqnueueu
eduesulg 'l1uelsne 1"J3{ ueqel
utuq rrqlerel 8ue,( uep IIJaJ uep lISuolJBIu leJe{ uuqel eteq {nserural uurepad Euea 'lN-rf,-a.{ uep rJ-eC urtlsts tpe[uau rEeqrp ledep uep IN uup r3 tlrades lnqesral uenp -ud rnsun u€Jrt{eJoa{ ue{lEEJuEIuau 8ue.( uenped uteq qeppe 1eru1 ueqel eteg
'rlreqrodrp
BSrq ISoJo{
u€ueq€le{ uep Euernryeq rues€
urelup rp rsoro{ uzlquqasrp Eue^( leraq ueEueltqal 'tsaq eped uelnpedtp IN nelsy 'e,(u1ere1 ueu€qule{ r8uernEueru Eue,( r3 ueEuern4a4 rpu[ueu ueelnur:ed uesrdel efueuare>1 uee{nru -red rrep rC rsuprslo usp rrlnq seleq eped rJ eprqru{ rselldrsard euoJe{ us{qeqaslp 1pu[re1 Euuas
r3 /og prc4 ueqel
eteq rrep
UBsEI
eped lerey 'llquls Euu,( uesrdel
nlens {nlueqJel uB{E t) yoLl rrep r{rqal EunpueEueur eteq nele; '1ere1 uuqel ef -eq ue{Brueulp lnqesJal rnsun EunpueEuaur Eue,( eteq nll ?ueJE{ qalg 'firsed uea{nu -rad) yqels 8ue,{ ueulnurrad rye[ra1 eJepn rp uaErs>1o u^{uepe qelo euale{ '1n1uaqra1
{€pll rleratu eure^\roq Eue,( 1eru1 'ohtl-Zt
sElB rp rseq uped
uelnpedrp rC nBIeX
Iseq lrup lBJs{ uuuuqulal upud uunpud rnsun-Jnsun 'rselrdrsard ueseJoaued edrl 1e;e>1 uequl uteq
qnru8ua4 I'L'l
urp frrtunur IeJBI
ueqel e[eq '1rra3 1ere1 ueqel etuq 'lluelsne lere{ uuqel eleq tpelueur t8rnplau BJeJes ue>lEuoloErp 8ue,( rur u[eq ereluu tp >1e.(ueg ']Bre{req ledep 1ep1r Suef eteq entues qEIEpE lEJe{ u€q€l efeg'uelecoEuad uep uestdelad ue>leun8reduraur ue8uop qe8ectp Eue,( '1ere>1 e,(utpe[:a1 qBIepB u[eq uueunEEuad eped 1EJEO n1€s qeles
.e,{ueserq
luru{ uBqul B[Bfl L'l 'Euelep uule 8uu,{ Bseru Ip ue>leunEredrp ESIq ueldereqtp Euu,( ueqeq ueledn:aur efeg 'qsp '.{1ue{oru rslnrlsuol 'se1e>ped 't38ul1 ueus{eueq Eunq4 'eselEue
1u1
Suenr ler'resed 'Eueqrol lzmused {n1un uu{€un8redtp EutEureru z[eq p1 leBS EpEd
'rselrdrserd IJBp leqlle reEeqas ue{E{nuo{Ip e,(ueq 1uls Ip 'se1eI urnleq eurndruas Eue,{ rueEol reluu eme,tuas snse{ 1e.(ueq ruelep tde1a1 uely 'Ise{olslp epud elereur Brecas ueltsultdtserdtp uep lp{es snleq u€{€le{Ip qeloq Eue,( y gg1 qe/(€q rp uBJn{nJoq uEp 'qsp 'IJIN 'oIN,e.{ 'oW€lN n1te,( uesera8uad uelqeqe,(ueur Eue,( ueEol relue ervre,(uag 'LZ'Z 'qD uped ue1>1n[un1tp tgades suJel leEues peluaur ue{e Er 'Jo00S rnluraduret eped uulenllp lnqesrel
ffi#Ir}rrrr%"r.
eped ueqepnue{ uu{rJequau Eue,{ 'pce1 leEuus ueEue8er ueseroEuad ue8urpueqrod 1e:e1 uequl
I01
eteg L'I
1.
Besi Dan Baja
Cr (% berat) 30 40 50 60
70
1900 1800 1700
^ g ; E b
1600 1500 1400
r3oo 1200
$ rroo
#
loo
900 800
700 600 500
Tidak seimbang 200 100
0
lo
Fe
50 60 70 Cr (atomo/e)
20 30 40
80 90 100
Cr
Gb.
2.28
Diagram tasa Fe-Cr.
o,loyoc dan 0,01-0,02%N, maka kira-kira di atas 930'c terbentuk fasa 7. oleh karena itu perlakuan panas untuk mendapat fasa
cv
dilakukan di bawah 850'C, baja
ini dinamakan baia tahan karat ferit.
Uaja tS%Cr-S%Ni adalah struktur dua fasa dari o*7 dalam keseimbangan, tetapi kenyataannya pada kira-kifft0SO"C seluruhnya menjadi austenit dan setelah pendinginan dalam air atau dalam udara fasa 7 terbentuk pada temperatur kamar sukar bertransformasi ke fasa ct, baja ini dinamakan baja tahan karat aus"lgglt. Fasa 7 merupakan fasa metastabil, sebagai contoh kalau diadakan deformasi plastik bisa terjadi transformasi martensit. Kalau baja dipergunakan dalam bentuk austenit,
Srrktu,
maka perlu diadakan perlakuan panas untuk membentuk austenit tadi
setelah
dilakukan deformasi plastik, atau perlu dipakai baja yang mengandung lebih banyak
Ni untuk memberikan kestabilan pada fasa austenit. Untuk mengetahui hubungan dari fasa logam yang ada pada lasan, yang meme30
Zzs
i,624za *zz 9zo i' ra
A+M+F
316 +14 212 ;sro .[8
z6 .t4 =1 rI]O
024
8 10 12 14 16 18 20 22 2426 28 30 3234363840 Ekuiv. Cr:%Cr*%Mo* 1,5 x %Si+0,5 x %Cb Gb. 2.29 Diagram struktur dari baja tahan karat yang 6
dideposisikan. (Diagram Shaeffier)
i,
v"
'tlsueuBru uBp lrreJ fBrB{ uuqul B[Bq lsBrluls8J{ rrrBr8Blo ot.z .qo (sne ueqEJ)
(uelelnal) f, ueunrnuad
(urBuIp dnloo-u"seJe8uad) uelElSurued
J
'l l.I_9'0
rll,I
(sel nduEl I) o
lJ+
o
IVI J)ZI (sel nduEI^I)
tYZ',0-t)z
IV+
a
qN.IJ 'owu
-rc8l I IC J3gl (uElatn.))
N
ol^trtJJqZ
N3I J:)IZ
oN+
9t'0>3
N J3I,Z
(rnnq u€
htrc
rSzI
sI'0 >i) JJLI
snpqSued)
!J'N
+.
(ursau ndueI^l)
)9 0
J
J3+
J
(sEl
nduEu
'rsoJoI uEueq9le))
(rcleu
(Inluaq nduehI)
J
u€u"qEleX)
UgUninued
ohl + (rsorol u"uEqBla)
INZ J3I,I
INZ ]CEI
uep uel"nlaX)
ueleleJad uulenquad €ped ueqelesutuJed ue{IJequau $l 1eq 'urelep uelrruuad n€1e ue{rJel qelo ue{qeqesry 3u8pu lnqasrp 8uu,( >lgrseds ue8ueEar Epuel uulqeqe,(uaru rur e[eq rrep srdrl 13led 'sr^aJ{ {nluaqJeq Jnl{nJls Bp? nEP{ nElE 'Jol{ uor lr{rpes ledepral n"p{ sr^ar{ nele 8ueqn1 rsoro{ 1pe[ra1 ludup 'pr1ou Euz.( uelnrel rru eped speJeq rdepl '1erg rpefue1 1epr1 ue8urr Eue,( rsorol uuEun4Surl eped e.uqeq uelrleq:adJp nlJed 'qsp 'ruelep ue6eq llqotu urrJl ueuodruo>1 >1n1un ':ndep ueleprad 1n1un 'rsr1n;lsuo{ nl"ns rJep tuelep uur8eq {n1un ueqeq rc8eqes 'srdr1 1e1ed rrep rBnQrp uouodruorl ue1e,(ueqo;1 'qrqal nElB %gl gt rElr{as :3 SunpueEueur e(IlelnJal )ue,( ztuq qEIepB rpay tE1u1 ueqel eteq 6Z'Z 'qD ruelep ISB{UIsel{ lnJnuer\l
llral lErB{ ueqel etug
(Z)
'qsp'seqelrad 'Euoloured lele {ntun re>1edp ludep rur efeq n11 Buer?{ r{elo 'IrEq Euu,( lrueloru IBJIS-leJrs qeyoredrp ledep uereduraued uep ueseraEuad ueEuap uep 'rp{as lreq Eue,{ seued ueuuqelel rc,(undueu €uaJe{ rc1edrp 1e,(ueq lug ufeq ')o00S redrueg 'dn1nc eEn[ uelnruy nlens rrrelep IEJE{ u"uu{e1a>l rdelal 'erBpn Ip lEJE1req r?{ns rur e[eq n1g Euere{ ruese ueu€qela{ {nlun qepuarel sel€q qEIBpe p1 1e,(ueqas r3 r"p") ')yoE'O-l'O uep tao/og1-Zl \e1l-pe llsuauuru leJe{ ueqel eleq rsrsoduro{ 'lrreJ ueqe1 eteq. uep llsuoueru uequl efeq rselgrsefi uu11n[unuau 0€'Z 'qC
lers{
lrsuelruru leru>1 uequl
eteg (t)
lurs{ uuqul ufuq uuq;gura4 tL'1" '
usp
67,'
Z' qD eped uellntunlp
lnqasJal ueEunqnq uu>11nlunuor.u JeJeeqJS ururEerp 'nquns enpa4 uped untr %s'0+ f,% x 0€ +lNo/o -uelerrn>14 r51 u?p 'qN%
xs'o+ls% xs'I+ow%+r)%:uele^In{e rJ
rcr(und 1e:e1 uuqeq
€01
efug L'l
1.
Besi Dan Baja
dapur, tetapi sekarang sebagi hasil dari berbagai studi, permasalahan tersebut mungkin dapat dipecahkan. Sifat yang sangat menguntungkan dari baja tahan karat ferit adalah bahwa tanpa kandfngan Ni sukar untuk terjadi retakan korosi tegangan. Yaitu bahwa kalau ketahanan korosi baja tahan karat ferit dibuat sama atau lebilibaik dari pada baja tahan karat austenit, akan lebih menguntungkan apabila dipakai baja tahan karat ferit daripada baja tahan karat austenit, yang lebih mudah terjadi retakan korosi tegangan. Selanjutnya ketahanan korosi lubang bertambah kalau Cr dan Mo ditambahkan lebih banyak jadi sebagai pengganti Ni yang mahal maka dipakai baja l8o/oCr-l%Mo, 18l9o/oCr-2%oMo, dsb, untuk komponen trim bagian luar mobil atau komponen pemanas air. Untuk permintaan dengan persyaratan yang lebih tinggi dapat dipakai baja 26o/oCr-1 %Mo, dsb. Selanjutnya baja tahan karat ferit yang mengandung lebih dari l8c/oCr adalah getas tetapi keuletannya tergantung kepada jumlah kadar C dan N. Sekarang berkat kemajuan teknik pembuatan baja dapat dibuat dengan mudah baja l8-19%oCr dengan kadar C+N<0,02%, jadi perkembangan permintaan yang akan baja ini di masa datang telah pasti. Seperti ditunjukkan dalam Gb. 2.31, baja tahan karat ferit mengandung l5YoCr atau lebih, getas pada 457oC karena pemanasan yang lama pada 400-500"C, dan kalau dipanaskan agak lama pada 600-650"C terjadi kegetasan fasa o sehingga perlu menghindari daerah temperatur ini.
700 650
Permulaan pembentukan fasa o
P
ooo
E
550
o
B o
F
soo Kegetasan 475oC 450 400
Gb.
100 1000 10000
100000
2.31 Hubungan
antara temperatur mula dan waktu pembentukan fasa o dan kegetasan 475oC pada baja Cr tinggi.
Waktu (jam)
(3)
Baja tahan karat austenit Gb.2.32 menunjukkan klasifikasi baja tahan karat austenit. Sistim ini dinyatakan dengan baja l8o/oCr-8%Ni disebut baja tahan karat delapan belas delapan. Baja tahan karat austenit lebih baik pada ketahanan korosinya, mampu bentuk dan mampu lasnya, karena itu dipakai pada berbagai industri kimia. Selain itu, dipakai untuk bahan konstruksi, perabot dapur. turbin, mesin jet, mobil, komponen berputar, bangunan kapal, reaktor atom, dst. Baja tahan karat austenit meskipun lebih baik ketahanan korosinya tapi harus berhati-hati pada penggunaannya karena kekurangannya seperti dikemukakan di bawah ini.
l) 2) 3) I
tl
Korosi antarbutir Korosi lubang dan krevis Retakan korosi tegangan
r
'lBrBrt uBrlBl lruolsnB B[Bq Is8{U!s8pI uBEBf, zE 7,.qu N-nt t-uht 0t-91
(lEural uoltoeu uEdEsrtuad)
na '€c N 'uI{ tIlI-9I N-uI I 9-t-tl
'8+
(lN lBurqSuel l)
N'uh{+'lN uEuunu.d (r"leu uPlBnlel uBp IsEplsIo uDueqBlal'r8iull rnluadu.l uslaln.I lTeqroduahl) au',tr.+
t-----;;rr
(rAEurl
u?lelnel'63un u€lEnleX) oW
'n) 'oJ
uD
:rN'JJ
uEunlnuad
(lspttdtserd uesEreEued uEluequau
i
owrv-r-st
'qsp 'eg I
Inlun)
'n) .lv .rI+
(u"tunI.{ uBIlelSurueu 'lnlurq nduBu uEIuaqu.N) rN
(u"s
uE@rl
oht-s-sz
-Pla{ !{I"qJ?duahl)
nJ 'ohl+
'rJ
(usBJ
rN ueuntnued
,l)
UYUUnuad enp urtsrs)
uEl?{Auruad (lruBBuuou
uEp uslEp uEllEuad Bp"d uElrEqtd sPrel nduBu uEp lequEl uBuunued)
'!N uelElEuluad qN_N-L-8I
(rnlnu uElsnI?{ upl"lSu!ued) qN
.N]
(rBl?u uE)EnIr{ upp sEuEd uEu?qel!I
At'ot^t+
(
uulEnI.I uelrBqrad)
J
u€leISuluaA
(rof, nduEU uEp rsEprs{o uEp sBusd
ueuEqBFI:uEIlEqtad)
rN'r3
uBlelSurued (ursau
(ssu"d ueusqepl lsorol
nduEu uelr"qred)
uBp
es
€0'0>
J
nJ-oh{-zl-81
I.O
oc
>
EI
qN{l-8r
u?s"lequad
ep€d ue Il'PIj]II!] i .....-!'lu^" Lalt]c.d I
f,
%
nl
-uE rsotol u?uaq BlsI ue{rDqr!d)
qepuer Sulpd
tr
'oh[-z l-81 (sBI
70
qN+ EI
JDnq uEsP
n3 'ohl+
-t{
(sPI nduEu uep rllnq JEIUE rsolo{ uEugqEl
leJIs-lEJrs
-eI uEIreqrad,Eplq
UgsDlsqE.d
qvpuerel
) 9/o
ueqel
-rel
c
uBIrqBla.{uad)
EI'qN'!J+
Gx%J)
(irlnq l?luB lsoJo{ uDu?qPl?I eped uElrrqrad)
ro.o>J ol-ot
nduBu uep (lsoroI uPp
uDuEqalaI uelrsqJad)
(rnnq reluE lsoJol uDu?qBl uE{reqtrd)
-tl
lnu
(rnnq rBtus rsoJol ut Z0'0> r ?o'o>r 0l-61
's 'd+
(rllnq rEtue Isorol u?u8q?tal uelpqr.d) qBpu3i SultDd
(rll(q Er
t0'0>c ow-zt-LI
qN-oht-zt
z'0>o:) EI I.O>
qN-ot-tl
_ I| I
lu:ul
s0l
IJ.8_8I
(uEsP
ueu?q8lrl uep rsorol uEueqBleI uBlEISuruad)
J
%
UBUUnUTd
eleg L'l
106
l.
Besi Dan Baja
(a) Korosi antar butir Korosi antar butir disebabkan oleh presipitasi karbida Cr pada batas butir, yang menyebabkan daerah kekurangan Cr di dekatnya, dari daerah tersebut korosi dimulai. Dalam keadaan tertentu karbida Cr sendiri kena korosi. Karbida Cr ber-
presipitasi pada daerah temperatur 500-900oc, pada 600-800'c paling tinggi. Sebagai contoh, derajat korosi antar butir dipelajari dengan pengujian korosi dari batang uji yang dipanaskan pada 600oC, yang disebut perlakuan sensitisasi. Korosi antar butir ini terjadi di daerah yang dipengaruhi panas pada lasan, yang menjadikan permasalahan. Karena hal tersebut disebabkan oleh terbentuknya karbida Cr, masalah tersebut dapat diatasi dengan mempergunakan baja berkadar karbon rendah yang dipadu dengan Ti atau Nb yang merupakan unsur pembentuk karbida yang kuat untuk menghindari terjadinya karbida Cr.
(b) Korosi lubang dan krevis Korosi lubang disebabkan oleh retakan lapisan yang pasip. Bagian yang pecah dari lapisan menjadi rusak karena konsentrasi, yang membentuk lubang. Kerusakan pasip disebabkan oleh adanya ion klor. Dalam hal ini korosi yang terjadi pada permukaan logan tanpa suatu pertumbuhan spesifik disebut korosi lubang, dan korosi yang menyebabkan pecahnya lapisan pasip setempat karena pengurangan pH pada permukaan kontak dengan benda lain, disebut korosi krevis. Agar tahan terhadap terjadinya lubang diperlukan kombinasi yang tepat dari Cr dan Mo. Dipandang dari sudut ini baja tahan karat ferit lebih menguntungkan. Baja tahan karat austenit yang mengandung 2-4o/oMo banyak dipakai sebagai baja tahan yang tahan korosi lubang. (c)
Retakan korosi regangan Retakan korosi regangan ialah retakan oleh korosi lokal dari lapisan pasip yang pecah karena tegangan tarik. Pada baja tahan karat austenit retakan korosi regangan sangat menyusahkan karena bersamaan dengan korosi lubang. Lingkungan yang utama adalah yang mengandung klorida, sulfida, air dengan temperatur dengan tekanan tinggi, dan soda kaustik. Pengujian retakan korosi tegangan sering dilakukan dengan pembebanan pada kelarutan 42o/o magnesium klorida yang mendidih. Salah satu sebagai hasil pengujian
ditunjukkan dalam Gb. 2.33. Peningkatan Ni, c dan penambahan Si dsb. memberikan pengaruh efektif, dan dengan adanya P, N atau sedikit molibden memberikan pengaruh jelek. Kebanyakan memberikan patahan antar butir, dengan mengurangi kadar karbon dan penambahan unsur penyetabil kaibid, memberikan pengaruh yang efektif.
(4)
Baja tahan karat berfasa ganda Sekarang banyak dipakai baja tahan karat yang berfasa ganda yaitu terdiri dari
fasa austenit dan ferit. Umumnya mempunyai komposisi 25YoCr-5YoNi-1,5%Mo0,03o/oc. Dalam baja tahan karat berfasa ganda kegetasan mampu las dan kekurangan lainnya dari baja krom tinggi diperbaiki dengan penambahan Ni, N, dsb. perkembangan baru-baru ini dalam teknik pembuatan baja memungkinkan pembuatan baja macam ini di mana pengurangan kadar karbon lebih mudah. Perbandingan antara fasa austenit dan ferit biasanya 4-6: 6-4 tergantung kepada komposisi dan perlakuan panasnya.
Baja tahan karat befasa ganda mempunyai sifat bahwa fasa austenit dan ferit masing-masing memberikan pengaruh saling menutupi. Sebagai contoh, tegangan mulur
-:rf ulsnpur Intun rol{Ber IEAEqJeq 'se8 utqrnl uep dun ulqJnl '{lrlsll e8eual l}>l3ueq --uad lnrun den 1a1e1 eped lnseuuel senl luEues seued UEI{e1 e[eq ueeunEEue6
redns Euu,{ seuud uzqul uunpud uup suuud uurlul
ufufl 8't
'qsp'se8sd'1a[ ursaru uauodtuol Eueqral leirresod IJep JBnl t11n1 'dn1e1 'ruese uelrtlu8uaru 1n1un ed -u-rod-edurod 'solod 't?t8 upor {nlun ue{eun8radrp p1 efeg 'Jf,%81 ruorl efeq uu8uep uelSurpuuqrp u^(ursorol ueugqela{ uped >1req le8ues 1u1 e[eg 'lv-lN E,^ E^uos z^(uepe qalo €npe{ Eue,( 1eq 1gel€p uup nJ qolo e,tu1 flue,( }elrdtsord e,(uepu ueEuep 1en>padtp ,3o999-967 eped ueIBnllp nBIe) 'JEIU?1 rnlerodrual qu,t Btueuad 8ue,( ureceur eped -eq rp uuurEutpuad uz8uep n€le uelnrelod uenlepad q"lelas srlsuld ISeIuJoJSueJl uelet ue8uep {n}uaqlot lISueUeuI Enpe{ Eue.( rueceru uped uelSuepes 'uelnrelad uenlulrad qglales ueur8utpuad qalo {nlueqJel lISueUBIu eurelred 8ue.( rueceru Bped 'lISu3lJBru qeleps rselrdrsord uuseraEued leus eped lnqesJal e[eq ureceru enpel Irep SIIJIgIN '(
c % ro' o-tv o/oz' | - r.No/o L
-t)yoLl't1ue1nse ruras) 114 L-Ll uep (qN%Sg'O-Cyo90'O-n)o/or-lN%t-rf,/oLl 't\s -uelreur) Hdn-Ll t{BIBp€ tunlun Suef ueceur nles qeles '1lu31sn€ ru?celu uep lluelsne ruas rueoelu 'lgsuelreur ruecetu tpetusru uelEuoloErp rul ler"{ uequl eteq u,(usltrleru
Jnl{nJls lnrnuory 'tseltdrserd uusgre8uad ueEuep rlruqredtp qe1e1 e,(uuelun{o>l 'leJe{ ueqBl eteq rrep )[Iuq ?ue,( Isoro{ uBuel{e]o{ ue>leunEradueu ueEuec leJ€{ ueqel e[eq rselldtsard ueseraEue4 (S) 'u,(urslnpord Iru{al ruuaEueu 1ntue1 qrqel Ipnls ue{eperp nlred a{EIU '{Ieq Euernl Suef u,{useued ueutreEuad 1e;rs n1ru.( ue8uernlel Iul(undulstu rut ufeq euaJu) 'ln"l IIE ueleunE -redruaur 8ue,( suued rulnued 1n1un rc1edlp Eslq IUI IUBJEIU eteq uE8utqes le,(u -Bueqnl rsoro{ ueueqelo{ urulep {pq tuEuES o1,r1 uapq.{1our SunpueEuaur uep t33ut1 JC JepB{ re^unduau Euu,( uteq 3ru31nra1 '8-8I lere{ ueqel eleq IsoJo{ ueueqela{ rqrqeleu e^uurnun IsoJo{ uuuequte) 'lluelsne eseJ L{elo tlteqredtp IIJoJ esEJ IJep qup -uor uelelne{ uup 'lIJeJ esu; e,(uepe uu8uap rE8utpadtp lpelsne eseJ IJBp qepuar Eue,{ 'q1plpueur 8uu,( 1384
ofozl uelnfil IuBJBp lBrE{ uuqq ufuq ;.lup qulud n|1u,tr upud uu8uu8el qn.Iu8ued €€'Z 'qC '(rN r?pEI enpal 3ue( 'r.lepuer
rJ repu{ ue11nfunuau
e,(uq,puer u","s aue,(
Eu?ued rEqurEC)
) :1LttT;:lJl:-?ll1 ;:;:
'otNz-zt-Lt tgtt
'tt-tz
e,{uqepuer ?ures 8ue,{
)
:60t 't I-8t :sot
:-lt1t'8-81 :tgg
(uret) snlnd n11e16
,0I
z0I
I
0l
I'0 ^ 0
i
,l o
0z€
0a
!9 0q
oa
ota
1L 0q
2.
-Inot-
Lnt
c ?0t -'Sf'L
X
or
3
0ea
ts
tedns 8ue,( seued uuqel uenped uep seuEd ueqel
efeg 8'l
1.
Besi Dan Baja
mia dan reaktor untuk tenaga atom, terutama penting untuk bahan konstruksi pembangkit tenaga. Karena bahan-bahan ini cenderung dipakai dalam temperatur tinggi dan tekanan tinggi dalam skala besar, atau dipakai dalam lingkungan yang khusus, umpamanya dalam pembangkit tenaga nuklir, dsb, banyak diminta bahan yang mempunyai persyaratan tertentu dalam lingkup yang luas, jadi penyempurnaan dan pengembangan bahan tersebut maju pesat. Pada umumnya sifat-sifat yang diminta bagi bahan yang tahan panas adalah sebagai berikut: l) Sifat-sifat mekanis, yaitu kekuatan panas yang tinggi (kekuatan melar) untuk bisa bertahan temperattur tinggi dalam waktu yang lama, keuletan dan keliatan yang libih baik, mempunyai ketahanan yang kuat untuk kelelahan pada temperatur tinggi dan ketahanan terhadap kejutan termal dan mempunyai sensitivitas yang kurang terhadap takikan. 2) Sifat-sifat kimia, yaitu mempunyai ketahanan yang baik terhadap korosi dan oksidasi pada temperatur tinggi dan mempunyai stabilitas yang baik di dalam lingkungan di mana bahan ini dipergunakan. 3) Sifat-sifat fisik, koefisien pemuaian panas yang rendah dan berat jenis yang rendah, dan mempunyai konduktivitas termal yang besar. 4) Mudah dicairkan, mudah dicor, mudah ditempa dan juga lebih mudah dilas, dibengkokkan dsb. 5) Mempunyai harga yang murah. Sifat-sifat dasar pada l) dan 2) adalah sifat-sifat yang diminta untuk dapat lebih
baik, berdasarkan itu tegangan perencanaan dapat ditetapkan.
1.8.1 Baja tahan
panas ferit
Baja tahan panas ferit adalah baja Mo, Cr-Mo, Cr-Mo-V, Cr-Mo-V-W, 12% Cr, dan baja Si-Cr, dsb. Baja yang kedua pertama biasanya dipakai untuk ketel uap, dan baja Cr-Mo-V, dan Cr-Mo-W-V adalah untuk turbin uap, baja l2o/6Cr untuk sudu-sudu berputar dari turbin uap dan lainJainnya. Baja Si-Cr dipergunakan untuk katup mobil . Gb.2.34 menunjukkan bubungan antara kekuatan putus dengan temperatur pada 105 jam dari baja Mo dan baja Cr-Mo. Seperti telah dikemukakan pada bagian l, standar dari kekuatan pemelaran didasarkan pada kekuatan pada 105 jam.
o.^
y-
l^(BE
1,25
Cr-0,5 Mo
bo -c (!x qE
dO JJ
v:
Gb.2.34 Hubungan 1,0
Cr-0,5 Mo
antara kekuatan
patah melar dan temperatur pada 10s jam dari baja Mo,
Cr-M.
'l!uelsnB
lrr8tr uGq8l B[Bq gBp tnlBredEaf uB8uep utul JI BPsd rBIeIu qElBd usl ErBluB uB8unqnH
-rntal
s€'z'qc
(Jo) rnleradtuel
008
001
S!.2-
009
00s
00t
sl-se-sr >
qN-or^r
8-8r' \. Y\-lr olar
os
s_sr
)v;;
8-8r \ 1
-r m5 lo r6-
\
\
qN s-ar\
rEEurl
-t:
A'
\
uelEn{o{ eped ue{eun8redlP ledep 3C-lJ-o)-IN uep ag-rf,-lN uEnpBd rsaq resup repe{roq radns uenp"d (g)
'Euelnraq ueutEutp -uod eEnt u"r)t[xep Euelnreq ueseuerued uep I"IuJal uelnfal depeqrel lpn{ JIq{eJel 8ue,( eteq uelEuupes 'tE8utl Eue,{ ueEuefuedrad uep ueJeletued ue1en1a1 Iefundruaru Bgr€lJed Eue,{ eteq 'JoggI1 rcdues IS€pIS{o ueuuqule{ te,(undrueru e.{uenp-enpal r3 'roorp g,(ueserq -r51 rEEult uenped uteq uep IN%02 rEdruES SunpueSueru r:)-lN e[eg 1u1
u[eq rrep ue1e,(ueqa1 uEEurqes 'JE{ns qrqal seued ueefte8ued ue{leql{e8uotu
fluu^( 'r33ur1 Jnl?Jedlual eped IEEuIl
snJ?q seued ueqel eteg
uulgn{al Iu^(undureu
seued ueqel
ror
eleg .tueI
(Z) s0I
upud rur eteq rrep reyeu qeled ueten{a{ uellntunuaw St'Z'qD 'lN uep rC 4e.{ueq qrqol ue{qequeuotu ueEuap r8Eurl qrqal seued ueueqelal rc,{unduaru 8ue,( uep 'qsp 'oI/{ 'qN 'lI ueqequruuad qelo lenryadrp 8ue,( '8-81 lerer{ uequl eteq epy l1ualsnu lere>1 uuqul eteg (t)
lluafsn" suuud uuqul
ufug Z'8'I
'urc1 Eue,( 1uo; seuud ueqel eteq uep relau qeled uulen{e{ uep eIIuI{ tstsodtuol eJeluu ue8unqnq ue11n[unuewZl'Z1pqeL
FT i9'nI s'9
'jl
0'sr rb.l - 1=I- I ,T, 0'0zl-
.{vr
0'61 I o'sz 0'82 o'ri L 0's, 0'19 sr0'0-Nz0'0-qNsI'0-A9z'0-ontrs'l-r)0s'0I-f,02'0 ASZ'0-,ll.0'l-ow0'I-JJ00'zI-f,zz'0 6.I I S.LI o'72 0'82 I 0'9s o'zn qNsr'0-Asr'0-owsl'0-r:)0s'0r-rsl'0 9'98 I ;';; ;';; I 6'sz i ;';; 9'nl 0'zz ;'; Ast'0-,^A09'0-ohl09'0-rJ00'€-l9z'0 9'6r s'02 o'92 0'8f n'zn As8'0-ol^l0s'0-r:)sz'l-J8z'0 0'02 0'€€l-
€HNS
om0'I-r30'll-ls0'z-tr0t'0
LS
6'8
I
n'6 8'6
000r
00001
ul?[
uleI
8.1I
uet I
Iu?[
000r
00r
ue[ uE[
I 001 0001
009Hns
8ttxeu
0tH LVZZ-Ll
tuel 001 (9/o) Eur?ln
erurrl rsrsodruo;1
'suued uuqul 1r.ra; ufeq lrup rulotu qelud uulunrle{ uup e;u11 lslsoduro{ radns 8ue,( seued u€qel uenpud uep suued uuqel
60I
qoluo3 7l'7
1pqe1
uleg 8'l
l.
110
Tabel
Besi Dan Baja
2.13 Contoh komponen kimia dan kekuatan patah
melar paduan super komponen dasar besi. Kekuatan patah melar (kgf/mm':)
Pengerasan
persipitasi y'
r
rncoloy
212
01019. 4?r5N1.-1-3'5cr-6'2Mo
61,6
-2,5Ti-0,25A1-Fe
26,'7
22,5
56,3
44,3
1(
68,9
65,4
42,2
0,40C -20,0Ni-20,5Cr-20,0C o
"""";GGil;;;.
-4.OMo-4.0w- 4.ONb-Fe
karbida
17,6
i
I
o
.)
Pengerasan presi-
o .t
pitasi
nttuloY
I
z
0,03c-38,ONi-r8,0cr-20,0Co
/'
Pengerasan presipitasi /"
Incoloy
903
-l,4Ti-0,7A1-Fe
q
26,1
sampai kira-kira temperatur 750oC-800'C. Tabel 2.13 menunjukkan komposisi kimia
dan kekuatan pemelaran dari paduan utama. Dalam Tabel tersebut, pada baja tipe pengerasan regangan berarti bahwa matriks austenit diperkuat dengan menambahkan unsur pembentuk karbid, seperti Mo, W, Nb, Ti, dsb. Karena kekuatan yang cukup tidak dapat dicapai dengan hanya perlakuan panas, maka dilakukan20-30ok penger-
jaan panas dan pengerjaan dingin pada 600-700"C dan dilunakkan
untuk
menghilangkan tegangan pada 650-730"C. Kalau baja ini harus dipergunakan pada 700oC atau lebih, sebaiknya dilakukan perlakuan penuaan pada 700-800oC setelah perlakuan pelarutan pada ll00-1250'C dan diikutii pendinginan tiba-tiba. Paduan pengerasan presipitasi yang mengandung Ti dan Al mempergunakan fasa Ni3(Ti, Al) (fasa y') atau fasa NirTi (fasa 17) dari pengerasan presipitasi. Fasa-fasa ini adalah struktur teratur yang mempunyai kekuatan mulur lebih tinggi pada temperatur lebih tinggi. Kedua-duanya setelah perlakuan pelarutan pada 980-ll50oC diberikan perlakuan penuaan pada kira-kira 730oC untuk memberikan kesempatan kepada fasafasa tersebut di atas berpresipitasi. Paduan yang.mengandung Co memperkuat matriks austenitnya dengan Co. Di samping itu ada tiga macam paduan yaitu tipe pengerasan presipitasi dengan karbida, tipe pengerasan presipitasi dengan fasa y' dan tipe pengerasan presipitasi dengan fasa Ni:Nb.
(4)
Paduan super berkadar dasar Ni Pengembangan paduan super berkadar dasar Ni dengan kekuatan yang tinggi pada temperatur tinggi 900-1000"C sangat mengagumkan, satu bahan baru dikembangkan setelah bahan lainnya dst. Tabel 2. l4 menunjukkan beberapa dari paduan ini dengan komposisi kimia dan kekuatan patah melar. Seperti telah diketahui dari tabel ada dua macam paduan, yang diperkuat larutan padat dan yang diperkuat oleh pengerasan presipitasi yang dipaksakan. Pada macam yang terakhir Al dan Ti ditambahkan kepada paduan NiCr dan dengan presipitasi fasa y' (NiiAl) diperoleh kekuatan pada temperatur tinggi. Selanjutnya ada juga yang diperkuat dengan penambahan Mo, Co dan juga yang batas butirnya diperkuat dengan penambahan sedikit B dan Zr, dsb, sekarang bahan ini dapat diperoleh. Paduan super berkadar dasar Ni untuk coran telah juga dikembangkan secara luas, dan NASA-VI-A adalah paduan yang mempunyai kekuatan patah melar yang tinggi, yaitu 14,7 kgf/mm2 pada 920oC untuk 1000 jam. Teknik pengecoran presisi telah dikembangkan sehingga produk-produk coran sangat dapat dipercaya, karena
7?'-
UBJOJ UEnpEd*
(zI
SH)
*runrIIelIA
urel uel urel uel uel uel uel uE[ uref uel
0001 001 0001 001 0001 001 0001 001 0001
Jozg6
J.
ILg
f"9r8
).ztL
001
J.6r9
(,tutu/JB)t) :e1ou qeted uelEnle)
.oJ
rBsBp
to"' Pueln Elrurr
uauodtuo;1
,
rl
ueuodurol.radns uenpud rularu qulud uBlBn{o{ uBp aIIIufn uFu11 uauoduloy St'Z laqul
'lazou {nlun uep ulqJnl trep relndraq Eue.( npns -npns {nlun ueqzq reEeqas ueleun8redrp uep lznqlp lel utsaru e{IleI uureued Eue^( uulleqred {rrBuotu (tz su) lunrlEtr^ uenpud 'rf,-lN-oJ r{elepE Blueln Suef uenped 'lleqoo s{IJleIu te,(undureru Euef, radns uenped qoluoc ue>llnlunuau SI'Z IeqBI oJ reseg r€pe{rog redng uenPe4 (S)
-Eun1
'ulqJnl npns-npns >1n1un 1eE 8ue,( uenlaquad lenqrp qe1a1 srllerd eJeJes epe Eue,( 1e1srr>1 uep qure8ueru lepll ueleun8redureru ueEueq 'reledrp Inlun IB{ns leEues uep ltduas ue{€{nue{Ip qBIol Ipadas uzedruauad uuEuap
ueroce8ued
llu{et
leEuus seued ueeduaued qeraep €^\quq
u?lof, uenped*
L,L L'L ,'* e'i 9.i "
n'ts
,oo'r-#jUl;tr#;[ "- ,oo',-',oli-;iql.-^1ii^ I ,* I = n ";oo,l'oo'ol:si'o' ^:P,.i L*
g'ot z'zt e'0, cr, z'zt t'€s ,'62 vuv ,'62 0'6r 7oc ww'
.-
g.E
Ee i lvt'l-!r0'€-ohlsz'r- IoledseiA :9'z-; lvt'l-!r0'€-ohlsz''-
rN-aro.z-rzs8o.o-ssoo.o-
o,s 8',
c.rr t'tl
o'/r g'Ll
I 9
0
A'tt 6'rl 8'l
o
t.t o,z I,z l.t
I
ruE[ u?t
L
upl mi ooi mi *i J"€61
uEt
uEl
uE[
t
r'ez I'82
6'sL 6'19 6'sL
o JS't
I 9'61
t'LZ
6'8€ Z'0S L'29
6.t 9.S 6.9 8'6 uEf
uEf
z'n
e'e
uBf
uEf
l -J
JS'61 - Jro f 0
r*-,ro'r-,o0, ,-
L-E
t
,,.*r
-.:'
","*'
6
E
opE t_J80.0 ,,r""T? EEi D:O ei
I
!N-Ao€'o-e{-o'sIN-A0t'0-el-0's-
"^o.ra_"ri.i-",-.]-fs:e
ro11r,rr1.1 =
uE!
J"6t9
)"ZtL
J.918
J. lr8
).286
.radns uunpud .rularu
ootl
!-L06.Z_6:)O.Z_IJ0.0Z_JSO.0 JruourN !N_r10.8_rJs.s
6'rr s'nz L'sz z's€ uEf
*'..*''001 mi ooi mi rrnr ffnr oot ooot *: oot 0001 oooi rnr *'_ oooi
I
.lN rssBp uauodruol
.radns 8ue,( seued
I
-...j."_"1.:.y,,1r,^., eru'1'ueuoduo;
qulud uufBn{a{ ucp u.IuH uauoduro4
u,np,d ,,"",
lloluoJ tt'Z
I
leqBl
uuqel uenped uup seuBd ueqel EtEg 8'l
I
qelo uElqBqesrp 8ue^( nqEla{ €ure,r r€^unduaur Joc rsaq u€qB}?d e,(uulnrun Ep€d 'ISeq {ul?ur Epud epEJaq r{rd -Jos-qrdJes {nluoqraq 8uu.( lger8 rrep rJrpJel roo rseq rrep rnllnrls eEEurqeg 'Jrq{Etoq uenlaqtuad e,(u1nlue1as rpel 'n1aq uprpntuo{ 8uu,{ urel Jnsun-.rnsun SunpueEuau Eue,{ qepuar uuJref, {lll} re^undrueu Eue,( UEJTBJ lndrunqreq rur {rl>lelno Ies seleq ruEI€C'Ill{elna Ies ue{Er.ueurp rul'eloq {nlueq rednra.(uou rrdrueq Eue.{ >[r1{a1na ueyndunl )ntueqJol uele u.(u1uqr1e reEeqes uep 'e,(uueqnqurngad ntel ue8uep runsas Suequc-8uuqec {nluoqtuetu upq 'ueJrEJ qn1ua.(uau uu8uap qeru ep8as e{ qnq -un] 1gur3 rur ]e€s epe4 'rerurrd FlsrJ) relrlos rp qnqunl uup rlurSuaur lfualsns-r*rrt ednreq esBJ '{rl{elne rnleredruel redrrus qelolas '98'Z'qJ tuepp {1l€ure{s EJeoes uullntunlrp JreJ srreE epeda>1 rcdures r{Blalas ;aurrd tger8 nele rarurrd l1ualsne lpedas ednreq lpe[uaru n{eqtueru ue{E 'ue{ur8ulptp {ltlalnoradrq nele {lt{elneodrq Flsrr)t 'J-aC us8u?qurasal urur8erp rJpp rnqelallp qplet Illadas rJep JruJ Joo rseq nEIE{
JoJ Isaq uBn{aqruad
Ior ,rsreuep ,uuosr .ue'u,ru.q q'auar rp rn{nrp
'l)duStro
u,tup
uPD
in1r",p
uelleuroulp
i';).i;
0'0'
<
o'ot=
I
+
L
f
,
._
i.,p>iiii ;;;= 0'9€= ust< 'prEaeu
_
09t-0€z 06t-0zl ooi
rii
s'8-t !E-L 009t-00tt LtL< wyr-wPL Ltz<
nlpn\ g'sn-a'zt r'zt
repu"rs dpues 9'r!-8'82 ueu. f 8l-Lrzt ErI-Ellx
-rp spler
6 B 0o?9-002s Btz.ztz 0oEr-008[ rtz 081
z'6 t'l 2
8'f-9
000r-0002 081
Epe
a:;l
,--
0U
l r -zi< La< sz< 9z< 5z<
-,,*;
nl
=
Iseq
f'I'z
rnl{nJ}s
I'7,
**"r.,:::r.i;!:ffilr:1,,=,Jj,:r^f"'t:il:i ,i:l
i0'0
-
+
0z'r-06'0
rEtnpou
_r _
]
0z'0 r'0>
*,,-
n
L'z-t'z t'r-t't I
_ ur,! sr'.
roi
rsra
l
,s'z-or', ,o*,,1,0]L'l,lll 'l''
i - +
un 0't-8'0 ilN ur-du zt'0> atu> i 60 t ,,,^j ,.^-..^ | s,'o-,0'o at't "': -:.: :^Y^ i sl'o-ro'0, 86't s tr u-uE' Iol'o-oz'o
.,,:.rL:"
Lt-rr L't-t't
(ueqrehl.l.v)
t'€.-6'z tt-ba
!33uu rddu! ur1rn,1:1 ,o. ,reg
s't z't 8'z-s'z 6't-9't , 0'€-91'Z t'z-z'z 8'f-t r
09 sEIr)
1
lstv
0] sela) Istv
oz qEto) Istv :nqElal lol rsag
u ,l"o,,L
"
#H.i _,*, uEiuerelr\ ueqag uJi"j1-a; uE uoqr,) ,t,l'i;:, blru"o -uol (qt ('1:!urt Nduox -rpqa.)r I l, ] i _ _ _ 'ror rseq lluu{eut tuJrs-luJls uup yu4d;1 ugurg4 lslsoduro{ qoluoC 9I'Z loqul 'Jo3 rsaq rrBp sruE{ou leJrs-}eJrs resllqIl
""".1,*:,1:u
uslusqrllelu gI'z I3q"I'e.i(uur?l rnsun-Jnsun uep
s'd'uw'r5
Sunpuu8uau
]
Euu,{
ledueq ueuoduo{raq 6ue,( uenped rJ€p rrrpJal elei(u 8uz[ roJ rseq rde1e1 'qrqa1 nele uoqrE{ o/oTSunpueaueu nlr€.( 'l rsaq epud uoqrel uElnJEla{ seleq eped 3-eg uu8ueq -uresel uer8urp ruepp ueldulalrp urur{ rsrsoduo{ r{EJapC 'ol/o0g Irep qrqal ueroJ uEqeq rcE?qos uu>leun8radrp Eue.( Eurluad lu8uBs Eue,( uuqeq nlES r{BIepB JoJ rsag
r' uo3 ISgfl
L
r2.
(a) (l) (2) (3)
Besi cor hipoeutektik
Pengristalan kristal primer 7 dalam fasa cari Petrumbuhan y dan grafit sel eutektik Penyebaran grafit serpih dalam fasa 7
(b) (l) (2) (3)
Gb.
2.36
Besi Cor
Besi cor hipereutektik
Pengristalan kristal primer grafit dalam fasa cair Pertumbuhan y dan grafit sel eutektik Penyebaran grafit serpih dalam fasa dasar y
Pembekuan struktur besi cor kelabu. (H. Morrogh: J. Iron Steel Inst. 206 (1968),
l\
grafit yang terjadi pada waktu pembekuan, jadi besi cor demikian dinamakan besi cor kelabu. Kalau laju pendinginan pada pembekuan tinggi, Fe3C-austenit dari eutektoid mengkristal yang menunjukkan patahan berwarna putih, oleh karena itu besi cor ini dinamakan besi cor putih. Dalam besi cor apakah terbentuk grafit atau terbentuk sementit tergantung pada Iaju pendinginan tetapi juga sangat dipengaruhi oleh komposisi kimia. Pada umumnya unsur-unsur bertanggung jawab terhadap percepatan penggrafitan pada waktu pembakuan besi cor dan unsur-unsur yang bertanggung jawab keadaan sebaliknya disebut dalam urutan menurut kemampuannya sebagai berikut: Unsur-unsur yang mempercepat penggrafitan: Si, Ti, Ni, Al, Co Au, Pt Unsur-unsur yang menghambat penggrafitan: Cr, Te, S, V, Mn, Mo, P, W, Mg, B, O, H, N
2.1.2 Struktur besi cor Gb.2.37 menunjukkan distribusi dari serpih grafit dalam besi cor menurut klasifikasi American Castings Association. A adalah struktur yang paling disenangi karena besi cor ini menunjukkan serpih grafit yang mempunyai panjang medium terdistribusikan sebarang. B biasanya terdapat di sekitar permukaan coran di mana laju pendinginan agak cepat, di sini pusat dari sel eutektik menyebabkan butir grafit yang halus karena pendinginan super dan di sekelilingnya dilanjutkan dengan serpih grafit. Struktur ini dinamakan struktur bergrafit bunga ros. Pada C grafit primer mengkristal secara kasar dalam hal hipereutektik akan memberikan sifat-sifat mekanis yang ren-
7
'(OSS '(SZOI) 97 ''fl17-lolsssarg :urelsua8ul1a 'D Iseq {nlun ulalsue8ully-.reuge.Ig ruu.t8ugq 6€'Z 'qC
'ror
(uur) uulEqelex OL
09
0n 0€
0z
OI
0't 0'9
(8€.2 .qC lnrnuau
:II-I) o'g
o +
I
o\ O,L
'@ZSt'@Zei
p
uesrg
'n HelS :rornel4l 'g) roc lseq {nlun rernul I uru.I8ulg
1eun1 leEues roJ
rsag : III
8t'z'qc
ly1:ed roc rsag : II rseg :eII
Ieloru JO'
qrlnd roo rseg I?unl Jo) rseg :qII (%) ts
: I
L99n
0'I L,I O,Z
o 0'E
3
0'n En
rl
uB{{nlunueur Suef urelsueEull)-reulerC rnl{nrls IUBTBBIp qBIEpe 6E Z 'qD uE{Euepes 'delal Euu,{ ueurEurpued ntel eped Joc Isaq Jnl{nJls u?p esuluese:d ruepp IS uup f, BJelue ue8unqnq ue11nfunuaur ?ue,{ JOJnetrAJ uerEetp qBIEp€ 8t'Z 'qC 'JoJ ISaq IEJIs ru8eqraq epedel qnreEuad ue{IJequeu eEnt Euu,{ 'ute1 tnsun ue8unpuel eped Eunl -ueEral u8nt uep proqelne IseuJoJsueJl rnleredural InlEIsIu nl{B^\ eped ueufutpuod ntel eped SunlueErel epeq-upeqreq Eue,t ueEutpueqrad eped epu lgred uup 1ua; n1te,{ s{rrlzr.u Jnl{nJls e,(ulntuelag 'uenlaqured nl{E/( eped ueufutpuad ntel qelo Bues ) nll lues?Ilres lgerE uped uep urcles urEI uauoduro4 e,(uepe qalo rqnreEuedlp BuelnJal
rsnqrJlsrcl 'g e,(upq Iuades r{Bpual luEues e,{uue1a1ne; 'JESaq-JEseq qnqunl Eue,( rerur.rd llualsn€ EJeluB Ip uB{ISnqIJlsIpJol IUeJE 'Euern{ uoqJe{ J€pe{ nEIs{ Inqurll e,(uuserq E 'leln Euernl rdelel t8Euu Euu,( ue1en1e1 rc.(undualu Jo, ISeq e88utqes '1n[ -ue1 suued lgerE nelu {ll{olne lgurE ueluuruulp IUJ 'snpq tpetueru lgerE enrues uen{ -aquad nl{E^\ eped luEues 8ue,( 1ntuu1 ueutEurpued Euars{ u"{qeqeslp C BpBd 'I{ep .((ttOr)
OZV'yNLSV :ggy)
q;d.res
lgu.rt uuruqa,(uag LE
Z'qJ
sv
wsv ap (wkry ffi ffi J
a
a
/ffir 6,R\ /5'N\
JoJ rseq
lnl{nrts
t'z
7
2.
116
Besi Cor
hubungan antara C dan Si dalam presentase dan berbagai ketebalan besi cor.
2.1.3
Kekuatan besi cor
Besi cor umumnya diklasifikasikan oleh kekuatan tariknya, besi cor yang mempunyai kekuatan tarik 30 kgf/mm2 disebut besi cor konstruksi yang berkekuatan tinggi. Dalam besi cor, graflt terdistribusikan dalam matriks, yang kalau ada tegangan terjadi konsentrasi tegangan di sekitar grafit yang akan menyebabkan retak, jadi kekuatannya sangat dipengaruhi oleh jumlah, bentuk dan distribusi graflt. Jumlah grafit ditentukan oleh komposisi kimia sebagai berikut: Jumlah karbon eutektik : 4,26- 0,3 I (9bSD -0,33(%P) * 0,27(%Mn) Jumlah karbon sebenarnya dibagi dengan karbon eutektik ini menyatakan sejauh mana komposisi kimia besi cor menyimpang dari pada komposisi komponen eutektik, ini yang disebut derajat eutektik S". Yang disederhanakan untuk bisa dipergunakan sbb:
rl
S,:o/oC ltO,r- I /3(o/osi+ol,p)J Kalau S" menjadi besar jumlah grafit meningkat dan sifat-sifat mekaniknya menjadi buruk. Hubungan itu adalah, Kekuatan tarik, os:100-805" (kgf/mm2) (untuk batang buat 30mm) Kererasan Brinell, I1s:530-3445, (kgf lmm2) (untuk batang bulat 30 mm)
Ilr: l961r,ron yang sering dipakai sebagai hubungan standar. Apabila perbandingan antara kekuatan tarik yang diukur dan kekuatan standar disebut kekuatan relatif, dan kalau harga ini lebih besar dari I maka bahan tersebut mempunyai kualitas tinggi. Dengan cara yang sama, perbandingan antara kekerasan yang diukur dan kekerasan standar di atas dinamakan kekerasan relatif. Bahan yang mempunyai harga kurang dari I mudah dikerjakan dengan mesin, dan kalau lebih besar dari I umumnya bahan tersebut mem-
punyai sifat-sifat metalurgi yang kurang baik.
2.4.'1, Besi cor yang mempunyai kekuatan tarik tinggi
Untuk mendapat besi cor yang mempunyai kekuatan tarik tinggi
dengan
kekuatan tarik di atas 30 kgf/mm2, harga S" harus lebih kecil. Besi cor dengan S" yang kecil mempunyai kecairan yang jelek dan mudah membentuk rongga-rongga, tegangan sisa, melenting, dan cacat-cacat lainnya atau mudah menjadi besi cor putih. Setelah diadakan studi yang lama mengenai hal ini untuk besi cor yang mempunyai kekuatan tarik tinggi, maka sekarang secara luas dipergunakan cara dengan menambahkan kepada cairan besi yang mempunyai S" yang rendah sedikit kalsium silikon atau ferro silikon beberapa saat sebelum penuangan, yaitu untuk mencegah terjadinya besi cor putih, dengan demikian maka grafit yang halus terdistribusikan secara merata pada matriks perlit. Proses penambahan paduan tersebut dinamakan inokulasi, yang secara besar-besaran telah menghasilkan besi cor meehanit.
)7
Coran cil Besi cor cair yang mempunyai komposisi kimia yang cocok dituangkan dalam sebuah cetakan logam atau cetakan sebagian dari logam, bagian yang mengenai cetakan logam tersebut terdinginkan secara cepat menjadi besi cor putih yang sangat keras, sedangkan bagian lainnya menjadi besi cor kelabu yang memberikan keuletan
\!
'qsp 'JrsBd ed
-uod 'uErueuad sE{eIJad 'se1ro>1 {nlun IoJ 'rue3o1 ueyoraEuad {nlun IoJ 'rncueqEuad 'tal 'lol-loJ uup DpoJ-BpoJ Inlun uuleunS:adrp 1e,(uuq leln qrsetu uduueqnrnlasel ?rerrs uep B,(uuee4nuuad eped suJa{ leJls re,(unduaru Eue,( IIJ ueJoJ UJ UBJoJ uuuunSSua4
t'Z'Z
'eJ€pn rp uelur8urprp uurpnuel uep uer{el-ueqelrad BJBoos f,o699 rudrues ru?[ red 3o61 ueur8urpuad ntul'rue[ I >1n1 -un Jo0l8 EpBd 'uru[ 6 ]nlun f,.0s8 eped ruut 0Z {nlun J.028 tedrues uu{suueruetu ue8uop sEuEd uen{BFad qoluoc re8zqag 'olo0S-Ot iedLues rlteqradrp e,(uloedur e8req uep yoyt rJBp qrqal r4eqredrp edulrrel uulen{a{ EIeru 'sele Ip lnqasJel eJaoes oJ{ru rnl{nrls uernleSuad ueSuaq 'qzEacrp uelgerSSued lul pq tuPlep 'e10q lnluaqreq ur>lEunur ledepes 8ue,( telrdrsard 4nluequreu uelpnue{ uep '/ ese3 rpefuaru lnJel u€ -roc eped 1rc uesrdul eped rcse1 eJeJas r{nqtunl 6ue[ ltlueruas u,(edns seuud uenlelred utlepurp e^(ulreqeg 'e,(uorlru Jnl{nJls rlteqredueu Inlun uuseuerued nlrad uep uelEueyqrp nped rur esrs ue8ue8el 1pe[ 'uelelaJa{ uep rser.uJoJap uelquqa.{uau us -lq Sued usrs ueEue8al-ueEueEal uelquqa,(uaur 3ue,( 'orlrur Jnl{nJts ueepeqred rz,tund -tuatu uep ledurel durlas rp uuur8urpuad ntel ueepaqrad te.(unduaru IrJ ueJo)
llJ roJ
gsaq suuud
uun{Blrad Z'Z'Z
'((uezn:el ) '2961 'fi161) uorlrpe III aqt 'sleloht Jo Iooq -pueH 'slelol l 'cog uedel :e,tre81";) 'l!) E,tuurulup uped uunpud rnsun qnru8ued 0r'z
'qo
(%) uenped rnsun
9Sn€ 0
OIElr E
0z€
0sg
lgz.rS8uadJnsun-rnsun (q)
a
0rg 0s 0
OIE 027 A)
$
'q!lnd UPJOJ
3us,{
0€
uE{Feqruau
e.
0r5
.rnsun-lnsun (u)
0s
'1rc e,(uuelup eped uenped rnsun-Jnsun qnre8uad ue11nfunuau 0r'Z 'qC 'roJ rsaq rsrsodruol uep rue3o1 ue{Bteo uprn{n qalo uelnluellp IIJ e.(uruep6 '1c e,(uruepp ue{erueurp qltnO Joo rseq rpulueu 8ue,( uurEeq nlens e.(u1uqe1 IlD E^uurulup upud uunpud
lnsun-rnsun qnru8ua6 I'Z'Z
'1rc uerooeEued ueleureurp rur ueroJa8ue4 '1rcq qrqal Ir)
ueroJ
7,'z
2.
118
2.3
Besi Cor
Besi cor maleabel Grafit yang berbentuk daun pada besi cor tidak menguntungkan ditinjau dari segi kekuatan. Untuk memperbaiki keuletannya bentuk tersebut dirubah menjadi bentuk bongkahan. Besi cor yang mempunyai bentuk graflt tersebut dinamakan besi cor maleabpl. Besi cor yang dibuat dengan dekarburisasi, mempunyai warna patahannya putih dinamakan besi cor maleabel perapian putih, sedangkan besi cor yang dibuat dari besi cor putih dianil untuk mengubah Fe3C menjadi grafit dan Fe, mempunyai patahan yang warnanya hitam dinamakan besi cor maleabel perapian hitam. Besi cor maleabel perapian putih terdekarburisasikan dari permukaan, hal itu membatasi ketebalan coran sampai kira-kira 9-15 mm. Besi cor maleabel perapian hitam bisa dibuat lebih tebal dengan mengatur komposisinya dan waktu anilnya. Dalam daerah prosentase 2,2'3,\yoc dan 0,8-1,3%Si, prosentase yang terendah dipergunakan untuk produk yang tebal dan prosentase yang
lebih tinggi untuk produk yang kurang tebal. Gb. 2.41 menunjukkan penganilan dalam dua tahap. Tahap pertama penggrafitan sementit bebas pada 870-950'C, dan tahap kedua adalah untuk penggrafitan Fe:C dalam perlit pada 700-760'C. Dengan demikian akan terjadi matriks ferit sebagai struktur, di mana kelompok grafit terdispersikan.
C
soo
B.
aoo
o
F
Gb. q
L
e,3 .[:l--u,7
|
2.41
Penganilan untuk penggrafitan dari besi cor perapian hitam.
Waktu (am)
Besi cor maleabel perlitik mempunyai matriks perlit dengan kekuatan dan ini banyak dipergunakan yang diproduksi sebagai berikut: 1) Setelah penggrafitan tahap pertama selesai, penggrafitan yang kedua tidak dilakukan dan karbon yang terikat tetap dipertahankan. ketahanan aus yang lebih baik. Besi cor
2) 3)
Setelah tahap penggrafitan yang pertama dan kedua selesai, kemudian dipanaskan pada temperatur atau di atas temperatur transformasi untuk mempresipitasikan karbon yang terikat. Mempergunakan besi cor yang mengandung 0,60/o atau lebih dari Mn atau 0,5o/o atau kurang dari Mo dan Cr, yang dimaksudkan untuk menahan perlit walaupun ini terjadi pada penggrafitan standar.
2.4 Besi cor nodular Kalau Mg atau Ce ditambahkan kepada cairan besi cor, maka grafit pada coran menjadi berbentuk bulatan. Dibandingkan dengan grafit yang mempunyai bentuk ser-
7
08
9I
l
6
zt
0n
s9-09
0t-92
09-0t 08-sr
z
0z-91 0z-91
0z-9t
IN
'(o/)
BVl, uBqBqurBuad
{nlun u€npBd lslsodllloy 8I'Z loqBl
qd
200'0
t0'0
nJ
o'z
us
0t'0
II
sr'0
rolrqrqur Jnsun
rsueJsloI
aI
200'0
(%)
'lelnq
3S
r00'0
IS
sv
0z'0
qS
I0'0
sI'0
IV
(%) rsuElelol
uBlUBrSSued uped
rolrqrqur
lnsun
rollqgul Jnsun Isuurelol LI'Z 1pqvl
'ls-e.rl uBEuep IS%9'0-0r'0 qalo rsBln{ourrp nlred 'Ey41 ueqequr"ued qelales nlr ?uaJB{ r{alo 'qrlnd Joo rsoq {nluaqJel q"pnu u"n{aqued eped 'lnfuey uelufurpral leEues runlsauEeru ueEuap sasordrp Eue,( rrcc rsag 'lnqesJal IBrl ue{n{"latu {nlun eJBc rueoeruraq re>1edp e>1eru 'rseq ueJrBJ urBIBp a{ {nserrr Bsrq 4n1un Euoroptp snJ"q nlr ?uem{ qelo 'ueEuu leEues E61 uenpe6 'gI'Z IaqBI tuBIBp uellntunlrp uep uenped {nlueq ruelep uu{q"qtuulrp EIN n1l euare{ qelo 'uelepeg uerlqeqafuau ledep EpS%OIO'0-S€0'0 uep 'do/oT,'O-l'O 'yoL'O-r'g qrqol {Bpll
uhl '1S%0'Z-S'l ')yo1'V-l'E qelepz Erxeln Eue,( uauodruorl-ueuodtuoy 'urlEumu IrJa{as lnqesJel Jnsun-Jnsun EunpueEuau Eue,( uuqeq uuqeunEradruaru nped q"ppv 'Ll'Z 1pqe;- eped ueqlnfunllp 1e1nq uelgerEEuad uerleuetu Eue,( um1 rnsun -Jnsun 'n13un1 JBnl rp nele n1Eun1 ruepp rp e,(urunlaqas rsesrJnJlnsep u"p rseprs{oap ue{Bperp npad eleur uplEunur IrJo{es E6i ueeunE8ued ueleuau Inlun nlr euaJe{ qelo 'Ery ueEuep 1en1 lzEues Eue,{ sulruge re,(undruaru Euereleq uep uoErs>1o Jnsun 'q"pnu leEues Eue,( 1e1nq uulge:EEued uep {req Euei( roc ndureur refundruaru BuoJ€I uuleunEradrp {1l{olneJedrq ueuodurol n1rc,( 'l<'S Jr?t Jor rsaq rssodtuoy JBInpou Joc Isaq u8J!8Juad
l'?'z
'pdrs 1ru1s1 rs{nrlsuo{ {nlun uzp n1Eun1 {nlun uouodruo4-ueuodruo>1 'ryue1oru uauodtuol 'ue1u1ac 'Surg8Eued 1or 'edrd -edrd 1n1un 'uenpadel rueceru rcEeqraq 1n1un reledrp nlr BuaJ€{ qelo 'e1nd qreq Eue,( suued ueueqela{ uup rsoJo{ uBuBqE1eI re,(undueur uep {rcq Euef uelalna>1 rc,(und
-ueru Jelnpou JoJ rsag 'relnpou Jo, rsaq ue{Bruuurp srrEEul ry uelEuepes '(1e1rrag B{rJorrrv Ip upp Euedel Ip) IEII JoJ rseq ue{prueurp €Futunrun rur ruBJBru roc rseg 'uelEunlunEuaru
Eulpd Eue,( E61 rnsun qrgdrp eEreq qepseru sBlB ue{reseprp rde1a1 'puarlp "{Btu qeyal 'qsp 'uZ'tS'eg 'll ') 'EN 'e3 n1re,( lge:E uellulnqueu ludep Eue,( urEI Jnsun -Jnsun '{pq Wqol rpefuau JoJ rseq uelen{e{ eleur '1rce1 luEues Euei( uu8ueEol rseJl -uesuo{ 1e[erap re,(unduaru JEInpou nElE lelnq {nluoqJaq Eue,t 1gu:E 'unep rlrados qrd relnpou Jo)
6It
rssg
n'z
120
2. 2,4.2 Struktur dan
Besi Cor
sifat-sifat mekanik besi cor bergrafit bulat
Sejak berhasilnya pembulatan grafit dalam besi cor, berbagai bentuk grafit mulai diamati antara bentuk sepih dengan bentuk bulat, maka pada Kongres Pengecoran lnternasional pada tahun 1962, bentuk-bentuk grafit tersebut diklasifikasikan seperti ditunjukkan dalam Gb. 2.42. Bentuk I adalah grafit serpih yang biasa, bentuk II bentuk grafit yang berujung runcing yang biasa terjadi kalau kelebihan unsur pembulat,
bentuk III untuk grafit yang berujung bulat yang biasa terjadi bila unsur pembulat tidak cukup, ini disebut grafit serpih palsu grafit berbentuk cacing. Bentuk IV untuk grafit gumpalan yang biasa terjadi pada besi cor meleabel perapian hitam dan bentuk V adalah bentuk grafit nodular.
IIIIIIIVVVI Gb. 2,42 Klasifikasi bentuk grafit oleh kongres Committee of International Foundry.
Besi cor bergrafit bulat mempunyai komposisi kimia yang mumudahkan penggrafitan, dan sifat-sifat mekaniknya terutama ditentukan oleh matriks dan perlakuan panasmya. P adalah unsur yang merusak sifat mekanik, oleh karena itu kadar fosfor dibuat maksimum 0, 1% untuk penggunaan pada temperatur kamar atau 0,059/o untuk penggunaan pada temperatur lebih rendah. Sifat-sifat mekaniknya yang khusus ditunjukkan pada Tabel 2.16.
Besi cor paduan Unsur-unsur paduan ditambahkan pada besi cor untuk memperbaiki sifat-sifat mekanik dan untuk memberikan sifat-sifat khusus seperti ketahanan korosi, ketahanan panas dan kemagnitan. Sifat yang pertama umumnya didapat dengan paduan rendah sedangkan yang terakhir melibatkan beberapa unsur yang khusus. Besi cor dengan kekuatan tinggi mempunyai kekuatan tarik yang lebih baik dengan menambahkan Ni, Cr, Mo, dsb, pada 0,5-1,57; untuk memberikan struktur grafit dan struktur perlit yang halus. Besi cor ini dipakai untuk silinder motor, rol dan sebagainya.
Besi cor yang mempunyai ketahanan terhadap asam dipadu dengan 100/6 atau lebih Si untuk mendapatkan ketahanan korosi, besi cor Nikel tinggi, besi cor Cr tinggi, dsb. Agar besi cor tahan panas, berbagai besi cor paduan dipadu dengan Cr, Mo, Si, Al, Ni, dsb. Selanjutnya besi cor yang tidak magnetik dipadu dengan 5-15% Ni dan 9o/oMn.
Lr
7/
IolluoEueu {lgq r{lqel IpB[ 'uISuIp uggftaEued ulelgp ue{Je{n^uau ue{2 {g,{upq E,(ur{Elrunt nBIe{ Idelel '{Iue{otu IBJIs-1eJIS depeqrel {nJnq 8uern1 Eue,{ qnreEuad ue{rJaqueur uB{d"JEL{Ip ueEuuld {n}uoqJeq €s"J us{sdnJelu OznJ 'uegfJeEuad oznS Ia{lued-le{lu3d 3u3tu Ip rnunrls Ip"[u3lu qsqnreq Idslol 'leqIIIp l"dep Ozn)-nJ IJep {Iqelna Jnl{nJls 'u?JoJ r{ErE [uelBp qsJBSueur
u?etraEued u"Euop
ruEIE(I 'Ozn) uep nc uBSuap BpusE es?Jreq rnl{nJls Irep IJIpral oyovo'o I?dlu?s Sunp -uE8uaur taln EEBquraJ '%800'I qEIepB ')oS90I {11{e1ne IIll1 O IJBp lunluls{elu
lEp€d uetnrBl qelunf
O-nJ lullsls {nlun
ESEJ
"ped ru€rEelp uB{{ntunuou
,t'Z
'qD
ue8.I$Io IInrBEuad
I't'€
.Buerelaq uep uaEorprr{ rEpE{ ueEuep l€re ueEunqnqJeq 8ue{ Eulluod Euue,( rns -un qel€pe ueEIs{O '1BJIS I€SEqJeq depuqJal qnJeEued uu{IJoqlueu Eued seE Jnsun-Ins -un ludgpJol esglq IJlsnpul uenllade{ {nlun IuJnIu B8equlol tuelsg 'uaEls{o suqaq eEBq -ruol n?le rsgpls{oep BEeq1IIal uE{uun8Jadlp ruI qe8acualu {nlun 'ueEorptq uesslaEe{
ue{qeqo/tuaur l€dep IEEull JnleJedual eped {z,(ueq Eue,( eprslo uBAuoC '3ue:n1 rp€tueu ,Ilrisu uEreluBq ue{reuelu {nlun lBped uulnml qBlunt e{stu ?plslo rcEeq_as depuaEuaru ludup JoloEued rnsun-rnsun EEBquIel ruelsp Eunpue{Jel O nep) 'ua8i${o sfqSqlmqftel u€p zisupGro5.p eEeqruel '1qn eEeqtuat n1rc{ 'lsepJ!{eegjrur uep uaEIS{o rEpB{ lnrnuou tuBJBru BEI1 rpeluaru ue{ISB{UIs"l)tlp uep 'BJymffi ueEuap sasoJdrp Euu,( eEequal IJ€p ug{JIsJIp IJlsnpul uenlJedal {nlun IuJnu sEuq1llel 'Eprs{o IsEIuroJ B,{uBpe qelo unJnueu e^(uquFunt lepBd u€lnJEI ue{quqasry IuI IBq 'unJnuaul 'qsp 'sV 'd IJEp u?8u€JnEued ueEurpu€qJad uaEtslo Bl(u?p" ueEua( 'Is€lldlserd IpBFal nep{ Uca{ qlqal qnreEuad ue{rJeqruau 8ue,( !1uped uelnJel {nluaquau 8ue,( rnsun-Jnsun l{3lo IqnJEEuedP 'ueBIs{O o/ot0'0 {€^uBq ?^uurnun {IJlsll ueJeluBq ep€d uenp€d rnsun qnJe8ued SunpueEuaur Eue,( 1n1un (q) uep qepueJ ueEls{o Sunpue8ueru Eue,( snserl {nlun -qD (e) 'uerurntu{e1e{ 'IseJluesuo{ qalo SCVI % ueqeqnred ue{{nlunuaw *'Z 'ue-016I unqBl tuelsp
({uep 'tuterap 'rur)/lec 176'9 reduus uB-0S6I unqel IuEIsp
(>1t1ep
'leterop 'uo)/leo
€26'0 lrep r{reqredrp ESnf q€lel f,oOz EpBd sBuBd uBr?lue}{'o/oi}l {IrlsII sBlgll{np -uo{ re^undtuaru ruJntu Eurled Eue,( eEuqural Euerelas uep olteqredlp leEuES qElal uEequral u?rurnue>l 'uetulnured tEolou{ol luEIBp ueEueqlua{Jed usEuep rcnses '(€tut
uc6/ IVZL'I qulBpe C.OZ spBd {UISeds /E 6g'g srue[ EsEru eped) u'E/6 0gZgS I'0 nele ueuuqel nEIeI %001 uu{Ble^urp ueJelueq nl€ns IUI Jepu€ls UJBIeC 'slulel s8eqruel 1n1un o/ogg1 etevelet IEIIu m,(undtuaur EuB.( (prepue1s Jeddo) palBeuuv leuolslg nele
181y1EI rBBBqes
r"{edlpiffegdal
'{req
q-[?s
-re1u1) Sf,VI % uB{_eunAJa-dIp:Lgls[ uerBlueq uBnles rc8eqas uerst;Ai}LaleeJu""ryru-ul?.lep-'ilued 8ue.( etruffimrd-Ut'p-)Ilr1sr1 't;-'-il---------t)>-.'
relnuad 1n1un ueqBq ugpunEEued reseq uutEeqes lJlsnpul ?JEJaS
IuJnru
s8Equral I'€
I'
YANNYNOYd NY(I YCYflI^IUI
t-^\
3.
t22
Tembaga Dan Paduannya
103
t02
l0l 100
a
d
99u 98; 9'.7 i
(!
e6
\o (g
d
b0
-3
e5E 94il
o0
o
o
93
92
0,001 0,002 0,003 0,004
9l 0,005
Ketakmurnian (/e ber at)
, (a)
Tembaga bebas oksigen
103
102
t0l 100
G
Eo
ee3
98; e7E e6 -g os 9, o 94a
E1 b0^ d o0
q
0.3
93
92
0
0,001 0,N2 0,003 0,004
0,005
91
Ketakmurnian (Yo berat)
(b) Gb.2,43 Hubungan antara laju
0,03% O tembaga ulet
pengurangan dan ketakmurnian dalam hantaran listrik.
kadar oksigen agar rendah walaupun untuk tembaga ulet.
3,1.2
Pengaruh hidrogen
Tembaga cair mengabsorb hidrogen bersama-sama oksigen. Banyak H2 yang terkandung membentuk gas pada waktu pendinginan. Kalau pencairan tembaga dilakukan pada atmosfir yang lembab terjadi desosiasi H2O pada permukaan tembaga cair. Jumlah hidrogen yang larut di dalam tembaga cair sebanding lurus dengan akar 2
r 'uoJlsuEelu u"p x JeUIS Sunq€l Bpol?{ {nlun uBIsunE.redrp lnqasJol eEequrel 'ueEorprq ueseleSSuad tpetrel 1ep1t '93se8 ,qepuar qlqal H JepB{ '%100'0 Irep qepuer qrqal rpetueur O uBDIIuap ue8ueg urelgp nule run{B^ uIEIBp e,tuuerytecueru ue8uap lenqlp eEeqruel Euedel tq 'ua8ts;to seqeq eEeqruel ledeprp oJ rusourle IUelEp Suunltp u€p I'I ueSuep e,tuseS ue4Euepqtp
}ue[
go/og1g'g tedrues lenqlp e8eqruel ueluref
IA '(CHSO e8equel)
ua8tslo
seqeq r33ur1 u€Jeluuq eflequrel ue{Blugulp e.(ultseq 'nulluo{ ueroceEued ueEuap g3 se8 rgsourle rue1ep 'qepuar Isue,t\{a{ Is{npul n13un1 ueleun8redureur ueEuap IuJnIu IC lu8ues Eued {1r1or11a1a eSequral IJEp lenqlp uaStslo eSeqrual 1€{Ir3S €{IJoluV 'ueEtslo seqeq e8eqruel rEeq e8nI uuleunEradtp ed ludep erues Eue,t pns>1eur ue8uep B{EuI '{ulsll ugJ€lu?q uuunrnuad uelqeqa,(uaur -uEl rsssrueEorprqep {nlun uEp rseprs{oep {nlun JIi{eJo qelEpe IT Buals) 'ISEpIS{oep
1n1un eEnt ue>leun8radtp
I'I uep ege) u€qequel
tu8eqag
'Ilrlsll
sulgll{npuo{
r8uern8ueu Euef, o/ogyg'g-?00'0 qelepe €slsJel d qeltunt 'uerap1o,(ued uep ueseleEued JoJsoJ rsEprs{oep eEuqual zleru 'uetEnral uelednreru ueEorptq IsEpIs)oep {n1un ueleun8rodtp Eutres 4
{nlun uB{sunEredrp
uulqeqeslp 8ue,( uesela8a{ €uaJe)
'nJ
Isspls{oepu8uqutal €'t'€ 'roJSoJ ISEPIS{oaP e8equel nule ueSorptq sBqeq eEequral 'tsuptsloap eEeqruel II3n33{ 1e1n eEequral ueleunEredtp ledep 1epr1 lnqesJel ueepeo{ {nlun 'ueSolptq u{?[ued ue{Blueulp Eutras tut .rs{npeJel Jgsolul" tuelep ueseueured €ueJB{ selaE rpefuaur dnlnc Eue,( I qulunt I8q Eunpue3ueru 1e11 eEeqruel Ipe[ 'Jllnq s€leq IIIEIep lzcec tz8eqraq u€{leql{eEueru Eue,( Sunqruales-8unqurs1a8 {nluequeu u€p tuolB IsI{ lu€lBp rp p33u1l t3u1 estq leptl Eue,{ ,OzH {nluequleu Ozn) ueEuep IS{BaJeq g EunpueEuaru Eue.( eEeqruel uleFp H 'o Irep t ll'zll 1e,(ueqss Eued ue:n>ln8uad lnrnuentr 'tuole 11 Eunpuu4ret leped u3Bp33I tu€pp e'(ureuaqes rsr{ erelue Ip l"p"d uBEpEe{ Iuelep 1nEII31 ledep dnlnc 8ue,{ ressq qeprnl ue8uep uaEorprq rdelel .>le,(ueq unrnuau uaEorprq uBlnJele{ lepBd ueBpea{ tuBI€C 'ulo13 ueEp"e{ luBIEp eSequrol uBI"p e{ InsB(u ueSolptq uep 'ue8orplq IseJluasuo{ IJBp
ZIIIOI 'O-nJ
BSBI
(tu:aq o7o; O nJ 6 8 L 9 9 N E Z I O
uru.I8ulg tg'Z'qy^
(J"oo9'o
]ereq %iloo'o)
i o 3
oznJ+nJ
@
(o %6r'0)
o
otno+(nf,)'I (o'nc)"r+(nc)t
ru;nu e8equaa I'€
tzt
7 3.
t24
3.2
Tembaga Dan Paduannya
Paduan tembaga Tembaga membentuk larutan padat dengan unsur-unsur logam lain dalam daerah yang luas, dan dipergunakan untuk berbagai keperluan. Tabel 2.19 menunjukkan contoh dari paduan tembaga utama untuk proses pembentukan. Paduan untuk coran hampir mempunyai komposisi kimia yang sama tetapi untuk memperbaiki mampu cornya dan mampu mesinnya komposisi kimianya agak berbeda dalam beberapa komponen.
3.2.1
Kuningan
Kuningan berasal dari zaman Romawi, Gb.2.45 menunjukkan diagram fasa
cu-
zn. Dalam sistem ini terdapat 6 fasa yaitu d, 0, T, d, e dan r7, dari semua fasa itu yang penting secara industri adalah dua yaitu a dan p. cu mempunyai struktur fcc dan B mempunyai struktur bcc. Adajuga fasa B' dengan kisi super. Seperti telah diketahui Tabel
2.19
Paduan tembaga utama tempaan. Sifat-sifat mekanik setelah penganilan
Paduan
]
Komposisi kimia utama (9o)
Kekuatan
Kekuatan
tarik
mulur
32,6
I 1,5
37,8 34,3
12,0 12,6
(kgf/mm') (kgf/mm'?) Kuningan 70-30 I TOCu-302n Kuningan 60-40 I 6OCr-aozn Kuningan pemorongan 6l,5Cu-35,52n-3,0pb
Penggunaan
Perpan,angan (%') 60 45 53
Emas tiruan, penarikan dalam Pemrosesan logam tipis Sekrup, baud
bebas.
Kuninganadmiralty I ut,0cu-zt,ozr-t,osn
fosfor Mangan Aluminium German Cupronickel Brons Berilium Brons Brons Brons Perak
1'
] 94,8cu-5,0sn-0,25p | 58,5Cu-39,22n-l.0Sn-l,0Fe-0,3Mn
<
9,4
65
35,0
14,0
58
45,5
21,0
35
| 95.0Cu-5,0A1
38,6
t5,4
65
44,'7
t'7
,5
q
I 70,0Cu-30.0Ni I s8,ocu-z,oge
40,0 48,5
t7,s
45
24,6
35
65,0Cu-l7,0Zn-t8,ONi
I
\ \
900
(B
{,t
Y \--
60.3
8oo
\
600 d.
F
I 468
540
t
69 go
[:] IV \
B 700
o
g o
83 50
\
.tL
)70
88.4
('i'
74 557 I I
d
0102030
40 50 60 70
Cu
zn(/o berat) Gb. 2.45
80
Diagram fasa Cu-Zn.
seng
Poros baling-baling kapal Untuk industri kimia, bahan tahan korosi. Untuk penaikan dalam, perhiasan, pengukur Tembaga purih, pipa rahan korosi Paduan penuaan, pegas
r00
1000
O E
Kondensor, kuningan kapal dengan tinggi untuk komponen kapal. Roda gigi, pegas
90
100
.Br.uel 8uE^ r{sJBtas rBfundureru qrlnd qEtull suoJg 'uBJoJ {nlueq uEIEp I?{EdIp rJlsnpur luel€p IuI nE8unJad uenped enlues Jldu"q ud{Suepas snsnq{ u"nlJede{ {nl -un ue{BunEJedrp uS%S-, JndrueJrp Euz,{ ueqeq e,(ulnlueles uep n{€q u"q€q teEeqes ue4eun8radtp uzEutunl n1I Euaru{ qalg 'ueEutun{ IrBp Ieqeu qlqel qBIBpe uS 'r8Eutl uenped qeJeep Ip ueltleq;adureur "sBJ-eseJ n1-rad {Bpll rrdrueq nll Buere{ qalo 'vso/ozl-l qelepe sll{Erd uenped Irep rsrsodruo>1 e.(ulntueleg '1epud uelnJele{ seleq ueqeqnrad ueltleqrsdtuoru nped 1ep1l nlr BueJe{ qelo 'ug ese; uuldepuaEueu Inlun eru€l leEues Eue,{ nllertr uu{nlJelueru rdelel uE{e unJnueu eEnt e,{uluped uglnJela{ s€l"q ue{unJnllp JnlgJadluol nBIe{ uep'ugo/68'Sl eped 1nre1 )"07,5 upud cc; Jn}{nJls ue{sdnJeru D EsBd'uS uep
'1
's'lt'g'l'd'rc
nlter{ esu; uedelap
epv 'us-n) ruerEetp ue41n[unueuJ 9r'Z'qD qrlnd qerugl nEEurue4 (t)
'qsp {rlsruE ueJoJ 'S?Ead 'u3le1 -ueq 'urseru ueuodruol re8eqreq {nlun u€{sunEradrp 1e,(ueq nll suaJe{ qalo e,{u1soro1 u€ueqgle{ uup e.(usne ueueqeloI z8nt uet>lturep 't33ut1 qrqal Eue,( uelen{e{ te,(und -rueru uup JoJIp q"pnu Eue,{ uenped uelednJalu nEEunred 'ue8utunl uep turnur eEuq -ura1 ueEuap uelEutpueqt Q'uZ IJBp uIEIas e^(uum1 ureEol Jnsun ueEuep n) uenped I1 -reraq nEEunred senl flue.( rUe ruelep rde1e1 'llduas 8uu,( tlre ruulup u! mp frb e1p7lue uenped ue{ednrau n]Burua; 'rlg{es EUIEI IEles €Isnuelu qelo Pua{Ip ruI ugnp2d (suorq) n88unra6 Z'Z'e
'/o1l rcduvs ueIqequsllp sslq Eue,( 'ue4qeq -urulp flue,( qepunt ueEuep tunses e,(uleJIS-1"JIs t>lrcqradrueru uep e1gBS qnreEuad 'lYo/oz uep e{/oz 'uw%s uenped uB{rraqrueu
IN '%S-€ qelurnt Iqlqalatu ].ep]
ueEuap 97-69 uesurunl rrep lEnqlp rEEurl Eue,{ {rrE1 u?len{aryaq Euu( u?8ulun) r33ut1 8ue,( {Ir31 uelen{eryeq uuSutuny (Z)
'qsp Josuapuo>1 edtd Inlun ue{Bu -n8redrp ledep 1yo7o{7 redrues E'1 qequrelrp uenpud lpet 1nul rrc dzpuqral Isoro{ uuueqela{ t>lteqradueur uep IBlsIr{ rllnq snleqrodureu {nlun JIlIaJe qBIEpE IV '1uped uetnrel qereup tuBIBP
ue{q"quellp nuls{ e,(u>ilue1aru leJrs-leJrs uep rsoJo{ ueuuqsla{ tlteqradurau u5 .uuEuu eJE)es rueqeqrp 8ue,( uef eped rErS BpoJ {nlun ueleunEredtp nlr BuaJE{ qolo snleq 8ue.( uuelnrurad lenquoru u€p ulseru ndtu?ru qrcqradrueur
Iul I3r{ 8ue,( snleq EJEcas u?{rsJedsrpJel Jrlnq rIIBIep Ip u"p Jllnq sElEq uepp dep -ueSuatu u.(uueqrqele:|-uep ,yov,o redrues e,{ueq ueEulun{ uIBIsp leped 1nre1 q4 'd uep ic esBJ eJEluB uu8urpuzqred qeqn8uaur e,(ueq nJeq sseJ {nluequeu rypt1 eEEulqos '61 uBp D rrrBIEp lupud 1nre1 IuI Jnsun-Jnsun 'qsp 'qd 'lN 'lV 'a.{ 'uS 'uI/{ ?IuBlnJel ue>lnpedtp Eue,( rnsun-Jnsun 'snsnq{ ue8utunl lnqeslp 'qsp 'utsau nduelu 'sne uuueqela>1 ,rsoJo{ Eue,{ uuEutuny Jndruectp Jnsun eEr1a1 I{IsqJeduau ueuuqels) 1n1un snsnq{ u?EuIunX (t)
.uBJoJ uenped Inlun ue{Eun8radrp e,(ueq rput 'uelefre{rp 13dEp 1epl1 rdetel ue4e rE?ur1 Eurled Eue,( ue1en1e1 rc,(undurawuzo/ost urpl-eJl{ ueEuep uunped '63u11 Eue,( 4-re1 uBlEnIe{ Ie[unduleu Eue,( tut uep uenped 1u,(ueq uep 'tEEut1 u€13n{e{ ,0r-09 ueEurun{ uelSuepes 'uelefroltp qgpnul r2,(undurau Eue,( 5/1m eseJ r{BIEpe ugp {Bunl 8uu,( ese; ue{EdnJe1u lo esBJ '0€-01 u?Eurun{ {lnun Bs?J ruerEetp uep e8uqual u?np?d Z'E
9Zt
{ 3.
t26
Tembaga Dan Paduannya
I 100 1000
N
900
\ 798
800
U
e-
700
E
600
58(
(.)
'l^
CY
fi
soo
1
r
400 300
8,6 640',
92,
6'
4
0"
i00
32,6
227" z' 2\ 99.3'
I
200 100
25,5
tLv
o.
F
ffi I
Sn
o 10 20 30 40 50 607o
Cu
8090
100
Sn (o/o berat)
Gb.2.46 Diagram fasa Cu-Sn.
dari penggunaannya paduan dasar dengan 8-12%Sn dinamakan gun metol, paduan dengan l0%Sn dan 23o/oSn dinamakan admiralty gun metol, sedangkan yang mengandung 18-23/oSn disebut "brons bell" dan paduan yang mengandung 30-32% disebut "brons kaca".
sehingga
(2)
Perunggu posfor (brons posfor) Pada paduan tembaga posfor berguna sebagai penghilang oksida, oleh karena itu
penambahan posfor 0,05-0,5yo pada paduan memberikan kecairan logam yang lebih baik. Brons posfor mempunyai sifat-sifat lebih baik dalam keelastisannya, kekuatan dan ketahanan terhadap aus. Ada tiga macam brons posfor yang dipergunakan dalam industri yaitu brons biasa yang tidak mempunyai kelebihan P yang dipakai dalam proses menghilangkan oksida, brons posfor untuk pegas dengan kadar 0,05-0, l5o/o yang ditambahkan kepada brons yang mengandung Sn kurang dari l0o/o dan brons porsor
untuk bantalan yang mengandung 0,3-l,5yoP ditambahkan kepada brons
yang
mengandung lebih dari 10%Sn.
(3)
Brons aluminium Paduan yang dipergunakan dalam industri mengandung 6-7%Al dipergunakan untuk pabrikasi dan paduan dengan 9-10%Al dipergunakan untuk coran. Paduan ini mempunyai kekuatan yang baik dari pada brons timah putih dengan sifat mampu bentuk yang lebih dan ketahanan korosi yang baik, sehingga penggunaannya lebih luas. Tetapi mampu cornya kurang baik sehingga memerlukan teknik yang khusus pada pengecorannya.
3.2.3
Paduan tembaga yang dapat dikeraskan dengan presipitasi
Ada beberapa macam paduan tembaga yang mempunyai diagram fasa di mana kelarutan pada larutan padat di daerah Cu meningkat menurut temperatur. Kalau pa-
'lnlndrp nl{E1r\ Bp€d rde ue{rcJed uu{qeqa,{ueur 8uB[ 'ep,{uaur esrq Eue,( lnpord qeloEueur Euu,{ ltrqed-ltrqed tuulsp rp ueleunEradrp Sued nled-npd 1n1un e8n[ rdepl '11111 ueselaEuad {nlun eporl{ale -eporl{ale uep {rrlsrl rrrprp ludep Eued se8ad-se8ed ln1un eles uelnq e,(uueeu -nE8ued 'rselrdrsord uusere8uad ueEuep rEEurl Eutpd Eue,( ue1un1a1 rc,{unduou eg-nJ uenpud nlr enrues eJelu? IC 'qsp 'r3-u5-t1-n3 'o3-ag-nJ 'lszlN-n3 'p3-dze.{ -n3 rpadas 1e,{ueq uauodurol uuEuep uenped epd uelnurellp qelel'og-n3 uep'u7 -nJ 'lJ-nC 'rJ-nJ 'tZ-nJ'pJ-nC 'EV-nJ n1te,( rautq uenped depeqral ueqeqruel reEuqeg 'uerysredsrpral 3ue,{ snpq Eue,( lseltdtserd ese; e,(uepe qelo uesure8usd tpeI -Jal u€{E eluur '{oJoc 3ue.( rnlurodurel eped uE{BnlIp uelpntuel uep €3ut1 rnle;edruol eped uaEouroq Eue,( leped uelnrul IJBp eqll-"qll eJeces uequtEutptp IUI uunp e8uquel uEnped Z'E
'n3-ly
ese;
0t
(reraq %) na)
0€
0z
OI
Iv 0
ururEulq Lt'7,'gJ
tlv n)-p +,]
,+J!?r es?{ (ruotu
nl %) n:)
rI?) EseJ+D
lEpBd uBlnrBI uE{Ednraru rEEurl rnlEradurel eped MSIS qeJe"p Ip BJIE lepBd uBlnrB'I 'zlvnJ uep IV ?Jelue Ip rurlsrs nBIE{ uE{n{BIrp ludep unrururnle uunped uesuJaEued uep s?uEd uBn{elJed 'nJ-lV uenped ESBJ {uer8Erp ue11n[unuou lrz'qD
uusnuad uusura8uad nqu lsulgdJsard uusura8ua4
*p
urnplrunlu uunpud szuud uun4ullad 'qsp rs{nrlsu",
i*i,;orrt*ru
I'I't
russq
Vn
€uuQral lniErro
plr5ftm-ffifrlr5da{ {nlun reledrp eEnt rdel eilSuel r{erunr uelelurad 1n1un elus ue{nq sunl 8ue,( Sueprq ruulep rp ue>luunEradrp rur prJelEIAJ 'qsp r{EpueJ uerenruad uarsgeo{ 'sne ueusqsle{ 'rsoJo{ upueqple{ glredas e^(uure1 lleq leJrs-legrs eEnt ue{rJeqrueu 'eurzs-eru?sJaq nel€ nles;ad nles uJEJos 'qsp 'lN 'uZ 'uW'lS '3IAI 'n3 ueqeqrueued ueEuap lelEuruaur leEues Eue,( e,{u4rue{eru ue1?n1a1 'depeqrel ueqeqruef leEeqeg 'ue8oy 1e3rs m8eqas e,{uure1 lreq Eue,( leJrs-leJrs uep {req Eued 1u1sr1 uBJBluBq uep 1mq Euef rsoJo{ ueueq"la{ re.{undruaru ueEurr ureEol uelednreru tunrurtunlv '1861 unqet eped unqel rod uol Blnl SI redecueur Erunp rp u€unqul tunrurtunle rs{npoJd 'oJeJ uou ureEol zrel -ue rp 6Eur1ra1 Euuf 'e[uq uup rseq q€leles enpe{ Eue,( uelnrn eped qeppe e,(uunqul derlas uruEol rc8eqes unrurunlu ueeunSSue4 'runrurunle rs4npordureu Inlun reledrp qrseu IIeH llnoJeH sesord Euererlos redrueg 'rsnJJal Eue,{ e,(uruereE rrzp BsrloJl{ele erec ueEuep eurunp IrBp runrurunle ureEol qe_1o,1edtu9ur qu1e1 qesrdrel ereces ls{rJes E{rrauv Ip II€H 'I tr 'J_upp srcuered lp llnoreH In"d '!EBI unqel rrlsnpur er?ces
'SZ8I
unriul'p!19reg'f,'H
qep_qg_A_91 reEeqes
Islnperrp
Ip{
eurelrad uep'rnsun
nlens rcEeqes 6691 unqet ruelep fneg-aer1dmnH rls qelo uelnuelrp ruilwrunrv
YANNYNOYd NYC IATNINII INTY
v
130
4. Aluminium Dan paduannya
dari berbagai komponen kedua, yang kelarutannya menurun kalau
temperatur
diturunkan. Bagi paduan yang mempunyai diagram fasa seperti itu kalau paduan pada komposisi tertentu umpamanya 4o/oCu-Al, didinginkan dari larutan padat yang homogen sampai pada temperatur memotong kurva kelarutan unsur kedua di mana konsentrasinya mencapai jenuh. Selanjutnya dengan pendinginan yang lebih jauh pada keadaan mendekati keseimbangan, fasa kedua akan terpresipitasikan. Konsen-
trasi dari larutan dapat berubah tergantung kepada kurva kelarutan, dan pada temperatur biasa merupakan suatu campuran antara larutan padat yang jenuh dan fasa kedua. Presipitasi tersebut memerlukan keadaan transisi dari atom yaitu difusi, yang memerlukan pula waktu yang cukup. Kalau meterial didinginkan dengan cepat dari larutan padat yang homogen pada temperatur tinggi, yaitu dengan pencelupan dingin, keadaan pada temperatur tinggi itu dapat dibawa ke temperatur yang biasa. Operasi ini dinamakan perlakuan pelarutan. Yang menghasilkan larutan padat lewat
jenuh, yang merupakan fasa tidak stabil meskipun pada temperatur biasa dan cenderung untuk terjadi presipitasi dari fasa kedua, jadi larutan padat yang;lewat jenuh cenderung untuk terurai dengan sendirinya menjadi larutan padat yang jenuh dan fasa kedua. Difusi atom ditentukan oleh macam atom, tetapi pada umumnya sangat lambat pada temperatur biasa dan dengan pencelupan dingin kekosongan atom
tetap ada, jadi dengan berjalannya waktu struktur atom bisa berubah, yang
meng
at
dengan berjalannya
waktu pada umumnya diiilmakan penuaan. Apabila proses itu berjalan pada temperatur kamar dinamakan penuaan alamiah, sedangkan apabila proses itu terjadi pada temperatur lebih tinggi dari temperatur kamar (untuk paduan Aluminium pada 120-180'C) dinamakan penuaan buatan atau penuaan temper. Tentu saja selama penuaan terjadi berbagai perubahan dari sifat-sifat fisik dan sifat-sifat kimianya. Khusus bagi peningkatan kekerasan dan kekuatan dinamakan pengerasan penuaan, yang biasanya dipakai untuk memperkuat paduan Al, paduan Cu dan paduan Mg.
4.1.2
Perubahan struktur dalam yang diikuri oleh presipitasi
Seperti akan dikemukakan kemudian studi mengenai faktor penguatan pada paAl sebagai bahan struktur utama untuk pesawat terbang merupakan sejarah
duan
yang telah lama, studi yang terperinci yang dilakukan terhadap paduan Al-cu dikatakan menyebabkan perubahan struktur dalam urutan sbb: Larutan pada lewat jenuh--+[GPll-0" (atau [GP2])
-d' -CuAlz-0-CuAlz. (1)
Larutan padat lewat jenuh Pertama paduan diproses dengan pelarutan agar terjadi larutan padat lewat jenuh pada temperatur kamar. Pada saat ini secara simultan kekosongan atom dalam keseimbangan termal pada temperatur tinggi tetap pada tempatnya, sebagai tambahan karena tegangan termal disebabkan pendinginan cepat, terjadi cacat-cacat kisi yaitu dislokasi dan barisannya yaitu batas butir atau batas butir-sub yang memberikan pengaruh besar terhadap penuaan.
(2)
Formasi dan reversi dari zona Gp (zona Guinier-preston) Pada tahap mula dari penuaan kristal tunggal paduan 4oACv,\|, teramati titiktitik Laue dari sinar X berasal dari agregat dua dimensi disebabkan oleh agegrasi atom Cu pada bidang (l 0 0) dari Al yang ditemukan oleh Gu.inier dan Preston di Perancis
v
'(eurfoy'a q:ro rarlodrq) 'Jo0ZS upBd uulnrulad uen4ugad ue8uep ';u88unl lurslq nf, %t -6 uunpud rrrBlup (dg) uofsard-relulnC Buoz IrBp uoruela Jdo1so.t1;ur rBqtuBC 6t'7'q:J'Ie{ 000'002 uu{enltq :q
(Z) aC uuoz 'urel
8t
BruuJes
'I3r 000'002 (r) dD uuoz'lruau 0t etuelas JoggI eped uB{EnlrO
:E
ffituq[{
lffY ,:
,
ffi{,;. ;s.-
."
mry.J,'
ffirr/ LadtfrL;
e
'(plorag) nC-lv uunpud 199 1u?ar8y Bt'Z 'qC
o
IV urolv
O
nJ ruolv
nl{e.,rr eped rgedes ulu?s u^uueseJela{ Iedtues {"unl qlqal tpuluaur ue{e €I tEEutl qtqel rnt?Jadruel eped uelseuzdrp uep BSEIq JnleJadurel eped ue{znllp uenped nEIBX
'qsp'lSzAI/{-lV'Ehtr-lv'8y'tr-nJ-ly'uZ-lY'EV-IV uenped tue1ep u"{nruotlp qsl Inluag 'dC Euoz ue{urueulp €^uurnun 8ue,( 're1n1:ISB {nluoq nele 'JelnJeds 'luld {nlueq urclep ue{ntuallp u€?nuad IJBp elntu deqel eped {nluaqJal runrurunl? s{rJleru ue8uep uaJer{o{ lnJ"lrel leflat?e sel€ Ip uB{B{nueIIp q"131 tlradeg 'tZl aC E.(uue{eureuetu {Ip {oooolls 'rn13ra1 3ue.( qere ue8uep /,d ue{ntuellp e,(u1nt -ueles uep ttl aC elnru dequl eped 1n1uaq:al 8ue,( dD suoz ueletueuelu raIuInC 'q"qnJaq re{ns {npul esEJ Irep IS-I{ Blu€1suo1 tde1a1 su:e1 tpe[uetu lnqesJal (lnqtull nlr tlredas uenped leEat?e nEIB{ uelpnrua{ Uele{nrua{lp uule tgedeg '63u11 rsnloseJ uoJl{ele do1sor1rur qe,lteq Ip slrres Euu,( o1o3 ue>llnfunuaw 6r'Z 'qD u"p ploreD 'A erua{s ue11nlunueur gt'Z'qg 'uaut8es qenqas e.(u8ueluud V 0S erl{-urpl uup e,(upqe1 eped urole uesrdel nlus ueEuap IIco{ 1e1d-1u1d llredes lEI{IlJel 'tetue4 rnteredruel eped ue>1enllp dn{nJ n€ley 'dD Buoz ue{?tueulp IUI 'qestdlel Breces IEI
unrurunle uenpud seued uen1el:ad reseq
lt
r 4. Aluminium Dan Paduannya
t32
dicelup dingin, pola sinar X menunjukkan hal yang sama seperti pada saat setelah pencelupan dingin. Kemudian kalau dituakan pada temperatur biasa di bawah kondisi tsb, akan mengeras lagi. Fenomena ini dinamakan reversi. GP t1] stabil pada temperatur biasa, tetapi tidak stabil pada temperatur atau di atas temperatur tertentu, disebabkan karena larut lagi dan menghilang. GP [2] juga mempunyai fenomena reversi'
(3)
Presipitasi fasa antara 0" -Cu-Alz Kalau paduan Al-Cu dinaikkan temperatur penuaannya atau waktu penuaannya diperpanjang pada temperatur tetap, titik-titik pada gambar Laue menjadi titik-titik yang kabur disebabkan karena perubahan fasa presipitasi dengan struktur kristal yang teratur, yang berbeda dari fasa ekivalen d-CuAlz. Fasa ini dinamakan fasa antara 0'CuAlz. Ia sebagian koheren dengan kisi induk dari Al pada hubungan arah yang tetap. Keadaan ini cukup dapat diamati di bawah mikroskop elektron dalam bentuk plat mengarah pada suatu arah yang tetap, seperti ditunjukkan pada Gb. 2.50.
(Dipotret oleh Y. kojima) Gb. 2.50 Gambar mikroskopi elektron lasa 0' dari CuAlr. Paduan yang sama dengan Gb.2.49, dituakan pada 2fi)oC selama 2
jam, 200.000 kali (Dipotret oleh Y. Kojima). Tabel
2.20
Fasa presipitasi terbentuk setama penuaan paduan biner Konsentrasi paduan
Temperatur penuaan
('c)
130
Al-Cu (Silcock dkk).
2ok Cu
3ok
4o/o
Cu
4,5Yo
Ct
GPIl]
GPtll
GPtll
cPlll
atau 0" dan GP[2] atau CP[l]
GPIII
GPtll
GPlll
0'
I
Ct
l
0'
155
190
0'
220 240
0'
dan GP[2] sesaat GPl2) terbatas
0'
GP[l] dan GP[2] GP[2] dan 0' terbatas
cPI2l
0'
0'
e'
(4)
Presipitasi fasa keseimbangan 0-CuAlz Kalau temperatur dinaikkan atau waktu penuaan diperpanjang selanjutnya 0'CuAlz berubah menjadi 0-CuAtzitau langsung menjadi presipitasi 0. d menjadi terdispersikan terpisah dari matriks Al, yang menjadi lunak. Proses presipitasi tsb berhubungan dengan kosentrasi paduan dan temperatur
penuaan. Tabel 2.20 menunjukkan hubungan antata konsentrasi, temperatur
'(lcocgg) n3-1y uunpud duqul unp uuenuad uusura8uad uep f,ogCI upud uuunued uruulas gsulrdlsard usug Zg.Z.qJ (rreq) u€Bnuod
OOI
OI
nt)uld
I
I'O
nJyog't
X
*oq
n)
o
Yo|'n
F]
808 ozt
a
oor
f
o o 0q
o
0e
D
0nt
r00'0
'(ra1t(eg) n3
o/op-ly uunpud ;.rup duqul unp uuunued uesu.re8ue4 lS'Z'qC
ure(
uettr
nz1e1 e,(uurnrun Eped 'ueEueEaJ-ueEue8el
€S'Z
I llueu I
71 wet 7'9
eped ueqeqnrad ue11nfunueru
"^Jn{ ueqeqnred ue8uap pnsas 'qC 'qeqnreq unde,(u1rue{ou leJls u€s€ro{o{
'qrqs1 ueenued
u€{Brueurp 1uI IErl 'rpqrual {Eunl rputuaru uznped 'uuEuequrrasa{ ESEJ rselrdrseJd elrqedu uep Ereluu eseg rselrdrsard uep Jrq)pJel duqul epe4
Ipelal qelal
'EW-nf,-lV rutlsts uep
tgzElag
-lV urlsrs epud ledepral eEnf selu rp lnqasJal deqel enp ueseJe8ued',,8 rselrdrserd n1m,( snpq 8ue.( erulue esBJ qelo uup [Z] dD qelo enpel deqel ueqeqnrad '[1] dC qalo uu{q"qasrp EruBUed duqel uesereEuad umqeq uelselatrp q"leJ 'X J€urs uup UBSBJeIe>l -ueleure8uad rJEp uullnrurs Eue.{ rsrpuo{ eped ese;-es"J rse{Urluepr Irs"q ue>11nt -unueru ZS'Z'qD'uesaJoEued depuqral ueEuequrns Jaqruns rJaqrueu 1epr1 resel Eue,( lvnf,-d BSEg'zlv-n) ,0'lzl dD',0'[t] aD qelepe uusero8uad depeq.ral uuEuuq -runs ue{rJequoru ESEJ-esEd 'uBSEJeEuod deqel enp lpef:a1 f,"00I sele rp JnleJaduel uped rdu1a1 'uuquqnred deqel nles ueEuap rusalas eserq JnleJadurel uped ueenued 'uulnlEues -raq Eue,{ rnlerodural eped uelnrelad uenlelrad qelales u?{Enlrp 1y-n3o/o7 uenp nepl ueenuad n1{81( dupeqral ueseJo{a{ ueqeqnrad ue>llnlunuaur IS'Z'qD -ud
;sulldgserd qalo IBIaslp 8uu,( sguularu lBJls-lBJIs
uurluqnrad e.ln
'uunped rrep rselrdrserd eseg uep 'u?Bnued unrurrunp uenped seuud uen1u1:ad:usu6
E€]
l't
4. Aluminium Dan Paduannya
t34
l0
E
E6
Dituakan selama 2 hari pada 350oC, CuAl2 koheren ber-
o0
jarak 25.000 A.
$4
Dituakan selama 27,5 jam pada l90oC, CuAl2 yang tidak koheren berjarak 400A. Dituakan selama 2 hari pada 130"C, GP (1), berdiameter
!
o0
o
l00A
F
dengan ketebalan
I
atom.
Setelah dicelup dingin, larutan padat.
t5 Regangan geser (%)
Gb.
2.53
'
Perubahan pada diagram tegangan-regangan disebabkan oleh presipitasi pada paduan Al-2o/o Cu (R. J. Price & A. Kelly: Acta Met. 12 (1964), 159).
pengerasan.terjadi, tegangan mulur dan kekuatan tarik meningkat sedangkan perpanjangan menurun. Sejalan dengan itu dengan memanfaatkan perlakuan penuaan yang sesuai akan didapat material yang sangat kuat.
4.2
Aluminium murni Al didapat dalam keadaan cair dengan elektrolisa, umumnya mencapai kemurnian 99,85% berat. Dengan mengelektrolisa kembali dapat dicapai kemurnian 99,99, yaitu dicapti bahan dengan angka sembilannya empat. Tabel
2.21 Sifat-sifat fisik aluminium. Kemurnian Al
(o/e)
Sifarsifat 99,996
I Masa jenis (20'C)
2,6989 660,2 0,2226 64,94 0,00429
Titik cair Panas jenis
(callg.'C) (I00'C)
Hantaran listrik (%) Tahanan listrik koefisien temperatur (/oC) Koefi sien pemuaian (20-100'C) Jenis kristal, konstanta kisi
l0
23,86x
2,'71
653-657 0,2291 59 (dianil) 0,0115 6
fcc, a:4,013 kX
23,5
x 10
6
fcc, a:4,04kX
Cototan'. fcc: face centered cubic:kubus berpusat muka Tabel
2.22 Sifat-sifat mekanik aluminium. Kemurnian
Sifat-sifat
99,996
Dianil Kekuatan tarik (kg1mm']) Kekuatan mulur (0,2%) (kg/mm2) Perpanjangan (o/e) Kekerasan Brinell
75o/o
> 99,0
dirol dingin
Dianil
4,9
I 1.6
9,3
16,9
1,3
3,5
14,8
48,8
1l,0 55
35
5
t'7
27
23
44
// I ,,
//
Isz8htr
BIN !S
uhtr
Brueln usnped :nsun uelednreru n3 ruN yoo'66 rurnu IV e,(usele W e{use1e e
r.ew 0/09'66 Jurnru IV
56I-SOL s69-S09
6LOL-OLOL
6909-r909 9809-0S09
6Z0Z-0102
s6z-s0l
6ooe-soos
S6.S€
6nn-080,
s6g-s0€
sz SI
nlnqEprr] eorlv r?pue1s
ueBueJOle)
OOI
I
IOOI
w
repuEls
'uuudural runlulrunlu uenpud lsurluJsoly eZ'Z 1pqe;u
B1e,(uJaJ 'r.Jyos-n Eunpue8ueu Euu,( uenped ueleunEradlp UEJoJ uenpud rcEeqag 'ueenued uzseJeEuod rpetrol 'Z'l'l uep yyy eped ue{€{nua{Ip tlelal Iuados 3nt-nf,-tV uup n)-tv (t)
uruBln IY
u8npEd z'e'? '9J-Stot {nl
-un qoluoo pEeqas 'VZ'ZpqvLuBIBp uz1e1e,(utp Eue,(
'1euo>1tp
qelal seued uenlelrad
qolo ue{qeqasrp lerrelotu rrep Iu?Jeq Eue,( ueqeqnrad yy uenped ru?leg
lnqesJel ueEunqnq
ue11nlunuaw €Z'Z laqel '0011 rc3eqes ue1e1e,(ulp (57) seleq:al usluJnlu{elo{ ue8uap efiusele Ip nele o/oO'e6 uerurnrua{ ueEuep 1y 't909 te8eqas St9 uup €009 reEeqes g g 'qoluoc pEeqas 'S lenJe{ n1nl{Bpral eololv epuel {nlun ue{pns>leurlp luduao4 uep e3r1a1 e4Eue uelEuupas rurnru IV uep ISB{UIporuIp Eued uenped ruel"p uBruJn{ua{ ue1e1e,(ueur enpo{ ledual eped elEuy '9667 e13uu ueSuep ue1e1u,(urp 'nf,-lv uenped 'qoluoc reEeqas 'lS-lV :, 'uW-lV :€ 'nC-lV :7 'tunu 1y :1
'uz-lv:L
uep IS-Ehl-lV :9 'EI tr-lv :S
:n1rc,( 'ue>1qequ?llp Eue,( rnsun-rnsun ueEuap uenped
rujlsrs uB{elu,{uour uuelrad elEuy :qqs el8ue 7 ueEuep ueepueued ueleunE8uau W JBpuElS'e1Eue g ue8uap ue1e1e,(urp uBJoc uEnpEd uelSuepas'.iS,, e{Eu€ Bnp n31B nlus ueEuap ue>1u1edurp ueedural uenped '(ectreuy 3o ,(uudruo3 runtuturnly) Boclv rJep nlnqepJel Jepuels sele ue{J?septp Eue,( (yy) u4t-lauv Ip uollslJossv tunlulrunlv Jupuetrs qelepu eurndruas uep IBue{Jal leEues ?ue,( tselgtsel{ IUI 1"3S 'elunp rp ureEau ruEeqraq qelo repuels rc8eq;oq tu€Pp uu{ISeIUISEI{lp 1y uenped
I'e'l
rrrnlu$rn1u uunpud rsBrIUlsBIX
IunIuFunlB
uBnpsd t'v
'ledure uellqtues eq8ue ue8uap 1y ueleun8radrp 1r1qor1{el3 losuepuo{ {nlun uEnt tEEutl 8ue^( se1gt1>1sger ui?InlJeureur 8ue,( .ro11ogar {nlun '/oO'66 uEIuJnIua{ ueEuap 1y ue>lzun8redtp ledep Iul IBq tuelpq 'Otot) srdrl uerequral rcEeqes e,(ueuedun lnltioq rcSeqroq tuelup uep uieuel IeqB{ {ntun ueleunEradlp ludep nll EueJB{ qo16 'e,{uEuedrueued senpeduraur eE8uqes e,{ueEtlrades EJI{-eJI{ e,(ustuaf eseur tdelat 'ufleq 'unllEl-unqEuaq nl{e^.\
{nlun u€IurlEunruour
-uel {rrlsll u€r€luEq yep
o/os9
€rr{-Brr{
'lv {lrlsll uerBluBH
urepp ueqel Erepn rp ueluun8redrp ledep e.(usele Ip nElE o/o0'66 u€Iurnue{ {nl -un eduunrun eped 'uerurntue4 lnJnuelu qeqnJeq ISoJo{ u€ueqeley 'e,(u1tue1au 1e;ls -teJrs uel{nfunuoru ZZ'Zpqel u€p 1y {Isg teJls-leJts uellnfunueur IZ'Z IOqeI rl]nrurunl€ uenped
9€I
En
F/
4. Aluminium
136
Tabel
Dan Paduannya
2.24 Klasifikasi
perlakuan bahan.
Perlakuan _F
-o
_H
-H ln -H
2n
-H
3n
_T
-T2 -T3
-T4 -T5 -T6 -T7 -T8
-T9 I
-ii.
Setelah pembuatan Dianil penuh Pengerasan regangan Pengerasan regangan Sebagian dianil setelah pengerasan regangan Dianil untuk penyetabilan setelah pengerasan regangah n:2 (ll4 keras),4 (1/2 keras),6 (3/4 keras), 8 (keras), 9 (sangat keras) Perlakuan panas
Penganilan penuh (hanya untuk coran) Pengerasan regangan setelah perlakuan pelarutan Penuaan alamiah penuh setelah perlakuan pelarutan Penuaan tiruan (tanpa perlakuan pelarutan) Penuaan tiruan setelah perlakuan pelarutan Penyetabilan setelah perlakuan pelarutan Perlakuan pelarutan, pengerasan regangan, penuaan tiruan. Perlakuan pelarutan, penuaan tiruan, pengerasan regangan. Pengerasan regangan setelah penuaan tiruan
dari fasanya paduan ini mempunyai daerah luas dari pembekuannya, penyusutan yang besar, risiko besar pada kegetasan panas dan mudah terjadi retakan pada coran. Adanya Si sangat berguna untuk mengurangi keadaan itu dan penambahan Ti sangat efektif untuk memperhalus butir. Dengan perlakuan panas T6 pada coran dapat dibuat bahan yang mempunyai kekuatan tarik kira-kira 25 kgf lmm2. Sebagai paduan Al-Cu-Mg paduan yang mengandung 4/6Cu dan 0,5o/oMg dapat mengeras dengan sangat dalam beberapa hari oleh penuaan pada temperatur biasa setelah pelarutan, paduan ini ditemukan oleh A. Wilm dalam usaha mengembangkan paduan Al yang kuat yang dinamakan duralumin. Selanjutnya sangat banyak studi
telah dilakukan, mengenai paduan ini. Khususnya Nishimura menemukan dua senyawa terner berada dalam keseimbangan dengan Al, yang dinamakan senyawa S dan T, dan ternyata bahwa senyawa S (AlzCuMg) mempunyai kemampuan penuaan pada temperatur biasa. Duralumin adalah paduan praktis yang sangat terkenal disebut paduan 2017, komposisi standarnya adalah Al-40/6Cu-0,So/oMg-},S%oMn. Paduan di
mana Mg ditingkatkan pada komposisi standar dari Al-4,5o/sCu-1,5o/6Mg-0,5%Mn dinamakan paduan 2024, r,ama lamanya disebut duralumin super. Paduan yang mengandung Cu mempunyai ketahanan korosi yang jelek, jadi apabila ketahanan korosi yang khusus diperlukan permukaannya dilapisi dengan Al murni atau paduan Al yang tahan korosi yang disebut pelat alklad. Paduan dalam sistem itu terutama dipakai sebagai bahan pesawat terbang. Tabel
2.25 menunjukkan perlakuan panas dan sifat-sifat mekanik dari paduan khusus tersebut.
(2)
Paduan Al-Mn Mn adalah unsur yang memperkuat Al tanpa mengurangi ketahanan korosi, dan dipakai untuk membuat paduan yang tahan korosi. Dalam diagram fasa Al-Mn yang ada dalam keseimbangan dengan larutan padat Al adalah AloMn (25,3o/6Mn), sistim ortorombik a:6,498 A, b:7,552A, c:8,870A;, dan kedua fasa mempunyai titik eutektik pada 658,5oC, 1,95o/o Mn. Kelarutan padat maksimum pada temperatur eutektik adalah 1,82o/o dan pada 500"C 0,360/0, sedangkan pada temperatur biasa kelarutannya hampir 0.
I
\
'lS-lV uunpud JsulglPou qelo {!uE{eul
IBJJS-}BJIS
uB{IBqred
(tEreq %) IS
SI,II II 6 L ()m
S
€
'ls-ly
BsuJ
ss'z'qJ Iv
r0
uru.r8ulq tS'Z'qD
0,
09 0s
%)
(ruoru IS
00I 06 08
0L
IS 0€
0z0r
IV 0
(r'r r)(rv)
oo,
-IS
uelreq.tad epP
-
IepII
009
00r 008
x
0001
ss
006-
o
D)
0I
ue>leqtad epB
IepIJ
OOI
-l o @
o
I
00zt
:#
00€
m
sr<
1,-_
ts
I
0z *-,'
I
00rr
06 08 0r. 09 0s 0, 0t 0z (re:aq %)
00s I
0I
IS
sBl€ rp lnqasrp 8uz,( uenlelJad EUaJB{ Id?131 'Jatuud p1str1 IsEEqes PlsIJEueu IS 'IS
/otl-t'g Iuades 1lt{enoradlq uenped €ped IpBtrel esulq IUI lzH'yo7l Eped €rI{-erDI qereep e{ rese8req {Il{elna Islsodtuo{ ueP 'Jo S I url{-€rD{ lB{Euluelu {Il{aina rS "[e{ B,{uIBduml 'urnuleu ueEol JEpu{ ohl'l-s0'0 BJr{-eJr{ sprJnou unlJleu JnleJadrrrel rJeqrp luBEol u€rIPJ qeleles 'uru8o1 ue{Eleo Epud uE{ulSulplp Iul uenpPd nel") ueenuad uesereaued e{Eur Irre{ l"Eues leped u"lnrEIO{
seleq;lr'lt:#tll'rTp};
rpefral ]BpBd uelnrel'lso/oL'll')oLLS uped {Il{etne {1111 Ie.(undrueur Eue^( eueqrepas Eue,( ry11e1na sdrl quppe IuI '1uI IrIlsIS usp esel urur8utp ue>11nlunuau,S'l 'qD
rS-tV uenped (e) 's?ued
uenyeped eduel tsorol ueqel u"nped reEeqas ueleun8redtp Eue^( ?00€ uep €00t u"npEd ue{eluuurp EW%O' I -uW o/oz' l-lY Pp uINyoZ' l-1y uenped e,(ureuaqeg
stl
8I
L'Zt
9n
SZ
\bc 6'tz
00r
L'Zl
ZN
s'62 8'82
0zl
0€r
EOI
L'Zl
OL
9'6
0'zn 0'82 8'6
€I
(%) ueBue[uedre6
0'6n
$toz) S'I
o 9€J
Gzoz) SW
NL
o
6'81
6'Zn
IruBrp rl€1313s
LITU
(uozY)
,L
z'ot
6'91
LZ
O,L
resed
uslenIo)
uunpud
NL NL
n'6t e'Is 8'Ln
L,L
9'nz
ZZ
L'61
r'82
L'92 L,ZT
(,I.uur/JB)t)
Ilaurrg
ueseJale)
0'6r
I'0, t (t
ZZ
zz
00r
9n
L,L
(,uru73a1; qBIEI
ssleg
'Elt-nJ-N
o
E.8I
VL
9'*
SLIV
Ctoz) SLI
(.tutu7ga9 (,tuu7ga11
Jnlnu uelen{Jx
uEnpEd
ueBpeex
IIJE}
uenped
u€13n{e)
{!uu{au }BJIs-tuJlS
l.tjnrurtunlu
SZ'Z
leqel
E'n
/
138
4. Aluminium Dan paduannya
Al mengristal sebagai kristal primer dan struktur eutektiknya menjadi sangat halus. Ini dinamakan struktur yang dimodifikasi. Sifat-sifat mekaniknya sangai diperbaiki yang ditunjukkan pada Gb. 2.55. Fenomena ini ditemukan oleh A. Pacz tahun 1921 dan paduan yang telah diadakan perlakuan tersebut dinamakan silumin.
Paduan Al-Si sangat baik kecairannya, yang mempunyai permukaan bagus sekali, tanpa kegetasan panas, dan sangat baik untuk paduan coran, Sebagai tambahan, ia, mempunyai ketahanan korosi yang baik, sangat ringan, koefisien pemuaian yang kecil dan sebagai penghantar yang baik untuk listrik dan panas. Karena mempunyai kelebihan yang menyolok, paduan ini sangat banyak dipakai. Paduan Al-l2o/oSi sangat banyak dipakai untuk paduan cor cetak. Tetapi dalam hal ini modifikasi tidak perlu dilakukan. Sifat-sifat silumin sangat diperbaiki oleh perlakuan panas dan sedikit diperbaiki oleh unsur paduan. Umumnya dipakai paduan dengan 0,15-0,4yo Mn dan O,So/oMg. Paduan yang diberi perlakuan pelarutan dan dituakan dinamakan silumin 7, dan yang hanya ditemper saja dinamakan silumin B. paduan yang memerlukan perlakuan panas ditambah dengan Mg juga cu serta Ni untuk memberikan kekerasan pada saat panas, bahan ini biasa dipakai untuk torak motor, Tabel 2.26 menunjukkan kekuatan panas dari contoh bahan tsb. Tabel
2.26 Kekuatan tarik
panas paduan
Al-Si-Ni-Mg.
Temperatur
Sifat-sifat mekanik
uJl
Perpanjangan
('c)
(%) 24
39,2
Al-1 2,5Si- l,0Me-0,9Cu-0,9Ni
204
lt,2
(untuk dibentuk)
316
4,2
371
2,5
lAlcoa 32S
]
Alcoa A 132 I
Al- l25i-2,5Ni- l,2Mg-0,8Cu
T55l:
168-174"C, t4-18 jam
(untuk dicor cetak)
dianil, tanpa perlakuan pelarutan
Alcao D 132 Al-9Si-3,5Cu-0,8Mg-0,8Ni (untuk dicor cetak)
T5:
tanpa perlakuan pelarutan
)
l
60
1,4
120
19,6
0,5 2,0 8.0
24
)<) 16,1
9,5
316
7,7
3,5
204 316 371
25,2
| ru.t 6,3
3,9 '
8
30
1<
204
24
204'C,7-9 jam dianil,
32,2 7,7
19,6
e,r 4,2 2,8
t-rr'0 i 5,0 j zo,o
l
40,0
Koefisien pemuaian termal dari Si sangat rendah, oleh karena itu paduannyapun mempunyai koefisien yang rendah apabila ditambah Si lebih banyak. Berbagai cara 'dicoba untuk memperhalus butir primer Si, dan telah dikembangkan paduan hypereutektik Al-Si sampai 29%Si. Dalam hal ini penghalusan kristal primer Si yang dijelaskan di atas tidaklah efektif tetapi dengan penambahan p oleh paduan Cu-p atau penambahan fosfor klorida (PC15) untuk mencapai presentasi 0,001%p, dapat tercapai penghalusan kristal primer dan homogenisasi. Paduan Al-Si banyak dipakai sebagai elektroda untuk pengelasan yaitu terutama yang mengandung 5o/oSi.
(4)
Paduan Al-Mg
Dalam paduan biner Al-Mg satu fasa yang ada dalam keseimbangan dengan larutan padat Al adalah larutan padat yang merupakan senyawa antar logam yaitu Al3Mg2. Sel satuannya merupakan hexagonal susunan rapat (cph) tetapi juga ada dilaporkan bahwa sel satuannya merupakan kubus berpusat muka (/cc) rumit. Titik eutektiknya adalah 450oC, 35yoMg dan batas kelarutan padatnya pada temperatur
3ue1 'rgzf;7q-1y uenped ese; uer8erp uellntunueu 9S'Z 'qC '1y uuSuep
nuras
Jeurq turlsrs uep uuSuzqurase{ lenqruaru uup rurnu uauodruol reEuqas uenlelo{Jeq rgz8ytr entefues EUoJB{ u€{qeqosrp 1ul IEH 'uelnreled uun>1epad qelelos ssued ueenued ue8uep uEISeJa{rp ludep eleru 'rg Eunpue8ueu uellnturs e.reJos elrqede rde1a1 'rpef -ret SuereI le8ues ueenued uesereEuad '1y upeda>1 uE{qEqrujilJp EIl\i tr{rpas nEp) (s)
/ I
s-aw-tv uenped
(rsr3q %)
'lsz3w-lY
ISZAW
9IZI8t0
Iv
uunped Irup nruas reulq BsBJ utur8urq 9S.Z .qg
.l
t
o
I
I
00s E
o
oss
:
o
uerr"r+rSzBIAl
I (t
I.'I
i
9n
0'zt
s8
n'Et (.(uruI/rBv) ,',
^, 1:-
qni5i
inirg
I
[[3ur]g ueseralaY
9€
€'8 r
9
z'tz
!64
s's I
9'En
8'0,
(%)
(zurur /J 3)t )
6'rz
,'8
0€
8'82
t'97,
8
6'9r L'Zt lesan
ue8ueI
(.tutu7gl
(ztuur /J3)t)
(%Z'0) rnlnu
u?1Pn{o) -ued.re6
TIJ31
u?1un{ax
uElen)i
Iru€I3ru leJrs-lEJrs
'8tt-tV
uenpud {Juulatu tuJls-fuJls LZ'Z 1n,qBL
teJrs-luJrs ue>11n[unua,rr LZ'7, IaqEJ
'DN-I
'Elt-tV u?edtuot uenped srue{eu {nlun ueqeq re8eqes rerludrp
r13ue1
Euere>1es nlr Euere1 r{elo 'selrp qepnru upp ten{ (?ln/oS'il eJBluE uenped r{Blepe luerp Eue.( €80S u€np?d 'r88ult uesere{a{ ue1n1-redrp eyqede ue8ueEa; uese:eEuad qalo u€{sere{rp qelalos rc4edlp 'rur rurlsls rxBIBp 1zn>1 Eurpd Eue,( uenped qelepe '9S0S uenpu4 'ueedural ueqeq rcEuqas ruledrp usurq 8uu.{ uenped qeppe ZS0S u€np -ed uep 'rs{nrts{orp uep Iorrp 'edurelrp qepnu wdep Eqyo6-g ue8uap uenpud 'roloEuad rnsun e,{urndruecrel depeqral snsnq{ uerleqrad npad e1e1t1 'eduqruu8usd ueryraquraur leEues nJ eruelnJel '1soror1 u"uequle{ l8eq e,(uqeqreq le8ues aC uep nC 'rsoro{ ueqel Eue.{ uenped re8€qes puolrp uep unrpuoJprq lnqesrp eruul 1e[as 'ryuq le8uus Eue.( rsorol ueueqele{ re,(undruaur 3nt-tV uunped 'o/ot00'0 qoluoo re8eqas 'ag rrep xng lr{ryas ue{qequ"lrp e,(ueserq nlr BUaJE{ qolo 'rseprs{oJet r1epntu uep qepuoJ 8uu.( srual usuru rc,(undruau 5/ emui(uag 'ueldureqrp {Epll IUeJaq Euu,( ueunued ueseraEuad '>1e,(ueq qeHepll 8tr^tr ueqequruued sll{erd er€cos 'uelderzqrp 1?d"p ueenued uendruuure{ Ipef 'BWo/o6'l eJrI-uJr{ redr.ues Bserq Jnl?Jadual uped unJnuelu Euef, 'Eyt1/oy'71 qeppe {ll{e1na
6tI
urnrurrunJe
usnpPd E'v
7 140
4. Aluminium Dan paduannya berasal dari kelarutan yang menurun dari MgzSi terhadap larutan padat Al dari temperatur tinggi ke temperatur yang lebih rendah. Sebagai paduan praktis dapat diperoleh paduan 5053,6063 dan 6061. Paduan dalam sistim ini mempunyai kekuatan
kurang sebagai bahan tempaan dibandingkan dengan paduan-paduan lainnya, tetapi sangat liat, sangat baik mampu bentuknya untuk penempaan, ekstrusi dsb, dan sangat baik untuk mampu bentuk yang tinggi pada temperatur biasa. Mempunyai mampu bentuk yang baik pada ekstrusi dan tahan korosi, dan sebagai tambahan dapat diperkuat dengan perlakuan panas setelah pengerjaan. Paduan 6063 dipergunakan banyak untuk rangka-rangka konstruksi. Karena paduan dalam sistim ini mempunyai kekuatan yang cukup baik tanpa mengurangi hantaran listrik, maka dipergunakan untuk kabel tenaga. Dalam hal ini pencampuran dengan Cu, Fe dan Mn perlu dihindari karena unsur-unsur itu menyebabkan tahanan listrik menjadi tinggi. Gb.2.57 menunjukkan hubungan antara kekuatan setelah penuaan dan kadar Mgrsi. Pada temperatur biasa cukup untuk dapat dikeraskan dengan penuaan akan tetapi pengerasan maksimum dapat dicapai dengan jalan perlakuan pelarutan pada 500"c, pencelupan dingin dan ditemper pada l60oc selama 18 jam. Selanjutnya Tabel 2.28 menunjukkan contoh perlakuan panas dan sifat-sifat mekanik untuk paduan sistim ini. Dicelup dingin pada air dari 560oC ditemper pada 160'C, 18 jam.
Dituakan 7 hari setelah dicelup dingin.
Dianil pada 345'C, 16 jam
MgrSi
Gb.
2.57
(o/o
berat)
Pengaruh kadar MgrSi pada kekua-
tan tarik paduan Al-Mg2Si. Tabel
Paduan 'Keadaan
o T4 T6 T5 T6 T83
2.2E Sifat-sifat mekanik paduan Al-Mgr-Si. Kekuatan
tarik
mulur
Perpanjangan
(%)
(kgf/mm'?)
(kgf/mm'z)
12,6 24,6
5,6
30
14,8
28
,6
28,0
15
19,0 24,6 26,0
14,8
tt,9
21,8
15,5
31
24,6
_l
8,4 16,9 21,0
15,5
30 65 95
6,7 6,1
r I
g'ZI t'7.t. 9'S
III-889
I
-
I
@
II LI
telnq Suetug (q) 'uIIu
t'Ln 8'6
9'I
srdrl
n'$
teled (")
9I o
\LL
pElx 7,'9t
Ileurrg
(zuru: /Ja)t)
09
9'9r
0sl
8'€€
s6-s88
I
II
0r-09si er )
II Lt
t'I9 9'0r
,'89
9J
o
z'Ez
pell ue{ng (rturu7la>1;
qelal sBlsg
lasab
uelBnIa)
(q)
IJAAIJOU
(e)
(.ruru73a1;
(9i) ue8uetuudrs6
ues?Ja{a)
Jnlntu
uElenle)
(.turu73a1; )IJ31
uBlun{3)
seued
uPnIElrsd
'9494 uunped {!uu{eu luJls-luJJs 6Z'Z 1pqel
',uZE14'I-ly uunpud ruurtu.rq
uup nrues Jaulq
BsBJ
(l€raq o;) zuzSr{
00t 08 09 0i
8S'Z'qC
Iv 0
07.
,l
zuzBw+(tv)
@
ts
o !D
o
rrEr+(lV)
'rs{nJlsuo{ uequq ruEuqas 8u1}ued qrqel rpetuau e,(uueeunE -Euad nlr Surdues rC 'eJupn lemesad rs{nJlsuol ueqeq {nlun qelepu Jeseq Euqed 8ue,( rur uenpud ueuunSSue4 '62'Z pqeL eped uullntunltp e^{uqlue{etu 1eg1s-1egts 'e^{u -uru1 uunped-uenped uJBluB rp rEEutlral uulun{o{ tei(undrueur 1uI uenped 'Stgl uenp -ud ueleureuyp Suereles 'ulNo/oZ'O-J)%t'0-nCr/os't-uW,t/"9'Z-uzyos'S-lV :IrBp rJrpJal 3ue,( uenped nlens nlru1 'uunped nlens elnd uulEueque{p qe1e1 erues ;td -ueq Eue,{ pns{eu ueEuap lE{rJeS B{IJeuV Ip II e{ etunp 8uerad eueleg 'er1s1a redns urtunleJnp 'qgg ueleureurp qsl uenped nlr leBS epe6 'tpelrel {epl1 ue8ueSol IsoJo{ uE{EleJ elras rselrdrserd >1n1uaq qeqn8uaru uep 'snyeqradtp lepud plslJ{ Jllnq euelu Ip 'JJ nule uryo/og'g urrl-el1 ueqeqrueued uuEuep uenped nlens ue8uequre8uad urelup Irsuqraq uep Ipnts uelupeEuaur 11p tqseru8l Oy6I unqet ueelnurrad uped 8ueda1 rq 'ueEueEal Isoro{ us{?lal qalo seleE qulud legts tu,{undrueru quqas rcrledtp {€prl etuel 4etes rde1a1 'uelnruled uenluyrad rleleles ueunuad ueEuep rle{os wJa{ eruel 1u[es Inqelo{Ip qEIeI'unrnl rnle:eduel lenqlp ledep rur urlsr$,uenped "aqeq epqude unJnuaru e,{uuelnreye\ uep 'zvr311 rueEol relue e,tre,(uas ue8uep nluos Jeulq ueEuuqureseq uelquqa,(ueru runrunun1r- gS'2,'qg eped ue1>1ntun1tp qe1a1 tlradeg
uz-8htr-ly uenped O) runrurlunp uenpPd E'n
4. Aluminium Dan Paduannya
r42
(7)
Penghalusan fasa antara dan penuaan dua tahap
Untuk mendapat kekuatan tinggi pada penuaan fasa presipitat halus
dan
homogen perlu terdispersikan. Pada kekuatan yang tertinggi terjadi fasa antara yang
telah dijelaskan sebelumnya. Dalam mendispersikan fasa antara halus
secara
homogen, kondisi sebelum penuaan panas merupakan hal sangat penting. Apabila setelah perlakuan pelarutan tidak dilakukan penuaan panas atau dibiarkan pada temperatur biasa saja, atau dengan pemanasan yang terlambat, penuaan temperatur rendah terjadi sebelum mencapai temperatur penuaan, ini berarti bahwa penuaan mula telah dibuat yang berhubungan dengan pembentukan zona GP. Berkenaan dengan paduan Al praktis, telah dikenal bahwa ada dua kasus; kekuatan setelah penuaan panas sangat ditingkatkan oleh penuaan mula, dan bertentangan dengan itu kekuatannya dirusak. Penuaan mula sangat menguntungkan bagi paduan Al-Mg-Zn dan tidak menguntungkan bagi paduan Al-Mg-Si pada kondisi-kondisi tertentu. Fenomena ini dinamakan penuaan dua tahap atau juga penuaan pisah. Hal ini bukan hanya penting bagi praktek tetapi juga sebagai subjek untuk banyak penelitian karena hal ini sangat menarik perhatian secara akademis. Gb. 2.59 menunjukkan contoh paduan Unidur dari Al Swiss seperti ditunjukkan pada gambar (a) penuaan pada temperatur bisa untuk satu minggu sangat meningkatkan kekerasan setelah penuaan panas berikutnya. Selanjutnya gambar (b) menyatakan bahwa dalam suatu paduan Al-Mg-Si jumlah Mg2Si yang terkandung lebih dari 0,99'6 hasil penuaan mulanya tidak menguntungkan. Menurut gambar mikroskopi elektron, dalam setiap hal yang menguntungkan, terlihat adanya fasa antara yang halus dan terdistribusikan secara homogen.
I jam penuaan
C !
Penuaan segera setelah pencelupan dingin Penuaan setelah benda 7 hari pada temperatur kamar (4,81o Zn-|,49o Me
Dituakan pada lTloC
-0,3% Mn-0,15% Cr
u t o
-
nuaanftel-ap (setelah pemanasan pada lemperatur tinggi)
100
6
3
!
.3
6
so
penuaan mula pada
o
.9
o
ur biasa
80
Y
Ezo o o
V
Setelah penuaan pada temperatur biasa selama 2 hari setelah pencelupan dingin Setelah pemanasan pada 245oC selama
45 detik
20
50
75
100 120
02468
140
Waktu (iam)
Temperatur penuaan (oc)
(a)
Pengaruh penuaan mula pada temperatur kamar pada paduan Al-Zn-Mg (Hug)
Gb.
2.59
(b)
Pengaruh penuaan mula dan penuaan dua tahap pada paduan Al-Mg-Si (Fortin)
Pengaruh penuaar dua tahap pada perlakuan panas paduan praktis.
I0'0> I00'0> t0'0> t0'0 I00'0 f00'0 I0'0 80.0 I0.0 s8.66 esrtorllalJ uZ- qd u) ,t ,y{ ,* IS -i? ,o (/, *,rnq*ra tn1 uulenqued X"" AW ^l i sesord
_,
u€rurnIxl€le)
'urnlsauEuur ue3o1 uegurnruay 0€.2 IeqEI
qeuul ueEol nele aC Jnsun ue{qequeueur ueEueg 'r7 uelrndureouau ue8uep ue1 -urlSunurrp 'efuue1e1 depal 1u;ts eped ueutureI ueluequoru 3ue,( eurndruas EJeJas u,{u1e1su1 Jrlnq uesnpq8ued uuEuap letod Euu.{ uuJoo uenped rslnpord ru€le6 'rsoJoI ueqel Sued Ep1 tuduprp eEEurqss rselrlsep uep[ uuEuep ruJnru lo8ur lenqrp uleu 'uururnur4ela{ rJEp InJnq qnreEuad rrupurq8uaru {nlun 'rN%I00,0-000,0 uep nJ %200'0-I00'0'aC%S0'0-19'g n1re,( qepueJ 8ue.( repel ruelep undnele.tr e,(uqnreEued €nrues uu{rJequau Euu.( 'qsp 'lN 'nJ 'ag qelo €tuelnral '8.(uuerurntulelel eped EunlueSral E141 rsorol uuuequla) '{Eunl ufeq rsorol ueueqelo>l eped rrup IIBq qlqel uep r.unrurunp uenped rsotol uuueq€le{ Ile{apuoru u.{ursorol ueueqelay .rsoto{Je} {nlun lelns e,(uuenped nulu 'rseplsop rs{npeJ uep uoe8pr6 sssord rrep leduprp 8ue,( r88url Eue,( uerurnurel ueSuap urnrseu8uru ueSoy uelSuepas ,ruere8 lre n"le lnBI rre ruupp e1 ueldnlacrp eyqede 1e>1Eurs 8ue.( n11u,r. ruelep lesnr ,usqort{ala er"c ue8uep uE{IISEI{Ip 8ue.{ zsetq 8ue.( usrurnurol ue8uep urnrseu8aur rue3o1 'nlr ere3 ueEuop lunqlp 8ue.( ueqeq ue8urpuuqrad ue>lqntunuau 0t'Z laqua .leduprp qupnu qrqol ruJnu leEues 8ue.( rue?oy Suereles rpel 'r8Eurl ;nlereduel uped runlel tuepp rs{nporrp {nqnq {ntuaq lue1ep uo{rlrsoroJ uep ue{rseulsleIlp 8uu.{ lrurolop uurnd -ruer Buerr rp uoo8pl4 etur uulurueurp 8ue,( Bruo nlens,(lrlqpqlqrclasJe{Agsgg3-{rrp qelal '9S6I eJr{-€rrl nli rlEIOlaS 'uelrsnJJel Euu.( e,tuepuoll uerndruec esqorlqSla uele[ ueSuap ue-0t61 unqe] tuulep rrlsnpur ErBJas t€nqlp qe1e1 Bprq ueEol
s
u,(uuunpud uup runlsau8eur uB8uBqura{rad I.S 'e,(uueeunSSued senl qrqel qela] n1r e,(u -uus?q{e{ uu8uep runrsau8eru uunped e4eur 'nleru qu1a1 8ue,{ ure8o1 uenperued erec uep tlteqredlp qBlel 8ue,{ loEur rue3o1 uEruJnr[e{ 'ureEol ueefueEuad sasord BJBo-€JEJ urEIEp ueEuequral;ad 1uryeq rdepl uely 'nleu npyrel {Bpll e,(usl1>1erd ueeun88ued ntr Buerp{ qelo 'lsp uelnqnqured r€ue8uou snsnq{ uerleqled uelnl"redrp Iu} pq ruelec 'rsoro{ ueqel {Bprl uep up.(uaru qepnu nlpf e,(uue{nJnqe{ epe undnep^\ rle{os 1ruq 8ue^{ e.(uurseur-ndtuetu BtugtnJel 'urnlulurnp uenped ueEuep ue>lEulpueqrp Euurnl {epll unrseu8eur uenped 1rue1aur leJrs-leJrs 'Lqou uep Eueqral le,uused {n}un ue{BunEradrp 3uu^( ,'Slt et11-err1 sruaI useu re^{unduaru rJlsnpul rue8o1-uruSoy BJuluB rp ue8urr Eurpd 3ue.( ueqeq ue>ludnreur u,(uuenped uep urnrsau8eiz,q
YANNYNCYd NYO I{INISSI{CYIAI
c
5.
144
Magnesium Dan Paduannya
rh, maka sekarang dapat dibuat Mg yang tahan panas dan tahan melar pada temperatur tinggi.
jarang seperti
5.2
Sifat-sifat magnesium dan paduannya. Mg berkristal heksagonal susunan rapat (cph) dan mempunyai kekuatan tarik 19,0 kgf/mm2 setelah penganilan, kekuatan mulur 9,8 kgf/mm2 dan perpanjangannya 16%, kira-kira 2-3 kali lebih kuat dari Al. Bidang gesernya pada temperatur biasa ter-
a{
{000 l}, karena itu getas, tetapi pada temperatur 200oC atau lebih terjadi bidang geser {101 l} (bidang piramid) dan bidang geser {1010} (bidang prisma), hal ini membuat logam lebih liat dan lebih mudah diolah pada batas pada bidang
I
temperatur tinggi.
Adalah berguna dan penting untuk memilih unsur paduan yang diketahui memberikan pengaruh terhadap magnesium. Al memberikan pengaruh efektif untuk menghaluskan struktur coran, yang memungkinkan untuk diadakan perlakuan panas. Tetapi aluminium menyebabkan kekeroposan dan segregasi. Mn lebih berguna untuk memperbaiki ketahanan korosi dari pada sifat-sifat mekanisnya. Zn memperbaiki kekuatan dan menghaluskan kristal, juga memungkinkan perlakuan panas. Akan
tetapi tanpa disertai oleh zr mengakibatkan agak getas dan mudah terjadi kekeroposan mikro. Zr memberikan pengaruh yang efektif dalam penghalusan ukuran butir dan membuat coran pejal. Penambahan Be yang kecil menghindari oksidasi pada cairan, tetapi dalam paduan Mg-Al dan Mg-zr membuat kristal kasar
pada coran. Penambahan unsur logam jarang (RE) memberikan pengaruh efektif
pada kekuatan melar untuk waktu yang lama sampai 250'C. Tetapi, tanpa penghalusan butir dengan menambah zr diharapkan kurang terjadi perbaikan
a
terhadap sifat-sifat mekanisnya. Th memberikan pengaruh efektif terhadap kekuatan melar untuk waktu yang lama sampai kira-kira 350oc menghambat terbentuknya kekeroposan mikro dan kegetasan yang disebabkan pemadu an zn, dan memperbaiki keuletan. Ag memberikan kemampuan untuk perlakuan panas dengan batas larutan padat yang tinggi, tetapi suatu peningkatan pengaruh perlakuan panas yang legkap tidak dapat diharapkan tanpa disertai adanya unsur logam tanah jarang (RE). Si pada mulanya diperkirakan merupakan unsur pengotor, tetapi sekarang ditemukan
berguna untuk menghaluskan butir, walaupun perbaikan terhadap sifat-sifat mekaniknya tidak banyak diketahui sebelumnya.
5.2.1
Paduan Mg untuk coran
Gb. 2.60 menunjukkan kekuatan tarik, kekuatan mulur dan kelelahan dari paduan magnesium. Paduan yang ditambah Zr memberikan coran yang pejal, seperti RZ5 (Inggris), ZE4l (Amerika Serikat) dengan komposisi 4,25 o/6Zn- 1,25o/oRE-0, soyo Zr, mempunyai mampu las yang baik, merupakan paduan yang berguna walaupun sifat-sifat mekaniknya tidak begitu baik, yang memerlukan perlakuan panas cukup. MSR (Inggris), dengan komposisi 0,7o/oZr-1,5o/6RE (mungkin juga mengandung 2,5/oAg), mempunyai sifat-sifat mekanis yang baik. ZREI dengan l,9o/sZn-\,7/oZr3,25yoRE, ZTI dengan 2,lo/oZn-\,7o/oZr-3,jo/oTh, dst, adalah baik untuk pemakaian yang lama pada temperatur kira-kira 250"c. Untuk pengecoran cetak sering dipergunakan AZ9l , 9 ,8o/oAl-0,7 {,/oZr .
l1
I
'uerEsed Ip EpB I{?IaI 'qsp 'untr%0'I-qLo/oO'E ue8uep gZIAIH uenped 'tzo/og'O-uZo/oS'O u€Euop I€hlH uenp"d 'u14tr%g'I -LlLo/oO'Z -rtlohgL'O ueEuap (llZtl na7 uenped n1r Eutdtuus IC 'f,.00t r8Eurlas rnleradural epud 'rurur/J3{ 0l eJr{-EJrl e,{urnlnur ueEueEel uelueqegedudu ndururu Suef seq4 Euuf ueqeq q€lupe 'tzo/og'O-uzo/oO'tq,ff/o[7 ueEuap '(ttZV) XJZ uenped g33ug1 '
rzyo
L'
rnlu.redural uuudural
O-uzo/o 1 ueEuap
I
IIZ
uunpud t'Z'S
uep' tzo/og' O-uZ
/ogue?uep g7,67e?nt reledrp ueq"qulel rc3eqa5')o0SI I{E,ttBq Ip nElB eped rc1edtp 'Euuqral le,tresed epud tpsdas tEEurl ue8ue8al rueqaqp npad Sued uuqeq Inlun
ruledrp nlr BUoJBI qslo 'seued ueefuaEuad uep uelruu8uad eureles Euernl Eue,( rtlnq uerese8usd ueEuap rEEurl uelenle{Jeq 8uu,{ uenped qelep" 't7/o7'g-uzo/os'S ue?uap
'OgrZ'f,o002 eped ,ruur/;81 61 ertl-el1 eped e,(uuu1en1e1 ueq€lraq ny 1g7y eped rrep rEEurl qrqel Eue,( ueten{a{ re,(unduau 'UIAI%g'g-uz%l-ly%g ueEuep 'IqZY uunped '€serq Jnleradrual eped mledtp l€dep uenped €lrrqeq uu1e1e.(uaur '1rcq Eue,( uelenle{ uep u€lerlal te,{undruau Eue.( uenped qelepe 'ulNo/ol'O-uZ%l-lY%E IEZy 'ElN uenped rrep IIUE{etu 1BJIS-1eJIS ue11nlunueur eEnf 09'Z 'qD ue8uep
uuudural 31q
'runlseu8uur uunpud rlBIeJ uelun{a{ uBp Jnlntu uu8ue8al'rllrul qnuad suuud
uunpul
uulun{ey
09.2
.ec
Z'2,'S
.qC
u€nlelrod : IHE
A uelrI?l ue8uap rfn Sueleg : X n uu{l{Bl ue8uap rfn Euuleg : V r0I x S snllls eped qu1e1 ueltn{e) : C ue8uu8at :qrtnd qu:eep uped seleg
%l'0 rnlnu
[-
u"loJ Inlun
aryuenpu4
IrJel uslen{el :ruslrq qeleec u?roJ {nlun 3I^l
I
I
u€np?d
rn>
-.1
o
NN
ts02 0c 0,
N .t
,l
tsoe N N @
{
@
>N NA 6U
>-u
7N N ]- N N]t{ ON AJ I
"o.
N
N 4,
N
KE
ax >i-
J.N -{ N5 I
N
-q
>oH
N
N
1) 'q
N -l I
JN5
LLA-]
HE.'
N rn A@ 5
a)a
+ tEl'l i
s
N ,l-
a
-]
\N I
F
PN.-:
l..f
,J
I
&6
@
?
:z:z N D u>r .N=N aaeu 3N
x ies;
o\ j-
N I
!
N
I
"q
.l-
vtn o
r
N-i
--_l
o> .N
,.1
o !t
0q
0q A]
N"- 9o> PT i> I{o'i- rO N'u TN
ol
FL Fn -z v
7l
0e
P"u qN N!] 5l 'a
z
o
?
e,{uuenped uep runtsauBeru }eJIs-}EJ!S Z'g
9nl
a)i uBls"uedrp BsrsJal Buu[, ! BSEJ upp 'urEurp uednlecuad ?uaJEI ]lsuauBrrr rpefuaur quqnraq tedep eseJ uunped 'snyeq 8ue.( rnl>lnr1s rpelueu esEJ ue{ledepuau 5/ 6/+lc 6/ rJEp Inlun rluqrual uelseuedrp snJeq uerpnue{ ?ue[ fl;,n ledepuaru 1n1un g/ "sEJ urSutp dnlactp nFed lefueq qlqel D Es"J nEIE) 'snpq 6ue^{ d+D es€J rpefuau rernrel uprpnual Euu,( o lselrdrsard rnle.radruel rrep 6Eur1 qrqal uu{seuedrp u,(ueselg .lu} IBr{ ruplep rJepurqrp snreq rsulrdrsord 'selaE uep seJa{ 1e;rs rc,(undruaur 8ue,( 'ro eseg nlrud Erpluu BSEJ ntens rnpJerx rde1o1 5/1o esug rpefuatu rEJnJel Euns8uel 1epr1 'Iqelselaur 6ue.i ese; uelednreru '1n1uaqra1 Euef, fl BsEd 'lelnq {nluaqJeq Eue( rn11n.r1s uelednrau 6/+lc eleru g/+lo BS"J redrues uelseuedrp r{Bleles rru eped ue4ur8urprp 3ue,( '1e,(ueq qlqat
6/
?szJ
nele{ d+lc
EsEJ
uenped Bp€d 'sru€{eu l"Jrs-leJrs depeqral
qnrzEuad ll{lpas ue{lraqruau Euu[ 'sera1 nlrEaq ueu*urpuad uesuap',, es,r u,p lrsuelleru
>1epr1 rde1a1
'6i BSeJ rrup ledeJ
l:l:i1HH,[g::.11T?:1,:;]xio."*,
ueleunyad qulelas eunEraq 8ue,{ ug uep IV SunpueEuaru erxelnJal lo eseJ u€nped 'seued uenryped ue{eperp ledup p use; uep g/ar eseg epud ue4Suepas seuud uun>1e1red uelupelp ledep {€pll d esu; epeday '5l esu; uep g/1lc BsEJ 'lc Bs€J sElB r8eqral tunruelrl uunped e,{uor>1nu Jnt{nJls rJep lBqrIrC
runluulll uznpud suuud uun1u1le4 I.I.9 'EJEpn rp unruslrl u?IsEu?llleu nBI?{ rlEr{-rlerlJ3q snJ"q nplas 'Jo00L sele rp nelu eped uelseuedrp nepq sep8 lpe[uau unruu]rl nlr Buem{ qelg 'sBJeI runruelrl ue>1qeqe,(uotu Euu,{ 'urnruelrl qalo qJosqurp eEnt ,N uep lp rrc den rJBp {nlueqJal Euu,( uoEo:prq 6 e,tulntuulas 'tunruelrl qalo qJosqurp "Jepn Suepas 'ZOII uep OzlI 'OII llF{ uesrdel IpeFal EJEpn rp uelseuedrp tunruulrl nBJeX 'ureJ"p a{ rsoJol u,(ulnlueyraq qeEaruaru Eue,( 'u.,(uuuelnurred epud snpq Eue,( Eunpurlad uesrdul {nluaqueu urnruelrl rdu1a1 'gr11e Euu,( ueEol nlens ueludnJau rJrp -ues unru€Jrl 'lE:81 uzqul eleq rsoJo{ ueuuqela{ ueEuep BdnJes rrdruuq '>11uq luEues ISoJo{ ueu"qElo{ re,(undueru Iunruulrl 'etuq rrep o/og9 et1-etl}. VS'V qelepB ei(usrue[ lureg 'q"puar rnleredruat uped epe n'(ccq)rudc(dcq) rJ lr rJBp )oZgg uped rseru -roJsueJl 11tp ueEuep'Jog99I n1re,( rE8url Eue,( lec {1111 Iu[undureu unruBlrJ 'e,(u1nluu1as
ue1etra1ry uule 8ue,( ueqeq rpe[uaru i"nqlp f,"008-001 eped lorrp uep C.0001-009 rnleradural eped udruallp loEur e,(u1n[ue1eg 'lo8ur runruplrl lunqruatu {nlun Brlnu se8 ueEunlSurl ueEuep nule urn{B^ ruel"p Ip {lJlsll Jnsnq Jnuul rp ue{rruorp uerpnuo{ 'suods unruBlrl uullseqe8uour 361 qelo rslnpeJrp uerpnue{ ,IJII uellrseqSuau zlJ sEA u€p unru€lr1 Sunpuu8uau Eue,( qrtrg 6Eut1 rnleradural eped uelrs{eeJrp
u,{uuunpud uup
YANNYN(IYd I{YO NIIYT I IYCOT.I TYCOT
urnluulrl l'9
9
7 6.
Logam Logam Lain Dan Paduannya
temperatur yang lebih tinggi dari pada temperatur presipitasi fasa c,r untuk membuat presipitasi fasa e yang halus. Tabel2.31 menunjukkan perlakuan panas dan sifat-sifat mekanis dari paduan titanium.
6.1.2
'
Paduan titanium fasa
cr
Tabel 2.32 menunjukkan sifat tarikan dari titanium dalam tiga kelas yang murni tehnis. Sifat-sifatnya berubah banyak menurut kemurniannya, atau walaupun kemurniannya sama sifatnya berubah karena mengandung ketakmurnian tertentu. Pada temperatur transformasi yang rendah di bawah-100"C kembaran yang terdeformasi muncul di sekitar permukaan patah, tetapi bentuk gerigi yang jelas muncul pada kurva tegangan-regangan hanya pada 4oK. Patahan getas tidak pernah terjadi. Paduan Ti-5yo{l-2,5%Sn adalah paduan fasa cv yang khas yang mempunyai keuletan cukup dan mampu las yang baik. sampai kira-kira 500"c mempunyai kekuatan melar yang tinggi. Paduan-paduan yang terutama mempunyai larutan padat interstisi rendah dari atom C, N, O. dsb, adalah baik dipakai sebagai komponen-komponen mesin, dalam penggunaan khusus kriogenik, kekuatan tinggi dan keuletannya dapat bertahan sampai-253oC.
Paduan Ti-8%Al-l%Mo-1%V telah dikembangkan untuk
penggunaan
temperatur tinggi, yang dapat bertahan secara baik pada temperatur tinggi baik kekuatannya maupun kekuatan melarnya, dalam hal itu paduan ini merupakan paduan terbaik di antara paduan fasa cu dan fasa af 0. Oleh karena itu dengan proses penganilan dua tahap, keuletan pada temperatur rendah dapat diperbaiki. b,
6.1.3 Titanium
fasa
a* p
Paduan Ti-6%Al-4%V adalah paduan tipikal dari jenis fasa ct*p yang banyak dipergunakan. Yang mempunyai kekuatan pada temperatur tinggi, tetapi di bawahl50oc keuletannya akan menurun. Paduan Ti-4%Al-3%Mo-l%v adarah juga paduan yang banyak dipergunakan. Paduan ini sangat baik kekuatan dan mampu bentuknya.
6.1.4
Paduan titanium fasa B
Paduan Ti-l3o/oY-ll%oCr-3YoAl adalah salah satu dari paduan fasa B. Kekuatan
yang tinggi dan perbandingan batas mulurnya bertahan sampai kira-kira 400'C. Dilihat dari kekuatan spesifiknya, paduan ini lebih baik pada daerah temperatur tersebut dibandingkan dengan baja 4340 (Ni-Cr-Mo), baja tahan karat dan paduan aluminium. Seperti telah dikemukakan di atap paduan titanium mempunyai kekuatan yang lebih baik dan juga ketahanan korosinya tetapi mahal. Paduan titanium hanya dipergunakan terutama untuk pesawat terbang.
6.2
Nikel dan paduannya Nikel terutama dibuat dengan secara elektrolisa, tetapi yang dinamakan nikel Mond dalam bentuk pelet dihasilkan dengan jalan pirolisa dari nikel karbonil. Ni adalah logam yang berwarna perak keabu-abuan mempunyai sel satuan kubus berpusat muka (/cc) dengan masa jenis 8,7, hampir sama dengan Cu. Setelah penganilan kekuatan tariknya 45-55 kgf/mm2, perpanjangannya 4o-5oo/o, dan kekerasannya g0-
I
X o o
x
.)
:
=
E)
p
m
D
OCNj- :. :vvvS
3l
o I
o
E
0q
X o !D
o. 0)
5 ID
\
o
F^
I
,U
rco ---
O\qA
1^5 -6 @o\u
(Dm
O\5@
o E
@
u)
q9-
D.
i{ 19
I.I
0 o
Ni'
@
t!o
z
d+0
{
L
zs I
o
el
5 I
z
o\
s
X
lr s tx'lc E
rj
@o !9 lo slD
t='
oo +
A
0)
TD
F'
I
o\ I
I
a-Y rP
d
Fasa
o\ pI
z d I
.l
pI 'q
X o
a
!0
!o
\o
@
@
\o \o
o
I
o
!
€ o
a
19
(!
E
N
-o
o
!) t.)
o X
o
lo
E
o.
(! 19
l9
\o
o
+
p
!o
D
-o
!9 q
@
"o @ F)
;o
o
F
19
@
o
P
p
r !9
(D
150 a3 A]
!D ID
d
m
13@ aa d
t@ a3
TD
do a3 p p
!D
D
0,
F]
o
do aA
m
!9
o
l0
0)
Et
o
t9
o
F (!
t9
D
\o
AQ O\@ uc)
ap
-6 6
H \C) \o5 c)q
{
@]
@
a .N
N
q
I
FX mo
t,
6---iD)
E
5
--y
^P vtD
I
A'
!r
5
o D
${
s11 EN {i'
NJ.v E
o
o
{
o + t) A
@
F
F
F
z
o
I
FF D9IP9 r I ** -t Eg
xo
@@ @@ NN
@o 55 =v
{
o +
p>
\o o\
-o
"o
a
@
OQ
o
19
r!
><=
i50 a3
19
5trfD
d> oo -o
N o
a-6 5uL= l -l =
Xa .'
+
sJ*
@ N)
@
E
d9
-
,E
l0s tD!J
l^ lD l6 I ia : s ?1
a ol ool
hJ
0a=5;s aaa
q FO
r5r5 I srlnN DPID JJ 66 oo ol ACb u
pi
-i"
.l
^lJ vlo
NNI.J u{6
!0
5
a
o
o
oa
E o p
FX @-o oo\o NN{
l!o
p p (!
,r'
oq=*
\oa€ OOr-
o p\o O\S C)u
o @a
l;
0a
tJo uO
@
B€
9+
!
PC\ o\6 \ou
o@ C)u
-$;
€
@
@
5
-s
5
;
--t.J jl:o :!r'lpo
7 p
=
>= >=; ='Etr
ttl apt.J
*.'u
*- i.o
=,
o\
6q
o\
e,(uu€np"d uep
6nt
[eIrN
{
o\
{F
^lo ro :;5 ;'N !o )7
@
I
Z'9
..-
6.
150
Logam Logam Lain Dan Paduannya
I
90 Brinell. Ni baik sekali dalam ketahanan panas dan ketahanan korosinya, tidak rusak oleh air kali atau air laut dan alkali. Tetapi bisa rusak oleh asam nitrat dan sedikit tahan korosi terhadap asam khlor dan asam sulfat. Seperti telah dikemukakan di atas Ni dipergunakan sebagai unsur paduan untuk baja, paduan tembaga, dan paduan nikel tahan panas. Nikel sendiri dibuat dalam bentuk pelat tipis batangan pendek, pipa dan kawat, yang dipakai untuk pembuatan tabung elektron dan penggunaan dalam industri makanan. Juga dipakai untuk paduan Ni khusus yang dinamakan kuprorikel untuk perybualan valq !9919!. ,
6.2.1
Paduan Ni-Cu
Paduan cu-10-30%Ni dinamakan tembaga putih atau kupronikel. Paduan NiCu mengandung kira-kira 67%Ni dinamakan logam monel, yang didapat dari pemurnian langsung dari bijih, yaitu suatu paduan alamiah. Kedua paduan tersebut mempunyai kekuatan dan ketahanan korosi yang baik yang dipergunakan untuk komponen-komponen khusus dari kondensor, komponen-komponen pompa, motormotor, dsb. Paduan Cu-Ni yang mengandung 45%Ni mempunyai tahanan listrik yang tinggi dan koefisien pemuaian yang rendah, paduan itu dinamakan konstantan, diper gunak an s eb agai k abel
6.2.2
t4hantl] d 111e139-k oOel.
Paduan Ni-Cr
Paduan yang terdiri dari 2|ToCr dan 80%Ni dinamakan nikhrom dan sejak lama telah dipergunakan untuk kawat pemanas listrik. Satu seri dari paduan tahan panas dinamakan nimonik, inkonel, terutama terdiri dari komponen-komponen ini yang telah diutarakan di atas.
6.3
Seng dan paduannya Seng adalah logam yang kedua setelah Cu yang diproduksi secara besar sebagai logam bukan besi. Kekuatannya rendah, tetapi titik cairnya juga rendah 419'C dan hampir tidak rusak di udara biasa, yang dipergunakan untuk pelapisan pada besi. Juga dipergunakan sebagai bahan pelat batere kering dan untuk keperluan percetakan. Paduan 4%Al-l%Cu-Mg-Zn terutama dipergunakan untuk pengecoran cetak. Dengan paduan ini dapat menghasilkan paduan coran berbentuk rumit, yang umumnya dipakai untuk penggunaan yang praktis dan perhiasan pada komponen mobil, pe,rkaf,41fEtrik untuk dapur, pegangan untuk mesin-mesin kantor dsb.
6.4 Timbal dan paduannya Timbal mempunyai masa jenis yang tinggi yaitu I1,36, titik cair yang rendah dan mempunyai ketahanan tinggi terhadap asam, baik untuk menahan sinar radioktif. Paduan untuk pelapis kabel mengandung lo/o dari As, Ca, Sb, dsb, adalah paduan yang sangat terkenal. Di samping itu dengan mempergunakan titik cairnya yang rendah, Iogam ini dipakai untuk paduan solder lunak dsb.
t
lJda[
'(g) leu8uur Is{npu! uBp (H) rBperruBn{ uJBluc uB8unqnH 'louSBuoral uBqBq lrEp uBleu8uruad aarnx arlctaoc ests
qnuat se:a>1
ete3- :'g
t9'Z'qC
s-
uelau8erua4 :'g
IsInPuI . S:*g
lau8eu ueqeg :A
1eun1 louEeut
ueqeg lV
'g
qalo uB{q€qestp rdelaa 'JBSeq qlqel Eue,{ qnuel 1au33lu s)tnu qelo uelauEstued
u?Eu3p JBsoqJedrp q€pnu leuEelu s{nu n€lBI {lnq IEJeue ue{IJeqluaIII l"dep ,rur luslec 'relndod 1"EuES qEI€pB {IJlsll ueeunSEued lnqesrel louEEuoJeJ uBr{eq (Jo}olu 'JoluJoJsuerl {nlun IluI ueq€q uppunSEued 'Senl JolerouaE uup Is{npul ulselu 8ue,{ e,(uueeun8Suad tuel€p Sutluad Eue,( nlenses qEIBp" louEutu ueqeq IJ?p sISIJelsIq €^JnX .{llerua{s eraoos ueleuEetued EInu d€qe1 ue{{nfunuear t9'Z'qC u€{Ewpas 'lau8zruora; u€qeq u?13u33rued IJBp Iunun eAJn{ ueI{n[unuetu E9'Z 'qD .lnqasJel ueqeq depeqral e,(urunleqas ue{n{elrp Eue,( lau8uru u"p {Iug{eu uEn{BIIod ,elurll tez-tez'seued dpeqrei €{ad leEuES nll €ueJe{ qelo 'Jnl{nrls dEpEIUal ?{ed 'Islsodruo{ teEuBS srslJelslq BAJnI IJBp lunlun {nlueq u€p JISJeo{ e,(eE 'selglqealuJed (ruo13 ueluoul lnqoslp 3ue,( trtpuas e[uluol? l€JIS-I?JIS rr€p rs3unJ IeEBqeS eruupod Ip€[
epsd 8unlue8ra1 e,(uqnuaf uEleuEEured lauSEuoJal u€qeq ueEuep u€euelJeg uBlau8Blrrad
8^rny lz'L
'rE8utl ISJoua IISBq Ie{unduau 1au33ru u€pou tuelBp u?{l€p€drp {nqnq o3-ac II€p l€nqJal ueueulad lauEeul uBp 'lauEBIu ugpalu LuBI"p teuEetg uepe{u uIEIEp puetp p33un1 lauEeu uauop uu8uap ISag seugd uen{eped qelo tntuel qrqal ueIle{8urllp ledep EUEI 'I8Eull ISreuI IISEq u€Euep ocrule u€nped qelo llp{e^\lp ledzp sEJOI Eue,( leuEeur uuqeg 'qepueJ 8ue,( ,(ppe
uBrEnJo{ uep 63uI1 {IIlsII ueueq€l Ie.(unduoru Eue,( ueqeq l{elzpe e{uenpo{ 'leureE u€{eunEJadlp oJ{Itu Eueqruole8 E^(ueul€dtun rEEurl qtqel Eue,( tsuanleJJ qeJegp Ip u"p lrJeJ ue{Eun8redrp olpne ISuen{eJJ quJe€p tuelep
u€Euep r4uqredrp ludep e,{uleJls-1eJIS
IC 'leuEeru uapeu ruzl€p uBIIuEEuad
uep 'ln8Eun qlqal qzlsp€ IN-ed
uBnp
-Bd rul {lll1 EpEd 'olpne Isuen{erJ l{€reep ep€d r"seq qrqal rpetuau .(ppa snru uelSnrol n1r BuoJ€{ qalo 'qepuol qlqel {IJ}sII uzueq?1 uep ulnru sellllqearuJad te.(undurau tut uBqEB ,qepnru Eue,( ue1au3€ue{ qEJe epgd IelsIJ{ ue{qnqunuelu up8uep I{rcqJodlp q2let Bdul€JIS-lEJIs ugp '1euarye1 Eurled 8ue.( leu8uur usl{Bq nlus qgles qel€pe uo)tIIIS rseg .r{BpueJ gue,( ,(ppa snJ? ueISnJo{ BEnt uep I{BpuoJ qrqel Eue,( sISIJolsIq ueIEnJe) u€p tun1llrs{Eru 8uB{ Iullqeauued l?.(undulelu JeAe lenqlp leunl Eue.( }euEBlu uBqEg 'sero>1 flue,( ugp )Punl Eue,( nlre,( enp Ipelueru uelSuolo8tp 13dep leuEetu uuqug
lauSulu
usrlufl
7,'L
lau8eu ueqeg Z'L
tsI
7.
t54
Bahan Listrik Dan Magnel
Kemi- p,
p: permeabilitas loi permeabilitas awal lt^i permeabilitasmaksimum lta: permeabilitas diferensial (pa: lt,i permeabilitasrelatip (Perbandingan
p f po dengan
LB I AH)
permeabilitas dalam
vaktm:po:4nxrc-1 Hlm,
t1.",
p.-
dsb).
H
Gb.2.64
Bagian awal dari kurva pemagnetan.
kerugian histerisis sebagian dari energi dipergunakan. Pemagnetan bahan feromagnet dilakukan dengan transmisi batas domen magnet, yaitu dinding domen magnet, jadi kerugian histerisis adalah penggunaan dinding domen magnet dalam gerak maju mundur. Suatu domen magnet jauh lebih kecil dari ukuran butir, tetapi lebih besar dari sel satuan. Sifat-sifat yang diinginkan untuk bahan magnet lunak adalah fluks histerisis sekecil mungkin dan permeabilitas serta pemagnetan jenuh sebesar mungkin.
Kerugian lain dari arus bolak-balik disebabkan oleh hukum Faraday. Yaitu bahwa dengan medan magnet yang berubah, arus eddy terinduksi ke dalam inti badan
magnet, dan pemakai energi karena panas Joule adalah tahanan listrik. Untuk mengurangi kerugian energi tsb tidak ada jalan lain kecuali meningkatkan tahanan listrik dari bahan inti dan mengurangi arus listrik terinduksi. Sebenarnya tidak selalu mungkin meningkatkan tahanan listrik tanpa mengurangi kerugian histerisis. Hanya satu jalan yang mungkin yaitu mengurangi arus listrik dengan mempergunakan lapisan-lapisan atau bahan bubuk. Di dalam daerah frekuensi untuk sumber listrik, dipergunakan pelat tipis besi silicon dibuat setipis mungkin diisolasi, di daerah frekuensi audio depergunakan paduan Ni-Fe (permaloy) yang mempunyai tahanan listrik lebih besar, dan di daerah lebih tinggi dipergunakan ferit dengan tahanan listrik yang lebih besar. Tetapi untuk keperluan tertentu sering diinginkan penggunaan bahan dengan luas fluks histerisis yang lebih besar. Sebagai contoh bahan yang dipergunakan untuk magnet permanent memerlukan pemagnetan jenuh yang tinggi dan tahanan magnet yang besar.
7.2.2
Besi silikon
Dalam abad ini besi silikon telah menggantikan penggunaan inti besi yang terbuat dari karbon biasa, yang dapat mengurangi kerugian tenaga listrik sampai sepertiga. Dengan memadukan silikon pada besi, tahanan listrik menjadi lebih besar sehingga mengurangi kerugian yang disebabkan arus eddy dan memungkinkan memperkecil kerugian histerisis.
Kalau silikon dipadukan dengan besi maka mampu bentuk besi menjadi buruk. Pada waktu pencairan, S, P, N, C, O, dsb, dihilangkan, selanjutnya bahan yang sudah dirol diadakan perlakuan panas dalam hidrogen basah dilanjutkan dengan perlakuan panas dalam hidrogen kering, yang memungkinkan menghilangkan sisa C
r:.:-in lleq dnlnr lnqasJel ueqpg 'uz{nrnqa{ nlzns uulednreu 8uu.(
'qep
-::: e.iuqnuaf uelauEuurad nll Suldrues re 'r{Bpuer Eue^( srsrJalsrq uurEnral uep r8Eurl !rer. ernu serllrqueruJad ue11nlunuou platuery uep ^(opura4 'uelEueSep;edrp 8uu,( :\-:l c"nped eErl uep uolrlrs rsaq 'rsaq aJ"lu? ieJrs-leJIs ueEurpueqred uu11nfunuaru a:'; pqpl 'ue>leun8redrp Eurres IN-e,iI uenped eleu irc4udlp {ocor {eprt uo{rlrs rseq ?trEru Ip 'uDsnpqill uep r33ur1 8ue,{ ueeladJ{ uB{nlJarrrau rse{runurol uel"l?Jed {Bunl IN-od u8npBd €'7'L 'r88url le8ues e,(uu,(erq €ueJe{ rslnpordrp {Bprl IUI JIq{EJe} Euz,{ rdelal 'ueltrlsnp -urrp Irspqr3q qelel snqnl Jnlslet e8nt uep 'ssog rnlslel ue8uep lunqlp IJlsnpur ?J?cos rs4npordrp Eue,{ uelrsuluarJorp 8ue,{ uo>1rps tsaq Suzrelas 'snqn{ rn}s{al nule epueE rspluorJo uu{Eru?urp (o) rp qe:eEuelu leJrs-lu;rs ue4Suepss 'ssog rnlslal nele ssoC rseluarJo ue{?ueurp (q) rp lnqssrp Eue,{ ueqereJola{ u.(unrueuad lnJnuau u"p q?JeJel uo{rlrs rsaq u?{eruzulp Iul s1d1t tz1a4 'srsrJelsrr{ uurEn;a1 Jtcelraduraur le8ues {nlun ue>lurlEunuraur 'nlr llredss qBJE urEIEp uelou8eured uelqeqe.(ueu eSSurqes uBDIIuap -as rsaq llur uuleunEredurau uzEuep rpu['qepnur ueteuEzuad L{eJe r?"{apueu ueloraEu -ad snrnl 1e8e1 uep rufelas q"re Enpa{ (c) rp utp 'nlnqepJal reqrue8 eped uellntunltp luodas qepnu 8ue.( uelauEuurad qere Ile{epuatu uzlore8uad qere (q) IA'(0 6 1) qere wepp e,(uunpal ueloraEued snrnl 1uEa1 Jrlnq-rllnq uup uelora8uad qere lu€l"p Jrlnq -rr1nq (c) uep ueloreSued Eueprq uped re[e[as {O t t } Sueptq 'uelora8ued qere depzqral r{erEes {0 0 I} qBre ru"lBp rrtnq-rrtnq (q)'Suereqas rrlnq rsnqrrlsrp (e) n1rc,( rrlsnpul rp ue{Irszr1rp 3ue,( srdrl 1e1ad uolrps rseq tu?ceru eE$99'Z 'qD r.u€pp uellntunlrq (ag) tau8uru uupayrl 'EruBln Isls{B
qurc urclBp p8iunl
lseq Fcp uuleu8eurod
009
oOt
002
0
p1s1.t1
u,rrny
S9'Z 'qC o ts
oos # FO
K -/,
*
oozr
6
0091
'[t t t] qere ruelep 1a1at Euged uep [0 g 1] qure UBI€p t38ut1 Eutpd sellllq€ellrrad etrqeq uu1>1nt -unllg 'pE8unl Iulsu{ rurnur rsaq rrep Burzln gu.tSoplslrl qBJu Luelup uelauEuuad urr -rn1 uerllntunueu S9'Z 'qD 'rEEurl Eue.( sellltqeaurred ue{llseqlp ledup eleru 'uo1t1ts rseq seued ueqeloEuad uup ueloraEuod uepp lUlol Eu€,{ uelorluo8uad ueEuaq 'qereEuoru Jrlnq-Jllnq ref,undruaur o/oz'E rcilJJies uunped uep Suureqes IseluarJo rc.{unduaur o/6f redues uenped rpu['1orrp relns tpe[ueu n]t ue8uap ue8ueluelraq tdelal 'u,{ulauEeu luJrs {req ur{Eru 'rS r€pe{ rE8url urleyrl '1ou rpe[uaur rslulsoleuEeu] o/oLeped uep (%S epud) rurnu rsaq eped rr"p Jeseq qlqel IIe{ 1 rpulueur e,{u1tr1sq ueuuqet 'rnluadurel
quJeep ?nuas rp l] rseq rpe[ueu ueIE uBp '9lo€ ?Jr{-eJr{ ueqEqrueued ueSuap 3ue1q u?{? lruatsne 'uelnpedrp rS npl") 'rE8utt qrqal u.(useltltqeaurrad lgnqruetu uup O uep
ssr
tF 7.
t54
Bahan Listrik Dan Magnet
Kemi- pt-
p: permeabilitas Itoi permeabilitasawal It^: permeabilitas maksimum Ita: permeabilitas diferensial (pa:ABl LH) p": permeabilitas relatip (Perbandingan
p I po dengan
permeabilitas dalam
vakum:po:42 x rc-1 H I m, 4,,, p.-
dsb).
H
Gb.2.64
Bagian awal dari kurva pemagnetan.
kerugian histerisis sebagian dari energi dipergunakan. Pemagnetan bahan feromagnet dilakukan dengan transmisi batas domen magnet, yaitu dinding domen magnet, jadi kerugian histerisis adalah penggunaan dinding domen magnet dalam gerak maju mundur. Suatu domen magnet jauh lebih kecil dari ukuran butir, tetapi lebih besar dari sel satuan. Sifat-sifat yang diinginkan untuk bahan magnet lunak adalah fluks histerisis sekecil mungkin dan permeabilitas serta pemagnetan jenuh sebesar mungkin. Kerugian lain dari arus bolak-balik disebabkan oleh hukum Faraday. yaitu bahwa dengan medan magnet yang berubah, arus eddy terinduksi ke dalam inti badan magnet, dan pemakai energi karena panas Joule adalah tahanan listrik. Untuk mengurangi kerugian energi tsb tidak ada jalan lain kecuali meningkatkan tahanan listrik dari bahan inti dan mengurangi arus listrik terinduksi. Sebenarnya tidak selalu mungkin meningkatkan tahanan listrik tanpa mengurangi kerugian histerisis. Hanya satu jalan yang mungkin yaitu mengurangi arus listrik dengan mempergunakan lapisan-lapisan atau bahan bubuk. Di dalam daerah frekuensi untuk sumber listrik, dipergunakan pelat tipis besi silicon dibuat setipis mungkin diisolasi, di daerah frekuensi audio depergunakan paduan Ni-Fe (permatoy) yang mempunyai tahanan listrik lebih besar, dan di daerah lebih tinggi dipergunakan ferit dengan tahanan listrik yang lebih besar. Tetapi untuk keperluan tertentu sering diinginkan penggunaan bahan dengan luas fluks histerisis yang lebih besar. Sebagai contoh bahan yang dipergunakan untuk magnet permanent memerlukan pemagnetan jenuh yang tinggi dan tahanan magnet yang besar.
7,2.2
Besi silikon
Dalam abad ini besi silikon telah menggantikan penggunaan inti besi yang terbuat dari karbon biasa, yang dapat mengurangi kerugian tenaga listrik sampai sepertiga. Dengan memadukan silikon pada besi, tahanan listrik menjadi lebih besar sehingga mengurangi kerugian yang disebabkan arus eddy dan memungkinkan memperkecil kerugian histerisis.
Kalau silikon dipadukan dengan besi maka mampu bentuk besi menjadi buruk. Pada waktu pencairan, S, P, N, C, O, dsb, dihilangkan, selanjutnya bahan yang sudah dirol diadakan perlakuan panas dalam hidrogen basah dilanjutkan dengan perlakuan panas dalam hidrogen kering, yang memungkinkan menghilangkan sisa c
r--::: T?q dnlnr lnqesJel ueqeg 'ue{unqa{ nlens uelednrau 8ue.( 'qep -=: eirqnuai uulauEutuad n1t Eurdurus rC 'qupuer Eue,{ srsrJelsrq uurEnral uep r8Eurl luzi elnu selrlrqeaurad ue11nfunueu platuol4l uep.(oprura4
:\-:l
'uelSue8epredrp Eue,(
rrvnpud e8rl uep uolrlrs rsaq 'rsaq eJelue luJrs-luJrs ueEurpueq;ad ue1>lnlunuaur
aa': p.lEI 'uuleunEradrp Euuas rN-ed uenpBd eleu !mledrp {oJoc {upll uo{rlrs rssq ?-'Jr rp 'uDsnpqary uep 6Eur1 Eue,( ueelada{ ue{nlJeueu rs€{runuo{ uelBIEJed Bunl IN-ed
uBnpud t'z'L
'rEEull leSues e,{ue,(erq €uor€{ tslnpordrp {epll IUI rlq{"Jel Eue^( tdelel 'ue{ulsnp -urrp [spqJaq qelel snqn{ Jnls{el e8nI uep 'ssog rn1s1e1 ue8uep fenqlp rJlsnpur eJeJos rslnpordrp Eue,( uelrseluerJorp 3ue,( uolryrs rseq Suereles 'snqnI rnls{el nele epueE rsuluerJo ue{etueurp (c) rp qere8uau leJrs-1e3rs uelEuepes 'ssog Jnls{al n"le ssog rseluerJo ue{erueurp (q) rp lnqesrp Euud ueqereJelo{ e,(unureued lnJnueur uup qBJBJel
uo{[rs rseq u€{Er.ueulp Iul srdrl 1eya4 'srsrJelsrq uerEnrel ltcaltaduraru le8ues {n1un uu>lurlEunrueur 'nlr Iuadas qere ruelep ueleu8erued ue>lqeqa,tueru eSSuqes uer{ltuap uuleun8rodueu ue8uop rpe[ 'qepnru uelau8euad qere rl€{opuou ueloraEu enpal (c) rp uep 'nlnq"prel rcquru8 uped ue4lnfunllp -as rsoq 1lur
-od snrnl 1e8a1 uep rulu[es r.lere
Iuedes qepnru Eue,( uelauEeruad qere lle{epueur uelore8uad qere (q) 161 '(0 g 1) qere ruelep e,(uenpal ueloraEued snrnl >1e8e1 Jrlnq-Jrlnq uep uelora8uad qe:e tuelup Jrlnq -rr1nq (c) uep uelora8uad Eueprq zped rufefes {0 I I } Eueprq 'uulore8ued qere depeqrel r{Erees {0 0 I} qBrB rue1ep rrlnq-rrtnq (q) 'Euuruqas rrlnq rsnqrrlsrp (u) n1rc,{ rrlsnpur rp uellrseqrp Eue,( srdrt tepd uolrps rseq luerutu e?g99'Z 'qD tuelep uellntunlrq (a6) tauBeu uupa11 'BruBln lBls{c quru rrrElup p88unl 1e1qr1 lseq lrup uuleu8urued u,r..rny S9'Z 'qC
'[1 1 1] qeru urelep 1a1at Eulpd uup [0 g 1] qure ruulep r88url Sutpd sellllqeerured umqeq ue11nt -unllq 'pE8uni IElsrDI rurnru rsaq rrcp eruetn ger3o1e1srr1 qEJB r.uulep uuleu8eurad e,r -rn>1 ueplnlunuaru 99'Z 'qD 'rEEuli 8uu,( sulryrqeauuad uu{lrseqrp ledep eleru 'uo1r1rs rsaq seued uequyoEuad uep ueloreSusd ruulep Illlel Eue,{ uelorluoEuad ue8uaq 'qereEueru Jrlnq-Jrlnq re,(undureur o/o7'g rcdurcs uenped uep 3ue:eqas rseluerJo rc.(unduraru /oy rudruus uenped rpef'1o.lrp relns rpetuaur n1r ue8uep ueEueluelraq rde1e1 'u,(uleu8eru lpJrs {ruq ur{etu 'rS JEpB{ rEEurl urleyrtr '1ou rpelueu rsryrlsolsu8eut o/ogepeduep (o/og uped) rurnru rseq upud uup Juseq qlqal IIUI I rpe[uaur u,{u1u1sr1 ueueqel 'rnleredruel qeJe"p enuas rp l] rsoq rpefueru uB{€ uEp 'o/ot etrll-en{ u?qEqluEued ueEuep 3uu1q uB{B lruolsne 'uelnpedrp rS
nele)
'rEEurt qrqal e-,(uselrlrqeauuad lenqtuatu uep O uep lau8eu ueqeg Z'L
991
7.
Bahan Listrik Dan Magnet
(b)
Tekslur utama, arah pengerolan (100), bidang pengerolan {110}, disebut juga tekstur (100) {ll0}
Tekstur kubus, arah pengerolan (100), bidang pengerolan
Gb.
2.66
{lfi))
Perbandingan butir yang mengarah dan sebarang pada lembaran tipis besi silikon kristal banyak, Kubus dalam gambar menuniukkan sel satuan besi o. Tabel
2.33 Sifat
kemagnitan utama dari bahan magnet lunak. Pemagnetan
jenuh
Bahan
Besi perdagangan
^ (weber/m')
2,16
250
500
500
50- 1 50
1,95
15.000
35- 140
2,0
2.700
120
30.000
20
ryi,,
2
_
1
1,6
I
0,8
o,ze
L
]
dipergunakan sebagai bahan alat komunikasi dengan tenaga listrik yang kecil di daerah yang dapat didengar atau frekuensi yang rendah. Permeabilitas mula paduan Fe-Ni peka terhadap pengolahan panas dan mekanis. Terutama terlihat sekali apabila kadar Ni 50-80%. Paduan tersebut apabila didinginkan perlahan-lahan dari 600oC atau di atas 400"C menunjukkan permeabilitas 1 l2 nya dari paduan yang didinginkan cepat. Pada atau di bawah 500oC paduan tersebut mempunyai struktur teratur, dan permeabilitas yang lebih tinggi dapat diperoleh dengan pendinginan cepat kalau keteraturan terkendali. Pendinginan cepat dari 600"C di dalam medan magnet memungkinkan mendapat permeabilitas
yang lebih tinggi. Hal
ini disebabkan oleh unisotropi
yang kuat dengan arah
r 'l;raua Irseq u?8uep ue{IF{Ip lau8Blu alunlo^ qalo uelIJeqIp eJI{-BJI{ nluauel t!r-r;Eru uep ru{udrp ludzp Eue,( ISJeue e.(uurnrun 'e^uleuEeur trup t8raue IIs€q lnqoslp
: 'H'g rJEp tunrurs{uu eEre11 'uelouEeured ueEuultqEuad ea.rn>1 qelo uelEuryp ',j"j;Ep uu8uep uul4ntunlrp reledrp ledep 8ue,( lau8eru t8reue uep'Zl*H'g rcuaEuatu '-qurei rrrEIBp uellntunlrp qelepe uelau8eruad dzpeqral ':ruieu s{ng l€n{ depeqral lau8eur t8reuo qalo uu>lqeqosry
lauEeur ptsuslod 6reug uedeSSue ue8usp uauelu
-.led tauEetu mEuqas e.{uueeunEe) 'tge3 rJep seJe{ leu8eur uEqEq qBIEp" Jnps{oraC 'II a^unpue8ueu eEnl Eutres 'ed-nJ%€ 'IYo/o8-o)yo?Z-lNyoil IrEp Irlprel A oJIulV 'uelauEerued ueEuupqEuad e,rrnq ruelup uelEutpueqredtp uelEueEeprodtp 8ue,( uaueru
-rad lauEeru uuqeq ue11n[unueu 89'Z 'qD 'ueuelurad lauEuru rcEuqas ueluun8 -ndrp 'auctaoc e[e?'ests leuEeur 'resaq Eue.( qnuaI uepu8eulad ueEuap UPI{39 uauururad lau8uur
uuqug
I't'L
sure{ leuaulu uBrIBfl
t'L
'oJ{ru Suequrole8 qBJaBp Ip t{€pueJ le8ues 8ue,( srsrrslstq uetEnral uep Jesaq ueuer{E} eEreq re.(undureru Eue,{ 'lau:e8 lnqaslp €OzedS-OzrN€ runtun snlunJ ueEuap IelsrJ{ ';41 rc3eqes 'qsp 'pD 'nA 'tus llredes Suernf qeusl Jnsun ueEueg 'leu8eu uepetu urelep uelrueEued ue8uap ledrua rEos ststralstq dny ue4 -1nfunueru uZ-lN lfred 'egz3g-(Oultt%OS 'OB;lq%gS) IrEp Irlprel teledtp Eue,{ nles qeles qoluoJ reEeqag 'llJal rlur ueluunEradureu snreq {€lln{u rtdureq tr41g eruuauad le,uesad mp AI rrep r33ur1 rsuenle{ JeLuJoJsu€Jl Intun 'JeluISIp uup uuleltp Eue^( Eprs{o 'lpe; rlur ueleunEredrp 63u1t qtqal qnet 6ue,(
tsuan>1eJJ qBJaBp IUEIeC
leuru8 uup {Bunl
llred fZ'L
'usynd rasnpsuerl uup leu8uur regrldruu 'relndruol uelere,(sred rqnuaueu ledep srsuelsrq dn1 rrep ledure 'lN%S9,(oprured epud leu8eru uzperu ueurEurpuad qn:e8uad ue11nlunuaru 'leu8uur uepatu qeJE urelep ue{lnqurlrp Eue,{ qepnu Euu,( ueleuEeured rEos r1u1
L9'Z
'qg
(ru/JJdr-uv) 0nz
H
leu8Btu uBpetu
0
09I
lEn)
08- o9t- onz- ozt-
'(qgozog
'W 'U) IN%Sg.{olurured IrBp slslrelslq dnl BpBd leu8uru uupeu qn.re8ua4 Lg'Z'qg;
..i"'"{-' lauBeru uuPeru
(ltl--m
o.
x
; A)
5
B
99 dolelurad (q)
o
rBnl Ip IIueIp
05
/ I I l) t, t, l/ ,l ,, /'u'
X
I
I
lou8eu uep
\-au
-u
!o-
urBIEp IIueIp
S9 ,(oleuuad (3)
--t-
o
OIJ
serel tau8eru uuqug E L
'7.
Bahan Listrik Dan Magnet
Alnico V
(BH)^^.:2YPe
Fe*Co
(ESD) maenet
(811),"-:6,31
(BH)-.,:1,2x
;-o
0.6
'-
o
BaFe,rO,, (Feroksdur)
MnBi (Bismanol)'
0,8
16:
104
(BH)*^,:2YPa
2,5 2 l,s I x lo5 x lo5 x 105 x 105
0,5
x
105
I(Amper/m) Gb.
2.68 Kurva
7,3.2 Bubuk
penghilangan magnet dari magnet permanen (R. M. Bozorth).
halus dan bahan magnet fiIm tipis
Bahan magnet keras sangat tahan terhadap gaya magnet dapat dibuat dengan merekatkan bubuk magnet yang halus lebih halus dari ukuran butir domain magnet. Bubuk halus terdiri dari satu domain magnet dihubungkan satu sama Iain oleh resin atau logam yang non magnet, jadi perubahan pemagnetan disebabkan oleh perputaran domain magnet. Feroksdur seperti dikemukakan di atas dibuat dari ferit BaO
dalam bentuk bubuk halus ditekan, disinter dan dianil dalam lingkungan medan magnet.
Pelat tipis dari Fe-Si, dan paduan Fe-Ni dengan sifat-sifat terarah adalah bahan
untuk transformer frekuensi rendah. Dapat dipergunakan untuk frekuensi 20kHz atau lebih tinggi apabila dibuat dalam bentuk pita yang tipis. Telah diketahui bahwa untuk frekuensi I MHz atau lebih tinggi ketebalan lapisan inti harus dibuat lebih tipis dari 10-5m. Pita ini dipergunakan untuk komputer dan kontrol otomatik dari amplifier magnet. Film yang jauh lebih tipis dari 100 A dari paduan Fe-Ni dibuat dengan jalan pelapisan hamburan dalam medan magnit, dan dipergunakan sebagi elemen penyimpanan magnitis.
Ferit juga dibuat menjadi pita dan film tipis, yang luas sekali penggunaannya.
f/
t06g'zt
(0r8'z)
tg6'z J:ot/{ (9LI'f ) Srrt €9t'?
eor'r
(00s't) (00s't, trl r/r. t (ogs'c) cst't (0€r'z) t00'r z tzs't (0€9 2) t06
(0sz't)
f
^ l]I JqN JqN JEr : J',n i J,^[ )tJ
[t4i,'l:Lqi:gr 'r88ugl .rrer
{ll$
(068'r)
I
Jlz :.lr-r
\001'zt tL6'z @o[zl tL6'z JIs Er \966'0 692't (ozg'a\ t6s'z I o^ (soa'r) gst'z 'J'.rJ
(Ort'f) ttg't
(3o)
us8uap
I
AA
rrer qr1r1
uru8ol te'Z 1aqsl
'mqedrp ludep 1up1t uulquqeduaur 1uq edereqsq urepp Euu,t Inqnq rErnleleu sasord lseq ueEuep uelSurpuuqrp r€se{ qrqol rrlnq ue>1qeqe,(uaru uu.rrucuad sasord e,(ulntue;eg 'n1r rnleradurol eped rs{ueJeq luprl nel€ qaleloru {Bpll ueqel Euu,( (uolqer;or) suuud uequl uer.Ieq €pE urnleq rde1o1 'e,(ure?eqes uup uoJl{ala sureI sesord 'Brepn eduuq rnsnq sesord 'uruseld rnsnq sesord ueEuap ruducrp ledep redues uE{n{Elrp ledep uerrecued Euerelos ).000'0I rnleradrual 'f,"000'Z
"Jr{-€JrI
Euerulag '63ur1 rrBJ >lrlruaq 8uu,( tuu8ol rrup rrBJ {1111 ue{{ntunueu ,t'Z IeqBI rEEurl lec Illlt p,{unduaru Euef ue3o1 ueqeq rEeq ueeunSSua6
r?rnplsru ueEunlune>1-ueEunlune;
(t)
'rur qE,&Bq rp uele{nl'ua{rp {nqnq ue8uep qernru qrqal Eue,(
'{pq qlqel sulrlen{
uesasonuad u€{nlJotualu Eue,( ueqeq \?eq
(d
uep uE{JIeJuau uzleI ueEuep sasordrp
re{ns nute ledep lepll 8ue,( ueqeq ISBq (I) ue>leunEradlp {nqnq
r8rnyeptr4l
{nqnq r8rnplaru ue8unlunay
I'I'8
{nqnq r8rnlBlaul uBIEunJe{ uup uBEunlunax t'8 sele>pad
'lya;
'e,(um8eqes uep Jrl{nu JE{eq ueqeq 'leruJec '>pruera>1 lnqasrp Euu,( eEnf uerlrruap tunruern Bprs{o 'urnlururnle eprs{o
'rseq eprs{o erpasJel Eue:e1as uep uru8o1 e,le,tuas >lnseluJal 11oqrp fedep uruEol
{nqnq
ruBJBru 1e.{uug 'suued uzuulauad ue{?tueurp rur sasord 'uellntuts uelnlepp ledzp ueszueured uep uuue)euad e,tulnlue1eg 'n1u,{ueru ledep uerndu€c >lnqnq uefeqas e,(ueq urlEunur ueralur^,(uad n11ert uped 'uelepellrp ledep uup n1:ad 4epr1 ueueleuad IEq ruEIeC '{nqnq rErnlelaur u€{Etueulp 'e,{urtuc {l1ll q",t\Eq Ip JeluISIp uelpnrue{ uep up)?leo ur"pp Inqnq uuleuetu uepf ueEuop ruuEol loEul nele ueEol Euureq
-Euureq uelunqured e?n[ uenped )tnqnq
ICUNTYIflIAT
nete'u-€ol {nqnq uelenQiuad {lu{aJ
xnflnfl XINXII NYCNflC
8
IYNtrIC NYNOYd T{Y(I WYCOT
7
8.
160
Logam Dan Paduan Dibuat Dengan Teknik Metalurgi Bubuk
(2)
Pembuatan logam murni Dalam teknik metalurgi bubuk, bahan tidak dicairkan, ketakmurian dari krus atau dari penghilang oksida tidak pernah tercampur, dan kalau disinter dalam vakum atau dalam lingkungan pereduksi, tidak akan teroksidasi. Jadi kalau bahannya murni maka dapat dibuat produk yang murni.
(3)
Ketelitian dan keseragaman dari perbandingan komposisi Produk yang homogen mungkin dibuat, kalau setiap komponen yang dicampurkan telah dibubukkan dengan sempurna, karena tidak terjadi oksidasi, dan seluruh bagian tidak dicairkan meskipun terjadi sebagian pelarutan. Sisa penghilang oksida, perubahan perbandingan komposisi karena segregasi dan penguapan atau terjadinya kekeroposan, seperti sering terjadi pada hasil proses pencairan dan pembekuan, tidak pernah terjadi pada hasil proses metalurgi bubuk.
(4)
Pembuatan produk yang dicampur dengan bahan bukan logam atau komponen yang tak campur dengan mencairkan Kekhasan metalurgi bubuk adalah mampu membuat paduan C-Cu, atau W-Ag yang sukar dipadu, dan bahan komposit dari logam dengan SiOz. ThOz, dst.
(5)
Bahan yang porus
Bahan porus hanya mungkin dibuat dengan metalurgi bubuk. Produk yang khusus ini ialah bantalan yang dapat menyimpan minyak pelumas, di mana minyak tersimpan dalam rongga bahan yang homogen.
(6)
Pembuatan produk dari logam yang keras getas tak dapat ditempa
(7\
Biaya murah
Dalam beberapa keadaan tertentu komponen dalam bentuk yang sama dapat dibuat lebih efisien dan lebih murah.
8.1.2
Kerugian pada teknik metalurgi bubuk
Kerugian metalurgi bubuk disebabkan oleh yang berasal dari bubuk logamnya sendiri dan yang berasal dari peralatan.
(l)
Kerugian ylng disebabkan bubuk logam Kemurnian dan asal bubuk logam memberikan banyak pengaruh kepada kualitas produk akhir; yaitu bentuk bubuk, ukuran dan distribusinya merupakan faktor penting, akan tetapi tidaklah mudah mengendalikan keadaan-keadaan itu. Menurut sifatsifat bubuk logam, kemampuan untuk ditekan berbeda-beda, dan besarnya tekanan dibatasi oleh kemampuan dan keadaan cetakan. Oleh karena itu ukuran dan bentuk
akhir juga terbatas.
(2)
Kerugian yang disebabkan peralatan Pembatasan berasal dari alat pres, cetakan ekstrusi, tungku sinter, pengaduk dan
sebagainya, yang terutama terjadi pada pembatasan daya tekanan, ukuran produk dan temperatur penyinteran. Sebagai ukuran produk, menjadi tidak ekonomis untuk ukuran 450-680 gram, dan sebagai temperatur penyinteran terbatas pada 1.100'C pada proses kontinu dan pada l.400oC pada proses penyinteran tidak kontinu. Pembatasan tersebut telah diperbaiki dengan adanya pengembangan proses penekanan
'.{EIJr
'll)ts
ruadas 'qsp 'JA '.OerJ '316 SunpueEueu o3 ugp Iseq uenped nluns uelednretu upp r?6uq ueludacel etuq I{BIepE sele>pad {nlun uuqeg 'u,{uunsn.(ued rnsun
rrel:{n!l rrep 6Eur1 qrqol pprqre{ rreo {llll
/y\ IIBncaX 'Eplqre{ IEJIS-I€JIS ue1>1nfunuaur
;!'; Iaqpl 'upd rEBurl 8ue,{ ueserelel u"p rEEurl Eue,( Jreo lllll
:.:: ?uaru{ qalo 'rE8url Eu[ed 8ue,( rrec {l1ll Ie^unduaru
J
laural su{B{Jed
m.(unduraru ?prqJEI 'Jnsun-Jnsun Erelue rCI
uBp uuraluls
BpJqrux e'g
'e,(urcEeqas urBI uep ledo>1our
-rat 'X reurs 8unqe1 uped 1a8re1 1n1un 'reltd leluu{ IJup ueqeusd te8eqas e,{uuq tde1a1 urpuas uelseuedrel Eue,{ uunlredal {nlun ueleunEredlp {epll o14 't33ut1 rnleradruel eped r8Eurl den ueuulal rufunduau tdeial 'r?8url .rnleredu:at eped r6?ur1 uelen{ol 'srl{eJd eJBJos ueluunEredlp Iepll rde1o1 treleladtp qe1o1
re,(undurau
oIAJ
o6 ureEol
uenperuad
',^A.
uelenqruad ue8uep udnres Suuf uelet ue8uap lenqip ledup z,{uuunpud uep
o1r11
oW
S'Z'8
'IIrlsll {uluo{ {nlun uequq rc3eqas ueluunEradlp IN-nC -/y\ uep sBl€ rp uenpsd 'u?{rsnqrJlsrpJol ,\[ re,(unduaur 8uu^( slrrleru lenqrp ledep uep '1req IrJtsrl ueJulueq rc,(undtuaur 3ue,( nJ uep Ey uuEuap uenped tenqlp ludep Inqnq r8rnleleur ue8uap rde1el 'uenped lenquaur qeured {eplt nJ-l[ uep 3y-16 IlrlsII {Bluo{ {nlun uBnpEd z'7'8
t"
o/ogg uenped unp ,,rrrl ndruel rrup retrd l,nne{ ,rr"Orr\:rX"rX"#[l]Jl,il;:l'rIO u,{uuelalnel eped >lolofuaru 3ue,( uelluqred uelqeqa,(ueru 16 eped eU r1eqru"ueru uuSuap e.(ulnfuelag 'qsp 'ueSorptq n13un1 trep 1edo1otu.ra1 'uor1>1a1a Eunqel rrep Epolpl seueurad {nlun ue{eun8redrp nIIEI 'ue{eun8rodrp Eserq rur uenped ohtg/ogs rcdueg 'ue{senuau Eue.( e.(uuetelna{ uep II€q qlqal {Uuoq ndrueru ru,{unduaur 1de1e1 16 ue8uep uelSurpueqrp 8uern1 e,(uuu1en1e1 ohtr-,t uenped 'qsp 'se1e8 sn>1Eunqral lu,&\e{ 'uor11a1a 8unqu1 uup prr8 'uesaJonu ndruul uup llJlsrl nduel relrd lu,tteq 1n1un tuledlp A\ lely\e) '%S90'0-S0'g p33ur1 ei(uesrs ueEue8el eSSurqas ,O,lV uep zgr5 uuEuap doplp lrt le,ue{ e,(ulnfue1eg '1e,tel {nluaq tpuluaru t8Eut] rnlu;adurel eped 4re1rp uereluduod qelalos uep {IJlsrl snre IJrlBIp EunsEuey uelpntua{ 'Eueluq pe[uau: sa:drp uerpnlua{ e,(uzpts4o trep uaSo:plq qalo Is{nperlp 1y\ )nqng
uAuuunpud uup
A\ I'Z'8
'lsp 'eU 'oN qelo Iln{llp A\ rlzlep" r8Eullrel JrBO {ltll redundruaur 8ue,( rueEol "JZ'eL Jnsun €Julue rC 'uJopou Eue.( lnqnq tErnplau e.(ulqel u€{Et"lrp lnqosJal ueryetey 'IIJlsll ndruel rJep re[rd lu,ttz>1 uulenquad eped uuus Euu.,{ 1tu1a1 uuleun3;adrp "loq uep 'qepuar rnluradural eped 1a1n rpefueu uup rE8url rnleraduel uped uduallp 1€dup Inqnq {ntueq rr?p ratursrp Eue,{ 16 ue{nuaueu a8prloo3 016I unqul tuplpg
;EBup rJBr
').000'Z
redrues
{llq
uuqug
u€Euap urz8ol
reludueu ledep Sued lgerE uelelec ueleun8radrueu larxJar sE{E{Iad uep ue:alurs
I9I
eprqrB)
Z'8
seued
€'8
V" 8.
Logam Dan Paduan Dibuat Dengan Teknik Metalurgi Bubuk
Tabel
t
2.35 Sifat-sifat
berbagai karbida. TiC
Kubtd"
Titik cair ('C) Titik didih ('c)
3.87'7
Masa jenis (e/cm3;
Kekerasan (kg/mm2)
3.5 30
3.500
5.100 6,80
4.300
.2.600
2.400
7,85
140 2.867 4.300 6.000 I 3 -
2,830
:.s00
4,s2irs,sols,io lrg Lr"g_l_, r*
ditunjukkan pada tabel di atas, tetapi karbida yang disinter dengan mempergunakan bubuk WC ditambah pengikat, mempunyai sifat-sifat yang lebih baik dari perkakas yang disebut di atas. Karbida yang sekarang dipakai adalah paduan dari WC-Co, WC-TiC-CO dan WC-TiC-Ta (Nb) C-Co. Sekarang di Amerika Serikat sering dipergunakan perkakas cermet dengan komposisi dasar TiC. TiC lebih keras dari pada WC dengan mampu mesin yang lebih baik, tetapi lebih getas. Yang lebih keras lagi adalah perkakas yang dibuat dari intan dan perkakas komposit intan. Sekarang perkakas keramik yang dibuat dari Al2O3 yang disinter telah juga dipakai di samping karbida. Al2O3 mempunyai titik cair 2.000oC, yang secara relatif rendah. Keuntungannya tidak memerlukan pengikat pada penyinteran. Selain bahan tersebut telah dikembangkan pula borida, nitrida dan silisida.
8.3.1
Paduan WC-Co
Struktur paduan WC-Co terdiri dari partikel WC yang merupakan kristal-kristal bersudut dan Co sebagai fasa dasar pengikat. Co biasanya ditambahkan antara 3l0%. Paduan ini terdiri dari WC *0 (larutan padat dasar Co). Kalau C berlebihan terjadi karbon bebas atau grafit kalau C kurang terjadi presipitasi fasa 4 (W3Co3C atau WzCorC). Makin rendah kadar Co, makin mudah terjadi presipitasi, oleh karena itu perlu berhati-hati agar tidak terjadi dalam hal kekurangan C. Gb. 2.69 menunjukkan perubahan kekuatan lentur dan konstanta kisi fasa dari spesimen yang terbuat dari bubuk WC dalam ukuran l.3pm (senyawa C:6,lo0/o karbon bebas: 0,15o/o) dan bubuk Co ukuran 2 pm(kadar oksigen: 0,6yo) dengan bubuk karbon 0,650/0 dicampur dan disinter dalam vakum 1.400"C. W yang terkandung dalam fasa ini diperkirakan berada pada kisi fasa 0. Dalam daerah dua fasa WC +P dengan jumlah C 6,00-6,20yo (komponen WC adalah 6,l2yoc), karena meningkatnya C, W dalam fasa pengikat menjadi berkurang. Pada atau di bawah 6,00yoc fasa 17 muncul dan pada atau di atas 6,22yoc karbon bebas muncul. Kekuatan lentur menunjukkan harga maksimum sekitar batas kadar karbon tinggi (6,20%oC) dari daerah dua fasa, dan sangat berkurang di daerah tiga fasa, dan kalau karbon bebas muncul akan berkurang lagi. Dalam paduan WC-Co partikel WC umumnya disebut fasa cr. Kalau WC ber-
butir halus l-3 pm, butir tersebut dinamakan fasa cvr. Paduan WC-Co berupa fasa er yang mempunyai kekerasan tinggi. Karena temperatur penyinteran tinggi dan waktu penyinterannya juga lama, akan terbentuk fasa or yang berupa kristal bersudut dan kasar selama penyinteran. Ini dinamakan fasa crz yang kekerasannya rendah tetapi liat.
Kalau karbida yang disinter dipergunakan sebagai perkakas, maka kekuatan tekannya disangsikan. Gb. 2.70 menunjukkan pengaruh komposisi paduan dan diameter partikel WC pada kekuatan tekannya. Dalam kedua hal tersebut kekuatan tekannya menjadi maksimum pada 4-6o/oCo, dan dengan butir WC diameter 1,4-1,7 pm kekuatan tekan maksimumnya sampai 500 kgf/mm2. Karena ukuran partikel bertambah dan kadar Co bertambah, pengurangan kekuatan tekan cukup besar.
q€l?pB of,-J,^N uBnp€d BIuBln uBBunEEued 'uEursaurad sB{E{Jad {nlun 'JQ Iu[ BJBJoS Euernlraq ueseJe{e{ o3 rupeq e,(u -telEuruaru BuoJs{ 'nlualrol Jllnq usJn i{n nulBx 'of,-f,.{\ uunped u"s8Je{o{ dupuq:a1 J.1[.runq ueJn{n qtnruEuad uellnfrtnuaru lL'Z'qD'V IIe^\{JoU BIB{s u"ssJe{o{ ueleun8radlp Euuesl relulsrp Eue,( EpIqlB{ IBJIS-BJIs tsenpneEuau tuel"C
uunpud uesue1e.1 ePud
-36
'(t tg '(ssot) z :'11p puepng '1) o3
stet3l/{
'f
f,AI rllnq uarnrln qmr8ue6 (ru/)
It'Z 'qJ
C,,1t.Irlnq ue.In{n
L99nt
z
o3 /o9Z o:) YnoZ\*
o) o)
I
lI
'(zts (wat) po^oll?taw r 'I?tew 'zrd
:'I{p raurer;
'S 'D) oJ-JAl
uunped lJBp uc{ot uulBnr1e{ upud o3.rupu1 que8ue4 0['Z 'qC
(ruri t'S :g uep '/ g'g :tr 'utfl 6'1 :g'rttrl 2'1:7 'wfl p'1 :1 'J,^A U?p elur-?l?r :r1nq uernlg)
(%)
o)
0e0z0I0
-
FA oo xo
o/"91
i( o
o/ozl
oor
^. B o
7r
xp)
A)
s
00,
qx'
00s
'(r9r (s96r)
'H) of, 1u46ued usul;.tup (6f 6e '99 Og6i 8e slelol { 'cog 'de1 'f :'{{p IInznS !s!{ Eluutsuo{ uup Cofi)}t upud relulqp of,%0I+f,41 uunpud rnluel uBlBn{aX 69'Z 'qC 3og6P1 .rn1e:edrual ePed returslp u€npEd ePed 316 we]P-P Jo/o 0O'9 09'9 on'g 0€'9 0Z'9 0l'r9 -------r------
ffi-T-
JA\ {nqnq X
X p
9I 'S
r'8
o
D
x F
o
ePud
uulqeqtuellP
09'0 0s'0 0r'0 0t'0 0z'o
l% +d+u)
0I'0
3A\+d+t)
o
ZI.Z
!D
0ss'€
:l,r'*
!0
oA'
09s't
-ad
BSEJ rs
X o
i\
0l.l
-rI ?luBlsox
s tD
8
!o
08r
0rs't
06r 0t7,
0c
m
tz'tt
t,
x A' o
089't
0zz oez
o
o o
onz
d\
!0
p 6 o m ,<
xo
0a
I
E
092
lauraf, s?IEUad uep ue:eluts
[91
€plqr?) t'8
8.
Logam Dan Paduan Dibuat Dengan Teknik Metalurgi Brbuk
Dipergunakan untuk pemotong yang disolder berbagai pemoung, rimer, gurdi, mata bor untuk pertambangan. Kalau kekerasan diperlukan, dipegunakan prosentase Co 3-10%. Di samping penggunaan tersebut dipakai juga untukalat ukur, rol, komponen tahan aus, bola penggiling, dan penggunaan-penggunaan ldnnya.
8.3.2
Paduan WC-TiC-Co dan paduan
WC-TiC-TaC{o
WC larut padat pada 72-75o/o dalam TiC, sedangka TiC tidak larut dalam WC. Kalau larutan padat TiC-WC dinyatakan dengan (Ti.V)C, pada75/oWC atau lebih,
ada dua fasa (Ti.W)C+WC, sedangkan Co meru.rakan fasa pengikat. Paduan (Ti.W)C-Co mempunyai kekerasan tinggi tetapi terhu getas dan kekuatan lenturnya rendah. Menurut hasil pengujian paduan TiC/WC =15179, di mana Co:4-25o/o, paduan (Ti.W)C-WC-Co pada 2jo/oCo, kekuatan snturnya mencapai 160 kgf/mm'z dan dapat diperoleh paduan tanpa reduksi sampa:kira-kira 500oC. Kalau TaC ditambahkan pada paduan WC.IiC dapat diperoleh paduan yang mempunyai TiC dengan WC medium dan TaCyang larut padat, yang dinyatakan sebagai (Ti.Ta.W)C. Strukturnya sangat seruprdengan struktur paduan WC-TiCCo. Gb. 2.T2menyatakan pengaruh kadar lsQcerhadap kekuatan paduan WC-TiCTaC-Co. Dengan penambahan TaC sebanyakT.!a/o mol (1,750/6 berat) kekuatan lenturnya dapat mencapai 30 kgf/mm2 atau lejih. Paduan WC-TiC-Co mempunyai keuletan yang lebih baik dan kekuatan tempratur tinggi lebih baik pula, oleh karena itu penggunaannya makin lama makin lua.
9,8 tt ,2 160
6
140
6tr
ii
6oo
rzo 100
TaC (mol ?6)
(Ti. Ta.
'O
C 22
vol%*56 vol%WC * l3
volg/oCo
Tl pada kekuatan lentur WC-TiC-TaC-Co paduan tiga fasa (G. S. Kreimel; grengtl of Hard Alloys Consultant Bur., N. Y. (1968), l4g).
Gb.2.72 Pengaruh kadar
8.3.3
Cermet TiC
Kalau bubuk til disinterbersama bubuk Ni dan co, bubuk logam dapat cair, jadi diperoleh padun sinter. Bbuk TiC mula-mula disinter menjadi paduan dengan 30-35yo keporusar, kemudianli atasnya diletakkan baja kecepatan tinggi, Ni dan Co, maka rongge-rongganya ahn terisi pada temperatur tinggi. Paduan ini terutama dipakai sebagai oahan tahan temeratur tinggi untuk sudu turbin atau nozel motor jet. untuk perkakas dipergunaan Tic-(Ni+Mo), dsb. Kekerasannya lebih rendah dari pada bahan keramis denga dasar AlzO: tetapi lebih tinggi dari pada kekerasan karbida wc yang disinter, deran kekuatan lentur yang medium, oleh karena itu bahan ini dipakai sebagai mata ahat pemotong.
enp ?urEl3s J"00z.I eped Jalursrp 8ue.( uenped rJep uBIqBqurelrp 8ue,( rnsun qelunl uep sruaf eseru '4t:e1 u€lEn{o{ eJeluB ueEunqnq ue>11nfunuau VL'Z'q9 'uura1uilu -el saso:d ledecJedueu 8ue.( ue.uec teEeqes tseq rllnq seleq eped Is{alosJal BJaJes 'r.:',r:,iu d-al {rl{elno ueJrEJ nele (3"671'I 'g%8'g) g-ed {Il{elne ueJlec r-1ew'o/ol
-:iIas aurseru-Eulseu u"{qequellp d n31B g Ipedes ure8o1 ue{nq Jnsun lI{IpoS '%8 r€llles E-,(uueEuu[uedred uep .utu/13>1 0Z 'ledac"JI{-erI{ le{Eutu ? iu{u€l uplen{e{ 'g'9 ertl-u.tt1 qelepe userq 3ue.( ueroluls slual ?sery -:iu ,ednros Eue,( leq ue>llntunuoru rledurt eEreq elres ue8ue[uedrad uep 'stuaf eseur uuiuap snrnl Eurpueqas lelauruaru ussEJals{ uBp {IJEI uelen{e) 'ueSorptq uerqe rugl€p ruel nles e1ggles f,.00l.I eded Jeturslp Eue,( rsaq {nqnq reEeqreq {Iug{eu 'qD lEJrs-lEJIs uep u€JeluIS sluol Bselrr eJBluB uz8unqnq ue>llnfunuaur E;Z 'lauEeur ugq"q 1n1un rlredas snsnq{ uz€un88ued uped seleqrel €,(uugeunEEuad eEEuqas uep IIuoqJe{ Ier{sru saSOJd uu{ednJeu Eutsuru-Sutseu 8ue,( 'uzden?uad sesord {nqng sesord ,esr1or11ala sosord ue8uap qeloradrp lEdep Iurnlu leEues Eue,( tsaq
'senl
qrqel rpetue1ll {nqnq tErnlelaur ueeunE8ued qBraEp uleu 'eturtl Islsoduo{ dBllas rJ?p {nqnq reEeq.raq ueSuap qaloradrp ledep 'ueuoleSuad sesord IEJIS €uaJBX '{nqnq uel? u€BlulurJed sBnlredueur ruI {Iu{el '1edec ueEuep uelurEurprp uep uellordrussrp 8ue,( JrEs rseq IrBp lenqlp 'n1rc,( ueluroletp Eue,( tseq {nqnq ueleunEredtp Euereles tdele} 'ue8urp8 >1ere1 {nqnq uep ltltu8eru IJ€p uoqJu{ uerslnpared ueSuap l€nqlp Eue,( rsaq {nqnq reledrp Eselq n{€q ueqBq teEeqes lsaq IJBp uuJaluls u;seur
uauoduroy I'r'8
nrBq ueqeq uzlenqured ru€lep >1e,(uuq 8uefunueu uele ueldureqrp {nqnq Grnpleru u>1eur 'e,(usnJales uep seuud uequl llsodruol uenped ,suued u€qel uenpzd 'rE8url uzledecel etuq ueeunSSuad qoluoc rc8eqas 'e,{uute1 Euu,{ rln{llp ueEuequreryod nles 'snral nleur {lu{el ue8ueqruarpad 'e,(uln[ue1ag 'qalorodtp ledep qepns 111nlul111nle uunped eEn[ 'tut nreq-nr€g 'ueJe]uls Iseq q"lales u?lnJn IIIeI"p .ueleun8redrp eSnt 1e,(ueq ueJaluls eEeqruel IJep lEnqrel ?ue,( uauoduroy '€.(uueeunSEued senpedureru uB{B Iul 1eq '}enqlp Euepes rEEu1l uelepedel ue8uep Jeseq ueln{n ueuoduol 'ueedrueued )tlu{el ru€lgp ueEuequraryad euerel tdelel 'tstserd le?ues 3ue.( uep IIJo{ ueJn{nreq uauodtuo>1 sp"d s"leqJel L{Ise1II Jelulslp 8ue,( utsour ueuoduo{ ueeunEEued e.(u1ntuela5 'eteq u€lenqtued eped uepurqlp Iul Ieq undnelu,tt ue{qeqtuellp ledep d uep n3 e'(uuruud -run .u?np?d rnsun ue{qsqrueueu {n1un ue{lseJuBlulp {nqnq tSrnlelaur suql qeloradueu 1EJIS 'f, uE{q€qruEueu ueSuap zteq le3rs llsIepuolu 8ue,( e.(u1e3ls-leJls 'uere1ur,(ued ueauep lEnqlp 1z'(uuq 1n1un ueEuuepueJe{ u?IednJeu Iul I€H
Surpd Euuf ueuodruo{ qElepe rseq rJEp lEnqJal Suef nlualral ulsetu uouoduo)
JAlulsIp Euu,{ ulsaur
uauoduox ,'8
'se1e1rad rcEeqreq 1n1un rc1edlp uep 'Inqnq 6;n1e1eu lru{al InlEIeuI tue3o1 {nqnq ru8eqreq ue8uep ueIllsoduo{Ip uelul {nqnq e4uru 'etunp Ip epe €OzlV r?sep Eue,{ uuqeq Erelu? Ip sEle{ Eurled 3ue,( ueqeq qel€pB u€lul 'sBJeI I{Iqel uenped
s€{e{tod )rJ luel"p 1e4r3uad eseJ e,{uepe sueJe{ tde1a1 'egz1y trep qeq uped u"{E{nua{Ip u€{B Iul IBq tcutredrsl qlqel eruces JII AI"{etu
sere{ qlqal
uu1u1 11soduro1 uunpud uup
rozlY {llrrura{ rusup uzqsq uu8uap sB{E{Jed ,'€'8
ralurstp 8ue,{ utsau uauodtuoY 7'3
7
8.
Logam Dan Paduan Dibuat Dengan Teknik Metalurgi Bubuk
35
* *
28
2l
26
o
d
t4
o\ 'r)
o
d)
d
(d (6
7
il a
0
V
t
60
l8
t
t4
A
l0
A
(6 cB
o
o-
6 .,
45678
80
Masa jenis (e/cmr;
9ro o -io
60
!
Iro
50
E+o
40
H
b30 I
o.
l(20
U 20 (!
cg
o
30
b0
l0
d
4 5 67
8
\.1
Masa jenis (slcm3'1
Gb.
2.73
Masa jenis dari berbagai bubuk besi disinter dalam hidrogen pada lIfi)oC unluk 1 jam dan sifat-sifat mekaniknya ( .,, O, dsb, menunjukkan berbagai tipe dari
sumber bubuk) (A. Squire: Tr. AIME
l7l
(1941),485).
30E E
I
o
jtb0
b0
o
8
20-+
€EE-
(g
(! 6
d
(B
z
4
Masa
Jenis
Kekuatan
Fe-B Fe-P
+ -.-
l0
v
tarik Fe-B -v-
-* 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
(d
-? o
Fe-P
1,2
Gb.2.74
Pengaruh penambahan B dan P pada masa jenis dan kekuatan tarik dari besi yang disinter (F. Benesousky: Planseeberichte f. P. M. 3 (1955) 57, P. Gummeson: Perpective in P. M. 3 (1968) 304 (Plenum Press)).
B, P (%)
jam. Selain dari pada besi sinteran dipergunakan juga baja sinteran. Baja karbon sinteran yang dipakai adalah Fe-Cu, Fe-Cu-C, Fe-Ni, Fe-Mo-Mn, Fe-Mn, Fe-Cr dan sebagainya: Sekarang baja kecepatan tinggi sinteran sedang menarik perhatian orang. Cara utamanya yaitu bubuk logam yang bersangkutan dicampur dan disinter, tetapi kadang-kadang baja paduan yang dibuat dengan proses pencairan dibubukkan dengan proses pengatoman dan kemudian disinter.
\,
'(ttst '(osot) t9 ''rtrohl ].S u.*:Ef '1 'aqeuetel6) (0€ llo [qoill :uB{{nsErrrlp 6uui( 1u,{u;1q) {B,{u$I Isllp rrr.ED trii uS%gI-nC uulcfuBq suq{ IBJIS uup {u,(u!tu rBpE{ Br}uE uu8unqnll SL'Z'qD (ulru/u 'zwr l$i) Ad 00sz 0002 00st 0001
009
(.tuc73a>1 ueauu8el
0n
0E
0z
0r 7(
o o
x
Z,O
@
I'0
EueSSuedr6
€'0
0 o/olon t ,/"lon 6 o/olot, il
/olot
{sfulul .r?pe) l?.(uru rep") 4e,(uru :epey
ZZ 1e,{urtu :epe;
0z
,J
o
x
0n
08
e
09
"
001
o
o ID
o
ozl
(uar:llrllTfi relnd ueledaca>1 ueEuep (ruc7a>1d) ueqeq uu11u4:ad r.uulep uulEuypuzqrp uBIBluEq 1BJIS 'lnqasral qotuoo uped >ledruel llredas 'suorq u?lel -uEq leJrs-pJrs uernrlnEuad gseq uellntunlrp 9L'z'qD BpBd qoluor rcEeqa5 '{?l(ullu
SunpueEuaur Euu,( ueplueq {nlun re4edp eruelnJel Eued 'qsp qd-nf, 'lV-nC 'uZ qelepu lunqlp Eue,{ ueralugs e8equrel uunpud
-lN-n) 'lN-n) 'uZ-\)'uS-nJ
eEequral Iseq uu{nq usJeluls
uenped (t)
uauoduroy Z't'g
'2,(u1u1ed rnrun Euu[ued utleru IlueqJel Eurres ulleu 'yluaqtluaqral Eue,( ueeun8Euad eped eurelnJel 'ueJrucued saso:d llssq IJBp tEEutl qtqal u"lepe{ rc,(und -urau Euu,{ rEEurl ueledacal uteq u€Jalurs qBIupB {IJBUaIU Eue^{ qoluoc n}Bs I{BIBS 'rEEull 6ue,( lsualsge qeloradtp uerldereqrp rpef 'tseEorEas undnelu r1]nq uereseEuad rpetrsl 1epr1 ruEu 'qupuar rnleradural eped ueraluduad rcpureur ueEuap lenqlp ledep uuJelurs uauodruoy 'rsepls{o depeqral Ileq-lleqJaq snJeq ueJaluduad eruelas rdu1o1
'4rcq l"JIS-leJrs uelllseqEuaur ue4dereqrp uup sltuouo{e BJ?Jes ue>13un1un8uau
r) uup UI { uuqequreuad '{rcq qlqol IN ueqequreued t8Eutl stuof esuru uauodruo4 rEeq rdu1a1 'nJ ue{q€qurelrp ue4u,(u"qe{ 'uenped efuq t8eg 'JBSoq uern{n uauod -ruo{ lunqruau uelurlEunuroru Eue,( 'ueedurauad ue>1n1"llp IBInLU Suereleg 'pce1 e,(uleraq oseluaserd rdelel 'resaq uouodutol qelurnt eSSuqas '11p 'utcutc 'Jntu 'tue1 {nlueq tuepp uele,tueqel ueJeluls tsaq ueuoduroy 'rErE zpo.r luedas lrco{
"pueq
'u[ureEeqes
uep lrqet ursoru '41do uerunJlsur 'ro1ue1 utseut 'BEEuel qeunJ 1u1sq uulepred Inlun u?rpnua{ Iqour uauoduro>1 1n1un ruledlp uuroluls Iseq IJBp utseur uauoduro>1 rrep uesrad qnpd
qntnl
'rsaq qBIBpE JoluISIp Eue,( utsaru uauodruo4 ue1e,(ueqey Jelursrp ?ued urseur
L9T
uauodtuo;
p'g
8.
(2)
Logam Dan Paduan Dibuat Dengan Teknik Metalurgi Bubuk
Paduan aluminium sinteran
Al memiliki hantaran termal yang baik.
Paduan
Al-Cu dan Al-Cu-Si
dipergunakan untuk bantalan peluru jenis yang dapat mengatur sendiri bagi motormotor kecil. Bukan komposit Al-AlzO: dibuat dengan memanfaatkan sifat bubuk Al yang mudah teroksidasi, yang disebut produk aluminium sinteran (SAP). Di antara pa-
duan Al, kekuatan pada temperatur tinggi terlihat lebih unggul. Bahan ini dipergunakan untuk torak motor bakar, untuk penukar panas dan pelapis bagi bahan bakar padat dalam reaktor, dan lainnya.
8.4.3
Bahan komposit tahan panas
Diilhami oleh SAP, telah dilakukan sejumlah studi mengenai paduan yang diperkuat dispersi, di mana berbagai oksida halus yang stabil pada temperatur tinggi didistribusikan dalam matriks Cu dan Ni. Sebagai fasa dispersi, wisker yang mempunyai kekuatan ideal juga dipertimbangkan di sini. Pada umumnya dispersi yang seragam dan sangat pekat dihasilkan dengan jalan ekstrusi bahan yang disinter. Gb. 2.76 menunjukkan perbandingan kekuatan tarik pada temperatur tinggi di antara paduan. Ni-3o/eThO2 dengan Ni dan Hastelloy X, paduan Ni tahan panas. Paduan ini dibuat untuk sudu putar turbin gas pesawat terbang. Seperti telah dikemukakan, bahan berbutir halus dapat dibuat dengan jalan metalurgi bubuk. Tetapi beberapa macam bahan yang berbutir halus menunjukkan sifat super plastis pada temperatur tinggi. Selanjutnya pada paduan teratur ada fasa yang menunjukkan sifat khusus yaitu tegangan mulurnya meningkat pada temperatur tinggi, sebagai contoh ialah fasa NirAl (y'). Telah dilaporkan bahwa dengan mempertimbangkan hal tersebut di atas, satu bahan telah dibuat dengan menyinter fasa 7' yang berbutir halus, dan dengan memanfaatkan sifat super plastisnya telah dibuat komponen terdiri dari piringan turbin dan sudu turbin yang menjadi satu hanya dengan pemrosesan dua tahap saja. Karena dipakai pada temperatur tinggi tentu saja harus diadakan perlakuan panas untuk memperkasar butir. Seperti telah dikemukakan di atas dengan metalurgi bubuk, mungkin membuat komponen berkualitas tinggi. Di masa mendatang cara ini akan dikembangkan lebih lanjut. Sementara ini, ada beberapa produk penting sebagai hasil metalurgi bubuk yaitu ferit, magnit dst, yang diutarakan pada bagian IV.
;-E
("c)
800 900 1000 ll00 1200
1300
E o0
Hastelloy X 30
! JZ
6 cB cd
Ji o
V
Ni-3% ThO,
30 20
l0
Gb.2.76
Ni t.-/\-x_,_r*}}
1400 I 500 l 6001700
r
800 l 900 2000
2
100 2200 2300
Temperatur (oF)
Pengaruh temperatur pada kekuatan tarik Ni, Ni-3% ThO, dan Hastelloy X (R. W. Fraserdkk.:
Mod. Dev. in Powd. Met. Yol. 2, Plenum Press (1966) 87).
!
UflIAtITOd NYHYfl
III NVIOVS
'rspurquro{ IElueJ lu?l8p uelldold Jeluouou {B,{uEq Ircp IJIpJOI uelIdOJdIIOd rsesrJer.urlod lefeJep u?p In{eloru
HH
HHH trlll
(reuouotu) uoytlg
ualrlollod
3-C-3rrltl
HHH
IEJaE k)
.-J:3 HH '
lruq
re,uouoru
":iln,J:it'ffiHi
'Euulnreq eJscos Jn1{nJls uBnlBS qalo InluaqJel Bselq rarutlod uuqeg
reruouol4l (t)
'q"aeq rp uelselefip Euud rerutlod uuqeq rEzq rc1edtp Eutras stu>1e1 qelllsl ederoqag 'rEEult luEues efuseltsolstl'lnJBI estq undnele{ uep lnJelod 1uz epud 1nre1 1ep11 e{uunrun roullod ueqeq qepunfes ue>lEuepas 'qepual s"llso{sl^ tufundursru In{alour leraq lefundruau Eued ueqBq >leduug Suef lnrulad eped
1nre1 qepuor
'uedenEuad
eduel r1q1e deqel eped 'uoqrel tpeluaru suued ?uaJB{ I€JnJol n1I IsnJJoq BsIq {Bpll EuEd mqeg 'den8uoru {"prt uep I"lua{ leEues ueEuep rleJualr rarullod ueqeq uelEuupas 'uelseuedlp nepl denEueu nele q€puer sellso{sl^ ue8uep :pc lpefuau qBqnJaq qspual In{olour lereq 1u,(undurau 8ue( u"qeg 'qepual In{alou 1e;sq te,{und -urau Eue[ lrueEro ueqeq IrBp epeqreq Eue.( legrs-1u;ts ue4lnfunueu IIBIaSBU?s 'ueprrol uele{rJeq uep Juseq In{elour lureq m^(unduraru Eue,( raurtlod uBIiBg 'ualB^oI uB13{I uped uep q"rual qrqal eEnt'(9) uep (S) Iuedas raullod ueqeq eped utreleq sluelnral Eue,( 1n1a1orx relue efegr 'Euepul-Euepel ue{nuollp (f) uep (il 'Q) ue4Euepes 'raru11od u"r{Bq eped uelntuellp BsBIq (g) uep (S) '(t) e,(uerelue I( '{lqoJ-orplq u"1BII (4) 'qee16 rap uel u,ieE (9) 'ueEorptq uule{l (S) 'luu1proo{ u"}u{I (7) 'tuuEol u"le{I (€) 'uol uut"{l (7) 'uaprrol uete{l (1) :uelEuoloEtp zpuoq-epueq ru"pp Ip urolu-rrrole EJEIu? rp {rJeueru-4rre1 e,(ug 'uoJl{elo Buusedos {nluequeu {ntrun uoJl{ole nles uelEuequru(uour le{lJel ueEuesed IJ€p luo13 detles euutu tp 'uaprrol uele{I lnqeslp Eue,( 1zn1 Eue( lpeuoru-{lJel e,(uE qalo 1e>1ttp Euelnraq ?Jucas unsnsrel rnl{nJls u€nlgs qelo unEuuqtp raullod nluns e,(uurnun 'I{BpueJ ur{utuole leraq Eue[ e^Aufuas ueEuep uelEurpuuqlp Jesoq qrqal qnet Eue[ lnluoqued urolu qepunt qelo uelq"qesry lSunr Euu[ leJIs-lBJIs uep Jnl{nJls p.(undursru 'raurlod lnqaslp n11 rusaq Eue[ Inlalour leraq uuEuap ueqeg '000'0I ssl€ Ip 1nlalotu 1e:eq w,(undrueu Iruq-Ircqos rulg 'leres 'I11se14 uudnprqo>1 ruelep ueleunEradlp ?sBIq Eue[ e,{urcE"qas u?p
USI^IITOd NYHVfl
IY.ilS.IY.ilS NYO UflIAtITOd NWTI
I
1. Ilmu Polimer
172
CH, I
Dan Sifat-Sifat Bahan Polimer
i'' il C -C+ ,I I],
H I
N,C : Q+ I
I
H
H
Propilen
Polipropilen
Polipropilen dibentuk oleh n satuan monomer propilen. Jumlah satuan struktur yang berulang ini (n) dikenal sebagai derajat polimerisasi. Berat molekul dari polimer (M) adalah berat molekul satuan (a) dikalikan dengan derajat polimerisasi (n): M:a.n. Dalam polimer, berat molekul (M) tidak selalu sama akan tetapi berubah, oleh karena itu, harga tersebut biasa dinyatakan dengan berat molekul rata-rtata 1M;. Berat molekul rata-rata berbeda ditinjau dari cara pengukurannya. Apabila jumlah molekul (N) tersedia seperti pada osmometri, berat molekul rata-rata secara aritmatik dapat ditentukan.
MN:
DM.N DN
Dengan metoda hamburan cahaya, berat molekul rata-rata dapat ditentukan.
n7,,-D-y:l'l DM.N Selanjutnya, sehubungan dengan viskositas, berat molekul rata-rata il[,,, apablla viskositas intrinsik [rll:KM, menunjukkan nilai yang agak rumit yaitu sebagai berikut: _ fLM r+orylro
':L r** I
Pada umumnya apabila berat molekul terdistribusikan maka
M1"'<
Mv{Mw,
sedangkan kalau berat molekul tersebut homologus, maka il,I*:fur:lVI*. Seringkali nilai il[wlMN dipergunakan untuk rrtelihat keseragaman distribusi berat molekul. Nilai
yang lebih besar adalah untuk distribusi yang lebih lebar. Distribusi berat molekul mempunyai hubungan erat dengan sifat-sifat bahan polimer.
Molekul polimer disusun dalam satu struktur rantai seperti polietilen dan polipropilen, dalam struktur tiga dimensi dengan ikatan kovalen seperti phenol dan resin epoksi, dan dalan hal struktur hubungan silang seperti karet di mana sebagian molekul rantai terikat satu sama lain. Sifat-sifat termik dan mekanik dari polimer sangat berbeda tergantung pada keadaan.
Sebagai contoh, kebanyakan molekul rantai memberikan sifat termoplastik dengan menaikkan temperatur, dapat mencair dan mengalir. Bahan tersebut dinamakan polimer termoplastik. Di lain fihak polimer yang struktur tiga dimensinya terkeraskan karena pemanasan, tidak bersifat dapat mengalir lagi karena pemanasan. Bahan tersebut dinamakan resin termoset. Polimer yang dihubung-silangkan secara tepat dengan S atau lainnya, seperti halnya karet, menunjukkan sifat elastomer, dapat berdeformasi karena diregangkan dan kembali ke asal apabila dilepas. Beberapa di antara polimer rantai seperti polietilen, nylon, dsb, mempunyai molekul-molekul yang tersusun secara teratur membentuk kristal. Bahan tersebut dinamakan polimer kristal walaupun tidak seluruhnya mengristal. Temperatur di mana kristal dalam polimer itu
titik cair polimer. Polistiren, polimetil metakrilat, dsb, yang strukturnya tidak teratur secara stereo dalam keadaan amorf karena tidak dapat
mencair dinamakan
r':q :P€iu;ul E.iustue[ Eselu nll uueJul 'ueesnqurad ue8uep srueI eseru [calradruaru ,orunlol uep leJoq 1n1Eue,{u =r-edep turpeq-Euepel reurlod uuqeq e.{ulnlueles -:= iuu"t u"qpq-u"qeq uelEurpueqruetu {n1un 'Eurlued 8ue.( ro11eg qBIEpE srualeseru ':..-;r'".EJn(U nBlE lBqetu uep leqqrc'lBn{ qrqal uBp uBEurJ qrqel 8ue,( u€qeq leduprp -;nut qrqal 'euus 8ue,( eurnlo^ ruelep uulEurpueqradrq .uru1 ueqpq epudrrep ::!rl qrqal Euuas srue[ esetu uenlBs rad e8req nlr EuaJeI qelo '(€,S-I,7) 1lluers4 uep ,6-_'if qepuer qrqal qnut Edusrue[ ?s?I J 'rer.urlod legrs-1ugrs 1e,(ueq ue8ol epedlrep ESBru qelur rrefeledrp snrer{ urueged Euu.( 1e3rg :r18uu.iuaru euere{ 'e,{usrue[
sluof
BSBI
'{oooo Eurled 8ue.( ueqeq qrlrtuatu ledep -un Eurluad le8ues ?Ieu 'sele rp uellnqesrp 8ue,{ 1e3rs reEeqraq }er{rletu ue8uag 'pce1 Euu,{ lese8 uarsgao>1 re.(undruaru nel€ 'rse:qe ueqel ueqeq eduraqeg .{IJlSII
I I't
{ni
(lt
Ilentulp ledep uep rydolsor8rq 3uern4 'Ilrlsll uurelueq rpeluaru re8e 1enqry snsnq{ Eue,( uuqeq edereqaq rlenoa) '{llelsoJqela Breoes {rJlsrl rlenrural r.I€pnhJ (Ot 'dn>1nc 3ue,( uerleqrad nlrad n1r euerey 'uuEue8el e.{uepe rc1 -rasrp uep lnruled ueEuap snJeuelu snral 8ue,( Ieluo{ euaJe{ 1u1er qepnur ,1nre1 ledup 1ep1l nEIEX 'uelllarongerlalrlod rpadas snsnq{ ueqeq edereqaq rlunJo{ nluelrel wary-p lnreled tez 1nre1 u,{uurnuS 'lnre1ed depeqral ueqel Suern; (O '{rrueJe{ uep ure8o1 uEsEJo{e{ qE^\Eq rp qneI qrseru rde1e1 seral 8uu,(,reur1od ueqeg 'Euernl lu8uus 8ue( ueelnured ueseralay (S 'epe 'ueryleqradrp dnlnc snreq e,(uueeunEEuad eped '1nuero1 uep rue8o1 len{es {upr1 Jerulod uequq seued uuueqele>1 undnulel6 '{rtuBJeI uep ueEol uu8uap epaqraq le8ues Iul IeH 'seued depeqral ueqel Euern; (t
'qeJnrr qrqal Jarurlod uuqeq e,(uurnun (q '1sp (scr1so1d pauo{utat ssolSnqgf- 4gg) seyeE leres lunryedrp {llseld '(uoqrel lnqres) rsr8uad ue8uap 1aru1 srlseldtued tez ue8uep Eprropl [uvrrlod qoluo3 rcEuqog 'sen1 3uu,( r.I?reEp tuElup qeqnraq ludep legrs-1eJrs u,(urcEeqes uep rst3uad 'srlseldurad 1ez rndurecueur ueSuaq 'e.(uuulenqurad erec upud SunlueErel lenqrp ledep epeqraq dnlnc Eue,t lugrs ue8uap lnpord-1npor4 (S '(qsp'uepleoJongeJlelrlod :qo1
-uo3) 'rp1as lpq leJrs-leJrs re,{undureur Eued lnpord ue4pseqEuau uEIe {req Euu,{ ueqeq uuqrlrurad 'eltul{ tez ueuerfete{ uep Jre ueuuqute{ rue1ep rlu{as {reg 'u,(ure8eqas
(V
uep'uoqrel
ueJrlnq 'ue3o1 Inqros ueEuap e,(utndruzcuaur uepI uuEuep Jollnpuo{ lenqlp uEnI urlEunur Jerurlod '1req Eue,( {rJlsrl rselosr lBJrsJeq rerurlod etelue rp
1e,(ueg
(g
'ueEurr uup len{ Euereq lenq -uoru uelur4Eunrueur Buel'2'1-g' 1 n1re.( 'ryurere1 uep rueEoy uu8uap uelSurp -ueqlp qepuar reurlod sruef lerag 'lunqlp ledep lsn{ uep ueEurr 8ue,( 1npor4 (Z '{rru"Jo{ uep ure8o1 1n1un eped rJep qepual r{rqal uelenqured so18uo ue4qeqe,(ueur 8ue,( 'e,(usnrolss uep 'lsnr1s1a 'ueuelauad 'ue>1r1un,(ued ue8uep {elacrp ledep uuqeq qepuar Jllelar rnturedurol eped '{mq qelepu 1e1oc ndureyq (t :ln{rJaq rc8eqes qEIepB u,{urunurn eped :arurlod ueqeq seql leJrs-leJrs 'IBJIS rueJeru rcEeqrsq ueEuap
lura ue8unqnq rc,{undureur Eue('se1rur1e1srr1 ue{eruuurp ueplsu8ued leleraq .Jrotue du1a1 p1su1 rledruelrp {epll Eue{ ue6eq '1e1sr:1 reruqod tuel"C 'ueyseuedrp nepl {eunlaru uep Jrec {lll1 pfundueur {Bpll rur tueoelu rarurlod e,{uieqrly 'JJoruE reurlod
ue{Brueurp 'uernleroq unsnsJel Eue.( rc1uer In{elour ueEuep 1elsrD{ {nluaqueu tLt
sruel BsBIr'{
I'I
I
k-.
l. Ilmu Polimer
174
Dan Sifat-Sifat Bahan polimer
penting daripada bahan lain. Polietilen dan polipropilen mempunyai masa jenis lebih kecil dari air, yang memungkinkan membuat suatu barang terapung di atas air. pada nilon, poliester, polipropilen, polietilen, dan seterusnya, yang mengandung kristal, masa jenis di bagian yang berkristal lebih tinggi daripada di bagian yang amorf, karena itu masa jenisnya, tergantung pada derajat kristalinitasnya. Hubungan antara masa jenis (p) dan kristalinitas (1) dikenal sebagai berikut;
,:P'(pX \P,-
p' PO
di mana p adalah masa jenis bahan, p, dan p, adalah masing-masing masa;ienis bagian kristal dan amorf, y adalah kristalinitas (kristalinitas berat), dan p didapat dari;
,,: Tabel
(
p-
p'1
\P,- P,I
adalah kristalinitas volume.
3.1 Masa jenis kristal dan serat amorf.
Serat
Kristal p.
Amorf p,
(e/cm3;
(g/cm')
Selulosa
1,588
1,5 10
Nilon 6 Nilon 66
1,23
I,ll
1,24
l,09
Poliester
t,455 t,34
l,30
1,95
I,66
Vinilon Viniliden Polipropilen (Isostatik) Polietilen
),93
t,00
1,27
0,86 0,8
l-0,85
Tabel 3.1 menunjukkan harga p, dan po dari serat polimer yang khas. Masa jenis berbagai plastik dan bahan industri diperlihatkan dalam Gb. 3.1 (a-l), (l--2) dan (b).
Masa jenis nilon adalah l,l-1,14, poliasetal 1,43 dan politetralluoroetilen (fluororesin) kira-kira 2,2 mempunyai kristalinitas lebih baik, dan poliviniliiclen klorid 1,7. Sifat ringan tersebut adalah salah satu sifat khas dari bahan polimer lvalaupun ada perbedaan sedikit dari masing-masing harga masa jenis tersebut.
1.2
Sifat-sifat mekanik
Sifat-sifat'mekanikbahan polimer adalah khas dengan kelakuan viskoelastiknya yang dominan. Sebagai contoh, pemelaran (creep) dan relaksasi mudah terjadi, dan pada pengujian tarik slfat-sifatnya sangat dipengaruhi oleh laju tarikan. Sifart-sifatnya juga berubah karena temperatur, oleh karena itu dalam hal ini perlu perhartian yang cukup sebelum penggunaan bahan polimer. Secara sederhana, di bawah ini akan diuraikan kelakuan viskoelastisnya yanli merupakan salah satu kekhasan dari bahan polimer. Telah diketahui bahw,a dengan meregangkan film polietilen, perpanjangan tidak selalu sebanding lurus deng;an beban yang diberikan, dan pada penurunan kembali beban, sebagian kecil regirngannya hilang kembali, tetapi sebagian besar tetap ada yang tidak kembali ke panjang asal, karena bahan polimer tidak selengkapnya merupakan bahan yang elastik tetzpi mempunyai faktor viskositas. Bahan yang mempunyai kedua sifat elastik drtn kental disebut bahan viskoelastik.
7--
/ 'lrtsnpu! uBqcq uBp )tltsBld lu8Bqraq sruef BsBI^l
I.t .qg
{llsBldourol ulsat s!uo[ BsEh[ (I-u)
(rur7q
stuaf ese6g
zt0 L C_I
{!lseldronJg
L
lEIrrIBlalu ulsau
6I.I
prrrjB!lod
,r't-60'r
lPuoqr?{rlod
0z,r
Ietase ulsau
sz?'r
S8vlrrr,r, sv!
0r: r-66'0
oo'i-so'r
:auruodov
ualrdordrlo6
r6'0-06'0
uatrlsllod
10'r -90'r
rEAurl sruef ESEW
s96'0-r16'0 0?6'0-926'0
unrpau sruaf psEI l q?puer sru3[
sz6'0-0t6'0
I
?
ualrlelJod
ESEIAI
prrol{
I t't-€'l st't-9I'l tr'r-s€'r
uap[[JuJ^rlod
lEruroJ Iru$llod lDlas? IrurA urseu (rsrEuad ueEuep)
laqrslrlc
-J
c1a ulrru
Irqrs{eJJ
n{E) fJ
ulelEp {era8req {eJo} eu€III rp uIepaJed ueEuep €dnJes Iul IsH 'u?{upEllJp ?^eE n"I"{ Blnrues ueEpBe{ o{ 8,(uqnJnlas us{rtsqule{rp 1ed3p Euei( 4r1se1e r{?lBpB sESad rsel.u -roJaC '{EreEraq ledep Eu"1( {Bro1 ueEuep IBlua{ uBJrBo rsrJol rrrEperad qEnqas lepour qalo ue{813,(urp ledep uol^\eN sElrsolsr^ 'selrso4srzr Jol{eJ nl€ns rEEEqas .seEad qsnqes Iepou r{olo uB{Blef,urp 1"d3p 'e1oo11 uslrlsBloe{ ,11lsu1a Jol{?J nlBns IeEBqos 'ln{rraq IBq-lBr{ u"Euep uBEunqnqraq e,(uresep eped 4r1se1ao{sl^ ieJls-lBJrs lluruBrol lBdBp sElel IEEuBS lnqasJal lBJrs relurlod ueqBq BpBd rd?l 'uer1[uap IBJIs-trBJrs relundueur epEd uEqBq derlag ",(uJBsBp '{llselao{sr^ IBJJs surl{ qBJ€p€ nlr tueJerues uun{"1oy 'lnqasrel leJE{ uaruJad lrueleru qnreEuad uu{rraquou rnlureduel u"p rsutuJoJep nl{E1rt luJls-pluJrs depuqral {?[ueq .leJe{ 1ul pq ureleq 'uu{8ueEeJlp Jplns uup nleq rpetuaru uulu uulur8urprp nBIB) Il -Jadas Inluur.ueu ?r 'lep?d u?B{nrrrJod eped uelqnlelrp uep u"Ilepqrp ]nqesJal uauJad neley 'rseuroJop "puaq nfsl eped EunlueEral qeqnraq tBEuBS rur uenlelay .se1a8 ueqel"d epBd ufulEq Ilredos elur Euef ueqelBd uuelnurrad ueEuep qetBd uB{? el l?da, BrBJos ue4EueSarrp nepl rde1a1 'srdr1 uep Euefued rp€fuatu uB{B €r ,ueEuel enpa{ qelo uer{?I-ueqeFed ue4Eue8arrp {€unl uBp suued qrseu Blu"les lnqasJal 1are1 ueurad 8uolodes ne1e1 '(sr1se1d rseuroSopraq) rrpSuour lnqesJel uer{Bq lenqrueru rrrpues z,(u -lBJaq ?uoJu{ uEp s€llsolsr^ Jol{eJ ?uoJe{ u€{qEqesrp IuI IeH 'rJrpues e,(uleraq BUoJB{ {nlueq qequaq lees uderaqoq qelops rde1e1 ,u,{u4nluaq ruBIEp uer1ugaq ludep erel prel uarurad Euolodes uu>1Eue,(eqrp ludep qoluoc reEuqog
-uaures 'leEueq Eued
IruE{eur reJls-I?Jls z'l
9Lt
r l. Ilmu Polimer Dan Sifat-Sifat
Bahan Polimer
Bubuk kayu Anorganik Nilon Bahan
I
Kertas Tenunan
cetakan
Asbes
Grafit
;
6g1a5
L ttilon Bahan
Resin urea,
Setulosa
cetakan,
I
1,29-1,38
I
I,34-1,38
I ,34- l ,38
I,78-t,82
rSelulosa a
L
;Tanpa
,ii."..--]_
}1'#,:i'*
I
I
Asbes
f-
Serat gelas
_ silikon
;-
Serar gelas
L
-t,52
1,50-l,55 1,'.|0-2,N 1,9-2,0 1,10-1,36 1,36-2,1O
1,8-2,3 1,65
tr
L K..t6
Resin
I
Lr
Serat gelas
Resin epoksi
I ,47
I
pengisi
rahan _lcetal(an L
1,8-2,0 1,2-t ,3
1,48
Bahan f- pipa kapas cetakanl 4s6sg
melamin
1,3-1,4
I,6-1,8
cr
Tanpa pengisi
Resin
-1,42
1,20-1,23
jt
Kertas, tenunan
f- erb..
Pelapis--f
1,27
|,7'7 -1,81
?
Asbes
Masa jenis (e/cm')
(a-2)
Baja Kuningan
Logam
Plastik
Masa jenis resin termoset
Aluminium Titanium
r Termoset --l- Termoplastik LBu*
Karet Kayu Keramik Gelas
12345678 Masa jenis (e/cm3;
(b) Gb.
Masa jenis bahan industri
3.1 Masa jenis berbagai.plastik
dan bahan industri.
minyak kental menghabiskan sejumlah energi mekanik dalam aliran minyak kental, jadi energi tidak pernah dapat dikembalikan meskipun gaya ditiadakan. Di bawah ini dijelaskan kelakuan dua unsur sederhana dalam kombinasi (l). Sebuah pegas dan sebuah peredam disusun paralel seperti dalam Gb. 3.2. (2) pegas
'(1E!o1 lapo6) {llsulao{sl^ Bpuaq ue8uuEel-nl{B^r
B^rn)L't 'qg
o
0q
0,
0c
!)
:u?BI[eSJod urBlup uB{elEl(ulp Eue[, yg 'qg eped Iuados Is?turoJep E^Jn{ uelllseqEuaur u3{3 'nluauel nllBA\ r1ulalos uulEuelrqrp uep ue{Iraqrp (o) e,(eE nule)I 'rcletu puaEueu uB{IlBqJed '11airrxBIAI Iepou qalo ueEueEel lapour qelo ue{sulotrp qepnru Brecas ledup rularu uen{ele{ rses{Bler uulEuepos
fron
ei(urunurn 'ue{Isnlllsqnstp ufuurc1 uep ue8uu[uudrad 'rseslelar ue8ueEal '(daan) {nlun ueln{Euesraq Iepou rEeq :esep ueeurusrad {lls€la snFpoul C uup ueparad s"llso{sl^ uolsueo{ qBIspB /r eueru tp ueJelerued uu8uap uelqecedp qBIEpB
rul
.sgEad
tpc,
o:lc+tf;tt
r's)
^h_lp rp opi-"1-
Q't)
:llo^\xutr (
l Iepou eped
uup
:fton Iepou ?ped :ln{IJoq mEzqas ueutuesrad urBIBp ue1e1e,(u1p ledep
Eurseru-Eugsu1A1
'ueperad eped efie? ueEuap eruus seEed e,(uE uuuru ry uepered ueEueEaraseEad ueEueEar-ueEueEar qelrunf
:ue4elefueru enpe{ Euua 'reseq sIIIes u?peJod uep seEad uped ueEueEer Euelu Ip urupared e,(eElseEad e,(eg-e,{e8
qelunt
:uu4e1e,(ueu uuelrad Eue,{ 'lnqosral Iepou uup (l) ueEueEer uep (o) e.(e8 e:eluu ueEunqnq epudal leqllehl 'll3^\xel l Iepour qepp? snpal Euu,{ uep 1firon laporu q"lgpu ?ur?Ued Euea '5'g 'qC uIBIsp lgadas IJas unsnslp rueparad uep 'lleraxBl,{ lepol,\I
'f1or1ppo141 z'€ 'qc
€'0'qo
Jr
,+ L
cE
\ 1
lriln {rue{3ru leJrs-leJls
z'l
I
L
7 l. Ilmu Polimer Dan Sifat-Sifat
178
o^o
T: O0-e-
tu
Bahan Polimer
4t)---(l
-e
', .;
di mana r:qlc disebut waktu
retardasi (kelambanan). Kalau gaya ditiadakan, perlahanJahan dikembalikan ke keadaan semula yang dinyatakan oleh y-yoe 't', di mona /6 adalah regangan maksimal dari melar (regangan, kalau gaya ditiadakan), pengembaliannya bersifat eksponen. Kalau waktu retardasi (r) kecil waktu pengembaliannya singkat, sedangkan kalau (r) besar, pengembaliannya perlahanJahan. Suatu hubungan ditetapkan oleh keelastikan pegas (G) dan viskositas peredam (4). Yaitu apabila suatu benda elastik, dalam hal ini berupa pegas, adalah besar (lebih elastik), waktu retardasi singkat untuk mencapai pengembalian yang cepat. Bertentangan dengan itu kalau G kecil dan unsur viskositas (4) besar, r menjadi besar yang mengakibatkan pengembalian lambat memerlukan waktu lama. Jadi waktu retardasi (r) merupakan faktor penting untuk menunjukkan derajat retardasi dalam deformasi. Dalam hal serupa dapat dipelajari relaksasi tegangan dengan mempergunakan model Makswell. Kalau bahan dengan cepat dideformasikan dan ditahan, tegangan tidak berubah pada benda elastik, gaya tiba-tiba diperkecil (terjadi relaksasi) pada benda viskoelastik seperti polimer. Persamaan Makswell dipecahkan dengan dyldt:O seperti berikut: O:Oo€ (Gl4)t:Ooe-tlt
di mana o0 tegangan ketika permulaan diberikan deformasi yang cepat. Dengan jalan yang sama seperti pengembalian tegangan pada deformasi creep, gaya berkurang secara eksponen. Laju pengurangan tersebut tergantung pada waktu relaksasi (r) dinyatakan oleh persamaan yang sama seperti di atas r:qlG. Kalau waktu relaksasi (r) lama, yaitu kalau keelastisan pegas kecil (pegas mudah diperpanjang) dan viskositas (ry) besar, maka tegangan direlaksasikan perlahan-lahan. Perubahan waktu relaksasi demikian, adalah faktor penting yang menyatakan laju relaksasi tegangan. Ini disebut waktu retardasi pemelaran sebagai ukuran yang menyatakan laju deformasi yang diperlamban, sedangkan yang disebut waktu relaksasi dalam relaksasi tegangan sebagai suatu ukuran yang menyatakan laju relaksasi, tetapi sebenarnya adalah sama bentuknya, keduanya biasa dinyatakan dengan simbol yang sama yaitu
(r)' Tetapi, karena hubungan antara deformasi dan tegangan dalam bahan polimer sebenarnya tidak dapat dijelaskan dengan dua unsur sederhana di atas, maka diambil lebih banyak unsur untuk lebih memperjelas. Sebagai contoh, dalam pemelaran pada bahan polimer dengan memberikan gaya tertentu sering teramati deformasi yang diperlihatkan pada Gb. 3.5. Pertama terjadi deformasi elastik seketika, diikuti oleh deformasi melar. Setelah waktu tertentu apabila tegangan dihilangkan, benda uji seketika kembali sebagian ke bentuk asal, kemudian sebagian lagi kembali dalam waktu 1'ang lama. Tetapi ada sebagian regangan yang tidak dapat kembali setelah waktu lama. Cara deformasi seperti itu banyak diketemukan, suatu garis besar pendekatan yang sering dipakai untuk berbagai bahan mempergunakan model empat unsur kombinasi pegas dan peredam yang ditunjukkan dalam Gb. 3.6. Tetapi bagi bahan sesung,euhnya memerlukan lebih banyak unsur dalam model tersebut karena model dengan empat unsur masih belum mencukupi. Pada penggunaan bahan polimer perlu berhati-hati, karena sifat mekanik bahan polimer sangat menunjukkan kelakuan viskoelastisnya, yang berbeda sekali dengan bahan logam atau keramik.
dnlnc 8uu.( rc1tu uu{Ilequeu ue{IJel eped uuEue8ar 'uEqBq rJBp JesBp lEJrs nlBS r{€lBS r{elupE {rJe1 uElen{o)
nfetr EpEd SunrueSral r{EqnJaq
-ueiueipr ueEunqnll
{lrBt uBlBn{ay
l'7'l
'1sp 'ua8rslo '1a1or,t €Jlln rserper
:reqer {Bprl Eue,( rur ueq€q uepulq8uau 'qllldlp snreq Ilqels dnlnc Eue,( uzqeg (t 'ue8ue8el EUaJBI uBIBlaJ uz4qeqa,(ueur qEpnru 'ueseueurad n1{€^\ rpetral ue{elecuad IJep ESIS ueEueEeS O 'll"q-lluqraq snJuq lnqesrel ueqeq depuqral 'sn1nd e,(urtqle uep leler rpefua1 ledep ueEuu8al regasrp epqede rdu1al 'le{EuIS nlIE^\ {nlun u€qel ueqeq ede,raqaq '1sp uelleyrns uu8uap rte 'lnruyed '1e.(utru ruelep a1 ueldnlactp eltqedy (S 'ueryruued uBp ueuelauad ereluu ueqeq Is?ulqurol rputtal EueJeI UBI{BIala{ depeqrel uer1el {€pll rdu}01 uerelaruad uep €uuqropas 1tre1 ueEueEal tsele8uaur ledep 6ue,( ueqeq uderaqaq spv 'qalal uutlel {BpIt Euz,( uuquq t8eq u8nf uulllueg b 'e,(urcEeqes
uep lelasurlod 'uo31ns11od 'teuoqrs{llod llradas tE8u11 ledrut uulsnIaI ru,(undruaur Eue,( ry1se1d uelEuequrellp qelal Suerulas 'tdelal ue{V 'llceI e,(u4ed -ur ueuuqela>[ e,{uerzlue rp ederaqaq 3u3J?I }l3q-r13q eJeoes qllldlp snJurl uer{sg (g 'Euu:n1 leEe sele Ip lnqesJel qnru8ued 'rsuerutp e8tl ua1e,to1 uule{I ue8uap {nluaqlal Sued lasoru.ral 1t1se1d eEn[ uurlrurap uep 1en1 Eue.( In{olotu rclue ete? ueEuap ueSotptq u31B{I 1e,{ueq re.{unduetu Eue,( reurrlod uer{Eq eped 1de1al uu{V 'snsnql uetleqred nlred '1ee16 rap uB^ e,(u8 qalo e,(ueq uulrsern8guo{Ip uep qelual e^(u1n>1e1ou relue efuE Eue,( 'uapdordrlod uep uelrlarlod rEeq BtuelnJal 'ue8ueEal Ises{Elal uep uurelauad {llselao{sl^ leJls euaJey
rureleEueu BSErq uugeq 1e,(ueq
'lleuetp ludep
Eue,(
(Z
'rE8ull rnleradrual
uped ruledrp {Bpll 1n1un dn>1nc Eue,( uetleqrad uelnpedrp '1nrnq e,(useued uuueqelo{ EueJe) 'q€pual JIleleJ Suef rnleradurel qeraep ru€lep undtlseru
1e,(ueq Bpaqraq 8uupe1-8uupe1 'rnleradruel eueJ?{ qeqnJaq te8ues e.(ulegts-1e;tg (1 :ln{rJaq reEuqas qelepe e,(ulruelaur IeJIS-1EJIS eped tlredes :erurlod ueqeq ueuun8Eued tuepp u€IIJeqIp esetq 8ue,{ eduunlaqes u?l€Eulrod 'rnsun ledura lapo;41 9'€ 'q0
'{!lsulao{s!^ uvqaq (daao) zi
/ nlIBlA
lr.lap S't 'qC tl
F o
m m
{ruelaur lEJrs-leJls z'l
6LI
l. Ilmu Polimer
Dan Sifat-Sifat Bahan Polimer
tegangan, temperatur, lembaban, dst, sebab dalam bahan polimer sifat-sifat viskoelastik mempunyai kekhasan seperti dinyatakan di atas. Pada bahan termoplastik kelakuan demikian sangat berubah dengan penyearahan molekul rantai dalam bahan. Umumnya kekuatan tarik dari bahan polimer lebih rendah daripada umpamanya baja 70 kgf/mm2, duralumin 44kgf lmm2 dan sebagainya. Kekuatan tarik nilon 66 adalah 6,5-8,4 kgf/mm2 dan PVC 3,5-6,3 kgf/mm2. Pada resin biasa seperti polistiren, polietilen dan polipropilen kekuatan tariknya antara 0,7-8,4kgf/mm2. Sedangkan pada film dan serat sangat kuat, di mana molekul-molekulnya terarahkan oleh peregangan (lihat paragraf serat dan film). Gbr. 3.7 menunjukkan kelakuan tarikan dari bahan polimer dalam bentuk kurva tegangan-regangan menurut kekhasannya lunak atau besar, lemah atau kuat, getas atau liat. Dilihat dari kelakuan mulurnya ada tiga jenis kurva tegangan-regangan seperti ditunjukkan pada Gb. 3.8. Seperti ditunjukkan oleh garis OAr pada (a) laju perpanjangafn agak rendah dan meningkat sampai 0,5-2yo pada saat patah menunjukkan hubungan lurus. Bahan yang termasuk kelompok ini adalah fenol, urea, melamin, poliester tak jenuh, epoksi dan resin stiren yang bersifat patah getas. Pada jenis selanjutnya, yang ditunjukkan pada (c), OY adalah lurus sampai titik mulur pada Y, tetapi setelah itu memberikan perpanjangan yang besar sampai 100l.000yo, dan sebelum patah tegangan tarik meningkat dengan cepat. Kadang-kadang peningkatan terakhir ini tidak dapat teramati. Bahan yang termasuk kelompok ini adalah polietilen, polipropilen, poliasetal dan lainnya yang terdiri dari molekul rantai. Jenis (b) ada di antara (a) dan (c) yang tidak menunjukkan penurunan beban setelah titik mulur seperti halnya ditunjukkan pada (c) tetapi hanya satu titik infleksi, jadi beban meningkat yang akhirnya mengakibatkan patah. Bahan yang termasuk jenis ini adalah resin ABS, asetat, resin fluoro, dst. Kelakuan bahan tersebut di atas berlaku pada temperatur kamar (20'C). Kelakuan tersebut akan berubah banyak apabila temperatur berubah. Resin termoset
Lunak dan
Lunak dan
lemah
ulet
o0 o0
o
F
Regangan
6
oo
d o F Regangan
Gb.
3.7
Kelakuan tarikan bahan polimer.
'ileq-ueqraq nlJed n1r euaJe{ r{alo Jerurlod rpBfuel Bsrq '{rls?ldoluJel "pBd erqu-Bqil ueq?qrued 'JeruB{ JnlsJadrral Bpsd le{ap JnluJedr,uel €pBd undnslB^\ "1,'"pt rsrsuurl {}1!1 '1eun1 {llli) lnqasrel s€q{ rnleradtual srual pueEuaur nlrad .l:w1nd uer{Eq eped ryu1 '1rco1 efuqeled ue8ue8er uep lelEuruou {rlsele snlnpour uap qaed ue8ue8al 'lnqesJel rnleredtuel qeaeq rp n1r uuEuap ueue.r\BlJeg 'unJnueu eiulrrsela snlnpour egss e,{uqeled ue8ueEel uep ledec lelEuruoru uB{rJBl BUaJB{ rseur -lo-lep 'se1eq pEeqes (se1e8 rsrsuerl >l]tfl '1eun1 {1111) nluelJe1 rnleredurel du11os epu4 '(3) uep (q) '(e) 6'€ 'qD eped uelqnfun1rp rgades 1efueq qeqnraq ueEueEer-uuEueEal e.\JnX 'unJnl e[u1ue1 uelen{o)t uel1reurp rnleredural nBI€X 'Jesaq leEues lglseldoru
-rel urser eped rnleredrual qnreEued emqeq rp{-rTu{req ue{e{nuelrp qBIeI rnle;adrual qnre8ua4 (t) 'su1at 8ue,( ue8uelued -rad uuEuep (J) edll ue11nfunueur uule^{ueqa1 letslr{req ltlseldourrel ulsor eped'yog uep 3uern1 'lasorurel IIlsEId uep ue1e,{ueqeyyo11L-g'p n1m,( sunl qera"p eped epe u,(uueEue[uedrad 3og7 Bped 'Jnleredural uep stuel eped EunlueEral 1e,{ueq epoqJoq qeled redures ueryreued qelo rsetuJoJeq 'ureEol terue,(uaru ttdureq Jeseq qlqol tpeluaur s"1? rp lnqasJol eEreq eleur '1eros glradas qBJBJel dnqnc IBlueJ In{elour nepl tdepl u"{V 'zurur/g81r0I;gg7 n1le,( eteq 1n1un epedrrep qepual qlqal lnqesrel eErull '.ruu/381z0l x IZ-l'0 qeraBp rp {etelrel reurgod uBqBq eped Eunol {lls?le snlnpol,^l
'Eunoa {llsela snFpor.u n1re,( ry1se1a snlnpou r{Blepe IO snrnl ue6eq uped ueEueEar uep ue8ueEal eJelue ue8urpueqrod e1uu1suo1 'lnqesJel ruquruE derlas ueq 'lu48urueu rnleradruat elqede (c) a>1 (e) uen{ela{ rJep qeqnJoq Euues 11tse1doura1 ursar ue>18uepas 'n1ue1ral seleq redurus quqnJeq rnlersdrual undnep,n '(e) eped rueJerues uen{elo{ uellnlunuau loueJ urser rgedes 'uu8uu8ar-ue8uuEel u,r..rn1 urclep rnJnrrr
uEn{BleX g't 'qg
(r) (o/o) ue8uefued:a4
00s-00I -l o
0c A' 0a
lo
*-ol-
lv""-----(B)
(q)
(%) ue8uBtuedrad
(%) ue8uetu€dred
002-s
9-S'0
0
0
-l o
.l o
0c
0q
FO
0,
0c
0a ID
0)
,( Irusleru ]EJrs-lBJIs z'l
I8t
h
l. Ilmu Polimer Dan Sifat-Sifat
Bahan Polimer
1000 j
800
600
d-
utr d
- 300c
00c
400 3.0
20"c
50'c
2Nt
010203040506070 Perpanjangan
(a)
ABS t000
1000
.v .E
800
800
cg
:6- ^600
utr
600
il9t
400
tr
200
f
e:-
(o/q)
-30'c 0"c
20"c
-'50oC
dE
-.u 400 il ':L
01020304050607080 Perpanjangan
(b)
(o/e)
Poliasetal
Gb.
izoo
0 1020304050607080 Perpanjangan
(c)
(o/o)
Polikarbonat
3.9 Kurva tegangan-regangan.
(2)
Pengaruh kelembaban Pada umumnya pengaruh kelembaban serupa dengan pengaruh temperatur. Meningkatnya kadar air yang terabsorpsi cenderung memberikan hubungan teganganregangan serupa dengan pengaruh temperatur. Dengan bertambahnya absorpsi air tegangan patah dan modulus elastik menurun sedangkan regangan patah meningkat. Akan tetapi pengaruh tersebut kurang dibandingkan dengan pengaruh temperatur. Pada resin termoset dan resin termoplastik sama sekali tidak higroskopi, tentunya pengaruh air tidak terlihat. Akan tetapi, kadang-kadang kadar air rendah dan sur-
faktan dalam air dapat menyebabkan pengurangan modulus elastik dan meningkatkan retakan karena tegangan.
(3)
!
t.
Pengaruh laju tegangan
Telah diketahui dari berbagai bahan bahwa kelakuan bahan berubah karena pembebanan apakah beban itu ringan dan perlahan atau tiba-tiba, pengaruh tersebut sangat terlihat pada bahan yang mempunyai sifat viskoelastik seperti polimer. Kalau laju tegangan dikurangi perpanjangan bertambah yang mengakibatkan kurva tegangan-regangan menjadi landai maka modulus elastiknya menjadi kecil dan batas mulurny'a tidak jelas. Kecenderungan ini sangat terlihat pada resin yang fleksibel pada temperatur kamar. Makin tinggi laju tegangan makin besar beban patah dan modulus elastiknya sedangkan perpanjangan menjadi kecil. Jadi laju tegangan memberikan pengaruh besar pada sifat-sifat mekanik bahan polimer, oleh karena itu persyaratan yang ketat ditetapkan untuk setiap pengujian. Seperti telah dikemukakan di atas bahan polimer mempunyai masa jenis rendah dibandingkan dengan bahan lain, karena itu bahan polimer baik untuk produk ringan dan kuat.
i I
'{lrel r:-:ri:- ?ptsd gep JEsaq qrqol eSnt ue{e] {nlun Illssla snlnpou uBp {rJ?l uElEn>la{ ?:eiii?Ef JEsaq qrqal ue{el uElen{e{ E[uurnun 'reseq Euu,t rseruroJep rurep8ueur uuquq elzur 'n1us1ral rsrSuad 1ez EunpueEuou nE13 gca>1 8ue,( lecec 2,,::iidruaur raurlod u€qeq euaJEX 'IrJEl ueqeq uB{llBqa{ utralaq ue{el uBqeg
:a:z: ;un1od
uuuulauad upud 1ug;s-1u;gg
E
Z'I
'-ulu,';E1 gy-51 rcdecueu {n{41 u€lenle{ seleE leras qayo 1en>lredtp ueEuap qteq -.radrp tedep uelnlel IEJrS 'uure{erued urnleqes esluadtp nped ts>1egep 'reseq e,(uesetq uelnlual eped rslagep Euare) 'eteq trep e,(u 99771-gZlI et4-ex{ '.urut/;E1gg7'1 -0S qelepe u€Jnluel eped Eunol snlnpo141 'e,{uerelue Ip Eperoq nele 'ue{el u313n{a{ epudrrup IrJe{ qrqel rdelal {uet u"t€n{ol eped uup mseq qlqel {n{al u"len{o{ 'Z'€ '4tre1 ueEueEal turupEuaru Eue,{ ue6eq eped ue1n1e1 1aqe1 eped ue11nlunlp tlradag Buaru{ qeled uelqeqe,{ueur 8uef, qeltut I€q '{uel uelen{e{ eped uup J€seq qlqal qnet ue>1a1 uelenla{ raurrlod uequq eped e,(ulntueleg'(91'g 'qD sele uutEeq) ue>1e1 ue8uuEal rureleEuaur 8ue^( uerEeq eped tpetrel resaq 8ue,( uu1a1 ue8ue8el '1tre1 4n1 -un ue8uep ue{el {nlun {llsela snlnpou rerutlod usq€q epud e,{urunrui "poqraq rs{agap s^ ueqeq e,rrn1 epud snrnl srreE uep rs{euep qelEpE g 'rnluel ueqeq l&lBpe d Euer.u rC uarperE rrep ledeprp
gld
e
.Q:!!-'-
dt7
:U?ETU
-zsred rrep wdeprp {g uernlual eped Bunol snlnpory ' Ll-Sl:p ll eped ue1n1ue1tp e,(u -runrun 'n1 euare4 qelo'p l7 rtn 8ue1eq u€Jn{n lnJnualu qeqnJeq {n{e1 u?len{e) '.rn1ue1
uur[n8ue6
ndunl {ltll Breluu {erel' :7
0I't 'qg
rtn 8ue1eq 1eqe1 :p rtn 8ue1eq reqal :q quled ueqag :d
I
auErrr rp
(ueqeg)
,PQ 9:o 7dt
d
qelepe qeEual Ip Iou {lllt eped (o) unurs{eur {n{01 ueEuuSol 'qeEuel rp ue{rraqrp (d) {n{01 ueqaq uep zy uep ry epud ndurnlp rfn Eueleq
nelul '01'€ 'q9 eped uellntunlrp luadeg 'ueqeq ue{n{el
legrs mqela8uau nlJed
uarnlual 'uu1nr1a1 1u;19 Z'Z'l 'e,(ueuere>1 s"nl qrqel rpefuau e.(uueeu -n33ua4 'llqour uep Euuqrel lzmesad 'lysodruol ueqeq {nlun JaIuIIod ueqeq IeIeIuoIu ue4SunlunEueru 'rpe1 'raurlod uur{eq 1n1un 63ut1 qlqel qelepe sete Ip u8re11
srueI
esetr41
->lgrsads {llsele snlnpol^l sruaI
{llsuIe snlnpolN
ese141
-lgrsads {rrct uelen{e) {rJel u?lBn{e) {ru?I3ru leJrs{eJrs z'I
t8r
I
tI
,
1. Ilmu Polimer Dan Sifat-Sifat Tabel
3.2 Kekuatan
Bahan Polimer
tarik, tekan dan lentur bahan polimer.
Kekuatan
Perpan-
tarik
Modulus
Jangan
elastik
(kgf/mm'z)
(%)
(kgf/mm2x
10'?)
Kekuatan tekan (kgf/mm'z)
Kekuatan lentur (kgf/mm'z)
Resin termoset Resin fenol (Bakelit): Tanpa pengisi Dengan bubuk kayu Dengan asbes Dengan serat gelas Resin melamin: Dengan pengisi
4,9-5,6 4,5-7 3,8-5,2 3,6-7
1,0- I,5
5,2-7
0,4-0,5
5,6-12
0,
l8-0,50
23.1
8,4-9,8
Dengan selulosa
t,i,r
o,o-r,o
Resin urea: Dengan selulosa
4,2-9,t
0,4- I,0
4,2-9,1 t'7,5-2,1 3,1-4,2
o'rl'o
2,8-9,t
3-6
9,8-2,1
4
Resin poliester: Dengan pengisi (coran kaku) Dengan serat gelas Dengan serat sintetik Resin epoksi: Dengan pengisi (coran) Dengan serat gelas Resin Silikon: Dengan serat gelas
^7-21
0,2
<5
7- 10,5
7
8,4- t0,5 5,9-8,4 5,6-9,8 7-42
-21
15,4-25,2
t4-24 t2-24
rz,s-lo,
r
17,5-3 I
7
-11 ,2
7
-tt
,2
2,1-4,2
9,1-25
5,9- 16,I
5,6-14
10,5-21
7-28
t4-2t
7-8,4
2,4
10,5- 17,5
9,3-14,7
2,1
2t-26
l4-21
2,8-3,5
7- 10,5
7-9,8
6,9-9,8
Resin termoplastik Stiren:
G.P. Dikopolimerkan dengan
akrilonitril Resin ABS
4,5-6,3
1,0-2,5
2,8-3,5
8-11,2
6,6-8,4
I,5-3,5 10-140
2,8-3,9 0,1-2,8
9,8- I I,9 1,7-7,7
9,8- I 3,3
1,6-6,3
7,1-8,4 4,9-8,4
25-320
1,0-2,6
I,8-2,8
4,6-8,5 5-9, I
5,6-t1,2
25-2(n
2,1-3,8 0,7-1,4
90-650
0,r4-0,24
11-4'
200-700
l,l-l,4
2-40
2,4:,2
2,5-9,4
Nilon:
Nilon Nilon
6 66
Polietilen: Masa jenis tinggi Masa jenis rendah
t5-100
0,4-l
5,6-9.6
,)
0,7
4,2-5,6
4,2-5,6
Polipropilen: Resin PVC:
Kaku dengan pemlastis Poliasetal:
(Delrin)
3,5-6,3
o,7-2.4 6,1-7
200-400
l5-40 ext.75
5,6-9,1
7
-11 ,2
0,7-t,2 2,4-2,8
12,6
8,4-9,8
Polikarbonat: Politetrafluoroetilen: (Telfon)
5,6-6,6
60-100
22
11
1.4-3,l
200-400
0,4
I,l9
38
30
300
38
Baja lunak
Untuk konstruksi 0,1-0,2yoc
7
,7 -9,1
v 'urEI Blues nlBs IISBq ue{SulpuBqlueu IUEIEp I13q-l1eq nlrod ?{BIu 'II?q uBEuJp ug{dgplrp lgdgp {epll ueuuqequad nful sns€{ ed€reqeq IuBIep suere) .rtn EuEleq u"{r{81 ueEuep u€rfnEuad EreJ epe uB{I{el qnreEued leqlelu ,1sp "pEd .rE{"drp urntun pozl tuBlsp {BduI uellnEuad 'raluflod ler{ Iul "{qdreq3 nlBns qelEpB {edlul uelsnlex {nlun Surluad zrralu4
{nlun
uEqsq u€s?loEe{ rnq8leEuau
{Bdrul uu}En{ax
{!rBl uBp uB{aI
t'z'l
II't'qc
'sEued
rqnJ"Euadrp leEu€s {lls"ldourJal ueq"q 1eue1nre1 'ueqequrele{ u?p JnlEJadurel e,{u1rcu uuEuap IBnses q"quegoq Sunrapuac qelud ue8ueEar uep Suernryeq u3{e1 {nlun {llsEle snlnpou .qe1ed ueEueSel 'rnlnru lllll 'e,(uul€l IBJIS-}eJIS I1 -rodes eureg 'qe1ed qupntu 4epr1 rdepl Jnlnur '4e,(ueq IseIIIJoJepJeq Euu,( u2qeq {nsglu -ra1 4r1se1douJel ursoJ uep losotuJal urseJ ue{B{ueqey 'ueue{el ue{qeqeslp epedtrep qspnu qrqel uEJaseE euare>1 uEJn)uer{3{ nlr EuaJe{ qe19 'e,(ureseS uelen>1e{ IJup JBsaq qrqal IIB{ S-z e,{uurnrun raulod u€q€q ue{el u31€n{e{ n1l Eutdurus IC 'JESeq qrqol u"{el {n1un {llsBle snlnpou E.{\qBq Iu?raq rur'zQ> r0 lnpns Inluequeu /gog srreE raruqod ueqgq >1n1un uelSuepes 'X qurns ue8uep Eue,( lnpns {ntuequeu snJnl srre8 qeppe ,y y ueEol {nlun'll'€ 'qC epud uu>11n[unqO '1ue1 uu8ueEel uu8uap €peqreq leEues ue1o1 ue8ueEol ue1e1 ueqeq ItueleEuaru rarutlod u?qeq nEIe)
'rBlue{ JnluJedluel
eped ,urur/JEl,SZ-S ErI{-?rI{ JeuIIod ueqeq uu{el uB1Bnry>l'Vl*d rnlnlu u"lEn{e{
nele s,tBudr ueqoq Ilu"EEued rcEeqas r4,rnlnur ueqeq ue{eunSJadlp IuI luq luslE(I 'Jnc -ueq {81 du1e1 ueuelel euerB{ rsEr.uJoJepJaq Eue,( {1su1doruJe1 ulsor edereqeq epy
v
uap JnJu?q uuqsq ue>1qeqo,{uau 8ue,(
v
Q3>1)
sr{Eud
'(.ruru; pse Euudrueuad senl qBIepB urnruts{elu ue{el usqaq qBIEps srEud
-"o
ueuuesred uep ledepp
r, ue{el uelen{a)
t,lV
'ov 'ue8ue8ar-uuEueEel ue8unqnq B^Jn{ snrnl uu6uq eped'Ly uelnsnr(uad ue{e1 {nlun {Ils€la snlnpoy{ ueP qayo:adry
?
uep 'oV ue4a1 ue8ueEel
Iruelstu l?JIs-leJtS r',1
98I
t
1. Ilmu Polimer Dan Sifat_Sifat
r86
Bahan polimer
Umumnya kekuatan impak bahan polimer lebih kecil dari pada kekuatan impak logam. Kalau ikatan antar molekul kuat, atau berat molekul besar, kekuatan impak biasanya besar. Tetapi tidaklah sesederhana itu terjadi pada bahan sesungguhnya. Sebagai contoh, polietilen, yang berkristal dan mempunyai tarik menarik lemah antarmolekulnya tidak patah pada pengujian impak, hanya sekedar bengkok. polisteren bersifat getas dan mudah patah karena berbentuk amorf dan tarik menarik yang lemah antara molekulnya. Bahan yang kaku dan ketahanan impaknya rendah banyak terdapat pada bahan termoplastik yang mempunyai titik transisi gelas tinggi. Sebagai contoh, polivinil khlorid sendiri tidak kuat, tetapi apabila dikopolimerkan dengan vinilasetat, dikopolimerkan atau dicampur dengan bahan serupa karet mempunyai titik transisi gelas rendah, kekuatan impaknya lebih baik. Pada poliamid, poliasetal dan lainnya yang disebut plastik industri, kekuatan impak berada pada daerah 533(kekuatan impak Izod, kgf 'cm/cm2; ditakik), sedangkan polikarbonat mempunyai kekuatan impak 65-95, kuat dan sangat kental. Keramik umumnya mempunyai kekuatan impack rendah kira-kira 0,2-0,i sangat mudah patah, terkenal karena pengalaman sehari-hari. Bahan polimer kadang-kadang menunjukkan juga penurunan besar pada kekuatan impak kalau diberi regangan pada pencetakannya. Selanjutnya pada umumnya sifat-sifat yang diperlukan dapat diperbaiki kalau ditambahkan pengisi (filler) yang cocok ke dalam resin. Macam dan bentuk pengisi memberikan pengaruh banyak. Sedangkan pengaruh temperatur lebih rumit, yang menunjukkan harga maksimum pada temperatur tertentu, atau suatu peningkatan harga kalau temperatur itu naik. Harga impak itu menjadi besar dengan meningkatkan absorpsi kadar air dan menjadi kecil karena pengeringan. Kadang-kadang kadar air dapat memberikan pengaruh pemlastisan. Selanjutnya dalam bahan yang sangat mungkin membentuk sperulit atau bahan dengan butir kristal besar biasanya mempunyai harga impak kecil. Bahan dapat juga diperiksa dengan pengujian impak bola jatuh. Setiap hasil pengujian tidak selalu menunjukkan hubungan yang sama dengan kekuatan impak praktis, hal ini menyebabkan kerumitan cara-carapengujian tersebut. Oleh karena itu perlu memilih cara mana agar memenuhi maksud pengujian masing-masing, baik pengujian Charphy, Izod ata:u dengan bola jatuh.
1.2.5
Kekerasan
Istilah kekerasan sering dipakai, tetapi sukar untuk mendefinisikannya secara
tepat. Sementara dapat dikatakan bahwa kekerasan adalah "kriteria untuk menyatakan intensitas tahanan suatu bahan terhadap deformasi yang disebabkan ob-
jek lain." Ada tiga macam cara pengujian kekerasan yaitu: (l) pengujian penekanan, (2) pengujian goresan dan (3) pengujian resilience yang pada umumnya ditentukan
dengan cara tak merusak. Bahan polimer menunjukkan sifat kekerasan yang berbeda dibandingkan dengan logam karena sifat viskoelastiknya yang telah diterangkan di atas. Karena besarnya deformasi elastik dan pemulihan yang cepat, pada pengujian penekanan hasil
kekerasan yang didapat lebih besar
dari kekerasan seharusnya. cara pengujian
kekerasan tersebut dijelaskan di bawah ini:
(1)
Kekerasan Rockwell Kekerasan Rockwell (FIp) yang dipakai untuk menentukan kekerasan polimer adalah sebagai berikut: Mempergunakan bola sebagai penekan, beban mula ps diberikan untuk mendapat kedalaman mula, selanjutnya beban P diberikan untuk waktu tertentu (15 detik menurut standar ASTM) dan setelah dikembalikan ke beban
v
(uc) lEuoqrelrlod
€6r,{
uoJlnsrlod
s6w
uaydo:dr1o4
0t ru-s8u 06N -08h{
prturrlod
8IIU-IIIU
lulasBrlod
061{-08h{
8r
ru-0€u
08r r-9thl s9I I-09ht 90I I^I_E8hI
sv sgY
urseu ursau
u0Jllsllod
eprrol{ uepr[ut^rJod
Irlu{e
urseu
ts4oda ursag
uolrlrs ursex 0z r h{-olhr
szth{-0t IN OZIhI_OI I A
sl Ih{-s61,^{ OZ I
hI.OOI
IAI
IJa^\I3OU
98lC
irriueleur urssd EeJn ursau saqse uE8u3p rsrrc
n^el Inqnq ue8uap rsr(( IOUoI ursou
l
t_
uurfn?uad
ere3
'(||e^r{rou) {llsBld u8sBra{ex 8/r
,'t
{ttse14
i
laqBl
091
8ll
001
rll
s€'9 s€'9
N
001
nll zll
.I
09 09
(al)
(ar) a
od
EIEIS
DInIU
r[n
l
ueqaB
ueqeB
'BIu{s dBll u8lruJrad '11anpo5 uBsEra{ox
]
t'g IeqBI
tuur SZ0'0+l8L'0 raleuBrp uBEuep nluoual {nlueqraq uelaued rc,(und "p?d -Ixalu IzuorlBuJalur €Jeces 'ralauorng 'leJE{ u?Bp8a{ u€{nluaueu {nlun eIrolIJ{ uE{EdnJarrr uBffiJale{ nlr BUaJE{ qelo 'u€JndruBc uEqEq uBp ISBsruE{lnA erEo 'uequq r.uEJsru qelo ue{n1ua1rp Eue,( u€seJe{e1 rESeqJeq tuEIEp uP{lrsEqrp 1ere1 Suereg
IoJJufl u€seJe{el uep roleluoJnq
ueseJa{e)
(Z)
'rsusrurp €3r1 Jnl)nJls
undn?u Sueps uele>1l uep sBlIuIplsIJI e,(ur83utl 'ln{elotu JB}uE uele{t u,(u1un1 qalo rE8urlradrp ueqeq ueseJole) 'uBI{€q UBI€p Ip ueseJs{a{ ue8uep Epeqreq uu€{ntu -rad rp uessro{e{ Euupeq-Euupe; :qoluoJ Pdereqaq uu>llnlunuaru
t'€ leqel
g 00s-0sI -}ll1-)o E{etu tuur r/ Is€turoJop Euar€{ ueuz>1aued uetuelepa)i nepl 'uel8unlqredrp {llsele ISBIUJoJap sueltr Ip ueqeq ueSuap uuldelaltp 11a,44{3og -la ueselalo)t 6IJSV ru"luq 'U uep 1z{ 'l 'g '; eplas rc1edtp 1IJSV lnrnuelu uep 'U uep hl ep{es reledrp SIf tnrnuantr 'uE{IJeqIp 8ue,( ueqaq uep €loq rslaluelp epud Sunlue8rat 'uu>{npad1p 'g't 1oqe1 eped uellnlunttp Sued uusuralal €pIeS 4
005-0€l:dl/ 'u€e(uBsJed
urelep a{ ue{lsnlrlsqnsrp 3ue,( (urur
'{)
e,(ust1se1d IffiIuJoJap uBru€lBpe{
Irueloru leJrs-13JIS
r8I
Jn{nrp elntu
z'l
7 l. Ilmu polimer
Dan Sifat-Sifat Bahan polimer
ujungnya), ditekankan pada bahan pada tekanan seimbang dengan pegas, lenturan pegas dapat dibaca pada sekala. Kekerasan Barcol diukur dengan prinsip yang serupa
hanya berbeda bentuk penekan. Keduanya mempunyai penekan yang kecil.
(3)
Kekerasan Vickers Kekerasan Vickers penting bagi ketelitian kekerasan logam, dsb. Untuk bahan polimer dipergunakan juga cara serupa, memakai beban penekanan p, 100-200 g, kekerasan Vickers (I/v) didapat dari persamaan di bawah. Kekerasan tersebut dapat
dibandingkan dengan kekerasan bahan logam. Akan tetapi dalam
hal ini
memperhatikan kenyataannya bahwa kelakuan viskoelastik bahan polimer adalah aneh.
n':1,8544 dh
di mana d-
ad.alah panjang rata-rata garis diagonal bekas penekanan oleh penekan
paramida intan
1.2.6
(d i am
o
nd).
Ketahanan aus dan gesekan
Sejak penggunaan plastik untuk keperluan industri masa kini sangat besar, sifat tersebut di atas merupakan sifat penting. Bahan polimer sukar untuk dipasang tanpa pelumas, tapi karena hantaran termalnya yang jelek, dapat terpasang dan bersatu apabila temperatur bidang geseknya meningkat, atau kalau terdeformasi oleh beban berat. Untuk mengetahui sifat tersebut telah diadakan studi pada resin termoplastik, seperti poliamid, poliasetal, politetrafluoroetilen, polikarbonat dan bahan termoset seperti resin fenol. Mekanisma gesekan pada bahan polimer sangat berbeda dengan mekanisma pada logam. Pada logam, koefisien gesekan hampir konstan tidak tergantung beban, luas bidang kontak laju gesekan, di mana hukum coloumb biasanya berlaku. Tetapi pada bahan polimer koefisien gesekan tergantung beban, bidang kontak, dan seterusnya. Umumnya cenderung berkurang kalau beban bertambah, karena bahan menunjukkan kelakuan tengah-tengah antara deformasi elastik dan deformasi plastik. Hubungan antara gaya gesek (F) dengan beban P, (F)u.Fra berlaku untuk nilon dan polietilen. Un-
tuk polivinil khlorid:
F:SA,{l -eks(-r(P)} di mana F: Gaya gesek S: Kekuatan geser A,i Bidang kontak K: Konstanta P: Beban Hubungan tersebut mempunyai kecenderungan tidak meningkat apabila melewati titik transisi gelas (4:75oc). Untuk gesekan dengan karet hubungan w. L. F dapat dipakai antara temperatur dan laju gesekan. Dalam ASTM-D lgg4-1g73 dan D 302g1972 ditentukan cara pengujian gesekan. Abrasi antara bidang merupakan hal yang penting apabila bahan polimer dibuat benda yang bergesekan. Mengingat hantaran termal yang jelek, temperaturnya naik karena panas gesekan, dan bagi bahan termoplastik hal ini disebabkan penambahan fluks. Karena ketahanan panasnya kurang dibandingkan dengan logam dan keramik,
:":3:
rii-\i:: -JEr&q Eppda{ 3ue1n-8uu1nreq u€IrJaqrp Bue,{ JBnl uuueqeqrued qBlel
uBuBqslay L.z.l
yaq 3ue,( qnreEuad ue{tJoqrueu gyg e,(uurnun .Juseq qnre8uad u?{rJequau :\-I uerndurec uuEurpeqrad uep sruaf .{luq le8ues Eue,( uuqeq ueleJn IoJBX 'UII uep UJ 'UBN'Agg .ruu1u tarel rrep relnru I:Eq r{lqal lnJnl-lnJnlJaq e1e,(ure1 rseJqe uBuBqeley .uerfnEuod u:ec eped EunlueEral exr"-s nleJes l€pll 'rs"Jqe ueueqelal reuoEueur lel"crp nlJed .lsp ,llqou ueq u"qeq :z3eqes ueleunEredrp Euef laJB{ u€r{Eq eped Eurluad pq uelednJaru rsBJqV 'Suorlsrury adrl rserqe rtnEued qBIEpE (g)-SSOt ruBIBp lnqasrp Eue,,( uaslg adrl rserqe rt
-Z?U-1-INISV '(V)-9561-Z?Z1-A-WJSV -nEuad rc1edrp SgZt
)-SIf
TUBIBC 'snrrl adrl rserqe rtn8uad
reledrp rz0l
)-SIf tuEI"(
'e,(urserqe leJls tuBIEp e,(uuelnEEunal ue11nlunuaru turl qrqal 3ue,( ueqeq edn:es Eue,( uesera{el upe4 'Euern>1 '>1uun1 ueplaglod uep uolru epud uelEuepas .qnun[ 1epr1 Eue,( sBJe{ Jelserlod eped leqaq qrqel rszJqv 'el€J uee{nurad eped rsuJqe ueEuap BpaqJeq 'uru1 rrlnq nelu ueseledureEued ue{qzqa$p uee>lnurad uEJEwIe{ Buare{ rserqv 'leleseqod uup uogu eped uoqru>1 leres 'uo;1a1 leras '1g1nsrp urpqrloru ,lger8 luepleoJongeJlelrlod eped suya8 luras ednrsq rslEuad ueq?q u?Iq8qruBueur ueEuep ludeprp uelsenuaur Eue,( psu11 '1u,(ueq r{Eqnreq e.{uuen1u1a1 uelleqr>leEueru rsr8ued ueq"q ueeunEEue6 .>1nt -un1ad nlens rcEeqas reledrp ledep lnqasral IEH .(ulu rad) Jnounl lerut uep (81 rad) ueqeq depeqral (rurur) aruslo^ rsEJqB UBIEp uuqele,{urp Euu.{ ,lgrsads rs?Jq? eJelue €I'€ 'qC 'leuorsJodord elu"lsuo{ uulednrauX€ueu] rp uuEurpueqrad ueqlnfunuou
SXd:ll :(s) lese8 leruI uep (cI) ueqeq '(r14) r.setqe eretue ue{nluelrp ledep ue8unqnq nlens 'uelulEurrp Sued u,(u1e;rs-l?Jrs rI?JeBp urElep EpuJeq qrsuur rde1o1 'tlduras Eue.{ e8ruq qera"p eped rl uep d ue"unSSuad uelqeloquau Eue.( ,8uern1 Eue.( seued uuueqela4 r{rlrureu raurlod uuq€q selu rp ue{e{ntuelrp qelel IUadaS .seued rserpuJ uep u.(uEutple>1es rnleredurel Eunlue8ral qeqnreq A uep dr BBrEq ules n1ua1 .lroa{ qrqel qnut 8ue.(7 uep d uzleun8rp eleur BruEI ntIE,{4, ru"lep ueln{epp nepy .tulEurs Eue,( nl{B/( {n}un snsB{ nl?ns rul 'dep1-14 uped uloq.rodrq sueE uelednrau z.(urunurS 'qoluoo rcEeqss'uogu 1n1un'ZI'E'qD urBIEp uellntunlrp (7) uulasoE ntey uep (2,) Sueprq eped ueuelsl BrBtuE ueEunqnll .reledrp ted€p {epll ueqeq uelqeqa,(uau Eued 'uelase8 ntel uep u€qeq e,{uqequelraq qalo u€{qalalrp u.(uueelnrurad eleu (s/u) nfE-I
9nezt 'uelesa8 suuud qelo .r1u3 ZI'€ 'qC uolrN-uolIN
uolp
lru?Ieru leJls-tEJrs
68r
e[e1
z'l
l. Ilmu Polimer Dan Sifat-Sifat
Bahan Polirner
E E ob
dC =o: s.E '4\ -Ov
,
-
r',::',*'
c =,-tr -A*EE 2!VE
6 ^EUggE E:e3,e 9xExi^ok.E::EF
? r Sc
9,9=*f
=6
7d.
E + F. = ; -E 6 =
no
E
2
o-
il
I
ttl q
Alat
uji:
Penguji abrasi cepat Ohgoshi
Laju:
0,208 m/sec Jarak gesek: 100 m Beban akhir: 3,3 kg
Gb.
3.13 Abrasi
spesifik dari plastik.
mengalami patah. Gejala ini disebut kelelahan yang merupakan sifat penting dalam penggunaan bahan. Kelelahan biasanya dinyatakan dengan tegangan maksimum bolak-balik untuk sejumlah balikan tegangan. Bentuk tegangan dalam kelelahan adalah tarik, tekan tekuk (lentur), puntir dan kombinasinya. Terutama kombinasi tarik dan tekan memberikan pandangan yang lebih jauh. Kelelahan dipengaruhi oleh beberapa faktor. Kalau temperatur naik ketahanan lelah turun. Pengaruh laju balikan (frekwensi) terbatas sampai harga tertentu, tetapi apabila dibandingkan pada banyak balikan serupa, kelelahan lebih cepat terjadi pada Iaju balikan rendah. Bentuk batang uji juga memberikan beberapa pengaruh. Perlu cukup pertimbangan kalau akan dipakai untuk keperluan praktis. Berbagai alat uji kelelahan untuk karet telah ada. Kelelahan adalah sifat yang sangat penting bagi
setiap macam bahan dalam pemakaian praktis. Karena memerlukan waktu pada pengukuran dan hasil yang didapat biasanya berfluktuasi, maka diperlukan usaha keras untuk mendapatkan hasil pengujian yang bisa diandalkan. Tabel 3.5 menunjukkan kekuatan kelelahan untuk berbagai plastik. Data ini didapat melalui cara pengujian lentur pada batang sederhana yang ditumpu. Kalau dipakai cara dan laju yang berlainan, hasilnya tidak selalu sama, karena itu perlu dicatat. Cara pengukuran ditentukan dalam JIS-K7l 18-1912, K7ll9-1972 dan ASTM-D647-1968. Gb. 3.14, menunjukkan kurva tegangan o vs balikan N, masing-masing berada lebih rendah atau sekitar 106-107 balikan, berbeda dari bahan logam.
-:: ''-':ty ?pEd 'urlurl uEp '{rrlsrl '{ru?Ielu :}BJls-lEJIs rqnJBSuadueu u€{e selel --::>::- -j?Epeax'6Eull JnleJadual EpEd rpetJal leqaq qrqal 8ue,{'edusnJelas uep ?t"l:::i 'i:-Pprs{o 'rsusueurrlodap qelpetral'ln{oloru-ln{alour eped erull>1 rslear Surc --'-'::i: 'Erues-eruesJeq Jru uep uaEts4o 'seued euaJ?I 'e,(u1nlue1ag '(resaq rsuarr]rp --;,: =--';z.i rnl{nJls eurelnrol) rn}{nrls qeqnroru netu In)tolou uelndrun>1 qeqn8uour ;ri? IBrulat suaJel Inlelotu uule:a8rad 'q"qnJ3q tntBJadual elrqude ue{qEqosrp .'-: :EH 'Jnlereduol ueqeqnred r{olo r{€qnJaq IEBuBS raurrlod ueqeq s€q)t l€JIS IBrural IBJIs-lEJrs 'rn;ua1 lulnd 17-o uBqulele{
€'t
E^rnX ,I't 'qO
uEIrlEE ,01
^1
,0I
o0l
r0I
lEuoqrulrlod
z^
lelaserlod
q1
d':
, >-E i(E e :!-5q 8
lousd
9Z'O
z'l
0€'0
rt'o
sgv
zl'l
09'0
0r'0
00'r
9t'0
60'0
,€'0
tz'0
sE'0
((u
-I c tu zt'1
L,I
6Z'0
9r'0
z0'l
I,'0
0z'l
urseu
TelesB urseH
NL,Z
-T-
ZZ.O
nz'0 0z'0
IzII]I?I3IX II]SUIIIOd
li 9'I
LZ'O
qepua: Sueuaq ue8uulq ueSuap unte>l urex
!a
€t'0
seua)
s(
6Z'0
0'9 I
'0
Le
0'92
,t'0
qPJB
u€s
seya8
ure;
urel
urles ueunual sele8
:rsloda ursa;
O,L
€€'0
0'€
Lt'0
9'r
t'0
0'zl
t'0
I
urlus urunuel sela8 uruy
:loual ursad
uelleselrc sula8
r€{rI
EsErq uEunual sElo8 utex url?s ueunual suleB urey
0'6
ZZ,O
:qnuel
r-l
>1e1
Jolserlod
:l3SOtUJel Ulsed
.l
,nrlrr
ue8ueflrodro.r
(zrutu' 31)
ueqelala;
*qatrq
Llnqnl:r'x
I
uulcn{aX S't laqul
'1;;su1d uBqulole{
Ieurel l3l(s-lBJrs E'l
I6I
L
192
l. Ilmu Polimer Dan Sifat-Sifat
Bahan polimer
ini, dalam daerah terbatas dari sifat-sifat termalnya akan dibahas mengenai: hantaran termal, kapasitas termal dan panas jenis, koefisien pemuaian sebagai akibat dari pergerakan molekul oleh panas dan temperatur transisi gelas (7r) yang berupa indeks penting bagi bahan, titik cair (7.), titik lunak dan ketahanan panas.
1.3.1
Koefisien pemuaian termal
Koefisien pemuaian panjang karena panas adalah sederhana apabila bahan bersifat isotropi, tapi apabila struktur bahan berbeda di setiap arah maka diperlukan suatu pertimbangan khusus. Jadi pada setiap pembahasan koefisien pemuaian panjang perlu diingat bahwa bahan polimer sering dibuat anisotropi pada proses pembuatannya. Serat dan film yang jelas dibuat anisotropi perlu diberi tanda pada arah yang bersangkutan, perlu pula diingat bahwa pada film dan serat sering terjadi penyusutan karena panas, karena apabila temperatur naik, cara pengumpulan molekul berubah oleh pergerakan termal dari molekul. Selain itu keadaan yang lebih rumit telah diketahui seperti ikatan silang progresif atau dehidrasi. Hubungan antara volume jenis dan temperatur polietilen dan polipropilen ditunjukkan dalam Gb. 3.15. Suatu perubahan yang jelas terjadi pada pelelehan kristal berupa hiterisis. Perubahan lain terjadi pada titik transisi gelas (7r). Terutama bagi bahan polimer yang amorf perubahan Tn adalah khas. Dari hasil pengamatan tersebut, jelas bahwa hubungan antara volume jenis dan temperatur tidak lurus yang berarti bahwa koefisien pemuaian panjangnya juga berubah oleh kenaikan temperatur. Umumnya koefisien pemuaian lebih besar pada temperatur lebih tinggi. Tabel 3.6 menunjukkan koefisien pemuaian panjang bahan polimer, yang berubah karena berbagai keadaan. Polietilen bercabang dengan kristalinitas rendah mempunyai koefisien lebih besar. Polivinil klorid dengan pengisi juga mempunyai koefisien lebih besar. Pada kopolimer harga tersebut berubah tergantung pada perbandingan kopolimerisasi dan banyaknya zat pemlastis yang dibubuhkan. Kalau pengisi dengan harga koefisien pemuaian yang rendah dicampurkan, maka koefisien untuk resin menjadi lebih kecil. Pada nilon berkristal, kalau kristalinitasnya besar, harga koefisien muainya kira-kira 6X 101-5/"C kalau kristalinitasnya kecil menjadi kira-kira lOxlO'r/oc, Y&nB lebih besar daripada harga koefisien muai untuk logam dan keramik. Pada F. R. P. koefisien muainya pada arah serat dapat dibuat kecil oleh serat gelas.
---------
Polipropilen polietilen (masa jenis rendah)
b0
Io
l'
i
r,
o
i
o. a t. a-
I
=
50
100
150
2N
Temperatur (oC)
Gb.
3.15 Hubungan antara volume spesifik dan
temperatur.
r st'0 sz'0
IslasEIlod
ualtaorongerlalllod
teuoqre{rlod
0€'0
l€lrr{uleru Jllal'u!lod (99 uollN '9 uollN) p[uBIIod
,'0
9€'0
S8V
,'0-t'0
eprrol{ Iru[^lJod
E'0-z'0
zt'o
ueJrlsrlod uelrl0JIod
sE'0
ualdo:dr1o4
9n'0
'rerullod uBqEq s.ruel sBuBd L'€ IoqEI
-ruo{ uBEpeqred
EpBd Eunluu8rel BArBq Bped uBEpaqred
'relulod uBq€q ederaqaq sluaf
sEuEd ue{{nlunuaur t't Ieqel 'lelslJ{ ISII efuls€s{?leJ ISreue IJEp J€saq qlqal In{elour rJEp IsruJel {llaue{ rSJeua ue{SuBpes 'e,(urn1>1nr1s tuBIBp In{nloui-ln{elou IrEp I"ruJel uE{eJeEJed {nlun ue{nlJedrp Euef sBusd qElspe sluaI sEusd EusrE{ ue{qBqoslp Iul IBH 'Irruero{ u88uop ue{Sulpueqlp JEsoq l{Iqel EEnf 'ueEol uEIiBq uEEuep uB{8ulp -ueqlp resaq qlqol Eue/''ao l3 llB, ss'0-sz'0 eJr{-Brr{ rsrurlod u€r{Eq srue[ sBuBd
slual
,_Z
\-s t 0I
sBuud
-s's
(seqse rsrrp) ultuelelu ursau
0'n-0'7 9'9-S'n n-z 9'V'Z
(uso1n1as-o rsrrp) ea:n ursaA
?-8'0
(seqsu Istrp) IoueJ UISJU rsrrp) Iouad urseu
lnqnq
uoJlnsllod
9'9
lElrr{elatu Irlaurrlod (tt 9 uott$ pIIuEIIod (qg uogN) ppu?Jlod (g uolltD pItuEIIod
8
6-S 6 8
(srlseyurad uu8uap)
L
8-9
\
z't'l
(4ue8roue rsrrp) uo>1qrs ursag urs3U ursea urseg ursau
(Iutarrp) (qruu8:o rslrp).relserlod (uErolxrsr8uad eduet) ralsarlod (ue:oc)(e1qrs rsrrp) rslode (ueroc)(rsr8ued uduet) rslodo
(se1aE 1e:ss rsrrp) 1oue3 ursaa
9't-8'0
(n.{e1
S,N_E
I€lessIlod uelIlsoJongeJlelIIod
8
OI
leuoqr€IIIod
L
>t
prroll IIur^IIod
epuol{ Irur^rlod (seued u?qe, SgV
8t-s
ueltdo:dt1o4
0r-9
euerrlsJlod
8-9
({edur ueq€l) SgV
0r-6
(runrparu sruaI eseru) uolrlerTod (qepua.t sruef eseru) ualrtertod
9t-nt
useu) ua11er1o4
TI_I I
(r?Eur1 srueI
-9I
8I
.-01
Jo/EuEfued
uerenurad uJIsUao)
'raurllod uuqBq EUB[uud uulunrued uelsuaoy l?rxJ3l lBJrs-teJrs
E6I
9't
IaqBI
t'l
r Ilmu Polimer Dan Sifat-Sifat Bahan Polimer Tabel
3.8
Energi dalam kalori dan panas laten pelelehan yang diperlukan pada pencetakan. Temoeratur
Resin
Poliasetal
Polistiren Polietilen (masa jenis tinggi)
Nilon
I
Kalorr
Penc^elaKan (kcal/kg)
66
205
100 I
23588t0 227 172 I 2'77 189 ,
Panas laten pelelehan
(kcal/ke)
:s 38
3l
posisi. Suatu perubahan diharapkan terjadi karena pengisi. Karena panas jenis diperlukan untuk perhitungan panas pada percetakan dan proses pendinginannya, sebagai petunjuk pada Tabel 3.8 dinyatakan panas yang diperlukan untuk pencetakan dan panas laten pelelehan.
1.3.3
Koefisien hantaran termal
Koefisien hantaran termal adalah harga yang penting bagi bahan polimer sehubungan dengan panas pencetakan dan penggunaan produknya. Mekanisma penghatar panas pada bahan polimer juga merupakan akibat propagasi panas pergerakan molekul.
Cara terjadinya formasi kristal dengan adanya daerah amorf dan seterusnya, pada dasarnya berbeda dengan bahan lain, yang menunjukkan harga rendah dibandingkan dengan bahan logam dan keramik. Kira-kirra 10 3-10 a (calldetiklcmzl
'Clcm). Data mengenai koefisien hantaran termal bagi bahan polimer lebih sedikit karena pengukurannya yang agak sukar dilakukan. Tabel 3.9 menunjukkan beberapa contoh. Pada bahan polimer berkristal seperti polietilen, hantaran panasnya menjadi Iebih baik kalau kristalinitasnya menjadi lebih besar (masa jenisnya lebih besar juga). Kalau strukturnya menjadi anisotropik seperti pada serat dan film, koefisien hantaran termal pada arah kerangka molekul yang tersusun oleh molekul rantai, menjadi agak lebih besar. Kalau diisi dengan serat gelas, silika atau pengisi bahan organik lainnya, hantaran termal menjadi lebih baik. Bahan polimer sering diproses untuk menghasilkan bahan isolasi panas. Sebagai contoh koefisien hantaran termal bahan busa polimer ditunjukkan pada Tabel 3.10. Koefisien hantaran termal berubah karena gelembung-gelembung di dalam busa berhubungan atau bebas satu sama lain, macam gas dalam gelembung, ukuran gelembung, fraksi volume, dan seterusnya. Kalau masa jenisnya kecil, yaitu kalau volume gas busa besar, koefisien hantaran termal kecil maka akan memberikan pengaruh isoloi termal lebih besar. Kalau gelembung-gelembung lebih kecil masih di dalam daerah yang tidak menyebabkan konveksi pada udara pengisi gelembung, maka pengaruh isolasi panas diharapkan menjadi lebih besar.
1.3.4 Titik tahan panas Kalau temperatur bahan polimer naik, pergerakan molekul menjadi aktif ke titik transisi, yang menyebabkan modulus elastik dan kekerasannya rendah, sedangkan tegangan patahnya lebih kecil dan perpanjangannya Iebih besar. Serempak dengan itu, sifat listrik, ketahanan volume, tegangan putus dielektrik dan seterusnya menjadi kecil
r fi:
-:-:
:
"F-:l
llr-r:l 99'01
i_'0 6r'0
L9
(oz-) (or) 0?>
tLtzt
0z
-
08+
96'0
Lt-
s9'0
Qt'o) €s'0
-
(x)*tlOt)ut
(oz+)
t9z s8I EZZ
9SZ
(oe)
8SLZE
06I (oor) ZEI
1*t
uep
ut
'*l
rlBIBlJ?rJl uol1lar1o6
uelJJnrlod
|
j
9 UOIIN 99 uollN Ixelu ler€)I UO{IIIS
uslrleoronusrlslllod eprJoll uapIIIuI^IIod
eprrol{ IluI^llod uelrleIurlod
ueltlallod
89(c.)uJ 'ot
-0I 6 g-n 9'0I-6
(c)*t t
JsrUrlod
l't lequl uelltellod €sng ueltlsllod esng n1e1 uele:n11od esng IaQls{ag uela:ntlod esng
I |
.- 0l > (u.Ir/Jo)/zulr/tep/l?I i seued uEJBluEq uJlsgro) '.reur11od
r:urrror 'r
-
usnq suued uuruluuq uelsgao)I
gl't
laqul
(lrueSrouu tsttp) uo111ts utsaA (leraotP; ({ue8ro tsttp) relsatlod ulsaa (ueroc) (rsr8uad eduEt) rslsaIIod UISeU (uerot) (€IIIIS tsttp) tsloda utsaS
€I-II SZ.ZT n
0z-01
(uu:oc) (rsr8uad €duel) Islode ulsau usolnJes-lr tstrP) ea.tn utsea (saqse ISIIp) ultllelalu uIs3U
9-V
0t-t TI_€I
(saqse tsttp) IoueJ uIsaU
zz-8
(se1a8 1u:as tsttp) 1ouo3 utsag
sI-6
lnqnq tsrtp) 1oua1 utseg
(nde1
L-t
uoJlnsllod
z'9
\\
IulsseIIod
ullrleolong€rlelllod
9
lelr{elelu II}euIIIod
9-n 9
0I9 uollN) plru?Ilod
t's
(gg uottN) Pltuellod (g uoUN) pIu?IIod 1?uoqJsI{lod
s8's s8'9 9-n
eplrol{ lIuI^llod
L-t
(suued uequt) 5gY ()tedur uur{?t) SgV
8-' 8-'
ueJrlsllod
E-Z
(qEpuar srueI Pseu) ua[.l3tlod
8
ueltdo:dqo4 (r33urt srusI esetu) uelltallod (unrparu sruof eseru) uelttetlod
OI
€
zt-l
o 0I
I
x (rur/Jo)
l,utrllJp - seuud lle].
rarullod
uerulu€q usISUeO)
'reru.rlod seuud uu.luluuq uelsUeo)I
6'e leq8r
I
!
IErursl l?Jrs-lBJrS
€'l
{
r l. Ilmu Polimer
Dan Sifat-Sifat Bahan polimer
dan pada umumnya konstanta dielektrik menjadi besar. Kalau temperatur melewati titik transisi, bahan amorf (termoplastik) seperti karet menjadi lunak, dan selain perubahan pada sifat-sifat di atas modulus elastiknya juga tiba-tiba berubah. Selanjutnya, pada temperatur tinggi bahan berkristal, kristalnya meleleh dan dapat mengalir. Tabel 3.ll menunjukkan titik transisi pada temperatur (Ts) dan titik cair (r,) untuk bahan polimer. Tn adalah temperatur yang terutama menyangkut daerah amorf, perubahan sifat-sifat fisik pada I, besar kalau volume daerah amorf tersebut lebih besar. Di bawah 7, bahan menunjukkan keadaan seperti gelas, yang berubah ke keadaan seperti karet atau kulit di atas temperatur Tn. Panas jenis, koefisien muai, sifat mekanik dan seterusnya biasanya berubah, oleh karena itu perlu mengetahui z,
terlebih dahulu sebelum pemakaian bahan tersebut. Ts berubah
disebabkan
perubahan struktur molekul di dalam bahan, macam, kadar air, bahan pemlastis dan seterusnya.
Titik cair (7.) merupakan faktor penting bagi polimer termoplastik berkristal, yang ada hubungannya dengan ukuran kristal, kesempurnaan, struktur molekul, gaya antar molekul, dan seterusnya. Secara termodinamika dapat dinyatakan:
,^:o!* di mana AS dan AfI masing-masing entropi dan entalpi pada pencairan. Karena itu bahan polimer yang terdiri dari molekul rantai dengan Afl besar (gaya antar molekul kuat) dan AS kecil (molekul tidak fleksibel), mempunyai titik cair tinggi. Sebagai contoh poli-parafenilen tereftalamid (Kevlar) mempunyai T^ yang sangat tinggi. Sebaliknya bahan dengan AS besar dan AH kecil seperti karet alam, titik cairnya sangat rendah. Sangat sukar untuk menelaah ketahanan panas bahan polimer pada temperatur tinggi, sebab banyak sekali faktor yang akan memberikan pengaruh tertentu seperti keadaan lingkungan, bentuk bahan, macam dan jumlah pengisi, adanya bahan penyetabil dan seterusnya. Lamanya waktu berada pada temperatur tinggi juga merupakan persoalan. Dalam waktu yang singkat pada temperatur tinggi tidak
memberikan perubahan banyak, tetapi dalam waktu yang lama walaupun temperaturnya lebih rendah dapat mengakibatkan kerusakan. Jadi persyaratan tertentu perlu dipertimbangkan bagi bahan tertentu, umpamanya, sampai sejauh mana degradasi termal dapat merusak fungsi tertentu suatu bahan dan seterusnya. Untuk mudahnya, temperatur ketahanan panas yang dipakai untuk waktu lama dinyatakan dalam Tabel 3.12. Dalam tabel ini, deformasi tidak menjadi pertimbangan. Kalau deformasi dinyatakan sebagai salah satu faktor degradasi, maka dalam hal ini diperlukan perhatian. Perubahan warnanya juga berubah oleh keadaan. Apabila perubahan tersebut harus dihindari maka dalam hal ini perlu mendapat perhatian. Temperatur deformasi termal diukur sesuai dengan cara pengujian standar yang
t
t U
I
ditentukan dalam JIS dan ASTM, yang dinyatakan dalam suatu harga di mana diberikan beban masing-masing 4,6kglcm2 (66 psi) atau 18,5 kglcm2 (264 psi). Tabel 3.13 menunjukkan hasil pengujian tersebut. Kalau bahan disebut mempunyai temperatur deformasi lebih tinggi, resin silikon pada 316-428oC dan poliamid pada 343'c, sesungguhnya batas tertinggi kira-kira 280'C untuk waktu yang lama. Pada umumnya temperatur deformasi termal untuk resin termoset kira-kira 200"C paling tinggi. Batas terendah dipunyai oleh pvc yang kaku yaitu pada 54-74"C dan oleh polietilin yang bermasa jenis rendah yaitu pada 4l49"C. Resin termoplastik umumnya mempunyai harga lebih rendah kecuali bila mempunyai titik cair kristal (7.) yang tinggi dan mempunyai kristalinitas tinggi.
a u"qBq nelE) '{IJlsII JolBIosI ru8eqes reledtP Surras n1r €uaJe{ qalo '1u1st1 uupelu UEP {rJlsII snJB InlBIIp J"{ns roullod ueqeq eJ?lue tp 1e,{ueg depeqret ueqzl
{lrls[ IEJIS-IBJIS ?'l (lsd tgZ ue8ue8ete:d 1IISV) suu?d Isrolslp :n1e:aduea :y I iISV) seued ts:o1stp :n1u.tadura1 :y nulluol seuud uuueqela{ Jnl?Jedural :O (rsd 99 u?Eue8elerd
(n,(EI {nqnq uB8uap IsuP) Ioual ulsau
vo+ o
I
H VO
O
-l
l
09r
0'l
(uBror)({Iu?8roue ue8uaP 1st1P) talsollod ulsag
ssv lsuoqrcIIIod
v
(.{rrD rp,.rql
e...o
oH o V-------v I ..rour.r1od
$zt
00I
.Inleledure; tI'€ IoqBI
(seqse ue8uap IsIIp) Ioual ulseu ulsaU
lnqnq uu8uap ts1lp) loual
uoJInsIIod
(oY) Plaseqo6
(ourog) IBtesellod urlrlorongsrlelJlod
s8-09
ozt
11ul^t
(r8Eurl slue[ ?seur) uolllellod
qtd"rdr.l"d 09
08
uequq suuud lsrolslp lnlu.redurel uBp nupuo{ suuud uuuuqulerl
0sl
(n,(e1
9II 0Lt 001 s8
092
l?lrJ{E}aur IIlauIIIod (99 uollN) plur?llod
08
l"uoqre{llod
0zr 09I
0zt ozt
(ue1e1er) (llue8rouu ue8uep tsttp) relsellod uIsaU (ue:oo) (rsr8uad eduel) :olsoqod utsag
ualtdordtlo4
-
(r8Eurl sruaI esEru) uelllallod (puprqu€ urese u€3uep rnlnrp) (lsr8usd uduul) ts>1oda ulsag (ullue ueSuep ln{Ip) (IsISuJd eduel) tslode utsag eeln ulseu (seqse ue8uap lst1p) uturelau utseg (eso1n1as-m ue8uap lsttp) uIIuBIaIu ulse1 (se1e3 1e:as ue8usp lsttp) Ioual ulse6 (sltsepued ue8uap) prroll IIUI^IIod
0€l 06 9L
09I 001 091 s
L'99
BpIrol{ IIur^llod
I L-99
(seu€d u"qel) SgV (ledurt qeuel) 5gY
-s8 -91
uerllsllod
I L-99
(urnrpsru sruaf eseur) uolllellod (qepuer stueI eseu) uallleJIod
OZI_EOI
00t-08
'(nupuorl) rorrllod suuud uuuuquley ZI'€ leqsl
rl
Irrlsll l?Jrs-leJls
L6l
l. Ilmu polimer
198
Dan Sifat-Sifat Bahan polimer
isolator berada pada suatu tegangan listrik, terjadi polarisasi, yang disebabkan oleh gerakan pembawa muatan seperti ion, elektron dan seterusnya dan perpindahan elektron, atom, dipol, dst., di dalam bahan. Listrik dihantar oleh gerakan pembawa muatan, oleh karena itu bahan yang memiliki gerakan lamban dan pembawa yang kurang banyak merupakan isolator listrik yang baik. Kalau tegangan tinggi diberikan, hantaran listrik dipercepat, yang menghasilkan lubang-lubang menembus isolator atau mengarbonkannya menjadi rusaknya dielektrik. Polarisasi menginduksikan muatan positip dan negatip pada bagian muka dan belakang dari bahan, dan menyimpan energi statik. Konstanta dielektrik adalah sejumlah energi elektrostatik serupa itu. Tahanan dan kekuatan dielektrik yang menyangkut gerakan pembawa muatan disebut mutu isolasi, sedangkan konstanta dielektrik dan kerugian dielektrik yang menyangkut polarisasi disebut sifat-sifat dielektrik.
1.4.1
Kekuatan hancur dielektrik
Sejauh mana suatu isolator bisa bertahan terhadap tegangan listrik tergantung pada kekuatan hancur dielektrik dan kekuatan dielektrik. Yang pertama merupakan tegangan listrik minimum untuk merusak suatu isolator, yang dinyatakan oleh tegangan hancur dibagi oleh tebalnya isolator pada saat rusak dan yang kedua adalah tegangan listrik maksimum di mana bahan masih bertahan, yang mempunyai arti
tegangan yang dijamin aman bagi produk. Kebanyakan dari kekuatan hancur dielektrik yang sebenarnya dipunyai oleh bahan polimer merupakan kekuatan hancur termal.
Kekuatan hancur dielektrik berkurang karena tebalnya bertambah, ternyata harga tersebut lebih tinggi pada bagian yang tipis. Ada hubungan antara kekuatan hancur dielektrik E' (kv/mm) dan ketebalan d (mm), y airu E Ad-,, di mana A dan n masing-masing adalah macam benda uji dan konstanta dari keadaan yang diukur. Harga n mendekati nol untuk arus searah dan umumnya 0,3-0,5 untuk arus bolak-balik. Tabel 3.14 menunjukkan hubungan tersebut. Selanjutnya, kekuatan hancur dielektrik berubah banyak dipengaruhi lingkungan-
:
nya. Kalau tegangan hancur dielektrik suatu media sekeliling isolator besar, dan konstanta dielektriknya besar maka kekuatan hancur dielektriknya menjadi besar. Hal ini terutama jelas ditunjukkan pada arus bolak-balik. Pada arus searah harga tersebut lebih berfluktuasi sedangkan pada arus bolak-balik kurang, dan berbeda apabila berada dalam media minyak dan udara. Polimer non-polar dengan konstanta dielektrik kecil seperti polietilen, polistiren, dst., mempunyai harga lebih besar di Tabel 3.14 Hubungan antara kekuatan hancur dielektrik dengan ketebalan. Kekuatan hancur
dielektrik (kVetr/0,1 mm) Polietilen tekanan tinggi
Polietilen
Teflon
:T-l
0,038
18,8
0,10-0,18 0,25-0,38
7,2 5.6
0,025
24,0 21.8
0,038 0,051
0,20
18,8 1
1,5 l
(50
t
t
Hz, di udara pada temperatur biasa)
6,0 3,6
r z:ej :3rI tr"]Flep (1oru/pc18r-0t) uopu eped rBsaq uEp (1oru/pl4 51) ualtlatlod ?---{e: ,:;r :-uei 'ilrlsr1 ueJelueq IJBp Ise^Il{B tEreus 11y 'se? uluelsuo{ dr '{ullnru -*---acE:: J 'aunlo^ ueugqela{ quleps d eueut \P'uiu?v:d :sntuaqrry ueeru -?5;q :=lapuau rnlsJedruel BueJ€{ ueqeqnJad 'n{glJaq {"pI1 lnqasJal un{nq 8{3lu -:a..=:-radry uep q"qtu?lJoq {rJlsll snJu 'resoq qrqal u?Eu"Ea1 ne1e1 IdBlel 'lnqasJel i-.z trnlun n{EIJeq luqo un{nq 'q€pueJ B,(uu?EuB8el EIITBIaS 'Ielntulp qBleles :=:u n1es nl{BA\ r€{2drp usqeq uerlnEuad rcpuels ruulep Ip sfuESEIq nll EU3JBI ;!1O .ErrrBI Eue,( n1>1un qBl31os nluelJel ESJeq IEduIBs n1>13,/r\ B,(uuBlEfuaq ueEuep iuernryaq aunlo^ snJE 'JouIIod uuqeq Eped ue{IJoqlp J1C ueEueEol nep) '(6) ueelmurad ueueqela{ tnqasrp ?poJl{ole u"p EuBtuBd uEnlBS nlluf 'uee{nuJed {€Jef uenlus Jad UBE{nIuJod ueugqgl u?{Eugpas '(urc CI) eunlo^ ueu2qgle{ lnqaslp s"nl uenlgs red uep lgqel ugnl"s lad eunlo^ ueueqsl 'e(ulnfueleg 'uee{nluJed ueueqe1 lnqoslp ueu{nluJod snJe uBBu -ap u"EuBEal eJaluu uep 'arunlol u"ueqel lnqoslp (erunlorr snIB) tuelsp IIJIsII snJB uEEu -ap ueEueEel ?Jelue 'tselost ueuzq"l lnqasry Izlol {IJlsII snJB u€p ue{IJeqlp 3ue,( 3q ue8uzEal ueEulpupqJod 'Bfuueg{nuJed u"p tuepp uelEeq InlBIeIu leilr3l {IJlsII snJe 'rau11od ueq€q rJ"p lenqJal Eue,( rolelosl Bped uB{IJaqIp JC ueEueEol nep)
lsBloq
uBusqBI I,'V'I
'{rrl{alarp Jncueq u€len{e{ u€p rre rsdrosqe erelue ue8unqnq u€{letlllradrueru SI'€ IeqeJ 'qepuer ueEueEel undnepm {EsnJ uequq 'eure1 n11u,tr {nlun CV ueEueEel Bped efulntuulos 'JIe IsdJos -qe BuaJB{ Euzrn4req leEues lnqosJal uelen{el '1u4erad Iuadas Jalullod >1n1un teledtp Euu,{ uzqeq EEeqJoq rr€p {Ido{sorErq ueqeq uulEuugq8uau {nlun dnrlnc Eue,{ uEn{BIJed Bdugl 'nll qgqas qalo 'JIE Jepe{ dupeqral B,(ulzl{ eEnf uetlnuop 'uEI{IeuIp Jnlgpadual nBIe{ Eu?rn{Jeq g{uluntlln upBd relullod u?qeq IJep {Irl{alelp JnJueq uBlBn{e) '{€l(urur ur?l"p Ip qBpuer qlqel eEreq l?I(undtuatu lBuoqrB)tllod u?p pBIBI -Joral uelrtorlod IlIodas relod relullod ederaqag 'Brepn uIBIsp Ip spedlrgp rI€ Iuelgp
ES?Iq
JIB IP
05
8r
SL
s9
88
86
z6 z8
06
g8
n0 x6't t,0 X I.g o'0
XO.I
x9't
e,0
t,0 sr0
X
8.I
x9't x 8'z
s'0
,t0 ^> t
rr0 x s'9
r'0
x0't
uelernqod ulsag
n'o-z'0
1s1oda utsag :a1ser1od utsaa IOU3J uIssu
8'0-s'0
Irp ulsau
z'0- I'0 9'0-g'0 s'0
qnuoI
lel
:UBIOJ UISAU
€sBrq
JI? IP
n,0 I
s,0l
,,01 s,0l
pr0l
,r0l
n'0-10'0
s'01
c,0l
lel?ueral uslpellod uslrleoronueJlalllod
900'0
t?uoqr"IIIod
9'0-€'0
,,OI ,'0 I ,,01
'01 gr0l
srol
0'l
(n{el) puoll
IIUI^1Iod
ualtdo:d11o4
r0'0 r0'0
uarllsllod
€0'0
uallle!lod :rl1se1doru.Ie1 utsaa
dnlacp
uBep33)
dnlarrp
(ruru/A)D IIrl{ale uul"nlsx
ueep€ex
(urc0) arIInloA uEueqele)
rp rnJuEr{
'r.rB IsdrosqB qelo IsBIoq
(oA)
ulsau
rv
1sd:osqy
UBII€qnJed sI'€ leqEI
)trrlsll l€JIs-l?JIS
t'l
l
Ilmu Polimer Dan SifafSifat Bahan polimer
Tabel
3.16
Ketahanan volume bahan polimer. Ketahanan volume (Ocm)/0 rad
Polimer Polietilen (masa jenis rendah) Polipropilen Polistiren
4,6xl}t1
PVC (diplastiskan oleh DOP)
7,3
1,8x l0'7
Politetrafl uoroetilen *
10t7
x
l0r4
2,9x l0r8
Polifluoroviniliden * * Polikarbonat
2,3 x l0t4 9,4x 1ot6
x l,9x
Karet alam Karet isobutilen-isopren Karet stiren-butadin Karet kloropren Karet nitril Karet fluoroelastomer Karet uretan Karet silikon
* **
l,gx
1,7
.0r4 016
x
0r5
4,6x
0r0
2,8
l,2x t,4x 1,6 x 2.0 x
0r0 012 010 015
Diukur pada 360'C Diukur pada l70oC
PVC (64 kcal/mol). Pengaruh absorpsi kadar air adalah besar, karena hal tersebut mempercepat disosiasi ketakmurnian ion. Tabel 3.16 memperlihatkan ketahanan volume (o cm) berbagai bahan polimer. Sedangkan, ketahanan volume meningkat karena bertambah besarnya kristalinitas dan kesearahan molekul karena penarikan, menjadi rendah karena kefleksibelan yang besar dalam rantai molekul, dan tinggi karena bertambahnya jumlah ikatan silang.
1.4.3
Tahanan permukaan
Arus permukaan adalah arus listrik mengalir melalui air yang terkandung dan bahan lain yang bersifat hantaran yang melekat pada permukaan bahan polimer, dst.,
yang menerima pengaruh teradsorbsinya air di permukaan. Ada hubungan antara: loe
I :q,0 ls
dengan absorbsi air yang kecil, dan
dengan absorbsi air yang besar, di mana i adalah arus permukaan kalau lapisan adsorb-
sinya 0, lo adalah arus permukaan kalau
g:0,
dan
a
dan B adalah konstanta.
Polietilen dengan sifat higroskopiknya yang kecil, dispersi internal dari air merupakan variabel yang langsung pada absorbsi air dan pengeringan, dan seimbang dalam waltu yang singkat. Bahan lain menunjukkan reaksi yang agak terhambat. Gb. 3.16 menunjukkan hubungan, antara ketahanan permukaan dan ketahanan volume pada X)/o kelembaban relatip.
1.4.4
Konstanta dielektrik (Faktor kerugian dielektrik)
Kalau dua dielektrik ditempatkan dalam satu elektroda dan diberi tegangan DC,
7 --TEE!e eunlo^ q"lepe "?-e vet ,3'JV {ulsll uupeu len{.qr'Ilrl{elelp zg' g
I uel t*3a -
zA9 UP.l.,SoSa
:qBIBpe {IJtIeleIp 01
")
uefnral
:
qalo
r7lc
(l)
8r Bueru Ip
:ll
1u1s11e(ep uetEnre;
,s r{BIEpB JV IIJllelorp Eluetsuo)
'{rrt{alerp t8nr uoEuul lnqeslp g uel suetu Ip
)a rsrSuad snJB ueuodtuol c:@-9uel :ueEuap ueleledutp Eue,(
'g-g
Ile{apueu
'pra1 rEnr snre ueEusq 'eJepn edrueq urelsp eped rrup IIso{ qlqal og suulu Ip '"(9-06) lnpns tu^{undueur {IJ1{eleIp Josuepuo{ InlBIsIu rtle8uau Eue,( p1o1 snry
BS€J
'usJBlu?q
.rEnr snre ueuodruol
7g
'{rJUelarp Josuepuo{
rJEp
{llels seltsedel I{EIepe ,
,)
uup
EUEIU
Ip
,,1(o+)o{)-I rpetuoru plol snJB e>1uur 'ueEueEal ue8uap ESBJes t8nr snre tpefrel 'rou41od ueqeq qalo e,(ueuedurn '1tr11e1elp. qelo uu1l1ue31p e:epn edrueq nBIB) sunl nlens qelep"
qninl lzrut qulep" p uep Bporl{ele IrBp y'etepn edureq ulelup {IJl{alelp Eluulsuo{ nlens I{BIepB'3 Bueur Ip P-un:oc
V selrsudel
0, '{lleq
uep 'arepn eduruq Josuepuo{ tuel"p IllelsoJl{ale {BIoq snJB lnpns Isuen{ar3 rn 's>1a1duo{ nlens qelspe f eu.eur p
AoJrn[:oI :qelepe :qeEueur Eue,(
edueq rosuepuol uped ueryreqlp,,1 llleq {BIoq snre ueEuuEel nele{ nlI€A snru 'erepn 'rau11od uuqeq urepp {Irl{elolp lnqoslp ueEuu8el uenlesred {Irl{elelp urelsp uedurlsral tEraua ueEulpueqJod 'Erepn eurnlol uenles red erepn edureq"luelsuo{ 'qnln{ BJBIUB tp uedurtstp {Irlsll uelsnlu 3{3Iu zdureq tuepp rpetral rgsaq qlqel 1ul IBq
'HU %06 BPEd
(d;
erun1o,r,
usuuqBl uup (o) uuulnuuad uBuBIlEl u.ruluu uuSunqng
9I'g'qO
(tuc.6) d oIEol
oz 8r 9t nl zl (nryD uetarnrlod '6 uelustulslollod (n1u1) pr:o11
IIut^IIod
tPltr{Pleu Iteurnod l?lElJ3rol
uelllertod
'8 'L
8o
9I 5
--o sQ 90
qri4
'z
'l
0I
zt
o L
,ISqo
5o
.g .s
at-
ualllsrJod 'n (uoqrul uEEuap) uelrlerlod '€
urlpallod ua1rdo.Idt1o4
8I oz
{utsn l?Jrs-lEJIS
t0z
''l
v l. Ilmu Polimer
202
Dan Sifat-Sifat Bahan Polimer
medan listrik AC dari satuan kekuatan, yaitu kerugian daya yang dipakai untuk volume satuan dielektrik dalam satu siklus. Ini dinamakan kerugian dielektrik.
b,:e'-je" e disebut konstanta
dielektrik kompleks.
Dari persamaan di atas kerugian dielektrik berbanding lurus dengan pangkat dua dari frekwensi dan tegangan, oleh karena itu untuk mengisolasi frekwensi dan tegangan yang tinggi lebih cocok memakai bahan yang mempunyai konstanta
dielektrik kecil. Bertentangan dengan itu untuk kondensor listrik lebih cocok memakai bahan yang mempunyai konstanta dielektrik besar dan tan d kecil. Pada pemanasan dielektrik, panas dari kerugian dielektrik sebaliknya malah digunakan. Sebagai contoh, panas dielektrik pada mesin jahit, pemasak elektronik, memanaskan bahan dari dalam. Mengubah frekuensi pada konstanta dielektrik dan faktor kerugian dielektrik dari bahan polimer merupakan hal yang sukar, tapi umumnya pada frekuensi yang sangat rendah konstanta dielektrik €' mempunyai harga tertentu dari ea, yang menjadi berkurang kalau frekuensi naik, jadi pada daerah frekuensi yang tinggi menghasilkan harga tertentu yang rendah. Faktor kerugian dielektrik e" menjadi maksimum pada satu frekuensi (absorpsi dielektrik), dan menurun setelah itu. Perubahan r" pada satu frekuensi sekitarl. maksimum adalah paling besar, dan berhubungan dengan struktur molekul seperti orientasi kelompok polar dan struktur halus yaitu orientasi, kristalinitas dst. Tabel
Polimer
3.17 Sifat listrik isolator polimer Kekuatan hancur
dielektrik
(kv/mm) PVC kaku PVC fleksibel Polistiren Polietilen
Polipropilen Nilon Polietilen tereftalat Polikarbonat Resin poliamide (film) Oksida polifenilen (film) Poliviniliden fluorid Politetrafluoroetilen Resin Resin Resin Resin Resin
fenol (dasar kertas) melamin (dasar gelas) poliester (dasar gelas) epoksi (dasar gelas) silikon (dasar gelas)
Ketahanan volume (O cm)
utama.
Kapasitas induksi
tan d (10-4)
spesifik 50 Hz
I MHz
5OHz
l0r6 orr- loro l0r7
3,2-3,6 5,0-9,0
2,3-3,1 3,3-4,5
70-200
90-100
800- I 500
400-1400
)\_)1
)<_)1
l-3
t-4
18-21
>
1016
2,2-2,4
2,2-2,4
<5
20-32 15-20
>
1016
t7 -50
10-30 20-30
l
I MHz
<5
2,0
3-10
lor2-lor5
5,0- 14,0
4,0-4,'7
600-1000
400-1300
l016-lor7
3,1-3,2
10-20
160-180
t5-20
lor6-lor7
15-20
90-100
(120)
> l0r8
3,4
20
80
(20-120)
> l0r8
3,0 3,5 2,6 8,4
2,9-3,0 2,9-3,0 2,6 6,4 2,0
l0
60
500
1600
2,O
<2
4,6-5,5 6,6-7,5
400-1500 1400-2300
10-15 20
2x
lot4 l0r8
2,0
15-40
0r0_10r2
l0-20
0r
10-30 I 5-30
0r2_ l0r4
4,5-6,0 4,8-8,0
4,2-5,0
250-800
I
0r2_ l0r5
15-<'
150-1000
I
lo-20
0r4_ l0r6
3,5-4,5
3,5-4,2
60-200
Karet alam
20-30
lor5-lor7
Karet butil
20-30
lors-10r7
Kloropren
l0-15
lor2-1orr
5-25
1ot4- lor5
t0-25
lorr-lor4
Karet silikon Fluoroelastomer
r_
10r2
5,0-7,0 9,7-
I I ,0
(1 kHz)
(l
kHz)
2,'7-3,0
23-30
(1 kHz) 2,1-2,4 6,0-9,0 (1 kHz)
(1 kHz)
3,0-3,5
6,0-2,0
30
200-500
l0-100 120-500
350-450 130-150 50-400 50-400
30-80
7
rrcp Jarrnld sruaI ounlo^ ru 'uelr.rel urelep Jerullod aunlo^ ISIEJJ zp 'se8 u]uulsuo>[ 'uerndureo ruEIBp 1n.re1ed uup JJolIr€ reurlod seqaq t8raua q€lep€ IdV euuur Ip
y
lu
-\QQIt -alzu:'av
{ :nlle,{ suFEng-,fio1g uoat ug{JusupJaq lnreletu pq ruepp cE
nlr Euldures rq 'taurtlod uep lnrelad rJup uelnJpla{ elrtueurpotural ueEunqnq zg uep Ig 'lEnlnlu r8raua uelederel qBIEpe 8r Euelu rp rataruered Surseur-Eurseur "p"
r(g-tg)g uep (cc) r?lotu sellsede1-
A
:ue8unqnq epy 'rEraua uelederel AlZv 'ueuodurol r:up uedenEued t8raua qelupe !ry EuEItr Ip
,,(A l7v):9 :uelnJBIe)t rolauered q"lepE uelnJe{aI ?rratrJI ntzs r{sles 'uB{lnJPIIp uep uB{IsJadslptp 'lelEuaqurau ue{e lnqesJat raurgyod e,(utunun eped eqeru '1teq 8ue,( lnreled uerleq nelu) 'lr3a{ In{elourreq ueq"q ue8uap Eutpueqtp 8uu,{ uEnlEIeI ue>11nlunueu Jesaq InlalouJaq uequg
qelo us{qnuafip raturlod uuqeq
lnJuleru Ipq tuepp
lrunr
uBlnrBla)I
I's'I
'11tseldour -Ja1
uequq rrep Brrur{ u€u€qel uep u€lnJ€lo1 rcuaEueu uelseyoftp ue{B Erueuad
Blurl{ }BJIS-IBJIS S'I '{lrtsll reluuqEueru uup rdolsor8q le;rsreq Suud ueqeq qalo eduueelnurrad rsrdeleur uupt ue8uap nele 'ednres 1u3rs rc,(undruau 8ue,( reurpod sruel eduraqeq nele IrBq IrJlsrJ uEJBluBq rc.(undureur Eue.( uoqrel ueqBq n1rc,( rerullod epedel urel ueqeq ue>pndurecuau qeppu lllels rlue uenlelrad reEeqeg 'rsurrlod epzdal {Jlels Itup u?quq uulrndruecuau nele (tE3u11 de1a1 ueqeqruaya>1 e8et -ueur) ueqequele{ uelorluo8uad'quue1 rnluleru e.(uuelEuegqEuaru ueEuap uu{Bqesnlp
e,(uueqeEecuad 'edusnreles uep '>lnpord s?lrl"n{ eped uelesnrad 'uepuq eped {lluls {rrlsrl ueleJuol qalo u"{Epe1 nele uzep.tued Buem; 'tEuern1tp rc{ns {rJlsII uuluntu '{!Jlsll 1u1sg uuln[e1 rsdrosqe 'Bqrl-eqll
llJodas uen8Euu8 tpefral Eutros nlr
rraqrp nBIB{ IpE[ 'Ipq Euern4 e,(urdo4sorElq 1€JIs 1eq ledueq urBIBp uep >1rcq Euu,( {rJlsrl Jolelosr uuledn-raru raurqod ueqeq nlnqeprel ue{B{nue{rp q€lai eueuneEeqag 'e,(uunpal qalo e8etrp de1a1 1rr1sr1 u€lenrrr 'uelqesrdlp nep>1 rpet'uuqeq E{nur retue eped rpetral Eue,( lulsgy epuu8 uusrdel qelo ue{qeqesrp rse{UrJl{olg 'urBI ueqeq rcEeq -raq rJup uuszdnlaEuad uep 'uulesaE 'uequsrurad qolo {rJlsIJ rJeqlp reruqod uequg
JsE{gFl{etg s.r.I 'reurlod ueqeq uup {rrtsrl IBJls-lsJIS uellzqrpedurau ll't IaqBJ 'rsepurEop rpztral unloqas {BSnr q?urod {Bpl1 {Ft{elolp rsdrosqe nelu lel8urueru ria u,(u1uqr1z uep'1esn.t rpefuaru'lsp'HOOJ'O:J Iuadas relod 1oduro1a1 reEeqraq 'tsp An reuts 'uaEts4o qolo tseperEep;a1 rarutlod u"qeq nEIE) 'JrB rsdrosqe uuaJel lzlEutuaru ,,3 uet8nral Jo1{BJ eduunrun ?Iturl l?Jrs-leJrs 9'l
toz
v l
204
Ilmu Polimer Dan Sifat-Sifat Bahan Polimer
pelarut, Z temperatur absolut dan I adalah parameter mutual dari Flory. Dalam persamaan dini harusnya Alcl=0 untuk melarut yang stabil, jadi sampai X:0,5 suatu larutan adalah stabil, dan merupakan pelarut baik kalau mempunyai / lebih kecil. Harga rn berbanding lurus dengan panjang rantai molekul (berat molekul) bahan polimer, dan polimer dapat larut kalau rz kecil, meskipun ; besar. Berat molekul yang besar berarti sukar larut. Umumnya dalam pembahasan kelarutan polimer dipergunakan kerapatan energi mutual B dan parameter mutual X dari Flory. B adalah indeks ketakcampuran dan ketaklarutan yang makin kecil makin baik. Bahan lebih mudah larut kalau kedua parameter kelarutan dari polimer (d) dan dari pelarut (dr) adalah sama. Tapi hal ini tidak selalu dapat dipakai kalau ada terjadi antar aksi khusus seperti kepolaran, asosiasi, solvasi, ikatan hidrogen, dst, karena persamaan di atas dianggap tidak terpengaruh secara tepat. Hubungan tersebut seharusnya terbatas pada kasus pelarut non-polar dan polimer amorf non-polar, walaupun demikian dapat dipakai untuk lainnya.
l) 2)
3) 4) 5)
Ada beberapa faktor yang menentukan kelarutan yaitu: Temperatur larutan: Umumnya kalau temperatur naik kelarutan meningkat. Berat molekul, struktur molekul: Seperti telah dikemukakan di atas kalau berat molekul besar kelarutan kecil. Polimer dengan struktur ikatan silang dapat membengkak tetapi tidak larut seluruhnya. Dalam hubungan dengan fleksibilitas dari polimer rantai, molekul kaku seperti pada selulosa dan polioksimetilen, agak susah untuk larut. Polimer bercabang mudah larut dibandingkan dengan polimer lurus. Kristalinitas: Menyangkut derajat kristalinitas. Bahan yang memiliki kristalinitas tinggi seperti polietilen dan polipropilen mempunyai kelarutan yang kurang, tetapi polimer berkristal yang biasa bisa larut. Kepolaran: Bahan polimer mudah sekali larut dalam pelarut polar. Berbagai kelompok dengan kepolaran-kepolaran yang berbeda dalam molekulnya, akan mudah larut dalam campuran pelarut yang bersangkutan. Umumnya kalau struktur bahan terlarut serupa dengan pelarut, mereka saling melarut. Pelarut campuran: Kalau ke dalam suatu pelarut di mana polimer bisa larut dibubuhkan pelarut lain, kadang-kadang kelarutannya meningkat. Ada kasus ekstrem di mana polimer bisa larut dalam campuran pelarut yang buruk. Hubungan-hubungan ini dapat dijelaskan oleh berkurangnya harga X dalam cam-
puran pelarut atau harga 6 yang dekat pada harga yang dimiliki polimer, tetapi penjelasan ini tidak cukup. Tabel 3.18 menunjukkan perameter kelarutan (d) dari berbagai polimer. Tabel 3.19 menunjukkan harga (d) dengan beberapa pelarut, dan Tabel 3.20 menunjukkan hargaQ) dalam pelarut polimer, sedangkan Tabel3.2l menunjukkan kelarutan bahan polimer dalam berbagai pelarut.
1.5,2
Tahanan kimia
Ketahanan kimia berada di daerah luas mulai dari bahan yang sukar diserang oleh setiap bahan kimia seperti politetrafluoroetilen sampai ke bahan mudah larut dalam pelarut organik seperti dalam asetat dan alkohol, umpamanya polivinil asetat. Di sini terutama dibahas mengenai ketahanan terhadap asam dan alkali. Sifat-sifat ini sampai sejauh tertentu dapat dianggap ditentukan oleh struktur molekul bahan polimer. Polimer yang mempunyai kelompok eter, ester dan amida mudah terhidrolisa oleh asam. Selulosa, poliester, poliamid dan polimetil akrilat mempunyai
r:-:::.r re-rt( -:snI rfB{lu qelo II{nJ€EuedIp 133ues urcl uIIsIuJoJ IsBsuapuo{ UISaJ {E[uEq (IuBSe UBISPpISIOEUad lBql{e :?: f,-TEZ',I;){D UISaJ '33Jn UISSJ 'lOUaJ UISOJ Ue{EUSpes ?-::::trartr rclu{eleIu Illelu ulsal u?p IOUaJ ulseJ sluslnJel '1en{ tuESB Iu"pp Ip qeuel .tE.--itr rsloda ulsal u€p ulluBletu uISOJ 'BaJn uISOU 'UISueq ulsulc spBd ISepIS{O UBp -;a;t:s 'rsEuoJlns IJep 13qI{3 BIIIIJeUeu IEJnJel uEp Eu€JasIp ue{B '1eJ1IU IUBSe n31? :"r;t1 tu"Jaleq lues2 ueEuep u"qnluesJeq ueglollod €llqedv 'lnqesJel ueEunJepueJa{ z9'0 0s'0 6V'0
09'0
Lt'0
uole{ Il}rtu"sIaH uo13I IIdoldosIIC
uolel
IIIU? Illehtr
uotJ{ IllnqosI Ill3tr\tr uole{ IIla IIl3IAtr
]Blese Irdord-il
6n'0
lelasE IIlnq-l,/
0s'0
l?lasE lllue-r.l
S'0
uolesv
8r'0 I
uole{ IIte Illahl
En'0
IItg
8t'0
1313s3
sz
uolasl/
nn'0
(Jo) rnteradtuel
x
ts
9n'0
9L
Et'0
€9
w'0
9Z
I?'0
'e'''qT
"lq t"q*,'
13Iu{?ta(u lrlstullod
l?lerB Ilul^llod
ueslorc uedordortlN Eprrol{ uall}g
Epuol{ IIUI^IIod rslxllod
]nJElsd
'.r8lod rorullod {nlun rBlod lnlBled slrldrua X
E--
ean11 0Z'€ leqcl
i
UJI?.IleJ
s'6 s'6
uapsl-d uelrsl-ul
8'8
ualrs{-o
0'6
uesueq
IIlg
ussueg
z'6
uenlol
8'8 6'8
IIleruor? uoqre{orplH uBsIeqolIIslIleI/{ uBslaqol{IS ueluadolltg
8, 1
z'8
I'8
n'& n'il 9'e I z'zl L'Ol €,0I L'6-S'6 n'6 9'6-l'6 9'8 I'8 6'L E'L Z'g
snl{rs uoqrulorplH ue>lapusIeH
0'8
usuoN
LL
uelec
L,L
uul{o
9, 1
ue1da11
T,L
u3lued
O,L
(uEtuedordosr) u€lnq IItehl-Z
1,9
ues{eH
LL
uger€d uoqr?IolPIH
z/r(cr/lBr)g :rBlod-uou lnJuled uup uBlnrule{ Jeleluurud
IoqoIIE Ilul^llod
allllluollrcllod 99 uoli(51
splloll uepIIIuI^IIod l"lelJolsl ualll3llod esolnlos IIta Bplrol{ IIUI^llod l"les? Ilul^llod lsllr{eql3lu IIlauIIod uerllsllod uslpelnqllod uelllellod (uo{t1ts) eu"s{ollslllsurlpllod
(uou3l) uelll3oronuerlalllod ,7,(cc/1uc)g :relrllod
uBrlnq uBlnr8le{ releluBrBd 8I'€ lequl
6I'€ IAqBI erlurl IsJIS-leJIS
902
9'l
L
7-/'
t/'
1. Ilmu Polimer Dan Sifat-Sifat
206
Tabel
p.r",*-T-p"ri"i
":'
Esy,
ronor
n-Butanol lsopropil Erilen
alkohol
glikol
Metil asetat Etil aserat 12% etanol Butil asetat Asam asetat m-Kresol EICT
Dioksan Kolosolf
;,[[, .
3.21 Kelarutan plastik.
l;;;leori"i-lo,
krorida ili3fi:: *.,;ff11,
ii
L
TL
TL
TL
L L
L ] L L L TL
L L
TL
TL-2L
TL
] SL-L I TL SL-L TL
SL-L TL
AsetoniLlSLiTLLlTL-SLITLITL L L Sikloheksan Eter
petroleum
TL
Erilindiklorida Karbon
L L
- rL
rL
TL
TL
TL
I TL TL
TL
-
SL TL SL
rr-
TL
-
TL
TL TL-SL
I TL TL
SL-L SL SL-L SL-L
L TL-SL TL-SL TL-SL ,
TL ] TL.SL SL , TL SL 1 L TL TL
TL TL SL
SL-L
TL
SL-S
(L)
TL TL
I TL
TL
SL-L
TL
L SL-L
_i_:.1
TL: Tidak larut, L: Larut, SL: Sebagian larut, (L): Larut dengan pemanas
TL I
TL-SL
I L L
I_]_
TL
-
TL TL TL
L TL r TL-SL I TL
L SL-L SL-L TL-SL L SL-L TL-SL i SL-L
-rL
TL
TL
SL-L
TL TL TL SL
disurnda ] tL _ |l!i_L
TLSL
TL
TL
TL
rL---
SL
TL
SL-L
---rNiron PiX;ri-
-
TL
TL 1 SL
TL TL TL ] TL
Poristiren
TL
L TL-SL Toluen Nitroetan L L L Piridin L Morfolin SL-L I L KIoTofoTm,L]TL-SLTLILSL-LSLTL Trikoroetilin
Bdhan Polimer
TL
(L) 1 TL TL TL TL TL TL TL (L)
It
f
L
i ,t
dari berbagai plastik dikemukakan pada Tabel3.22.
1.6
Kemampuan nyala, tahanan nyala Bahan polimer termasuk yang sangat mudah menyala seperti seluloid dan yang dapat habis terbakar sendiri secara spontan walaupun api dipadamkan setelah penl'alaan, seperti pada polikarbonat. Penilaian sifat mampu nyala bahan polimer agak rumit, tetapi walaupun begitu di bawah ini beberapa hal tersebut dijelaskan:
(l)
Dengan membakar bahan yang diletakkan mendatar Cara ini ditetapkan dalam JIS-K691l-1970 dan ASTM-D635-1974. Seperti ditunjukkan dalam Cb. 3.17, nyala api dari alat pembakar Bunsen dipegang pada sudut 30". menyalakan ujung spesimen yang diletakkan mendatar untuk waktu selama 30 detik, dan api dijauhkan. Waktu yang diperlukan agar spesimen menyala disebut waktu penl'alaan (detik) dan panjang spesimen yang terbakar disebut jarak bakar. Harga tersebut dipakai untuk menyatakan kemampuan nyala dari bahan. l) Mampu n1'ala: Terbakar lebih lama dari 180 detik dengan nyala. 2) Habis terbakar sendiri: Jarak bakar lebih dari 25 mm tapi kurang dari 100 mm. 3) Tak mampu nyala: Jarak bakar kurang dari 25 mm.
Dalam ASTM, laju bakar menyatakan jarak bakar persatuan waktu, yang dipakai sebagai ukuran kemampuan nyala. Kemampuan nyala, ditentukan secara masing-masing seperti untuk plastik fleksibel dalam ASTM-D568-1974, plastik kaku dalam ASTM-D7511-1974, plastik
('N)+('o) (Y6)001* :'l'O
t,Ol
-T!Nr"e re{pqurau Inlun us{qnlnqrp 8uu,( orunlo^ uasred tuelup ueEorlru uep l;frs-r,: =:ndurec r.uEIBp rp un{ururu ua8rslo rserluesuo{ ntp,( '('t'O) uaErslo lepur rrrfrlm rp.iu uendururue{ uelnluoueut 116 I - tg gZC-hlJSV uep Z L6l - IOZLX-SI t
uaErslo s{epur
qelo
(Z)
'896I
-fi6g-hilsy
{nlun 'nL6v?rcA-hlJSV uep tL6l tL6I-etIC-I IJSV tuepp srdrl laqrslag
reledrp ueep,(uad uendruuuro>1
-;69tC-;,11ISV urepp {1lszld usnq {n1un uep
leuoqielIod
uelrdotdrlod uoJrtroron! -?rlatnod
E,{EqP, ,, ,,
- l,,
dpprl-snquel
unun u?tnrDl]
uElep tnrEl
leprl
e,(eqer
IEsnU
I
depe)t-snqual )"0S] qE{Eq rp leptl ,"g*rorplq,"q,",",prq1i.rJ t""ze-srl I IIIEuoJE i.rr rlEuoJE snqual 'relsa uelep tnle-l ,
t
E,(ErlEa
uoqrrlorp,q
,,
(,,o26-06) 1,rr*orr"r.,i, (nquef 'uolrl UEIEp tnlEl
I I
,trrd, J.)t leprl
suor.oNHl
-;-J--
i
.rol
-r
leprI
llMrs
I
(S.I)-
1
pruErto.l
1
]
]
tlllprs li -/ f--l
"
uol0.llod I
Surunl Burunr
. t
p^Eqei
,trtiors , tllrpJ\ tEBu?S lEquEl
uarlsrtod
I
prslo8uJd ueqe Euoipl IEsnU
,,
etelgletau luaurlod
e,{EqEJ
*uo,,
. rilsr Ep
"
uEp
lnrEl
[a 1 i
EAeqE'
snquel
ue)uEl uep ? uotel uelep tnr?l
r!4pesl i leprl ,11ip,,
,,
nete
,
euet nrlpm uslPp ueltq
,,
1
I
l!M.s
rseurrolli.t ,,
Iesnu
I I]
tlIlpJS ,,
IDsni
,
IEtsv
nele
.
rs.ll rs.l] rEqrE-I
{s -L)-
1 flrtprrt lrlrprs relpqial) rdquel lepr1 :.
sela8
urel tsruruelq
Jolto :qnuof.-:1. lepll rrtsrlod
r?loduou uPlnrEI
-
,,
[-
e{Eqer
EdEreqaq uelep uErSeqrs rprnlef
dEpr)
,no"r'
-ExEqEr
[--
lrlrprs
InrEl
leptt e,{uunun n",,
1"i,t
lrIrpJS
leplj -
,",; ,'.r*:r
snqurJ 'r-
-
L
netE
ltlrpas {epU
.,
,rrno :
,
]
.
depex snqull
E,{EqEJ -?,{EqEJ
,ul
rrlrpr( nelE
uptrq
-
trtrprs
uelrq rpel €^uunun
uplEp
'
rsilp uolrtrs ursrx
,".,'r'1,',ru,"
;#
ue8uep rslode urso6
---
!s!!p eein
-
tuDuoq'ulel
s,d,r
l i I
I
ur(aL
drnd ne,e
MEI Inqnq rs[C
ffir'
ffi
,"Hi'i:,
ISIIC
I
,, lequEl le3ues
'rrr:jJ:::T.,
I
,.jii]. ;kilt
*^'1','i1,'#*o
Li
seleS tejas
I
-
requet
|
,
lluEslo
I
, trlgpas nere qeptr , reiues prslo8urd uEsp lltp)\ rEruef nple tepll
I lnElE
epoN ,',[",fi1
BlrrrJrl IBJIS-I8JIS
|
esolnlts-D esolntrs-D
net?
uerseqas reiueJ
lp
:'--el ltlrprs -
;;I-
..o ro* il.J;nr ternr.f
lEpll ,
tnrEl
I
f ,,;;;ir; ,,o,n,...o - -:],,10.1f ,, J rlr uruel,u u,s,1
.,
spq)g
a ltlnps"o ryrrlnporeol ;#;;;;;
I 'E,{Eqe, dEprx rnqEl sErEqr)) seq58 E,{eqeJ snqual
l
'{!lsEld
,,,,,.,,,,. ''""''
L
I
77'e |pqEL
'EI",{u u?ndtus('Ua) 9'l
E[?,(U Ueu?q€l
l
208
Ilmu Polimer Dan Sifat-Sifat Bahan Polimer Tanda bangku
Spesimen
Lebarnya
Ujung
."
bebas
Nyala
/
Kawat
12,5-t
kasa
tr
Kawat
Bagian bawah kawat kasa
\
Kaki
Gb.
3.17 Alat
pengujian ketahanan panas.
Oz adalah laju aliran oksigen (//menit) yang diperlukan untuk menjamin terbakarnya spesimen selama 3 menit atau lebih, atau jarak bakarnya lebih dari 50 mm setelah penyalaan, dan Nz adalah laju aliran nitrogen (//menit) dalam keadaan sama.
di mana,
(3)
Oleh kepekatan asap Kepekatan asap adalah penting dalam hal terjadi kebakaran. ASTM-D2843-1970 menetapkannya dengan jalan mempergunakan sumber cahaya dalam sebuah ruang yang mempunyai volume tertentu, yang intensitas penyinarannya tereduksi oleh pembakaran.
(4)
Oleh standar UL Standar "Underwriter's Laboratories Inc., USA menyatakan bahwa kemampuan nyala dibedakan menjadi: dapat menyala lambat (SB), dapat menyala sendiri (SE-1, SE-2), dan tak dapat nyala (SE-0). Standar ini penting bagi bahan polimer apabila dipergunakan untuk keperluan listrik (UL 92, UL 492 dan UL 746).
1.7
Ketahanan lama Bahan polimer mempunyai banyak ketidak pastian kecuali bahan polimer alam, karena bahan polimer baru dikembangkan akhir-akhir ini. Ketahanan terhadap cuaca adalah hal utama yang akan dibahas. Ketahanan cuaca menyatakan tahanan terhadap
terjadinya degradasi pada berbagai sifat apabila bahan dibiarkan di luar kena sinar matahari, hujan, angin, dst. Kekuatan mekanik, kilap, warna, ukuran, berat, retakan, dst, adalah sifat-sifat yang dipengaruhi oleh sinar UV, temperatur, kelembaban, gaya luar, oksigen, ozon, SOz, NOz dan lainnya yang terdapat di luar. Yang paling berpengaruh adalah sinar UV. Hal ini ditentukan masing-masing dalam JIS-Al410-1968, JIS-K7101-1969 dan ASTM-D1435-1969. Dalam pengujian ini memerlukan waktu lama untuk mendapatkan hasilnya, tetapi sifat di atas merupakan sifat penting, oleh karena itu dalam laboratorium pengujian dipercepat dengan mempergunakan "fadeometer" yang dapat memberikan cahaya, temperatur dan kelembaban demikian juga "weather-o-meter" yang dapat memberikan cahaya, panas dan hujan sebagai tambahan. Cara pengujian ditentukan dalam JIS-K7 102-1970, ASTM -D7 59-1956 T, ASTM-D 1499-1964, ASTM-D I 501 1971, ASTM-2566-1970 dst dengan mempergunakan sumber cahaya yang berbeda.
a
BJ?1uE u?Eunqnq uB{{n[unuew Ez'E IeqBI 'elnd ::E- :ts-ll!-reJls u?p slua[ 6EuIl Eue,( ltuulelu uelen{a{ I{IIrueu Iul u?q?q e{etu Ji;:: isp*i ryunl {1111 uep"ffiIrr ":"arntrJlolrr JBlu? ede8 re,(unduetu nll {mq {nluaqral Sued IBIsIJ{ BuaJe11 'tfiEut1 ;":iu{s$ul re,{undruaul e8Eurqas {Iuq EJEJes lelstrEuaur q€qas JBSaq qlqol Bfusluot n1t BuaJB{ 'snrn1 rc1uer UBI?dnJaIII uep EuBq"JJeq SuBJn{ qepuoJ ueus{el "sutn trf{-pJrlod urcl {equ IC 'Eugqm {€^ueq rc^(undulolu rde1e1 lreq srgcas IglslrEueru {"prl e,(uln{elotu-In{elotu 'qepuer sluol €setu ualllelod EpBd '?lnd epaqJeq tue.i 1n1a1ou Jnl{nrls 13d3prp BpaqJaq 8ue,( ue11le IsBsrrarrrlod BrBc uEEuec sruef ss?ru uBEuap ueEunqnH (e)
'rrE sB13 rp uE{qnlBftp nBIB{ E13J IpBluau 'rrcc tpufueur uup uglelgfurp nBIB{ re{EqreJ 'uuered IBJI5-1BJIs u"Euap ednras efuluJls-lgJls nll BuorEX .r8Eull In{aloru leJaq I".(unduoul Euez( uUBJBd ue{ednJal[ uelllellod sllul{ ?Jecas }€Jrs-lBJIS Q)
'ue{Bsnqlp uelllellod uBp uelEueps 1B{IIp Eu€[ uellla-Ilod 'ueryaru11odo{Ip Euef uell1allod BBn[ UBI{Ituap (e1nt q"puer In{elou ,-I) 6EuIl leEu?s In{alou leraq ue8uep ualllellod '(000'Zt-0O0'I) 'ugaloqofimqeslp Entues lereq ueEuap ualllellod qglepe B,{u2ntuas 'ueqeqruel ruEeqag SuEf"-IrEIdo-JdIIof{nsEurtJ '(se1ru11e1srr1) e,(usruet sselu ueEuep ",(uuuEunqnq ,?,{usrua[ as?ur lnJnuelu 's96'0-It6'0 sruef eseu ue€uep lBJe e[ul€JIs-lBJIs 3ueJ3{ nJftJallTd uep 016'0-976'9 sruef eselrr us8uep (AdAIN) (geqHr-iBBuil ftueT "seru 'gz6'o-ot6'o sruo[ esslu ueEuap GeE-rqEFtisrTru5.r iuiirp5iii"Siiiar?s€di-u5ii.14iod -LrsBur T5lllryo-d-ipE.m5d Eutseu-Eutseu nBle '?,(uts?sttautqod ep"d uBu"Ial qelo qep -uoJ ugue{ol uep runrpetu
ueue{ol 't8Eul} uuuelol ue[lellod Ip€[uau ue4EuoloEtp Euel
'[H H-l H Irrlrt .-3:3'u H
I c-c | ltrlll H-i
LH
H
H
'qe^\"q Ip IS{BaJ uped ue11n[un1tp uapp Iseslrerullod 'uelllesB nele ruep suE ,(egeu) >1e,{uttu ueqecoruad eped untlorlod seE uaEorprq IJeqluau ueEuap qaloradrp ledep Eue,( 'uellle seE rsesFaurrlod uelet ueEuep l"nqp uelllollod
rslnpord ereo ueP slual' (t)
ua[lellod I'f'z 'qeJnur uep qepnur efusn.reqes 'e,(urunun eped {elaclp (Uce{ Euereq luEuqlaq 'treq-treqes uu1n1 srdll uerequral uep rulu '{yls[ IBIB-1BIe {elol -radrp Eue,{ Suereq-Euereq lslnpordueu {nlun ugquq rc3uqas rc1edtp Eue,( ulseg
urnun uBBun88uad r1nlun ulsou
YIISYTdOI^IUflI USNITOd
l'z
,,
L
F 2.'
2t0 Tabel
t-
-
3.23 Sifat polietilen menurut masa jenis.
Tekanan
l
tinggi
I
L-
Jenis
Polimer Termoplastik
Kopolimer
Tekanan rendah
Tekanan medium
l
I
Masa jenis tinggi 0,93
0,95
0,96
Masa jenis
8/cml
Kristalinitas
I
o,/
----'-
Temperatur
105
I
lunak
t75 -__
Kekuatan
124 245 __-
127
335
OC
kgf /cm2
tarik Perpanjangan
300
Kekuatan
42
Impak
/o
kgf.cm/cm2
lzod
21
ditakik
-144
polietilen.
(b)
Hubungan dengan berat molekul.
Sifatnya cukup berubah oleh perubahan masa jenis. Kalau masa jenis (kristalinitas) sama, sifat-sifat mekanik dan mampu olahnya berbeda menurut ukuran
molekul. Karena berat molekul kecil, kecairannya pada waktu cair lebih baik, sedangkan ketahanan akan zat pelarut dan kekuatannya menurun. Umumnya indeks cair (MI) dipergunakan untuk menyatakan berat molekul. Polietilen pada temperatur
tetap 190"C diekstrusi melalui lubang dengan diameter 2,1mm dan panjang 8mm, memberikan 216l g selama l0 menit. Jumlah yang terekstruksikan dalam gram adalah indek cair. Tabel3.24 menunjukkan hubungan antara titik cair dengan sifat-sifat lain. Tabel
3.24
Perubahan sifat polietilen oleh masa ienis dan indeks cairan (MI).
Sifat-sifat Viskositas cairan Kekerasan permukaan (ketahanan abrasi)
Film gerak Temp. penahan panas terendah Kekuatan tarik (mulur) Perpanjangan Ketahanan lelah Kekakuan lentur Ketahanan impak film retak 1 Ketahanan tegangan Tembus cahaya Kilatan permukaan Permeabilitas uap air Permeabilitas gas cairan Laju susut cetakan I
Sifat listrik
* **
Berubah oleh keadaan pengujian Berubah oleh keadaan cetakan
I I
Masa jenis meningkal (0,915-0,965)
' MI meningkat (beral I molekul meningkat)
diperbaiki
Sedikit berkurang
Diperbaiki Dinaikkan Sangat diperbaiki Lebih kecil Diperbaiki Sangat diperbaiki
Tidak berubah
Berkurang Berkurang*
Diperbaiki* Diperbaiki * * Berkurang Sangat berkurang Diperbesar
Sedikit diperbaiki
berkurang Sedikit berkurang Lebih kecil Sedikit berkurang Sedikit berkurang Berkurang Sangat berkurang
Diperbaiki Diperbaiki
Lebih
Tidak
7
....i:,ur .u"rreleued ueSuap {elaorp Surres n1r rrup uIetu 'qelo}p t{upnru uolllsllod qelo
'j?: 'j"p
ndurel4
G)
'n,{e1 ueqeq t}ueE8uad rc8eqas rc1udtp qepuer ssnq ueqeg '{llsn{? ueqeq tsplosr {nlun u€{EunEredrp ledep rut uuqeq e{eIN 'JBqa1 dn>1nc Euu.( qereup isBrJBAJaq e,(usruef eseur 'uelesnqlp uep uelSueps-1e{Ilp uelllsllod nup;1 uolllallod (p) '(C"OSz) lelEutu €snq
-aur e,{uluunl {1111 uBp
{luq qlqel rpefuaur
ueEueEal->1elar ueusqEle{
'{lrel uel?n{a{
.efusnreles uep 'eue8 reuts '31eq JeuIS 'JolIOIe JEuIs ue8uap lilades rEEutl lEraua J31uE BI€33s nEIEX JIt{EorpEJ Jeurs ueJsultued qelo ue13ue1ts 1B{IIp In{elou Eueps uelu4lreq
ualllellod
(c)
'f,o00I Jell{as rnleradulel eped pcel Eue,{ uereleurod uep {req 8ue,( lruelau leJls re,(unduaru '>1tuq luEuus IsEJqe ueuEqelel '>1mq 8ue,( ledur ugu"qele{ re,(unduroru et rdelal 'rnleradural u.{uue>11e1Eutueu uu8uap >1uun1 ,1nrnq e,(uuerrese{ BuerB{ qulolp {nlun Jelns IUI uEqe8 3ue.( leEe undnele,tr letnt t-l) tEEutt leEues In{elour leroqreq ualllallod (q) 'qsp 'uusqorued 'uu1e1ec ue{seqequau {nlun e8nt rc1edtq 'uestdeled uupt uuEuep .e,(usnralss uup 'stdeled 'uuunuel eduel urc1 'rte ueqel 52lJe{ }Snq1IIaIII {nl -un reludrp nela Jndlu€Jueru ueEuap 1u1ec ndureu tlteqradureru {nlun ue{Eun8radtq 'e,(uln4ayour leroq uep sruel eseru eped EunlueErel 3.691 JIEo {1111 ueEuep ueqeq redures JnleJeduel uped seurnlad r:ep rclntu nlnu reEzq:aq qeloredtp ledeq ) qepuer *r,l:[,X;?,1T;;,#1'ji$,,J? (ooo' z r -ooo'
1
G)
/
.
'qepuer sruaI esuru uu8uap uel1ar1od epedr:ep lsqeeurod Euurnl r88url sluaI usulu uelllellod 'qsp 'run;red 'ltueEro lnrelad 'zg3 depeqral 6Eu1t dnlno selrlrq2eruJad rc.{undureru tdelol 'rm snquellp relns leflues ualtFtlod tultg seE su1111qeaura6 (e)
'qsp IoqoIIE 'lle{F 'lerautur 1u,{uttu ,u€lleJrns reEeqraq ueSuap uuEunqnqroq elqede ueEuuEel qnreEued qBA€q Ip {Bler u€{e uolrlerlod euerul uetleqrsd tpu[ueur npef 'nn.urusq4a{ I{rsq]0dt11olr-Trr;gn mundur€Jrp -[srlEs'luuse'rolso "uou"5]osu5q "uoq.I-€r{niTIis TIrdSs-[n qiosqEBfrScl rllTsdsT?pls{o-nuc:TlE qmr'IR-f E-ms*ds'psttrI5.IqEltr'q @rrEunm ueylerlod EueJE) 'Oo0S nJ€q undnele,ur IsBpISIoJal uele ueEtslo efuepe IEUesIp ueEuap uelseuedtp neyul rdelea 'lnqesJel rnleraduel tnedruelau nep{ IB1IIJo1 sueJE{ rBJnJol u"rpnue{ 'Jo00€ redtues JIuJueuI e^(ueq 'ueEtslo uu8uep ueEunqnq:eq eduel uelseuedrp n"lz) 'len{ Eue.( uor11el3 JeuIS qslo e,{uueelnur.lad Jnl{nJls ueqeqnEuad nElB uee{nturad eped ISepIs{o llredas nluegal ueqeqtuel uen>1e1red n1re4 'decueur uep lE{aroIII ueEuep qelo1p qepnu {epll ualllellod relod uou luJlsJeq ?ueIe) 'es2lq Jnl€Jodruel eped zurnduas BJEOos ueglarlod ue{lnJ"latu ledep 8uef, lnrelod epe {3p11 rdepl .3og4 rnleredursl selB rp rsEurJol{Jel 8ue,( uoqre4oJprq uelnJel u?p II}BluoJ€ uoqre{orplq uBIEp lnrel ?I "1€n{-T"pBTo-u€p*€pI1E1-rf3n:rJI-qnn.Dt-TEquq'1"Ssq uequI-IlqeudnTrm-sfuermrrz'yp1epsffi reurnod-ueqeq WPpe uelllellod ertuDl l"Jrs-l"JIS (p) -roq
'r33u1l qrqel e,tusruaf eseru nepl rEel {pq qlqel 1e3ts te,{und -tuetu ueIV 'rse{runuro{ 1ep teEeqraq uep AI 'tepur {nlun IsEIosI ueqeq rc8eqes reludrp 1e.(uuq 'rEEult Isuol({erJ seql IBJIs urepp 1pq le8ues eluelnral '1rcq Euu.( {rJlsrl lBJIS-l?JIs I{IIIureu seq{ 3ue,( relod uou rautlod uelednrau uelllsllod {IrlsIIIEJIS-1eJIS (c) rl]nlun ue?unSSued
>1n1un
utsag
l'7,
2.
2t2
PolimerTermoplastik
ekstrusi peniupan dan dengan hampa udara. Perlu diperhatikan bahwa penyusutannya tinggi.
(5)
Penggunaan
Pada temperatur rendah bersifat fleksibel tahan impak dan tahan bahan kimia. Karena itu dipakai untuk berbagai keperluan termasuk untuk pembuatan berbagai wadah, alat dapur, berbagai barang kecil, botol-botol, tempat minyak tanah, film, pipa, isolator kabel listrik, serat, kantong tempat sampah dan sebagainya.
2.1.2 Polipropilen Bahan baku polipropilen didapat dengan menguraikan petroleum (naftan) dengan cara yang sama seperti pada etilen. Menurut proses yang serupa dengan metoda tekanan rendah untuk polietilen, mempergunakan katalis Zieger-Natta, polipropilen dengan keteraturan ruang dapat diperoleh dari propilen. n.CHr:(l{-------
tltl CH,
+CHr-CHf
Propilen
L
CHJ,
Polipropilen
Polipropilen ataktik tanpa keteraturan ruang dan mempunyai titik lunak rendah dipisahkan oleh ekstraksi dengan pentan dan disisihkan.
(1)
Sifat-sifat Sifat-sifat polipropilen serupa dengan sifat-sifat polietilen. Masa jenisnya rendah (0,90-0,92). Term4suk kelompok yang paling ringan di antara bahan polimer. Dapat terbakar kalau dinyalakan. Dibandingkan dengan polietilen masa jenis tinggi titik lunaknya tinggiffkali (176'C., T*), kekuatan t4rik, kekuat4n fentqr dan kekAtUannya lg_bih linggi, tetapi ketahanan impaknya rendah terutama pada temperatur rendah. Sifat -tembus-cahayanya pada-pencetakanlehjLhalk dari-pad.a-po-lietilen detg4n-pgrEIU-k4aIr yang me4gkilap, penyusutannya pada pencetakan kecil, penampilan dan ketelitian dimensinya lebih baik. Sifat mekaniknya dapat ditingkatkan sampai batas tertentu dengan jalan mencampurkan serat gelas. Pemuaian termal juga dapat diperbaiki sampai setingkat dengan resin termoset. Sifat-sifat listriknya hampir sama dengan sifat-sifat pada polietilen. Ketahanan kimianya kira-kira sama bahkan lebih baik daripada polietilen masa jenis tinggi. Ketahanan retak-tegangannya sangat baik. Dalam hidrokarbon aromatik dan hidrokarbon yang terklorinasi, larut pada 80'C atau lebih, tetapi pada temperatur biasa hanya membengkak. Oleh karena itu sukar untuk diolah dengan perekatan dan pencapan seperti halnya dengan polietilen yang memerlukan perlakuan tertentu pada permukaannya. Molekul polipropilen mengandung atom karbon tertier dengan gugus metil rantai utama. Atom hidrogen terikat pada atom karbon tertier yang mudah bereaksi dengan oksigen dan ozon, yang menyebabkan ketahanan oksidasinya lebih kecil daripada polietilen. Di lain fihak karena temperatur pengolahan lebih tinggi daripada polietilen, oksidasi harus dicegah. Fenol alkil dipakai sebagai anti oksidasi yang dikombinasikan dengan senyawa belerang organik atau senyawa amin. Agar degradasi oleh sinar Ultra Violet secara efektif dapat dikurangi, maka dicampurkan bubuk karbon sebagai bahan pengabsorb UV. Polipropilen mempunyai tembus cahaya jauh lebih baik daripada polietilen, karena itu dipakai sebagai bahan pada pembuatan film. Dengan mempergunakan bahan penginti kristal, ukuran kristal dapat
uarrls
lrlg .-A.* V uezueq
n ,n:
Vtl
ualllg
uezueg
/\
'Hf,:'Hr+ Ul
HCZHJ ZHC'H)
uerllsllod E'l'z 'loloq u"J"tu re8eq.laq {nlun dntl {EleJIp 8ue,( uelqeq uep IBJI1 'ladJBI 'Euuquel {uun ue{EunErodlp leras 'ue)pdeEuad uunl;sda1 1n1un eltd uep II31 l"nquour 1n1un rc1ed1p '1ur(ueq Eue,{ uulaqor ue8uap qzstd Sueuaq uup 'eues Euu[ Euutued eped snlnd tedurus urlg ueq8ue8arau uepI ueEuap lenqlp qelor Euuuag 'Iulu ISEUIIUBI luecelu rcEeqreq uulfiuequrollp WIal seued depeqrel lelas ndureu uep se8 sellrqeaurrad rlreqraduau {nlun 'qepuar rnle:edurol eped u,(u4edut ueueqela{ {leq uep len{ qel€pe nquns qBrB Bnp eped uelSueEartp 8ue,{ urltg 'u.{uqec snquol uep leplEuau urcrl 8ue,( e,(uuue>lnurrad '1rcq Euu,( e,{u4ulec ndrueru 13{Jeq nll sunl Eue,{ ueuu
-nEEuo6 'lsp 'Iqour uouodtuol '1tcs1 Euureq-Euereq '{Flsll ueleprad 'ueu{?tu 'e8?uel qeunJ uunpadel 'Ipuetu JEIue{ uelelerad 'Eue[uure>1 'ue{Blu efour ueleprad rs>lnpord urBIEp uer{Eq re8uqos rc1edrp le,tueq uapdordrlod 'ua11lo11od Iuodos eures
rtdruull
ueeun88ua6 G) /
'Ipq IEpII : X 'IIEA :V V
o C
o
X
X
o
o
X
A
V
X
o x
X
o
V
'rlE{os {lEg
o o
sEB
:C
o o
,
:O
l
Jelew ueueqElJ) {€durr u?ueqela) uPlEnIex rsuaurp uErlJlalsx tEJIs-leJrS
ualdo:d11o:4
uup uel,rdo.rdglod uruluu 1u;;s
1e51s
'Eurnduras
sulllrqeeureO ,re,ruqel"j urEurp ueueqeley er{eqeo snquel lqrg sruaf tursg
V
uesereIs)J u?Sur8et 1eler ueueqBla)
C
x
X
qupuej sruoI
?J?nJ ueuer{Blax s€u"d uEueqelex
V
V
o e
o o e o
C C C
rBEurl sJuaI Bsslu ualrla!lod
Bseru uelrlerJod
'ue111a1;od
'uepdordrlod uep uofllellod erelue
uu8ulpuuqla; SZ't IeqEI
ederaqaq ue8urpueqrad qeppe SZ'€ IeqBI '1rca1
?ue[
ests
ueEue8al uup IIBq e,(utsuarutp uzllllela{ ueEuap lnpord qoloredtp ledep purtldo tstp -uo1 eped ,rE8utt sluaf BsBIIIIeq Eue,{ uapletlod ueEuap uelEutpueqlp lpo)t qtqol Eue,( u€{Elal uzlnsn{uad Jol\eJ te,{undruaur ualrdo:dr1od sBlEIp ug{?relnlp qelol Iuadas 'uaylerlod e,{upq lgedes >peq Eue,( le1ec ndueru 1e31s lef,undueru ue11dord11o6 1e1ec
ndrue14i (Z)
'lnqesrol uet8ue^A-rEuulr ueledeSuad uped tsredstp qz8ecuaur {nlun p€q -lleqJaq nlrad n1t ?ueJel 'ualtlagod epeduep IIBq qlqel uagdordtlod seE sultltqeaura4 '{rleuroJe IBIIs{oqrc{ rues? IJBp e.(uuru1 rueEol ruereE-urerzE uup IV 'uZ 'BN uuqeq ueleun8redrp ltupuad re3eqag 'qspual rnluradruol eped u,{u>1edut uu1en1a1 uep u(uueule{a{ Illeqradtuaur eEnf Euuf, 'uetedsuerl qtqel ruEu [tal qlqel lznqlp urnurn ueeunSSuad
tt(,
lnlun utse6 fZ
H
t
7_ 2.
PolimerTermoPlastik
Monomer stiren dibuat dari benzen dan etilen dipolimerisasikan oleh panas' cahaya dan katalis.
.o-l
CH,-6'11 [-cH, cH-l
o i,
(1)
Sifat-sifat Polistiren tidak berwarna dan merupakan resin transparan dapat diwarnai secara bening. Masa jenisnya lebih rendah dari polietilen dan polipropilen. Memiliki sifat listrik yang baik sekali terutama bagi frekwensi tinggi, walaupun kestabilan terhadap cahaya dan sifat tahan cuacanya agak rendah daripada resin metakrilik. Ketahanan radiasinya sangat baik. Polistiren mudah larut dalam keton ester dan pelarut hidrokarbon aromatik, tahan terhadap asam, alkali, asam klor, asam organik, minyak bumi dan alkohol. Kestabilan panas dan kecairannya pada pencairan sangat baik, sedangkan barang cetakan yang titik lunaknya rendah (70'C) memiliki ketahanan impak yang rendah dan bersifat getas. Ketahanan terhadap retak tegangan, juga kurang baik.
(2)
Jenis
(a)
Polistiren keperluan umum (GP) Adalah plastik yang paling umum dipakai' (b) Polistiren dengan ketahanan impak tinggi (HI) Kegetasan, yang merupakan kekurangan bagi polistiren, telah diperbaiki terutama dengan jalan mencampurkan 5-20% karet sintetik atau SBR (Styrene Butadiene Rubber). Makin banyak kadar karetnya makin baik ketahanan impaknya sedangkan sebaliknya terjadi pada kekuatan tarik, ketahanan panas, mampu cetak, kehalusan permukaan dst makin berkurang. Untuk memperbaiki sifat tembus cahaya dari bahan yang dicampur karet, dibuat sehalus mungkin partikel karet yang didispersikan agar dapat menghindari hamburan cahaya, dengan itu pula kekuatan impaknya
menjadi lebih baik. (c) Polictiren tahan cahaYa Seperti telah diutarakan di atas, polistiren mempunyai ketahanan cahaya yang buruk, jadi karena cahaya fluoresen dan cahaya matahari langsung menjadi pudar warnanya dan terdegradasi. Polistiren keperluan umum tidak cocok untuk peralatan yang kena sinar atau penggunaan di luar rumah. Jenis ini telah dikembangkan dengan mencampur zat pengabsorp Ultra Violet dan zat antioksidasi. (d) Polistiren busa Butan, pentan, heksan dst, dicampurkan sebagai bahan pembusa bagi polistiren, yang dibuat dalam bentuk butiran. Kalau dipanaskan dalam cetakan akan mengembang menjadi2O-70 kali lebih besar menjadi lunak dan kuat sebagai barang busa yang tercetak. Kertas stiren yang mempunyai permukaan mengkilat bagus dibuat dengan mempergunakan mesin ekstrusi. Busa polistiren terdiri dari gelembung-gelembung kecil 1'an bebas sehingga dapat menghalangi panas atau suara.
(3)
Pencetakan
Polistiren akan lunak pada temperatur sekitar 95'C dan menjadi cairan kental pada 120-i80'C dan menjadi encer di atas 250oC, kemudian terurai di atas 320330"C. Karena itu, dibanding dengan resin termoplastik lain, bahan ini mempunyai temperatur dekomposisi termal yang lebih tinggi dan kecairannya lebih baik. Pencetakan injeksi adalah cara yang paling cocok. Akan tetapi karena tegangan dalam
?urB$ uE8uElrqs{ uep ue?snquod Ip€fuel usqlqelreq u?{seuedlp nBIB) '30091-0tI :?dLrrES rnqasJsl u?J€q{ual uB{sEuEIIletU u?8uap
u?{n{ellp IEluJel
BJEJoS ueJequel
:-iEp {:EIntuaquod 'e^(u>ledurt ueueqele{ uup lnJBIeIu ueu"qele{ 's€ued ueueqela{ IEq :;Ei?p uerooaEued ue8uep lunqlp Euu.( lnpord epedrrep ryeq 3uern4 ll{1pes e,(u1np
-..:d rdelal 'ue4n1eyp ledep e8nt rsnJls{o uE{elo3ued 'ue{n{ellp Eutras nutluol :-';e.i sasor6 '{llsuld ueJeqruel uelenqruad ru€lup ue{"{nuellp Plual JeIuIIod
lelac ndure141 (Z)
l€lrJ{Elaru urs3u
€6
uelllsllod
06
sserq selec Sarn urseu Jelsarlod ursaU
s9
I6 99
(?6) )teduel
ruru € uE[?q313x
edeqec uusnqu:aua6
'1;;su1d upud ledruel B,{BqBr
uusnquaued 9Z't laqul
'urJoJorol{ uep uelrle sprrol{ ruslep {IBq }nr?'I 'uarr1s11od epedrrep {leq qlqal e.{uenutl ueueqele) 'qepuar Isuan{eu qereep eped ErrrelnJel '1rcq 8ue,( IIJIsII ISBIosl 1e;1s re,(undruaru ruI ueqeq nlt Eutdrues 1q 'Euernl u8n[ ueeurnduas 1epr1e{ uep qllnd Ipsfueur ep[eE '1sp ue8ueqnlad 'uuEuoloued epug 'Euern{ leEu"s BuJ?/v\ e,(urepnd uep uelen{e1 e,(uunrnl 'eluel Eue,t n1>1errr u13uet ruelup renl rp ueleunEredtp undrlseyrtr '{leq IBBUBS e,{uecenc ueueqepl e8n[ uup 'se1e8 eped rrep tereq IIE{ 91 e,{uledurl uelen{e{ 'se1eE pep Z/I Jell{es e,(ustuef
us"I I '{mq Eurrcd rut >1t1se1d ueltpelueru '{adruel JBUIS qBJeEp {nlun Btuelnra1 '1teq leEues lelrr{Blaru utsar e,(eqec snquel IEJIS 9Z'€ 1aqe1 eped uellntunltp Iiredes
leJIs-iBJIS (t)
tHJooJ
tt
H
'Htooc I
3-J
tl H
):)zH'u
rs€sueullod
I
tHJ
tH)
uolose epIuBIS epltu€ ]elrJ{eleur uIrpIquEIJ lu€sv uolasv rrrese ralsa lellr{elohtr tHJ iHJ .)uc _ ,'HJ N). + .-tHNOJ-l' J ttHJ .-NlH*Of, \tHl \ffC 1HJ HO"
uooJ-f,
(lsllr{uleur ulsag) fullrrlcleut 11leurllod V'I'7 'uuleda8ued uel1eq uep suued rsulosl uequq teEuqas reledrp usnq ueJIlsIIo4 'eEEuel I{EIunJ 3ue;eq uep setuo{ rled 1n1un e8nt uetlturep ei(uure1 {ulsll uslelulad uep rolera8rr;ar 'na otper 1n1un reledrp'6Eul1 ledrur uelen{a{ te.tundrueur Eue,{ uep Iunlun uenpadel ua.Illsllod ueeunEEueg $)
i
'ueqel-ueqelred uelut8utptp
uerpnue{ (C"Og-Of) u,(useued ueueqela{-rnteredruel IJEp q?puor qrqel rnleredual eped uelseuedrp nlrea 'ludel Eue.{ ueyrueEued n1:ad eleu 'uelelacuad srueles tpetral runun u€"un88ued 1n1un utsea YZ
9I(,
v 216
2.
Polimer Termoplastik
sedangkan kalau dipanaskannya tidak cukup akan terjadi regangan dan retak.
(3)
Penggunaan
Akhir-akhir ini banyak lembaran metakrilat yang dimodifikasikan telah dikembangkan untuk memperbaiki sifat-sifatnya. Bagi lembaran ini ada yang dimodifikasikan kekerasan permukaannya, ketahanan nyala, kekuatan impaknya dst. Polisterin dengan kekerasan permukaan yang dimodifikasikan, keras sekeras gelas dipergunakan sebagai lensa optik (kacamata), dsb. Dengan memanfaatkan sifat yang baik dalam ketahanan cuaca dan tembus cahayanya, maka dari bahan ini dibuat papan isyarat, peragaan, dst. Selanjutnya bahan ini sangat baik sebagai bahan konstruki dan barang untuk lampu penerangan, sering juga dipakai untuk kubah akrilat, lembaran bergelombang untuk penerangan, tegel dinding, perhiasan, pintu, plafon bercahaya,.lampu gantung, tutup lampu. Bahan ini mudah dibentuk menjadi permukaan lengkung, dipakai untuk kaca pelindung pada pesawat terbang atau sepeda motor. Sebagai peralatan listrik dipakai untuk radio, kaca TV, panel meteran, serat optik, panel kapsul untuk spesimen serangga, peralatan makan, dan lainnya. Akan tetapi bahan ini mahal, lebih mahal daripada polistiren. , Resin ester akrilat CH
: CH* CO* ROH-Ctir:
Asetilen Karbon Alkohol
g
11.
aOO*
Asam akrilat ester
monoksida
Tabel 3.27 dan tabel 3.28 menunjukkan penggunaan dan sifat-sifat berbagai ester akrilat. Penggunaan: Pengubah serat: Ini adalah penggunaan terbesar dari emulsi akrilat. Etil dan butil
"/ l)
Tabel
3.27
Penggunaan resin ester akrilik.
Penggunaan
Ester
Serat akrilik Pengubah serat Cat resin akrilik Perekat Pemrosesan kertas Pemrosesan kulit
Karet akrilik
Tabel
3.2E Sifat-sifat Ester
Berat molekul
Titik didih ("c) 760 50
mm Hg mm Hg
Berat jenis Indeks bias (nlf) Viskositas (20'C, cp) Kelarutan
Ester/air Air/ester Tekanan uap (20"C mmHg)
86,09 80,9 16,0
0,9574 1,4032 0,5
<, ZrJ
68,2
Metil
Etil, Etil, Etil, Etil, Etil, Etil.
butil butil butil butil butil butil
ester akrilik. Ester butil
Ester etil
100,1
:
99.3
0,9230 I 1.4060
tzs,fi 147
0,90t5 1,4189
r (usrnJorprqsJtet
uolel Irlnqosll!]aIu 'uEloojol{rp'}?lasE Irlnq'ues)torp'uesueqo.ulu'uousslaqol{Is uolose'ualrleorollul'luJoJoJol) u3nlol 'uasusq 'epglnsrp uoqr8{ 'ssunlad {€.(ullu 'uIIossD Jr€ 'Jele l€lase IU€s? 'lo{rT8 ualuo 'louelnq-l,/ 'louute 'lou"lal^I
'
'(rorullodouoq
uBBpuo)D
TXEJPP
(u€Jep
lnr?'I
lnrel tr{rpas
I.uEIBp 8u?que?uel
ul€l?p lnJ?I {?prJ
l^d uGlnrBlex 6Z't laqBl
-urs11p 'qsp 'ueryo1{rp ualIFIIod 'pr1tu 1ere1 'ggy utsar llredas urc1 rarutlod ueqeq eleru 'rEEurl nlr8aq {eplt Eued ledurr uel€n{el te,(undruetu ruI u"qeq suaJe) '1e>1arad u"p lEJ 1n1un pledp 00? uep 8uutn1 Eue,( 'uodoruerE 1e1ed {nlun lenqlp 00S-00? Eue,{ '1o1oq 'n1e1 edld 'n1e1 uerequal {n1un lenqrp 008-00t Eue,( '1eun1 edrd uep stdtl uuruqrual 'Isulltul lHnI 'turu Inlun tenqlp 00€I-000I Euu,{ 'elsud uup {IrlsII IaqB{ {nlun lenqlp 00tI-009I Eue.{ 'sn>18unq -ruad uup 8ue1es Inlun lenqlp 000€-00S2 e,{utsestlerutlod leterep Eue,{ ueqeg '18{3J qrqal leJrsJeq u?p q€pnu e,(uuesasoruad tdelal '1nrnq tpelueru e,(u4tue1au lEJrs-l?Jrs e,(u11pqas B{Blu 'q"puar ISBsIJotuIlod leferap nepy 'e'(uqeraep ltdures uep rE?ur1 sosord rnleradruel rde1a1 '1pq 8ue,( ltue>1eu 1eJIS uellJeqluetu uequq IJep 6Eur1 Euei( rsesrrerurlod leferaq 'uenlredel Iqnuaureu {nlun {ococ Euu,( ueqeq q1ldlp npad n1r €uoJE{ qelo 'e,(utsestrarutlod leterep uep rerutlod IJEp oaJals uBJnluJeF{ 1n1Euu,(usru Eue,( rs4npord iu1ls1s uped EunlueEtel qeqrueq ledep lnqasJel IBJIs -leJrs rde1el uB{V 'ue{lleqradrp ny:ad '3oggI-0SI qBIBpe ueqeloEuad >1n1un {o3oJ Eue,( rnlureduel'f,.061 sulu Ip nulz uped BpIJol{ IUBsB ue{IJaq{uaru I?JnJel uep Cogll sBtB Ip nele eped rtecueyrl')"0SI-0ZI eped stlsuld u"p J.S8-S9 upud luunla14l 'JAd ue1nre1e1 ue44ntunueru 67,'E leqe3.'u"lnrel 1e.(ueq depeq.te1 uuq31 uep {leq e,(u1u1s11 IsBIosr 'up,(ueur {epll uep tuncuJ luJlsroq 1ept1 'tp>11e ueueqelel uep tuase '1ul y'1 stuaf usetu ue8uap qllnd Eundel
ueuequle{ 'Jre ueueqelo{ ruelep
Ipq
1"Jrs-leJrs (t) eprroll IIUIA
Irur^rlod
reIuouolu
eprroll
C-)'u
iLnH ?-? -
I)H
'[rJ
lrt
H
Bprrol{ IrurA
ll ll
HH Bpuol{rp uaJrla
trg3 :zHf, ;r_
ICZHc
uaJIlg
-lczHC--tzH J :zHc Bplrol{ Furallod 9'I'7
'wua{ rcp llln{ lEloretu 1n1un e,(uueeunEEuod senl leEues u"q"qu"l reEeqeg '1e>1arad rc3eqas rc1edtp lulesB IIUI^ uep IEIIr{e Illnq IrEp raurllodo>1 rslnue uep 'lelu{elelu Jetsa uep lelIJ{B Jelso IJ€p rarutlodoll :le{eJod 'e,{ur1e1p ueueq"F{ uep scenc u€usqela{ urulsp 1ec m8eqes 1nE -Eun qgqal 'uBlnrEI uep rslnue umlep rc1edrp 'lEIuIB €pllue u"p ueryelutlodoltp IEIrJ{B ruese 'EunqzEral 1e1u1u1aru '1eyr4eleu Jalso '1e1p1e Jelse epv :lBJ 'qsp'uedecaEuad 1e16uad
(e
k
'unualrp 1epr1 8ue,( ure{-ule{ IJep ulseJ uenleped {n1un ue{eun8radtp ralse rrrnrun ueeunSSued 1n1un
LI7
utsag lZ
r 2.
218
PolimerTermoplastik
bahkan 6-10 bagian, diaduk, dan dikopolimerkan agar sifatnya menjadi lebih baik. Karena bahan ini sangat buruk dalam kestabilan terhadap panas dan cahaya, maka dipakai bahan penyetabil tertentu, yaitu campuran dari timbal anorganik (oksida timbal, timbal sulfat tribasa), sabun logam dan senyawa tanah organik. Pengaruh dari penyetabil sangat tergantung pada bahan pemlastis yang dipakai.
(2)
Mampu cetak Cara pembuatan yang utama adalah pengkalenderan dan ekstrusi. Kedua bahan yang kaku dan lunak dapat dipergunakan. Pada pengekstrusian, bahan dipanaskan dalam 3-4 tahap dimulai dari 120-l40oC sampai 140-160"C, 160-l90oc, dan ditahan pada temperatur tertinggi tepat waktu mencapai cetakan. i
(3)
Penggunaan
Film vinil dipergunakan dalam pertanian, lapisan kabel listrik (sering dipakai karena ketahanan penuaan dan sebagai isolasi yang baik serta murah), produk dari resin pasta seperti boneka, mainan, sarung tangan tahan air, kulit berbusa dan lainlain, dan pipa kaku. Lembaran tipis yang dibuat tanpa bahan pemlastis, lebih murah, lebih tahan lama dan dapat diwarnai, dipakai sangat banyak dan luas. Juga dipergunakan untuk botol, pencatat LP sangat baik dalam kestabilan dimensi dan tahan lama, serat tunggal atalu yag dikopolimerkan dengan akrilonitril, klorida viniliden untuk jaring ikan, saringan dan tidak banyak dipakai sebagai serat umum.
2.1.6 Kloridapoliviniliden CHr: 61191
cr2,
Vinil klorida
CH2CI
-CHC1r-I!!
Trikloroetan
H n'CfJr:g C12-
gH
2: CCl, Viniliden klorida
CII
ttl
i-i t H crl,
(l)
Sifat-sifat Monometer mempunyai titik lunak pada 185-200"C, dan temperatur penguraian pada210-225oC. Sangat stabil terhadap bahan kimia, kurang permeabel terhadap gas dan uap, tidak dapat menyala dan sukar larut dalam larutan-larutan. Dengan mempergunakan sifat-sifat tersebut dan untuk memperbaiki sifat pemrosesan dan sifat-sifat lainnya sering dikopolimerkan dengan viniklorida dan akrilonitril. Akan tetapi sifat-sifatnya agak berubah tergantung pada perbandingannya.
J tzl
Penggunaan
(a)
Kopolimer vinil klorida Kopolimer ini biasa disebut "Saran", sebuah nama perdagangan dari Dow Chemital. Saran mempunyai temperatur pelunakan dari 185-200'C, tahan terhadap zat kimia dan ketahanan airnya baik. Sebagai serat dipergunakan untuk penutup tempat duduk di mobil, jaring ikan, kain saringan, kasa serangga, dst. Sebagai film, banyak dipakai untuk pengepakan karena sukar ditembus gas-gas.
(b)
Lateks
Lateks dipakai untuk cat, bahan tahan air, tahan lembab, dan bahan pemolis. Kopolimer dengan akrilonitril larut dalam metil etil keton (Dow F 120), aseton (F 220),
a "
lno
'1
-]-"i-'rrl
uBUnqs^ued
'['HJoJo
I
i--, i-''rf
1elese lrur^[od uuunqe.{uad ueEuap lenqlq t(yAd) Ioqo{tu 1tunlo4l 'leJe{ uauJed rusup ueqeq te8eqas reledrp 009-002 €rI{-€JI{ u,(utsestreutlod
retu;ap uu8uap ueq"g 'uestdelsd ue8uap tlteqradtp e^(udu1t18uotu uep Jrc ueueqele{ nele 'uerlueEuad ueEuep r>lreqradtp JIe ueuzq?}3{ uep uelen1a1 'se1 -ro1 ueqelo8uad 1n1un 'eoeno uep IIe{P 'rte depeqrel ueueq"laI qrcqradureu re8e ueryaurlodo{lp lelrJ{e ralse 'qerunJ Jenl Ip ueeun8Euod Inlun 'qelunJ tuelep uu"u -nE8ued {nlun u?{BunEredlq 'leqetu nlrEaq lepll uup 'IseJq€ uequl 'e,(eqec ueqel 'e,(u -1u1or e,{ep 1pq teEueg 'ESnq uel{Eq {nlun uep ueledaEued '3uo1ue1 uelenqurad 'uo1 -J€I seue{ 'n,(e1 lelarad 'stdel n,(e>1 1n1un re4edrp EruelnJel lnqeslel le{aJad 'rc1edp 1e,(ueq leEues e,(uunpal 'ue1nre1 srual uup Islnue stuel epe lelared rcEeqag
ueeunSSua4 (Z)'
'yn6 ueEuap e,(uueelnrurad rsrdulp nel"{ ELUBI Eue,( n11em uBI"p IIqBls uB{JBIqIp 8ue,( rslnrue tsestraurtlod ueEuop lunqlp s{41"'I 'ueunqe,(uad qepunl mEeqreq ueEuap (Vrfa) Ioqo{p ltuurtlod tpetueru qeqnreq uep ue{unq"slp qepnu Eutdures Iuluer eped lelase sn8ng 'Jeluols"lo leJlsJeq qepuer tpefueur (67) seleE Islsuerl {lll1 'lulu{e Jelso uep ue11la ueEuep u"{JeIuqodo4lp 1e1ase IIuIA Jeluououl nBI€X 'eplJol{ ltutrrlod ,lulesg Esolnles 'uart1s11Od ue8uap rndruecraq {epll uzp 'esolnlasOrltu '1e1rr1e1aru Illaur 'lellJ{Bletu llteurrlod ueEuap rndurecraq ledup reru11o4 'utda1a1 1e,{ultu uep uldeu uelnJEI 'ues1aqo1>1ts 'urrestlE 'loIIE ue1t1s 'rte ruEIBp inJEI Iepll uep 'e[u -urc1 ryue8ro ueqeq uelnJ€l >1e,(ueq u€p uolose 'utsueq 'louela ruelsp 1nrel '1en1 eseq u?p ruBse qalo {esnJ IdBlel 'qEluel IIeIp uep q?uIal lues? u?qeuaur ledeg 'ue{B}eJ
uuq"q {nlun {o3o3 {Bprl uep (c.gg) qepua.r qelspe lerural rssurJoJep rnleredure; '(C.O3Z) 6; qemeq Ip nele eped selsE ruI ueqeg 'plstrEuaur qeuod 1ept1 uep 'Eutd -ures relueJ urelep resaq Eue.{ lelese snEn8 te,(undureu (CVnd lelase [uI^IIod IBJIS-I?JIS 1810se
IIUI^IIod
'['Hcoco
1810se
(t)
IIUIA
€HJoco
I HJ-'HJf
t-
I
rs?srJeullod
HJ:zHc.r.1
'Eurlued Eue,( ulsar qeppe IuJIlnq ltutlqod uep IBtuJoJ ltut,rtlod 'loqo{1u purzrllod IJBp IESBJoq Eue,{ uuqeg 'leJB{ uaruled resep ueqeq e8eqas uep lelerad
1n1un
pledrp rdepl
'leJos-leJes uup {BleJIp Eue,{ Euereq-Euereq 4n1un rc1edtp
{epll Ipsf 'q"pueJ e,(ueturq u"uBtl?la{ uup 'epuo11 IIUI^ ulser Irep leqBur qlqel 'qBp -uar e,{useued ueueqepl 'q?pueJ u,(ultuelaru uglen{3{ IJIpuos 1313se 11uI^ uIS3u Iulesu l!u!^;1od uup
loqo{lu
11u;,r11od
'lulesu
lJul^llod L'I'Z
'sege{ uep ure8o1 rJBp lenqrel 8ue,( qeper*r uestdeyad 4n1un rcledlp z8nl 'deltlEueru Eue,( uee>1nu -red uep 1e,(unu ueueq€le{ 'seE szllltqearured ueueqela{ 'ueqequrelo{ u€{B ueueqelo{
rryeqraduraru 1n1un '1sp uedoles 'uoplatlod 're1se11od eped uestdeled ln1un {ocoJ 8ue,( uelnrel tuelep ue{lnJBIIp uep '1teq e.(useE sEIIIIqEeIIIJed uuueqelel 'erul1 lez {nlun IIB{os 1rcq teledtp trep'(ZVZ g) uern;orplq"Jpl ueqe1 IuI ueqeg 'stdelad ueqeq
unrun ueuunSSuad
617,
>1nlun
ursaa
lZ
2.
220
Tabel
Polimer Termoplastik
3.30 Kelarutan PYA.
Saponifikasi (Penyabunan)
95%
Air dingin
atau di atas
Membengkak
atau di bawah*
Larut Tidak larut
80%
50%
Air
panas
Larut Tidak larut Tidak larut
Larut dalam pelarut organik
(l)
Siifat-sifat
Ada bahan-bahan yang disabunkan lengkap atau sebagian. Tergantung pada derajat penyabunannya, sifat-sifatf PVA berubah sangat demikian juga kelarutannya dalam air (Tabel 3.30).
(2)
Penggunaan
Bahan ini dipergunakan untuk membuat serat tiruan. Pada saat ini terutama dipakai untuk benang ban mobil, ban mesin, dan bahan industri lainnya. Mempunyai sifat elektrosatik yang rendah sehingga film dari bahan ini mengambil debu yang lebih sedikit. Bahan ini sering dipakai untuk pengepakan, bahan pewarna, bahan kimia, pupuk, yang dapat larut segera dalam air. Bahan ini dipakai sebagai pengubah sifat serat dan penganji benang untuk mencegah keriting dan patah atau untuk pengolahan kertas.
[Polimer asetal] Bahan ini didapat dengan proses kondensasi (asetalasi) dari polivinil alkohol dan aldehida.
tt
CHOH CH_O ttt cH, cH, CHR+H2O +R'cHO- I |CHOH CH-O I
tt tt
CH,
Polivinil Aldehid
CH, Polivinil asetal
alkohol
(1)
Sifat-sifat Kalau formaldehid (formalasi) dan butil aldehid (butiralasasi) dipakai, polivi nil formal (PVC) dan polivinil butiral (PvB) masing-masing terbentuk. Keduanya dipakai untuk penggunaan praktis. Tabl 3.31 menunjukkan sifat-sifat PVC dan PVB. Tabel
3.31 Sifat-sifat PYF dan PYB.
Berat jenis Kekuatan rarik (kgf/mm'z) Perpanjangan (oq) Kekuatan impak (dirakik kef lcmlcmz) Tahanan volum (O-cm) Kekuatan pgtus dielektrik (kV/mm) Konstanta dielektrik (106 Hz) Penyerapan ai (24 j,3 mm tebal, 0/6)
PVF
PVB
|,2-1,4
I,0't -1,20
6,3-8,4 7
-11
2,2-4,2 l0r5
6 I
5-60
3,2-3,s > l0r4
t2-14
16
3,0 0,8
3,3
I,0-3,0
I
'uPIIIPulp llllluoloJ{e J,ep?{ nEIe) '{alat {?Ee 3,(u{"1a3 ndursur uBp uEJreJe{ E.iurlrl€qas 'IIBq qlqel Brr.ur{ ueqeq uep {ufuru BJanc 'seued depeqral uuueqelel .e,(u -rntue1a5 '>lrlsuydourel urseJ eJelue Ip {pq Surpd s?lrsrlsele uep {rJEl uElEnIaI re,(und -'u:tu rur u"q?g 'Enpe{ u€qeq Igedes de1e1 e,(ue,(eqeJ snqurel IeJJS uep lreq qrqal Eue,( \rue{Jru lugrs ue8uep uarrlsrlod uep IrJlruolrJ{E rrep routrlodo>1 qelup" rur ueq€g SV urseg k)
. 'nledas uep rlad uelenqurad 'srdel n.(e1 {nlun uEnt nlnq ueprllued >1n1un seued qe1e1 sruet lelered rcEeqas re4udrp 1e,(ueq qlqal VA uuEuap uequq e.(ulntuelag 'qequrel uuueqe1a{ ueseleEal '1eqe1 e,(ep :rlrcqradruau Eue,( 'urlrl uep ugured ueEuep rndruec:eq ledep yn %Ot-SZ rupe{raq Eue{ uuqeg 'rseJqe u"qel usp srlsele leJrsJaq 3uels 1u4rp Eue.{ Esng 'Esnq uequq uup rseurtuzl '(ueseura4) ueledeEuad 1n1un rc1edrp qepuar qlqel VA repe{roq Eued uuqeg 'qrs -Jeq uup unJ€Jeq {€prl nll Eurdures rq 'ueEueEel pueJu{ {BlaJ uequl uep eJunt uer1el '1e1ecrp qepnu rur uer{Eg 'leqrs{eg Euu,( 3n4 luadas n€le laJ€{ 1iledes sllsele uep u?{ -lolEuoqrp qepnu rur urseg'rc1edrp Bs"rq VA %OS-t Eunpue8uaur 6ue,( ueqeq e,(u -rlrnrrrn 'leluel leEuus Eue,{ uerrcc rpe[ueru 'o/o}9 se]P- rp rEEurl leEues Eue,( yn repel uped ryet unrnueur uzluunyad {pll ntl rrup qrqel nBIB{ u"p urp1e11od }UJIS Ilu{epueur 'o/oLyep 8uern1 VA Jepe{ n"Ie>I 'VA rr"p In{elou l?req u?p tepel eped Eunlue8rel q€qnreq e,{ulegrs-1egrs '(Vn) lelose uep (E) uelrte rrep raurlodo{ qepp? rul Irur^ (rerugodol letesv purn-ueyrlg) VAg urse6 (t) .laurgodo4 ugsag S.I.Z
'l"Je{ rlue qnreEuad u"{Lraquau ue3o1 uuEuap e,(u1e1a1 e.(ep euerel 1uc rcEeqas reledrp 'ueqeqruel re8eqag 'rue6o1 depeq-ra1 1en1 Eue.{ 1e>1er e,(ep qeloredrp ledep '1oua; urso: ueEuap ?uesJaq reledrp nBIBX 'uuqeq rueoeru derles r8eq 1rcq Euei( lelared uelednreu eEnI rur uequg .nrnlad ueqel eJE{ {nlun e8nI uer4ruap Sueqral lenesed ecu{ uep Irqor.u BJB{ 1u>1ared 1n1un reledrp 4ococ Suqed 'su1eE ueEuap {pq Euu,( 1u1er 1e;gs p,(unduatrAl 'rJ"qelerrr Jeurs qalo eur€1r\ q€qnreq ll{pas 'uuqeqruolal depeqrel ueqzl uEnl ').0s- rnleraduel eped 1eun1 petueru '{rpq e,(uurEurp ueueqele{ eurulnJol lrnleroduol qelo qnru8uadp nlBIJel 1ep11 u,(u1rue{au leyrs '1rcq Eue,( e.(eqec snquel 1e3rs ru,(undueu rul ueq?fl 'u?qeqrrrel u"qeq uup srlselrued ueqeq uelrnduucuour ueEuap mledrp ledep rsulrlnq ,/oS9 e4\-etn1 ue8uep 'g1d 'llqou ecel uped eJelue uesrdul reEeqeg 'u,(urcEeqas
uep 'uuue4su {nlun ueEurres '11leruso1 '1elueq lenqtuetu 1n1un ru>1edlp tedzp rpef 'suods {nluoqJoq lenqlp ledep ueqeq e,(ulntuelag 'rnleradrual edulelEuruaru
ueEuap rseper8eprel Je{ns uep 'rserqe u€p Elur{ uuqeq '12,(uru ':rB 'seued dzpeq-re1 uuuuqel urBIBp {lzq l"JIs r{rlrueu rur uequg '(purog rselosrrp Eue,( 1eqz1) IouoJlr{p uuEuap rndruecrp r{Blalos 1i1s11 1eqe1 {nlun rselosr uesrdel m8eqas reledrp ,rueEol -ure8ol ueEuap 1rcq 8ue,( 1e1e: ei(ep uep {req 8ue^{ ryr1sq rselosr rer(undruaur 3n4
uueunEEue4
(d 7
'{?les uBp pr{lu urseJ 'Bern urser 'urureleru urser '1ouag ursar ueEuap :1rcq rndurecreq 'uru1 ursor uu8uap rndruuc:aq tedep qeppe BAd rrep suq{ l"Jrs nlBS 'lo{IE uep 1ep1d reludrp ledep srlsegued ueqeq reEeqeg 'efuurey.11ueEro uElnJBI uep Jolso 'uo1a1 'loqoIIB ur"lep {req InJBI g1d 'esrs lodruoyo4 qupunt uep rselelosu 1elerep 'plqeple ueqeq sruef'yn4 rJ?p rsesrJeullod leterop eped Eunlue8rel quqn:aq edule;rs-1ugrs efes nluaa tzz
trrnrun uu?un8Eued 1n1un
ursea l'Z
2.
Polimer Termoplastik
ketahanan terhadap minyak dan bahan kimia menjadi lebih baik tetapi mampu cetaknya sangat menurun. Biasanya dipakai bahan yang berkadar akrilonitril 20-30%.
(3)
Resin ABS Resin ini merupakan resin termoplastik dengan harga impak tinggi yang terdiri dari akrilonitril, butadien dan stiren, ini disebut resin ABS diambil dari singkatan tiga
komponen, atau disebut terpolimer ABS. Tetapi bahan
ini
bukan kopolimer
sederhana dari tiga komponen melainkan campuran polimer dengan dua fasa struktur yang tidak homogen, di mana polimer serupa karet terdispersikan secara halus dalam fasa AS yang kontinu. bahan ini dapat juga disebut resin AS diperkuat karei. Cara utama pembuatannya adalah sebagai berikut: Pengadukan: Dalam metoda ini derajat ikatan silang dari karet yang dipakai ber-
l)
banding dengan pencampurannya. Pada derajat ikatan silang yang lebih tinggi, dapat diperoleh kekuatan impak yang tinggi. Kadar karet Z0-30%o adalah baik.
Dalam karet butadien dengan kadar setinggi 650/o, tahanan impak pada
2)
temperatur rendah lebih bak.
ini proporsi dari kopolimer stiren akrilonitril yang dicangkokkan kepada karet (perbandingan cangkokan) adalah penting. Ketahanan impak diperbaiki kalau kadar karet ditambah sampai 30% sesuai Pencangkokan: Dalam hal
dengan perbandingan cangkokan. Meskipun pada perbandingan yang sama, per-
3)
bandingan cangkokan optimum berubah tergantung pada ukuran partikel dari karet. Pada pencangkokan kadar polibutadien umumnya 10-30%. Pengadukan cangkok: Lateks ABS yang diperoleh dengan pencangkokan diaduk dengan lateks AS. Lateks karet yang dipakai mempunyai diameter partikel relatif kecil.
(a)
Sifat-sifat
Sifat-sifat berubah-ubah karena metoda produksi, komponen resin, berat molekul, jenis dan komponen karet, ukuran partikel, derajat ikatan silang, perbandingan cangkokan, perbandingan resin dan karet, dst. Dapat dikatakan bahwa resin mampu menghasilkan bahan secara bebas dengan karakteristik yang sesuai, yang dapat memenuhi daerah penggunaan yang luas. Tabel 3.32 menyatakan jenis resin ABS untuk penggunaan yang bersangkutan. Resin ABS adalah khas dengan ketahanan impak yang tinggi (khususnya sifat pada temperatur Tabel
3.32
Jenis resin ABS.
Tahahan impak super Tahanan impak tinggi Tahanan impak medium Kekakuan tinggi
Mampu alir tinggi
Untuk ekstrusi Tahan panas Tembus cahaya Untuk pelapisan Untuk pembusaan Untuk pencampuran Penguat serat gelas Penahan api Untuk pembentukan dingin Untuk cetakan berputar i
1,.
r.t-l "Hf '-H,JO3 H:lol "HJol'.oN
'Bsolnlas {llsBld rlBp rn}InJls
snurnu gt'g ..t5
:x
XO"HJ
HOiHJ
xozH:)
o HOZHJ
eped Eunlue8raq nlr8aq 1e1 e,(uledurr uutpn{el uup '{IPq Euu,( uunlele>1 tu,{und -rueru rur ueqeg '{Blelrp qepnur uep seued JIB nqns eped leunlatu '{Iue{ou eJEJas uusasorurod uendueure>1 uup rsuourp UEIIIIJ1oI ruelup {IBq 'g"puar u,{urp deras e,(ep 'len>1 rur ueqeg'ule,tuoru uep {Epupueu turnEuatu ue{e e{Btu'Jo08l JBlI{es nele epud ue4seuudrp upg '1nre1ed uelEuulrq8u3lu uep 'Buterrrad IEZ uep IotloIJB 'ro;rue1 'EsolnlesoJlru uelrnduecuaur ueEuap IEue{Ip eurul qulal 3uu,{ urser qelepe IUI (pro1n1ag)
BsolnlosorlrN (t)
'rur ue8unqnq uelynlunuaur 8l't'qC'ulser {niun ue{sunEtp qnluaqlp tudup Eue,( Esolnles ueunrnl 'rpuf '1nrel tedep uep rnqelrp tedep lnqasral uur{eq 'eduloqo>1p uep Irs{orprq snEnE Jsulgrrele8ueru nule rss{gl.rs1sa8uau ueEuap 'uerlruap unureN 'suleq lnrelad stuoI uup '1eyaI uelnrulo>1 m,(undueu esolnles -re1 ue>leunElp l?dup Eue.{
ssolnles
usunJnl 6'I'7
'urEI-urEI uBp rs{nrlsuol uuqEq 'loqerad '{lldo }EIE-}eye 'uref 'eE8uul r{€tunt lele '{Bue uBureru 'ruzgp Eue[ ueuodurol 'rdu e1ere1 ueuodruol 1n1un eunS-eqras te8eqas sunl EJeJes uerleunEtp e8n[ rur uuqeq 'n1r Eurdrues rq 'eEEuel quurnJ lele urel-urel u€p 'AI 'orpur 'qrsroqurad 'r)n, urseru 'se rlad luadas lrrtsrJ IEIB-1EIe urelep uuleunErp 1e,(uuq ruI uuqeg ueeun8Eua6 (c) 'lrdolsorErq leEu legrsraq BUaJB{ uulnpadrp uu4egacued tunJaqas uuEurra8uad B,r\qeq lElBJrp nlJed 'uoJrls retuouotu ueEuap uelEutpuuqtp Euern4 le8e undtlseut 'euteln uauodruol reEuqas uaJrls leJrs-lBJrs rqrqeJeu '1n1uaqtp 1rcq ]e8ues IUI uzqeg 1u1ec
uendueurey (q)
'uerpelnq ueuodruo>1 ruEIBp usrs dulEue: uplulr r{BIBpB e,(uqeqe,{ued e,ry\qeq u"{rsunselp EueJe{ 'de>18uer usle1l EunpueEueur 1u1 8ue,( urc1 JorrrolseJe quluzleun8 'BJ?nJ depeqral uzndrueue>1 uelleqEurueur Inlun 'ursor serq s{epur e{ serq slepur ue{}E{epueu {nlun snpq le8ues redues ue{{nqnqrp lare>1 'u,(zquJ snqual e,(ep ue{le{Euruaur tuBIE( '€JEnJ ueuuqelol uup er(uqec snqual e,(ep 'eEreq lu€Fp uEqsles?tuJod ederoqaq InquIIl uB{B uer{ruop lunlusN 'luEues qeqtuelJeq ue>1e ledul ueuequ1e{ e>1eut /og7-g eped 3n4 ueEuap rnduucrp SgV ?llS 'Eugluad leEues 316 ue8uap uerndruecued e(unsnsnq{ 'ulsl ursar uuEuep uel8unqeErp {nlun {req rur uuqeg'q€pnu ueEuop tsrdegp ledep 1n1un uendurerual ue8uap ursoJ nlBS qeles uelednraur eEnf rur ueqzg 'sn8eq Eue,( degl refunduaru uup 'ue8uuEal->lelet uEuEqEle{ uBp rElelu ueueqBle{ 'Isueulp uellqElse)t '1mq qrqal 6uu[ uusesortuad uundruuurel '4e,(uuu ueuequle{ 'uFull u€uuq?la{ 'lnEEun Eue,( >1u1sry leyrs ueEuep undneur '6Eul1 Eue,{ purrel rseruJoJep nqns uuEuep {req ueqeq uelledep -uau ndueur'1u,(uuq Eued uunlulal uep {rrel u"1en{41 rEuurnEuaur eduul (qepuer u:nrun uueun8Euad
)ntun utseg
lZ
I
[.
2.
224
PolimerTermoplastik
suhu. Namun demikian, yang kurang menguntungkan adalah bahwa bahan sangat mudah terbakar dan berbahaya dalam penggunaannya.
(2)
Asetil selulosa Sifat-sifat
(a)
Ini adalah ester asetat dari selulosa. Zatnya mempunyai karakteristik dari seluloid dan memenuhi persyaratan sebagai bahan pelambat api dalam penggunaan. yang mengandung 32-40% asetil dapat digunakan sebagai resin. Ini adalah bahan yang sangat kuat dengan isolasi listrik dan ketelitian dimensi yang tinggi, mudah diberi warna dan sangat mengkilap. Perbedaannya dari seluloid adalah stabil terhadap panas dan mudah dibentuk pada cetakan panas. Untuk film foto, sesulosa triasetat dengan 59-6l,5yo derajat asetilasi dan larutan metilen khlorida sebagai bahan pemlastis digunakan untuk membentuk film, yang kemudian dikeringkan.
(b)
Penggunaan
Bahan ini digunakan secara luas dalam bidang yang semula menggunakan seluloid, seperti kerangka kaca mata, pegangan, mainan, alat-alat listrik, komponen dan film foto. Baik selulosa triasetat atau selulosa asetat sekunder digunakan sebagai serat.
(3)
Turunan lain
(a)
Selulosa asetat butirat yang menggunakan asam asetat dan asam butirat, dan ester selulosa propionat
Bahan-bahan
ini unggul dalam kilap, ketahanan terhadap
cuaca, tahan air,
kemampuan pemrosesan, ketelitian dimensi dan ketahanan benturan dibandingkan dengan asetil selulosa, tetapi hanya sedikit yang dibuat karena masalah harga.
(b) Etil selulosa
Ini adalah etil eter dari selulosa, dan paling cocok dengan etilasi sebesar 44,548/s. Bahan ini merupakan resin turunan selulosa yang paling ringan (massa jenis l,l4), kuat dan kurang terdegradasi dalam sifat mekaniknya pada temperatur rendah. Bahan ini baik dalam ketahanan air, transmisi cahaya, sifat isolasi listrik dan ketahanan impak, dan tahan terhadap alkali. Bahan ini juga digunakan untuk alat olah-raga, komponen listrik dan perkakas. ISelopan]
Ini adalah film selulosa yang dibuat dari viskosa. Mempunyai sifat tembus cahaya dan sifat isolasi listrik yang baik. Digunakan sebagai bahan pengemas.
2.2 Plastik industri Bahan ini adalah plastik yang dapat digunakan dalam kondisi yang agak kasar, sebagai bahan dan bagian-bagian untuk industri. Berbagai macam bahan sekarang dikembangkan dan banyak digunakan secara efektif sebagai komponen, dengan meng-
gunakan sifatnya yang ringan, kemampuan dibentuk yang baik, meredam suara, Iubrikasi dan tahan abrasi.
2.2.1
Poliamid (Nylon)
Poliamid (Nylon) adalah resin dengan ikatan amida -NH-co-, dan dari strukturnya dapat dibagi menjadi +NH-R-NHCO-R, -CO+, dan {NH-R-CO},. Yang pertama adalah polikondensat dari amin dan asam dikarboksilat yang disebut Nylon m, n, dengan m yang menyatakan jumlah karbon dalam diamin dan n dalam
i q
epJo upEuop
ulplsu{
teBeJEe
nl€ns nllel(
'111nrads
InlueqJel Sutres 'uzqelueqeped
lnrnuaru Inlueqrp qepntu lelsrr{ u?p '019 usp 9 uollu ueEuop %sz-oz'99 uoltu uuEuap runrun ue{ele, rslpuo{ qe,truq Ip %S€-0€ €p€ ueIele{Ip se}llluelslry 'qsp 'r./ 'zr uoqrel qepunl qolo rqnreEuedrp leEues 3ue.( 'uolru tuelep )ffp ' ' ' -O)i erelue {nlueqrel Eue,( uaEorplq uBlE{I qelurnf uep ue{npnpo{ r{olo qEqueQ ledep urlelsrr{ rnl{nrls '(se1tu1p1str{ 'ull"lsul rn11nr1s)
u,{urn1r1n;1s oJ{ru I{Eqnraq lufle lnqesJel uuq€q-ueqeg '1e1ot e,(u1tllsll lgJls ugp edursuourrp uBIIqElse{ e>1uru 'e(urtu deras 1BJIS leql{e tde1a1 'etrutl u2ugqule{ uep rs?rqe ugueqelal 'uesuurnlad ruepp ln8Eun uep len{ lnqesJel ueqeq Eutsuru-Eulsu141 'rJlsnpur utser te8eqes reledrp Eue^( uoltu IIep seq{ 1e3rs uellnlunuelu r€'t Ieq€I
1BJIS (T)
'{lrlsll
IS€losoI uel{Bq
uup lrsoduo) uuq"q {nlun ue{Bun8rp 1u.{ueq IuI uzqeq eleru 'p8utl e-{usnlnporu .seuBd ueqel qEIEr B.(u{ue}suelIEJE{ BuaJ?{ I"ueII3l lEEuEs Suef uep rEEurl uelBn{el (rellre;)'{ocO ocl INO HN} plulstrJereleue[ueJ-d (xeuo3'xeruo51)'{ocQocnNQnN} prurelerJosluollueJ-a/ uep
:runrun qlqel 1ul rlq{erol Euel 'u1g uep l"res Inl -un BruelnJel ueluunErp zEnt '111eruoJ? uollu uep {II{ISIIB uoltu 'n1r Eutdures tg '€€'€ IeqeJ ePed uu>11nt -un1rp rgades lenqlp 8ue,( edereqsq u.{ueq slt4erd eJ?cas tdelal 'erec mEuqraq lnJnuau uu{Bu"s{BIIP ledep sISeluIS '(uo1,(p) prurerlod tuelep tedepret Euef stuef 1e,(ueq rpgf .ruBl{EI nBlE lelrs{oqJzI ounu€ ruese ruglep uoqJ€{ qelurnt rc8uqas ut uefluap'-ya uo1,{51 tnqeslp uep 'ruel1e1 IJep uIsuIJ uuelnqruad ISBSlJauIIod €uaJ?{ nBlB lells{oq -ru{ourr.uu IuESE Isesuapuolrlod rrep tedeprp Ilq{elal Euetr 'lultsloqm{Ip tuese uerndruec
I
InpElp sBre rp prtuellod
:arurlodo)
ueq.raurlodoltp ueq€q qEIEpe sele Ip pltuEllod
" O -tf-i(:Hf)-f
,lo I I
r, 't
O . -HN-'('H J)-HNf
-
o,, il
+J-"('Hf)-l-HN-"('HJ)-HNf
''t
I
-Jfl
l;-",(,H:)-gNf
(r{rsEqas
u?sv)
HOOJ-'(:H))-3OOH (uttuEIP ualIlaulesleH)
0I9 prur?Ilod luIsIoqrB{rp
;HN-r(,HJ)-N,H
{uuse uep ullxelp rJep rsuslJalullod
(rrdrpeuEsv)
..^. HOO]-"(:HJ)-J)OH (urulErp urluruesleH)
99 prruullod
rgal-a1Zg 1t-NrzH l3lrs{oqJ?{
,,,",J:::::":] HooJ-or(zHJ)-N.H
oulruE uBs? rJsp rsesrJerullod
1uzl1e1o:deY-a)
HN-"HJ
o:J \/
i
rnllnJls snurnd
JZH :
1u31IBI U?p rs€suorurlod
9 pruerlod
urrurJ u?qeg
tHJ'H)-'H:)
u?qeg
'p;uru11od
s;ua1
utsnpul
9a7
tt't
IaqBI
\\lseld z'z
7
2.
PolimerTermoplastik
'Er"i{;=es
r I&oa6o
S"$RAF
:N
2-
nn:rxhho elnN
rtsHtsE
v-hNhY
z
'aS \o \o
E';d
I
oooo -a lhN\og hoho '!t {EP3
v
x
i
!?
=I I I
|
roh ooo
X
6
I \o- oo -83386\0 N o€ .;Rv;&-ici;5didci =R.f
z,a
.o. B^
'^ =I 6N \o3 f
I I I
I
I
h
I
sz _9
o
z
c
ddJ
d trS E.E oi Etr M
.+ e6 _ lgggg q b: *- q o r@ 6o S -*o --i E 6
==
z
O
Oo
*o $c E8-R8 E.o?i r-hNh
d
h
re
.g* 1' 5i)
I
rN6
h : ts ^6 $ -^ HN r r I 9 '\ I X
8^ v) o .;
-
Oet
I
I
6l
a t?.,
_:d
(.) q)
cl
F
z
6
ooho r hh€O
h n
l;.i ;;
(!:6 :.! o .': ov
s n
,
X nt I I Y-)
E6 !
o0r
6a l1E
€iH-.i
IFREqR -K
& o o
1
I ; I
I
o. r. fE; \f o dq fi I
U -
tr
"u4
dC
:-
E !- \\
--
b5 b E 5 -A; {.60!0\r!Mo-IocI }-" ;
E Ji, *.
i
(B
"oa
^-a E
c-r
o 3
:
p c-,r
E
q
E
>-
b0
\o
o
JZ
g
(d
E^ I
,(n
cn
d) q
qn
-h
trlq
:l.c !
81. M-
ll
=g .=.F! A
(B
-L^c Xh
.; b
x
o )i
.lr
t .{ !o H.?E+EI
(g
^
I?ieit.B.=$ =EsEil.ErE;EE 3E iE: E E: HE$$c E
s g Eg s g E g Eg
EE55ig€i$5u
l! A a.
r,d !
.B (€
a *
7
'g uollN BpBd rlB lsdrosqB qalo uBlBn{e{ uBqBqnrad
6I.c .qc
(%) rr" JEp") rnluaI uelen{ox
t
0'n
0't
0'7
0't
0 0
I
Xtr a _E x -NO o
r
O
z
s
#'3 E' ,
'
os 5r
q5 * . o' o-tro, N-i!
-
s 55E Ex
:!,+8
L
OI
9
6
II
L
I
.
|
,
|
|
|
\ lO
Iedurr uzten{ax
u?EuoloE {ns"Iu uBp {Edrrrr ueuBrl?lal uep {rrB1 uelen{a{ urelBp InEEun qrqal uolrN 'seq{ EUBI {rue{eu IBJIS u"{ele1(urp qu1a1 nFqupral EUBI ,€'€ IaqBJ luelBC {ru"{arrr IBJrS (q) .gg uolru ueEuap yoS7'O uep 9 uolp ueEuep /oz'g rcsaqes (4elEuaqrueru) qeqruzlreq rsuaurp el-euJ 'o/ol 1e,(ueqas rru rsdrosqe ueEuap 'u?{Ble3 rJBp rsuoIulp uBlrq?lsa{ r?uoEuau 'e,(u1n[ueyog '6; seleE rsrsueJl {lll1 u"{unJnuoru ?r e,(upsrru 'qlsepuad reEeqes {"pull -req uBq?qura^I 'rre rsdrosqe leqll" uelalEuelo>1 rrep uerlBqnrad uerlelufueur 6I.€ 'qD 'ueEuequqleseq eped ueqequel repel eped rudues >1n1un 'unqules Err{-eJr{ nUE/r\ uu4nlradrp pqal Euu,( uuqeq ueEuag '%oS|O*ZI '/oS'l*Ol9'YoSl'Z*-99,%oS,€r-g 'HU yosg')"02 BpBd '9 > 99 > 0I9 > ll>Zl uBlnJn lnJnuau Jesequaur uolru
"Jr{-url{ ul{"ur 4rdo4sorEq teyrs 'euus Euu,{ selrurplsrrl uped 'lpef 'ufulrdolsor8rq leJrs IrJa{ upleures 'epu Eue,( eplrue sn8nS qeprnl leeq ur{Bru uep s"ltullelslr{ 6Eun uqeyq 'lrdolsor8rq qBIBp" uolru '{llgorplq Bplrue sn8nE euorey
rry rsdrosqy
(e)
'ue{eloJ uep uer8uq r{nJnles ruel€p uoEoruoq
?Jecos
rsnqrJlsrpJel ?uez( orlnu plsrJ{ qepuntas re.{undrueu {nlun u"{u6unp n1r euaJB) '{nJnq rpefueur 'qsp 'ledrur u"ueqelo{ e,{unsnsnql '4uu4aur leJrs B{eru 'InlueqJol 'rzsaq leEarEu nlens 'lgnreds Ju{nJls u11q 'ue11lulep unrueN 'lrcel qrqel Euef rlu rsdrosqe sulrsedel uep IBruJal rsuedsls uarsgeo{ undnetu 'IIBq qlqel ?ue,( ueseurnlad uup rsurqe ueuuq?ta{ 't3Eull u"n{B{o{ u,(eqzc snqual {"prl leJrs uelpseqEueu rEEurl selrullelsrr{ St'€ IaqBI epud uellntunlrp rpedas '{rue{ou 1eg1s depeqral nlueuel {aJe ue{IJeqrueu lllnJods ueJn{n uzp selrurlulsu; 'rEEurl Eue,{ Jnlslel
uu8uef -uedred
ueJnlusl ?p?d Euno^ snlnpol/{
unJnI
unrnl
{I"N
unJnI
{I?N
unJnI
unrnl
II"N
{I3N
u?lEn{ex
u,(u1u18u1tretu cuerBrl
{rls€ld
lllnr0Js
uelelEurua4 sel-ru!plslrI uu1elEu1ua4
Jnlnlu
{u?} uslen{e)
>ludtur
u"1?nIa)
'uo[u IrBp luueds uup sul!u!luls1.r1
rrlsnpur
LZE
IEJIs-leJIS
luIls uuquqnred S€.€ pqGI
(,.2
,/
228
2.
Polimer Termoplastik
ketahanan abrasi dan pelumasan yang paling menguntungkan di antara berbagai resin. Bahan-bahan ini agak bervariasi dalam kristalinitas, struktur kristalin dan ab-
sorpsi air. Misalnya, bertambahnya kristalinitas menyebabkan koefisien gesekan makin kecil dan ketahanan abrasi makin besar. Namun demikian, kristal dan sperulit tak akan terbentuk. (c) Sifat kimia Bahan ini tidak larut, dalam alkohol, alkali, eter, hidrokarbon, keton dan detergen, tetapi larut dalam fenol dan asam format. Ketahanan asam dari nilon jelek, dan mudah dihidrolisa oleh asam-asam anorganik. Film nilon dapat melewatkan uap air, tetapi tak banyak melewatkan oksigen, nitrogen, gas karbon dioksida dan sebagainya.
(d)
Sifat listrik
Karena bersifat higroskopik, sifat listrik rusak karena absorpsi air bertambah. Tahanan volume berkurang kira-kira l/10 nya dengan bertambahnya air sebesar l;".16. Di samping itu, bila serat gelas ditambahkan sebagai aditif, maka kekuatan tarik, lentur dan impak akan diperbaiki lebih lanjut. Bila suhu deformasi termal naik, maka bahan menjadi kurang peka terhadap pengaruh panas dan air. Kestabilan dimensi juga bertambah baik karena keausan abrasi bertambah. (e) Kemampuan cetak Karena polimer bersifat kristalin, temperatur pelunakannya berdaerah sempit. Kalor pelelehan tinggi. Karena viskositas lelehan sangat tergantung temperatur, temperatur penguraian berada dekat pada titik leleh, maka temperatur harus dikontrol ketat. Pada pencetakan, perlakuan panas dapat diberikan untuk menghilangkan tegangan sisa dan meningkatkan kristalinitas, dengan pemanasan dalam parafin cair
atau minyak pengeras terhadap kelebihan air pada l0-20"C lebih tinggi dari pada temperatur kerja. Karena sifat higroskopis, air harus dihilangkan sebelum pencetakan polimer dilakukan.
(f)
Penggunaan
Kebanyakan bahan digunakan dalam bentuk serat. Bahan ini masa jenisnya kecil,
koefisien gesek tinggi, kekuatan tekuk dan kekuatan simpulnya tinggi dan kepermanenan yang baik. Sebagai serat industri, nilon banyak digunakan untuk pembuatan tambang, benang ban mobil, jaring ikan, ban konveyor dan sebagainya. Bahan ini banyak digunakan juga untuk sandang, tetapi akhir-akhir ini poliester secara kuantitatif lebih banyak dipakai dari pada nilon. Bahan ini lebih unggul dalam kemampuan pewarnaan dan ketahanan abrasi. Sebagai resin, karena unggul dalam pelumasan dan ketahanan abrasi, maka Tabel
3.36
Penggunaan poliamid sebagai plastik.
Komponen mesin pintal
Roda gigi.
Komponen mobil
Komponen: karburator, pompa bahan bakar, pipa-pipa bensin, pipa oli, kipas, tangki cadangan, roda gigi, rol, selubung, tangki bensin,
rol, kam. selubung, penuntun, dst. j
I
dst. Komponen mesin umum
Roda gigi, selubung, kam, kerangka, puli motor, dst.
rol, selang tahan tekanan, kotak
batere,
Komponen bahan konstruksi Barang-barang kecil
AIat olah raga
l pelumas, kan-
__l
Yg't'
I
v -"j::l lirrl?pe uB{Bla, rnleJaduel uep )"0zz-06I
r{elEpE uB{?leJued JnlEJedual
{ator uendtu"rua)
(Z)
'co0r-0€ Jesoqes ptuJel rsBruJoJap nqns uE{{rcuelu uep IIPI €-Z {llsele uelsgeol uelle4Eutueu ue{e Euu,( sela8 luras uulrndtueJuelu ue8uep rlreqradrp ledep rur IBH 'rleq-rleq snrel{ Euero eEEutqes 'tun{ Eue.{ uqeuuoJ nuq uelsedaleur uep Je{Eqrp €lrq rJrpues ureped ledup leplt IBJISJaq l€las"Ilod '6uern1tp
tudep nn rseperEap reEe ue4n1;adrp rolrqrqut ueEuap uerndruucued Ipuf 'An .reurs depeqJel uer{"pru uup ruese depeqrel L{eurel 'sele Ip u"{?Jelnlp qelal llredas 'uerlnuap un{ueN 'r8Eurl nqns eped ISeuIJol{Jel loual LuelEp tnrel tudep e,{ueq '1rcq 8ue,( lnreyad depuqrel uuueq€lo{ qEIepE telzrlp tedzp 3ue.{ EILUI{ leJls tu8eqeg s?q{ {Epll u,(u1lr1sr1 13Jrs 'urpurro3 seE uelsedalaur vep ),ozz 'snsnq{
BJ?3es
sele rp nele eped rBJnJel UEqEB ')"?Zl qEIEpe IEIu.Ial IsELuJoJap nqns '{IBq eEnI e,{u -J€leu ueueqsle{ uep 'CogS- eped 1rcq qudtut UEUEI{€Ia{ uu1ln[unuaru '1teq eEnI rur ueqeq utEurp ueueqelo) 'uollu LIEIeles ltuq e.{utsEJqe uEuELIBle{ uep 't38utl SutI -ed qu1a1 uuueqele{ ueEuap ueqzq 1odruo1a1 InseluJal IUI ueqeg 'rueEol se8ad tpades
len{ eueJe{ 'rEEurl Eue,( 1r1su1e snlnpotu te,(undruaur ueqeg 'e,(ulzdun ueuuqele{ ruelup Euernl le8e uep ue{al uelen{e{ ruelep 1n33un 'Eutts ttduteq e,(u1n1e1 uelenle{ uep {rre} uel€n{a{ eleur 'leuoqru>1god ue8uep ue>lSutpueqlp ellg 'I{Epuar edusruoI leJaq uep qelal {1111 'su1tut1e1str1 '1mq Euernrl e^{uraurqodo{ IJBp J"lnlalotu uerueEeresell'e,(u1n4e1ou-ln{elou ereluu uaEo;pq uule{I tei(unduraru uep'Eueqec
-Jaq {Bl In{elou rcEeqas '>1pq se1rur1e1srr1 re.(undureru uequg 'lulase uJese yoOZ uep Jacua leJlru urese 'reJue eprJol{ ruesu qelo Suersstp qepnur wIlez enpe)
-0I
1BJIS (I)
'HJ-J-o.HJ o rHJ ..", ll
o :leurrrrJol sn8nE re,{unduraur EueJe{ ue{llqelslp (uu1aq) :aurqodourog
raurryodo;
H'l ll I
HH
tt
o-J-f,
eprs{o
uelllA
o
/\
uBs{orrI
o-J-.l--tHi-tHJ+tHJ.-
tl
o-zHr
'O
-o-'HJ'
I
HI HH '(uocurnq) uelreurrlodo{lp uep uuIq"qurelrp eprs{o uepls uesred ederaqaq 1ul lees EpEd 'sIIB}"1 ueEuep UIJUIJ Uee{nqured tsestreurqod uuEuep epruad ueq"q rcEeqes ues{orrl rrep tunqlp rerutlodol {equ ulel IC 'llqels :e?u rselgrrolserp IBuIruJel In{oloru snEnE eueu luepp 'tOrH)}-OHJ.t/ '(uu1eq) tEEurl Eue,( Jeln{alotu Jeurlodoruoq rpe[uaur sllel€{ teSeqraq ueEuop uuryeurqodtp plqopl"ruJoC 'Euelnreq uoErslo uup tzHf,} uelrlatu snEn8 relnleloru IEluEr rrep rrrprol uIplsIJ{ 8ue.( ltlszydotural ulsal qulepe IUI uuqeg 8ue,( {6}
Eue.( relet1od Jnl{nJls ue8uap
lulesullod z'7'7 '9€'€ Ieqel ruBIEp uellnfunlrp luades plurd ursaur ueuodurol uep r.uu{ 'uereleE qrosqe8uaru uup r,(unq eduul rBrB epor 'rncunl ueplueq 'ue1e1ueq {n}un ue{EunErp 1e,(uuq rrlsnpur )il1se14
7',
7 2.
PolimerTermoplastik
kira 120"c untuk kompolimer, sedangkan kopolimer memerlukan temperatur yang lebih rendah yaitu masing-masing 180-210'C dan 80"C. Karena bahan terurai oleh pemanasan yang terlalu Iama dan melepaskan formalin, maka perlakuan harus diselesaikan dalam waktu pendek. Bahan ini tergolong dalam kelompok dengan penyusutan pencetakan tertinggi l-3,5yo. Hal ini perlu diperhatikan.
(3)
Penggunaan.
,
Bahan ini unggul ditinjau dari kekuatan, ketahanan lelah, ketahanan melar dan ketahanan abrasi. Bahan juga lebih ringan dari pada logam, unggul dalam ketahanan air, pelumasan diri, dan menguntungkan dalam kemampuan pencetakan, sehingga bahan ini digunakan secara luas untuk roda gigi, bantalan, kam, roda ban, sekerup, penguat dan komponen mesin lainnya, mesin keperluan kantor, komponen mesin produksi, mobil dan bahan bangunan.
2.2.3 Polikarbonat aromatik Ini adalah resin termoplastik
dengan ikatan polikarbonat aromatik.
CH3
o
Ho
e>-J-c)
oH+cr-c-cr
Jr.:
Bisfenol A
CH: I
@
Ho
C>-c-zl) I
CHs Bisfenol A
CHr
-
oH+
--fe>-t-oo-.I
A L-lr.-
Fosgen
Jl.
Polikarbonat
CH: oo. C:o ]-66i-c-alo-c+ ltl oo/ |L : CH. | : O.], ilI
Difenilkarbonat
Polikarbonat
Zatini dihasilkan oleh metoda fosgen, reaksi pertukaran ester, dan lain-lain. Rantai molekul yang mempunyai gugus aromatik, adalah kaku lebih kristalin dan terikat kuat. Karena terikat dengan ikatan ester, maka ketahanan alkalinya lemah. Massa jenisnya 1,2, tak berwarna atau berwarna kecoklat-coklatan dan tembus cahaya. Kekerasan Rockwell menunjukkan kira-kira 87-91 dalam skala M dan 92-97 dalam skala L. Bahan bersifat dapat padam sendiri apabila dibakar.
(1)
Sifat
Bahan ini dalam sifat mekanik, khususnya sangat baik dalam ketahanan impak, dan ternyata yang terbaik antara resin yang tak terisi. Namun demikian, ketahanan lelah bahan ini kurang baik dibandingkan dengan ketahanan lelah poliasetal dan nilon. Kekuatan tariknya kira-kira sama dengan poliasetal, sedangkan kekuatan tekuk
dan kekuatan tekan agak lebih baik dari rata-tata. Bahan ini memiliki kekhasan bahwa sifat mekanik kurang bergantung pada temperatur. Selanjutnya temperatur deformasi termal dengan beban 18,5 kgf/cm2 dan 4,6 kgf/cm2 adalah l32oC dan l40oC, lebih tinggi dari pada nilon. Tabel 3.37 menunjukkan karakteristik termal dari berbagai jenis plastik. Temperatur kegetasan antara -100 dan -l40oc, jadi bahan tersebut dapat digunakan untuk daerah temperatur yang luas. Dengan mengingat sifat-sifat listriknya, maka bahan ini banyak digunakan dalam teknik listrik karena tak ada perubahan banyak dalam konstanta dielektrik dan tan d oleh temperatur dan frekuensi di samping sifat mekanik yang unggul. Bila ditinjau sifat kimianya, maka absorpsi air lehih besar dari poliolefin seperti
I
t-
r:.:trn -;itl{a uBp senl BJeJas u€{BunEIp {Iue{eu Eueptq urBIBp eEnf uetlnuaq
'qsp '1p1sq sedq '4rr1s1l ulsaru 'ralndruol uauodtuol 'dnlnuad '{Bluo{ ro\?ulol :Inlun e,(upsnu '{lJlsll uep {ruorl{e1e uauodtuol Inlun sBnl EJ?3as ueleunE lnEEun lBJrs-luJIS uBIlsEJuBIrrau ue8ua6 ueeunEEue4 (g)
-:r1rp
reuoqre>1r1od
'nlr uerlluap
'rnqela{rp nlrad uuetu 1uq 'unrn1 letu >ludrur uetBn)o{ ue4Euupes 'ququugaq IIr"l uelun{a{ u"p In{el uelun{e{ 'rrurlnuap suued uen4elred ueEueq 'J.0€I-0ZI eped lmetp snr"q Bpuoq B{etu 1uI pq quEacusur Inlun 'usrs ueEueEel IBqDIB UEI?1oJ tpefrel ledep 'l1unr Eue,t 1n1uaq 1n1un 'uer{rurop unueN 'tpu[ra1 {el Btuel Euu,( n11etr {nlun IlJeJeq Euu,{ Isuaulp ueqeqnrad uep '/oL'O-E'6 resaqas q"lepe 1euoqre111od uB{BlaJ uelnsn{ue6 '1rcq Eue[ ue1l -eq-rad ludepuaur snJuq JnleJodurel uelorluo8ued uleut 'rn1€radrual eped EunlueEral teEues uep rE8url dnlnc ueqelel sellso{sl^ ?uaJB) 'lzqurelrodtp uele tseperEep 'BJepn depeqrel le{esrp uep uel8uueltp dnlnc eltq 'uetlttuap unru"N 'uetleqred npad rur lerl 'leruJot rsepurEop uurlquqa,(uaur uup lel{oc tpefuaur UBIB uuqeq eleru '(3"979]) uerernEuad rnleredrual uped 1u1ap e,(u:nleradruel euaru) ').00t-0?Z qEIepB leuoq -:u1r1od rJBp uu{elec rnleradural u1eu.r '(3oggZ-OZO tEEutl Eue,( qa1e1 1t1t1 ue8ue6 1e1ec
uendrueuey
(Z)
'efes e,{uueelnru -:ad rqlqelau uB{? {Bl tsepu:Eep 'ue>1u1ec Bpueq IEq r.uBIBp uep 'ecenJ depeqral ryeq Euud ueueqela{ re^undureu rur uer4eg 'qeurol ruese depeqJel ueqel dnlnc rdulal 'deqeilaq BJBces ue{esnJe{ rpetral ueldereqrp uEnf lunq ruese ueEueq
'qsp 'urure 'BIuoruE llredes eEnt quurol IIBIJ? qalo Euepel-Euepe{ uBqBIBrrI lBnI IJB{JB qeJo )psnrlp rlupnru udulnl -uBIaS 'qsp 'rurogoropl 'eprro14 uelperu llrsdes IseulJolB{JOl uoqJe{oJplq urclep lpq InJBI lur NZ 'uola1. u"p Jalsa 'l1leruoru uoqru{orpll{ ruul"p 4uqEuaquaru nBlB }nJ"l ledep uep 'yoqo>1p u"p II1BJIIe uoqre{orprq IrrBIBp lnrel {Bl tur tez'quEecrp snreq 6ued 'elurrl lsuperEap uzllrseqEuau u"{" "H'd, yos6')o09 s"lu rp nelu eped snJeuoul snJel ueeun88ua4 'uru1 Eue,( urseJ BpedrJ€p lrco{ qrqel qrs"u rde1e1 'ue11le11od epud
- 0E-
6tr
- 0€.-
6nt
6rl - f,"o< 6tt -oe-
(C"661
-
Illnq lsJe) uardorol{ leI?) urlpElnq{rrlruol!rIs lers)I uarpElnq-uerrls lercx uol!ueJrrod ?prs{O raulllodol lBlaffilruI^ uollla ueJlleorongellelllod
(19_09) _ (s$seld dBral)9_ eped IeqIs{aU de1al)092-
l3JP)
66-0 16I
Gtt- ttt) -
-ofl -
ru?Ja
092 - 9LsL-
002(orr -gsr)
-
os
uo111s s1de1
uolIIIS lar€)
-
(€rt-z€r) -ool > (s8r-6rr)-(sr- -os-) (za-tsl-w(ott-eo)-(oz- -os-) $s-'il-oE-
6v-zt)-oe
-
(J.) (,rur/8l 9', :ueqe8) suued rsroisrp rntereduat - qece6
IelesBrlod
lBuoqle{llod 9 UOIIN rEEup
ledurr 314 uolldordgo4
r88uu sruaf BsEur uelll3Jlod rlepuer sruaf eseur ualllallod {!lse14
'rlllsuld uEqoq lcural {llsgelrIBrey
[t't
IaqEI
{rls?ld z'z
rrlsnpur
tEz
232
2.
Polimer Termoplastik
berbagai struktur, kipas, sambungan pipa, mesin jahit, berbagai alat ukur, topi pelindung, badan kamera, dsb. Juga digunakan di luar untuk alat lampu lalu-lintas, papan isyarat, rangka jendela, film, lembaran tipis, barang-barang kecil, maupun untuk alatalat yang memerlukan kekuatan impak yang besar seperti botol, alat makan, hak sepatu wanita, paku dan banyak yang lainnya lagi.
2.2.4
Resin poliester termoplastik jenuh
Ini adalah resin termoplastik berantai lurus dengan ikatan ester -O-C- dalam rantai utama. Polietilen tereftalat (PET) adalah yang paling
umum. 6
-\. CH3oOC(_)COOCH3 +HO-CH,-CH,-OH-+OOC C>Coo-CH,-CHz 1-* n . CHrOH ,//
Dimetil
tereftalat Etilen-glikol
Polietilen tereftalat
Di samping itu dikenal pula polibutilen tereftalat (PBT). Jenis ini adalah resin untuk penggunaan umum.
(l)
Sifat-sifat
Dengan permukaan yang halus mengkilat, titik leleh yang relatif tinggi, maka bahan ini ungul dalam kestabilan dimensi karena serapan airnya dan koefisien ekspansi termalnya rendah. Bahan mempunyai kekakuan tinggi, kekuatan mekanik yang unggul, tinggi dalam: ketahanan impak, ketahanan abrasi, koefisien gesek, ketahanan melar, ketahanan retak tegangan, ketahanan cuaca juga baik. Sifat-sifat tersebut di atas tampaknya seimbang dengan baik. Film PET unggul dalam kekuatan dan kestabilan dimensi, kuat dalam: impak, penyobekan dan penekukan, menguntungkan dalam sifat tembus cahayanya dan dapat digunakan dalam daerah perubahan yang lebih luas bagi temperatur dan kelembaban. Bahan mempunyai sifat termal yang baik, mempunyai ketahanan terhadap panas dan dingin, tetapi setelah melewati titik transisi gelas (Ir-78"C) diharapkan ada beberapa perubahan yang harus diperhatikan. Bila diperkuat dengan serat gelas, ketahanan panas akan lebih baik.
Dalam sifat-sifat listriknya, mempunyai tahanan volum yang relatif rendah, demikian juga tan d, dan ketahanan busur listrik. Untuk frekuensi tinggi, faktor dayanya menjadi agak lebih tinggi. Mengenai ketahanan kimianya, bahan tersebut mudah membentuk atau larut asam trifluoroasetat, fenol, m-kresol dan tetrakloroetan. Secara khusus terurai baik dalam asam sulfat pekat maupun dalam asam nitrat. Bila dipanaskan pada suhu tinggi dengan adanya air, bahan akan terhidrolisa. Kepermeabelan gasnya pada umumnya rendah.
(2)
Kemampuanpemrosesan
Zat penginti, dsb., digunakan bersama-sama. Cara pemrosesan adalah dengan pencetakan injeksi pada250-290oC, pada temperatur cetakan 140"C. Film berorientasi secara biaksial oleh proses ekstrusi. Dengan menggunakan PET yang dikeringkan mula secukupnya untuk menghilangkan lembaban, maka bahan dapat diekstrusi dan diorientasi secara biaksial pada temperatur yang cocok.
(3)
Penggunaan Bahan ini kebanyakan digunakan untuk serat dan film maupun untuk botol, pada
r 'e,(uleteJ u?nduBrue{ lx"lzp {r?q
nll"iJq \Er rdEtal '{ulsrl leJrs uep sBued uuuBqulel 'uetBnla{ tuelBp InEAun Odd odd
,ttHJ,
(1,tro51 :Sue8ep EUJeN)
I )-.. to-( t- )-' ) -'HJ'
touslrs{ g.z
€HJ.
\ ,/-\ -"o-Ho-( _)'u ,H3/
(odd)
Eplsrlo
uelruaJflod 9'7'z
'sEnl ElBJas uE{BunErp rur ueqeq 'lnE -Eun 3ue,( Brrur{ uep {rrlsrl '{rue{eru luJrs-leJrs ue8uep {rulat {ltseld mEBqeS 'leJeq lEBuBs 8uu,( puual rsrpuol EpEd loooo Sutyed 8ue.i u.iuueeunE8ued euore{ 'llqoru ueuodluol uep {rue{eu ueuoduol '11nsr| uauodruol Inlun ueIEunEIp uEqBg ueeunSSuod (g)
'J"00r-Sr€ JElrIos r33utl rueradual ue:luuqeuadrp nlrad uelelecuad upud eluur 'ure1 ursar eped uep r36ur1 qrqal ElE.(u ErEJes sutlso)tsr^ uep uuqelalad nqns uuale) 'uu{etaJued unleqes E,{undnlnras uulEuuolrp sn.tuq uer.Ieg >1u1ec uendureruay (Z) 'uu{ueqeuadp ledup ledur uelun{o) Vep yoog uep {rrlsrl tuJrs uep /oSg e4l -urr1 '1u.(ueq uuqeqnred uu>llnfunuau >lul {rJel snlnpotu '(unqeles errl-err1) eurel 3u2.,{ n11e,tr 1n1un (3ogg1 rrrl-err1) r88url rnleredrual eped upereq undrlsery 'f,"gLI rudrues Bserq JnleJodrual rrep rcynu 4e,(ueq q€qnJeq Iu1 {rJlsll leJrs 'lrleruoJe uoq -JBIoJprq qalo undneru 'e,(uure1 rulod lnrelad uep rseurJol{Jel uoqJB{orprq 'uolal qelo Eueresrp 'rdelal 'ululeE uep rJe{le 'luraunu rues" qelo Sueresrp 1e] 'errurl ueueqeto{ urelpp lnE8un uuqeg 'II€q qlqal t88url rnteradruel epud relaur ueueqele{ uep
'Jo00I- uuqnde-ra1 rnluradurat 'Jo06I rl"ppe uJ ')o0gl rcdrues ueleun8rp ledep uuqea ')oVLl r{Blppe IEruJol rseruroJap rnluradrusJ 'uBnIB{aI uu{rJequeu srueln rel -uBJ ruppp (-C-O-C-) Jala uele{r uep {rleruoJu urJul) 'seuud qalo rBJnJol 1e1 rrdrueq -rrdrueq {nluaqrp :e>1ns 'uo;1ns sn8n8 e.(uepu euere{ ISEpIS{orp Ju{ns rur ueqeg IEJIS-I?JIS (t)
TOEHJ r:lll 08-0s:, +o-Q-o-s-O-o-O-cLllI €H3 o o lt
-g'V
snEn8 SunpuuEuau euore{ uo;1nsr1od lnqasrp rur ueqeg
loueJsrq uep uoJlns ,3rgrporo,1,p rsesuepuolrlod ereces ledeprp rur uuqzg
uoJInsllod 9'z'7, 'loloq uup rulg 'lzras ue8uap uele8urpueqlp Euernl "llq uu{81a, lnqosral Bpuaq rde1s1 'uruEol ueJoo Bpueq ue4luu8Euau {n}un ueleunErp Bpuag '{ltaluls tgros q€l€pg t?luorat 3ue,( GEuqrol rs{npord 'qsp 'seuud lselosr 'rueEol rsrdelp 8ue,( ueserq 'rosuepuol '>lptsl[ rselosr 'seruaSuad uer{Eq 'gurEolog '1ase1 'oaprrr. 'ra1nduo1 {nlun ue{BunErp rupg 'ressq leEues lulEuruau Suuprq derles urepp uunlraday 'e,(uln8Eun leJrs-luJrs uu1u1e,{urp uer4eq Sursuur-Eurseru rrlsnpur
cc7
{rlseld
z'z
2.
PolimerTermoplastik
(1)
Sifat Bahan mempunyai sifat yang tinggi dalam: modulus tarik, kekuatan tarik, tegangan mulur, dan regangan patah. Resin ini kaku dan sangat kental. Temperatur deformasi termal adalah 174"C (18,6 kef/cm2), setinggi polisulfon dan l50oC dalam penggunaan dengan pembebanan yang berhenti-henti. Absorpsi air dapat diabaikan. Ketahanan melar agak lebih baik dari pada polikarbonat. Bahan mempunyai masa jenis rendah sekitar 1,06. Bersifat dapat padam sendiri, tak tembus cahaya, dan temperatur cetak 290-350oC. Mempunyai sifat listrik yang baik. Sifat khas dielektrik bervariasi luas antara 60 Hz sampai 1.000 kHz, dari -60o sampai l60oc, dan faktor daya dielektrik kecil sekali. Tahanan volum dan kekuatan putus dielektriknya tinggi. Unggul dalam ketahanan air dan ketahanan kimia, mengembang dan larut dalam hidrokarbon terklorinasi, hidrokarbon aromatik, dsb.
I
li
2.3
Polimer lain 2.3,1 Fluoropolimer
(1)
Politetrafluoroetilen (PTFE) 2 CHC lF2+ CF2: QPr+ +CFr-CF+, Freon 22
I
I
't
j
,l
Ketahanan listrik (khususnya sifat khas frekuensi tinggi) baik sekali, unggul dalam ketahanan panas dan ketahanan dingin. Indeks ketahanan abrasi rendah sekali yang berarti bahwa bahan tak saling melekat dengan zat lain. Resiri ini secara kimia stabil dengan kristalinitas sangat tinggi. Warnanya putih seperti lilin, lebih keruh dari pada polietilen. Bahan ini merupakan resin terberat di antara resin yang dipergunakan dalam praktek, massa jenisnya 2,1-2,3. Sifat mekaniknya hampir sama seperti polietilen bermasa jenis tinggi. Temperatur deformasi termal pada 4,6 kgf/cm2 adalah l20oC dapat digunakan untuk
waktu lebih lama pada 90 sampai 260"C. Keiahanan panasnya sekitar 288'C. Kristalinitasnya hilang bila melewati 300oC, dan kekuatan tariknya berkurang sangat cepat. Perubahan volume karena suhu dapat diamati. Mengenai sifat kimianya, zatini hanya diserang secara bertahap oleh logam alkali dan oleh gas fluor yang tinggi konsentrasinya, tetapi tak pernah diserang oleh aqua regia, asam nitrat panas, asam sulfat panas dan soda kaostik panas berkonsentrasi tinggi, karena merupakan resin terkuat. Karena tak larut dalam pelarut, maka kemampuan pemoresannya jelek. Ketahanan melar dan ketahanan abrasi tak selalu menguntungkan. Mengenai sifat listriknya, bahan ini unggul dalam isolasi listrik, dan kurang dipengaruhi oleh temperatur dan kelembaban.
Dengan menggunakan ketahanan kimia yang terbaik, bahan ini secara luas digunakan untuk gasket, pembungkus, selang dan pipa. Umurnya dapat dikatakan semi permanen. Dengan memanfaatkan ketahanan geseknya yang rendah, bahan ini
banyak digunakan untuk dudukan katup, bantalan, cincin torak, dsb. Cukup banyak digunakan untuk penggoreng yang tak-lekat, seterika dan alat rumah tangga lainnya. Secara luas dipergunakan sebagai komponen listrik yang tak terdegredssi. Juga digunakan untuk pembuluh darah buatan dan material lain yang vital.
(2)
Kopolimer fluoroplastik Dalam usaha untuk mendapatkan plastik yang sama seperti PTFE dengan kemam-
i'
r (snrnl uotr$s reullod) IreqolErprulpllod
rs1IIBr
'[
'ucl
Iouelrs
I-rleuro
tHc
+.-,ll .-lto-lf-ott5* tHJ '"il I
L
uelrsorol{rp [Fu1q
tHf, I
Ic-ls-If, tHc
'lrueEro e,ru,(ues uep seleE BJelu? ledepral e,(ulegrs-1e;rs '(>lS-O-lS<) uotrms uelu{l s€18 ue{res?prp Euef 1rue8ro uo{Jlrs rautlod uelednrau rur u"qeg
uo{[!s ulsou T't'z '4rcq Euernl pEurl rsuan4erg eped edu1u1sr1 legrs tdelal 'u1g tpefuau {nluoqtp uBp sesordrp qepnu uequg'uereuv(uad depeqral uuqul undneur JBnl tp uueunE8uad 1n1 -un IrBq 'BJenJ u€uuqula{ depeqral JnEEun uep uuredsue.Il edurunrun IUI uequg
tzcf,-zgJlezg3:2113.u GOAa) Bprrong uapr[unllod (t) '1mq e[u1e1ac uenduuuay
'"plpq lnrelad urepp EuequsEuau uup 'g.:IId zpzd Euern:1 ur(uenutl u?u?rluley
'J.ggI
1eg1s
TBJIS
ledures
Jo0S-
laJet 1dup1
'gdld
'11r1s11
zped uep
BrBluB {BleJrol uuluunElp Eued nqng 'ufurEEurl Isuen{e{ lruq luEueg 'AdId gpades uurzs efuqueleur qlqel Eue[ ufequc snquel legrs rcfundtuatu lur uequg
rs?losr ruBIBp
{pq
(adJcd)
'[,?
il If,d tt )-).u*=-Czlf,C-tJ I I 1rt i-il - dd
lJ J
(agrca) uellrooronurrloroptrrod
(s)
'ru1g rpetuaur uu{alrp ledep ur uer{Bg 'gdld llredes eues Euel( Eueplq tuelep ueleunEtp luluuq ruI u"quq 'er(u1u1ec uundruzuel ue{l?BJuulrlau uuEuag '11ueE:oue uep luuEro BIIUI{ uuquq depeqral uequl Jlleler BJpres !u! tr"Z'11eq Euurnl efutEEutl Isuonla{ 1e;ts tdu1a1 'rEEull g suaEuul :e[ur1tr1s11 1BJIS 'CoOrZ BrDI-BIDI qepuar efuseuud ueuequp) 'iICId ruueq pdnrofuaru e,(u:11ue:1aur 1"JIS '{lBq leEe Euu( edequc snquet 1eg1s ueEuep llradas u[uue11druuua4 'uelurlEunrueur qtqal tsqafut uup Isnrls{o uelelacued
ildld
1dep1 'ue>l8unlunEuaru {E} {EleJ uundueua;1 'e[u4u1s11 IBJIs-1"JIS uep seued ueuuqele{ tue1ep :1a1of rda1a1 'g.{Id luodes eurus tue^ 1ug1s lefunduleu 1uI IBZ Bprrong
uapdordlo4 epuonguegtg ,d I
C.,,r+zdC-zJC.l,r
1"-,:3-'"-'"f -zd3:
I
tdc 'uelEuequra{lp qulet Bplrong
uegdordgod uup Bplronu uo11p raurllodo>1 nlens '{!Bq qlqal Euud uusasorurad uund
slz
u.rBI
I
ral.ullod
E
z
i l
,1 I
,- .t-_.
rct46)-+" ':-\
tt'
7
2.
236
PolimerTermoplastik
CH,
CH,
[CH, I
ct-Jr-cr''o,no-J1-6sI
I
CI
OH
Monometil klorosilan
Monometil silanol
++
-"f
[? l.
Struktur jaringan polimer silikon
Bergantung pada banyaknya, gugus -oH (dengan menggunakan rantai cabang yang berlainan), maka dapat dibuat polimer berantai lurus dengan struktur jaringan yang memiliki berbagai sifat menyerupai resin, menyerupai minyak dan menyerupai karet. Silikon mempunyai kestabilan termal yang sangat baik yang tak dapat dicapai oleh bahan organik lain baik sebagai cairan, padatan kenyal atau padatan resin.
Sifat mekaniknya kurang berubah-ubah dengan perubahan temperatur, dan
khususnya menguntungkan dalam keadaan minyak. Dalam keadaan seperti karet, suatu kekenyalan untuk daerah yang luas yaitu dari -55'c -250oc dapat dipertahankan. Sifat antarmuka silikon adalah khas karena baik terhadap sifat tolak air, antibusa, karakteristik pelepasan cetakan, dan mampu memperbesar sudut kontak dengan air sampai 90"-ll0o. Tambahan lagi, bahan ini unggul dalam sifat isolasi listrik dan kurang bergantung pada temperatur. Bahan ini terdegredasi atau terurai oleh beberapa asam kuat dan alkali kuat. Juga terurai oleh air panas yang mengandung asam dan atau alkali. Karet dan resin mempunyai kekurangan, yaitu mudah mengembang atau retak dalam pelarut hidrokarbon.
(l)
Penggunaan
(a)
Minyak silikon Bahan ini mempunyai daerah cakupan yang luas, yaitu dari yang berat molekulnya kecil dengan viskositas rendah sampai yang berat molekulnya besar dengan viskositas tinggi. Campuran bahan-bahan tersebut juga ada. Variasi viskositas dengan temperatur, kurang. Gb. 3.20 menunjukkan perbandingannya dengan minyak mineral. Karena ketahanan listriknya baik, maka bahan ini digunakan sebagai isolasi. Juga digunakan untuk pompa vakum karena tekanan uapnya rendah. Bila ditambahkan dalam jumlah yang sangat sedikit, dapat digunakan sebagai zat anti-busa. Digunakan juga sebagai bahan pemoles dan anti-debu untuk lensa, perabot rumah tangga, badan mobil, dsb. Bila ditambahkan pada cat, maka sifatnya dapat
10" 1000 cs)
^a
103
d
'a o
tO"
silikon (100 cs)
l0
Minyak mineral 100
150
Temperatur (oC)
Gb. 3.20 Xetergantungan temperatur pada viskositas dengan minyak silikon.
v'
'uereDlope{ Eueprq ruBIBp p.(ue>1 8ue,( uuleped ednraq rsrEued ueqeq uep uelenq qercp qnlnqrued 4n1un ueleunEtp eEn[ tut uequg 'rueEol eped rocoq ueqeuad uep lelerod rc3eqas ueleunEtp 1e,(uuq (erepn UEIEp ueqeqruel uep ueErslo qelo ue{le.{\erp) ur8urp ue{}e^\erp Euu.{ sruaf lere;1 'uerdoau rlrodos {llelurs lere{ ueEuep uelSurpueqlp {leq Euernl u,(u>1tue1au 1BJIS 'nll er?luerues '{lrtsll depeqrel rselosr pEeqas rsEungreq Euu,( 1are1 rsrdepp 8ue,{ prreleru {nlun uep 'enur1 rJlsnpur {nlun laJel IBrJelBru 'ur8urp nele suued ueqel 8ue,t laJe{ {n1un ue4eunEtp tul ueqefl 'ueEueEer uep 1e,{urru depeqrel e,(uueueqele{ {pq Euern4 >1u8e rde1e1 'e(u1u1sg1 legrs undneu ueqeqtuel uep erurr{ 1ez 'rseprslo 'seued depeqrel ueuer{ela{ tuelep p8Eun ')oOgZ redurus f,oSII - Erelue senl ;nleredtual qeJaep Inlun e,(uuep,(ua1e1 uelueqepadureu uer1ug 'rsuaurp-eEr1 elEuera>1 ue8uap uo{IIIS t&1ep€ ruI uo{rlrs terey (p)
'upe eEn[ urEurp uelelecued IrsBH 'u"{"lacuad uep ueseso:uad qeleles lasoluJel leggs;aq Eue,t '4ueEro lnreled tuepp ue{lnrelrp Eue,( stured Inlueq ruBIBp ue4eun8ry IUI uel{eg uo{rlls urse1 (c) 'dunEueru q"pnu {el €lJes 'ueqeq -tuel uep erur{ 1€z 'seued depeqrsl ueuequle{ urelep lnEEun e,{urunrun uep uelzun8rp rur ueqeq "qsp 'ru?1rq uoqJe{ 'tunllll unqes '1aB e1yls 'rsrEusd re8eqeg ')oO9Z redruzs C.0€- relnru uednleo qeJeep {nlun s€un1ed ruEeqas ueleun8rp ledep Eue.{'1eun1 eped uelqeqruelp rsr8ued nlens epg elsed urecerues ludeprp ue{B uo{rlrs 1e,{unu uue.,rlefuesrad uep lnuag (q)
'ue{elac sedaled uuqeq re8eqes nele rn>ln8ued 1ep-1ep urelep e38ue,(ued 1e.(urur re8eqes ueleun8rg 'ue11e13ur1rp
LfZ
urel
reurlod t'z
7 'B,(uuIBI-uIel u?p nl?das Ios '{IJlsII Is?losl
dntnuad '1ereq suruoEued 'gqoru ueq {n1un senl sJeJes ue4eunEtp IUI uuqeg ueeunEEua4 '
k)
e,(u1u1ac uendueure>1 uI"lBP
r{B[csgur BpB {e1 'ru1 erueles ueleunElp lefeg 'uozo uep An reuls qelo iseperEeprp r{Bpnu >1eEe p,(ue1 Eue[ lare; 'qsp 'lBlaw luese Jelsa 'uoqrelorptq lnrulad ueqel uup 1e,{unu ueu€q"le{ depeqrel 1e1 rrdureq-rrdrueq lnqesrol 7e7',1nrcpd ugu€q2le{ .{e1at ,rEEurl rsusn{e{ eped ryr1sq {I1sIra1{Br?{ 'uel{Iuep 1alat e.(ueftupl 1BJIS unrueN 'ue:18un1un8uaru e,(urunun eped rdelal 'JIllpE ue8uap uerndtuecued erI{-ErII uped prnEueu
uzEurpueqrad euarel Bpeqraq e,(u4r1sg Iselosl 1EJIS 'f,"002
rnleradrual,
u€p Oo0€I BpBd leunlaur '6Eu11 Eurpd )066 rell{as qBIEpE ueeunEEuad .lpoqe Ilredos n1e>1 Eue,( syuel rcdrues sruef 1e.(uuq ue{llseqlp ledep eE8uqes ,rsgsrue{lnl 1elerep upud Sunlue8:a1 e,(u1tue{eu IeJIS '€6'0-16'0 srua[ leraq ue8uap ,ufequc snquol qeEuoles nule e,(uqec snqtuel 'ue1u1>1oc-1el{oce{ leEe e,(uuuru16
luJIs-lBJIS (t)
'EsBIq JnleJadrual eped uerlEunlunEuatu Euu,( 1are1 uup,(ue1s1
uellntunuou
Euu,(
'(J"8t-url{-"Jl{ ?)
e,(usule8 IslsuBrl {1111 q"p
-ueJ u?p u[u4tre1 uulen{a{ pEu1l 'ruep,(ue{e{ IuBIsp Ircq ruep IaJBX 'eluus efuenul>1 Jnl{nJls undllsaru 'epaqraq efuEuenr Jnl{nJls auaJe{ 'n{el ulsal ednreq uB{u-IBI3Iu '{equ ulsl IC
e,(ulegrs 1are1 lgades qe1 'uqcredellnE n1te,( 'se1ur1 tsernEguol
(srcrse.rn8guol)
J+ J=J J Ir \ \,, / 7 \ / J f,:J J J I LJ:J 'I.HJ-HJ: c-tgl-l lrl L 'H,f I
(uerdosrllod
I
,'l
-slc)
uardosttlod uep raulod deEEuetp IUBIe 1eJe) .ue{Bpc Bpueq ue4ledepueru {nlun uals"uedrp lqures ue8ueptuad rs{eeJ qalo Isgslu€{ln^Ip uep 'uuue>141 ueEuep {nlueqlp 'uerndtu€c 1"nqp 'Eue:e1aq
.eulgnad 1ez ,ruelrq uoqJe{ Igodes rstEued rndruec-rp uep 'qepnru qtqel ueEuap
sasordrp ledep :eEe uu4st1se1dry 'Ise{Ils"tulp uelpntua) 'qelueru laJ"{ lenqlp {nlun Euua4 rgdrugs uelseuedtp nsns ednraq Euu,( rre5 'uoqod qele8 tres IJ€p lenqlp IUI
ru3l8 'Blnruas {nluoq
ler8x I't
e{ ue{lleqtualp ledep uep
Euefued qlqel IIB{ ederaqeq ue{ls"luloJaprp lzdep 'tn1ua1 leJlsraq uep 1or3{ llredas uup,(ue1e1 ueSuap uBqBq srua[ rcEeqreq uu4e1z,(uau {nlun ue4eun6tp ruI qBIIlsI
t
IgUYY
'u^(uurEl-urel uEp nludas Ios
.Urlsll
IsBIosr
Jn:ns:d 'rrre1 seureEuod 'lqoru ueq {nlun sunl EJeJes ueleunErp rur ueqeg
ueeunEEue4 Q) '
e,(u>1e1ac
uendruuual urepp
q"Ieseur BpB {Bl 'rur etuelos ue>leun8rp 1e[ag .uozo uep An Jeurs qalo iseperEaprp rppnur leEu p,(ue1 Eue,( lerey 'qsp ,lepse tuese Jelsa ,uoqJe{oJprq 1rue1ed ueqel 1et ryduuq-rrduruq lnqasral 1e7 '1nrcpd ueuer{elal uup 1e,(urru ueueqele{ depeqral
1a1a[ efuenul{ leglg '1a1a[ 'r8Eurl Isuan{erJ eped 4rrsr1 {llsrre1{"r"{ ,uerlruep unruBN 'uelEunlunEuau e^(uurnrun eped rdulal 'JIupe ue8uep uerndruecuad 'J"002 Brr{-€rr{ eped mrn8ueur uuEurpueqrad euerul Bpeqreq e,(u1lr1sr1 rselosr IEJIS
u?p )o0€I eped leunlaur '68u11 Eurpd Jo66 rulr{as qplepe ueeun8Euad rnleradural 'lpoqo llradas n1e1 Eue,( srua[ redruus srual >1e.(ueq ue{lrseqrp ledup eEEurqes 'gsusrue>11u 1e[e;ap eped Eunlue8ral u.(u1rue{eu IeJIS '€6.0-16.0 sruat 1u:aq uu8uap 'edeqec snquel qeEualas nele e,{uqer snquel 'uele11oc-1ul{oJel luEu e,(uuu:e16 IBJIS-I?JIS
(t)
'pszrq Jnl?radtuol eped uel8unlunEuau Eue[ 1ere1 uep,(ue1e1 ue1>lntunuou Eue,( '(J.gt-e4{-e4:4. 6t) efusele8 rsrsuuJl {1111 qep -u3J u?p efu4rrel u?l?n{el -rEEurl 'uepi(ua{a{ luBlep {req tuels leJ?X 'Erues uduenurl rnllnJls undplseur 'epaqraq efuEuenr Jnl{nJls EuercI 'n1u>1 ursat ednraq uB{urBleur 'BqcJedepn8 nlrer( 'se1ur1 rsernEguo>1 .{uqg urel rC
udulegrs lare>1 rpedos
{Bl
(src rsurnEguol)
+Ic ,/\/ f,=J\,/ f,\,:/ l+l LJ: f,
(uerdosrrlod
t'I-slr)
'I.HJ-HJ : l-tucl 'HJ
lrl L
_l
uordosrrlod uep reuqod deEEuurp ruBIB loJE) 'uE{BlaJ Bpuoq ue4ledepueur {nlun uu{seuedrp pqurus ueEuely(ued
rs{Bal r{elo rsesrue{ln^rp uep 'ueuu1o1 uuEuap {nlueqry ,uerndruec lBnqlp .Euerelaq 'euruarod 1Bz 'urelrr{ uoqJ?I lUadas rstEued rnduucrp uep ,qepnu qrqel ueEuep sosordrp ledep reEe uu4srlseldp 'rse111serulp uerpnua) .qeluoru leJB{ lenqrp {nlun Euusl redues ue>lsuuedrp nsns ednroq Eue,{ ueg 'uoqod qela8 rres rJBp lenqrp ruI
rrrBlu
lalux I't
'Blnruas {nluaq e{ ue{rleqtua4rp ledup uup Euefued qlqol IIB{ eduraqaq uerrserrrJoJeprp lzdep 'rnluel leJlsreq uep loJe{ Iuodes ueleduelsl ueEuep ueqeq srua[ rcEeqraq ue4u1e,(ueu Inlun ueleun8rp rur qelrlsl
IgUYY
I'
r 3.
3.1.1
Karet
Turunan dan karet alam
(l)
Ebonit Ebonit adalah karet kaku yang dibuat dari karet alam yang ditambah dengan belerang (30-40yo), kemudian dipanaskan agar terjadi ikatan silang antara molekul dengan belerang. Terbentuklah bahan seperti resin yang kaku dan hitam. Bahan ini digunakan secara luas sebagai komponen dari alat listrik atau untuk industri kimia, tetapi sekarang kebanyakan dari bahan tersebut dapat diganti oleh resin sintetik yang baru.
(2)
Karet hidroklorida
Untuk membuat karet hidroklorida karet mentah diperlukan dengan asam hidroklorida. Karena tahanannya besar terhadap asam, alkali dan minyak, maka bahan ini digunakan untuk film pembungkus dengan sifat tahan air, ketahanan minyak dan ketahanan lembaban.
3.2 Karet butadien 3.2.1
Kopolimer stiren-butadien (SBR)
Ini adalah bahan kenyal yang dibuat secara kopolimerisasi butadien dan striren. Sifatnya bervariasi, bergantung pada perbandingan mol kedua bahan itu. Biasanya yang dicampur adalah 5-6 mol butadien dan I mol stiren. Bila stiren melebihi 50o/s kekenyalannya hilang dan bahan menjadi kaku. Beleranc (S) digunakan sebagai zat vulkanisasi untuk membuat jaringan tiga dimensi.
(l)
Sifat-sifat Bahan tak berwarna dan tembus cahaya. Berat jenisnya 0,92. Mengenai sifat mekaniknya dapat dikatakan bahwa bahan unggul dalam ketahanan abrasi dan karakteristik pada temperatur rendah dan tinggi dibandingkan dengan karet alam. Biasanya bahan digunakan untuk daerah-3Ooc sampai 150"c. Ketahanan minyaknya lebih baik dari pada karet alam, tetapi bahan larut dalam hidrokarbon aromatik dan pelarut terklorinasi.
(2)
Penggunaan
Bahan ini digunakan lebih banyak dari pada karet alam untuk pengemas yang tahan panas, ban mobil, ban mesin, kabel frekuensi tinggi, kabel yang tahan panas dan dingin, sol sepatu, dsb.
3.2.2
Karet nitril (Butadien akrilonitril kopolimer, BUNA N, NBR)
Butadien dan akrilonitril dikopolimerisasi menurut perbandingan yang sifatnya bervariasi. Bila akrilinitril bertambah, bahan bertambah kaku, makin tinggi kekenl'alan dan kekuat an tariknya, dan makin rendah perpanjangannya.
(l)
I I I
t
Sifat-sifar Bahan beruarna agak kecoklat-coklatan dan transparan. Rapat massanya 0,92, dan ketahanan abrasinya baik. Bahan lebih menguntungkan pada suhu rendah, suhu kerapuhannya kirakira-3OoC. Karena mempunyai gugus polar (-cN), maka zat ini larut dalam pelarut polar, tetapi tak larut dalam pelarut nonpolar dan bensin. Bahan
r
ozt-0t7,
ms-oz€
98-0 00s-002
mHs€
0sg-0r.
l-t,
0rz-0nt
tffi-o1
osl.-voa
o}}-t'G
sz-9
r:1-\-
ilI
0t-sl
111se1d our:a1
sruef
s?-0r
(ru)iJE)D
0n-02
retsollod
relaylod
{eqor u?r?n{a) aJoqs uesErs{e)
osr-v09
%ooE Ep?d o/o00l eped
082-st
0s-s 00r.-00€
00s-0sz
les?c
J3S"(
snlnPory (.uc7gag (%) ueuetu:edueEuefued:edls"turoJe( (%) us8uefuedrad (.tuc73a>9 {Iru1 uelenlex
lEJrs-leJIS
(u?roo ursar) lesoruJal slusI
'ualern ralllolsBle l8J!s-l8J!s 8€'t lequl
'13{EuIuaur Bfuuenlrada11 'ue]orn lale{ Bdereqaq Irep leJIs-l"JIs u"14nfunuelu 8€'€ IoqBJ '{Ieq rl"lspB u?enuod uBp {e1(uFu 'uozo dupeqJel uBueqsla) '€,(usltuDl ueuBqBlal lu"lup IBJIs u€{EunlunEuaul IB[uo{ leEuus Bl(uuBqBB InEEun Jllelar eJeoos uup 'u?EulJB[ Jnl{nrls IIBIBpB "l(u{lue{eul ?[uJnl{nJls 'urcl slsaluls mEeqJoq lBdepral nE13 'IS{"eJoq Irslorprq snEnE u"Euep lsuBlsosl uep snrnl IBluBJeq ralsallod 'uelern u?18{l rcEeqes
[--tt-l-o]l'ilI Lo.l re,(unduraru Eue,( 'uelernrlod uep
l"nqlp 1erz1 tgedas 1e,(ua1 epuag
uBlern
larBy t'E
'uozo dupeqJal ueu"q"le{ uup BJBnc depeqral ugueqele{ uIBIsp ue4EunlunEueul uep '1nru1ed uep >1e,(utur u€u"qgla{ rrrel"p lnEEun lgJrsrog .u,(uue1u,(ue{a{ ugp {IJ"l u?lun{el ulglep 1a1et leEe sruef eseur ueEuap '1arz1 llredas 1e,(ua1 Bpueq uulednreru ruI u?qBg u?p
9.I-S,I
uprrollrp uelg
V IO{OII
'[s s
Irrill
I
*s-s-tgc-zHf,+
-os'eN+lc-'H3-'Hf,-13 eptpqlod Is"suepuo{ eJBJes lenqlp IUI
'epg1ns11od IIB{IE uep
(tololt)
Bpulnsltod
leruy t't
'e,(uludur uulen{el uellelEutuau IouoJ utsar uuEuep uerndurecuad 'le{eJed {nlun ue)punErp ledep eEnf Euu,( uzp {IJ}sll uelreluuqEuaru ledep Eue,( 1eru1 lenQlp ledep '1y1sq relueqEuad ueqeq edereqaq uuqequreuad ueEuaq 'nledes uep uuq '1e,(u1ur ueqel Eue,( Eueles {nlun ue{eunEtp tut uuq?g
uueunE8ua4 (Z)
're1od snEnE EunpueEuaru eueJe{ lesaq qrqel ? uel rdelal 'urep 1are1 epedrrep lnEEun qlqel {IJlsII 1e3ts tu,(undlualu IUI (lo>lolt) epglnsrlod
tbz
ta:ey
g'€
r3.
242
3.5
Karet
Karet olefin
(l)
Poliisopren (Karet alam sintetik) Isopren, adalah molekul konsisten karet alam, yang kemudian dipolimerisasi.
Sifat-sifatnya sama seperti karet alam. Benda yang seragam dapat dibuat karena sifatnya tak berfluktuasi.
(2)
Karet butil
Karet yang merupakan hasil kopolimerisasi isobutilen dan sedikit isoperen (1,55o/o). Karet ini dapat digunakan antara temperatur -30" sampai 150"C. Karena tak mempunyai gugus polar, karakteristik frekuensi yang tinggi menguntungkan, tetapi tak demikian mengenai ketahanan minyak dan pelarut. Bahan larut dalam beberapa pelarut organik. Kemampuan terhadap cuaca menguntungkan, karena itu digunakan sebagai isolator Iistrik.
(3)
Poliisobutilen Ini adalah kopolimer isobutilen, yang bervariasi dari zat padat seperti karet sampai ke cairan yang sangat kental bergantung pada derajat polimerisasi. Bahan ini menguntungkan dalam karakteristik temperaturnya sehingga tahan panas atau dingin, jadi dapat digunakan untuk karet isolasi listrik, dan sebagainya.
3.6 Karet etilen propilen Bahan ini adalah kopolimer etilen dan propilen, yang kadar etilennya 40-70% dapat digunakan sebagai karet sintetik. Tanpa adanya suatu gugus tak jenuh, ketahanan terhadap penuaan sangat baik. Bahan tak diawetkan dengan belerang seperhalnya karet biasa. Viskositas, sifat sobek dan ketahanan abrasinya agak kurang baik. Bila dien dikopolimerkan sebagai komponen ketiga, suatu hasil bermasa jenis rendah (0,86-0,89) lebih mungkin didapat. Bahan ini unggul ketahanannya terhadap: ozon, cuaca, panas, tegangan listrik dan uap dibandingkan dengan karet biasa, tetapi
ti
sifat pada pengerolan kurang menguntungkan dan daya rekat terhadap tali ban kurang baik. Untuk karet silikon lainnya, lihat paragraf yang bersangkutan'
li
/'
ruHd 0s) spsBlurad lBz uB8uap
JAd
uJser uESuu[uEdrad uup
lBlurol sBq{ IBJIS
IZ't 'qc
(Jo) rnl?raduel
0/ 09 0s 0n ot 0z ol 0 0r-02-
t
@
r5 l0
t! 0c
lrslaqJuerc lEreats Irlnqrslodg
'Ju{BqJel Euern4 uep 'qepueJ nqns epud 11sau qnder Euurnl 'seued qalo I"JnJa1 Euernl reEe uep 'uulSunlunEuau Eue,( PuJel {l1slJel{Bl?{ tefundruau reEy (g 'qepuer e,(udzn ueuelol IuBJoq 'denEueur Euernl re8y (Z 'rserSruuou sruaI uzludnraru 'Euernl Eue,{ uusaquerad uup {leq qlqel :ndurec e,(ep rc,(undue141 (t :ln{rJeq rcEuqas qBIepE stlselurod lez uep ueeunEel uu1n1 -ueueu {nlun ug{npadrp Euu,( IBJIS-1"JIS 'u€lnJBIaI ralauered ueluun8p ledep 'utsar uuEuep uelnrelo{ s{epur reEeqeg 'ryeq dnlnc uestlselurad qn:eEued ue1>1nlunuetu 'VOO usp dgq 'do61 qelspu ueleunEtp Eutras Euei( sllsepuad 1u7 rJlpues dOC 'qoluoo ederaqoq uel4nfunuau 6€'g laqea 'su1eE Islsuerl {1111 ue{unrnuaur
dn4nc Euef uuEuufued-rad uap sB]IpInU quqnEuaru uulu 'uzsesoluad ugp IUBJeq 'ueqaq u.(uquqruelreq ueEuep {Bunl qlqel ulsar rcpe:4. stlsepuad ureles lez '1rca1 l{sant relullod uep Jn{elour IElueJ 3J31u? uep r4reqradlp Jeluer In{elou trep leref "I?Iu Ip {1eq rsnqrJlsrpJal elg 'uISeJ ueEuop e,(uuelococe4 t:peqrodrueru stlseluad 1e7 'lElasB uep lElesE [rur^ Inlun IrJa{ qepunt urBIBp uep 'eptro11 IIuIA ulser {nlun ue{Bun8tp Eutras Eulpd 's11se1ue6
sllsBlruod
uBqBg I'n 'u81
-Bruelesa{ rEes u?{llBqrodruau nlred e8nt z,(uueruro;rad uu>11}eqraduaur umles '1leq -lluqJeq nped ru1 uuufre1ed ue{n{eleu ureleq 'rerutlod n1rc,{ 1o1od ueqeq upudal lnqesrol uequq ue{qeqru€uaru ueEuap 4npo:d IEJIs uep selll"n{ quqnEuaru 4n1un nelu uesosoJurod uendugue{ ue{lu{Eutuour Inlun ue{BunEtp ueqequel ueqeg
uBqBqruBI uBqBfl
v
r 4.
2U
ix =6
Bahan Tambahan
c
c
4& E s
EE.: cdE (J
Ht
E -g
6"-P
g! -g-
q .H
dE=C !! !
hE
vE
:
F
E -
nitrat
a
!9
o
4)
q
v
€f.Ei tExE! SgEE
:
EEeBd
OFF
ooooo ooooo
oo oo
ox
ooooo
ot
R€sio Yinil
oo
Vinil
Ox<
g\ (a
PVC
asctat
ts! e ! tE q: q' s'Esils
E*sX
Ff
F;
ooo
Ox
oto
o
ooooo
oo
ooo
tt
tlt
()
o
horo
(.)
o
.:!9=c^ o.a x
EOH
o
Pilistrircn butiral
E6l
d:
(x
!t
a
}}EE .E 0- rD;
9 E;4, HeE-d
o
6l
90
Ed
p?"5E
Sclulosa
Metil mctakrilat
E
=e q
trd
oEE!-!r q i - '' r
;d
.n
.2
;;$gE
ooooo
asetat
o 6l
'a
d:
--dEEB.
!;
Selulosa ase-
tat/butirat
o
;t
<:E9
Seluloss
ai EA
E
t:- 6;.e
etil
:
! t
glEA *yrP^E
Is [ !.E
ES
= =
= 6.
=E dF
Selulosa
=
:i ; **t g+ E E-EE+j f
o E
E
F o--
trttl
F
H
o
I
NNdd
oi
d o
rF 66,
lr
3!oo
-ar --6
x 4a doo
l
^o I
UO Fts
560h4
4aQ
88;
I
o o o U
:
E
te
,{
i
?
a
Y
: 3 = -: -: H k x x ; XXYx: vvu-
: a i
u uu- - i i EE{i=.==i=-i{E o o 9 u :, :r v rl
,
dd;=
E E: =e='; == tiEE.! iiE E E T*E= .9 :3 -EE=B !9e "L q
'=
i
iaY
=ai:5
E
-i
:!:
i
oiJ
o t
E
:.e!r
=!
Ei5 ir E E E;8'
9.9 S 6!
EE=E J&
A
(,)
v
Irsusqrrl lernEl qsr.ulI Irlnqrp lBrn"llp q"tull
)tPq qlqe'I
lEJnEl tunrrupEx lEreals runrrups>J
{l?q q!qa'I
unsEu
tBrsels 3u3s
IIBS
leol{o
{!"9
{EP!I {BPII
r!39
{"PII
l?lour{rJ run!rc8 l?rnel tunlrE8
I!Bg
I"PII
rI"s
{"PIJ
lercals unJluorls
{I"g
unJ?u
{leqrel
IB{Bdlp Eulrss
l"J"31S rUnlJeS Eues
lEuoqJ?I IEqIUII
(Esequl) assqut lBrBels IEqrulJ l"l"als Iequrrl Es?q!p
I?{Bdlp €s?lg ueEuerele)
un3?t
II?q qIqA'I uulrq?ls3y
I"JIS
sBued
unJ?l 's8uBd
lPleals Iequrrl sEuud rroEladutJ
[qGfa,tued 0r'€ IeqBI
'sBu?d JOl -"s11rquls rJBp rloluoo edeJeqoq ue{{nfunuau 0r't Ieq"J 'Bpls{orod uu{rernEuary (S 'euJe^\ ue{ IUBsB u"{l?rpuolN (Z -EuepqEuaur uep rseurrol{oJplqep qalo uelllsuqtp Euu[ "plrol{ BJ?J ueEuep pquls 'rs{Bal uep IsBulpJoo{
Euern4 Eued
royl UEJIIIBo{
rEuernEuetu Iseulrol{orpqep
elnuad
1t1t1
ruEuqag (t
:ln{rJaq rcEeqes qe1epu n1t 1tqe1e,(ued uequq aurslue{olN 'pqe1efuod ueqeq ue{quqtu€llp nlrad suru/h ueEuelqal peputq8ueu
{nlun 'An u"ursrp nBIe{ n"13 e,(usule Ip n31B Jo0sI tedrues uelseuedtp "llq Bu -rem ueEuellqe{ u?p ua11od Jnl{nrls tpeluaur Iseulrol{oJplqaplp eplropl IUI^llod sruud gqulaAuad
uuqug VZ'?
Ilquledued uBrIBfl
7'l
'srlsepued 1ez EunpueEuaru Eue,( BpIJol{ IIUIA ulseJ ueEue[uudrad depeqral :nluredurel ueEunl -ue8ra1a1 ue1>1nfunuatu lZ'e 'qC 'lde ueq"l lBJIsJoq uelullEunutetu 'tetutrd stlsepuad uelednreur Eue['4qq uu>leunE8ueru uuEuap tdelal 'eptroH IIul^ utser ueEuop lococ Euurnl Bprrol{ ugered 'edu1estlA1 'ulBI IBJIs -r4uqradueu Inlun elueuod Euef ueEuap erues-BruesJaq ueleun8lp qls€tu tde1e1 '1ep11 lsepls{oJel Eue,( uulEuepas 'utsa: ueEuep {oJoc etueuad Eue[ 'repunrlas qlselurad uep reruud sllselurad yez EpY 'sele relns leEe uel{ruep unuruN rslpuo{ ?nluas Iqnueuou lnqesJal {nlun Ip 'ueu?{eru uesesorured 4n1
rur u€p n€qJeq 1e1 'euetumreq 14 reEy -un uesnJer{a{ nluns 'unceroq {31 IUeJeq An reurs depuqral gqulg 'urese 'JIB qelo lnmlJal ledep 1e1
'4ueEro
1n.ru1ed
{rJl{alerp luJrs urclep pEEun u"p
nele
{I"q
lp{p
(t (q
(s
'r8Eu1l rsuan{e{req
Eue,( ryr1sq ISelosI 1e3ts rc,(undruaru
reEy
(V
lrqelofued ueqeg Z',
9t7
r 4.
Bahan Tambahan
4.2.2 Antioksidan Bahan polimer dioksidasi oleh oksigen dan ozon dalam udara, yang menyebabkan berkurangnya kekuatan, pemecahan, kehilangan warna dan berkurangnya sifat isoJasi listrik. Secara khusus degradasi dipercepat oleh panas sinar UV, air, dsb., selama pemrosesan. Polipropilen dan polietilen khususnya mudah teroksidasi. Resin lain yang digunakan juga tidak cukup stabil. Antioksida bekerja sebagai berikut: l) Untuk mengakhiri reaksi rantai radikal,
2) 3)
Untuk menguraikan peroksida, dan Untuk menghilangkan logam berat. Tabel 3.41 menunjukkan beberapa contoh.
4.2.3
Penyerap ultra lembayung (UV)
Sinar UV, yang mempunyai energi besar, memisah ikatan yang menyebabkan degradasi langsung pada bahan polimer. Adanya oksigen mempercepat degradasi secara oksidasi. Penyerap UV menyerap energi UV dan menggunakan energi yang sama untuk perubahan dalam dari molekul penyerap agar tak diteruskan ke bahan polimernya. Tabel 3.42 menunjukkan beberapa contoh. Sementara itu, dalam bahan film yang dipakai untuk pertanian, orang harus hati-hati agar sinar UV tak terserap terlalu banyak, karena dapat mempengaruhi tanaman.
r 1
t't i
4.2.4
Pelambat api
Bahan isolasi listrik, bahan konstruksi dan komponen kereta api dalam banyak hal memerlukan sifat tak dapat terbakar. Untuk membuat bahan polimer agar tak terbakar, beberapa zat yang hampir-hampir tak terbakar, ditambahkan. Yang harus diperhatikan adalah sifat racunnya bahan-bahan. Tabel 3.43 menyatakan beberapa contoh.
4.3
Pengisi Pengisi adalah bahan yang banyak digunakan untuk ditambahkan pada bahan polimer untuk meningkatkan sifat-sifatnya dan kemampuan pemrosesan atau untuk
II I, i. !
,l E ;
ii
li li IT
mengurangi ongkos. 1) Penguat: Sebagai penguat dipakai: karet dan karbon hitam maupun serat gelas dan berbagai polimer termal. 2) Perbaikan dari temperatur deformasi termal: Temperatur deformasi termal dapat dinaikkan dengan menggunakan gelas, talk atau mika. 3) Pelindung: Ketahanan permeabilitas -eas, sifat isolasi listrik, dsb., diperbaiki. 4) Hantaran listrik: Hantaran listrik diberikan pada bahan polimer dengan menggunakan bubuk perak, tembaga dan logam lain atau karbon hitam. 5) Pelumasan: Dengan menambahkan molibden disulfida, grafit dsb., sifat pelumasan ditingkatkan. 6) Absorpsi: Lempung mengabsorpsi komponen elektrolitik untuk meningkatkan sifat isolasi listrik. 7) Ketahanan cuaca: Membuat perisai efektif terhadap cahaya. 8) Penyesuaian koefisien pemuaian termal: Polimer termoplastik mempunyai koefi-
o s o 5 p a
p
s
9>
Gik o= ,lo
o o o
1
=
's
P
b o
a
o
c
c
o EU
p 6 o
r3
el e r' !.
X o m p
ID
0a
o
'=
t-
=e
C
rseprslorp q?pn^
o o
o
=
---.. ---
Pl '!l -
I
'E
z
z
p D 5 5m o:s
co =EE
:i !9
,
,
o
o
o o
C
C C
C
C
C
uarrlsrlod
t! l, 5
uelrterlod ua1rdord11o6
u0lrleturslollod
C
I
:,
F o
o 19
r0tsallod
C
z it
o 5 o 6 p
5D
o
o
D
o o p
:.
o9 E.
o,( #g 65
p
p p
D
p
p
d p
'!
o
E Xr5 E 5p1==
iI
6
P?
D
m
-Ui
D
i-o
,0
5
o
-l
-
g; IE E r.B TE d
Frt IE 9.D P =a 6 +EE + 65oP;i-p - 6
I i'=.5 ;)
X o
1-
=
h-.
iD i 6; S rD=: 5 = Cso-
f
E3g3+ d-x3.c E 6 'tr -dFg <--d6 E
=
^ats B. I-. o fEgE-
!
D
p
D
p
EEEAH *G
Ets HT:F <E = 6s fiJEP?P [E,i! g P-od$rp )d Nr,
-rts =:' =6
m p
ID
D
-60=
ar @
o o
D
p
p
p
=.b xp 'E
o
p p
r
E p p
p
o p
m p
l.@
o
z
o p
o D
o
p
m
D H
z
J7
PA
X'
Li:g
!.--
tr
=
A)
6
=.i,
+ :-
-:6 lo 6r
-J
5
,l ID
p p
YZ< EZ.-,
N
7 2
-
&tr
z
DO
BpuaB uElE{r qeletos rseprs:1orp qEpnhl
C
rssprs{o urepp Ilq?ls
rseprs{orp lJBIos qspnhl 6Eur1 'druol
Bp"d rsEprslolp qepnl
plurslJod uuP pqets qrqa'I 't8tull 'dtuol eped rs?prs{orp q€pnw
az
-=6> P =5 ;d?n
tB:.f q
x -ae f;i ^:'d =@-. 5o:I=. E -.N
39Fc m Xt E 5E 5'Dpi
D
=o r5x rc Erc
{ p
tr
d'D =' f;rF6
o
o
=;.5F
rsr8uad
Ltz
E'n
r 4.
248
Bahan Tambahan
D
E &
rl,6
o a
ad
9> 5J I
O
Io '}z
o
cBo
u6
o0
_.
!
Ja
Oa
= '=
-s
o
U
o.o 4..9
JE
d=e
EX =E'
:,
bo
@ 50
o
.s rc
(6
o
.sa
!E
E
o go
6
el
t
PVC
E =-5to !FE rlEXd EE
.9ee
0=
325 o0
o o
C
Polietilen
I
tr!6
JZi
Polipropilen
Polistiren
s-OL o tr>! C\ d
o o
Poliester
a)
6> JI hT
d
6E Y o- 'E9
d
V
o
6E b0,
CB
rB
e 6l
Ed dE L5 OL GO "de
2
J'o o
J'd
ai de
o C o o o oo
3r0
(€
318
iltr
oo2
318
310,322 & 364
c
untuk kopolimer PVC
(? c)
E
d
6l
tr
0.
50
trd =o
ZE o
s.l
z ,.1
o ..1
a
&
o (n
)z
F
500:
E .q :
v
iE:
jli 'ai
cc
E E
! ti
rE EisiEl + .=
C
-=
tr q
a
E i3 iiii* t=--!.c9!r-
a
q'i,
E g'E == E= .i.,r .i lrila8
(g
o
? o
N
.B
o (B
N
o
o
I
o
tr
d
o o N
6 o o
o
d (g
H
o ! Jl
o
E
oo
V
.9'6
EE 0.E
-Jed tuepp ledepJal Eued 1r1u1s11ue lez ue{{nlunuau gt't IeqEJ 'eure1 Eue,( n1{81rr {nl -un u€q"uoq ludep 1ep1f rur enpo{ srueI uelEuepes 'srdelad sruaI uep rndurec;al stuaI 'lnqasrel e.(eqeq qzEecueur 1n1un rcledlp {l]elsllue yez 'ueep n1re,( 'sruaf unp "pV ep^(u uelqeqe.(uoru ledep nule 'ue1n[a1 uE{IJOqLueu '1e1a1aur -EaI rrep SunlueErel ledep nqap 'e,{u1eqt1e reEeqag 'srdulad tulg ueq€sltuad erer ue8uap nele uelasa8 qelo uu{lls"qlp qepnu 63ur1 1tr1st1 ueEueEal ueEuep lllels {IusI1 uelnlueqruad rpet 'pEEun 6ue.( 1rr1sr1 IS€losI leyts te,{unduelu ralullod uequq eduunun epe4
II]BlsItuv
lez
(Z)
'e.(uunczr IBJIs uu{Ileq;adtp snruq uerndruec durleg 'uesequrerad uelqeqa,{ueru ludep 'snpq nlEIJal t€nqlp eyq rde1e1 'ueryndrueclp uup /1 errl-ert>1 n1te.( 'ut18unu snleqes lunq1p Ia{tlred '1o1at Euef e,{eqec ugueqelo{ te,(unduraru eu.Ie1( 7eZ'eute11 ueuodurol uelednratu 1rueEro uup lrue?roue ueru8r4 'e,(eqec du:a,(uaur uep uEIInl -uurueru 'r8unpurleru Buere{ z.(uquc ueuequla{ IEJIS uellJequeru ledep lnqoslel lsz 'reurelr.atu Surdures 16 'rorurlod ueqeq IEuJE,l otu ledep 3ue,,( lez ue{?dnreu IUI
eure,&\ed
(t)
ulBI-uIBf i'n 'qo1uo, edereqeq uu41nfunueur ,r'€ Ieqel 'qernru 8ue.( rsrEued edereqaq ueleunEEuaur ueEuap t8uern>1rp ledep e8re11 :uEJESOqruad (Ol
'4ueEroue tstEuad udereqaq uuqeqrueued ueEuep leduprp l1eq qlqel Eue.( uelelaled :uele{alad uep uululecued 1EJIS ue{Ieqrad (0 'lruuEroue lez uur{Equeuad ue8uep rEuernltp ledep 3ue,( 't33u11 qtqel 8ue,( uetenruad uets I
rslode ursal Jn{nEuou {nlun uBqBq n{pq uBq"g
r"Seqas !el?drp 'rolsorlod
CO OC
eprrprque IrlEUouoJqerlol EJprquB
{rlEUorolIErlsl
u"Iuorqrp Iollod
uElarnllod
ueqeq uBp uErS"qas rlrodes JlU"aU
uE{roJsoJrp lollod
C)
JrlIeor eae^uaS
ruouuu? BprsIo rtu?38ued uer8eqas
r"{Edrq urpuos reledrp Sttlaga 1ept1
Bu3s lDlrg
IUOUTlUB
i epuol{rs{o uE{rJaqusu JIlleJs 1e3uEs
-[ qzqueueu
uerllsIIod EPed 9';i ueEuap grllage leEueg
aueluf rsEuuollrpuuerPd
pruoJqEJlar
L
L) 'u?larn
uJSolPq
uoqrElorplH
qEquBuau
"p"d 9/o0l-Srdel pqu1rl uetuap Jn)teJa le8ues
'rolI
leuoJsoJouorS
?p?d
rrcp Jn{eJa qlqol IleI ed?raqaq uorg
O
J
IB{edIp tu!eS
lBllru Esolnles r8eq Jn{3Ja u"p rBledrp Euuas d3I uep qB8uor3s Ep?d Jrt{aJe
JAd
rrep ?npoI srlsEluad
-_ o
,l
il
a q
d
uEEuEJela)
tr
{ t
o
d
&
oE.:
suJ (lrdordorolllp) sFJ
leJsoJ (lrdordouorqrp) rEJsoJ
lBJsoJ (lllaoroJI-rr)
(aCt)
slll
telso.l Ilser{atl
tr
o o
o
L
'€lB.{u uBquued
trt
laqul
I
l
t',
urBI-ur3'I
6nz
4.
Bahan Tambahan
E E € 2 EE d { E HEg TFi T E{Ei ; g EEE g ! $ t ;E E"r t E l E:;E g,s E EEi E9: E if€* $as; EiEg *iE
2{ ;.c
EE:; EgE: igi,;,i€E aBI E Eaei i:EErEE:t
ol
ig3*
tEg
g5 i*E;
E:i tefi
E;:s: H ss;€ ;; EI?A tE;s8 E;:;IE ii ip:fl
rc
i
c.)
@ Silikon
o
@ Resin Epoksi
cl
H
61 Dialil
"
ptalat
O Poliester tr d,
o
I^
910 c'E
E d
oo
>.: tl
a a so (-) s
oo oo
oo
o
o o
o
o
Polikarbonal asetal
oo
(9 Poliamid
o
q5 d -9
q.i E u
gE
Melamin 61 ulea @ Fenol
3-s
!e Et a,E { "
illllltltltttttrtll E EE6i t ; E€5E ;Si=: Fsg;E o o o ccc ooooooooo ooooo ooooooc
@ Furan
H
:
! (9 .2)
EgEgiE EiiEEg Eg EEii
gEEs5E
i
Y
E.E di EK >i t)E !d . b E* >2 E>
*EEB'gE .c;Ei
o0 4)
'JA
X
a Er
(a
!6
i it; EisE iiiieIEEE ieg ; + a;;tE . V
bd '.V*
Pvc
o
o
o
o o
o
oo
o H.!
t
Eb F oiQ .. u 6 E6d
-
id.-
E 9
E S
c :; d
3I
E
4
E p
:E ES B.-E=
r
c
'
.!
I iT gU= o.".=
E 'j -i: is-s
i d.r -€ ErEE = .€,E ;-;E;; i: EEEt : c E EEr:;= *E :-: = ?:i:p 4: r *E EE :iEH F€ E :r€:rh :E ',=<66>d EE I dF 5,: EEHi aa =
:9
;
a
a
t<
7
z
o
't
5
rr,>E(, D30i
I
--f,
X D
7
E
o It
E-h
:.> o3
o
7C) xg rE tr='Cni D5 6=60
\z'-:. olao
d
Itr
I j
E *rr=
a
L LL
D+OO 5s'ao'
--9 ;o o
N o I N D D
IF
o
v D
o.
o-z*) rla o; I
AJ
p = ('
?
D 0c
m
o D
D
o o
s!
d o
o 5 t! o. r5
o
ri)
; t^ a- z(a
OOO 'Ennn
ta
:
^'o o
l)7r7 ^a ^5 I=fD
o
=h 5 o O
b1=+ Ys {=.;i5--
(l
f p,o
O-A
n:,
r')
?? v v3 ?? lo2 -\ ,-l bb ,"( V 8n
93
c6 ; ,* ? Y*+
/
";
\:A
\\
xh 42tb
pb
\l
o.$
A
Yfi!
*Z:l t.'+
z* l-rY
-x3(1
-3
s =5 =^ .gE 3q3 ll{
!o ,Y :E O%' z!E o
E? Y 'E zr' g o +
rL (+)
u .X
A A
.
LH
/.*
xb :r +'r -o 2A
'r P2P-*1, 4-6'I UA \) N
v +
o
+
, J4
o o. p 3
E
E
1
0a
c
E'
C
C
N
q
N
o.
u0lua!lod
oia
o. D
g,
A'O FD
N N
SE
o.
€=.
a
cAd
c
urseu
ulsau
tiNaN-' 3 lrq
e
I rr
itr!ro E-7'Uo
r+!3.
50.
X
0a
-{ =€.;' r De; E 3 oE
o o !,
iE H-X =)da:
N
=.E o EEA o -F d o.=
51
D
o
m
D9
uapdordrlo6
u0rrls!lod
o
sv sgv
Q xo.(,
;'ii
D
o
rl G
t, A
*
Iv
(,r
NV
l) !:
x oo
o N D
t, N
o o o
o
st!tr
o o o o o
D 15
o -s a=-S
'_.9 Eci
o 0q
0a
tD
0q
0q
o.
!, o
;,
;NH i; =D
5'
.i-
s. E.
urel-urB'L't
4.
252
Bahan Tambahan
dagangan. Zat-zat tersebut harus memenuhi kondisi berikut ini: l) Agar efektif, dicampurkan sedikit zat antistatik yang kurang dari 2 pHR. 2) Agar tidak terlalu merusak sifat resin. 3) Agar dengan sendirinya stabil secara termal dan tak mempercepat penguraian resin.
4) Agar tak beracun. 5) Agar mengurangi harga.
l-
r 'loueJ ulser IsrlBou (qeseq E.I€C)
lBISu!] n13s ulseu
27,'E'CU (8uuel Br€J) 1e1Eur1
enp ulseg
(ur,se srJeler nEre) I
ueuerel'teue4
|
I ro"u
I
(1oueg ueqrqe;ay)
(prq3pl€u.uoJ ueqtqalel) eseq sll"lBx
ruEsE s!l?13)
{n1un 'u"{Inqnqlp uep uelEutre{lp '(%0S erII-ErII) slurad ur?lBp u?{qnu3ftp E^udn{noas n,(B{ {nqnq 'ue1e1ac Eue:uq {nlun ue{Euepas '(sluJed) %OS-O1 Ioqo{lu uelnrEl {nlueq tu8lep uB{BunEIp losar '1eqtd ulBI IC 'efulnpord IEJIS-I?JIS Bpsd qnre8ued ue{rJeqwau uele reseq uBISEqes uelseuedtp Eue.{ 1o6 'ue{Ela) {nqnq l"nq -lualu {nlun uelrnJuBr{rp uelpnue{ f,"0€l-0zI Bped sEu€d lorlp u?p lreq uuEuap rnd -ureclp 'Bure.ted lez undn?u lnrelsd uep BISeu8sIx u"IEBq 7,'l-9'O 'nde1 lnqnq UBIEBq 0S rre{qeqruellp Iul uerndlrec ue6eq 0S dBpBI{r3l 'YrSl-Ol uFu"rlalua[laur€s{aq {elo^oN 'deqe1 enp sesord qoluoJ uDlIJeqIp ruI qe,r\eq I(J us{eleruod (t) ueEuep rnduruclp
'deqe1 nles sesoJd nele qesuq €r€J lnqoslp ruJ 'ue{qalelrp ledep {81 uep lnrel {el Eue[ ugser 8uo1oEre1 Euu,( '1osar lnqesry Eue,{ dorrs Iuedas u€q€q ntens uE{lrsEqrp Bs?q sllelB{ ue8uep {"qU UIBI I( 'deqe1 enp sesord nBlB Eulre{ ErEt lnqeslp IuI 'ue{qolellp 13dep {€1 uep 1nre1 1u1 8ue[ ursal lgnqr11a1rl {nlun 'ulurerlaluelllotues{oq 'sereEuad ueEuep uells{?erlp IUI u?q?g 'uolase uep Ioqolp tuelep 1nre1 8ue,( l-Ilsuldouuel {slolou nl"ns ue{llseqlp uu{e '€prqeppurroJ uBp loueJ Is{?aJ Epsd sllelsl mEeqos ueleunEtp luBss nl?ns eu.qzz'E 'qD BpBd u?{{nfunllp 8ue,{ rgedag 'lesoluJal ulser uulllsBqEueur Inlun "pqepBllr -JoJ uuEuep uu{rsesuepuo{lp "qsp '1oua11s1 'loseJ{ '1oue; tlredes loueJ-loued
IoueJ
ulsau I's
'qsp 'ueselq srdelod '>1tue1aur u€p {IJlsII uauodtuol luadas {P{al ueqeq-ueqeq {nlun ue{eunEtp eurelnrel ruI uuqeg'seued qalo ue{qalapp ledup 1el uep 1rue1ed ruBIEp lnJ"l re{ns 'ueEutrel Jnl{nJls ue8uap u31e{l re,(undrueru uB{14/(3 seuedrp Eue,( utsor 1eq derps tuEIeC 'ouIlIlB srlulul u,(uepz ueEuep ues?ueluod epuO rslpersusilaffid uep uelltsuqlp rS{5Zi'e ursar uep ueseuuured epud tlilu-tu u@falu ulseJ uep efrn ulsel '1dtr43 ulseJ EpV -r6jgsesu5puo)t IJBp ue{llsuqlp Eue,(
IUSOI^IUEI NISSU
I'
5.
254
Resin Termoset
digunakan sebagai bahan mentah. Diperlukan waktu dan energi untuk pengeringan, karena itu dalam kebanyakan hal, ini dilakukan menurut proses dua tahap.
(2)
Sifat-sifat Sifat produk akhir berbeda terutama karena rumusan bahan mentahnya, jenis dan banyaknya katalis, pengisi, dan pemilihan medium dalam hal resin fenol. Keuntungannya adalah sebagai berikut: l) Mudah dibentuk, dan menguntungkan dalam kestabilan dimensi. Kurang penyusutannya dan kurang keretakannya. 2) Unggul dalam sifat isolasi listrik. 3) Relatif tahan panas dan dapat padam sendiri. 4) Unggul dalam ketahanan asam. Kerugiannya adalah sebagai berikut: l) Kurang tahan terhadap alkali. 2) Aslinya agak berwarna, jadi tak bebas dalam pewarnaan. 3) Jelek ketahanan busur listriknya.
(3)
Penggunaan
Bentuk yang cukup rumit dapat dicetak. Digunakan untuk komponen dalam bidang listrik dan komunikasi. Tabel 3.46 menunjukkan jenis, karakteristik dan penggunaan. Tabel Jenis
3.46
Jenis, karakteristik dan penggunaan bahan cetakan resin fenol. Karakteristik
Dasar
Bubuk kayu atau bubuk tanaman
Umum
Murah, isolasi listrik yang baik. Sifat listrik dan tahan air sangat baik juga sifat
Isolasi listrik
mekanisnya. Isolasi frekuensi
tinggi
Anorganik
Sifat listrik yang sangat baik terutama untuk frekuensi tinggi. Sifat listrik dan mekaniknya baik, terutama kekuatan
Penggunaan
Alat listrik secara umum soket dst. Komponen yang isolasi listriknya diperlukan, untuk alat komunikasi, otomotif dan mesin lainnya. Komponen untuk alat komunikasi tanpa kabel, jaringan listrik frekuensi tinggi Komponen mesin-mesin listrik (kotak, tutup dan komponen lainnya untuk operasi mekanik).
Mesin-mesin
Bubuk kertas dan
listrik
bahan berserat lainnya.
Tahan panas
Asbes dan bahan anorganik lainnya.
Mekanik
Potongan kain dan bahan berserat lainnya.
Sifat mekaniknya yang baik, terutama ketahanan impaknya.
Komponen untuk alat transportasi, mesin pintal dan mesin pertanian.
Tahan asam
Bubuk kayu, potongan kain dan bahan berserat lainnya
Tahanan asamnya baik dan mempunyai sifat mekanik yang baik.
Komponen untuk peralatan pembuat serat buatan, untuk industri kimia dan mesin pertanian.
5.2
impaknya.
Tahan panas, baik untuk penggunaan komponen tahan bakar dan tahan busur listrik.
Komponen untuk kapal laut dan kereta api dan peralatan listrik berat.
Resin urea-formaldehid (Resin urea) Ini adalah resin termoset yang didapat lewat reaksi urea dan formalin, di mana
t.
b
'teJas uep s?UsI '1BO 'rseurruulrp Eue,( uureqtual 'ueszrq uesrdel '1e1erad :uadas 'uEtnIEuBsJaq Euz,( ueuun8e4 rr{nuatueru {nlun runsas Euer( rsesuepuo>1 ueEuap renqrp redep uequq reEeqrag 'eure^ ad ueq€q /,Z-(O uep (efuurere8 nule puprr{uu :z;eq ruadas qetuol uruse u"r.{"q) seraEuad 'oA1V-1t dlnd uelquqluelrp ,urser %ot-SO'O : :O_-09 tunpuuEuaru up{B}ec ueq"q Buer€) 'rue[ SI-0I qulales ue{r}ueqrp ue{nqnq --d 'rre{{nqnqp uep J,gI1-gg uulEurra>gp 'ure[ [ relr{os {nlun dpd Egg-gg :du+ rnduucrp'uelaued lBIe e{ uelqepurdrp uequq llueru 06-09 qBIaFS 'JrB tuepp teuoqrel lunrrleu uelnrel ueEuap 6-g Hd rudues rn1elp (prqappurrog rcEeqas Ioru t) o/oLEurlEwto!? gyTueauep u?{rs{"arrp ur(uelalu (totu t) E 9'u?Wlec ueqeq lpnqtualu {nlun 'sIIBlE{ ue8uap IpruJel eJe3os rs)peJaq UBqEB 'ursal lenqruatu {nlun uerluunErp pqappuJoJ Iour S-€ B,(urunurn zped rdelat (uru"leu Iotu I ueEuep rs{EeJaq ludep pqep1etuJoJ Iorrr 9 e{etu 'ounue snEn8 g rc.(undtuaru urrrrelaru ?uoJEX rslnpo:d ere3 (t) '?eJn ursor eped r-lup le;rs re8eqraq urEIEp lnEEun qlqel 1ul uuqeg
uFuulaIII
ulsau €'s '1e1Eu1u
-eru unleq ueelurruJed 'ueenuad depeqrel ueueqsle{ uep JIe ueueqsle{ n1re,( 'upe qrseu Eue,( uzqelesBruJad edereqeg '1n4Euutu uep I{Bq '{B1oI 'qepe,tr dn1n1 '8urc -ue1 'qu1s11 l?p-tep '10:1os 'e,(eqec Eunpullad luedes lJur{-Ireqas uulnpadlp Eue,( gcal Euereq-Euer€q {nlun ueleun8rp 1u,(ueq rul uuqeq u4etu 'szqaq eJ?Jas reureatlp ledep Jnsnq u"p lnrelad depuqrol uuqel 'n>1u>1 u"IBlaJ Bpuaq BIIg
uep qrural
'{lrlsll
ueeunEEue4 (Z) 'ue{Bloo Bpueq Hep uuleqela{ tutu 1 rad 1t1ap 0r-0€ BuBIes '.tuc/E>1 966 -0SI ueuu{el'C.0SI-0€I ue{Btec rnteradural epud sesordlp ueqeq'ue1a1 uulepcued uep ueqlleEuad 'ue1e1 uelelscuad nllu^{ mledlp Eue[ sesoJd
ru€pq
'1s4a[u1
ue{€prued (l)
'sele Ip lnqesJal leJrs-leJrs rlrcqraduraur {nlun "qsp 'ururuleur '1oua; uu8uep rorugodol rpefueru sasordrp nele 'ue>lqequrullp utBI u?qeq ederaqaq 'nlr Bueru{ 'u?enuad depeqrel u?u"qBle{ uBp rsuerurp u"lrqBlse{ 'rru ueueqelel J"q ruEIBp ''qsp 'u1umlaru ursal 'JoueJ ursal uped uep 1a1af qrqel rJrpues BeJn ursa1
'(urnlnq lnJnueur Eue.repp esrs urpuroJ) leres uep seua{ qeqnEued '1ec '1e>1atod rcEeqas ueleunErp uuqeq 'nlr Eurdruus rq '(urc1 uereE-ruere8 uup lelug unruoure '1e1e1g tuuse 'lBIBs{o ruese) sera8uad 'sllsepuad 'Bu:Bated u"qBq uz{q"quBllp np1 'uef 8t-02 {nlun m{{nqnqrp uerpnue{ Euual Eue,( ueqeg 'Isesuapuollp uep Is"Jprqepp ')oS6-06 redrues )o09 relnru uJel E-2, 1n1un uulEurJe{rp rur uurndurec ursa1 '{BleJ q"pnu qrqol uep 1ur(uuq qrqal lnsn,{uaru 'u,(uue1un1a1 Eue:nryaq tde1a1 'luduptp Eued >lnpord ueredsuurl uppues 'rsrEuad reEeqas ledepral Eue( dpd ll{lpes ur4e14i 'ure[ I Brr{-"Jr{ 1n1un urtudn{nms uB{Jndruuc uep (eso1nlas-n) Bsolnlas rnqnq/dlnd E 8, -62 uz{qequel uup '(unues4aq) %8-I urrxurtoluo[prues{oq urelup leduprp Eue,{ 1eate lBsuapuo)t uB{lnm'I'3o94 eped ure[s'I-0'I nelB )o0] eped ruut€-z {nlun lnrnl -]nJnuaq rs{?oreq u?{rBrq u€p "qsp 'urure1oue1oF1 '4e urBlEp epls{orpq ulnlJlBu rcdures rnlelp gd uep '(uarn (1our 1) E 99 eped uBlnrBI 'BruoruB rrc uuEuap E'g-1 prqeppuroJ rcEeqss 1put1'Z-Z'l) Y'LE u\eutoJ E09I-L6I{BqIrrBlIp 'uu1u1ec ursor urBIBp rs{eereq (urpurog %fg) pqapteurroJ uip eern
{ntun '{Bunl uup Ierlou rJ"{lB
uluelau ulseu €'9
992
5.
(2)
Resin Termoset
Pencetakan
Seperti halnya resin urea, dilakukan pencetakan: tekanan, pengalihan, dan injeksi. Suhu pencetakan l0-20"C lebih tinggi dari pada resin urea. Sebagai kondisi pencetakan standar, digunakan temperatur pencetakan 150-l70oc, tekanan pencetakan 150-250 kgf f cm2, waktu pencetakan I menit pada 160'C atau 40detik pada 170oc per I mm tebal bahan. Dalam produksi alat-alat makan, pengerjaan yang kurang sesuai menghasilkan formalin sisa yang mengganggu dan merusak kemampuan penggunaan, karena itu pada umumnya barang cetakan dibiarkan dalam termostat pada 80-l20oc selama 30-60 menit agar pemantapan dapat berlangsung secukupnya (pemanggangan akhir). Proses yang cocok digunakan untuk pencetakan pelapis hiasan dan lembaranJembaran yang dilapisi, perekat, pengecatan, pelapisan resin pada serat dan kertas, dsb. untuk memenuhi berbagai keperluan.
(3)
Penggunaan
Barang-barang cetakan dari resin melamin dapat diwarnai secara bebas. Karena unggul dalam ketahanan air (khususnya tahan terhadap air mendidih), ketahanan panas, ketahanan terhadap isolasi listrik, ketahanan busur listrik, bahan ini kegunaannya luas. Penggunaan utama adalah untuk: alat-alat makan, bagian-bagian komponen listrik dan mekanik. Bahan ini khususnya sangat cocok untuk alat-alat makan, meskipun tidak cukup anti penodaan (mudah dinodai oleh kopi, lipstik, dsb.) Untuk pelapis hiasan didapatkan hasil yang baik dalam warna, kilap dan disain. Penerapannya luas karena unggul dalam ketahanan abrasi, ketahanan bakar, ketahanan pelarut, ketahanan kimia, dsb. Lembaran pelapis banyak digunakan sebagai komponen teknik. Sebagai perekat banyak digunakan untuk kayu lapis, pengerjaan kayu, dsb., karena kelekatannya sangat tahan air dan tahan terhadap proses penuaan. Karena mudah menyebabkan keretakan pada pelapisan dan kelekatannya terhadap logam tak selalu menguntungkan, maka bahan dicampur sehingga menjadi resin alkid, resin akrilik, resin epoksi atau dimodiflkasi dengannya bila digunakan sebagai bahan cat. Bahan tersebut terutama digunakan sebagai cat bakar untuk mobil, komponen listrik dan komponen kereta api.
5.4
Resin poliester tak jenuh Dalam kebanyakan hal ini disebut poliester saja. Karena berupa resin cair dengan viskositas yang relatif rendah, mengeras pada suhu kamar dengan penggunaan katalis tanpa menghasilkan gas sewaktu pengesetan seperti banyak resin termoset lainnya,
maka tak perlu diberi tekanan untuk pencetakan. Berdasarkan karakteristik ini,
bahan dikembangkan secara luas sebagai plastik penguat serat (FRP) dengan menggunakan serat gelas.
(l)
Produksi Seperti dinyatakan pada Tabel 3.47, suatu asam dibasa (B) bereaksi secara
kondensasi dengan alkohol dihidrat (A) untuk mendapatkan poliester. Karena asam tak jenuh digunakan dengan berbagai cara sebagai bagian dari asam dibasa, yang menyebabkan terdapatnya ikatan tak jenuh dalam rantai utama dari polimer yang dihasilkan, maka disebut poliester tak jenuh. Kemudian, monomer vinil seperti yang ditunjukkan pada Tabel 3.48 dicampur, yang bereaksi dengan gugus tak jenuh pada saat pencetakan untuk mengeset. Sebagai contoh standar digunakan 1 mol (98 g) anhidrida maleat, I mol (148 g) anhidrid ftalat, I mol (62 g) etilen glikol dan I mol
7 'BAn[ ue{Eun8rp u€lnJe8ued rlue lez uap Iulua8ued lez n:?TlS 'i.i-1 uped u€{qeqruelrp srple) 'ueJrls Jer,uouour ueEuap IIB{01 ue{Jecuerp ?irc tr?IsunElp {pq rur u?qeg 'leualJuu Ieqo{ ue{uun8rp tedacraurad rc8eqes uep NOdy:tlt) uprs)tlred uola{ IIla Illalu ue{Bun8rp sr1e1e1 rcEeqag 'ue>luunErp 8ue.( urEurp ':aesa6uad uu1e,(ueqe1 'uerlnuap untueu ').0€I-08 qBIBp" purrldo rnleradurel
'siIstEI (Oag) rcEuqas eprs>1orad [ozueq ueleun8rp '1eure1 uelaseSued Inlun 'qernlu qlqel uup u,(uueJtl>lea{ tuepp ynEEun 1eg -rsraq uarrls 'ralserlod 1n1un 8uels 1e16uad raruouoru re8eqag 'lo{llE uepdord (E 94)
rde ueqel
o3
l3 If,
B!uJ!I lEz ueqet u?p JrE uPqel 'e(uuetenla:1
lrzg
rEpuPts
laqrslog te3ue5
lenl
Ho-oJ-O-Jo-oH
uo).01 \of,vr) HO-OJ-'(H3)-JO-OH
lelEuorol{3r1e1 PIJPIqUV
lEIUtJOsr
IPIEU
russv
puprquv
ledrpe utesy :qnuaf urusv
HO_OJ_HJ le8ues
il
Hf,_JO-OH 'rsesuepuol EUaTEI rlBqtual unsnsJet 'leJ?urnJ u:ese 1pu[ua61
.ot-H3 oail toJ-HJ
InlInJlS
IrlsuJllEJEX
'relsaJ;od ulser ,lnfun uulrun8radrp EsBqlp
SnUJnU
l?l?urnJ tuEsv
lsalEru ?prJprquv :qnuaf {El ruusv ETUEN
ruusv (B)tt'e lequl
,H3 rlreqradrp erurrl uEqEq u?p
ru
uEuEr{Elex
I
C-O--O- C-O-O-ZH
HO-ZH C-zH
C-zH O-OH
ralarlrrslorp IouaJsrg
I
tHf, rlrEqJadlp s?trIqrslald
Ho-zH
J-zHl-o-zH c-'Hf, -oH
1o413 uolnarg
eHf, IOI!I3
I
Ho-zHJ-zH3-HJ-oH
rleqrodrp selrJrqrslrlJ
u3Ilng-e' I
rHc ua:rls ueEuap rIr?qJadrp 'tedot Eue[ ueeun8tuag
I
HO-zH3-HC-OH Ho-zHc-zH3-oH
JEpu?1S
IoIrtB ualrdord
{nlun ;u1ud;p tErplqlp
ualng
101rr3
rnllnrls sntllnu
Illslral{erE) 'ralsel1od ulser
EUI"N
loqollv (V)tr'€
leqBl
Inuet {E} ratsallod ulseg n'S
LgZ
5. Tabel
3.48 Monomer vinil
Resin Termoset
dipergunakan untuk resin poliester.
Rumus struktur
Nama
p-cH:cH,
Stiren
Karakteristik
'
Standar
CO-O-CH2-CH:CHz
Tidak menguap,
Dialil ftalat
tahan impak
CO-O-CH2-CH:CHz ,C-O-CH,-CH =CI{z
/\ NN Trialil ftalat
ctr,
: 6 11-.r,-"-\rl-o-c
H2-c
H
: c Hz
Tahan panas
CHr:6-"O-O-CHl Metil metakrilat
I
Tahan cuaca
CH,
(2)
Sifat-sifat Ada banyak jenis poliester. Bila zat tersebut juga dimodifikasi menurut suatu cara, sifat-sifatnya cukup bervariasi. Mengenai kekuatannya dibahas dalam bentuk komposit karena digunakan bersama-sama dengan serat gelas. Resinnya sendiri kaku dan rapuh. Mengenai sifat termalnya, karena banyak mengandung monomer stiren, maka suhu deformasi termal lebih rendah dari pada resin termoset lainnya dan ketahanan panas jangka panjangnya adalah kira-kira 110-140"C. Ketahanan dingin adalah baik secara relatif. Sifat listriknya lebih baik di antara resin termoset, tetapi diperlukan penghilangan lembaban yang cukup pada saat pencampuran dengan gelas. Mengenai ketahanan kimianya, pada umumnya kuat terhadap asam kecuali asam pengoksid, tetapi lemah terhadap alkali. Bila dimasukkan dalam air mendidih untuk waktu yang lama (300jam), bahan akan pecah dan retak-retak. Bahan ini mudah mengembang dalam pelarut, yang melarutkan polimer stiren. Kemampuan terhadap cuaca sangat baik. Tahan terhadap kelembaban dan sinar U. V bila dibiarkan di luar, tetapi sifat tembus cahaya permukaan rusak dalam beberapa tahun. Secara luas digunakan untuk konstruksi sebagai bahan komposit, khususnya dengan serat gelas.
5.5
Resin epoksi Resin ini mempunyai kegunaan yang luas dalam industri teknik kimia, Iistrik, mekanik dan sipil sebagai perekat, cat pelapis, pencetakan cor dan benda-benda cetakan.
(l)
Produksi Pada saat ini produknya adalah kebanyakan merupakan kondensat dari bisfenol
A (4-4' dihidroksidifenil 2,2-propanon) dan epiklorhidrin.
'ueserrerued uuEuap u"{lalt\Blp uup rlul EunFErp qnuet Euul( selaE lereg) ueurelg ue8unln8Euad epolaur uep '(uelEurJolrp"pud u?p ue4qnuattp selaE 1u:as eseu urelep 'uerp -nue{ ue{ququrelrp 'qepuer nqns eped Is{€eraq 1e1 Eue,( seraEuad uep 'uolese IUedes lnrelad tuBIBp uB{lnJellp leped utsog) Euue4 Is?ulruel epoleur '(unrn1 e,(useltso>1sm 'qesequred nele racuaEued qequelp u€p Jr"c ursar tuBIEp ue{{?plrp setaEued) qeseq tslnpord {nlun ue4eunErq rseurrrrel Epolotu
epy
'se1e8 leras-rsrloda ursar srdelad
uesrdel
ue{Bpcuod (q)
'{Flsll ueuodruol ureuequod uep se{€{rad tslnpord 1n1un ueleunEtg ueroca8ua6 (e) uE{€tecued (g) '1rcq e,{urnp uue leJrs uep Jnsnq ueuur&la) 'se1oE leres ueEuap lenlredrp Euef ryr1sr1 IsEIosI lElP {ntun ueluunEtp BLuElnJal ueqeq 'qnder uep n{B{ BuaJeX 'e,(uueEueued qepnu EuaJeI IouaJslq racuaEuad rcEuqas eunEroq uuq"g 'goe>1 e.{utslode tsuapatla uep l{epuar eduseltsolst^ ruI ueqeg {llBJIIsoPlIS ulseg (q) 'JrsoJo{-uou Euud ueqeq reEeqes
ueluun8lp {leq 1uI uerpq 'tnreled Bnluas rydureq qelo Eueraslp {"1 Buoru)
'ure:e8 uep IIE{IE 'qupuar II1EJIIE IUBsB uzp '1en>1 Eue[ ptsloEuad IUBsB IIBnJa{ uruse 1e(uzq depeqrel Irqels uep Blurpl luz depeqral uequl lBEuuS '{pq e,{utsuautp
u"lrqelsa) 'Euern4 erunlo^ uulnsn,(ued uep 'rB llredas ueqeqrrrel 4npord uellrseqrp 1e1 uulameEuad epu6 'qsp 'se1eE 1e:as ueEuap stdelad '1e1erad 'uru8ol {nlun lEJ urBIBp ue>1eunEry 1efuuq rul uur.lug 'Ip{es {Ieq UIEI ueqeq depeqral e,(uuu1e1a1ay
V
IouaJsrq
urseg
(e)
IEJIS-I?JIS K)
'uelzunErp ''qsp 'lepgoJplqeslaq uep EpIJpIqu" 'lBIeU epIJpIquV "J141 ruzse BprJprquu seraEua4 (q) 'Eunfn uped ulure snEnE tet(unduau Euu,( uuqeqruel erne,{ues p8eqas ueleunErp uep 'ue>1qeqrue11p ''qsp 'eprs>1o ua1t1a '1tr1ruopr1u tgedes 'utBy enu,(ues pq >1u,(ueq luelBc 'unsBJeq lnqasrol \ez-lez tdelal 'utEulp la^\BEuad 1uz pEeqas uelzunErp "qsp'ururerloluoglelJl'ultueuluelllatp e,(upsgr'{11eJIIB uIIrrBIIod unue leaeEuad
pg
(e)
'u?r{ruap rsrpuol u?p qoluoc ederaqeq ue11n[unueu 6t't IeqBJ '(ruerE urelep rsloda sn8n6 lotu 1 EunpueEueru Eue[ utsar e[ur1e[ueq) rslode uele^r{a uep Eunlrqtp uurndruec efuledueg 'efusere8ued ueEuap uernd -ruecuad uep rsrpuo{ 'stuaf eped EunlueEraq IsBIrBAreq eduleltg 'slrupl ueu"qelel uup {ru?{au uelen{o{ ruulep p8Eun lpeluau uep sereEuad ueEuap Is{"araq 1s1odo ulseg 'qsp 'uelpeluadollrs 'qnuaf 1e1 urrrz,(ues n?18 '{slolou ueEuep tlueEtp V IouaJSIg (ZI-O -- u) rslodg ulseu
v
uuprqrol4dg
loueJsrg €HC
HoO-c-Oon ,rj I
OH?N ue8uep
ue>1seued1q 1s1ode
69(,
ulseg
+
tc- zHc-Hc-?HJ
\O/
S'S
5.
260
Resin Termoset
TL
tr6i: c!!
o0 'B
!58 qt
5i **
o o
=
d 0, *-J< o uey
V
Ed
ud 6!,
6.<
E'o EE
q6
u=
!60
6E
06
V
o0
o
o 5
d a
o ()
e
€
I'*
E
E.9co- >: e.E-U! 6 =.-
d (!
d.-
S (! oo :w
o 6
a
* € FH* Ix,Q EsEE U]E!45
a
N
N
a
r
C
o
o
C
aB
x
E.F,
3E
E B"
.B
q
E:6 d-!2 0 >o.g) trdH
fi T.6 (g
o0tr
(6
sd E+T
d^
!9'c =od iir::
6
.-EG
cd
,,ti
o0
:
ej; .-i=
d
;*
tB
o
N
Ftr
='tr
,
.o
o.c
E> 6i
d
.:a
d d@
E*
o
.o
EEo
6O0 !<
"l(B
.Xd tr ,ll
d.= u l'j
.*.9 #g s1 .ct
Ji(!
d
gJll
CU
h
x
*H
o
aa 6o
*5
E
o
.o
ac
;f i
E
I
e
(E .?
docE o - Q u! ECLCE
o
b0
H
o
€
o
B $EO
o ii.= = ?).o a!
p.
d.
=s d
dN -o:, od
!E
r dv
3N
EE;
c(
d
ffir. in
! d:
(B
f o.9 .;EE .H*€ Jd i;O E ff-9
o.tr ax .1. d U=
d
d c0
Z'4t) qEa
o o
E'€ E bq26 F"q
6t
oc b0d
O 6l
E3
I
r
i
o
q)
o0
o
oc 60
CB
(!
d
66
ao
C
C
o
C
C
C !
50 b0
0
o.
6!
r6
EC
os bP o--
a o\ (.) ()
d o
6l
o
tr
it
o
C
o
o
C
C
C
o
o A o o
I
t
o
a.2
6I)
o
o
C
o
o
d
€
.Ytr (!d
I
at
I
I
I
B:', 9q^ qlr E!V oi:e F
o
C
\
I
L
o
I
N
I
I
I
e
o
ac Ed Di?
I
I
\t
o I
t
I
€
(! b0
o \o
r
o
at I
(!
I
€ +
r
I
d
J o \o
o (! bo
EH OL'
€
hN
at
6o ,o
lo
I
9
ic$doT 6
?
rT
.o I
l'
I
a cn
d o
d! (B
o o
A
o o
o
i\
o o
F
-E
.E
:I
tE
6
rOlts6
lEl';
*=.o
b0
eQro,=
E o
rE ll& ls
(! E
t.EtE
lo,a
CB
cB
o o
.d bI)
.d
! CB
z II.
CB
o
A
? a
'{ru"3Jo lnJ"lad ruel"p EuequraEuaru {eEe tdelol 'EIUII{ 1ez depeqtar ueqet eEn[ UEI{Eg ''3o6p7 eped ueq"uoq ueeunEEuad 1EJIS uep '{lJlsll Iselosl TEJIS IUEIPp ln88un IUI uequg 'qaloredtp ledep undut8urp las urse6 'uu{Elacuad uep u?n{Epad qelates lasouJellp uep \nluaq tuBIBp ueleun8tp ruI uuqeg '>lrueEro lnreled tuepp uBlnJBI ruEeqes sru:ad
uoryIrs
urse1 (t)
ulBI-ulBT t's '1er1erod uep Bsnq
uzqeq '1ere1 uuqeq 'leJes '{lleluls
1[n{ {nlun senl eJBJes uerleun8tp ruI ueqeg
ueeun88ue4 (Z)
'e,{eqec nele seuud qelo Jnlunl qepnu e(ueurerrr uep 'qe1le uBp ulesE
depeqrel 1en1 Euernl JIIEIaJ 'esllorptqtp qepnu 'uutltruep untuBu uelEunlunEuaur Euu,( e,{uqupuar rnlurodruel IeJIS uep 'lnre1ad '1e,(unu 'ueunuod 'Is€JqB depeqrel uuueq?la{ urelep ln8Eun '€Eull e,{u>1pe1 uelen{a{ 'uelen{a{ uep sBlIsIlsBIo tuelep {req 'runurn 8ue,{ legrs-1e;ts t?uaEuaru tdepl 'qtltdtp Euu,( qe}uetu uuliuq eped Eunl -ueEreq 'lenqlp ledep legts re8eqraq uuEuep uelerntyod 'su1e tp ue{IsJnlp luedes iBJIS-1€JIS
(l)
'q1ldlp snreq e,{uueeun8el Iqnuaueu Sued qelueu ueq?q tpe['sen1 EJBJos
rssuel.roq unde,(uursar {llsIJelIEJB{ uep ueoelu-LueJauJeq qeluetu ueqeg 'qsp 111n1 'sr1se1e leras '1e1ared '18J 'sllsela ueqeq 'usnq 4t1su1d 1n1un ue4eunElp
'{llalurs
eleur '1n:e1od ueueqelel uup 1u,(ugtu ueueqela{ 'tserqe ueueqele{ tuepp {IBq IJep qtqol te,{unduo{u BueJe{ '1o11od lnqastp) 'len{ rur urseg '(rrq1e g6-sn8nE "npIs{BeJ qelo ue{llsrqlp etuelnJel uBpJnIIod rslorprqrlod errre,tuas uep leuulsosrp
uularnllod {rJlsrT rJlsnpur urepp
ulsau 9's
ueleunEp ue>1e,{ueqe; ueroo ue{Blecued (c)
'elul{ ueuer{Elo{ uep Jre ueueq€la{ tu?l"p pEEun '1en1 z.(uuestdeled EUoJB{ uuleunErp senl ErEJes uep 'uuqeq rcSuqreq depeqrel rc1edtp ludep 1ec ueqeg
$J
(q)
'{lJlsll u"p rs{nJlsuo1 'ue8ueqrauod trlsnpul IuBIep ueluun8tp senl Eutl -u4 'ruledrp Euuas Eurpd Euu,( sruaI qelepe urc1 Eue,{ stual 'uaytdordgod uep ueltleqod 'ursarong 'uolyyrs ursal rlence{ 1en4 dnlnc le{aletu ludep 1t1se1d enrues rtdruell
le{ored
(e)
uueunEEue4 uela:nr1od
I9(.
ulseA
$)
9'S
'r8Eull uBp qupuar rnleJodrual
eprd lelurru ugr{Bl EuEf tBJ 'lplrr?{ Ir€p IIBrue uestdelad {nlun ue{eunEtp ueqeg
ueeunE8ua6
k\
'rseperEoprel qepnur u"p TIBIIe dupeqrel ueq4 Euernl ueq"q pEu11:nlerodruel eped 'ue111uep unrueu 'uoary se8 depuqrol u?qel teEues uep 1ufunu depuqrel uequl pEues uuqeg 'snEueq {81 )o008 redrues rdelal 'Euern{raq leraq )o00, EpEd 'ryzq eEnf '6Eu11 rnteradrual {rJlsrl rselosl IeJIS '%0S Jprr{os e^(ueq In{e1 snlnporu ruel"p rs{npeJ 'Co06l-qepua.res rnleradual eped u(usnsnqy ')"OZZ tedurus C.06I uep rnleraduat {nlun Euurnlreq {Iue{aur IBJIs IIrEIep ueqeqnrad ueldereqr6 leJIs-teJIS (t)
'ueruleqruod ?rBcas pnurrlod rpefueu Jsesuopuo{ Jsusuaurlodtp Euz[ 'lnrelad tuel?p uE{lnJBIrp {lleluorE plJpF{ urrrrBrp uBp {rl"uorB ultuslp uBp l"nqrp uruarlod 111a1{d
6rug I'I'9
lEtJlatuorrd
pFuluod
'l- o o lilil LC-,/ \-C. -ln-N I I tc-(vl,/-c' lll Loo I
IIl?tuoJB ?urluv
ppplquv
oo
\-n-l
.-zHN-lr-N.H+o'" I I "'o .-)_,,.
,,_/
rvl oo
o tJ N
tJ_ il
o :rrrese prrlr Jnl{nJls ueEuep snJnl relueroq reullod nlens nlruf 'luo6 nq qalo uelBuequra{lp Eue,( seued uzqel Eue,( ursoJ qelepe rul
PUIIIIOd I'9 'qsp 'raleyuegpllod 'prure pnurllod 'prurqlod epy 'Euernl JIIBIoJ rJlsnpur IBIJolBur pEeqos 101>1erd urBIEp u?rzsaq-r?soq EJEces rs>lnpordrp Euu[ srue[ rde1e1 'rrq1ura1 unqel-unqq tu"lep Euequa>1raq ledac teEues seued uequl rourrlod ueqeg
SYNVd NVHYI CNYA UtrruITOd NVHYfl
9
F"
264
6.
6.1.2 Film poliamid
Bahan Polimer Yang Tahan panas
(Kapton)
Film ini mempunyai ketahanan panas yang tinggi dan sifat isolasi listrik. Sifat mekanik tak bervariasi banyak dari l95oC sampai 200oC, namun demikian, dalam air mendidih sifat listrik dan mekanik agak banyak berkurang. Bahan cukup tahan terhadap iradiasi. Pada sekitar 400oC beratnya agak berkurang, tetapi tak berubah warna sampai 800'C. Bahan ini digunakan untuk film isolasi listrik yang tahan panas, film isolasi untuk motor, dan sebagainya.
6.1.3
Bahan cetakan (Vespel)
Bahan cetakan poliimid digunakan untuk bahan yang tahan panas dari komponen mesin listrik dan mesin presisi yang memerlukan gesekan rendah. Sifat mekanik dan listrik yang stabil dalam daerah yang luas (-195-200oc), dan masih dapat digunakan sampai 260"C. Untuk waktu yang pendek tahan sampai 400"C. Dalam gas tak aktif, bahan ini dapat digunakan sampai 316"C. Koefisien gesekannya rendah sehingga memungkinkan dipakai sebagai bahan bantalan. Bahan tak diserang oleh pelarut organik biasa, cukup tahan terhadap asam tetapi kurang tahan terhadap alkali. Dalam air dapat terjadi perubahan dimensi akibat absorpsi air. Kemampuan pencetakan tak selalu baik. Dapat dicetak tekan, tetapi waktu set diperlukan 48 jam. Blok cetakannya diproses secara mekanik untuk membuat benda-benda. Karena tahan terhadap iradiasi, maka bahan dipakai untuk alat-alat radiasi yang digunakan pada temperatur tinggi, komponen listrik yang tahan panas, roda gigi, bantalan, bahan yang tahan terhadap gas freon, komponen reaktor atom, dan sebagainya.
6.2
LainJain
(l)
Polibenzimidazol
Ini adalah resin poliimid
dengan ketahanan panas dan dingin yang kuat, jadi dalam daerah -255"C -265oC diharapkan perubahan kecil dalam sifat listrik dan mekanik. Bahan digunakan untuk penutup tahan panas, cat tahan panas dan bahan plastik busa.
(2)
Amid poliimid
Ini adalah suatu polimer yang terdiri dari struktur poliimid berikatan kovalen dengan amid. Bahan mempunyai sifat isolasi listrik dan sifat mekanik yang baik untuk
daerah temperatur yang luas. Namun demikian karena adanya ikatan amid, ketahanan terhadap panas lebih rendah dari pada poliimid, sampai 1g0.c diharapkan menurunnya sifat-sifat lebih sedikit dan dapat digunakan sampai 400oC. Temperatur pengerjaan lebih rendah dari pada poliimid dengan hasil baik. Bahan diproses untuk membuat pernis pemanggang lempeng pelapis. film, dsb.
(3)
Polidifenileter
Bahan diturunkan dari difenil oksida, 1'ang unggul dalam ketahanan panas, sifat isolasi listrik, sifat-sifat mekanik dan ketahanan kimia. Terutama sangat cocok dalam sifat isolasi listriknya. Biasanya bahan ini mempunyai ketahanan volum l0r5 o-cm, dan tan d kira-kira l0-3. Kapasitas absorpsi air rendah yaitu 0,01% dengan pelapis serat gelas. Bahan menunjukkan ketahanan yang baik terhadap zat kimia organik, asam dan alkali. Digunakan untuk cat, alat pemanggang listrik, pelapis, pernis, dsb.
K
7
'uB{EunErp
{Bruuq {el srt{erd ereces rd"lel 'uelllleuod le{Eull epud ue{rodelrp 'e,(ureEeqas uep '1rueE;oue raurqod 'ure8o1 lrdes ue1e1r ueEuap rarurlod 'seued ueqel Eue,( rnt{nJls uenles reEeqss Iozerlrs{orlod'lozerlqod'relayuagrlodeJed sruaI Jeurlod urel-ure-I (S) 'uB{n{€lrp uereleurad unleqas IlEq-lleqreq npad u>1uru 'uo1ru Bfuueqeq EuaJe{ esrloJprqJel urlEunu Sursuru-Eurseu le8ul -tuay1 'sun1 Eue.( qeJeep 1n1un lrsodtuo{ ueqeq reEuqas ueleunErp e,{uueurlEunue;4 'eurelrad Eue.( uped rrep IrEq qlqal Eue,( seued ueuuqulal ueEuap lures {nluaq tuepp tenqrp etuelnJel Jrq{eJal Euef ue4Euepas 'prurerlod eped rJep qepuoJ qrqay 4e8e Eue,t :nleradrual epud leras uep rulg {nlun us{BunErp euruped Suea 'seq1 Eue,( qBIepE 1re1.ra;) prru€lulJerotueluag-d-god uep (xauo3 'xaruo5| prruel?UosruolruoJ-trr-rlod 'pnue11od eped rrup u,(useued ueueqeta{ 1e1at 4eEe undqseru 1rcq e{uuuefraEuad uendueurel euoJBI eEn[ ueleunErp lrleuoJu eprruerTod
(pruery) {1l?ruore uolrN
(V)
urEI-urE-I z'9
rEuoJlns ueJrrs u"sE ursau I
+_.Hf,_HJ-
L'o...,I. llt I Y
l]ilf.[
uarls
Iaulouol l
'HC:HJ
riltrL\
H€os.,,^\
\.,'|
--L'Hc-Hc-?HJ-H#-
rsauortns
\/
ZHO-HJ
tl zlI3- HC I
:uaJrJls r.u?s? ulseJ Ircp nlEs q"lPs TIBIPpB IUI rl?^\Bq Ip lEuoJJns ueJlls ruEsB ulsaJ
'qoluoJ reEuqag 'lunl rues" qalo uolle{ relnued ursar ll?que{ {nluaqral lp?f '(_V uol qalo rluuErp ua8o.Iprq uol'sele Ip snrunJ epud uz1 rnplau u?{?".{\aup IBJtau urpftE EunpueEuour 8uu,( rtu elg
-H)
uresu rpufuaru(@uruEol
-1ntun1rp rlradas 'ruiursar
Iu?sv
uotlE{ relnuod ursau
(l?nl
rsereue8a6 rsI€eU qelPpe rre urelep urusy)
,V*H*llr[€oSf,
IBrloU
rseuoJlns
TUPJJDC -Jal
(qeuo1 qelEpe rre tuBlep ruBsE u?p '1e:1au rueru8 Eunpue8uau rry)
UrSaU
-vdh+ .-_-JB'osu
uol &Inued rslEeu 'ue1eunEry Eue[ rseuo;lnsral Eue[ sJua[ 'se1e Ip lnqeslp llradas 'u[ups114i 'Isnlllsqnsp gepnur Eue,( uaEorpq Eunpuz8ueur Euef qelspe ueleunEry Eued ltue8ro Jatullod
uoltu{ relnuad ursag (t)
'0S'g laqel eped ue4lnfunlrp seql qoluoc-qoluoS 'efurcEeqes uBp 'ualeatlod leraq ruu8ol uo1 depuqrol pEEun Eue,( ;t11e1as lsdrospe IIlslJal{BJBI uer11nlunuau Eue[
\ t/gooc'Hc.. )ru-l \HOO3'Hf,', I 1e1ose1p1ur snEnE
luades lldas snEnE ueEuap ursal 'rs{npar-rsaprs{o ursar 'efuenp-enpe{ ?ssq uBp ruuse snEnE ueEuap JoloJrue ursal Bp? nlr Eurdues IC 'u3zueq Uu1alp ueEuap lelrqpleu ruese '1u19>18 rrr?su rsesrrarurlodo{ EJ?Jos lenqlp qerrral IUBsB ulseg 'fleles Juseq Euu[ ruepp uee4nured senl pfundrueu Euu[ 'reseq qgqal nele V 0I Irep uod qupunt -es rufundtueur u3Euqas l?nqp uor relnuad urser eduraqaq 'lnruled uB{lBDJuBureu ue8uap {Eqg urBI IO 'laE ulser lnqasp edueserq uep rrodreq 1e1 rrduuq tnqesrel
uuqeg 'Jepun{as urure uup roulrd upue ueEuap ledepp qetual eseq ursoJ uelEuepes 'rarsrol urus ueEuep IsBuJrrrB BJBJoS ledzprp 1?n{ ?seq uJseg 'rs"unuu BJBces nela rs?IllouroJopl BJBras Bs?q ursal uBp IseuoJlns ?JBJes lBn{ ruBsB ulseJ lunqlp lnJnl-lnJnl -raq zrBJJas '1pef 'gce1 1e1nq Eue[ utseJ lenqtuetu {nlun tsuedsns Isesuaur[odlp uazueq I1ul^lp uuuur uped 'uarrls rJBp lenqrp s?nl BJ?cas uuleunEry efuurnun Euea 'e,(upEeqes uep 'ruo1e u8eual 'tszrutu; 'ueue{Bul 'rtu uBnlelred 1r1snpu1 urul€p senl eJeJes ueleun8rg 'uerurntued uBp uelps1uod 'uursurluosuol8ued 'euJerrt uep tueru? uul8ueJrqEuaur 'Jr? luunlad {nlun u"{"unEtp tut uot relnuad utsay
NOI UVXNNId NISflU
L
7.
268
Tabel
Resin Penukar Ion
3.50 Sifat-sifat umum resin penukar ion. Resin asam kuat
Sifat-sifat
Gugus penukar Jenis yang dijual Bentuk Masa jenis yang dijual
Jenis Gel
Jenis MR
-so3M
-sorM
Na
Na Bola
Bola
(g//)
Kadar air (%) Diameter efektif (mm) Jumlah kapasitas tukar: (g CaCO.l I resin mengembang) (mg ekuivalen/m/ resin mengembang) (mg ekuivalen/g resin kering) Daerah pH efektif (pH) Luas permukaan spesifik (m'z/g) Porositas (mllml)
Resin basa kuat
Resin asam lemah
Jenis I
Jenis Gel
Jenis MR
Jenis Gel
-N
-COOM
-N
-(cH3)3x
-(cH3)3x
H
CI
CI
Bola
Bola
Bola
850
800
750
'705
670
44-48 0,45-0,60
46-51 0,45-0,65
43-50 0,38-0,46
42-48 0,38-0,45
56-62 0,40-0,50
95,
87,5
1,9
1,75
4,4
0-14 <0,1
175
70
35
3,5
1,4
4,3
10,3
3,7
0-14
4-14
0-14
<0,1
43
o.32
0,018
0,7 2,6
0-t4 63
0,004
0,51
Resin basa kuat
Sifat-sifat
Jenis Jenis Gel
Jenis MR
(CHr),x (CH.)rX -'t., crHooH ,, " c2H4oH
Gugus penukar Jenis yang
Resin asam lemah
II
dijual
Bentuk Masa jenis yang dijual
CI Bola
(g//)
Kadar air (%) Diameter efektif (mm) Jumlah kapasitas tukar: G CaCOtll resin mengembang) (mg ekuivalen/m/ resin mengembang) (mg ekuivalen/g resin kering) Daerah pH efektif (pH) Luas permukaan spesif,k (m'?/g) Porositas (mllml\
CI Bola
Jenis Gel
Jenis MR
-N(R), -NH(R)
-N(CHr),
Jenis Gel
Poliamid
-NHz OH
OH
OH
Bola
Bola
Butir
705
690
6'70
610
s60
18-44 0,38-0,45
42-44 0,41-0,48
40-45 0,36-0,46
46-54 0,40-0,50
40-50
67,5
45
I,35 0-14
95
70
0,4-0,6 150
0,9
1,9
1,4
2,4
(1
4,8
3,0 10,0
0-14
0-9 nil nil
0-9
0-7
45
0,40
25
0,48
"AMBERLITE", "DIAION", "DOWEX", "DUOLITE", "LEWATIT" adalah nama dagang resin *Jenis
I: Trimetilamin,
(2)
Jenis
II:
Dimetiletanolamin
Resin penukar anion
Bahan
ini adalah polimer anorganik yang mengandung
yang mudah disubstitusi.
gugus hidroksil (oH)
Reaksi Penukar Ion
*'=*-69[J@ffi Reaksi Regenerasi
R':N-A*M+OHResin
Penukar Alkali Arrion
'IJn{Jau Bpoletu UEII1 -uEE8ueul ueJeseq-Jasoq eJBOas uB{n{€llp >lllso{ epos IsInpoJd 'uol J"{nued ueJq1lletu EuEBJJETp sISIIOJl{ale ueEuap uup 'IJlsnpul eJBJeS ue{nlellp 'e,{usntelos u€p 'tuBJEE uEEuEIrqEued ueEuap lnEI JIB Irup Lunulu JIE Is{npold '1nEI .IIE uelseJluosuo{Euad ug8uep Blaur IueJeE Is{npoJd 'uEISPIluasuo{Eued uEp IUBJEE ueEuglu1Euad tpgtlel .ue1srs1lerporl{elalp uup ul"l Euu.( qulatas nlES Eue^{ unsnstp uolue uep uorlE{ JE{nUed u€Jqrue[u BIrg 'uoruB uE{lE^\elau uoluE lE{nued usJqlIIeIII uelSuEpes
'uor1u{ uEllB^\aloru JII{ales BJ€Jes uoll€{ JE{nued uEJqlueu IpB! 'ts1e1asra1 uor dgpeqJel IeqeeuJed leEues uep t{epual {IJlsII ueugqel Iufunduou EuE,( 'uBJq -[ualu {nlueq IrI?Iep lenqlp Eue,( uot JE{nuad UISoJ qelEpE uol Je{nuad usJqluel^l 'u?rlrleu3d Eueprq urclEp uEl{usl(ued uEp sIsII?ue nEl€ 'IIEquoI uBEunE -8ued ,1eroq rueEol rpque{ uelrqrue8uad nlru.{ 's?nl lsEuBS Eue,( Sueptq-Eueptq tuelep u€{EunEJedlp 'e.(u1n[uelos 'JI1I€oIp€J u€L{Eq I{equIII uBEuBnq undngu lunlugJn u€p ueruJnlued uep uuqeslued 'rs1er1s1a {nlun ueIBunEJadIp 'ruo1e eEeual Illsnpul 1llepq .rsEruJeJ uBqBq IBEEqes uB{eunElp SunsEuel uol le{nued UISaJ Eueps{-Euepe>1 n€le 'efusnrelas uep 'tulzue 'uttuelt.t '.Illolqltuu lez uuluJntuad uep ueq2sllued
,rsleJls{e :Is?tuJEJ Sueprq ruel"C 'e,{usnlalos uep 'IdBs nsns {npoJd uesesoJued 'neq uuEu"lqEued 'outtue tuese ueluJnlued uep ueqzsllued '1Oqo>11u uuluJnuad 'epue{ss ,eso1n13 'dorrs 't[ue1 IJep BuJe,,l\ u?p IUEJ"E uEEu"llqEuad lpadas u?u?{Elu IJlsnp -ur rrrBIBp pns{eu IBAeqJeq {nlun ue{eun8Jedlp 83nf 'senl le8u€s e,(uueeunEEued '?l(u -urBI Sueprq usp JII{nu EEBuel ugp {IJlsII eEuuel Sueptq tuepp Psuu rcEeqes 'IuJntu lrp ue{nlJedlp euetu Ip IJlsnpul rcEuqJeq Ip 'JndB{ uep IIE{IB 'tueJe8 :uuEuelq8ued uEEuep IuJnru rIE u?l?nqlued 'qupEs rI? ue{Eunled 'JI? uen{EIJOd tuelBC u€Bun8Euod (g)
HO-N:zx
-a-
HO-N=r{
.H3 .^I /\V
zHf, I
/\ II
lll zu-zHJ-zHJ-HJv/ ll _.HJ-HJ-.HJ-Hf,'ualrls IIuI^lp JouJelsn{ Iunluolue IE{EdIp 'qoluoc IsEeqes 'lBn{ IIE{IE luelep rauJaten{ tunruolue ulsoJ Ipefuaru tE€l qeqnlp {nlueqJal Euu,( rau;alenl 1unluo1lle urser luErBE IpBt 'IIE{le u?{llsBqEuetu uep (-v-) uoluB uBp (uo-) IS{orpIq uor rpu[ueur IlueBIp laJleu tuese Eunpue8uaru Eue,( rte Ile.,lrelotu (gOeN=) IeuJelgn{ tunruorue Sunpue8uau 3ue,( utsor 'edulestru 'se1e tp SnunI UEIBp uz11ntunlp IUedeS 69e
uerlBqru?l
'sBl!l?nI u?Iele,(uarrl Sued ue:nle:od uepp pledtp
EIUBN-[
1
EUrBN-(( ))
seqs't7-ur;pB gu.ra5-l e:lns'1o7n-Eueleu;q lu.rag
lnl'lrueJ 'sIeU 's?d?)-ueqnqurnl
lu.rag
:uotDtDC
I
l
tuule
uoqr?I teros '((s"lo8))
l?leso
selaE 1e.ta5-1;uuE.Iouu 1ula5
uellleoJongrJod'1ouag-e{uup1 ((TEI{IIod)) ((tuozueg)) leozuaqtsloeredauallllEllod ((ualrdordrrod)) uelrdordrlod ((ua1tuno4)) u3lllarlod
(([rtV)) Ilr{V-((UrIV)) [urtuotllEttod
((rars.rtod)) rarsarlod
((eprro11 IIUI^IIod)) PpPoltr JIut-\IIod
((uaptttutl))
Ep!-roltr urpIFIrt^IIod ((uolIuIA)) Ioqotr1e Frr.r!lod
{lleluor€ uollN '99 uolIN'9 uolIN---((uoIg)) pngetlod
lpaluls luas
((s1nao:411 ut3roJd teJaS-
((ta:seg111
lslrw
l
((rslrsv))
I
esolnlas l
{nrtms
Jur.s lEres
UoABU
sserq
lEras))
((Itsouqod
(terdnyll-J
uoiPu]
Iunruou:rue:dnI
lsr.r
uo.iey
I I
(luoreX)) ] ?solnlas
;su:aua8a.r lerag rrElBnq iEjes n"l? BItu!{ l?JaSO
,,'IITSXAJ IYUAS,, 'lBras lsBrIglsEDI
Is't
leqBl
sruef {El{'ueq qls"W 'uollu u"p IIr{B 'ralsellod 'uo,(ur q€18p" {lleluls l?ras u?{Eu"pes '(duraq) rureJ u?p Erlns 'loA\ 'sede1 qEIepB BLlrEln Eue,( uup l€JeS '{Ileluls leJes undneru urBIB leJas IIBq leres sruef {el(ueq ' I S'€ IeqEJ ltrulep uu{{ntunllp IlJedeS
lBres I'I'8 rulu uBp
luras I'8
'Bl(uleEeqas uep B^uue{"p3uad speda{ Iudues u"{selefld IuI qB^\Bq rp 'Bl(uurBI uBp llsodluo{ uBI{Bq 'ru1g 'leros rcEEqos JeuIIod uel{Bq uBEunEEuod
NYVNN9CNUd
8
8.
Penggunaan
lainnya dibuat untuk memenuhi keperluan seperti ditunjukkan dalam tabel, sedangkan yang disebut di atas adalah jenis yang paling dikenal. Setiap serat sintetik terdiri dari rantai polimer, dan kebanyakan merupakan polimer berkristal. Oleh karena itu sifat kimianya tergantung pada struktur rantai polimer tersebut. Serat mempunyai bentuk tipis dan panjang, dan mempunyai ciri-ciri cukup pada struktur dalam-
nya. Berkenaan dengan molekul komponen bahan yang telah dijelaskan terdahulu, orientasi bukanlah sesuatu yang khusus, tetapi dalam molekul rantai serat, semua tersusun dalam arah memanjang, yaitu bahwa arah rantai molekul adalah menurut arah panjang serat, ini merupakan suatu aturan yang tetap. Dilihat dari kenyataan, kekuatan tarik, modulus elastik pada arah memanjang (modulus Young), keduanya menunjukkan harga yang sangat besar. Sebagai contoh, kalau sepotong nilon cetakan dibandingkan dengan serat nilon, kekuatan tarik dan modulus Young dari serat, jauh lebih besar. Kekuatan melar dari serat adalah cukup baik' Satuan yang berhubungan dengan ketebalan serat merupakan sifat spesifik. Satuan yang biasa dipergunakan sekarang adalah satuan denier. Satu denier (d atau D) adalah berat dalam gram dari serat sepanjang 9000 m. Kalau berat 9000 m serat adalah 5 gram, disebut 5d. Karena adanya berbagai satuan yang menyatakan ketebalan serat
dan benang memberikan kesukaran, maka organisasi standar
internasional
menyarankan untuk mempergunakan satuan teks yaitu berat serat sepanjang 1000 m, l0 teks berarti bahwa berat 1000 m serat tersebut adalah l0 gram. Maka satuan ini biasa dipakai untuk semua macam benang dan serat. Tabel 3.52 (A)-(E) menunjukkan sifat-sifat khas serat. Di samping sifat-sifat tersebut, ketahanan abrasi dan ketahanan lelah bagi nilon dan poliester adalah sangat baik sedangkan bagi asetat dan rayon agak buruk. Serat yang diinginkan dapat dipilih dari tabel-tabel tersebut.
8.1.2 Film Berbagai macam film dibuat dari bahan polimer menurut jenis polimer, ketebalan, warna, perlakuan permukaan, laminasi, pelapisan dan lain sebagainya. Dengan mempergunakan jenis polimer yang sama, sifat yang cukup berbeda didapat menurut cara dan keadaan bagaimana film dicetak. Tabel 3.53 merupakan klasifikasi menurut komponen. Pertama, adalah selopan yang dibuat dari selulosa yang diregenerasi, kepadanya dicampurkan gliserin, dietilen glikol dan turunan glikol lainnya agar melunak. Tergantung jenis dan kadar, sifat-sifatnya berbeda banyak, bersifat hidrofil dan permeabel terhadap uap dan seterusnya. Oleh karena itu selopan yang tahan air dibuat dengan melapisinya oleh kopolimer vinil klorida-vinil asetat agar mempunyai sifat tahan air dan uap. Kebanyakan dari film biasa dibuat dari polimer termoplastik yaitu: polietilen, polipropilen, polivinil klorida. poliester dst. Film poliester dibuat untuk pita video, pita magnet untuk komputer, kaset, dst. Biasanya film yang terorientasikan dibuat sebagai berikut: film dicetak dengan cara biasa dipanaskan pada temperatur yang cocok antara titik cair (7.) dan temperatur transisi gelas (7r), dari polimer sabagai bahan kaku, kemudian diregangkan 2 sampai 10 kali ke arah memanjang dan melintang untuk mendapat orientasi molekul. Film yang diregangkan menghasilkan sifatsifat yang sangat lebih baik dalam sifat: tembus cahaya, kilatan, kekuatan tarik, kekuatan impak, ketahanan panas, kegetasan temperatur rendah, dan sebagainya, kalau dibandingkan dengan film yang tidak diregangkan. Hal tersebut disebabkan oleh adanya orientasi molekul karena penarikan. Akan tetapi umumnya ketahanan terhadap robekan menurun pada arah melintang. Sifat mudah robek tersebut
l.
rnuBf ueqel rdul'EEEU€JoS qJIo {EsnU
Bu?foq'oBIpuI'uepJour 'oruoJ{ 'EuIllu 'luBse :uBEuap dnlsJrp
rsPIrlose/uslqltndlp
{Pg
Jnur€f qelo {Bsnr'e?EueJes ueq€J
, .
ueurErd ,f, EueJOIeq
Iour 'BsEq'oze'suEfaq
l€dec 1e:rp urEutp dnlacrP tzdeg
(urnun) :uelnrel qn:eiua6
lnrB[ {sp11 Efuurnurn
8ue:eyoq urEse sEE nelB
prsqorad qolo ue{qllndlc
E,(uurBI
-ol)todIq qelo uelqrtndtq
erurlI ueqeq qnlEAuad
JOf,Ue
ur8urp qelp tuBIeP {Eunl qEural IIE{Ie u?[ep {esnl
lUnI rtB{13 tuel?p IuJnJOI
{usnr {epu Idelal
IIeIIe qnreAuad
HOEN rueIEp EuEquaEueY\i urEurp raf,ua
uelseuedtP nelen qeuIal/lBnI ruEse UBqEI tern.lal 'ggz11 ueleP
Iesnr {elao nd(uBtu 'un.rnuour
uelenlr)
Jo00€ Pped u?IuoqrBIrc
J"SoZ epPd r€{uqral
I
'ur8urp teled tues8 'seuBd JaJUa luesB Urelap Iern.I3J
I
urEse ruElEp r{EQn.taQ >lBl
uluse r{nJuSuad
ueSutunl -Eurun{el I{BqnJoq ue{u 'unJnuetu uelen{a)
(renl Ip) ?f,enJ ueuPqEla){
3ogg1 eped turn:ot
seued qn:e3ua4
Jog€I EPed lernrel ue[ S ]o0ZI eped Sutun;
(%sd
(Hu %s6'J"oz) (HU %02 '1.02)
(%s6) LZ-nz
zz
E,(uutB'I
(HU %S9 .JoOZ) iepuels
9I
lusau
!8
SI
(%) ttequal
L
r
tf :ene1
ze'l 00€-0€I
97-ll (%oo te
(%d
ae
q€sEg
0s-sz
rBpuels (yo) uBEuPfuedJed
st-92
(p/A) Induts uelen{a11 (piE) dnl uet€nle) OI
(%) qusEq/EuuoI stuet selIs?ual
I-ZOI
q?sBg
,'g-E'E
€9'I-9t'0
JEpU?1S
:(p/3) ItrEl uBlen{ax
'(I-V)
tBros IBJIS-IBJIS ZS'e
rulu u€p
T,LZ
pqBI
]Eres I'8
8.
274
Tabel
-------\
------\
Sifar-sifat
Penggunaan
3.52 Sifat-sifat serat
(A-2).
Jenis
Hemp
Sutra
------
Kekuatan tarik (g/d): Standar Basah
Flaks
Rami
3,0-4,0
5,6-6,3
6.5
2,1-2,8
5,8-6,6
7,7
70
108
ll8
Tenasitas jenis kering/basah (0/6)
Kekuatan lup (g/d) Kekuatan simpul (e/d) Perpanjangan (%) Standar Basah
Perpanjangan elastis Perpanjangan 3o/o
8-9
9,3
2,9
4,5-4,8
5
t5-25
1,5-2,3
1,8-2,3
-33
2,0-2,3
2,2-2,4
27
(o/o)
54-55 (8%)
Ketahanan tarik asal (Modulus Young) Gld'1
(kglmm,) Berat jenis
84
84
(l%)
50-100
185-405
650-1200
2500-5500
I,33-t,45
(t%)
4E (2%)
1,5
Kadar air kembali (%) Resmi
I 1,0
t2
Standar (20oC, 65% RH)
9
Lainnya (20oC, 20% RH) (20oc, 95% RH)
36-39 (l0O%)
7-10 23 (tC0%)
3t (t00%)
Pengaruh panas
Terurai pada 235'C Terbakar pada 27 5-456"C Menyala pada 366'C
Kuning pada 130'C, 5jam Terurai pada 200oC
Ketahanan cuaca
Kekuatan menurun sangal 550/6 dalam 60 hari, 65% dalam 140 hari
Berubah menjadi kuning coklat, kekuatan berkurang
(di luar) Pengaruh asam
Pengaruh alkali
Terurai dalam HrSOa pana Kuning pucat, kurang tahan terhadap rusuh oleh asam lain dibanding wol HNO. panas Serisin mudah larut, fibro
Mengembang oleh H2SO4 pekat
Mengembang, tetapi tidak rusak
in sebagian rusak Agak lebih baik wol Pengaruh bahan kimia lainnya
Pengaruh larutan: (Umum) Pelarut:.Alkohol, eter, benzen, aseton, bensin, Perklene
Zatwarna yang bisa dipakai
Diputihkan oleh peroksid Tahanan yang lemah terhadap atau gas asam belerang oksidator
U.r.rtr,rd"taffi Direk, aqm, basa,
dan Pehgaruh serangga dan jamur
Zan warna: direk, naptol, bejana
Tekan jamur, tapi lebih Tahan serangga, rusak oleh lemah dari kapas terhadap jamur
serangga
\
mor-
i
I
*:p
f,EqEIoo
u3qer
rnure['eE8ueres qnreBua4
umurn dnlal uer{Eq dnlaclp l"d€p {EprI
dnle)rp lBd"p {EprI
eu.man dn1e3
(ua11rod'ursueq'uoloss'uezuaq BpB
'rala 'loqo{lE :u:nun ueln:e1)
{eprl
:u?lnrel qn:eEue6
.ri8ult rr?uu{al 13Eu1t'duret eped uEIIsnJIp Sued 1p>1p ue3o1
'epgonurrl ulroll'orong seE ruupp Isorerat
:Brurl{ u?qeq qnreEue6
llltpes
?pE
leprI
PpE
Bp? {EprI EpB
unrnuau IBpll u?lEn{a)
urese qnreEua6
I"plI
rl?{le qnr"Aued
I?prI
uelenlal ueunjnu"d epe {"prl zp tuepp
(3"999 eped r?{?drc)
J,Ztt
:qlplp
{9lr
]
pdures qzqn:aq
3o6r6p
{eplJ
'zO
luBl"p J"00€ BpEd IsBprslolC
(Hu %s6'J"oz)
(%so) o
(HU %02'3ogg) efuurc1 (HU %S9 .CooZ) rEpuElS
(o/ood 0
0'0
0
|
ot-z
(o/o)
rtusall rrc de:a,(uap
09't-8s'I
0z-s
I
Oer-0o/t 008-052
0091-00€r
{,tutu7a1; I I(8uno^ tplal ,
snlnpol/{) u"IuEl uEuEqeI
(/o6 ue8uetued:ad) (/o) uuEuetuedra4 sells!lseM
(p/E) lndurs uBlEnIaX
0'g-0'I
(p/3) dnl u"lBn{ox (%) q"sEq/Euuel 00t
slueI sBlrsEuol qesEg
9'Z-0'l
rBpuels
:(p/E)
9'Z-0'l
oJonu lnqBrss
I Plrurl
uoqrsl lnqsrss
Iuel u€l€n{e)
sruJf
lEJss
I
'(g) leres lEJls-tulls ZS't IeqBI rulg uPp
sL7
tEres I'g
8.
276
Tabel
..-...--.--.-_-.---__
3.52 Sifat-sifat
serat (C).
Jenis
Rayon
=\\
Sifat-sifat
Penggunaan
Kekuatan tarik (g/d): Standar Basah
Tenasitas jenis kering/ basah (%)
Serabut biasa
Serat pendek polinosik
1,7-2,3
3,s-5,2
0,8-1,2
2,6-4,2
45-55
70-80
Kekuatan lup (g/d)
3,0-4,
r
1,0-2,2
Kekuatan simpul (g/d)
t,4-2,O
1,0-2,5
t8-24
7-14
24-35
8-
Perpanjangan Standar Basah
Perpanjangan elastik (Perpanjangan 30/6)
l5
(o/o)
60-80
60-8s
Tahanan tarikan (Modulus Young)
Gla) (kg/mm'?)
65-85
70-l l0
850-l 150
950-1500
Berat jenis
1,50-l,52
Menyerap air Resmi
I 1,0
Standar (20oC, 65% RH)
12,0-14,o
Lainnya (20oC)
20o/o
Tidak melunak dan berfusi. Kehilangan warna & terurai pada 260-300"c
Pengaruh panas Ketahanan cuaca
Kekuatan sedikit menurun
(di luar)
Kekuatan dikurangi dengan larutan asam panas dan asam dingin yang pekat, dan terurai
Pengaruh asam
Pengaruh
alkali
Pengaruh bahan kimia
RH: 4,5-6,5 95% RH: 25,0-30,0
I Mengembang oleh alkali kuat & kekuatan menurun pada 2oo NaOH kekuatan tidak menurun
Mengembang oleh alkali kuat & kekuatannya menurun pada 4,5o/o NaOH kekuatan tidak menurun
Rusak karena oksidator kuat, tapi tidak rusak oleh hipoklorit, I peroksida dsr. I
Pengaruh larutan (Pelarut umum: alkohol, eter, benzen, aseton, bensin perklen)
Tidak larut dalam pelarur umum. Larul dalam larutan kuproamonium. d"n kuproetilen diamin
Zat warna yang dipakai
Zat warna: direk, bejana, basa, naftol, mordan, sulfid, reaktif,
Pengaruh serangga dan
Cukup tahan terhadap serangga, tetapi rusak oleh jamur
pigmen
1
I
I I
ri
I
l1
lt
i
jamur
Sumber: Japan Synthetic Fiber Association, Technical Committe (Oct. World" for natural fiber:
1976)
for chemical fiber. .,Textile
ueurSld qalo
dnlerp e,{uurnu6
spuol{ullal
rnuref 'etEueres qnl?Eued reledrp unun evJet lez I
rplJe qn:e8ua4
l?Iad HosN rxPlep unrnueu rElns
urEI Ertur-.| uEqeq quEeuad
qeqnraq r3\ns
u"lnrEI qnleeuad
u?te 'uellrad luzlep l33ul1 'dtua1 epud ueqelrad lnJe'I 'ulsuoq 'uezueq tuul?p r8Butl :nle:edu.rel eped SueqruaEua4 'uolasE r3l, 'loqoIIE Iuel"p lnlEl I?plI
uf,l:tDd'rrr$aq'uol)sE'uazuaq
r!13'lotlotrP :tllntun uelnJE'I
telad'g9g
ruBsE qnJB8usd
telad 1311 uIelep urunuaru rz:lns
rsnl rp ecent u"t{"I
urunuJrrr JBInS 'lEnX
f"gil_szt I_001 J.SI
lsnJ
l€unl
llllJ.
seued qn:eEua6
{!}lI
(Hd %s6').oz)
I'0-0
(HU %02 '3o97) ei(uuru1 (HU %99'J"02) rEpuets
(ztutu/3I)
@la) (EunoI snlnpo6)
Issu UEIII?1
(o/ot u?EuutuBdrad)
ueu"q"I
(%) Ilrel snlnpol/{ LIEseg
J?pu?1s
(%) ue8uEfu?dred (p/3) Indurrs uelenle) (p/E) dnt u?r?nIex
(%) qesEq/8uual srusf sElrsEual q?seg
repu?ls
(p/3) {uEl u?tenIt) ual9allod (qepua: ueuelel) lnqeres
'(O) lBros fBJIs-lBJlS ZS't IeqBI
leres I'8
urlu u"p
7-
8.
2't8
Tabel
Penggunaan
3.52 Sifat-sifat serat
Sifat-sifat Kekuatan tarik (g/d) Standar Basah Tenasitas jenis kering/basah (%)
(E) (serabut).
Vinilon
Nilon biasa
3.0-4.0
4.8-6.4
5,0-6,5
2.1-3.2
4,2-5,9
4,5-6,0
70-80
Nilon
84-92
66
90-95
Kekuatan lup (g/d)
4,5-6,0
8,5-l
Kekuatan simpul (g/d)
2,2-3,O
4.3-6.0
4,5-6,0
t7-22
28-4s
25-38
t7-25
36-52
28-45
70-90
98-100
98-100
50-90
20-45
30-s2
700-950
200-450
300-520
Perpanjangan Standar
8,5-l
1,5
1,5
(o/s)
Basah
Modulus tarik (%): Perpanjangan (3%) Ketahanan tarik asal
(Modulus
Young) (cld1 (kglmm'?)
I
Berat jenis
t4
1,26-1,30
Kadar air (%) 5,0
4,5
Standar (20"C, 65% RH)
3,5-4,5
3,5-5,0
Lainnya (20'C, 20% RH)
|,2-1,8
I,0-l,8
Resmi
(20'c, 95% RH)
10,0-12,0
Pengaruh panas
Titik lunak: 180'C Titik cair: 215-220"C
Tahan cuaca (di luar)
Kekuatan sukar dikurangi
Kekuatan dikurangi dan sedikit kehilangan warna
Pengaruh asam
Mengembang atau terurai dalam HCI pekat, H,SO. pekat dan HNO3 pekat
Larut, sebagian terurai dalam HCI pekat, pekat dan HNO,
Kekuatan sukar dikurangi dalam
NaOH pekat
Kekuatan sukar dikurangi dalam NaOH pekat, larutan amonia pekat
Umumnya tahan baik
Umumnya tahan baik
Tidak larut dalam pelarut umum Mengembang atau larut dalam piridin panas, fenol, kresol
Tidak larut dalam pelarut umum. Larut dalam fenol, (fenol m-kresol dsb) asam format pekat, Mengembang dalam asam asetat glasial larut dengan panas
Pengaruh bahan kimia lain Pengaruh bahan kimia
lain
Pengaruh larutan:
(Larutan umum: alkohol, eter, benzen, aseton, bensin, perklen)
dan asam pekat
Zat warn' : Bcjana, bejala sulfer, bejana larut, logam komplels,
I I I
8,0-9,0
Titik lunak: 22O-230"C Titik cair: tidak diketahui
Zat warna yang umum dipakai
sulfida, nafiol, dirck, prgmen. asam, disperse, dipcrsc mengembang
Pengaruh serangga, jamur
Tahan sama sekali
I
i i
I
!
i :
I I
i N
tl
t.ti t:
I.-
\
H2SO4
ZaI warna: asam, disperse, reaktif dan krome
i
I f
Titik lunak: 230-235"C Titik cair: 250-260"C
Tahan sama sekali
-:EJrs rre:{lrseqEuau rEEurl srueI eseur re.{undureu 8ue,( rolsaqod uep uolru 'uapdordllod 'uaprarlod ue18ueEera141 'qepueJ Eue,( laqor uelen{a{ eilas ueEue[uedrod uep 6Eut1 tue-i 1rru1 uelen{o{ refundtuaur uel8ue8ertp qe1a1 Eue,( urlg 'e,(urunlun BpBd {Iue{aru lqls-leJrS (l)
:rur r{?a\Bq Ip uB{ErElnrp {ococ gmqrsdtp su8 uep rrc den
Eue,{ rulg qoluoJ uep Eurseur-Eurseur 1e;rg 'ue8ueEared qelo
depeqrel u?u"qeley 'uueunEEued sesord tu"1ep tulg {eqoJalrr
{nlun
ue>leunEradtp
'qalolodlp tBdep
0I9 uollN ? 99 uollN 'II uollN
uesetuaEuod
-oJ-oH'f,HN.oJoH'f,HNrHeJ
I
,
uoru Ixlrc :prurEllod
sHrJ 'sEuEd
I
ts?losl
sasoJdrp EuD,{
uEp
-oJ.oHe)o)-o-zH)zHJ- i
rsulosr uaqug
'suued uelnsn{uad r{lJ[uoru urlg EdBraq3g 'lEJelJosr lr{Ipas EunpuE8ueu uaindurBc Jelsa ullC
teuoqrelrlod tu[g
_zoJ.rHeJ.rHrf, .rHrf,O_
rselosr ueqeg
uarrlsrlod rulrd :uarns!lod
-Hl-zHJ-HJ-tH)-
u€lnsru(uodl".(unduorued€leqag'ueseuoEuod
1u1u
-Jara1
uallallod urlrd :JalsatTod
'pgoll IluI^
plJolI uapllrur^ raurllodo{ Eurelnrel ruuB{Bru {nlun 'seued u?lnsnduad EduBl uBp ueEuoo u"setuaEuad
ttl
rlf,
-)-.Hf,-f,-.Hf,If,
'lnsru(uau ruEe nqurns qeJe enp ue{tuaEorrc 'ntr u?qeq ue8uop loqls{eg uup sllseluod ueqeq sduet nIsX
uuruBued
UErES urlrJ :EprJoll uaprTrut^Ilod
I:)
tl
-Hl-zHf,-Hl-:Hf,-
n{BI/loqlsleg
f,Ad IUIId :?ptloll IIuI^llod
'uEseuItSued
'Hf,
'{Bpr1 EUBI(
uep nquns qere enp uelEuu8ertp dn{nc {lsg 1EJIS Eu"^ ElEluB "poqroq
uzseua8ua4
.
.Hf,
-HJ-;Hf-H)-rHf,-
ualrdordlJod rxllJ
'rselpur qelo uel8uelrs IBIIIp Euepul l
-tuepB)'uelenquad ?JB, lnlnuaut qeqnraq eEn[ 'qBpuar n31e lEEuIl sluaf eseur urupp qeqnlaq dn{nf,
uurueuod
uBs?ue8usd -'Hf,-zH)-zH)-zH)-
uoptallod
rulg
:uuelollod JeproI3J Elrd 'oloJ
lBlosetp esolnles
urlrl
1€13sAIJl ESOInIJS
elld
lBpsErrl url.rd lelosErp rulrd ESOInlas
uEunJnI
'qeloredlP esrq luiluolul?/prJolI usplllul^ lsrdelp rerullodo{ eEnf 'esolnlos
qequral ueqel u"rquel/{ qBqural
rsereuaEerrp usolnles
-ojlru uep tJlpral BuElnlal lon{Bl sluof nele tulasu lru!^/puol{ rorullodo)
ueqel uBdoles
uesEtuoEuod
uus?uaEuad
eserq uedoleg :!seJouoEorrp Bsolnles
tse.taueEa:tp esoJnJes
Pueln ueuoduo{
ueeunttuo6
uEturrela>I
IrEp rEsep rn1{nrls
'raur;1od ur11g gS'C
ItqBI
ullu uep lEres I'8
6LZ
/-
8.
Penggunaan
sifat mekanik yang unggul. Film yang tidak diregangkan dan film yang dikembungkan mudah diregangkan ke arah tertentu, jadi diperlukan pemilihan yang baik agar dapat memenuhi keperluan yang diinginkan.
(2)
Permeabilitas uap air
Sifat ini sangat tergantung kepada bahan polimer. Poliviniliden klorida,
polietilen dan polipropilen adalah bahan yang kurang permeabel.
(3)
Permeabilitas gas
Sifat ini agak berubah-ubah tergantung pada jenis gas, tetapi poliviniliden klorida, selopan, polivinil alkohol nilon dan poliester merupakan bahan yang kurang permeabel terhadap oksigen. Hal yang serupa bagi selopan, polivinil alkohol, poliviniliden klorida, nilon dan poliester adalah sangat baik dalam sifat menghalang gas karbon dioksida.
(4)
Sifat optik
Penembusan cahaya adalah baik pada poliester, polikarbonat polistiren triasetat dan seterusnya.
(5)
Ketahanan panas
Film fluororesin paling baik ketahanan panasnya. Yang dapat menahan air mendidih adalah nilon, poliester, polietilen masa jenis tinggi, polikarbonat, film polistiren, dan yang tahan terhadap temperatur dingin adalah polietilen, polipropilen, poliviniliden klorida, poliester dan nilon. Di samping itu film polietilen dan polipropilen diregangkan sangat, dalam pembuatan benang pisah dan benang geser untuk tali, tambang, dan benang tenun yang banyak sekali.
8.2
Bahan komposit Sudah umum bahwa resin fenol, resin urea, resin melamin dan resin termoset lainyang nya sukar dicetak dan kurang kuat pada penggunaan tunggalnya, dipakai untuk
menjenuhkan bubuk kayu, pulp, kertas, kain kapas, dan seterusnya, untuk memperkuat dan secara praktis dipergunakan untuk pelapisan bahan dalam penggunaan yang luas. Sebagai bahan komposit dan plastik yang diperkuat yang sekarang banyak dipakai adalah: serat gelas, serat karbon, whisker, asbes, dan seterusnya; merupakan komposit yang diperkuat antara resin dan serat. Dalam hal ini hampir semua bahan polimer dipergunakan dari mulai resin termoset yaitu poliester, epoksi, fenol, dan seterusnya, sampai resin termoplastik, yaitu poliamid, polikarbonat, polietilen tereftalat, dan seterusnya. Pada umumnya yang disebut plastik diperkuat serat (FRP) adalah resin termoset diperkuat oleh serat, dan termoplastik diperkuat serat (FRTP) adalah yang mempergunakan resin termoplastik. Yang diperkuat dengan serat gelas disebut plastik diperkuat gelas (GRP) atau termoplastik diperkuat gelas (GRTP). CFRP adalah plastik diperkuat serat karbon. Pada umumnya bahan komposit adalah kombinasi antara dua atau lebih dari tiga bahan yang memiliki sejumlah sifat yang tidak mungkin dimiliki oleh masing-masing komponennya. Dalam pengertian ini sudah barang tentu kombinasi tersebut tidak perlu terbatas kepada bahan polimernya, tetapi mencakup bahan logam dan keramik. Dalam buku ini pembahasan dibatasi pada komposit dengan bahan polimer saja.
t--
tsunoA snlnpoIAI
sruaI r snlnpohl
("ru/ND)
(ar/rnr)
s'0
66'l 99'r
0sg
0rz
00,
002
LC
V\L
9L
0€
0'z
08'r
002
97.
L9
0r
L
9
9I
,t
8€'r
0'6 -I s'9
,n'1
0'tl
nt'l
(%) qel€d ue
srual
(rtur/3)
IBJIS
l
r33ur1
I't
BdBreqag
I
e[Pg
(py6 (sn>1sr,t
snlnpolu sruo[* rslser Iod 99 UOIIN
6'0
rel,tey
Z,I
!t ct 8'r UL
9'0
-3ueluedre.1
eier,l
'ln88un l8ras
(g srual) stlag resug) *uoqre)
-,;;-l
uo,{er JeseC) uoqrux
lS't laqEl
'qnuet {81 ralsallod qel"pB ie{Edlp {?,(u€q Eutpd IUI
]eBS
Eped Idelel 'sB1B Ip uBlBJ"^sJod Bnluas lqnuaulau ledep aue,( uuq€q epe {spIJ 'uB{le,rBrp Eue.i ueqeq IJEp {lEq IUJIS IB{undurel/\i (s 't"n8uad ueq€q uE;uap IIEq SuEi uEla{Euele{ I{lllurani $ 'lIJoI Eue-i uutnsndued Ie,{undure6 (g 'uela^\EAuad €ped
'ptulldo
Eue,{ nt>1e,n IxEIEp JEIIB{ rnlPJadurat uped .In1rp
ledeq
(Z
'laqPeuJad uBp lEnEusd ,qepuer sElrso{sr^ r{rlruau nlJad reIEdIp 3ue.{ utsag (t uEqsq u"Euep rEnses led"p :lrsodruol uBqEq uelelacuad {n1un Iqnusdrp nlrad rur qu.&\€q Ip ueiEJP^sled 'llsodtuo{ IJ€p s{IJleLu lenIJedluolu ledep re8e uelselattp qe1al Euef e.(ulugls-1eJls lnJnuaru lococ Eue,( llsodruo{ u€quq qllltuatu nped qelepy lasorurol
ursa6 (t)
'1unryadrp Euuf 1t1se1d reEeqroq rrep lgrseds {llsele snppolx '111se1a snpporu 'u31€n{a{ Uel{nfunuetu .1rue8ro l€Jes nJBq ,ru1le11 uEp uoqJe{ 13J3s uElpnlual 'se1aE 13J3s BluEUad ,s.€ IeqBI qBI"pB ,reledrp 1e.(ueq Eulpd Eue,{ relnru rr€p u?Ilnrnrp eltqede rdu1al 'e.(umEeqes ,rs4srqn eEnt reledrp nlr Eutdues tq '6Eu11 e,(u1ue1 uBp uoroq ,(3r5) eprqre{ uo{rIs uelBn{e{ u"p (?,I sruef Essstu) ueEurr leJrs r{rlluau Eue.{ llsodulo{ usqEq {nl -un lenEuad reEeqas uBJ?seq-J?soq ?Jecas uelEuuquralp {ll?uroJB plrue IJep n13s I{BIBS (prurep13ore1-uapua;eredrlod) relzray IlJedas u€qeq 'tut Euurelas 'e.(u1n[ue1a5
'slls"le uep len{ tde}al ueEutr 1u;rs uelnpadtp
Bu?ru rp uu8ueuesa{ 1n1un Euureq-Euureq Iudru€s IJlsnpul Suereq IJBp El(uul€l ueeu -nEEuod rEul >1e.(uuq uep Eutcued rc>13ue1 '31oE tu13uo1 'llqo11r 'Eueqrel 1er'resed 1fieq usqeq rc3eqas ueleunS;adrp Eue,( lesad lelEuruaur e.(utslnpord eleru 'ute1 ueqeq ueEuep Eurpueqrp 'e,tu1t1se1a snlnpou uep sruaI esselu red uu1en1e1 ruul€p {Pq qlqal Eue,{ 1e;rs I{ITIIueu euere) 'ueEuu qlqal IpE[ 'se1e8 trep qepuar qlqel 6'I-8'l ErI{-EJI{ €,(usrueI BS5EW 'Ile{os >peq e,(u1r1sula snlnpotu uelSuepas 'uelpqerp ledup tdelel ,se1aE lures eped IJep qepuer qrqal e,{uuelen1e{ Iul leres 'uellgerEtp uup ralulslp leres rr€p tenqlp (lgerE leres) uoqJEI leres 'le{Eutueur le8ues uoqre{ 1€ras efu4lsgle snlnpou uelSuepas ',(6',DelSqueSuep
{lllrlu
.qepuer uegunEEued .Euerelag leEe
uelEurpuuqrp qspuor q€l"pe s.z Erpl-EJr{ B,tusrue[ Eserr e,(ulntueleg '(.tutu/3E>l 06) efeq le^\e{ rrep 1sn{ qrqal IIB{ 0001 erI{-BrI{ 'rE3u11 Eue,( 1ue1 uel€n{oI r{rlrueu rul sBIoE leJas '(A sruet selaE) IIB{lE-uou sela8 rc1edtp e,(uurnutn '1eres n{€q u?qeq reEeqaS 'seleE lelas qelBpe Ie{BdIp Euues Eulpd Euu,( len8uod uequg
uulun8ua4 I'Z'8 lrsodruol ueqeg Z'8
I8Z
8.
Penggunaan
(2)
Resin termoplastik Berbagai resin dipergunakan, tetapi peningkatan kekuatan seperti pada resin termoset tidak dapat diharapkan. Hal-hal yang perlu diperbaiki adalah: Supaya memiliki penyusutan cetakan lebih kecil dan ketelitian dimensi yang lebih
l)
baik.
2) Agar temperatur deformasi termal dengan bahan berkristal dapat dinaikkan. 3) Agar kekuatan tarik dan kekuatan lentur dapat diperbaiki. (3)
Hubungan antara penguat dan panjang serat ada beberapa rumus yang dapat dipergunakan Salah satu hubungan yang paling sederhana adalah:
a"-
vr(r-'i)u,* r-u-
lt:!L Dr Di mana
2r,
/" V1
Vn
L dn
DJ 61
L, Tr
8.3
Kekuatan tarik barang yang dicetak Kadar serat dalam volum Kadar resin dalam volum Panjang serat Kekuatan tarik resin Diameter serat Kekuatan tarik serat Panjang kritis dari serat Kekuatan mulur geser pada antar muka serat dengan resin.
Pencetakan Pencetakan bahan polimer dilakukan dengan berbagai cara. Berikut ini dikemukakan beberapa hal yang penting saja.
(l)
Pencetakan dengan tekanan Salah satu cara yang umum dipakai adalah pencetakan tekan. Bahan yang akan dicetak diletakkan dalam bagian cekung dari cetakan yang telah dipanaskan dan kemudian ditekan, ini dilakukan pada mesin pres cetak tekan. Bahan yang dipanaskan dalam cetakan mempunyai kemampuan alir yang cukup untuk mengisi cetakan, kemudian terjadi reaksi pengawetan, pengesetan, dan selanjutnya dikeluarkan dari cetakan setelah lama waktu yang optimal. Proses ini dilakukan terutama pada bahan termoset seperti resin fenol, resin urea, resin melamin, dan seterusnya.
(2)
Pencetakan alih Salah satu metoda pencetakan resin termoset adalah pencetakan alih. Bahan dipanaskan dan dilunakkan dalam ruang pemanas, kemudian dipaksa masuk melalui nosel, ke dalam cetakan dan di situ diawetkan. Proses ini dapat digolongkan pada salah satu pencetakan injeksi dari resin termoset, tetapi bedanya terletak pada suplai bahan yang dilakukan satu kali pada satu saat.
L
7 {staorp 'utEurp las urseJ u"{"unEJodrueu :{Eluo{ u"ue{el uelupcued (e 'qnuaf 4e1 relsorlod uep selaE teJos Irep rs"urquo{ qBI"p" seql Eue,( qotuoJ nlens :dgd ue{Blacued (Z 'EsBrq
lrrseldorurel ursar eped Ipedos lsnrls{o nele rs4afur ue4elecuad eJEJes seso:drp uep (utu g'g) lapuod leres ueEuap rndurecrp uerpq '11tse1douuel epolaru tuepq (t 'lasoruJel ursaJ uzp 1r1se1doruJol urseJ EJElue e,{uepeq >ledueq 'uEIElaJ ueEuap uulenqued BJBo rJep ler{lllq 'rs{nJlsuol ueuodurol pEuqas s?nl ?r?Jas ueleunE:adrp uep {nluaq ru?Jerrr rcEzqreq tu€pp qaloradrp uuEuap tznlradrp Eue,( rour[od ueqeg ledep leras tenl:adrp Eue,( 1r1se1d ue{BlaJued (O) 'BfusnJeles uep 'losoueEro urepp u€q"q urEIEp a{ ue{elal ueruepuerad 'e1sed ueepue{ ruelep uerlzlacuad u,(upsrur '1"{Edlp Eue,{ upolaru ederaqeq epy e,(usnralas uep 'ueruepuarad 'e1sed uusrdela6 (g)
'pnuerlod urseJ uep '1ep;>1e1au ulset 'ue1etn11od utsar 'ts>1oda ulsaj 'uo{rns ursal 'qnuaf let ralsaqod ursoJ 'Eern urseJ '1oua; urser 1n1un rc1edrp tur ?pola4 'Eszrq rrerretrar eped e,(uunlun nlaqueru uep uB{BleJ urEIEp a{ JoJrp 'seued rrec lrlseydoruJel ursar 'lersred raurqod nelu lrlsuldotu ursal Jerrrouoru 'lesuepuo{ lese lasorrrJal ursar e^(upsrut 'rrec raturlod uequg -J01
ue:ocoEua6 (f)
'SgV ursar uep IBIrJ{Elaru ursal 'Bsolnles ursal {nlun eEnf '1aru4 e,(urunrun uep
luu,god ursal {nlun rc>1edp rur epoloni 'Bl(usnJeles uep '1eEa1 .uEnJIl UnI ,srdll uereq -rua1 'ru1g rpeluaru seuzd 1or uu>leunEraduatu ueEuap s1dr1 uereqruel lunqrp urseg
uerapueplEua4 (q) 'l"uoqJg{rlod uep uoltu 'epgo1>lpuurrlod 'uap1a11od 4n1un rc1edrp rur epolel I .ufupsnu Euoso>1 Ioloq {nl -uaq rpefueu ue{Blac {nluoq 1ln1puaru EunqueEEuatu reEe udrd uepp e4 uuldnltp BJepn uep ue{Bloc ruelep }Bqrrrnsp rsruls{e ursou uep rsnrls{erp Eued edr4 dnq ue>1u1acue4
(S)
'rur epo1atu uep ueeunEEuad nles q"ppp uudnll rulu rsnJls{IJ 'efusnrelas uup 'le^\B{ srdelad ,Eurref ,1uJes .tuuEol epud rseurruel 'sBUa{ 'u1g 'srdyl uefiqtuel 'edrd ,Eueleq lunqrueu Inlun lu{?dlp 1efuuq rur sosoJd 'lsnJls{a Irseq rsueurp ulJos {nluaq lorluoEueur uup uelufurpueu ,ue{Elec Eueqnl rrep Jenla{ ueq€q Euoropuaru ue4auad l1un uep {nluaq uelrJaqtueru u"IBleJ 'uelauad l1un uup uB{BleJ lJEp urpral rsnJls{a ursetr l 'uu{Blal Eueqnl m1elaru nurl -uol ?JBJes rsnJls{erp (sr1se1d) rrec redrues uelseuedrp Eue[ 1r1su1dorurol urseg
rsnrls{e uelelecuad
@)
'rs4npord uellulEuruau {nlun u?{rsuruolorp ledep rur Bpoletr41 '{Blec upuaq uelrenleEuau {nlun B{nqp ua{Blal uelpnruel ,ue>1 -813c ru"lBp rp ue{p/r\€rp epes uerlufurprp u?p ,rEEull Eue.( ueuzlel ueEuap uE{Blac ruulBp a1 uelrsleturrp uBrpnrusl 'rapuqrs urBl?p sllseld rrBcueur uep uelsuuedry {ula3rp ue4e Euud uequg 'lesourrel ursar {nlun eEn[ reledrp 6uepe1-Euepey '>11lsu1dourrel ursal tEeq Eurluad Euu[ sesord uulednraur rur u"{Blocuad epopy4l 1s>1e[u1
t8(.
up{"leruad
(g)
u?IBlocued t'g
8.
284
b)
c)
Penggunaan
setelah jenuh dengan serat gelas, dan diawetkan. Disebut juga pencetakan tanpa tekanan, karena tidak mempergunakan tekanan sama sekali. Pencetakan cetakan setara: mempergunakan cetakan yang dipanaskan seper-
ti
ini mempunyai efisiensi tinggi. Dipergunakan cetakan khusus yang dapat dicetak dari serat gelas dan resin cair. Cara ini baik untuk produski massa dari barang-barang kecil. Campuran pencetakan tipis: Setelah penjenuhan serat gelas dalam resin poliester, dipergunakan bahan berupa agar-agar. Untuk ini diperlukan pres tekanan tinggi, tetapi tanpa mempergunakan resin cair; cara ini hampir bebas dari keterbatasan pada struktur dan cetakan. Barang cetakan ini pada pencetakan tekan. Pencetakan
sangat kuat. d)
e)
(10)
Campuran pencetakan tebal: Sebagai tambahan terhadap resin dan serat gelas, sejumlah besar bahan pengisi ditambahkan, diaduk menjadi adonan kental putih. Kemudian umumnya diproses dengan pencetakan tekan, tetapi dapat juga dipakai pencetakan injeksi. Penggulungan filamen: Serat gelas yang dijenuhkan resin dililitkan pada satu inti dan dicetak. Barang cetakan yang mengandung serat gelas dan kekuatan tinggi dapat dibuat. Mudah membuat pipa, bola dan bentuk telur dengan cara ini.
Pencetakan busa
Secara kasar dapat digolongkan menjadi bahan busa pembesaran rendah dengan
l0 kali atau kurang, dan bahan busa pembesaran tinggi dengan 20-80 kali dari pemuaian. Bagi golongan pertama dipakai pencetakan injeksi atau kadang-kadang pencetakan ekstrusi, sedangkan golongan kedua biasanya dibusakan dengan mempergunakan reaksi gas atau zat pembentuk busa, atau kadang-kadang secara mekanik. Cara yang dipakai adalah cara yang paling cocok dalam memenuhi keperluannya. Beberapa angka dan daftar-daftar di dalam buku-buku yang tercantum di bawah ini telah dipergunakan di dalam Bagian III buku ini. Pengarang Jepang mengucapkan terima kasih yang tak terhingga kepada para pengarang dan penerbit buku-buku ini. L K6bunshi Kagaku Kdza(5), Plastics Seikei Zairyd. ibid, (13), K6bunshi Zairydno K6gakuteki Seishitsu-II (Chijin Shokan Co., Itd.)
2. S. Yamaguchi: Plastic Zairyo Sentaku no Point (Japanese Standard Association) 3. Y. Sakurauchi: Plastic Zairyd Tokuhon. Plastic Gijutsu Tokuhon (Kogyo Chosakai 4. 5.
Publishing Co.,
Ltd.) M. Fujii: Plastics no Jissai Chishiki (Toyo Keizai Shinposha Ltd.) Kobunshi Jikkengaku K6za (7), Kdbunshi ZairyO Shikenho-L ibid, (13), Kobunshi no Seikei to Kako (Kyoritsu Shuppan Publishing Co., Ltd.)
7
XIINYUflX
NYHYfl
I
AI NVIOVq
'{IuE{aIu IJlsnp .lBsed ue{B {rru"Ja{ usEuequre8uad EuBlEpueul BSBIU IC -ul u?p {Iuorl{ele .?selEue Euenr rp ueeunEEued {ns?ullal Eueprq pEeqraq Ip r-B{Edlp 'eluurc1 13Jrs uBp BIIUDIOIq 'pure1 '1l1do '1tuz1aur 1er(uzq rul {rruBJo{ Euerelag ,11laufleruor1{ale uplsp puotsEun; sEI{{ IEJIs-1BJIS DIIII15SIu Eue,{ 'nruq {Iulera{ n"lB snl?q {rru?ra{ u?{elusulp lnqesJel {npord 'llepus{Ial le8ues Eue.( uelunq -ured sosord uuEuep uzp IuJnIII leEues Eue[ uenrtl uuqeq ueleunEraduaur ue8uap lenqlp r{Blel nJ?q Eue,( e[useq{ IBJIS-IBJIS ueEuep {IIuEra{ 'IuI rIqIE-rIq{v .sz1ef ledueu {epll B1(uBsBtq snsp{ {E,(ueq urelBp IIITIBTaI JISE l?JIs-luJIs
B{"ru 'B[uol{Iu Jnqruls uup ettut>1 rstsoduo{ uellepuaEuad uendureural e,(useluq -Jal sueJe) .ur€p n{Bq uBqBq rJep l?nqrp Efuulnrun {IIuBJe{ nlel BSBUI IC 'e[un1zq u"qeq IJEp Bpeqraq ?^ulEJIS-leJIs 6ue,{ lnpord l?nqlp }EdBp eEEuqas'se1aE uup (zOISZ.totlvg) tllnu Inlueqlp n{Bq ueqeq t:ep'upaqraq leEe 'lnpord IsI"eJeq lnqesJal u3r{eq-uEl{eq uereleqruod uIrEIes
le{llls
.urBI BrrrEs nlBs
rpuluaru eEEulqas JE{Bqlp u"p {Blecrp
Inp"lp
Eue,(
"lsp
'ruds1eJ 'ESJBn{ n1rcf 1u111ts
uBp ..lsp l1sFes ,uqoe1 nlre1( lell r{3u81 qBIEpE uolasrod u?p BuIs {IIuBre{ IIBp n{"q wqeg .l?)illp pEeqraq uep uernduBc n31B pEEunl IBIIFS uerndurec rrep urprel Euef efuuru1 ugqeq lelueq ue>lEuepas 'urpuesJel {rureJa{ u"q"q rcEeqes reledp ledep Eulsztu-Eutseu OEntr nBlB €OzlV 'ZOIS 'IuBIe Ip elpaslel >1el(ueq Eue[ ''1sp OzeN 'Oz) 'OEIN 'OeJ '€OzlV'ZOIS :nllef'grnq :1ura1 unsMuad JBsBp uBq?q qBIBpe {lluzJa{ ueqeg 'lJetl-lr"qos slsnu?tu uednprqal ruBIBp ueluunEradlp qelal n1nl{Bp lufas '(tde ugqgl ugqgq) uo1:prgar 'ueulss 'su1aE 'uelastod 'eutc {IIUEJeI :liledas {IIuBJa{ IJBp .rueEol u8{nq Euu,( Tue8roue leped u"qBq qEIBpB {IIUBJaX l?nqrel Eue( Euurug
NYNTNHYCNId
?Jirr" Esepea)i uE{ednJer.u Edureueqas uele{r elrrqeq Suuas rdz1a1 '€fuerr.ur{ uE}E{r ru{ eped EunlueEral leEues uer1uq lsJrs-luJrs 'rur qe,req rp uelselalrp uele 8ue,( sruef ade"ulaq rpefueu ISEqlp ludup erulrl uelu{I '"lrull uBtpII r{Bl{nlueqrol uluur 'n1r EO:P-IuOIB eJEluE {rreuau {lr"l 3,(83 rpetrel 'e,(uleqr1y 'urBI ruole eI tuolu nles rJEp qupurdraq ledep uorlqale nles nelu 'ruo1e enp rJ"p eu€sraq uee,(unda1 rputuau ledup uoltlala nl?s 'e,(uJenl uorllele uped ueqeqnrad rpe[:at 'urBI BtuBs n1€s ue{]e{eprp ulqede Idetal 's€qoq tuole nlus rcEeqas e.iuuorUala plrqro rsnqrJlsrp uolu derles 'efuurel tuol? uup qnef qzsrdral tuole nlus elrqedy
E{eJorrr
rc,(undtueu
u.{ursulglsu;{ uup tuolE ruluu uulz{l }uJ!S
Z'l'l
'{uole JEIUE upl€{I tteq Surluad leEuus Eue,{ trtp -uesJel qBJB {r1slJol1e:e1 rcfund(uetu tul uoulala [EtrqJO 's lBuq]o IJBp Bpeqreq luEues Euul( urpuesJal {llsrrol{Bre1 ru,(unduau/uep p 'd pltqtg '(t'p 'qC) EIoq {nluaqraq rrlours Eue^[ Euenr rsnqrJlsrp re,{unduratu (0:/ plnuIlze tunruenl ueEuepq) sluttq -Jo ruelup uoJl{alg 'Jnsun durlas uep uorrlala rsetnEguol ue:11nlunuau I', IaqEJ 'uoJlIela
ZE uep g1 'g Eurseu-Surseu Eundrueuau N uep lt- '7 lllnl uel8uupas 'uorl1a1a enp Eundrueuau pdep y tllnl 'rp"f '(llnud rsnl{s{a dtsutr4) uE{Inspulp lzdrp uortlala
nlus ez(ueq 'rur runluBn{ ueEueuq tBdure qalo uEIBlE,{utp Euei ueBpEaI dertas r8eg 'uelnl8uesraq Eue,( ueEuegq qBA\Eq Ip pB[qE ueleun8radrp e,(ueserq '1 uep a rEeg s urds runtuenl ue8uelrg
zlt-'zlt+
''
Q-)' ' ' 'z'I- '0 '[ '(t-l) 'l ru " " {'P'd's 0-u)' '€ 'Z'l 'O I
'O'd'o'N'w "I'x
llleuEeru tunluenl ueEuelrg 1.-lnlurze urnluun{ ue8uepg
u eluBln lunluEnl ueEueltg u ' ' 'L'g 'S 'l 't 'Z'l pqu$ wntuony uo?uolrg lDltN :tn{rraq lu8eqes tuntupnl ueEuepq ledrue ueEuep ue1e1e,(utp uoJlIale trup tEreua ueepea; 'lnqesJol ruole IJBp uoJl{elo teueEuaru uE{IBJnIp ruI qE&\Bq tq 'ue1n>1Eues -raq Eue,( urole IrEp BrruD{ leJrs-leJls ue{IlepuoEueru Eue^( qeput uoll{ole !dtle8au uulentu ue8uap uoJl{ele uup dtltsod u€}entu ueEuep llul IJ"p IlIpJeI uolv urofE
rnlrlnJls I'I'I ruolB
uul8>ll I'I
)IInYugv
I
NYHYfl IUYO TYISIUX YUAIIy
l. Tabel No. Atom unsur berkala
lH He2
4.1 Konfigurasi elektron dan unsur pada keadaan
K
L
ls
2s
M 2p
3s 3p
4s 4p 4d 4f 5s 5p 5d
3d
2
Li3 Be4 B5 C6 N7
)
I
2
)
)
2 2
o8
)
2
) 2
) 3
2
2 2 2 2 1
) a
2 2 1
2
)
2
)
) 2 2
) 2 2
2 2
)
2 I
2 2 2
) 2
) 2 2 2
)
) 2
) 2
2t a1
23 24 ,( 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26
I 2
2l
,) 23 24 25 26 2 6
2 6
1l
lz
26t2 2622 2632 2651 2652 2662 2672 2682 2 6 l0 ll 2 6 tol2
2 6 rclz 2 6 rolz 2 6 10 l2 261024
2 6 rclz 2 6 rolz 2610 2610 2610 2610 2610 2610 26r0 2610 2610 2610 2610 2610 2610 2610 2610 2610 2610 2610
dasar.
o
I
1
F9 Ne l0 3 Na 11 Mg 12 Al 13 si t4 P15 s16 cl t7 Ar l8 4K 19 Ca 20 Sc 2l* Ti 22* v 23* Cr 24* Mn 25* Fe 26* Co 27* Ni 2g* Cu 29* Zn 30* Gn 31 Ge 32 As 33 Se 34 Br 35 Kr 36 sRb 37 Sr 38 Y 39* Zr 40* Nb 4t* Mo 42* Tc 43* Ru 44* Rh 45* Pd 46* Ag 47* cd 4g* In 49 Sn 50 sb 5l Te 52 I53 Xe 54
Kimia Kristal Dari Bahan Keramik
I 2 3 5
6
26 26 261 262 264 265 26(5) 267 268 2610 2610 2610 2610 2610 2610 2610 2610 2610
I
)z
lz a
,t
lr |
(2) I
lr I
ll i2 2l 22 23 24 25 26
5j
P
o
tu6p6d
7s
Q)
tk) k) Q)
(r) e (r) e (r) e (r) e (r) Q)e (r) e
k) k\
e
k)
9 9 9 9 9
@l(z) (z) I (t)
9
9
z z Z
z z Z
z z z z z
z z z z
(er) (zr)
(rr)
(or)
(6)
(r)
or
9
or
or or
9 9
9
z z c Z 7,
Z
9
OI
z
9
0t
z
9
I
9
z
OI
'EfuuoJl{ela rsBJn8guol nlueueru IBpn lut Jnsun rJEp ?d?loqeg
prurllP u"p prlelue-I1 ISISUeJI JnSUfl*
H t{ tl
9
9 9
OI
0t
0l 0t 0t
rll tr: rill
!'l ,-I a,i
9
9
z z
9
Z
9
I
z
9
z
7,
9
t
9
n
z z
9
Z
9
9
9
L
z z
9
6
I
9
0t
I
OI
z z z z
9
OI
9
OI OI
9 9
9
z ,t ztt0l ztl0l z tt Z rtl Z tll
9
7
9
z z
9
z Q) Q)
z z z
9
9 9
,lI
tll ,-il
9 9 9 9 9 9 9 9 9 9
9 9 9
9
i tl tll Z tl rll ; II DI ; fl rtl i tl 1ll ZTIOI z fl rll ztt0l ztt0l
9
z Q)
z z
9
k)
(r) (r)
9 9 9
9
tl rl rl
9 9
9 9 9
9
z z z
9
k)
z
9
s9
TI ft rt ft ft tl tl ri
9 9
OI
z
s
t
9 9
or
or or or
L0t L0t
(s) (s)
€0r
z0t
OI OI
OI
z
n
z I
p9 d9
0l
9
(z)
Z
9
Q) z z I
z z z
sL
o
9 9 9
OI OI OI OI OI OI OI OI OI OI
0r
0l 0t OI OI OI OI
9
9 9
9 9 9 9 9
9 9 9 9
9 9 9
9 9
9
0l
OI
t t 9
9 9
9 9
0l
OI
9 9
9 9
0r
0t
0l
OI
OI OI
0t OI
ill OI OI OI
lll
tt 0t 9 ;01 ,t 0t 9 ; 0r
9 9 9 9
9 9 9 9 9 9
9
z z
z z 7
z z z
z z z z Z Z
z 7.
z z Z
z Z
z z 7,
Z Z
z z Z Z
9 9
9 9 9 9 9
9 9 9 9 9
9 9 9 9
9 9 9 9 9
9 9 9 9
9 9 9 9 9
9
9
9 9
€I0I9;01
(zr)ot 9 i (rr)or 9 z (or)or 9 c (s)orgzol Q)orgzol
9
ol ol ol
9
t
t
LOI9ZOI 90t9z0l (s)orgzoI (rl 0tgz0r (e)orgzol
9 9
9
L
9
i
7
z (. Z
z
k) or s zlot 0r 9 zlot
z OI9ZOI 9 or9z0I 9 z {s p9 d9 ss {t pn dv sn
z Z
9
z z
z z z z Z 7,
z z z z
z z z z z z Z
z
z z Z Z Z
z z z z Z
z z Z
z Z
z z Z Z
z
Z
z z z z z
z z z z
z z z z 7,
z z z
z Z
z z
z z z z z
z z z z z
z z Z
z z
z Z
7
z
9
_z0t oN
-IOI PhI +0ol tu{
,66 ,86 ,16
9 9 9
9
7.
9
z
*€6
s8
z z
pt
sa
Jf,
rB
+96 urJ
rs6 tuv
,16
nd dP
+26 n 116
€d
i06 qr *68 rV 88 ?U t8 rdl 98 uU lV
,8 0d T8 IB z8 qd I8 II *08 3g *61 nV *81 ld *LL JJ *91 sO *91 eU +f L ,&\ *EL ?J *ZL JH tlL nT +01
q.^.
169 ruJ
,89 ra tL9 oH Pe .(q ,s9 qJ ,n9 pc -€9
z z z z z
9 9
l
I,
o
d
ng
,29 urs ,lg urd _09
pN
*69
rd
+8S e3
*L9 e'l 99 e8 ss sJ9
sl
ht
'rusBp uBEpBel upud Jnsun uBp uoJlrlele luote u31E{I
t6z
lsurn8guoy
I',
teqBl
I'l
l.
292
(c\
m-0 Gb. 4.1
2p,
Kimia Kristal Dari Bahan Keramik
(d)
2p,
m:*l
(e)
2p,
m:-l
Distribusi ruang dari orbitat elektron.
(1)
Ikatan ion Ikatan ion disebabkan oleh gaya tarik menarik elektrostatik, yang terjadi antara ion positip dan ion negatip, sebagai akibat dari kehilangan atau bertambahnya elektron pada atom. Kekuatan ikatan (tarik menarik Coulomb) berbanding terbalik dengan kuadrat jarak (r) antara ion, dan berbanding lurus dengan perkalian muatan listriknya. Kalau kedua ion berdekatan dan terjadi antaraksi orbital elektronnya, maka terjadi gaya tolak yang kuat antara mereka. Jadi, energi potensial total dari suatu kristal dinyatakan oleh jumlah dari energi potensial antara semua pasangan ion dalam kristal, yang dinyatakan sebagai berikut:
Adz.) Bd V*^t:-L* *-IAE di mana A adalah konstanta Madelung yang ditentukan oleh struktur kristal (NaCl: 1,7476, CaFz: 5,0388) dan /E adalah perbedaan antara energi ionisasi dari kation dan afinitas elektron dari anion. Sepeni dinl'atakan dalam Gb. 4.2, kurva energi potensial mempunyai minimum psda 16, yang menyatakan jarak antara ion pada nol derajat Kelvin.
Tarik menarik elektrostatik tidak mempun-vai arah tertentu. Kation dan anion cenderung untuk dikelilingi oleh sebanyak mungkin ion dari muatan yang berlawanan. Konfigurasi ion dalam kristal ion ditentukan oleh perbandingan dari radius ionnya. Tarik menarik elektrostatiknya kuat, maka kristal ion umumnya keras dan getas dan memiliki titik cair serta titik didih yang tinggi. Konduktivitas listrik dari kristal ion sangat rendah, karena ion dalam kristal tidak dapat bergerak bebas. Kalau berfusi, bahan menjadi konduktor listrik.
'Bu8qrapas splrqlq lBflqro usSuep uBSunqnqroq uBlB{!
asop
(a)
zpeds uep-tdszp
(J)
p:paqu]-dsop Ierpar{et{o ouo
(B)
sn:n1ds
(q)
IeuoBr:l-ouo-.ds
(r)
leuoEertel olro-zdsp
(p)
lelpeqerlel oUo-€ds
rd"
G)
(P)
,dsP
lsBrnSuuox €'t 'qo
,prds uep gszp le)
(J)
,dt (q)
ds
(E)
nele rueEol u"le{r ue8uap IEIsIJI eped e,(upq luodes Bueqrepesos 4ept1 e,{uprsu>1 Jnl{nJls uBp I"lsrJ{ uulsn{e{ spBd qsJBEuaur Euu.( I"JIS ue{IJaql[eul ualB^o{ uBlE{I 'ualE^o{ uBls{l r{rllrusru eEnf rN€rS uep )ls IBlsIrx 'uu1ut eped q?1"p3 s"q{ qoluoC 'e^{uqnrnlas uele^o{ uul"{l Dlllruetu Euul( p1sp1 stuef 1q1pes e,(ue11 'Bplrqlq IBlIqro muoEuetu qoluoJ ederaqaq ue1>1nfun1tp €', 'qC eplrqlq ptlqro ledtug 'd futlq Bped '(t', 'qg) uorpeqerlel {rlrt Eursutu-Eutselu "ped -Jo uep,s IBllqJo nlus u"p rJrpJol 'rds epuqtq 1e}tqJo u"{Elrr"ulp lnqasJal I"llqJo "ueJe{ sBlB Ip qoluoc TUBIEC 'eplJqlq IBlIqJo ue{Bluuulp tut uelef ueEuep {ntueqp Eue,( pltq -tO'dZ plnseruaru sZ IJep uorl{ale nles n€lu{ dTeEp uep,sZ nles IJBp qnuad qe8uelas Ielrqro ledrua qelo {nluaqrel B{oral [ 'l"nl eluus 8uu,( pltqro ledua qalo u"{qeqesp Iul IBH '(ue1ur uep uuleur) t"n{ EIIres Eue.( uapro{ u€13{I ledua unsnduaur (!ZNS1) uoqJe{ 'qoluoc reEeqeg 's pllqJo qelo {nluoqlp Eue,{ 'uo:1>1a1a IBtIqro e,(u4ndun1 Eu11 -Es qelo {nlueqrel Buare{ lunq 3uu,( ueqeru8ued qalo uelnluetlp uele^ol uBlE{I 'uele^o{ uele{l ue{Bruuulp lnqesJel uoJDlele ellrusroq Ie>leruatu Eue,( tuole UB1BII 'JV uBp eg eped Ilredas ulpru seE IJBp uorl{ela tsu:n8guol {nluaqueul uep uoJl{ale Bnp "tues In{alou urolz 'zI nBlB zH eped uele^o{ u€}e{I (Z) -Joq r€{Brrratu Eurseru-Eurseru leIIJal ueEuesed IJBp
'uo! tulslr{ lrup lulol 1u;suelod g8laug Z't'qy^
'-'l ruol? r€lue {?JE[ _l
I
rI
IJ
lo l# o9
,
rrl
5
,9.
t
av
zag
lo ?zEV
9 s_
ut zag
tuole
uElE{I I'l
l.
294
Kimia Kristal Dari Bahan Keramik
ikatan ion, di mana struktur kristalnya dapat digambarkan sebagai bola-bola dengan susunan rapat. Ikatan kovalen sangat kuat sehingga kristal bersifat sangat keras dan mempunyai titik cair serta titik didih yang tinggi di samping itu kristal tersebut mempunyai sifat isolasi listrik.
(3)
Ikatan logam Dalam menjelaskan ikatan logam diperlukan uraian yang teliti mengenai tingkat energi yang dimiliki elektron melalui mekanika kuantum. Secara intuisi dan mudah dimengerti, Drude Lorentz pada permulaan abad ke 20 mengusulkan suatu model. Dengan model tersebut, seseorang dapat menjelaskan banyak hal mengenai sifat-sifat kristal, dan juga dapat menjelaskan mengenai ikatan logam sebagai pendekatan pertama. Model ini menjelaskan bahwa sebagian elektron luar menjauhi atom membentuk awan elektron tersebar ke seluruh kristal. Suatu logam dapat dikatakan sebagai bahan terdiri dari kation tercelup dalam awan elekton, dan gaya tarik menarik antara kation dan awan elektron ini merupakan gaya kohesi. Dalam kristal logam tidak ada faktor pembatas, sebagai contoh, jumlah dan arah ikatan pada ikatan kristal kovalen dan kenetralan listrik pada kristal ion. Banyak logam mempunyai salah satu susunan kristal dari dua macam susunan rapat, di mana atom-atom tersusun secara rapat. Hal ini memberikan penjelasan mengapa logam memiliki masa jenis tinggi dan memiliki sifat liat serta mudah ditempa. Hantaran listrik dan panas yang baik pada logam, dapat dimengerti dari mudahnya pergerakan elektron.
(4)
Ikatan dipol Ikatan yang jauh lebih lemah dari ketiga jenis ikatan yang dijelaskan di atas adalah ikatan dipol, yaitu ikatan yang disebabkan gaya rarik menarik elektrostatik dari molekul dipol atau gugus atom. Molekul yang terbentuk oleh ikatan kovalen sering berupa dipol yang permanen, karena elektron berada di tengah antara atom terikat, dan muatan positif serta muatan negatifnya terdistribusi tidak herata. Molekul saling menarik secara elektrostatik antara ujung positip dan ujung negatip sehingga terjadi suatu ikatan. Ikatan dipol dari atom hidrogen sebagai ujung positip disebut ikatan hidrogen yang merupakan ikatan cukup kuat karena kecilnya radius ion hidrogen itu. Ikatan dipol permanen juga mempunyai sifat mengarah. Ada juga ikatan yang disebut ikatan dipol berfluktuasi 1'ang tidak mempunyai sifat mengarah. Hal ini terjadi karena pada setiap saat terdapar elektron lebih banyak di satu sisi dari inti atom dari pada di sisi lainnya. Ikatan ini dinamakan ikatan van der Waals, yang ikatannya lebih lemah satu tingkat dari pada ikatan hidrogen.
(5) Ikatan antar atom dan sifat-sifat kristal . Empat jenis gaya antar atom yang utama serta sifat-sifatnya, di
atas telah diutarakan secara singkat, yang diperbandingkan saru sama lain pada Tabel 4.2. Perbedaan antara ikatan-ikatan tersebut tidak begitu jelas. Pada kenyataan ada satu contoh kristal di mana ikatannya memiliki sifat antara dan 1'ang lain memiliki lebih dari satu jenis ikatan yang bekerja bersama. Kebanyakan bahan pembentuk keramik memiliki ikatan ion, ikatan kovalen dan ikatan antara. Sebagai misal, bagian ikatan ion dalam sistem Mg-O, Al-O, Zn-O dan Si-O dapat dikatakan masing-masingT0o/o,60%, 60.o dan 50%. Yang sangat menarik adalah bahwa pada ReO3, V:O: dan TiO, yang merupakan oksida dan tidak pernah menunjukkan sifat liat atau dapat dideformasikan, tetapi memiliki hantaran listrik yang relatif dapat disamakan dengan logam biasa.
-j?qntuasJeq ruolz nles Eurplalas rp unsnsrp ledep Eue,( 'ulnrursletu tuote qzltunf 'ulues ueJn{n re,{undurelu 8ue,( n1e1 eloq rcEuqas deEEuerp [uolE EuBr.u rp Euenr tuul€p rrloruoaE {nlueq nlens ueludnJau Inluaqral Euu,( ptslrl JnlInJlS 'tunlururru rpelueru runlol uenles red ue1ery rEraue uelEuepos runurs>1uru rpe[ -uau tunlo^ u€n1es red ue1u4 qulrunf '3ueref qeuel Jnsun nele rueEol udnraq pEEunl luz nles {nluequau leped 1n1uaq urulep urlEunur ledeJas unsnsJal ruolu-ruolv
Buurlropes uol
rnl{ufs
uup quru8uaur {Bpll
uBlBtrI I'Z'l
'e,(uuu1e4 uped efralaq 8ue,( uureln e,(u8 qayo uellodruola{lp 1uI rle,r\Eq rp uulelnualry Eue[ IBlsrrI Jnl{nls mEeqraq B^\qBq luleJrp nlred rur IBq UTEIBC 'lelsrrl nlus epud et:a>1eq ledep uerelr srusl re8uqreq snsel ederaqaq urepp e,{ulntueleg 'uor uule{r uep uap^ol uete{r eJElue 'e,(useq1 rrrc seleI lBrlrlJel iudep 4eprt e,(uruolu JElus u?l?{r qBrruEIB lEJrs lrun] Eue^( 1rueE:oue eme,(uas plsrr{ urEIeC 'u.(uJrlelar rsueurp ueEurpueqrad qalo uelnt -ua1rp Eue.( nlueuel rJletuoe8 Intueq rln{r8ueru uuunsns {nluoqruau uep n{EI EIoq u -rodas uenlelalJoq ruolu-ruote eleu '(spu1tr rap uE^ uele{r 'uor uele{r 'ruuEol uplelI) qereEueur uule{r ue{nq u.{uuu1e1r npley 'rsuole^ lnpns rqnuoueu {nlun nlueual ueJnl€ nles tuupp laJopJaq (uauerurod yodp ue1e4 'uep^o{ ue1ery) qere8uaru uplelr qeyo le{llp uole-rrrolv '{Epll nelu uuqeJeJola{ leJrs r{rlrueru ?[uurolu Jelue u€lelr qelede rnqulelrp nEIB{ uu{Errqradp ledup lepud epueq ur"1up ruolr ueunsns
Islslrrl
snquel 13p!I
ednJos l?Jrs-leJIS
ueePEe{ ur?lEp yuedes edn:as EdureJIS'B{uqu3
ueln:e1 urepp llrades
.JIgJ
'Eulsutu-Surseu tuole
pllllurlp rul leJls euarel'seE uep
'seE urepp uprd
-lrEp {?(uBq epaqraq uelnJ?l ru?lEp rsdros
-qy
'IEEur1 serq
s{epul
rnl{nrls z'l
'uor turseur-Surseru
qrlo rlrlrrulp
Er.s?lnJal e,{uteJrs
EueJe{ 'uelnrel urBlep ruades edn.ras er(uure1 leJrs rrEp
.rEltup
rsdrosqv
{lrtsll uPrsluBH u?epee{ tuelep
teped uuqepurfuad euarel rsnJJaq ntl?^\ {ulsrl uErElueH 'Ireq rolslosl
rolelosl
{nrl
{llll
-Jaq
'ser3l u?p l"nx
uel?n{e)
"s?Lu 'ue3o1 -3u11 rsuutp:oo1 eped luadas ueEueyrq I{lllutenl
'q"r?8ueur leprl ureEol
u"l"{l
{pdo
{ullalalp
etuElsuol rei(unduraur tue,( uerpc urBJEp rnjEl EuEp?I-EuEpB)J 'uo!
'uorllele ueq"p 'rsnJ uup
-urdrad eua:e1
'rolelosl
'sen1 Suef rn1 'lnlalotu rpefrat rsn; 'J?Saq -BJadulel q?ra?p ruElEp Jrec 'ls" Eped 'qupuar Ienru uars 'rsn; eped rsesruollq'qupuer .IJ?AIEq JIE' IIIIJ -geoy'rE8uu rreo uersg3oy'133u9 dnlnc rluc
rEnur uelsgeo>I
'qupuel rr")
'edurelrp qepnu uep le!"I 'rs?ue^
{?unl uep q?ue'I
'r8Eull sruef
uzp I3
uelul
udnJes B,(urnlInJlS
sl?u^\ rap ue^ u€13{I
I
IIIISI'I
pnru
Iltll
Ieurrel
's?ro{ uep l?n) l!ue{3l I
'qEpu3r sruaf esuu uep IIra{ rlrqsl ls?urp
-rooI u?8u"lrg's?l?qral u313{r q?llxnf 'snsnq{ u"q"JErala{ rcdundurel/{
'pEu11 lseurp:oo1 ue8uepq refundruay4l'qe:eBueur lepra
rnllnrls 13JIS
uol uElEIl
u3lEAOI U?l?{I
'u,{uluJls-luJJs ucp Eruqn 8uu,( urolu ruluu uBlc{!
Ielsu{
962
-1eJIS
ludurg Z', pqBI
rnl{nrls z'l
l.
(a)
Heksagonal susunan
(hcP)
Kimia Kristal Dari Bahan Keramik
rapat
O)
Kubussusunanrapat
(c)
Xubus terpusat bahan
(cpp\ataukubusterpusat muka (/cc)
Gb.
4.4
(bcc)
Susunan bola yang berjari-jari sama.
dengan semua atom tersebut, adalah 12. Ada dua bentuk susunan tersebut yaitu heksagonal susunan rupar (hcp) dan kubus susunan rapat (ccp) atau kubus terpusat muka (/cc), yang dijelaskan pada Gb.4.4 masing-masing (a) dan (b). Dua pertiga dari Iogam dan semua unsur jarang mempunyai struktur hcp atau fcc pada temperatur kamar. Kebanyakan logam yang tidak mempunyai struktur susunan rapat adalah logam alkali (Na, K, dsb), dan logam transisi (Fe, Cr, W, dsb). Semua itu mempunyai struktur kubus terpusat badan (bcc), seperti ditunjukkan pada Gb.4.4 (c). Kerapatan susunan pada bcc agak lebih rendah daripada kerapatan pada hcp dan fcc. Kalau ukuran atom berbeda, atom yang memiliki ikatan tak mengarah tidak dapat dijelaskan struktur kristalnya dengan cara yang dikemukakan di atas. Ukuran ion dari kation dan anion biasanya berbeda, dan bentuk susunan ditentukan juga oleh ukuran relatifnya. Kalau ion unsur A mengelilingi ion unsur C yang mempunyai ukuran lebih kecil, banyak ion A disebut bilangan koordinasi ion C. Daerah bilangan koordinasi dan perbandingan radius ion dari ion A dan c, untuk mana bentuk susunan atom stabil pada bilangan koordinasi tertentu, dapat diperoleh dengan perhitungan geometri di bawah ini dengan asumsi kondisi sebagai berikut: l) Kation dan anion ada pada jarak keseimbangan antar ion (bola bersinggungan) 2) Anion tidak saling tumpuk 3) Setiap kation dikelilingi oleh anion sebanyak mungkin (Tabel 4.3) Suatu polihedron yang dibuat dengan menghubungkan titik-titik pusat anion dengan titik pusat kation, disebut polihedron anion atau lebih umum disebut polihedron koordinasi. Polihedron koordinasi pada struktur susunan rapat adalah tetrahedron, oktahedron, oktahedron kubus kembar dan oktahedron kubus (Gb. 4.5). Posisi yang dapat dimasuki disebut tempat tetrahedral, tempat oktahedral, dst. Tabel
4.3
Bilangan koordinasi lang dihitung sebagai fungsi perbandingan diameter ion. Perbandingan diamele:
untuk koordinasi seimbang 0-0,1
5
5
0,155-0,225 0,225-0,414 0,414-0,732 0,732-1,0 1,0 1,0
Bentuk krrordina:i Polihedron koordinasi Lurus Segiti_ea
Tetrahedron Oktahedron Heksahedron
Lurus Prisma trigonal . Tetrahedral Oktahedral I I
Krbr.
n,, .fcc
'uBnlEs las
rlFP (suz) llzunl\ puotcslaq rnl{nus LyqU uz nsle
s
'IJBN uBnlus les snqn{
Inl{nrls 9','qc €N nEl?
:o
[]
n?]3
IJ
:O
eN : o
s nelB uz :a
'qsp 'NuI 'N?D 'NIY 'fls-l]'OuZ'Oeg qeppe rur Jnl{nJls I{IIIueu 3ue.{ er'reduas '(f ', 'qD) IIJaI uoIlBI qalo ISIIp [PJpel{eJlel ISIlsJal -ur rJBp qBEuolas u?p .uoruE rJBp leuo8ss{aq uEunsns rBlunduau IUI Jnl{nJlS lrzlrn,r\ Jnl{nJlS (g)
'8 ludtl ISBUIPJoo)1 ur€leP e,{uenpe4 uolue ugp uollg) 'Jotuosl luole qalo InlueqJal Jcq JnUnJls ednraq snqn{ qeEuel-qBEuel rp lEdtual ltBdueuau luo1€ 'ISJ uep rgsJ 'lJsJ rnl{nJls Ep"d urnlsas rnl{nJls (z\ "prropl 'qsp 'NJZ 'NII '3rZ ')lJ 'OIN 'Oulrrl 'OeJ .gflyq :qoluoc rcfleqas ,n1r rpades Jnl{nJls refunduaul zrrre.(ues J"seq qglluntes 'uoll -u{ qalo rsrJol 9 1edr1 tseutproo{ IJEp IsllsJetul ledrual snt11es ugp snqn{ {nlueq 111EIEp unsnsJel J?seq
uoluv '(tCeN) nleq
urere8 IelsIJ{ Jnl{nJls uerl>1nfunuaur 9'? 'qC
nleq urure8
Surros Eue,(
I"lsu{ rnl{nJls sluef (t)
'IILUBJe{ luElep Inuallp uol plslDl s€q{ Jnl{nJls ue{E{nluo{p Iul qe1(eq rg 'uelnlEuesreq Eue,( .nluelral
uSreq rc,{unduaru nFad 1e1 uot sntpua '(7'7 uor {nlun delal e,{uuselq rde1e1 trup ltrtdua IeqeJ) efureueqes pislJ{ IIBp IIBIuBIp 8ue,( urole-reluu u31B{I Suetued uelnlualrp uor Jnl{nJls luelep (uor snrpe:) uot teEeqraq ueln{n qeSualas eJeces
'lsBulproo{Iel uorpeq!lod J3qtual
s'r'qc uorpeq€llo
snqnl uoJpeqsl{o
snqnl uorpeqel{o
ru
uorpaqullel
@s
,^--t
\UZ JJ.{
IElsrrI
L6Z
rnunlts z'l
l.
298
I
I
o
I
I
o
z
Kimia Kristal Dari Bahan Keramik
I
X
I
X
6 ..t €€
&
Oh @6
dd ++
++
zz
'd€
o.
+
o-
€
s
+
+
@
r€ ++ oo ()Q ot ?€++ oo Efr
4 I
I
+
+
o
I
& O\
6
*
€
a
oEr
I
q
@\oh
r
I
I
d
O
tr
d
$
@
I
q9 =
+++ l
6.< &s
(A
(!
r
@
o\
d
l
N N
I
I
z
a
o
!
z
E@
r\o
I
I
@
ca
r
+
+
+
FF
a
N
th
@
N €
6 6
+
6
a
la
+
€ o +
o
a o €
d I J N
+
a
EA
+
u
q +
6
z
o\ 6
33
6
6
r
+
aq
6r O\O\ -4.{ + + !o z!,
N@
++ !!
++++
$6
d
+* FF
+
+
,5 le d I
n
\o
@
!t
€ c.l
6 E
r€
+
+
+
+
+l
O
&
ra
!
EO
;
()
€
r6^ 66d iO : * f,l
&6
33
NO
€h
oo
o6
io ++++ 'l,b i b UF t-l-
O--t
N
+
E
8^A 8a
o. o.
l16
O
6
.l .=
Yd -o-- -o'o aE rJ.t ZZ 6$d
--i-i-'j +
?
5-X+
-.:EEo==: ----lq(,F=ar
6
F
..]
6rho6
.^!
jisis.r.E
tld-
tr
8.3^
E
+
d
a
X
r6
F
!
z
++-+.4 1D tr E !!> <<
I
+++
z o
OOO
5
+
F
€to ar\o
I
a€ 3 € oll 66 Lrtr
to9 @9h
++ !r
N
d
+++
€ :t
O\
r
= E
+h+6 ;. vc) +r+o
o -" EO
^on Eo
^-et&o
+N lait
E-i
+6!N
z 6 ta.;
*-$ *^x
*_g
+O\+6+; --h
I
>d Ed sd 6
{
Jd
aii
+t+6 a-6
*^"8
ru-B r.a s
+a++ '-$L"l
1,9-
Lq zo
+d++
b: !3 hs
-{o- t
--
Eo
Qo
Bd
{-E tA6
'qsp'iozqu ':O;.\ (tozrJ .€Oze0-p .tozoC .€OzrJ ,to.ad-, qulepe lnqosJel rnllnrts rlrlruau tue.i uane,(usg 'e,(uEueprq-Eueprq ue{rJeqruaur eOIV uoJpaqello uer8eqos Eueru rp snsnq{ Jnl{nrls uelednraru rur rnl)nr1s'(Ot'f 'qC) ledur ueunsns uesrdel ruulup 9 redrl rseurpJoo{Jal ledural rrep eErgad enp rsrEueu +slV uol uep 'leder u€unsns puoEusleq urepp unsnsJel uaErslo uor '?urrunl"-lc IelsrDI Jnl{nJls r.uEIBC llueur1t Jnl{nrls 'Bururnl?-n Jnl{n.ttS (t) 'qsP'OzX'C);BN
'O'll
eped uelnruellp Iul Jnl{nJlS 'lrJongrlue Jnl{nJls ue{euuurp snqn{ ulnru tesnd lzdruol peduraueu Eue,( ueErslo uor ueEuap lde1o1 lrrong llradas ednros Jnt{nJlS
1rtr1
'lsp'zoll .zoqf .:OaJ
eEnt zggg netezOtZ 3rorurlod rrep srueI nles '311 uup qd tlrong qayo z8nl IIIIIrulp rur Jnl{nJlS '7 }Edll rseurpJoo{ re,(undtueru ErpesJel Euu.{ ledrual qeEualas rsr8uaru _g uol uup '8 ledr1 rseurproo{ re,(unduraru +zEJ uol '(0't 'qC) snqn{ derles qe8uat lrtrt tleduraueur _C uol uep IrJe{ snqn>1 uudulap rpufuau 6eqra1 uenl€s IeS '+zEJ yep (cct) erlnur lesndJal snqn{ uuunsns usIJBsEpJoq Jnl{nJls re.{undureu 'zdeJ 'tuonll
llronu
rnl{nrls
(g)
'e,{uuru1 BprJonU plsrJ{ uep zdo) zg?ytl'zgt7 eEn[ ueqruap 'e.iuure1 epls{o ederaqaq uep zOlA. 'zOA 'ZOII 'zgal 'zgq51 '.OoN 'zOuW 'ZOJS 'ioqd ';OeC qalo DIIIrurp rur JnlInJlS 'ErpasJol Euu,( prpequl>lo ledutol ue6eqas ufuuq rsrEuau uorley '+rlI r{alo rledrualrp e,{uqe8uel-qeEuel 'uaErs{o uor tueue qelo lntuaqrat Eue,(
eOrI uoJpaqel{o rrep rsJolsrpJal ll{pes u€nles Jnl{nJls re,(unduaur (.OII) IIInU
Iunr
rnl{nns
(S)
'uEnlBS
'uBnlBs les urulBp (zdBC)
llrong snqn{
rnl{uts 6', 'qc
les urBlup (SuZ) ualq Eueg ;rup
snqn{
rnllnJts 8't 'q9 uz
d :C 'EC :O
n?rE
x
:c
x s nel? uz :o
x
'rur rlredas Jnl{nJls ru,{unduau ''qsp 'snqnrl Ng 'qSuI ,dul 'qSeD 'sVeD 'dED 'qSIV '41y lnsuuual A-III u,tru,(uas uep 'lsp 'oJpC ,espC .Spf,
'a1u7 'agug 'SuZ-d {nsururel n1-11 eme,{uas '(g'? 'qD) IIJa{ uorlp{ qelo rsrrp uorue uep leder uuunsns snqnl tu€lep pJpequJlel rsrlsJalur rrup qeEuelas rur Jnl1nJls ruBIeC 'ue1q Euas
Jnl{nJls q€ppe I"JpaqeJlel rseurpJoo{ ru,{undureut Euef urul Jnl{nJlS
rnt{nrls (t)
ualq Eues uunped lEtsrr{
rnl{nrls z'I
1.
300
Kimia Kristal Dari Bahan Keramik
I
.d N
6 l
8,24
.
O,o Gb.
A--
Al
4.10 Struktur
cr-Alumina
(o-AlrOr).
oVl />,
o
Oksigen
Kation dalam lempat oktahedral Kation dalam tempat tetrahedral
Gb.
4.11 Struktur spinel.
Selanjutnya, senyawa yang memiliki dua macam kation menempati tempat ion Al3+ yang bersangkutan dalam struktur q-alumina, yaitu jenis struktur ABO: (A dan B adalah unsur yang berbeda), dinamakan struktur ilmenit. Senyawa yang memiliki struktur ilmenit ini ialah FeTiO:, MgTiO:, MnTiOr, CoTiOr, NiTiO:, dsb.
(8)
Struktur spinel Dalam struktur spinel (Gb. 4.11) susunan atom oksigen merupakan kubus susunan rapat. Seperdelapan dari tempat tetrahedral terbentuk dalam lapisan susunan rapat dari ion 02- diisi oleh kation divalensi dan setengah dari tempat oktahedral diisi oleh kation trivalensi. Satu sel satuan memuat delapan satuan kimia dari atom-atom. Rumus kimia dari senyawa yang memiliki struktur spinel dinyatakan oleh AB2O4 di mana:
l) 2)
Ion A mengisi tempat terahedral dan ion B mengisi tempat oktahedral atau Setengah dari ion B mengisi tempat tetrahedral, sisa ion B dan ion A mengisi tempat oktahedral.
Yang pertama (A''Bytoo) disebut struktur spinel normal dan yang terakhir (B'v(AB)vrO+) dinamakan kebalikan struktur spinel, atau struktur spinel terbalik. Struktur spinel normal terdapat dalam senyawa ZnFe:Or, CdFezOr, MgAl2Oa, FeAlzOn, CoAlzOq, NiAIzOr, MnAlzO.r, ZnAltOq dsb, sedangkan struktur spinel ter-
balik terdapat dalam ferit termasuk Fe (MgGe)O+, Fe(TiFe)O., FerOr, Zn(SnZn)Oa, Fe(NiFe)O+, dsb.
(9)
Struktur perovskit Struktur yang diutarakan di atas didasarkan hanya kepada susunan rapat ion oksigen. Tetapi dalam struktur perovskit, sebagian kation berpartisipasi dalam struktur susunan rapat. Dalam perovskit, ion 02 dan 02- membentuk struktur kubus susunan rapat, dan yang kecil, ion Tia+ yang bermuatan tinggi menempati tempat interstisi oktahedral (Gb. 4.12). Untuk senyawa ABO:, agar memiliki struktur perovskit, pembatasan berikut diperlukan pada radius ion dari atom. Yaitu dengan mempunyai radius ion rn, rs, rs dari atom penyusun,
rr]- ro: b,fi(rr* rr) Struktur didapat kalau harga / (faktor yang dibolehkan) adalah 0,77-1,0. Kalau t lebih
I{BIBS 'uorue Bdureqoq qelo r8urlrla{rp uorle{ rJep lrce{ uenles eueru rp ,rseurproo4 uorpaqrlod rJup rs€urquo{ qalo unsnsJel lelsrJ{ eaquq le8ur8uaru epqude lUaEuaurp ludep uerlrurap IBlsrJ{ JnUnJlS 'pq 1e.(uuq urEIBp uernduec uele{r uelednreur uep ueJodJaq ruolu r.uBJErrr rcEeq.req 'lpunr Eue.( yelsrrl ruuIEC
e,(uuetu>1r
t1runr
lulslr{ uule{J uurnduru3 t.Z.I 'rds
eplrqlq lelrqro qalo {nlueqrel uele^ol uele{r uep leped ueunsns sele uusrdel '(y1'y 'qg) edue:elue rp qerual u uele{r ue8uap 1e4rp Eue,( 'uaye,to>1 uul€{r leder ueunsns Inluaquou uoqJEI tuolv 'uoqJu{ IelsrJ{ grorurlod rrup nlBS qeIEpB I1IBJD lgurE rn11nr1g (Z) uesrdel
'uorpar{el{o {33
-und qeru epud 1e1up uep ,ds eprrqrq plrqro e.(u8uudunr 3urles qelo 1e1np uole derlas rur rn1{nJls rueleq'€l'r'qC urelep uullntunlrp lgados ueiur rnl{nJ1s r>1rpureur "1sp 'nqe1e1 qeurrl 'aC 'lS '(C) uelur rlrades n1 lodruolal ur€lep ue8urr Jnsun-Jnsun
uetur
rnt{nrls (t)
:rur rle,r\Bq rp ue{e{nura{rp sBqI Suei uap,ro{ Jnl)tnJls 'qeqnreq eEn[ epuqq plrqro {nlueq uep 'lelpaqu}{o uep Iurpaqe.rlol rseurproo{ {n1un lr{rpas qeqnJaq '[uolE-r.uole rJep ual?.\ol uetE{r snrpel uelErueurp rul 'uor upleIr eped ueEuep epaqJaq uep^ol uele{r r8eq urore Jprue uelu{r {?Je1 'q"pual qrqal edusrue[ esszru uuDlruap ue8uap qerelel Eue,{ e.(uue1u{r BueJe{ leder ueunsns rnl{u1s eped uelEupueqp ll{rpas qtqal unlo^ uunles epud ruole qelrunf 't33uy1 rnteradrual eped 1en1 qrqol uep Irqels qrqel rur rnl{nrts rrup eane.(ues uep 'uor u€lu{r ueEuap Jnl{nJls ueEuap uelEurpueqlp len{ qrqal uul€{r rc,(und -tualu uaP^ol Jnl{nJls er(urunrun spBd 'uolB^o{ uBtslr zped ue1:eseprp e,(uqnrnlas uele{r Eue,( :n1qnr1s 4e,{ueq rde1e1 'rur Jnl{nrls sruaf rlrpuraur lpe8ro e,nedues >1u,(uug 'uop^o{ uele{r ue8uap BpeqJeq Euu,( '1odrp uele{l qalo lBIrJal Eursuur-Eurs -Bru rJrpuas e,(u1n1e1ou-ln{alour rde1a1 'ue1n>18ues:aq Eued 1n1a1our eped e,(ueq ledep -Jel uele^o{ uele{l eueru rp 'reynlalou IBlsrJ{ rrep qe1epe ueJe^o{ Jnl{nJls ue1u,(ueqe1 '1ca1 e,(uesurq nlr uale^o{ rsuele1 'lnqasJal tuolz rJBp uop^ol rsuolpl qelo rseleqrp 'nlualJal uole ue8uep uap^o{ EJBJoS le{rJol uulu{epJoq Euel( urolu qelrrrnt BuBruepes
uep^o{ Jnl{nJls uup rlBrBral u8lu{I z'z'l 'qsp'eg8141y
"OM'€OIVB.I'€OgNeN
'€OIUS 'tOIJEg ealefiuas UJBIBp uB{nlualrp rur Jnl{ruls "OAN) 'rotze) 'uele{ntue{lp WIal Eue,( lruerulr Jnl{nJls {nluoqJel e4eut';y'g rJBp lrra{ x
'ucnlEs les ruBI
-sp COIIBI) lgrls.rored gep (uE{lEep!p) snqn{ rnlrlnrls
Zl'l'q0/
O :C 'Ef, :(D 'tJ : o
Ielsrrl
lnl{uls
z'l
1
302
Kimia Kristal Dari Bahan Keramik
v x Gb.
4.13 Struktur kubus dari intan dalam sel satuan.
(C)
Gb.
4.14 Struktur heksagonal dari grafit. Garis titik-titik menyatakan sel satuan.
satu contoh adalah silikat yang merupakan bahan baku penting bagi keramik. Struktur dasar dari silikat adalah tetrahedron (SiOa)a-. Ikatan Si-O pada koordinasi tetrahedron memenuhi keduanya baik keterarahan dari ikatan kovalen maupun perbandingan dari radius atom relatif. Ada berbagai jenis struktur silikat karena berbagai cara kombinasi mungkin terjadi di antara tetrahedron SiOa atau antara tetrahedron SiO2 dengan ion lain. Karena besarnya muatan ion Sia+ dan bilangan koordinasinya yang rendah, tetrahedron SiOa jarang dihubungkan dengan sudut bersamanya dan tak pernah dihubungkan dengan bidang bersamanya. Suatu silikat di mana tiap tetrahedron tidak dihubungkan dengan yang lainnya dinamakan ortosilikat. Yang termasuk kelompok ini adalah olivin (Mg, Fe't)2 (SiO4) dan garnet (Mg, Ferr, Mn, Ca)3 (Cr, Al, Ferrr)z (SiOa)3. Dalam olivin, ion oksigen membentuk struktur heksagonal susunan rapat yang terdistorsikan, sedangkan ion silikon menempati l/8 tempat tetrahedral dalam heksagonal tersebut. Kalau dua sudut dari setiap tetrahedron dipakai bersama dengan tetrahedron lain-
nya maka terbentuklah silikon rantai tunggal (inosilikat) atau silikat siklik (siklosilikat). Beril (Be:Alz(SiO:)o) dan kordierit (Mg, Fe)2Al:(SisAlOrs).nHzO adalah bahan galian khas berupa silikat siklik. Piroksen yang diwakili oleh enstatit (MgSiOr) dan wolastonit (CaSiO:) merupakan silikat rantai tunggal. Kalau 2,5 sudut tetrahedron sebagai rata-rata, dipakai bersama dengan tetrahedron lainnya, maka akan terbentuk silikat rantai ganda (inosilikat). Amfibol yang diwakili oleh termolit (CazMgsSiaOzr(OH)r) dan ksonotlit (CaeSioOrr(OH)z) merupakan bahan yang termasuk kelompok ini. Kalau 3 dari 4 ion oksigen dalam setiap tetrahedron dipakai bersama, terjadi struktur berlapis yang terdiri dari (Si:O.)r-. Dalam struktur lapisan silikat ini (filosilikat), ikatan antara lapisan berupa gaya van der Waals. Sebagai bahan khas yang berupa silikat berlapis adalah kaolinit (AlrSirO5(OH)4) dan talkum (Mg:Si+Oro(OH)z). Kalau terjadi kekurangan ion positif karena substitusi isomorf ion di dalam lapisan silikat tersebut di atas, maka kation K, Na dan lainnya dapat masuk di antara lapisan tersebut, yang terikat dengan ikatan ion. Contoh bahan tersebut adalah mika, KAlz(Si3Al)Or0(OH)2, K(Mg, Fe'r)3(Si3Al)'Or0(OH)2 dsr-*ahan-ini / merupakan bahan baku keramik yang penting. Kalau keempat ion oksigen dalam satu tetrahedron dipakai berima, terjadi jaringan tiga dimensi. Bahan ini dinamakan tektosilikat, ke dalam mana termasuk senyawa seperti anhidrida asam silikat (SiOr, feldspar (MT4O8), dan seterusnya.
:\
"rtllsll[ed
I {ntun uB{nEodrp tuB.{ BIBO (q) uup ruolB rElu8 uElB{! tBlsuetod (d) SI., .qC
(q)
(El
trn i!J
o o
Isruf A)
JG ?d
f
A'
c,
sllrJoal u"lBn{e{ B^\qBq ue>l4nfunuau (uB.r\oro ueuuesrad lnqasrp Iur us"rtrcsJed
(l'l)
1
/tt Z/.):t'o
'ue{eleJ eped 1n1uaqJel nJ?q Eue,( uee>lnurred uep (l) ueulnurrad rEtaua r{eFun[ ueEuap eues (y sunl) uuryreqrp Eue,( renl rEraua uup 'snurs un:n1 uelednlau (q)S I'f 'qD ruelep uellntunlrp Euef el -Jn{ BA\tlBq uulrsunseEuau ueEuap Eunrlqrp redep Euei 'srluool uelun{e{ lnqesrp rur 'tro ue?ue?a;- 'ueqeled rpet:at eEEurqas snlnfuar ruote JEtuE uBIEII ,,tto Irep Juseq qrqel uuEueEol nel€X '-,r leret epzd {,o urnuls{Bu eEnq reducuaru uep JeseqJadrp luret nepl leEues lel8uruaur rde1a1 'eserq usppBal urplEp (-./) tuolp rulue ueEuequreso{ leref rulrles ry IrJe{ qelep? rrrolB JpluE leref resaqraduatu ruun uB{nFedrp 6ue,( u,(eE '(q) SI', 'qC urepp uu>llntuntrp rlradeg 'ln{Faq re6'eqas qaloradrp ledep srluoel uBl"n{e) 'nIBq u€B{nurad z1P Inluequau Inrun uol IrEp ruolE r.lep Eurszur-Eurseu uele{r uuqesrured uulednreuf tr-ped wz nluns uer.Ieled 'urore uetelEurl ruBIeC sltl.rool uuqqrd uBp
ur;BnIeX
1.1.Z
'1 uefeq urEIBp ue{Blnure{rp q"lel ueqeq IJep seq{ legys uulzdnreu Eue,( slls"la Bluelsuo{ uup uetue8at-uuEueEal ueEunqnll '{1eq qlqel mr{ele{rp {luera{ rJep {ruelau lBJrs-luJrs re8z uelnlradrp Eue.{ J"sep uuselstued ue4elnue{lp Iq qeq tuBIBC 'se1aE undnele EurJ Irruula{ 'ualasrod eped e,(upq lUadas qeled qepnu uep sela8 teJlsJaq {rruere{ rdu1a1 .FEult rnleradual eped pquls uep len{ 'sete>1 :n1re.( lreq 8ue,( IBJIs-lBJrs rlrlruau {nuBJaI e,(uutnun Bped 'uorsge le8ues Euu,{ rolour u€p urqrnl Inlun ueqeq ru8eqas (oNrls) uo{rlrs EplJllu uep (JIS) uo{rlrs eplqJe)t leuaEuoru sunl Eue{ rpnls ruBIBp tuqrlJel qeler eueurcEeqas 'uu>lEuequra{lp qelol rs{nJlsuol u"qeq pEeqes {rruero{ rEeq nreq ueeunEEuad Sueprg 'ueun8ueq rs{nrlsuol ueqeq reEeqas eruel letes ueleun8radrp r{Blal selaE uep rde ueqel eleq 'uuunEueq {nlun eleq 'uaruas {nseurJol {rr.uuJe{ srual mEeq:eg
{luB{eu IEJIS-IBJIS I'Z
XU{YUSX NYHYfl IYf,IS.IYf,IS
l,
2.
304
Tabel
4.5
Sifat-Sifat Bahan Keramik
Kekuatan tarik teoritis dari bahan padat.
('
Arah
Bahan
10" dyne/cm))
Emas Tembaga
(lll) (ul) ( 100)
Tungsten Besi-a
( (
Perak
loo) I too) 't
(ilr) I
(0001) (0001) (lll)
Seng
Grafit Silikon
E
Energi permukaan
on
( 1 l0'l
(erg/cm')
dyne/cm2)
t2.l
l 130
2,4
il,o
l3 50
,1
6,7 3e.o
1650
t3,2 ze,o 3,5
)s 8,6 3,0
3000
2000 2000
4,6 0,38 0,14 3,2 20,5
100
1,0
70
18,8
t2Nt
(il1)
l1,l* loo)
7,3 4,4
( loo) (0001 )
24,5 46,0
(
I,60 0,43 o,2'7*
17
_11
*Hasil perhitungan yang lebih teliti.
Tabel
4.6
i
Harga pendekatan kekuatan tarik dan modulus Young dari beberapa bahan keramik pada temperatur kamar. Kekuatan
tarik
Bahan
(MN/m':)
Alumina kristal tunggal Alumina disinter (v p= 5/r) Beryllia disinter (v, = 5o/o) BoC dipres patas (vp=5Yo) Magnena disinter (v o = 5o/o) Spinel disinter (vr= 5Yo) Karbida silikon (u, = Gelas silika
Modulus Young
(GN/m')
2000
460
220-1070
380
140-280
90 540
320 300 220 250 490
ll0
75
70
72
1070
5o/o)
Gelas Pyrex
ll0
vr: void
meningkat kalau jarak ikatan antar atom berkurang dan kalau energi permukaan serta modulus Youngnya meningkat. Lereng pada yo dalam Gb. 4.15 (b) merupakan modulus Young yang memberikan hubungan antara tegangan dan regangan dari bahan. Tabel 4.5 menunjukkan kekuatan tarik teoritis bahan padat dihitung dengan
l). Tabel 4.6 menunjukkan kekuatan tarik yang diukur dari beberapa bahan keramik. Jelas dari perbandingan dengan Tabel 4.5, bahwa kekuatan tarik hasil pengukuran umumnya mempunyai harga lebih kecil dari pada kekuatan teoritis. mempergunakan persamaan (4.
Tetapi pada wisker yang merupakan kristal hampir sempurna dan gelas kuarsa yang sempurna tak bercacat kekuatannya mendekati kekuatan tarik teoritis.
Griffith menjelaskan bahwa retakan pada permukaan atau bagian dalam dari benda padat memberikan perbedaan yang besar antara kekuatan terukur dan kekuatan teoritis. Kalau tegangan bekerja pada bahan, bahan menjalani deformasi elastik dan daya disimpan sebagai energi elastik. Kalau ada cacat di dalam bahan seperti ditunjukkan pada Gb.4.16, pertumbuhan cacat membentuk permukaan baru dan sebagian energi elastik yang tersimpan dibebaskan (Gb. 417). Apakah retakan'tumbuh atau
ffilLi
uEp rsrsod Eped ;unluearet qeqnraq u EuEIu Ip c-ljt\ou-txueeu€sled Ie{edlp ..,n.,,n ,rtr,'J.1:: -u.'t 'rpsaq re1:d qe8ual rp €pereq lroel l?f,Er nEIeI nIEIreq tut ue8unqnll 'Ct7o-tr 1r'r) uueruesrad t:eq*
uEauBAer u?p lenqlp 8ue^( uenrtl {Elel Euetu€d rnln8ueru uBiuap qeloJedlp J1, 'qel"d u€lelno{ lnqesrp nlr eEJ€r{ '1nqesrs1 eEJBq reducuaul z/r(Jl)o nelEl qeled nfnuelu qnqtunl uEIe ue{€}eJ e./(qeq uB{{nfunuew (r,r(91"7):1cty eBrcH'ctx 's!l!Dl uDSuDSat iDIIS nqlo{ nqaslp {o - o eped uep u€3u38ol sElISuetul rol{uJ lnqeslp /X e}uelsuoy
-uarut
1o'v) Qu ftl'x:o *:]n{rJeq rc8eqos (g'y) ueuuesrad quqn8uaru uuEuap ue1e1e,(utp ledep uuEueEol 'uequq ruepp Epereq {EloJ nluns nupy 'e,(uleepl uelen{o{ eped trup IrJo{ qrqel uB{BleJ r€fundureru Eue,{ uequq qulud uerenlal 'se1e Ip UBSBIe IreC 'r8e1 qnet qlqal i', .o uuEurpuuqred uelunrnueru rur uu8ueEel uelusnlllad 'uE{3101 Eunln uEun13ual lntuaq u€p ue{eleJ Suetued qalo u2{nluelrp e,{uresaq Eue,{ uelelar 8un[n eped ue8ueial uEl€snued ryetre1 e,{uJeuoqes rdelaa 'uzqeq uutEeq detlas tp BlBJauI ueluuredruntp uetueEal 'su1e tp uBIEJn tuBIEC 'u?IBleJ e,(uepu uE{qeqeslp Euelnlraq letues UEI{eq uElEn{a{ 3,/\Aq3q selat ryet ueeuesrad ruelep 0./ ne1u;
q,ofoeieu',ui l-J uEp i q"PP€ ( I'l) '00I/I Y "rr{-Erl{ 'r) , r(Ju 1i7l:'o
(e
-rad uep ledepp
'g:3Q l,ig epud 'uelnlradp
Eued
:(Z't) ueBrues ('b) tunurutur qered uu8ue8aa
.u3_03 eped
rputral slllr{ ue"pee{ uep '*C>oC upqede qnqruu luplr rru{Erar E{Etu '0J qBIspE eFrrr u?{€lar Euz[ued uep *J qBlepe O:Ce l.t8 eped 3 ne[?X 'tIElEd elupetral nt (7'y) ueeuesrad uupp userues{Bplral tpetrat nupy -nueru 1nqtull ue{E uB{BlaJ
(z'v)
"{BIu o
.ZJEJE :
='t?
-r
roJuz-
(sJ
+rJ)g
:
Jg
uep'O>Jel,{g lere(s uped tpetral u?{" ue{Elar uEqnqunuad '(3) uelelar Eueluud qelo u"p 'sl+sl-tJ '(sg) 4n1uaqrel nr"q Euu,{ uuelnurrad tEraua u?p (s3r) uu{s€qeqrp Eue,( rEreue qelulnt eJulue ue8unqnq qelo uelnluallp 'Iepll I
'uuqBq uuulnur.red
I
'uB{ular Euu[uud dupuqral suqeq 18reue uBquqnred
Ip uEp ruul8p !p {llBure{s uE{Bleu
LI't'qJ
I
I
9t'}'q9
]e)EJ qalo
uels?qaqlp lnsete
€teua, s
+s.l:,i
'.q leJeJ eu e:e1 lelSurueur r8Jeua
lt.
C
\
,O,U
r!
\
o 0q
7e)eJ 3ue[ue6
d o
tct:t.q
l0
leJeS ?ueJeI
I
lelSuruaur ueelnurad rBreug I I
IrueleuIBJIS-IEJIS
90t
l'z
306
2.
Sifat-Sifat Bahan Keramik
patahnya. Biasa harga ini berbeda dengan harga teoritis. Untuk keperluan perencanaan sangat penting mengetahui harga Krc dari suatu bahan. Harga Krc dari keramik yang getas adalah kecil, untuk gelas lebih kecil dari l, untuk alumina 5, dan untuk zirkonia yang sebagian distabilkan kira-kira 7-10 yang merupakan salah satu harga terbesar dari keramik, satuannya adalah MN;rrz. Harga Kr6 untuk baja kira-kira 70 MN;rlz yang jauh lebih besar dari pada harga untuk keramik. Sebab dari perbedaan ini ialah bahwa di dalam logam, sebagian dari energi yang diberikan dipakai untuk deformasi plastis yaitu untuk menggerakkan atom-atom yang membebaskan pemusatan tegangan.
2.1,2
Kekuatan dan struktur
Dari uraian di atas telah jelas mengapa kekuatan keramik sensitif terhadap struktur" Faktor utama yang mempengaruhi struktur ker:amik dan juga kekuatannya ialah kehalusan permukaan, volum dan bentuk dari pori, ukuran dan bentuk butir, jenis dan bentuk fasa batas butir dan cacat yang disebabkan oleh tegangan dalam seperti halnya tegangan termal. Gb. 4.18 adalah satu contoh yang menunjukkan hubungan antara keporusan dan kekuatan bahan yang disinter. Pada umumnya kalau kekuatan pada keporusan nol adalah oo, kekuatan pada keporusan Ve dapat dinyatakan,
o:ds
€Xp
(-bVr\
(4.5)
di mana oo adalah kekuatan pada keporusan nol dan b adalah konstanta. Harga b berkisar antara 3 dan 11, umumnya kira-kira 5. Gb. 4.19 menunjukkan hubungan antara diameter butir rata-rata dan kekuatan lentur. Hubungan yang paling sering digunakan antara diameter butir (d) dan kekuatan (o) adalah:
o:o**kd-t/2
(4.6)
Ukuran butir (um) 250 I
E
z
2
a I
500 100 50
20
2N ao( 150
X
a
100
{
o
*
-<0
.L
aB
d ,jt o
0
0,
54
r
0,2
0,3
(Jkuran butir;-tiz !tm-' tz,
c:
0 0,r 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
r:
Fraksi volum dari pori
Gb. 4.1E Keporusan dan kekuatan lentur alumina.
Gb.
4.f9
Dipoles Permukaan dimesin
Pengaruh ukuran butir terhadap kekuatan MgO pada 20oC.
l2dal EuB^ ugunrnuod 'uIBAol uuqeq qalo uB{Buus{BIIp ledep {EpIl Ewd 'nreq Eue,( {lulol u?qeq reEeqes 6Eur1 JnleJedual eped ueeunEEued usul{Eunrua{ Iefunduraur uBp 'Brrur{ uBIIqBlse{ uBp I?IxJel uBuBqsla{ I{IIIueu IIIU?Ja{ luulqecedtp ledep unlaq qrsBru uBsBlaEel uep u€lBnqlued urcpp usqspsBured ederaqaq undnepl(\
f8up rnluradurel epud uBlBn{eX
V11Z
(-ruI'u'E{) Euno^ snlnpohl
'(uul -ul rnlluls) uelE^orl lBlslr{ UBP ec/ ruu8o; puq Eunol snlnpou uup uusure{e{ Brulus
o0l
uuiunqnll 1Z't'qC
lY -" rd Ev'.pav :i.):' --' nJ
.
a
qsuli dul ,u l" Ialro
zoI
/
X o 7l o 0, A'
x
s\TD
0e
,r!,}.sp"
'lelsrJ{ uel"{r uep sluaf qalo tqnreiuadtp tnqelaltp ueurJeds{e uJ?ros Eue,( Eunoa snlnpou uep ueseJa{al BrElIre nlueual ueEunqnq ledepral0Z', 'qD ru"lup uu4>1ntun1tp Iuedes ufulnfueles '{IIIrEre{ {nlun 0S-O€ uep uruEol {nlun € relp{es resr{Jeq il ?ueltr \p'ulH-to'(g) sra>1ctn uesula{a{ ueEuep qeled ue8uuEal urelue uuEunqnq BpB €/(qeq Inqele{Ip slrldrua sruJas tdela1 'e,{u1tsg IBJIs-lpJrs ueEuap lnqesJel lF[nJ sasoJd tlryruaur Eue,( uesera{a{ BrBluB slllJoal eJecos uel8unqnqEueu {e{as Js{nS '{Ilsule Is"trrJoJop 1ln1puaur I8{ol uPIEler ue4luqqe8uetu 1uq 1e,(uuq urcpp {IIrrcJe{ Iuedas sup8 ueqeq eped ueuulaua6
'1 uut8ug
tu"pp uulsela[rp qulal Ir]snpul IuBI"p rc1edp doou; uep IIeuIrg 'sra{rl1 uesere{a{
uernln8uad erec ue>lEuepos 'sqoy4i uuwra{e{ q?l"I BJ33 nles qelus 'epaqraq Eued rserrrJoJep zrec ueEuap ue:1de1a1rp qBlal u"seJelarl uzrn>ln8uad erec edereqag 'u?qgq ueeqnurred eped stlseld Is"IuJoJap depeqral ueq"q ueu"qel uern{n qel"pz ueffiJe{o) 'rEEurl Eue,{ e.(uuesero{a{ ue8uap {IuIeJo{ ueqeq suq{ IJlc nles qBIEs qBI"p? '(6 sqolN uesure>1a1)
unpunro{ u"p (0I sqolN ueserala4) uelut HIIIlup Eue,( ueserale;
ussBJa{ex e'l'7, 'ue1de.tuqtp ludup 1ep1l rllnq suleq qelo ue{epr uelequrered ieqruuqEuad uep 'se1a8 InPIau >leraEreq qepnu ue{Bleg 'unJnuaru {Ilu?JeI uulen{el ?,(uunun eped uleru rllnq s313q eped 1n1uaqre1 sule8 luedas leJrsJeq Eue,{ use; nzpl 'qoluoc pEuqog 'u,(uue1en1a1 depeqral snt.ras Eue,( qnreEuad ue{rJaquau {rur"ro{ Jllnq seleq u{EIu lnqasJal uuselaluad IJBC 'lnqasJal Jllnq seluq rnleleur uelJeqosrp ueEueEel uep Jllnq seleq eped llueqJaq uB{B €l 'nlueua} Jllnq upud rpufrel {eleJ nBIB) '1tca1 z8nf e{uruelup Ip l"deprol Eue,( uelelal ueJn{n e{BIu 'lrra{ Jaleurarp rcfundureru {ILuBra{ 4nluaqurad Jllnq nep{ et\qeq uu11nlunueur pl ieql{V 'lelEurueu uelen{o{ Jllnq uurn{n e,{upcaEueru ueEuap Bt\qeq 'lnqosJel ueetu 'elu"lsuol qelupe 4 uep'o Puelrr Ip -esrad uuEuep ualensosel ue>11n[unualu JBqtuBC
I!u?{3ru leJIs-l"JIS l'Z
Lot
2.
Sifat-Sifat Bahan Keramik
100 ,
80
o
HS-130
60
do
=X
l0
l2
t4
Temperatur (X 100.C)
(Ketakmurnian pada HS_l l0)=(ketakmurnian pada HS_130)x l0
Gb-
4.21 Kurva kekuatan (o/-Temperatur (?) bagi si3Na-Mgo yang dipadatkan disinter (1 psi:0,07 kg/cm2).
dan
dari kekuatan dan deformasi plastis sering juga ditemukan dalam bahan keramik pada temperatur melebihi 1000'C. Gejala deformasi plastis yang meningkat menurut waktu pada tegangan tetap pada temperatur tinggi, disebut melar (creep). Melar adalah suatu gejala yang rumit yang melibatkan pergeseran pada batas butir, dislokasi dalam kristal, difusi dari pori dan lainnya, yang secara terperinci telah dijelaskan dalam Bagian I. Gb. 4.21 menunjukkan kekuatan pada temperatur tinggi dari spesimen Si3Na yang dipres panas, yang sekarang menarik perhatian khusus sebagai bahan tahan temperatur tinggi. Dalam HS-130, MgO ditambahkan sebagai bahan pensinter untuk Si3Na. Fasa gelas terbentuk dalam jumlah sedikit mengingat pertikel Si3Na yang tak dapat disinter. HS-ll0 adalah spesimen yang mempunyai komposisi sama seperti di atas, tetapi mengandung CaO sebagai ketakmurnian pada MgO. Dari gambar jelas terlihat bahwa kekuatan temperatur tinggi ditentukan oleh fasa terlemah dan yang paling mungkin berdeformasi di antara fasa lainnya dan bukan ditentukan oleh fasa utama yang merupakan bagian terbesar dari bahan.
2.2
Sifat termal Semua keramik boleh dikatakan dibuat dengan melalui pemanasan pada temperatur tinggi dan sejumlah keramik dimanfaatkan karena sifat termalnya yang unggul, seperti sifat tahan panas, hantaran panas, ketahanan terhadap kejutan termal, dsb, Jadi, pemahaman secara mendasar mengenai sifat-sifat termal dari keramik ini penting. Di bawah ini dijelaskan sifat dasar termasuk titik cair, kapasitas kalor, pemuaian termal, hantaran termal, tegangan termal dan tekanan kejutan termal.
2.2.1 Titik
cair
Titik cair dari kristal adalah temperatur di mana energi bebas Gibbs dari fasa padat dan fasa cair (G:H-TS) adalah sama. Sejalan dengan itu titik cair tidak dapat ditentukan dari analisa sederhana pada fasa padat saja. Tetapi pendekatan berikut ini rang menjelaskan mengenai titik cair secara intuisi dan mudah dimengerti hampir mendekati kebenaran.
I
-l'0NO
F
Titik cair atau temperatur penguraian (oC) Npaa 6@oN
37;59
-l s
F
F5 d
x !J
€fi.ssFEEsss; ,E,3
=: s ,l D
o
h
?zb=N
N
6 h- Ai .
^
Noo
o
?2222
5 [.) |.)
@z
rs oo
o E
-2
N
N
a
U)
o
IJ
!9 { 19
0c
?
2-
ir< pp
^
tE
i-l-i 292
FZ
7o
oz NZC
v o 6 o 6-t! ^0a(J
() r tD AL'':. N A ;,ED
bs
" t! @ U N
O
A NJ
(A
P N
T1 q
(J
':' 0o
N
"6
s l. oi; v
a?
ots ;(J
"Pi.Y oE'i3
- ,-e.ii z-
o o
N
6
z 6
!.ew.nYYt z3Nl{N{::l
o
5
orro
z>
a 0€I
l9
N
x !9
IJ
a
r!
a
.( 'F' ::U
X \J;A N
-Fg A No
hh i"
rA
*l CA
-l
A'
U
{"?^?U?'i ::N-'ku - 5' -
rt'rt'
Ua
o
N'e"
a'
oc?^
u-' ?P P-
-l ! D U
IErurs]
60t
l€Jts z'z
2.
310
Sifat-Sifat Bahan Keramik
Menurut Gb. 4.2 yang menunjukkan energi potensial antar atom, jarak antar atom pada temperatur OoK adalah do. Dengan meningkatnya temperatur, amplitudo getaran termal meningkat pula dan titik pusat nyata dari getaran termal bergerak menuju d yang lebih besar, akibat kurva potensial yang asimetri. Ini berarti, jika jarak antar-atom bertambah, akan menyebabkan pemuaian termal. Selanjutnya, temperatur yang getaran termalnya menjadi terlalu bagi suatu atom untuk tetap tinggal di tempatnya dalam kristal, dinamakan titik cair. Sejalan dengan itu ada hubungan erat antara kekuatan atav gaya ikatan antar-atom titik cair kristal. Sebagai contoh kristal oksida yang memiliki kation valensi tinggi seperti ThOu dan HfOz mempunyai tarik-menarik Coulomb yang kuat antara ion negatif dan ion positif, dan titik cairnya tinggi (Gb. 4.22). Selanjutnya, kristal kovalen dari karbida, nitrida dan unsur tunggal memiliki ikatan antar atom yang kuat dan titik cair tinggi.
2.2.2
Kapasitas panas
Energi yang diperlukan untuk menaikkan temperatur l"K dari bahan disebut kapasitas panas. Harga tersebut pada tekanan tetap disebut kapasitas panas tekanan tetap (Co) dan pada kondisi volume tetap disebut kapasitas panas volum tetap (C,). Satuan C, dan C, kal.mol-t.der-r. Kapasitas panas per gram (cp, c,) disebut panas jenis. Biasanya C, dapat diukur sedangkan G dipergunakan dalam studi teoritis. Dalam kristal ada hubungan, Cr-Cu:t KVT, di mana f adalah koefisien pemuaian volum, K adalah modulus elastik volum dan Z volum molar. Perbedaan panas jenis itu kecil biasanya dapat diabaikan, tetapi pada temperatur tinggi perbedaan tersebut dapat berarti. Seperti ditunjukkan dalam Gb. 4.23 untuk beberapa bahan keramik, kapasitas kristal pada 0"K adalah nol, kemudian meningkat menurut temperatur dan menjadi hampir konstan pada temperatur tinggi. Harga tersebut kira-kira 6 kal'der-t per gram atom dan tidak tergantung pada jenis kristal. Ada dua mekanisma dari penyerapan panas oleh krisal, yang pertama adalah oleh getaran atom yang kedua oleh pergerakan elektron. Umumnya yang pertama relatif sangat besar. Dengan mengumpamakan semua atom dalam kristal bergetar secara harmonis pada frekuensi tunggal yang sama, secara teoritis Einstein menurunkan harga G sama dengan nol pada temperatur nol derajat Kelvin dan mendekati harga 3 R (5,96 kal.mol-t.der-t) pada temperatur tinggi. Debye mengumpamakan bahwa ada distribusi tertentu pada frekuensi getaran atom dan menurunkan persamaan yang men-
jelaskan kapasitas panas terukur lebih baik dari rumus Einstein.
Ps !a dt'l oo
Mgo
----JR-----
6 o-
)
E4 d
a3
sic
--e=*1---i1*:r-
I
",';;FiF"*---',f-AI2or Mutir .rtr 'fr'
s2 8l go -2m -
100
0
t00 200 300 400 500 600 ?00 800 900
1000 I r00 1200 1300 1400
Temperatur (oC)
Gb.
4.23
Kapasitas panas beberapa bahan keramik pada temperatur yang berbeda.
't-J) rIBr {llg
uBEuep (D) EuBfuBd uu.rBnured uelsgao{ ErBluB
uB8unqnH
W\.qJ
(3") :tec :IIII
wz zotzoag
I
a
ac OI
zoJH a-
z6q uep gEyl
OrS
x
i€oaNI'I
O!
sra
9.
oB3
o 07, 3
ao:JeJ
\,rrs
910'0:'J xi) LZO'O:'Jy.?o
5CE
3 E.
$
0t;
e E.
0091
008 I
-,__.OuZ
s€B
rO:[V?g iOlIEg
0c
otx si<
.loY^. ,o,", loqr"* -'a\_olru
fotze) loo.tvalt'olreJ, r ?
'o':)
Arrir, 'J5,f-ire ,
.,O'tVrI uep ,9z1yu7
,3n*r
I
o
T{ ' 'O'al
Ir,l.rr,* ,OzeJEN tOeI!'I
IBrrrrel uErsloE Buar?{ Iuo}a rBlu? {Eref ?fuJ"saq-qBquBueq qalo IrBIqEqasIp Pural uepmuad 'JrEc {llp rcua?ueu ueselefuad BpBd efulunlaqes ue{u{nue{p I{BIer Iuadas
'F!\!__,
(8'?)
\rp
)t-
"ffi)i:o
(t'v)
r_Jop uenles uuEuap ln{IJeq ruueuresred ruBIEp u"Ilsrugaplp (m) Euutued uerenrued uersgao{ uep (/) unlo^ uerenurad uelsgso) 'letirrol uercnruad lnqasrp rnleredural uelelEutued llnrgEuau ueqeq aunlo^ u"qequrcuad eptag IBruJel
uBlBnrred e'z'T
'Bprs{o seleE srual 4e,(ueq IEBq U g uEreq IrBp IIB{ 56'0-l'0 quppu seleE rsrsuaJl rnleradual qeA\eq 1p ll{lpes rnleradural eped seued se11sedu4 '1de1a; 'seued selrsedel IBrl ru€lzp ueleunE:adp rypI IBlsIr{ €uq eueq;spas uernle 'ntl Buer?{ qelo 'lelslr)t ruelep e(upq luadas JnluJel eJBJos unsnsJel 1ept1 suleE ruelup tuolv
'lBlqlr{ urBIBp uorl{013 uB?p -€a{ u"qeqn-rad qalo reuesrp €uere{ ') 8I I eped (rgeag) tllauEeu lrrelep +€ed uep +zed rJBp Jnl?Jal {el-JnleJel rsuruJoJsueJl IBq urepp tedurn[tp seued seltsudel trep resaq uuquqnred 'rdu1a; 'lrce{ qelepe ueqnrnlasa{ ereoes {Bllntu eEreq ruupp ueqeqnrad rde1e1 'zsren{ IJBp g/-rc rsrsuerl uEI"p l?qIIJal uep uru[4 qelupe g:ourtlod tseur -JoJsuBJl qayo seued selrsede4 ueqsqnJed 'ueqeq Enlues rtdureq Inlun uu{ertlredtp ledep rEEurl rnleradurel eped seued seltsedu4 'sel€ Ip u")p{nue{Ip IiBIel glredeg Ieurrel
lBJrs z'z
312
2.
SifarSifat Bahan Keramik
dari atom dalam medan potensial asimetri. Pemuaian termal struktur
sederhana
sangat tergantung pada kekuatan ikatan antar atom, karena perubahan dalam jarak
ikatan antar atom berhubungan langsung dengan pemuaian termal kisi kristal. Demikian juga hal itu sudah tentu berhubungan dengan sifat-sifat kristal lainnya. Gb. 4.24 menunjukkan suatu contoh. Hubungan itu di mana hasil kali koefisien pemuaiaan panjang dengan titik cair adalah tetap, dapat diterapkan untuk banyak kristal. Tetapi bagi beberapa kristal yang memiliki struktur rumit seperti silikat, pemuaian termal atau penyusutan termal disebabkan oleh sudut ikatan antar atom (contoh, sudut Si-O-Si) kadang-kadang jauh lebih besar dari pada yang disebabkan oleh getaran termal. Terhadap kristal semacam itu, hubungan sederhana di atas dapat dipergunakan. Kristal yang bukan sistim kubus memiliki susunan atom berbeda menurut arah, oleh karena itu memiliki pula anisotropi dalam pemuaian termal dan juga dalam sifat lainnya. Kebanyakan keramik mempunyai isotropi dalam pemuaian termal walaupu terdiri dari kristal anisotropi, karena sifat-sifat adalah sebagai rata-rata dari keseluruhan bahan polikristal. Dalam hal ini koefisien pemuaian panjang dari bahan polikristal kira-kira ll3 dari koefisien pemuaian volum dari kristal pembentuk. Transisi fasa kristal sering disertai oleh perubahan volum yang besar. Pemuaian yang abnormal diikuti oleh transisi a-B dari kuarsa dan kristabolit dan penyusutan besar disertai oleh transformasi monoklin ke tetragonal pada sistim zirkonia umpamanya. Table 4.7 menunjukkan koefisien pemuaian panjang dari keramik . Gb.4.25 menunjukkan contoh khas dari kurva pemuaian termal dari gelas. Pada temperatur lebih tinggi dari temperatur transisi gelas (7r), koefisien pemuaian meningkat sangat dan di atas temperatur pelunakan gelas mudah sekali berubah bentuk. Tabel
4,7
Koefisien pemuaian termal rata-rata untuk beberapa bahan.
Koefisien pemuaian panjang, 0- I 000'C
("C r/
Al2o3
Koefisien pemuaian Bahan
l0o)
ZrOz (distabilkan) Celas silika difusikan
8,8
9,0
BeO
Mgo
Gelas silika kapursoda
13,5
Mulit
Spinel
7,6 9,2 10,0 4,2 4,7
Tho2 UO,
Zirkon SiC
TiC
panjang,0-1000'C
i'6"''x ro) --t ("C-' .l0o) 0,5 9,0 7,4 6,0
Porselen
Refraktori lempung api YrO, TiC Cermet TiC BoC
55 9,3 9,0 4,5
70 c0
60 50
6O dv s'l
trh U!
40 30
20
l0 0
T.
200 400
600
Temperatur (oC)
f,
Gb.
4.25
Pemuaian termal pada gelas.
l
]
V lr
I l:
(y) rnleradrusl
000t 008 009 00, 'rrnJuJunJu Bpls{o
Elsul
lBuual
IBEEunl
sull^ll{npuoy gz'n'qi)
002
(9961) ,fiaEut1 d, a3'I (9961) ,tra8ut; 4l eel
o o
(IS6I) uBu.Iag .
x o-
r'0
5 lo
o
rl;
ts
tl l
| ''o L
IE
r
:a; 3
o L l
1
.)o000I n€le Epud ISEI te{Surueru uBp 'xo0t sElE rp nElu rp sB1€ lEdep rur u"q€qnJed lnJnuau ledeo lz8uus le{SuIuJru Sunrapuar uup EpEd rlequo{ unJnuau 'rnleradural ,qepuar leEuBs JnlEJodrual Eped IrJa{ lEBuBs Bultunle IELuJal uurulueq 97'n 'qD LuelEp u€{Inlunlrp rgodes '{IIuEJe{ ruelep IeuJel ueJelueq ISEq uuuulad Ie^unduau uouoJ .u?Ircqerp 13dep uoJl{ele Euam{ €^upluJal usJBlusq 8uu.( rolelosr qeppe {ILuErax .lelsrr{ ru€pp s€qeq {?JaEJ3q 8u€6 uorl{ele qelo uE{qepurdlp seuEd BUaJE{ 'Jeseq qelepB ureEol u€p Isrurol u?J€lueq €furunurn eped 'uoloJ lnqoslp ue{unlu€n{Ip Euef, lrleu8eruort{ele Suuquroleg 'luereq leBuBS rpe[ueru {IleuEeruorl{ale EuEqurolo8 rJEp rserpeJ u€Euep seued ueqepuldred IEAUII Inl?Jedruet epe4 'uouoJ lnqaslp uup 'rsusrluen{Jal Ie{lg"d 't33ut1 usledace{ eped {eJeAJeq Eue[ IeIIUed IESsqes IUI lllsele Euequrola8 deSSueEuaur ueEuec 'IsI{ ISBJqI^ euole{ purel Is{npuo{ qeppe IUI 'qep -uer Jnleled111el qeJoep ugp IEBuIl rnlgJedulal qeJozp EpEd Iuole IJEp Ielursl ueJplea urBIBp uuepoqJed eueJBI s€ued ue{snJouolu {llselo Sueqruolsg 'uoloJ uep ISI{ u€J€laE nlIE[ 'lEIuJel Is{npuo{ I8€q IEJeue €,\^Bqlrred €EIl epe Wped |ez ru€leq 'uor1>1a1e
' op -b Jp'-r--lP 'P
(o't)
'I Jepr -lop . r -tuJ . IEJ uenles ueSuep IElrrrol Islnpuo{ uarsueo{ qepp€ ry 'JnleJedtual uetper8 ue{In[unuou xpllp eueru Ip '(6'7) ueeures Euedueued senl rnlBla[u D seuud tSreuo s1n1g 'e[es ISBIper UBP IS{nP -Jod r{elo uu1e1e,(ulp ,r qEJe eped
v
-uo{ dn{"Juer.u el(uer{ IrrueJo{ ruBIBp seued ueqepurdre4 'tunlun Br?3es s€ued uet{Bp -urdred sosoJd urelep leqrlJal runrun BJB3as lnqesrel uluslue{elu eEIloX 'ISEIpBJ uep 'rs1a,ruo1 'ts1npuo1 nlIB,{ 'etusluu{eru rues?Iu uEIl ueEuep uelquputdtp seued
fsrrrrells{npuox i'z'T Ieurrel
teJrs z'z
2.
3t4
Tabel
Sifat-Sifat Bahan Keramik
4.E Konduktivitas termal beberapa bahan karamik. Konduktivitastermal(kal/det/cm1/'Clcm)pada
---f---0,072 ro{-J-
Al20r BeO
Mgo MgAlzOr
Thor Mulit UOz,oo
Grafit
ZrO, (distabilkan)
,525
,090 ,036
,02s ,014 ,024 ,43
,0047
Porselen
,0048 ,004 ,060 ,004
Refraktasi lempung-api
.0027
TiC Cermet
'08
Gelas silika difusikan Gelas silika-kapur-soda
TiC
1 L014
,ooo"c---
0,015 ,049
--
i
1
I
,0r7
Looz l
i
1 I
,009 ,008 15
,0055
,006
,014 ,0045
I
,0037 '02
i
l
dihubungkan dengan perubahan panas jenis dan menurunnya lintasan bebas rata-rata oleh antaraksi fonon dengan fonon. Meningkatnya hantaran panas pada temperatur tinggi disebabkan oleh foton yang terutama penting bagi bahan tembus cahaya. Tabel 4.8 menunjukkan konduktivitas termal dari beberapa bahan keramik. Konduktivitas termal yang tinggi ditemukan pada kristal yang terdiri dari unsur yang berat atomnya hampir sama dan mempunyai struktur kristal dengan gaya ikatan antar atom yang kuat. Pemindahan fonon sangat mudah terjadi. contohnya pada BeO dan intan. Dalam gelas yang berstruktur sebarang, pemindahan fonon sukar terjadi dan konduktivitas termalnya kecil. Hantaran termal dalam porselen adalah kecil karena fonon disebarkan oleh batas butir dan oleh pori.
2,2.5
Tegangan termal dan tahanan kejut termal
Kalau satu benda padat ditahan bagian luarnya dan temperaturnya dinaikkan dengan A7, maka terjadi tegangan tekan (o) dalam benda padat itu karena penahanan
pemuaian termal.
o: -E.aAT
(4.10)
E adalah modulus Young benda padat, dan a koefisien pemuaian panjang. Dalam hal pendinginan, tegangan termal o ini berupa tegangan tarik. Pada umumnya tegangan termal timbul kalau setiap bagian benda padat ditahan dan tidak dapat bergerak bebas. Sebagai tambahan terhadap perbedaan temperatur, tegangan termal dipengaruhi oleh laju perubahan temperatur, oleh hantaran termal dari benda padat dan oleh bentuknya. Sebagai contoh, temperatur di bagian tengah dan di permukaan pelat akan berbeda. Kalau temperatur permukaan adalah 15 dan temperatur di bagian yang tidak menerima tegangan termal adalah [, maka tegangan di permukaan (tegangan tekan kalau 7"<.7|,) dinyatakan oleh persamaan (4.11).
Ea (7,-7,) o:.l-lt
(4.11)
dengan I sebagai perbandingan Poisson. Kalau tegangan termal melampuai kekuatan patah (S) dari bahan, maka akan ter-
:ilqasal ueqeg 'luruJel Ereras ISelIs{oIp q€pnu qlqal uoJ}{ala [ca{ 63r rlrpruau 3re.i ueqeq tupleg 'qepuar e,(u1rr1sl1 s"lhll1npuol eEEuqas :e1ns leEues Islnpuo{ e:rd a1 {nseru uoJl{ala .ruEz tselts>1g 'Is{npuo{ ulrd uep Isuep^ eltd eruluu (69) resaq Eue.i r8raua qBIeJ Epe Jolelosr epe4 'r8Eurl Eue,{ IIllsII sellAll{npuo{ tui(undureur e.iueuare4 uep qrpurl Suudunl uet8eqss Is{npuol ettd uep Isuals^ eltd rueEol tuEIeC 'rs{npuol elrd lnqesrp rEroua ultd e{EW '{Irlsly uzlltseqEueu uep >lure8req seqeq 'pturel rselrs{a eual?{ e.(ur>lnseuaur Eue,t uoJllala 't8Eull tnlerodrual eped tdelaa 'rsuop^ eld sele rp rErauo e11d urepp uorl{ala tudep:at {€pll {elinut 1ou :n1u;adua1 Ep€d '{lJlsrl ueretueq zpzdel uu8uequrns uelHaq{ueu {Bpll lnqasrel 1eq 'n1t ?ueJBX 'rEuepqrp uoJl{ala rrep s€qeq uelere8 uep 'tsIIp rol{npuo{Iues uep JolEIosI rJBp rsuale^ elrd urepp 1e1Eu1t enrues 'IIlEueIs Elef,Js uelsllnllp Eue,( 'rueEol uep Jol{npuo{nuos 'Jol€losr uep eltd rnl{nJts uellnlunua:uu LZ','q9 '(Euurepai elrd) ue{urzrrp 8uB,( lEraua 1e18u1t eduel quraep uep (ettd1 nulluo{ eJBsas u?{ISnqIJlsIpJel uep ueEuelnEuad nlens tpe[uai.u 'e1erllaq uuunsns urclep BpBJoq rrdueq Euef,
1e4Eur1
'tslelelue
qeltpetrel'ulel suIES ruole Bu"tu 1p'1e1srr1 LuBIep uoJllelo r6:aua te:13uiI nles ue1l€{aplp tuole nepl rderal 'lsp J"p'd's PlIqjE nlte.i 'tlut Eutltlalas nlueilol I€lrqJo eped uelleduottp qesrdrat 3ue.i ruoie epeo
ueepua{ uelrleqrad 'uoJl{ala qelo
{iltsll
uojl{el:J'lElsIr{
IUBIBp uoJl{ele
uEJEluEq reuaiuau tlla8ueur
{nlun
{Hlsll uBrrturq uEp r8raua u1g4 l'E
Z
'rur qe,t\eq rp uelselatrp p.iuresep dasuol Iul Ierl reuaEuaru rlra8uau qlqal {nlun 'ueqeq Intuaquau 6ue.i uot nelE tuolE I)tllltulp 8uu,( uorllalo uen{ula{ qolo ue{nluellp nll lluorl{ela IIurBra{ lnqaslp 3ue.( uuqeq rJup leJrs ue1e,(ueqey 'lsp 'uo-I Jollnpuo{ nele lauEeru '{ur{elalp 'lo]{npuo{Iuas 'rEEull {rrlsll Jol{npuo{ :l€JIsJeq n1re,( '>ltteuaut Eue.( 1e;ts re,runduaur ue{ntuallp Euerelas Bpglns uep Epls{o {nselrrJel €^\?.(ues qelurnfas tdetal 'erue1 6ue.i n]IE1't 1elas rsolosr ueqeq rc8eqas reludrp {ItueJe{ 1pe1 'slt1erd eJef,as IIJISII relueq8uau I€prl lrrueJarl ue1e,{ueqa1 'esren4 sulaE uep B{Itu 'eulurnp epzd lsqllral tuadaS
tauE8ru uBp ,Ilrlsll
tuJls
e'z
'rrod qalo up{rsusleleJtp ueEueEel BUaJB{ 'p[ad Euu,( uequq eped rrup rEEult q1qe1 plurol 1nte1 ueueqel I{IIrueu uod EunpueEuour Eue,( ueqeg 'ICS1 U,(uuOSSrO4 ue8urpueqrad uep qupueJ 3uno1 snlnpou '1tcs4 Euefued uetenured uatsgooy (Z uelenley (t EIJalIl{ Iqnueureur
uep
'rE3u11 Ierurel
uurelueq uep 63u11 qeled 'JBSoq Ur reEe 1n1uaq
snJ"q ueqsq rde1o1 'purral uelntel ueeun8Eued Bpoletu uep ISIpuo{ lnJnuoru qeqnJeq y rsenprraEuad ueeuresrad 'y ueEuap ue1e1e,(utp e,(urumun 'purrel 1n[a1 {uleJ uBuBqel uorsueo{ lnqesp 8ue,{ uep 'ueqeq IJ"p s?q{ eEreq uelednJatu IUI'r'LZV
o?--rrr*-[V:y -(7/- I)S
(zyv)
:ln{rreq rcEeqss'(1 1'7) ueetu -esred yep ledeprp ('{"JV) 1e1er uduel slrllJollp ludep Eue[ tunruls{Blu rnleladrual ueepaqJed 'uueqnurrad eped rpelral {uel ueEueErel eueJ?{ 'ueu6ulpuad erueles
qeced qepnru {rruBJaI nll ?ue.IB) 'I{?puar e,(u1tre1 u€13n{e{ uelEuepes 66u11 qeppe
{rueJe{ u?{a1 uel"n1O1 U,(urunun tped 'qe1ed uulqeqa,(ueur Eue[ uu1e1e; lpet leu8etu uep
SIE
lulsrt TBJIS
EZ
r2.
316
Sifat-Silat Bahan Keramik
Pita konduksi
,%,
Celah pita
Pita valensi
(a)
Isolator
(b)
(c)
Semi-
Logam
konduktor En>2eY
Gb.4.27 Tabel
2> Er>OeY
En=OeY
Penyajian skematik dari pita energi dalam.
4.9
Tahan listrik beberapa bahan pada
temperatur kamar. Tahanan (ohm-cm) Logam: Tembaga
l,7x l0 lox 10
Molibden
5,2
Tungsten ReO. CrO2
5,5
Semikonduktor: Karbida silikon rapat Karbida boron Bermanium (murni) FerOa
6 6
x l0-6 x l0-6
zxlo 3
6
x l0-5 10
0,5 40
102
Isolator: Gelas SiO, Porselen steatit Bata lempung api Porselen voltase rendah
dinamakan semikonduktor yang mempunyai hantaran listrik di antara logam dan isolator. Jumlah elektron yang tereksitasi bertambah menurur temperatur, dan hantaran listrik semikonduktor dan isolator meningkat pada remperatur tinggi, sedangkan dalam logam bersifat khas menurun pada temperatur tinggi. Tabel 4.9 menunjukkan contoh tahanan listrik dari tiga jenis bahan.
Si (E:e:l,l7eV) dan Ge (En:0,66eV) dari kelompok IV khas merupakan (En:|,3 eV) dan Ga As (En:1,4eV), yang juga merupakan senyawa kovalen yang kuat antara kelompok III dan IV adalah semikonsemikonduktor, sedangkan InP
duktor yang berguna. Sebagai tambahan terhadap bahan rersebur di atas, Zno, Sno2, Cu:O, V2O5, ZnS, SnS, ZnSe, ZnFezOq, Fe:O+ dst. menunjukkan sifat semikonduktor. Sedikit ketakmurnian dan cacat yang terdapat pada semikonduktor memberikan pengaruh 1'ang drastis terhadap konduktivitas. Ketakmurnian menghasilkan tingkat energi baru dalam pita terlarang dari semikonduktor dan merubah konsentrasi pembawa. Sebagai contoh kalau P yang memiliki satu elektron valensi lebih daripada Si, ditambahkan pada Si, tingkat kelebihan elektron menjadi tepat di bawah pita konduksi (Gb. 4.28(a)). Elektron dalam tingkat ketidakmurnian ini (tingkat donor) mudah dieksitasi ke dalam pita konduksi. Semikonduktor di mana elektron (pembawa negatif) memberikan sumbangan terhadap konduksi listrik, disebut semikonduktor
(J"oot),
or
()"ool) , ot (J"ot)
,
()"vd tz'o
t
zo
zo
6t
()"oot) z
-n3 i
ot -
(J.ooz) ot , ().00t) r 0t-r 0l " t5.ooir; ;; : ,_ (, ru).r uqo) i {lrt{elelp €lu?lsuo)
*3v *3v +eN
*l'I -H I
(so'o'go'o=x) k' o> x > I'0)''zo''Ile:)
oISH;nJ
tltBvqu raSv
€otlvll.oteN (gt'0>x) "c''o'.tl', ood.H)
IsnJlp
uol
'e,tuJsn;gp uor uup fepud
trlort{alE 0I., IaqEI
srdelraq JnDlnJls nele ue8unqnqraq Eurps Suel ue8urrul rmp
rs{npuo{
ueseturl
r€^(undruaur 3ue,( rn11n:1s rle1epe eErta{ Eue_L ' (0 I ', IaqEI) uellrqelsrp 1Ey lrup r8Eurl
rnleredrual JnDInJls Eueru rp 'sIrEVqd qeppp rur sruaI seq{ qoluoC .epe e,(u.leuaqas e.iuqelunt 8ue,( plsrJ{ rnl{nJls ruelep uor qalo Eue,( uor rrep 1e,(ueq qrqal uuqrqal:aq
tsup e.(ulzdural Euef 'ElEr-EtEJ JnllnJts uelelueurp Suef qeppz enpel EueA .0t.t IaqBI urepp uelsuyatrp Iuades r88url Eue,( ua8rslo uor sulr^r1{npuo{ ue{{nfunuau uep ue8rslo lecec 1e,{uuq rcfundurau rur IBlsrJX .€OzA nBlE ge3 qrodos ualE.\orl€
uolle{ lplrpas ue{qeqruuuau uuEuop rutue{ rnleraduel rcdrues uelpqetsrp r8turt
rnleradural Jnl{nJls 'qoluoJ nlus reEuqas qBpp" Eruourz 'lsH lec?c ludueq re.iund -ruour Eue,( rnDlnJls qeppe euupad Euua '1odruo1a4 e8rl rpetueu IEBqlp ludep reseq EJecos r88url Eue,( uor {rJlsrl selr^rl{npuo4 ueEuap 1elsrDl Jnl{nJls seq{ IBJrS 'ue3ueEup
-;ad ruupp epe q€le1 e,(uereluu rp edereqeq u,(uuruy ueuunEEuad uup eru:rl ud -urod 'aJaleq '(ueqeq rsEJluesuol uep sz8 rrep lursrud ueuE{el rslalopuaru Intun) Erurr{ lUrsualod Josuos {nlun uB{eunEredrp uep leped lEZ lrloJt{ele lnqesrp qEpual dnlnc rnlerodural uped uor sE^rlrllnpuo{ r{Ilrtuetu Euu,( uequg 'uor Jol{npuor{ lnqasrp leped 1n1usq rnploru uor ue>lereErad euarel {rJlsrl uelrelueqEuoru Eue-i ueqeg
uor
rollnpuox
2.e.7,
'aD u"p rg n1rc.( u-sruaf uep d-sruaf ednreq ledep Eue,( rnsun edereqaq EpV 'd-srueI rol{npuo{ruas qepp" tsp zOrN ,OuS 'OznJ uel8uepes 'u-sruaf rol{npuo{ruos qBIEpE sOzA uBp ,ZOII ,OuS ,OuZ -(ilgi-.? 'qg) rsuep,r ulrd uepp {nluaqral 8ue,( grlrsod 8ueqn1 uuqepurdred qelo e^\eqrp edu1u1sr1 uelenlu Eue^( qepr d-sruef Jol{npuo{rues 'rsuelu^ elrd ruupp JIlrsod Eueqnl uu>1p38umau uoJl{ala BrurJeueru Eue.( qepr eurrreuad 1e>1Eu1l .1eqg urc1 rq .u-srua[ 'J8raua u1;d gup {llurua{s ue1[u.{ue4 gZ., d-s1ua[
rollnpuo{luas
,rffi vg_
(q)
.qg
u-sguo[.rol1npuo1gu u-sguo[.rol1npuo{lrues
(B)
_
og
,r,7/////%:
,g
'/z//,/////%:.
leu8eur uep
LIE
lrrlsrl IEJrS
EZ
318
2.
Sifat-Sifat Bahan Keramik
meluas dalam dua dimensi, melalui mana ion dapat bergerak dengan mudah. Sebagai
salah satu contoh adalah B-alumina (Nazo. l lAl2o3), yang mempunyai lapisan kon_ duksi di mana ion Na+ dapat dengan mudah menembusnya.
2.3.3
Polarisasi dan dielektrisitas
Kalau medan listrik bekerja di luar suatu isolator, terjadi perpindahan dan deformasi dalam distribusi elektron dalam ion, dan posisi tempat ion dapat berubah sedikit bagi beberapa jenis bahan. Kalau momem dipol terbentuk dan meningkat menurut medan listrik, gejala ini disebut polarisasi. Dalam kristal yang tidak mempunyai titik pusat simetri, tempat kation dikelilingi oleh anion yang pada umumnya bergeser dari titik pusatnya dan kristal ada dalam keadaan terpolarisasikan tanpa adanya medan listrik luar. Gejala ini disebut polarisasi spontan. Isolator yang dipolarisasikan oleh
medan listrik luar disebut dielektrik. Kurva khas antara medan listrik-polarisasi ditunjukkan dalam Gb. 4.29. Dalam bahan paraelektrik, polarisasi berbanding lurus dengan medan listrik dalam suatu daerah tertentu. Dalam bahan paraelektrik, ada daerah (domain) polarisasi spontan yang dapat dibalik. Arahnya dapat diarahkan sejajar medan listrik di atas med,an coercive (pengkutuban). Dengan pengkutuban ini polarisasi remanen atau polarisasi sisa
(P.) tertinggal apabila medan listrik dihilangkan, dan kurva menunjukkan lup
histeresis yang jelas.
Dalam kapasistor yang terdiri dari elektroda paralel (Gb. 4.30), kapasitas statik (C) ditentukan sebagai berikut:
C:eSld P,o,i
P,: P,: E,:
(a)
(b)
Paraelektrik
Gb.4.29 Kurva
Feroelektrik
medan listrik-polarisasi dari dielektrik.
Vakum
konstanta dielektrik
Gb.
l-rt
Polarisasi jenuh Polarisasi spontan Polarisasi sisa Medan koersif
4.30
Dielektrik
Konstanta dielektrik
Konstanta dielektrik.
Jd'uap Fua{ral {rJD{elaozrd ueurelg 'EfureEeqos UIBI uep 'otpne frrgel 'ryr14e1aond rarrrJoJsrr?Jl 'ryr11a1aozrd uee1e,{uod '1u11a1eozard rele88uod {n1un senl EJBJos urlrunEradrp Eue,( '{lJlsll uup e[eE BJEIe rsuruJoJsueJl Eurps qeloredrp ledep rur ep[at geq '>pr14a1eozrd ue{Buruurp ruI 'rs?slrelod ueqeqnrad ueEuep ue8unqnqreq ?ueI ryr1sg qaloredry 'efralaq renl e,(eE nep>1 'e,tullluqos 'ren1 ueEuuEal qeyo rre{rsrolsrpp Euef ruodes u?spee{ uuEuep ednras rpeluaur uup 1n[ue1 qrqal ue{qup -urdrp uor 'uelqnlnqrp Euu,{ lrrlqeleoral uuqeq epzd et:a>1eq {Irlsll uzpau n€lBX 'Euepq ueluods rseslrulod uep )o0ZI sele rp nele uped tOIIeg epzd tpefra1 snqn{ ar1 puoEerlal IrEp IseruroJsu"rl 'ueluods lsesgelod tpefra1 uep 'yceq e,(uuo1 snlper suaJ?{ _zo ruuuo o{ leJeq {1111 IJsp :asaEreq rdelar '_.o LuEua qalo 6u1111a4rp +rlJ Iul IplsrJ)I tueleo '{rJDIolooJoJ uBqBq sEqI I{EIE?? ltqs.rotad ru{nrts ueEuap €OIIeg '{l.u{elelp uulEnral BrtrsluBlal{ (q)
---T7
(ll
It't'q9
I
(-)s \/
:ffiB
,'A', .I
r0'0 9000'0
0zI 00€-00r
r00'0
"
96
s'6
Frsulrtod
8,6
8'€
r0'0 I000'0
urr/Al
. 'OIIRS tolr
00st-trzr
0zt-02 00I
€000'0
6'9
0092 0009
totrv-. OIt11
Elopuat sf,eX BSJ"nI SEIaD
IIJlIsIsIP
p uEl
uu.rEn.rerl
uErl?g
BluBlsuox
'rlFuura{ IrBp (g uBl) {lrt{olap uup IsBIosl uulun{a{ '4r11a1ep Bluulsnoy
II't
IeqBI
'g ue1 e,(uresaq qelo IBuasIp Euuas 6Eu11 Euud 1tr1>1e1alp Bluelsuo{ e^\q?q ueEunrepuaca{ Bp" rde1o1 '{IEq uI{BIu IIce{ uqetu Euu,( '9 uu1 ueEuep snrnl Eulpueqes {rrDlelerp uetEnrey '(tg'l 'qC) g resaqas o06 Irep IIooI qlqal epoqreq {Irlsll snI? uBp {lJlsll uBpau BJ€1uB Bs"J uBlq€qe/(uotu '{glsll uBpeur eseJ ueEuep eures Eue( eseg ueEuap {ulsll snr" rqe8ueur u,(uqnEEunsas Eue[ {IJl{elelp tuelsp tdep; '006 qBIBpB {rrlsrl snJ€ u"p {Irlsll ueporu ?JE1uB esuJ ueupaqred 'pept JolEIosI IUBIBO '{rrl{elerp uerEnral lnqeslp ruI '{IJ}sII tE:eue uelnlredtp '{ullelelp ueqeq uped utrelaq {lleq {BIoq snre asello^ nel"11 '{lute-ra>l edereqoq {lrl{ale1p Bluelsuo{ ue11nt -unuaur I I't IoqBJ 'Irrl{elelp Blu?lsuo{ lnqoslp e,(ueq Euues tdelal '1u14a1atp u?q"q rrup JrlEIeJ selyrllgrred lnqoslp se 'sEc {1l€lsorl{ale uenles ruepp nles ueEuep etues uep (,_ur.g).,_0IXrS8'8 n1rcd'run1e^ IuBIsp {IJl{aleP Bluulsuo{ qelep? 03
wf3:oJfJ-s3 :ss ueEurpueqrad uep.) IrEp IrJa{ qlqol 0J 'tun{E^ IrrEIep erulue rolulosl n"lz1
rn{nrp (oC) Xlels sellsede>1 'ue1rt1Euts1p roltsedel rJ€p
{rrl{alalp qelepu a uep
'1e1ad
1e1ad
'ro13losI
etelue 4eret:(tu)6r '1e1ad sunl(.tu)g eueut tp leJrs
leu8uu uep {rrtsll
6rt
e'Z
,./
320
2.
Sifat-Sifat Bahan Keramik
sebutan PTZ, yaitu suatu larutan padat dari senyawa perovskit yang diwakili oleh pb
(Zt, Ti)O3. Substitusi ion untuk membentuk larutan padat sangat mungkin dalam struktur perovskit, dan dimanfaatkan untuk memperbaiki berbagai sifat khasnya. 2.3,4
Kemagnetan
Mekanisma terjadinya momem magnet, peramagnet, feromagnet dan sebagainya dalam bahan, telah dikemukakan pada Bagian II. Kebanyakan bahan keramik yang tidak mengandung logam transisi ataupun elektron asimetri seperti MgO, Al2O3 dan SiOz, adalah diamagnetik, di mana hanya terjadi pemagnetan yang lemah karena adanya medan magnet luar. Akan tetapi ada sekelompok oksida yang disebut ferit, yang merupakan bahan ferimagnetik dan dipakai secara luas untuk inti magnet listrik, magnet permanen, tip perekam magnetik, bahan memori, bahan magnetostriksi, bahan gelembung magnetik dan lain sebagainya. Ferit memiliki struktur magnetoplumbit (yaitu Bao'6Fezo:), struktur garnet (yaitu 3y2o3.5Fe2o3), struktur spinel, yang paling umum dinyatakan oleh RO'Fe2O3, di mana R adalah ion divalen seperti Fe2+, Mg'*, Mnr*, Co2+, Ni2+, c\2+, zn2+, cd2+, dan seterusnya. Kebanyakan dari ferit spinel mempunyai struktur mendekati spinel terbalik (lihat l.2Bagian IV). Dalam struktur spinel terbalik ini, setengah dari Fe3+ menempati tempat tetrahedral dan setengahnya lagi dari Fe3+ dan R2+ menempati tempat oktahedral. Arah spin dipengaruhi oleh lingkungan dan mungkin berbeda walaupun untuk jenis atom yang sama. Sebagai contoh, arah spin untuk Fe3+ pada koordinasi lipat 4 dan lipat 6 adalah berlawanan, lihat Gb. 4.32. Satu sama lain saling meniadakan karena jumlah Fe3+ dalam kedua koordinasi ini adalah sama. Momentum spin dalam ferit dengan struktur spinel terbalik sudah pasti ditentukan oleh R2+ yang mengisi tempat dari koordinasi lipat 6. Sebagai contoh, jumlah bilangan kuantum (S) dari -o-.ntusudut spin untuk Mn'FezOr adalah 5* (harga yang didapat adalah 5,0) karena lima elektron asimetri dalam Mn'*, dan untuk Feo.Fe2o3 adalah 4** (harga yang didapat adalah 4,2), dan untuk coo.Fezo: adalah 3** (harga yang didapat adalah 3,3). Ferit tersebut membentuk larutan padat sempurna, dan sifat-sifatnya dapat diper-
I Koordinasi lipat-6 Fer
F:: Koor- }..'.-:dinasi J.:ii. lipar-4 lipai{
Fe:
Gb.
4.32 Arah
spin dalam FeO.Fe2O3
dan antar aksinva.
Saling meniadakan
*Harga yang sama didapat kalau diasumsikan struktur spinel normal, karena kedua Mn2* dan Fei- mempunyai
lina elektron asimetri. **Ketidak-cocokan
antara harga perhitungan dan harga yang didapat memberikan pemikiran bahwa keadaan itu tidak dalam struktur spinel terbalik yang sempurna.
l@o:a Lrrpral Eue,( uelEuepas 'qeraruur3ut qe8uel q"Jaup tuelup Ip EpBJaq ISuEuOseJ i.uaquolaE Euetued '1un1 uele>1t e,{e8 re,tundruetu uep ue8uu Eue.( ruolu IJBp IJIp
-I'r Errc,( [Blsrr1 urEl?c 'ruol? l"Jeq u€p luol€-J€lu€ u€18{I uelen{o{ qalo uB{nluellp rur EuequolaE Euefue4 '(Sg't 'qC) I)eN tuelep vri 57. u?p ZOIJ rue1up utrl 7'9 'zgtg urepp u/ r r{BIepB rlapuedrel Eue^{ uep Euulued Eue.{ SuequrolaE Euufued Bped Ipe[Jal rur Efuqec tsdrosqy '1eped pz :urclep ruole ueJ?loE seql leJls u€8uap erues €JI{-€JI{ Eue.( e,(equc Isuon{e{ eped rpe[ra1 Eue,{ tsueuosal qelo tsdrosqe 'etuu1re4 :L{elupe (fg'f 'qC) ueqeq ruelep e,(eqec IrBp BIuBln eruslue{eru enq '(ro1e1ost) 1u11e1atp uep roUnpuo{rues '1uaEol uIBIsp ?1(Bqm tsdrosqe slspul depeqral EuequolaE Euetued qnreEued {lleure{s eJeJes uellnlunueuryE t'qgr 'rsd:osqEIp nlueuol EuequrolaE Euet -ued uefluap e,(eqec u€q€q snquauou nl{e.,lt Ep€d '.\3 ;'i redues 5 uep tEreue m,tund -tuatu u€p tuu 00g rEdues 00? Irsp EueqruoleS Euetued re.iundureur 4edur4 B,{EqBf, 'U,(eqeC lnqeslp tutu 1 rcdrues tuu I uep e,{uEuelued 3uz.i SuequolaE 'e,(uurnrun epe4 .l-rzuls u"p X-reuls uup Euetuud qrqal rderor 'otper Euzquola8 rrep lepuad qtqal Sueq -ruolaE Euetued re,{undureu Eue,( 'rluau8EruoJllal? Fuequola8 I{BIEpB e.{eqe3 ueeu:e1ad uEr 'u"rqeJ. uep e.iequc IS{EJeluV (t) 'uelderattp Suei lrlauietr: u?P€ul u"P Ii;:;itr uEpetu ueEuap qeqn.teq e,(ue,(eqec rsrulsueJl uep sEIq slapul 3ue.( rueq IIIdL-\ u"q?q uep ISBIUJOJUI uep rse{runuol rualsls {uun {rldo teres dn\eluau nreq 3ue.i uei'uequa6ua4 'e.(usnJeles u?p rsuesaJong 1Bz 'uauEtd '1tldo sela8 'se1a8 uetep:ad 'elapuat ecel eped reledrp eIIIEI I{EIal uep leIe
IEEuES tlEIBpe eduqeo uep :lltuPlarl erelu€
ue8unqnll
flldo IBJIS I't'Z B.{uulBIIBJIS-IBJIS t'7 '{41{8rd urEIBp senl ue{Bun8radrp uep ltlauEeurlreJ ueqeq Irup {Ireuetu Eue,( 1e3ts uelednrau rur e1ute9 '(gg't 'qC) e,{upEEunl uauoduol derles lrep resaq qlqel tpufuetu uep 'ueluods u?louEerued rc,(undtuaru {epll uep IeruJou lautds rnllnJls l?dunduaur Eue,( tozeg..OuZ uup {llgqJal leurds rn11nJls re,{undueru Eue,( IIJoJ eJglue leped uelnrel uelnluoquod qalo r4eqradrp ludep g eEre11 '1uped uetnr€l ueleuJuelued ue8uap tlteq +zuz uBqBquruuad qelo {llauSuur uotuour uuqBqnrad
rsEurpJoo)
rs?urpJoox
ledll
1edr1
+zod +fe.{
+e
od
+zec
+rec
et',
'qC
+€eg
{Do-o d -Ooo -ooc-T Occ o-q*'uz() -o-o.G @' u,(uurEl luJrs-tuJrS n'Z
2.
Sifat-Sifat Bahan Keramik
lo9,6 (panjang gelombang, 2, 4m)
2-2-4 l<
a6 o
€4
€z ll
. naaio-f-onti[' afl-
Sinar-X
Ultra
lnfra merah
-- fSinar y
lembayung
Gb.
4.34 Yariasi frekuensi dari
indeks absorpsi untuk logam, semikonduklor dan
dielektrik. yang berat dengan gaya ikatan lemah, menunjukkan absorpsi resonansi pada panjang
gelomgang yang lebih panjang. Kedua, absorpsi lain terjadi kalau elektron dari atom dan ion dieksitasi oleh cahaya yang diabsorpsi. Dalam bahan yang memiliki elektron bebas, absorpsi demikian terjadi dalam daerah cahaya tampak, dan logam tentu tidak tembus cahaya. Celah energi antara pita konduksi dan pita valensi dalam keramik dielektrik (lihat Gb. 4.27), pada umumnya 5 eV atau lebih. Jadi bahan dielektrik ini tembus cahaya bagi daerah cahaya tampak seperti ditunjukkan dalam Gb, 4.34, tetapi mengabsorpsi cahaya ultraviolet yang mempunyai energi melebihi Er. Seperti ditunjukkan dalam Gb. 4.28, suatu tingkat energi baru terbentuk oleh ketakmurnian antara pita konduksi dan pita valensi dan mengabsorpsi cahaya tampak. Kalau ketakmurnian ini merupakan unsur transisi, atau unsur tanah jarang, transisi elektron antata orbital elektron diperbolehkan karena orbital d atau f yang belum penuh. Gelombang tertentu yang mempunyai energi yang berhubungan dengan transisi tersebut, diserap, dan bahan menjadi berwarna. Tabel 4,12 menunjukkan hubungan antara ion logam transisi dalam gelas dan warnanya. Orbital 3d dalam ion logam transisi adalah orbital terluar dan mudah dipengaruhi oleh kondisi dari loordinasi sekeliling. Maka warna dapat berubah menurut koordinasi. Di lain fihak pewarnaan dengan bahan tanah jarang tidak banyak dipengaruhi oleh lingkungan, karena orbital transisi 4/dihalangi oleh orbital 5s dan 5p. Sedangkan tingkat ketakmurnian yang terbentuk oleh cacat oksigen memiliki distribusi energi yang lebar seperti terlihat pada TiOu, dst. cahaya Tabel
rl ilonl
4.12
Pengaruh valensi dan bilangan koordinasi pada pewarnaan logam lransisi. i
Pengaruh valensi l
l
lr;
Ti4* (tak berwarna), Tir+ (biru-jingga) V3* (hijau), V5+ lkuning-merah-coklat) Cr3* (hijau), Cr6+ (kuning) Mn'n ltak berwarna), Mn3* (merah-jingga)
lv lcr
lun I
col
he"
I
[*
l I
(kunrng-hrtau) Co2+ou merah, Co2+Oo (biru) Ni2*Ou lkuning), Ni2+04 fiingga)
Ni
Cu
koordinasi
Fe2+ (biru-biru-hijau)
F'e
I
Pengaruh bilangan
I
cu* 1,"t berwarna),
Cu2+ 1biru1
I
l
-l
o d 5
(, UI
-t .o N! ! -t
& I
-is-i-
I
-J
55p
E 6
E
t(D -t
0
o
o
3
lt lii li t^ l'i-
,
l.l:
ts
iilr
I t: lir i2
l-t-.
o.
a
l=l-l'r l= rt'^
I li li =
(D
-
lila l= t: : t4tl:lz l.l1 t;Eri ll^
19
rQ
N
i
l:l+ -+
il- l=LJ. il i.=l=-
oo
B
';^nt
(D
,t'; u--
i
(D
I
=
AJt {l
I
@79 \o
o\
E' i
EI
!9
p q
G
(!
t.,)
5 ,lo o\
€
o
tet
B{uul?lteJrs-tBJIS t'Z
7' 2.
324
Gelas
kasar
(masing-masing
SifarSifat Bahan Keramik
berkummembentuk koloid
Au+ dire-
Auo
Koloid tum-
duksi
pul
buh besar (biru)
larut sebagai Au+ dan Sn2+;
Gb.
(merah)
4.36 Pertumbuhan koloid
dalam gelas ruby emas.
dengan panjang gelombang lebih lebar diserap, dan menjadi kelihatan gelap. Sebagai tambahan kepada pewarnaan oleh absorpsi elektron yang dijelaskan di atas, ada juga pewarnaan oleh logam koloid dan senyawa. Gelas dapat diwarnai menjadi merah oleh koloid oleh koloid emas dan koloid tembaga, dengan koloid perak menjadi kuning (lihat Gb. 4.36). Pada penyinaran yang diberi koloid AgCl terdisperti, perak mengendap dan gelas menjadi lebih hitam. Kalau penyinaran dihentikan, perak menjadi AgCl lagi dan gelas menjadi tembus cahaya lagi. Gejala ini dipakai dalam gelas fotosensitif.
(2)
Pembiasan dan dispersi
Cahaya, gelombang elektromagnetik yang melalui bahan dielektrik memindahkan kabut elektron sekeliling inti atom. Maka terjadi polarisasi dan sebagai akibatnya kecepatan cahaya menjadi lebih kecil daripada dalam vakum. Perubahan kecepatan cahaya merubah arah cahaya, indeks bias dapat diperoleh dengan mengukur kecepatan cahaya (Gb. 4.37). Indeks bias suatu bahan meningkat menurut meningkatnya jumlah dipol pada volume tetap, yaitu bertambah besarnya rnassa jenis. Selanjutnya bahan yang memiliki kemampuan polarisasi yang besar, yaitu bahan yang mengandung nomor atom yang besar dan ion valensi yang kecil, memiliki indeks bias yang besar. Tabel4.l3 menunjukkan indeks bias berbagai keramik. Polarisasi berubah menurut frekuensi cahaya, dan indeks bias juga berubah menurut frekuensi dan panjang gelombang. Ini dinamakan dispersi, dan derajatnya ditentukan oleh bilangan Abbe (v)*. Dispersi menyebabkan gejala bahwa titik fokus Kecepatan cahaya dalam vakum c Indeks bias
n:9::!l z)
Gb.
*v:
(4
garis
sln
),
4.37
Pembiasan cahaya dan indeks bias.
D- 1) (4o- vd dimana 4 r, 4 o dan 4. masing-masing adalah indeks bias pada panjang gelombang dari D Natrium (589,3 mp), garis Fhidrogen (486,1 m4) dan garis C hidrogen (656,3 mp). Variasi indeks
bias dengan panjang gelombang menurun kalau v meningkat.
t
f,]trrI lEJrs '{Eqg ulBI IC 'tsp lnel rr? r{3lo uopq Isoro{ 'ueEopq seE uep IIe{lB qalo got{B{er rsoro{ 'Ie>lp urepp seloE rsnle llrades PIruI{ Is{eeJ mEeqraq qelo ISEIBqIp rBr{Eq Jnun e,(ulnluzlag 'lde ueqel ElEq {BSnJau rEEull :nleredual epud tsngreq 'rdep1 'Blrul{ uellqslse{ qelepe IIIUBTaI Ir"p suqll IBJIS niss qEIeS
selaE uup Eels
BIUTPI
IEJIS
'.resup tu:13ug1 o{ lsullslerol 1u4?u11 IrBp Islsuurl qolo uesaroJsoJ (q) uup Gsa.Iong (B) pup lstua uup uorl{ela lsullsrtg uosaroJsotr (q)
nrseronll
7,'V'7,
8€', 'qC
(B)
i!'j::P \ elrd
:: r_-l-..tit ?lld
':ese1 e"{eqer r.{EIruI 'J"s?p 1e>1Eu1t o{ uu{qepurdrp erulue lelEuyt uped uortlala nsIE{ renlaI eues 6uef eseg ueEuap 1en1 Eue,( efeqe3 'GIreEau rnteradtual eped uzzpeal nrcns) resep telEutrlp epedtrep BJaluB 1e1Eu1t eped *rr3 rrep uortlela lefuuq qlqal renquratu trnrun sJB{ L{alo ue{lnl
-uedp Junlo{ Eue[ eduqec uzp 1sp ']oros ndruel uetuap renl IrEp tre{lraqlp tE:aua 'dqnr resel eped 'rslnpurrel rsu{Ullduru qalo utuus lenqlp ESPJ 'rasel UPIP(I 'Epeqraq ez(zqec BseJ uEp nUE^\ ruBIBp JnlsJel {Epll qBIepB Isuesalong qalo Isuasautun-I 'Jnlgrp rsuasru[unl uEp ue11nfunuaru [ ] Eunrnl euJeA\ eueru rp ':o1elr11e uelednreur lnqosJol Jnsun "^\qeq BpUBI 'uaseJong ndruel uep EUJE^\Joq AJ ruul"p teledtp 1e,(ueq uep 'uasa:ong suq{ u"qeq riBIBpB '[uIN'qS] ,(lc) '.{) e(rod) otuC '[ng] SzOzA '[lJ 'nV 'n3 'Ey] gu7 '1uls Ip ue{"{nura{rp {Bpll Eue,( urnluen{ IJoel ue{nlJelueu 'ufutrtp -uos qalo {Bprl nulu efuqec u€{JuJuaruaul ISEIIS{aJOI uoJl{ole quludu teuo8uaur
uuser{Bqruad 'erue1 Euu,{ n1{"1( UIBIBp JIq{BJaq ISIUo uup 'requreE ruulBp uellnfunltp Iuedes Inounru uoJqolo rrep dulEuuredrel 1e1Eull 'lsuesoroJsoJ tu"pq 'IsuasoJong lnqosrp 'rselrs{o q"lolos uJeEas J"nlo{ u,(eqec nelB) 'Isueslulurnl lnqoslp rul e1e[ -aC '8€', 'qC rrrzl?p ueq4nfunlrp llrodas resep le>1Eutl a{ uelpquaEuad eped zfuqec ueryenlaEuaru uB{B ueqeq 'epul>{ Is{€aJ u"p uoJl{elo suruf 'y-:euls uep efeqec ednraq 41FuEeuon1a1e EueqruoloE qelo IsBlIs{aIp ueqeq ruelep uoJllele nele;1
raffil uep rsuasaronld (g)
'rur e1e[aE ueleunEradrueur ue8uep rn{nlp ledup suyoE ru"lep ue8uuEea 'ueEueEal qe,,rteq Ip 3p -ueEroq ueszrqurod ue11n[unuau nlr uuq"q rdelal 'tdorlosl IEJIS p,(undruaru e,{uurnrun eped seleg 'l?lsrr{ sruel puo8uoru {n1un mledtp ludep uep 'ye1st.t4 detlas seql le;1s qEIepB '1sp epueE ueserqued leturap '1e1srr1 sulq s{epul luades >1ytdo lugts-1BJIS '(Ep -ueE uesurqured) e,{eqec EueqruolaE uereloE usp IBlslJ{ nquns qBJB lnJnuou qeqnJeq serq s{epur eEnt rye1 'r{aJB lnJnuaru q€qnJeq ruolu uesnJnlad '1e1str>1 UJBISC 'e1nd rEEurl rsredsrp re,(unduraur tEEutl sutq s{apul I{IILuoLu Eue,( ueqeq e,(uunrun rseJaqe n1rc,( 'e^(eqec EuruoleE Suelued lnJnueu qeqnJoq Esual nl?ns
'{lleruoJ{
E.(uurcl tEJrs{BJIS
;ZE
t'Z
7
2.
SifarSifat Bahan Keramik
dari permukaan keramik dapat dimanfaatkan secara positif. Karbon aktif, silika gel, zeolit, dsb, mempunyai luas permukaan besar dan dipakai sebagai bahan pengabsorb. Kalau oksida logam dipanaskan pada kira-kira 500oC, seperti ditunjukkan dalam Tabel 4.14, permukaannya menjadi bersifat asam atau bersifat basa. Alumina 1r zeolit, lempung asam atau SzOz-TiOz demikian juga berbagai oksida biner dipakai sebagai katalis, yang memanfaatkan aksi katalitik dari titik bersifat asam dan basa pada permukaan.
Tabel
4.13 Indeks bias beberapa gelas dan kristal. Indeks bias
rata-rata '
Birefringence
Komposisi gelas
Bentuk ortoklas (KALSirOs) Bentuk albit (NaALSi3Os) Bentuk neflin sienit Gelas silika, SiO2 Celas Vycor (96% SiOr) Gelas soda-kapur-silika Gelas borosilikat (Pyrex) Celas optik
flint rapat
Gelas trisulfida arsen As2S3
Kristal: Klorida silikon, SiCln Fluorida litium, LiF Fluorida natrium, NaF Fluorida kalsium, CaF2 Korundum, Al2O3 Periklas, MgO
II
i i
I
1,51
1,49 1,50 1,458
I,458 I,5
l-l,52
t,47
r,6-t,7 2,66 1,412
t,392 1,326 1,434 1,76
Kuarsa, SiO2 Spinel, MgAl2Oa Zirkon, ZiSiOa
1,55
Ortoklas, KAlSi3O8
1,525
Albit, NaAlSi3Os Anortit, CaAlrSirO*
r,529
Silimanit, Al2O3.SiO2 Mulit, 3AlO3'SiO2
I,65
Rutil, TiO, Karbida silikon, SiC-
2,7t
0,0@
1,72 1,95
I,585 1,64
L;r., p;t-'-
2,68
Galena, Pbs
3,912
Kalsit, CaCO, Silikon, Si Telurida kadmium, CdTe Sutfida kadmium, CdS Strontium ritanat, SrTiO, Litium niobat, LiNbO3
0,008
|,74
0,055 0,007 0,008 0,008 0,021 0,010 0,287 0,043
2,61 1,65
3,49
2,74 2,s0 2,49
2,3r
Oksida yitrium, Y2O3 Selenida seng, ZnSe
1,92 2,62
Barium titanat, BaTiOj
2,40
0,
l7
o€g-zols ors-zols 'oE3-zols OAL,{-ZOIS'€O.lV-zOIS
lEp€d
EsEg
OUZ-ZOlL 'rOzg-OEI/{ t(oooN) zag.tooIAI
tols-oqa 'zots-ous
zols_€oze-I .zors_eozl
tols-o:s
zols-o3tr{ "ots-oef, '?ots-oag
.OIS_f6zuD ,zOlS_zOtZ
tOzlV-rOotr^l'tOzlV-€OzrO
rozlv .rozg .rorlv_.ols
rooli\'io:jl soza .:o:(Y
zOrI ,.O:-t'
leped uusy
reurq ?prs{o
'upl$lo uuBsBqaI uBp rr8urEstr.tll f I.l laqEl
s,lrr,n{Iaq1odn1eqffi
',iilf :,i.LiJ:'#;:i;T[:3J:X'Ji,i:,ifi
ii1TX
qrqel Jnrrrl ueEalq r.lep ualasrod qalo euosxi:at rspru qzpns qudorg Euero gI-l,I o{ p?qB rJBC 'e{uuetndurecuad ue8urpuuq-rd mp aiuqg:rreu upq€q sruet euarel eledu BJBses qBqnJaq 'ualasrod rpefuau qBqueq spuxl srrErn rp .1se1aE rpztuaru rnleradtual) rsB{urJlr^ rnle:edural 'uBr{rulep unurEN '6?muat uerzlequad .lntetadurel rc,(und -IuetII ualasJod 'euI?s Eue{ uerndures {ruun 'ry.iueq Eue-( qelun! urepp sulaE eseJ ufuepe BUoJB{ qruraf uep 'n1zq {rrrruJar Iuadx erepn dupal uep reder eEnf ualasrod
'el(uqec snquel {81 ugp 'rnsulE eduel uerreJ nep set dupeqrar uulaqeaurada>1 pdunduaru 1u1 '1udur Eue[ reluq Bpu3q qBlepe nlpq {urrBJax .qErr?r rrrrmra{ lnqesrp 'qrqe1 nele %rE 4e deras efep m,{unduau .ledsr eduJnttrruts uEp BJE{ predes lBJIsJeq qe1 'qqnd Eue[ -ru>1eq Bpuag 'efuuurelequad uvepear qalo ualasrod uep nl?q {Frrere{ 'qeue1 {lruere{ tuulep e1 uel8uoloElp tedep qrrnd lnreray 'ueueged ueEuap Brues-errrEsJeq ErsnuBrx ueqepe:ad tuElBp Bnual 6ue,( qeppe edurslnpord p^\q"q leEu6uaur lueEuerurp qepnu ru1 'tEes 1e,{ueq urEIBp ueleun8rp q11nd lnuure{ 'lpef 'efureEuqos uep ?RuDI urlasrod 'uelosrod rErE ,qeuet uBqEq rrep edrd 'rsBlosr 'qeurnr ru"lep uep JBnl 'rru Euenq uuEueqruef n?l? rJnJ ledruel 1aEa1 >1eq llrodas Jellues 1EI3-1BI€ 'nruq Eued nlBnsos rJep uBsBrq 'eEunq ue8ueqruet llradas Isero{op '4eqse uep edrd 'uorurad lnqEueru llradas dnprq uuluf?le{ {nlun IBIE-IEIB 'uelameEuad uep {Bserrreru {nlun rndep uelelerad ,ueleru ueluprad sruot re8eq-raq dn4ucueu uelasrod uelBIBJed 'efusnsnq4 edorg rp sunl BrBJes u"{lrsuqrp tEEurt Euu.( lFuolop nele rndel repel ueEuap rnde>1roq qBu€l {[uBrey 'udulsrugap ruBl"p u3n1 -uepl?lo{ n}Bns epB nl"los ueD{lruap unureu '1u1g-redsle;-Eundural n1rz,( eureln uauod
-uo1 eErl rrep rrrpJol Eue[ 4rurera{ qul"pe 1uIS Ip
ne[u11gp Eued
qrlnd {rrueJe)
(Jsu>1gsu1y)
HIINd YII IYUSX
uunpqupua6 I.€
t
3.
328
Tabel Tempat
Nama
asal
Majolica
Hampir di
4.15
Penyera-
pan alr
(%)
>15
Keramik Putih
Penggolongan piring makan (A. S).
Tahanan impak Sangat
Komposisi standar bahan utama (%)
Baur cahaya
Kaolin Lempung i Kuarsa Felspar
I
Tidak
Lempung tak murni pembakaran rendah, komposisi tak menentu
rendah
semua
tempat
Alat tanah halus
Inggris Eropa
Keramik cina semi vitrious
A.S
Porselen semi
A.S
0,3-4
A.S
< 0,3
vitrious Karamik cina hotel Amerika Keramik cina rumah Amerika Keramik cina
l0-15 4-10
Rendah
<0,1
Belleek
Porselen keras Peralatan batu
20
204
291
2s
2s zt
Sedikir tidak
Tinggi
Sedikit
Sangat
Mediumbanyak Banyak
32 28 329
Medium
Sangat-
30
Medium-
banyak Banyak
324
Banyak
50
Sangat
tinggi Inggris
0,3-2
tulang
Keramik cina
3l r
Medium-
tinggi A.S
Tidak
tinggi
A.S Irlandia
Tidak
Eropa Skandinavia Inggris Eropa
Tidak
tinggi Medium-
I I
20
36
t2
t5
3e
15
23
Lainnya
]
Pirofilit Talk
15
l0
I
I
Dolomit
': Batu Cornwall Debu tulang
-63
26 44
Frit
)(
,(
38
t2
tinggi Tidak
Medium-
Tidak
tinggi
50
t, 1'
Peralatan makan malam adalah sejenis alat makan berupa keramik putih dengan set lengkap yang terdiri dari piring dan mangkuk dengan desain seragam dan digunakan untuk makan malam. Klasifikasinl'a ditunjukkan dalam Tabel 4.15. Dalam tabel, Mojolica aslinya adalah nama untuk keramik tanah berkapur dari Itali dengan glasur tidak bening yang mengandung oksida timah. tetapi kini barang yang dihias dengan glasur tak bening juga umumnl'a diberi nama tersebut. Porselen cina sama kualitasnya seperti porselen, tetapi benda 1'ang tak berglasur dibakar polos, kemudian diglasur dan dibakar sampai mengkilap. Porselen 1'ang bersifat setengah gelas dibuat dengan pembakaran benda 1'ang digla*iur secara bening dan dalam satu kali bakar. Dalam porselen tulang, abu tuiang arau kalsium fosfat ditambahkan kepada bahan dasar feldspar. Keramik cina Belieek adalah porselen berwarna putihgading dan bahannya mengandung frit seba,eai fluki.
I l,
i
i i:
i
3.2 Komposisi peralatan
putih tri aksial
Dari ketiga bahan mentah pokok peralatai purih. lempung memberikan keplastisan dan kekuatan kering selama pembentukan. dan membentuk mulit dan fasa
cair pada pembakaran. Felspar meleleh pada temp'erarur tinggi dan berperilaku sebagai fluks. Flint kurang reaktif meskipun sampai lemp€rarur tinggi, dan memegang peranan sebagai pengisi untuk mempertahankan benruk benda, tetapi dapat menjadi lelehan yang sangat kental pada temperatur tinggi. Xomposisi khas dari berbagai benI
I I
i
i I I I
I i
da tertera pada diagram fasa kesetimbangan fasa silika-leusir-mulit (Gb. 4.39). Titik konstitusi dari sistem terner dari lempung-felspar-flin rerdapat dalam segi tiga yang menghubungkan silika, felspar kalium dan metakaolin. Perbedaan utama pencampuran berbagai produk adalah dari jenis lempung dan felspar dan perbandingan volumnya. Misalnya, bila banyaknya lempung dikurangi dan banyaknya felspar ber-
tambah maka bahan akan terjadi vitrifikasi pada temperatur rendah, volume dari lelehan bertambah dan dicapai sifat tembus caha.va baik. Di lain pihak, dengan lebih
I
tuese u€Euap slelp B,{uueursads 'uelasrod uup nlEq {IueJa{ IJsp uB{s uoJl{ala uBp s"loE IrBp E[u?q IrsBq JBraor{Ilrr uB{{n[unuaurIr'r'qD uup 0r'r'qc'lllnru rrrpral ualasrod u"p'pEEull Eue,( esrenl upe {ul rtdureq f,.OOrl eped uep ')o0S€I eped rnqalaru tuul 0Z eJI{-?JDI ugln{nJaq 1ary1red 'rqeradurel e,(uqequegaq uzEuoq .rE8url qrqal Eue,( rnleradurel eped qelaleru telnu e.{uueu4nurad tdelel esren{ Ie{1l -red epud IlEruerp ledBp Eue,( {olofuoru ueqeqn:ad Pp€ {El .0SZI Brl{-?rt1 rcdruug 'srual qnqunl lllnur IBIsIJ{ rEel r8Eurl qrqal Eue,( rnleradual Bp€d 'do{soJ{Iu qe,lruq rnlaJedlual Ip tBqlllp led?p uep u.(uueqnqrungad >1n1un ue4nFadrp f.oszI Erl{-eJpl .u8Dlrruop unureN .8undua1 uBIEp snpq u€p ielnq {PpIl Eue,( tynu IEISIDI ue{lls?qlp .lllnlll ue{lISBqIp u?p 'Burndtues ereces Euel f,o000l wle rp leEu rnlereduel Bpsd -rq snlBq Eue,( redslal 'e,(ure1t>1es rp Eunduol ue8uap IsIBal l?qDle )"0SZl sJDI-eJ!{ epz6 'rE8url Eue,( se11so1sh leqDIB uelueqelredp tedep eiulntuaq tde1a1 '3o9711 Brr{-Brr{ eped rnqaleur redslag 'snpq Eue,{ Eundurel s{Hletu tuelsp uerysradstptp Esftn{ 1a11Ued u€p r€se{ JIlBIsr Eue,( redslal '{nruaqlp tuei uzqeq IuelBC .rE8ult Eue^( Eundrual repu{ r{alo uepulqrp e8nt ludep tselgult. .8undruo1 1e,(ueq qrqel uE{nl:adrp e:1eru '1req qlqel Eue,( lees uped IseluroJac
e,(u1n1 {n}ueq uulledupueu {n}un 'rocaEuaru uup lnqnquau ueEuap lenqlp llunr -uoq Eue( ugselq uep srdrl Eue,( ueleru uelep:ed 'IEqu UIEI t6 'e.iulntuaq eu"qrapes 'qD lunuaul :eds1a3 Il"{apuolll ?J?COS uBp u"Jn{n urElsp lrsa{ BuaJeI '6€'t Eulpd e,tursrsodruol 'rEEu1l ueEulueqal uelnpadrp ualas:od IEIA Inlun
JIleloJ
'lnpord uelenquad Epolau uenruaued uupp 3u11 -uad Eulpd Euzr( ro11eg ue>lednraru ueleunErp Eue,( Eundural ssltllrE.t\{ u?p sElIIen{ u,(ueuareq
qalg 'Euernl
e,(urs4npur ueEuugqa>1 uep
66utt e.iulutstl
ueuEqule{
,lnlueqrp qBpnu uelasrod 'tundural 1e.(uuq EuarE{ {rcq B[u{ruB{aur u€1Bn1a1 ugrllu1ep unueN 'rEflurl rnluroduel rudruus tpef.Ial {"1 IsEtrgurrr Eundrual 1ef,uuq 01
uollcnporlul
:.(:a8ur11
'(suo5 ry [a1t16 uqol '(096I) 'srlurcraJ 'O '16) lllnu-llsrel-B{!fls HBp rsrl ueturqutasal 4ruurel lrup nquns Etll lslsoduo{ qBraEC 6€', 'qO
ruur8ugp uu11nfunueru qpnd
tolsz.€otlv€
;o!st.totlv.o')
lllnntr
"88SI
lrsnJl
tolsg.torlv.otx unr1e1 redslog
"OI8I rBrB ualasro6
zolsz.'olv ulIoB{e13N
uulred ualasro4
{rr}sll rolElosI
redsleg
sela3 1e31s.req ueleqe.(ued
SurpurP'se1a8 te;rsraq 1a8a1 sele8 te;rsraq
qllnd lgre:a{' s"reI ualssJOd
lJur!pIrI
lll?qolsrr)
E{IIS lers{E rrt qrlnd uelelurad
6(.t
Islsodtuo) Z't
L
3.
330
Gb.
4.40 Mikrograf
Keramik Putih
hasil elektron scan dari keramik batu diets dengan asam
Gb.4.4l
Mikrograf hasil elektron scan dari porselen diets dengan asam fluor.
fluor.
fluorida untuk menghilangkan fasa gelas. Proselen terdiri hanya dari mulit dan gelas, fotograf menunjukkan kristal yang berkembang secara kusut dari mulit seperti jarum. Dalam keramik batu, kebanyakan partikel kuarsa tak larut, dan permukaannya tampak melebur. Selanjutnya, dengan mudah dapat diamati bahwa mulit halus berkembang menjadi partikel lempung, dan mulit yang lebih besar tumbuh pada tempat di mana semula terdapat partikel felspar.
rl
li I
i I rl
i 1r
ii I
lr
t
laI uaruas
Surluad uezfrala6 rdu ueqrl ueqe51
uauts
ueJeuope{ uEeunSSued
rs{nrtsuo{'lrdrs
rarts
EUrUni? reuras sr.srLi.l:{ u}uj>s
3-c:::
:r,:e
:i!:rls
:-i-- ;:i:rz: ueto:q
IruIeI
rr:rg"Ezcd 3:tl1>s
t ll
::.?i:.i:=E
uutnEl'u?qnqslJd rslnrlsuo11 x il /l
Is{nrlsuol'1rdrs :1ru:1ol etuuln ueeuntiu:4
:?":-:s --iT: -! -J- )"-?p.ne d?::: :?:z::r:r"la; Suepas :e-: ::e: .z;:-:.u :- :- :??-j-:-:>:
IISUIaS
::altrx :3L!rS -:asi:S
:;=x :;-J+s
:--iad ::=:,s
=EeI\
'ueurrt 9I't
lrlrl
'uFulp r{Eraep rp usEfJalad nElE lpdao uEpseEuad uBlnlJeuau Eued uuefralad {nlun up{EunEp IuI ueqBg .{apuad tuu.( tas nl{"1ra r€funduoru u"p'IEEull Eue{ sgrgte3 JBpE{Jeq ueuras r{B[epe 6Eur1 Eue[ p,tre uBlBn{eIJeq uoues 'edusnJelas uBp 'Eseq u"1Bqu3[ ,uep rgadas ?s"s{BJ rs{nJlsuo{ rJep rsspuoJ uBefJe{ad 'reseq quprnt urBl"p uoleq uB{nlJauraru Euuf Eueprq ulBlep Eued eped IJBp qepual qrqel Euef rs"Jprq rolB{ rc1(undIIIeIII trrBpas s?ued BpBd seJaEuad uorrres 'Jelndod Eulpd uBqeq u?{BdnJaur Eue{ ,rsln.I1suo1
u"{zunEry ?ruBued
Eueprq r.uEIBp runrun u"ufua{ed uBI"p senl ureJas Ie{udrp runurn ueeunEa{ uoues 'B^(usnJales plru uep Eue[ uulen{e{Jeq ueruas ,EuBpas s"uud €pud wJe8ued '6Eur1 ueruos 'runrun u?"unEEuad uaues IeqBI) epeq-upaqraq t"Jrs E^undruau uBp puBllJod uouas sruet {E[uBq EpV 'ls{nrlsuo{ ueq"q u?p Ildrs Ilu)lal uBBfre{ad rcEBq -req {nlun uB{BunEIp rur u?q€g 'r?nses Eue[ qegunt lu"Fp sdrE uBEuep qBqrrrBlrp u"p snre8rp 'uelrncueqrp uelpnlua{ Eue,{-re1uq1 {nluaquau {nlun uErEBqos qelelelu Iud
:(lI',
-tuBs Je{?qrp Eundrual u"p JndB{Jeq uBq?q 'puuprod uerues uB{lrsBqBueul {nlun '(gt'f teqet) puuluod uaruas qBIBpe seq{ qotuoC 'ur?r"E uelnr"l nElB
Jrc ueEuep u?JndurBJuod eped ffiJeEualu Euu[ lrueErouE u?qBq qBIBpB ueruas JsB{UlsBpt uBp
lsluuao
ue[ues IsB{ulsBlrl uBp
NOIgfl .UYIUOI^I .NIIAIIS
l.t't
Isluuac l'y
v
4. Tabel Semen
Semen,
Mortar, Beton
4.17 Klasifikasi semen portland
(enis)
utama.
Sifat-sifat
Penggunaan utama
MgO, SO3, hilang pada pembakaran. Kehalusan, pengesetan dan kekuatan secara berturutturut juga ditentukan. Secara umum mempunyai sifat umum dari semen.
Digunakan secara luas sebagai semen umum untuk teknik
Ditentukan untuk mempunyai CrS kurang dari 50o/o dan CrA kurang dari 8o/o. Kalor hidrasi 70 kal/g atau kurang (7 hari) dan 80 kal/g atau kurang (28 hari) pada kondisi sedang. Peningkatan dari kekuatan jangka panjang diinginkan.
Secara umum dipakai untuk beton masif yang besar. Pekerjaan dasar untuk bendungan, jembatan besar, bangunan-
Semem berkekuatan
Mengandung C3S maksimum dan gipsum secukupnya
tinggi awal (Jenis
untuk pengendalian pensetan. Kekuatan awal (l hari, 3 hari) diintensifkan, ditentukan untuk mempunyai kekuatan di atas 40 kg/cm2 selama penekanan I hari dan di atas 90 kg/cm2 selama penekanan 3 hari.
Menggantikan semen penggunaan umum untuk pekerjaan yang mendesak. Cocok untuk pekerjaan di musim dingin. Untuk konstruksi bangunan, pekerjaan pembuatan jalan, dan produk semem.
Kalor hidrasi lebih rendah l0kalle dari pada semen
Sama dengan semen jenis
Semen penggunaan
umum (Jenis I)
Semen pengeras
pada panas sedang (Jenis II)
III)
Semen panas rendah (Jenis IV)
pengeras pada panas sedang, ditentukan di bawah 60 kallg Q hari) dan di bawah 70 kal/g.(28 hari)
sipil & konstruksi arsitektur.
bangunan besar.
II.
(ASTM). Memberikan kalor hidrasi minimum seperti semen untuk pekerjaan bendungan. Semen tahan sulfat
(Jenis V)
Ditentukan untuk mempunyai CrS di bawah 50o/s dan Dipakai untuk pekerjaan beCrA di bawah 5% (ASTM). Diusahakan agar kadar ton dalam tanah yang menCrA minimum untuk memperbesar ketahanan gandung banyak sulfat & yang
terhadap sulfat.
C,S:
Larutan padat dari Ca3SiO5,
CrA:
berhubungan dengan air tanah. Pelapisan dari saluran air dalam terowongan dst.
Larutan padat dari CarAlrOu
4.2 Mortar dan beton 4.2.1
Definisi
Mortar dan beton dibuat dari semen dan agregatnya yang dicampur dengan air. Agregat mencakup pasir sungai, kerikil sungai atau makadam dan sebagainya, dan dibagi ke dalam agregat kasar dan halus menurut ukuran butirannya. Umumnya pengayakan dengan 5 mm mesh diterapkan sebagai standar. Bagian yang lewat saringan sebanyak 85o/o atau lebih disebut agregat halus, dan bagian yang tinggal di saringan disebut agregat kasar. Bila agregat hanya terdiri dari agregat halus saja, disebut mortar semen atau mortar saja, dan bila mengandung agregat yang kasar disebut beton.
1.2.2 Mortar \lonar di,eolongkan menurut
penggunaannya, misalnya untuk sambungan, tem-
f,-.i. rahan air. tahan api, dan seterusnya. \lonar unruk sambungan digunakan untuk menyambung bata, batu dan blok
iL-
l-uruel UBqEI (g qrsreg (Z len{ uep szra) (t
:ln{rJaq re8eqas luJrs-luJrs iu.(undruaur ufusnreqas 4eq Eue,( le8er8y 'uoleq splrpn{ rqrueEuaduau leEuus u,(u -lE-:rs-lBJIs 'uoleq IJEp Ielo1 unlo^ %OS-SS rledruouaur teSer8y 'ueEur; 8uu,( uulenq :eia:3e u?p Jese{ luEarEe ednraq 63u11 rnuel 3e1s r:up uetunq le?at?e e8n[ 'snpq :rsed 'n1eq 'rue1e yol-ra1 qeoetuetu ueEuep lenqlp Euei ruepu>1eru 'rue1e rrsed epy leBarBY (q)
'(tt'tr leqet) elunup
uenpadol rqnueueu {nlun uu{nleyrp nped unurldo eJeJas ueuas ueqrlrured 'sele rp uu{e{nua{rp r{Blef Iuedes tenqlp tegrs re8eqraq ueEuap uerues rcEeqrag
Suud
ueuas (e) ueqeg (t)
'ledel urecas :nduerrp uep ren-s a-ue.( ueqeq qrpdrp nped 'seq1 Eue,{ ueeunSSued eped runurtdo uotaq uz1:edepurru Inlun 'e,(uuernduecued ue8urpueqrad undneru 'rru uep teEa.rie 'uauras tp-Irs EurrE\ qeqnraq uolaq leJrs
uolag
E Z'n
;?:.' !ijrDur(l uEruqursl
ueJzp a-urpurq
€'0:€: I
ISP 'JENI tsUIPU(I
€:l
€:l
€'0:t:l €'0:t: I
t €
t'0:
I
€'0:
t:l [:l
g:l
t:l
€:I Z:l t:I t:I ztl
€:l
€:l
1nt,rr1
:rstd:uauras
-nsed :uaruas
z:l z:l z:l
t:l
t'0: €: I t'0:€: I
t-,
€:l
n.ipX lE $E\ qEItS Insnr qelrg
(eler qelrg) rue8o1 qelrg
1
ElEg
'lsp 'renl Sulpurq dBle 'lr8uel-I3ue'I tuepp Surpurq
z:l .trq1e uesrdel
uauas
'lsp 'JEnl iurpurq 1rEue1-tr8uel Surpurq uelep
'lsp 'renl Surpurq dulu '16ue1-1rBuu1
ulepp Surpurq
7,
1 e1
Z'aI u€srdBT
lnd -e1 ::rsed :usues
uolag
r31Ue-I
uesldel
uusrdeyad
'rupotu uudug,{ued uup uueun8Eue;
ledrual
J3S?C
gI', laqul
'(gt't taqet) uesrdelod ledual uep J?sBp srua[ lnrnuoru ue{rensesrp JElJoru uerndurecuad ue8urpuuqrsd deq4 derlos ru€pq 'uereselefuod uep enpel uesrdeled 'uesnleq8uad 'J?sEp uesrdele4 :rur ]n{rJaq uelnJn }nJnuo{rr EunsEuupaq 1oqual Jeporu ueEuop uue[re>106 'uee[ra1ad uunpedel rqnueruetu {nlun ueJndrrre3 ueEurpueqred rcEeqraq ruelep uerleunEredrp ?ue,( loqurel JBUoN 'ue{qequrelrp Eue,( uouas rJ€p o/og7 uefluep uap^rn1a rndul u.(u1e,(ueq uup € : I nEN Z: I r{BIBpE rrsed uep uauos ue8urpueqrad 'uolaq rleur
ccc
uo13q
u"p reuow z't
7
4.
334
4) 5) 6)
Semen,
Mortar, Beton
Masa jenis tinggi
Butir bulat Distribusi ukuran butir yang cocok, dan sebagainya. Untuk beton masa jenis rendah diperlukan a1regat buatan.
{c) Air dan bahan campuran Beton menjadi keras karena reaksi antara semen dan air. Oleh karena itu, air yang dipakai untuk mencampur kadang-kadang mengubah sifat semen. Kalau dipakai air sekarang bukan air ledeng bersih atau sebangsanya, maka perlu diperiksa terlebih dahulu apakah air itu cocok untuk dipakai sebagai campuran beton apa tidak. Cara berikut ini dipergunakan untuk pemeriksaan tersebut: Waktu set semen dan kekuatan tekan diukur untuk mortar yang dicampur dengan air bersih dan yang dicampur dengan air yang diuji, hasil pengukurannya dibandingakan. Sedangkan air laut hanya dapat dipakai untuk beton yang tidak mempergunakan baja tulangan karena mengandung garam yang dapat menyebabkan baja berkarat. Bahan campuran ditambahkan dengan maksud agar dapat memperbaiki sifat beton yang lemah dan mengeras. Bahan campuran dapat dibagi menjadi dua kelompok: yang pertama ialah bahwa volume yang ditambahkan harus diperhitungkan pada pengadukan beton dan yang ditambahkan tidak perlu diperhitungkan. yang pertama disebut bahan campuran dan yang kedua disebut zat campuran.
Ada beberapa macam bahan campuran. contoh khas adarah bahan yang memiliki sifat hidrolik tersembunyi seperti pozolan, abu terbang, slag tanur tinggi, dan berbagai bahan penambah. Tabel
4.19
Campuran semen dan pengaruhnya.
Campuran
Aksi
lDengaruh
Membuat busa seragam dengan diameter 0,25-0,025 mm
Zat pendispersi (Zat penghilang air)
men
Zat pengeras cepat
Pemercepatan hidrasi
Pelambat pengesetan
Memperlambat hidrasi
Dispersi
partikel
Peningkatan dari kemudahan kerja
sei
Zat tahan air
Penguatan awal
Membuat struktur padat dan
tolak air
Ada beberapa jenis zat campuran yang digolongkan menurut fungsinya seperti dijelaskan dalam Tabel 4.19. zat pembawa dipakai untuk memperbaiki kemampuanpuan pengerjaan dengan mencampur sejumlah optimum udara ke dalam beton. Termasuk ke dalam golongan ini ialah resin vinol dibuat dari tar hidrokarbon dietsrak
dari pohon pinus, dan Darex, komponen utamanya adalah trietanolamin
dan
hidrokarbon sulfonat. Resin vinsol dibuat menjadi larutan 2OYo dan ditambahkan ke dalam semen 0,03-0,06 persen berat. zat untuk pendispersi (Zat penghilang air) dipergunakan untuk mencegah tersetnya partikel dalam semen. Kalau zat ini dibubuhkan kepada beton, kecairan beton bertamL'ah. Lingnin sulfonat dan turunannya, sulfonat dari poliakohol tinggi asam oksikarbonat dan garamnya, konderrsat tinggi dari asam sulfonat naftalin, formaldehid. Garam kondensat tinggi dari asamr sulfonat melamin dan sebagainya termasuk golongan zat tersebut di atas.
I
I
b--
-
tf Ir 0t9
0'09
t'99
9'9€
L'0n 09s
06n
-_
tL 0'82 8'w e'0t }'il ,; t,oi II o.re I i'sz t,i z'st ose L o8z otz ' oil L oL __ _*.__, 1 _-__-L_ uEtun{a)
(rtuo7a11 uotaq
'uoleq lrup
llrul
rrrEl uelunle) urrnnlry
,n,u.1
:e1:r uerenlay uEtPn\r\
__l ,._l
|
I I
uBlEnrlal 'rnluel uBlEn{a{ 'uB{al uElBn{o)I 0z't Iaq?I
uetpn{e{ er?lue ugEunqnq ug{{ntunuo1tJ 1Z'V IoqPI 'IE6uI1 InleJedlual EpEd ln{ €UIEI 8uE.i n:{8,\d lrsuq ueEuep ueISuIpuBqIp elIqBdB IEAuIl qlqal IpEfuetu Sunrepuec qeloles rdelal ,?^(ulE^\e eped qBpuer E,(uuElBn{3{ 't{Epual Jnl€Jadluel EpEd ln{Ip uoloq n"lu; 'IEAuIl u2lgn{e{ I{IIIuau Euu.( uotaq qeloJodlp ledup IIsa{ 6ue.( uaruas -JrE ueEuIpuBqJOd ueEuaq'lsp'rn1 rnlutadual le;el8e sluel'ualuos |BJIS'u3tu3:-.jlE 'niaui'-:r ue8urpueqJed tgedes Iol{EJ IE8€qIaq qalo IqnJEBuadtp uo13q ue{31 u€1€n{a) €I uep r,I Jnr.unraq usursads eped rleruErp uEp rnlnlp ledEp uolaq uEI3l uelEnI;) .{ruB{aru leJrs qEIBps lasrp r.{Elar Suei uoiaq uep aullued ?utpd Euei te1l5 rEsaq Eue.( uuunlnued EEJPI{ ue8uap uolaq rc{edlp 'ueunAuPq (ll)o{ 8uu.( ueun:nuad EpBd rUades lrlunJ {nluaqleq Jnl{nJls {n1un u€{Suupas B8req IB{Bdrp uIuESeIq 'ue1e[ uep LuEp EpBd Juedes PueqJapss {nlueqraq uep lHlpes Eue,( lenEuad efeq u?Euep Jnl)inrls ln1un 'uo13q Is{nJlsrlo{ u"qEloEuad saso]d uep Jnl{nJls BpEd Eunlue8rol uelnpadrp Euu,( uuunJnued uSlBH 'ru, luEIEp ln:{nlp s"lE u"lEBq uolaq uEunJnuad u€p lB{8uelp ueunInusd lIl3nJsI uelpnuax 'uolaq rsrrp tuc 0€ El(urEEurl urc 0z qB^leq uBIE"q tuepp raplu8lp IIEp su18 u?I8Bq Ip IUJ 0I urcpp Jeletu?lp ?[Bq ]n3nJax 'uBunJnued r[rr uBSuap I]BIuBIp l8dBp IUI 1EJIS 'sEraauau
unlaq Eued uoleq IEeq nlJsd Eue,( 1u;rs uE{€dnraur qEpnru Eue,( ueqelo8uad uolaq luJls-tEJls
z't't
'nlualrel leaer?E uBSuep uo13q reEq detci qe1*pe Eurss l,I?)inpe ue{ilsqtuoru {nlun JIs orunlol uenles BAqEq uPr{r{n[unuaul aed'{ ij-rri{nH 'u01eq uBlBn{e{ I33uI1 uIIBtu ualuas-Jle ueEulpuEqJed 1tca1 ul{PI\ 'sllsBld u?p q?lolp lEdEp uolag (V uep lBdruEru lEEuBs uolag (i EpBd rJ"p r88url qlqel iBEerE? uElEn{eX k "lsed 'eruus qeppe uoruas uelfnEuad sJEt u€p stEIIen) (l :qnuedlp ru-r qB^rBq Ip uBl€rB[sJed nBIs{ uolaq uElEn{aI uB{nlueueu uerues-rru ueEurpueqrod rrosl 'leEeJEe IrrEIBp lecuJ EEEuol ueIJESep -Jaq ugeJr{Jed n"le ueJndrrreJ Iaqel ue{BunEJeduau sIJIdIue EJeJes uoleq ueJnd -rrrcc trenq ,enpe;q 'tlntp uerndueo uelpnrua{ 'OS^(-I un{nq nele 'uaulas JIB uBBuIp -ueqJad rJoel ue{BunEIadueu uuEuap sJDI-BJpl uBIndIuBJ uBEuIpuBqIed uu{nluel 'eue1ra4 'u€{nlJedlp Eue,t uerndure3 ueEulpueqJad Eunlq8uetu ruzlsp UEIEt Enp epv .uepfreEuad uendrrrellla{ uep JIe depel u"uequlo{ 'uu1en1e>1 qBIBp" uBJndIueJ uBEuIp -uBqrad qelo rnlBlp ledep Eu?,( leJIs-leJIS 'uoleq ueeunE8uad sped EuniuE8rel uluttutp Euu,{ 1u;rg 'qe.rntu Euqed uup ue{nlradrp Eue,( IEJIS ue8uep uoloq ludepueur {nlun u?q"q uBJndIuBs u€EulpusqJad uelnluauaul {n1un qelEpB us8uecuErad pns{BIN uoleq ualndrusJ uu8uaJuuJad
Yt't
uoleq IBJIS-IBJIS E n
uoleq 1?.Jls-lBJIS €',
9t€
/ 336
4.
Semen,
Mortar, Beton
tekan, kekuatan lentur dan kekuatan tarik dari beton. Beton yang memiliki kekuatan tekan tinggi menujukkan juga kekuatan lainnya yang tinggi.
4.4
Produk semen dan produk beton 4,4.1
Produk semen diperkuat serat
Semen mempunyai kekuatan tekan yang tinggi tetapi kekuatan tariknya rendah. Kalau bahan serat dibubuhkan sebagai penguat, kekurangan tersebut di atas dapat diperbaiki, sehingga memungkinkan membuat lembaran tipis, pelat dan pipa. Serat
yang dipergunakan sebagai penguat adalah serat asbes, serat gelas tahan alkali, serat alumina, serat karbon, serat baja karbon, nilon, poliester, kapas, dsb. Produk semen yang diperkuat asbes umumnya mengandung 15% asbes. Produk utamanya adalah lembaran tipis untuk atap, bahan bangunan bagian luar dan bagian dalam, pipa untuk cerobong, saluran udara, pipa air, dsb. Produk semen yang diperkuat serat gelas disebut semen diperkuat gelas (GRC). Jenis ini adalah khas semen diperkuat serat buatan. Serat gelas yang dipergunakan harus tahan alkali. Untuk ini diambil gelas tahan alkali yang mengandung ZrOz 17o/o.
4.4.2 Beton otoklaf ringan (ALC) Beton jenis ini beton ringan berbusa yang dikur di bawah kondisi hidrotermal pada l80oC bertekanan l0 atmosfir. Bubur dengan zat pembusa dituangkan ke dalam batang baja tahan karat yang dipasang terlebih dahulu, dipotong beberapajam kemudian, dan diproses dalam otoklaf. Karena ALC mengandung banyak busa, maka massa jenisnya menjadi kira-kira I l4 dan konduktivitas termalnya kira-kira I / l0 dari beton biasa. Beton macam ini baik sekali peredaman suaranya dan tahan api, biasanya dipergunakan bentuk bangunan rendah dan setengah tinggi.
'^
:ln{Ireq
eBnt aqqy uu8uultg aqqv ue8ueltq =ia;;s ue\nruallp JJIBIaJ tstadstp tnqastp :-?: -J 9'-gE EuuqurolaE Suefuud'BN IJep p suua eped)'g sulq s{epul deperqtelTtr'7
'qg
eped ue{srlnlrp n1r s(uef 'qaloradrp ledep
lttdo selai
rueoeru 002 uep qlqa-I 111do
sulag
C'Z'S
'sel€ rp lnqosrol lnpo.td uEp euletn etutl uauodtuo{ ue{ -1n[unueu VZ'V lreqeL 'uuut[era1 epueq tuEeqraq Inlun uEp ue8uel uedntued ue8uap {nluaqrp uetelerad 1n1un rc1edlp enpa{ 3ue.( ue13uetr.: ':lBtJJ {lluurolo ulsatu qalo tenqlp BSEru rslnpord 1n1un uep 'sard utsaur ueSuap i?i.t.ip 3ue,( lnlEueru uep Eut: -rd 1n1un reledrp euulred Euel 'pqurt sule8 uep Eptls :nde1 selai eped uulEuoloEtp ledup ue>1etu ulBIEJad'epos rndel sulaE qEIPFE \.:-3lr-lolo EJecas tslnpordtp Eue.{ lotoq errurl
uauodruo{'[Z'l 1oqe1 eped ue11r..:r::::lt:da5 'sen1 Eued. qeJaep e{uerutl tstsodrutrr u?F Ls:ir', -:E}}i luEf,EIu 1u,(ueg
upud epaq-epaqJeq u8nI
qBpB,$
sBlec
7,'z'9
"uzve:::uad s:so:d ru8eqreq 1n1 -un uu>1n1rodrp Eued s?lrso)tsr^ urs[Ep uuupaqrad qelo IrE\qEq?:,F ,ui 1eg 'elurslnpord arer EunlueEral epaq-upaqraq luEz 'ZZ'l :nqeL eped mllnfun:tp iuei r::adas uereq -tuol selaS rsrsodruo; 'ueuodurolqns te8eqas tgs uep gt;1 ':9:6 uep 'OEl uep g;ep 'zOrS r1EIBpe u{ueueln uauoduroy 'epos rndel selaE lnseuue: ueiequral sEIeD uBlEqEal
sBla3 I'z's
BIrulI lsfsoduox 7's 'lsp 'snsnq{ selaE 'uprua8opq szla8 'lelrlrsoroq sela8 'upos rndel seya8 'Blurl) rsrsoduro4 lnrnuaur uB{lse{Ursel>qrp ludep uEnt '(IZ', Iaqel) ueqeq re8eqes ef,uueeunE8uad lnrnuau uB{IsE{gISEI{lp lud?p seleD
'n1r selaE IJ?p eru?s enur>1 rsrsodtuol rc,{und -uraur Eue,( IBlsrJ{ eped epu Eue,{ ueEuap ?dnJos tut lepuad yere[ uole tsernEguoy 'lapuad {ereI uern]eJala{ BpB eu(ueq tdelal e,(uruole lsernEguo{ urBlup Suulued lureI uernleJela{ epe {epl1 1uls Ip IEIsIDI uuepue{ t}redas 1ep1a 'ln[ue1 u6utp uerreJ IrEp uulqzsluaru selaE ISrsuBJl {Illl lnqaslp Eue,t eltureulpotuJel ISISUEJI {lllJ 'lElsrJ{ selaE
rpufueru JrBJ rrup rsuruJoJsueJl n11B1(os Inluoqrel JJotuB pped
(;su>1grsu11
SYTgC
pz
qEIEp€ seloD
uup rslugl11) uunlnqupuod t'S
s
\
5.
338
Celas
(g
E
tr
o o
o.
v
o a.
o
E
s
@
:=
d
E
o d o
o. o0
,o
o
,o
cd
o E
ca
E
o
sE
d ho d
o0
6
v
o
trr
,o
rB
o0
9eh
(d
o
o
o
o
o.
o
o
d
6ag
o
'ix
6t
tr
U)
(B
o (o
E
z
_o
o
o0
a
ql
o
(J 6J
o
Lb0
E
o0 o0
jl
q)
o
d
,o
o €l 0 6l
.o
€)
o
b0
6 o
-:od
o .! a
d o= -o^6 6 d!
rg-
ol)
cl
3
!
F
U
d6 o0 -o os io0
=b
=3e
ooa
="i oa
d=
;do
6l
..
!
6Bs i: .r -o
-
c)
60
CB
tr
?oo ,d
o>
id dO ed
o-
o
o o
bodi: -tr4 (E -!
6 o
2a
I c d
E
ootr d a o c:3 - a4 F'Es ?J ieiJd d tr trY = o.O=dtr qcd6-,a
b0 (6
d!
o E
d=6=63
E -E!E gV V e
UO
I
I
I
I
I
I
r r
r
50
E d
o
ao
s
$
€
z
F-O
..1
a;5 tst= a*+ o:
!_v
-98
6t
,d=
60
E(!
c0(.f
@
oi o6 !-
b0
0o
ok
dod 60d
cd
o o0
{c.
Ie^
L>I aEA c Q-r4
E
340 f(!
ol)
u)
EE o 3"6 -otr
don
6l
6{
Eo
at
o
f&
o
!+@
-^
N\O ar
-s
al !
€)
A]FF
I
o
o
E d
d
; 6
o
o.
a
o. d a
o
[-
otrvJ=:rai ,2qo9 *d.!t:
et?
o" o,
o 6
YEXE LXG= o
bo
o
o.
dcB =aoo
6v
v
oo
!o
trJz (dlljr ad.t 6A
.Eb
d ((
z
o
tr
I
r
V
tr
a ll d E
I
ct
q)
E!E
a
On O\n a*
I
*
6l
o0
o0
d
O
\o
o
o
o0
6!
N\O tN
u
o
* 9
a
(g
.o
.o
o
o
(B
o
F
:!^ zi;
G u
A O
a^
X
'U X (u
DUI 5@ 3a
xcXp
P-a
=A
--
C'A =o :'s I
o o
@E0 lo a)
1(A F?l
r I 5a lf.JAqSa.rqQ uOpp A! ,ao
a
I
uo \CN
I
Ua {\O
I
o
U)
6i vo OF--r =f6
LJ
I
4t =.r
\C-r
tt
:: E !._ o ,
6
j- -@ 3 )r.iuO\ O@ b o\
{
{
ju
{c\a ".o'.oi"oL
a'e
-
,i'
O
-l !0
o
'E-n
5
tt
rt
tt
tt
o
-
a
D
oo 55
r-6
oa
lr \.J
5 }.) (,I
z 0q
X 5
o
o
a
0 0 F
t-
E
'o\
L
o ID
6A
-<>
0e
(D
ri
5 !J
lo
o
5 NJ 5
x
x z
l0 ,Q
r!
OQ (!
E
,0
a
!9
o
(9
N
56 €{
H
\C)
6€ ts-
^i 9.
lo
x
{
x
D
'o\--
X
N
=: TE
ac)
aq
5@
q 0
F D
E
-o
x
f.J
@5
-l
5
U N)
ou NA -N.j-
f.)
tt
l.f \o
a
tl
I[.J
t-
AN uc)
a
i-r
s o o\
TI
p
IU !D
5
*i
€
U tt
il
tt
N U tl
II
..1
N I
o
(t
-5
Ellur{ rsrsodruox z's
L
tr 5.
Gelas
!4
60 55
45
50
35
30
25
20
2,00
1,95
1,95
,'
I,90
-
2,O0
LaSF
1,90
I ,85
I,85
1,80
1,80
1,7 5
1,75
1.70
1,70
tr
1,65
1,60 1,55
1,50
1,50
1,55
I.45
1,45 65
60
45
55
35
30
V1
PSK, PK: Gelas mahkota. BaF, BaK, SSK, BaLF, SK, BaSF: Gelas barium. SF, KF: Gelas flint. LaK, LaF, LaSF: Gelas lantan. TiF, TiSF, TiK: Gelas khusus mengandung fluor
Gb.
4.42 Distribusi dari na; vd bagi
gelas optik.
v: No-l
ryo-1g.
di mana Nr indeks bias untuk panjang gelombang 486,1 ml dalam spektrum hidrogen, Nc indek bias untuk panjang gelombang 626,3 m1t juga dalam spektrum hidrogen. Dalam gambar tersebut PSK dan PK adalah untuk gelas mahkota dan BaF, BaK, SSK, BaLF, SK dan BaSF adalah untuk gelas barium. SF dan KF adalah untuk gelas flint, LaK, LaF dan LaSF untuk gela lantanum, dan TiF, TiSF. TiK untuk gelas khusus mengandung fluorida (Tabel 4.25).
5.2.4
Gelas fisikokimia dan gelas kedokteran
Gelas yang dipergunakan dalam bidang fisikokimia dan bidang kedokteran harus memiliki ketahanan kimia yang tinggi, tahan panas dan tahan kejut termal yang baik. Bahan yang mempunyai sifat tersebut adalah gelas kuarsa, gelas silikat tinggi, gelas borosilikat dan gelas aluminosilikat (Tabel 4.26).
5.2.5
Gelas listrik
Gelas yang utamanya untuk penerangan yaitu untuk bola lampu dan lampu fluoresen. Gelas kapur soda dipakai untuk bola lampu dan gelas timbal yang berkadar 20-30o/o PbO dipakai untuk komponen bagian dalam. Gelas kapur soda yang dipakai
I
\grsods sElrsoISr^ uEEuap ueEunqnqJeq 8uelt lnlBJedluel e\ew (Vt't'qD) JnlBJeduetr (unJnuau UelPl-ueqelJod tnrnuaru qEqnJaq selaS s?lrso{sr^ 'Jresuetu €,(urIqIE uep (uEISBuBdIp sBIaB neluy E.iuselrso\sr^ 'lulsu{Jaq ueqeq e^upq Iuedos {€plt
usuun88uad uup luurral
IBJIS I'C'S
uBuun88ued uup luggg C'S 'rEEult Eue,( 1u1s11 ueu"qel uep 63ut1 6uu.i sntnd eseqo^ rcdunduraur tut sBIeD 'urueln ueuodurol rc8eqas Oz) usp OIS 'Oqd Sunpuu8ueru 8ue,( sule8 lepdtp raqay 3unqe1 Inlun 'OrS uep 6q4 Eunpue8uoru Eue.( nele oo0Z ErI{-erI{ gq4 Eunp -uuSuaur Eue.{ sela8 reledrp laun; Eunqul {nlun uep '\-lEuIS lntun tEEutl Eue.( esseu rsdrosqe uersgaol 1e;rs uuEuep 'lsp 'Oqd 'OrS 'OBg tunpue3uau Eue^( seleE rc1udtp laued 1n1un 'EpaqJaq e,{uetutl rsrsodtuo>1 8ue.i se1:3 uuleun8radtp Sutsuru-Euts -eur'raqe1 u€p IaunJ Eunq4'1auud IrBp lltplat epotel:euts 3unqel fi'V'qD uped ue1 ->1ntun1gp liledes r33ur1 3ue,( X reuls rsdrosqe teiunduru uep 'Y-leuls uep uoJUele Jeurs qelo ?uJB1( qeqnJeq 8ue:nq 6uei selaE rc1tdtp '"FlolEI rcuts Eunqel Inlun
(:J't I{EI)
'Gpolu{ ruugs Sunqua
u?:3lonu ndruel 1n1un eSnl
Ct','qg
laun-1
\L 5C
O,L
n'9
s'l
0'zt
0'n
ts
3unqel
raqal Eunqel
0'8t 9'n9
IsuEd
:€polE{ Eunq€l €'0
\! t,c
Oqd O€g OAW
Z,LI
n'9
0'l
s tL
.rEuts
{uun
uelnsdelSuad uauodruoX ndruel elog :ndtuBl BIoq Intufl
'o'lv
OUJ '4.r1s1J sule8
rrep Bltull ;s;sodruoy LZ't 1pqBL
bLL
L,'
s'8
9'81
tL
6, 1
I'09
t!s
tB{!lrsourrunle seJsl)
-
t0'0
6'08
L,Z1
e'z
I8
€I
z
0'zt
0't
0'08
totg 'lu{lJlsoultunp sula8 ';u1;1;soroq sule8 'u1ug1o1;sg sula8 lrup E!ur!{ lsgsodruoy gZ,'t 1pqEL
trt
uezunSSued uep
]e.]rs
€'g
t
r 5.
A2
Gelas
18
l6
Flo
!!
8 6
2t OL 200
400 600 800
1000 1200 1400 1600
Temperatur (oC)
FQ: gelas kuarsa, 7900: Vycor, 1715: aluminosilikat untuk penyelubungan W, l7l0: aluminosilikat, 7740: Pyrex, 0080: gelas kapur-soda, 8870: gelas timbal tinggi,0010: gelas tinbal-soda-kalium. 4: viskositas (poise)
Gb.
4.44 Hubungan
temperatur dan vikositas bagi gelas praktis.
ditetapkan, dan dipakai sebagai petunjuk proses produksi seperti fusi, pencetakan dan
penganilan.Adatitikregangan(viskositas ry:10t3 poise),titikpelunakan(4-4,5*r}t
(n:l}t
poise), dst. titik alir Berbagai bentuk teori dan empiris telah disarankan untuk perubahan viskositas 4
poise) dan
terhadap temperatur los.
n:Ar*-
B
T-
(4. r3) To
Ini adalah persamaan empiris dari Fulcher, di mana A1, B dan 7o merupakan konstanta yang berubah menurut komposisi gelas. Kalau gelas dipergunakan dalam temperatur tinggi, temperatur pelunakannya dapat dtjadikan patokan sebagai tahanan termal. Akan tetapi karena viskositas gelas berubah secara kontinu oleh perubahan temperatur sepeni dijelaskan di atas, maka mungkin terjadi deformasi melar walaupun berada pada atau di bawah temperatur pelunakan.
Koefisien muhi panjang bahan gelas adalah sifat ]-ang penting dalam mengevaluasi tahanan terhadap kejutan termalnya. Sepeni ditunjukkan dalam Gb. 4.45, kurva muai panjang gelas berbeda antara yang dianil dan yang dicelup dingin. Tetapi pada umumnya, ada dua titik belok ialah ?n, dan To, Tn disebut temperatur transisi dan Ta disebut temperatur deformasi. Koefisien pemuaian panjang berubah jelas pada temperatur transisi itu. Koefisien pemuaian panjang rata-tata a berubah karena komposisi gelas sampai di sekitar temperatur transisi dan hubungan secara empiris adalah:
ot:>AnP,
t\
(4.14)
An
reurs uBturJ?s 'sBIaE urcEurJes rrBp ussnqual ?^Jn{ qoluoJ uB{rntunueu
9r'? 'qD
'uBSuuBs rEEEqas rEEBqreq {nlun re{edrp BurElLreq sEIoD lelE {J1do 'ruas seleS Ieq luBIEp Errrsl r{EJBtesJoq r.lBlal EueF
.iqnr seua selaE inqosrp se.,a prolo{ qolo ,(qnr se1a9 .ureEol plolo{ qalo uEnt r?uru/r\rp .oH .na ,urd ,pH .Jd ,3J ,rlu ,ollrl ,nJ ,lN selat ueqequel rcEuqa5 'lsp 'ld n 'oJ 'aJ 'uW 'rJ .A ,rI :r{?lupe lnqesJal Jnsun .se1eE uped nlueuel EuJu,r\ uE{rJaqrueur "^[ auerel r{?u?l Jnsun uor uup rsrsuB.rl ureEol uol 'uesnquel lnqosrp oI .sepl u€lsqele{ lI epud uelnluud qeppu Ur Eu"ru rp
p uep rsdrosqe uersgao{
r{EIepE
n
(sr'r)
,se1aE Eueprq
p"-az(A
oI - l) :l
:lnluaq rc3uqas quppu sele8 rnplau
ue{snJalrp Buef,oI ufeqec uep 7 e,(eqec Jeqruns setrsuelur EJBtuE ueEunqnpl lelpur qalo leqlrJal Euer( sulaE epud nluagel EuJe,!\ uprrJoqr.uau uE\E rur p11 .deresrp ,t,rri.rl
EuequrolaE Euetued ueEuap e(er4ec 'su1a8 snqruauaru ledurel eterlet lnqesrp Euu.{ rcdures ggt IrBp Euequrola8 Buefued ue8uap e.ieqer Bueqruols8 neluy ruur
glL
uiuussun8lluad uup ry1do 1u3rg
Z.C.S
'Iruplau teJrs-teJts ueseqeouad eped uelselatrp ue4e Eue.{ JIlraJe leEues qnreEuad u?{rJeqr.uau selaa treqeq ue:enEuad rEtxrel uelntal ueuBqel rlrcqreduraru {nlun'suued uequl sule8 reSeqas reledrp 8uurn1 Euefued 0l 0; IrEp __ uurenured uarsgeo{ m,(undrueur Eue.{ sela8 uur1uq eiuurnun ^eped .gZ.t IeqEI tuEIEp ue4SueEepredrp Buu.( seleE uequq Euetued uerenruad uorsgeo) uullntunlrp ,
uauodruo>1 derles ,,e
q
uursu
o{ auer
ue,e
rrt I 66)
619-E9S
Z6
00?-0
86
00r-0
TII
0qt-0
l9n-61 00I-02
nlilJiHJ, fi '1'j, iT :.i:H'ryi ;gJ: IEISU\
3
SEIaD
lnAd-uB splaD
Ioloq selac ElBr
sEJeD
iltLlll euet 'seued ueqel selag
0s cc
00€-0 006-002
gy 27 Surus,oa,xer.(d sElaD, ,:oc,{n seyag 0061 SururoJ
8't
(J.)
,OI XD
Suiu fuud uu -rBnurad uersgao)
JnleJaduraJ
sEl33 sruaI
'su1e8 uduraqaq 8uufuud uulunurod
'su;e8 .r.rup IBruJel uulBnrued
uarsgeoy gZ., lequl
; rnle:edua1
e,rrny Sr., .qO
!'0 a@ ^Jr PeY It J
Ha) toq
.? HX o\mO vo
o
ew.
uueunSSuad uep
l€JrS
€.S
\
v 5.
l4.t
Gelas
Gb.4.46 Kurva
tembusan spektrum
dari gelas filter.
200 300 400 500 600
700
Panjang gelombang (nm)
menyerap lengkap cahaya yang berpanjang gelombang lebih pendek dari beberapa panjang gelombang tertentu di daerah ultra lembayung. Saringan biru B-380 menunjukkan penyerapan pada 450-700 mm dari daerah tampak. Sejumlah banyak saringan yang memiliki kurva penyerapan dibuat dan dipakai umumnya pada alat potret sebagai saringan kontras, saringan pembetul dan saringan transformasi warnatemperatur juga yang khusus seperti saringan tembusan UV, saringan serapan UV, saringan serapan infra merah, dst.
5.3.3 Sifat mekanik gelas dan penggunaannya Gelas mempunyai sifat khas yaitu getas pada temperatur kamar. Sesuai dengan
itu kekuatan mekaniknya tergantung pada ukuran retakan Griffith. Telah
dikenal bahwa kekuatan patah dari bahan gelas tanpa retakan Grifffrth mendekati teoritisnya yang diturunkan dari kekuatan ikatan kimia dalam gelas, yaitu kekuatan lentur gelas kuarsa yang diperkirakan tanpa retakan Griffith berkisar 570 kg/mm2. Gelas yang diperdagangkan memiliki retakan Griffhth dan kekuatan mekaniknya sekitar l/100
kekuatan teoritisnya. Gelas retak akibat pertumbuhan retakan Griffith yang disebabkan tegangan tarik pada permukaannya. Oleh karena itu, kalau tegangan tekan diberikan pada permukaan gelas, tegangan tarik yang datang dari luar dapat dikurangi sebesar tegangan tekan yang ada. Sebagai akibatnya kekuatan mekanik dari gelas itu meningkat. Gelas yang ditemper berdasarkan prinsip ini, yang dibagi menjadi dua jenis yaitu bagi gelas yang ditemper secara fisik dan yang ditemper secara kimia. Penemperan gelas secara fisik dilakukan dengan mengeluarkan gelas yang dipanaskan dari tungku secara cepat dan mendinginkan permukaannya dengan semprotan udara. Maka terjadi tegangan sisa oleh perbedaan temperatur antara bagian permukaan dan bagian dalam gelas. Penemperan fisik gelas sangat memperbaiki tahanan kejut termal dan tahanan impak dibandingkan dengan gelas yang tidak ditemper. Penemperan gelas secara kimia dilakukan den-ean membentuk tegangan tekan pada permukaan melalui berbagai cara kimia. Yaitu termasuk cara dealkalisasi pada permukaan, penutupan dengan gelas yang memiliki koefisien pemuaian termal lebih kecil dan penukaran ion antara ion logam alkali, dan sebagainya. Ada proses temperatur tinggi dan proses temperatur rendah dalam penukaran ion antara logam alkali. Pada proses temperatur tinggi, gelas yang mengandung ion Na+ dan K+ dicelupkan ke dalam garam litium cair, pada temperatur di bawah temperatur pelunakan untuk Na+, terjadi reaksi penukaran K-dLi+. Permukaan gelas menjadi
!b-
'ueJel{op3{ Eueprq rp ueeuenEEued urepp nele runrJoleJoqel 1n1un seyeE sele>Fad rlrades lrurnr Sued 1n1uaq dupuqrei uu{n{€lrp ludep uor uerelnuad uelenEue4 .1Sp ununu seloE 'e1er seleE eped rgedes EuzqJepas Euu,( 1n1uaq r8eq lococ {rsu eJEJas uelenEuea4 'XeeN 'eNcll rlEIEpe e.{uuere>1nuad 'qepuer rnlerodrual eped uor uere>1nuad sesord rppp" rul 'Jeue{ rnleradual a>1 uelurEurprp qelalas selaE uue4nrurad upud uu1e1 ue8uuEal rpetral eleur 'rsrsuerl rnle;adurel qE,!\uq rp rnlureduel epzd resoq rlueEp selaE ruepp 1p IIBIIE uor nep) qrqel e,(uuor snrpeJ Eue,{ r1e1p uor qelo
'1en1 ryet
-uau se1a3 Blelu u"e{nurred eped ue1a1 ueEueEel uelleqrleEuaur ru?l?p uerEeq uep ueelnurrad eteTue renlu uorsuoo{ EJelue ueupaqrad 'rerue>1 rnleredural a1 uelurSurprp suleE nepy 'uor UEJE{nuad rpelra1 {eprl Euztu rp e,(uruepp uzrEeq ueEuop uelEupueqrp qepual qrqel e,(uuerenurad uersgeo{ uelleqrleEueur Euu,{ 11 qeyo e,(e1 ueeunSSuad uep
IEJrS
€'S
'qepuar 6uu,( >lrurere{ IJep IEIIrral UETBIIIBII leqll€ sulal ueEuep ureEol IJep ue€{nru -rad rnlsJodual uulunJnuaur ludep uestdela6 'se8 utqrnl uauodruol eped uelstdepp EO:L-I-OrZ InuuJaI seuud ueuuqelo{ uelrcqrad 1n1un uup 't88ut1 rnleladurel ue{Eloc eteq eped uelsrdepp 'e,(uteEeqes uup ';ISoI.\ "OtlV 'tseprslo u"uzqBle{ uelulEuruad {nlun'ulsaur su4uryad 1n1un eg:1y uep NII'JIJ I{elo C-f,lJ -OA\ loruroo rrep uesrdelad quppe snu ueuuqelel u€:{Ieqled uep qoluoJ nl€ns 'ueqeq depeqrel nreq rs8ung uep
uureuoqruad (7) nercluep ueq"q-u"qsq trep seued uEIrPqelal uep ISEpIS{o ueu"qelo{
'sne ueueqelel uetulEutuad
>1n1un
(1) :qeppe {IurEleI stdelad trep ueeunEay
'e^(uresep ureEol IJep r{upual l{Iqol IPIuJel uzrenu:ad ualsgeo{ uup 'uBJ€{Bq ueEuep Islealaq :nszlS uestdel E,tquq InI{Ela{Ip -ured uruelas :esep uruEol u"p "plsIouep rnselE uesrdel Ere:u? qupns '8urluad le8ues resep uuEol -IIIEIaJ Ielurol uutenured uarsgoox 'qnrn1o,(ueur €JBcos resep rueEol tdntnu;u: ::ijEU lnsEID '(oz't laqet) lulrlrsoJoq selaE upzd uBIJPS"pIp Isaq IIEruo {nlun .In:-E': ij?D Ettull tslsodruo; 'tuese u"L{81 Euu,{ dn1e1-dnte1 uup Ipuetu \EQ ':-Ei tE?ji.j tuadas ueluprad uup pqat Euu,( l"lE-lBIs {n1un {ocol lIqIEl3l 3ue.( uz:-eg ':r: \::'u;o.-llntuaq tpulueu 1n1 -uaqlp q"pnu ueEuep ludep >1eun1 eteq rrep resEp Eu;j?'{ 'ei-:u::n1n :esaq 8ue,( urc1 r{epet\-r{upelrrr uep uIruII lEz t{€pu.!\ 't13uut '1pue'Jl {Eo 'ts'.nj:sur-tt UEP ue11t ueded 'u€runurnEued ueded 'ueueleur Inlun qeps.n tuades 'stdri iuxi;..u:tjaq Epuaq Inlun >1eun1 eteq 1rcua dnle,'u3ulli;q lletug
{oJoc Erueued Euea 'roc efeq IIEIUa u"p
uEBtrnEtlued uup den ue depuaEuod, (qn
3) e,*
r>r
orn
un
ru5J5
7,'g
orpunHiffi : lUrT [?:L f:f i:J.'::"ii'J
-red eped uell?{ollp ruI uBqeq-uBlleg 'zOuS uep'3t7 "OrZ 'JIS "OtlY ':gll '\lI '3ra :1n1rrsq reEeqes qEIEpe ueelnurad uestdulod {n1un u?{eun8tp 3uu.i IlluE:t){ 'sunl ruu ruulep peure dn4ecuau ledup uzp 'eptsrlrs usp splJoq 'epttltu 'EplsIo tt::das {nuuJe{ r{elo ueqeq reEeqraq uuelnurred uednlnued uuEuap UEI{Eq trep ueelnturad sulrlunl rlruqradruaru ueIB IUI IEH '€selq Irctue IJep epeqJaq {IuBreI uustdela4 'e,(usnrales uep 4ered uep setua 1rcue 'eEequrel IIEIUo 'IEJE{ ueqel eleq lterua 'runrurunle lrerue rsaq peus ie,(uresep rue8ol lnJnua(u uelSuolo8lp ledep 1rcug 'sn" ueqel uep seued ueqel 'etrutl 1ez depuq:al ueu€qulal ruBIBp ln8Eun 1u3rs re.(unduraru 'seq1 8ue,( lnuere{ ueqeq nlBS qeles n1rcr( 'se1aE qalo dnlnlrp rue8ol uu"Inurad 'seued ueqel Eue,{ utel uenped uep 13J3{ ueqel e[eq ':oc rsoq '{eunl e[eq 'runruturnle 'tunrseuEeru ueEol eped uu>1dera1p yerug 'e,{ustdelad lunqruetu {ntun us{seuedlp uep ueerlnrurad eped ue11e1app sele8 {nqng 'ltue8rouu selaE qelo rstdeltp u,(urue6o1 ueulnurred Euu,( epuaq qelepe II€ua {npoJd
uBnlnqBpued I'9
TIYIAIfl
l,
I
7 6-
348
Email
r-O\h d$h$lrd
€
€--
9O6h !+al 60\
\o
r|]
o€ rcircirtr
o o
N
o o 6 () €t
c dE 6Lc
o d
Eln
o
tr
o
I
Ed
0)
{) '=d,
o\ !+
al
IIJdO
O\6N oa\o
€)
6l
F
.EgSE eA-F
IJJ
E'6= -u
trE .2a oa.
Qn-511' o\r€Nh
O$O<'6 :c.l@rE \O-H
tl
'=q qd
I 6Q*hh
$*oN\o &
$
.or? d? v!.2 , H T-L J ?q 4a v^ ZN .-Z
e
.o
r
,3.io o d{o,{O r- O :l v^.f. (d d d O Sl .{; C ocoJQQzQFao-L)
3 o\
*
')"0072 sBlB rp nele Bped {rrlsrl ueueqel n{Eunl luulep ue{seuedrp 8uu,{ se1o1 uep (ZOIS) e{rlrsraq nteq rrup lenqlp 8ue,('e1t1ts Bprqre{ qe1epe e^(ueureln n{Eq u"q€g'se1eE use; uep (ZOISZ.€O.lVg) lllnru '(JIS) uo{rlrs.eprqrel rrep rrrpret Bruuln.tet Blrlrs €prqre{ rrol{ErJay )"0091 €JrI-EJrI rEEurlas nlrc, r8Eurl tnluradruel eped :elursrp rur Ja{urp{ rJBp lenqrp 8ue.( ursauEeru Eleg 'OBW oo66 €Jr{-BJr{ EunpueEuaru ruJnru teEuus Eue,( ersouEeu ra{url1 '(OElt) sellrrad qplepe resup unsn,(ued preurur uep 'euruln n{Bq u€qeq rcEeqas ersauEeur JaIUI{ rJBp tenqrp erseuEeu rJol)pJJaU 'ersou8eru Jo{url{ uup lrluoJ{ ue:s1ur,(uad ueEuap tenqlp lnqesrel ueqeg 'ulseuEeur-ruoDI rrol{EreJor lnqasrp u rsauEeru %oOS yep Euernl SunpuuEuaru Eued uep urorl-ersauEeu rrol{E{er lnqosrp erseuEeru %0S rrcp qrqol EunpueEuau Euu.( seleE BseJ uep (tOlV.OBW) laurds '('OISTE11g) tlrelsroJ .(OElt) sulluad rJBp rJrpJel rrroDl u?p ersauEuru rrol{erJoJ undneru 'ruol1 erseuEeru 1mg 'grlrpu rcEuqas ersau8eur JeIurlI ue8uap lrruoJ{ uep uereluiluad €J?Jes lBnqlp Euer( epe uep 'Eundruel JI1Ip" uuEuap srusln nlpq uBqBq rcEeqas lFuor{ rJEp ue.ra1ur,{ued ereces lenqlp Eue,( ruorl IJol{erJoJ epv 'rEsep unsn^(uad leJauru p8eqas (€Ozr).OEW '€Ozr3.gag) ruorl 1eu1ds rc,(unduatu ruorl rrol)1e{eg '{lrls[ ue:nqaled BJeJas nule ueralurduad eleras lenqrp uup euurnp rrdureq Eue[ egzly lsysodruol rJEp ElBg 'Irrlsrl uernqalad ueEuep lnqosrp Iurnru "leq lunqp '(€ozlv) runpunrol-(orsz.torlv t) lllnur rl?p (:ols.iolv) qBrruBle "lBq lluel{ rrep lenqlp Euer( lrueturlrs BlBq epv 'S€ )S lrep rEEun qrqal e.iur.rollergor IEJIs uup 'eururnle Y,OS rJBp qrqel EunpuuEueu rEEurl eururnp rJotI€JJat edzreqag ',r/o0S yep Euernl €OzlV JEp?{ tunurn ElpJeS 'eozlv uep ZOIS q"l"pe erueln erurrl uauoduoy 'rseJprqJal lu{r[s tunrurunp rrep e.(ugmy Eunduel IBJeuru uep lrTgorrd 'lFIIo?{ rJEp BurelnJol lenqrp Eundrual uolIBJJaU 'e,(urcEzqas uep tetuaq EsJBn{ '1lac 'qenuelu lrsren{ ueleunErp n{Eq ueq?q re8uqag .{pq qlqel ,pra1 Eue.i rplp u"p €OzlV rupel ueEuap %96-n6 zOrS rBpe{ rc.(undueur B{rlrsraq rrol{ElJau 'etuutn unsnduad I?rauru uep n{Bq ueq"q r"sep sule ue8uolo8Euad ue41nfunueu 0€., IaqpI 'rEolo3rour BJBJes rrol{B{ar uuEuoloE8uad qeppe rul 'seqaq IJol{B{or lnqasrp seq{ {nlueq eduel er(uurel uep rde ueqel ?leq tnqasrp s"q{ {nlueq pfundruetu Euea 'e,(u1n1ueq uep ueeunEEued ,elul{ 1eg1s .e,(ueueln unsn.{uad IBJourur 'e,(un4eq ueq?q uB{JBsepJaq lnJnl-lnJnlJeq uul8uoloErp uerp -nue{ IJoUE{oU 'sllBluelsls Eue{ uu8uoloEEuod ue1ru1ru(uour leEues sruaf e[u1e,(ueq nlelJal uep s"nl Eue^ rserre^ redundruaru rJol{e4eJ ueeunEEued uep 1EJIS 'efuleEuqes uep,n1Eun1
ueqeq Ipados rEEurl :nluredrual rJlsnpur ru"1ep ueleunErp uep rEEurl ;nluradural qa1a1 re4ns Eue,( rueEol uelnq >lue8roue u"r&q qe1ep€ rJol{e{ag
uped
(uu8uolo88ua4) uunlnqzpued V L
IuOryYU.{gU
L
I
7 7.
350
dE
'od i6 !A E -= { L 6 6'5
€* !E L=
o
rl
a
!r
u5
.r
d
s
IET$E H: o
o
L
=i*Ert=g :qEi$86at ES6Edei:5 : _ o x .. o -= d :ig;9,.:e!E SISE.EE€iB
!*
fl8:=SrsgE
E
=u !tr E> oI o 5
O O.: x={
!E
u.-: ds- -: .= PH
H
d? @'-
oJv !=
=
s96 ;cd
tr6, =v! -! 6= iEd
6 o.
o0 o0 q)
d d
o '.: u u d
.l( 0
6 6
0)
,la
!
6
a u u A
6 d
l4
6
..:
6
a
900
o.=
d
OT
6
d
.-J do oo
-s Ei!
! cd
(t)
2Y =U
!c q)
!
a
o
o
{ m {L
A :l o tro d
;* -d
E
tro
:.:
o
d
eE ud{
6 dY 6 tro q
.aJ la tr!,
A 6 ! 6
6 6
6d E
d !c
:b
d:
U
d! cd ho qt
X
'aE =su
3
-'a 5E
;e4X e
H o B? o-, -.- 6 6! 6 CQ5!
=;;=d _ HE-L Gd?5
tr
q E
!o 1-c litr
-E
!6C
trr o-i
=3
= E
6
d,
A^-j
aa Cq!
tr@ 6d '43
:dd
ca5
E H'A
! U-
o
d
6
6
(n
6
6
E'd
qM
{
6
.l
E
=
:a-. == { l;
=
|t
c
d
l..-
L*.-
m'= {h
o o
I d
.i !
..-u d
t
99 i
I e
Ec99 6 c!
;d r
6 E! o de q E:
;Z=e
7 I -
I36 ZLAI)
6
tr
o 6 d
c0
d€
d
Et E e€ H,9EEgH
6i,
rNo
J
'A
d=
L.:
(! 6
co
i
-a {=_== { L e?
t
{
o !
-i6i!E
li
6
E
ii
veE
a= :!
=---2-'r 2'J
!!
AdI S!9 r,69 v^=
;-a-
._oi
{'a -
6 d
d
GJ
wO =c :o
. H'^ u ^: o d = :- c: av ffiE o trqd !i5 E @ 'E+! G o trY o d=Xd
JU.4
'_v
9t
{s
d 6
! .ia dq
-( F.= !!6 'd! !=6 id 6:
o
o
o
u
:cd d
d
g
6
Ec
=d XL +5 o6 dtr msC a=
c60u cQo oo
6
s.E Io ^o
tril Jd
tri= 6F= o .= €-:3 :e^ i:QA aca X Od 6i=
PES
=o tr ^! Iqs; t'E
e.:
eu
joo q9-;-
g-6!
X
bcfs n a- t
6d o Eo
F
!! q
!^t
6
6
(0
?.8
6 d
d
o
cn
6
o o
o
cl
,,ll 6l 6l
!
o
i-n
Ks
u r!
o.:
-
@
o
6 6 6
-dx EEO E 5-r c.? c 6-d
E3E trE d 0.6
o. d
d.i= d6!
=-il
-
. ; e 06 h! r .= EF. o tr c o= ! 5
{ il.a tr @3
6
^u
AE
$g€gt.g'as l" E 3 *! E e a
=oc
E
6o
"Q=€=ia'a .0 !
Ud.-
6t
!d
[=.:a
::{
u v= a6 =o
E -s
OE
E
E
td= ._Jti: t6 ?& -
9H9
cl
!-v
EEgH.EEE -Cetrtr! Y-Hdc--6 J^Yr -G-;.-!.aX
d
tsJo !
E9h
6l
A:
iEEEi=!x
6
^5
o @
c
;: sfr-asd
o 9,* ! Eb
6t
u=6 X!
u
C
I ! P * k ."!
PE
d
Refraktori
:f
EE
!, p
,r t, (t
X D (t a. D
o
E
r o o
o\
5
5
AN
Pi
=5L
A o
S;EH d-$
fi m
*F ;gEil 3a *till'-
s
6=
Ht
=. ts.
SE oo.
+$.
txc iix
E
E E B
='
lE
<85
=,
gr' -
a# *
o
rii F
;
-i' p
[[: r=i y..-
4
g*r,
cr
f
.:G o
I
r
=r-L-tr= 'i5r-r
g
gE
!
I
_c
O 6
:;= i:"=
s=: *9o -1= a
a!rg 9;
ED \ro o^
s
tEL D-ts
c15 x6'
=p +D ='= d< x9
A E
2
p
h 6
D o
A)
X ID
p o
H
E (!
i?E E=.r =Esi?r '
5
(.)
F
lo
r'
-E
lc
zi
5$E5!g' ga-E31= ;G - t - D-:a-!
a
er3 E 9E i
sqEifr
q.e s
5D
e'Y u# 3 oEBlq iireHe..
6B 5D rrJ EO iD
FC
D5
f
i'" l6
$E fr s ls :zssS='t tr ir 5 d' FcEPTL
I
E;E[il
EoP E'1 i! E e:sq
Esx[EI
CLr
m=!-r-E
Na ld -D OF
E +E N: E a>e !, I
tsE'
EoBFSI E ci
5
e.
=
B- '-I. : 3'-=
I
OPs5{= tD6=
DID :.
B.
O
qE.
=.
E i=-S_:-
+gr | d6' [E Fx I| E
9. .,,
etN:
i!
]
d;i; :L9?-r
E E sE s G:-^
gEgsalE
'o.
'tr
" p:
Hs=r0, =5@ 2@ dd E oi5
ea-
gg
r[1
=ig[[gE E'EEE iE3:F99*qEt 3[sE =-:=iF;:FIe3 :E;I i=I-EEEt[3iF '-s'ilg = =iIlcF: FBq. = ?'-aEl51 gEs , 1€i;$$E p
E'
= E*F r i =::t?in I =i ==it
D
$
+
E B
s
S I
ri
p
H
B
1 5
tr YG
p
5aN-
9 a-lX )+o D i!
5a6AgA FlgigFgFgI fiEg$ f B' q irp '7s i.fr EgE= p a=iO aEiFrrsaEt Yp D :, rp
o^f,:,
B
8.8.
l!] Nl =l DI @l
o 5
a t)
:
o s.N o sE n;. d d -x
a. s5 F EFgS E E_P : €;g !, g PB.e +'-iS n5ps f '€! FSEe -d rF s. 9i5 E 5 rE FE ssEn qE
{X =5 p^z' r5Yo
s
$g ieEE
G_-5 f,=. m :-' EE *
E3 EEFd !B =9H =e gpP -P. Ba gH1
DP OF !ri5
-da e. Eu I'D ld dD
+E
Eg d5
!otrx'z Fld i o' A lr^ir rci'l 5 rP 9 xA2 J
ts rE. s"* I
=. P
D -'p =.oE
:FB x g; i.Oo
=r qg xq ^x xq
dF5 !q .E JO D,, l(' dD
xx=oa€ 5&:l !L- o
o ='o EH 'E E::i m -E G =i, aim !nE = 5r
G sc
Xx
E.9.G -xa
:<E
o
E.i' 'io
=.i
I
I I I
I
l'L
uenlnqepue6
(ueEuoJo83ue4)
I9g
v 7.
)52
7.2
Refraktori
Sifat dan penggunaan 7.2.1
Sifat kimia dari refraktori dan penggunaannya
Hubungan yang erat terdapat antara komponen kimia refraktori dan berbagai sifat penting selama penggunaan praktis. Hubungan yang ditunjukkan pada Gb. 4.47 terdapat antara sifat refraktori dan komposisi kimia refraktori SiOz-Al2O3. Dari gambar terlihat bahwa sifat refraktori dari refraktori SiO2-Al2O3 berubah dengan perbandingan SiOz/AlzO: dan nilainya hampir sesuai dengan temperatur fasa cair dari sistem biner SiOz-Al2O3. Selanjutnya, komposisi pada kira-kira 5%o AlzOr adalah titik entektik dalam diagram kesetimbangan dari sistem SiOz-AlzO:, dan sistem ini mem-. punyai temperatur fasa cair terendah. Andaikan suatu tungku disusun sehingga refraktori silika dan alumina saling berhubungan langsung, maka akan bereaksi pada
titik pertemuan meskipun pada temperatur yang diharapkan masih dapat diterima untuk sifat refraktorinya. Jadi kerusakan dari tungku dapat terjadi pada temperatur yang lebih rendah dari yang diharapkan. Hal ini mudah dilihat dari diagram kesetimbangan sistem SiO2-Al2O3.
Seperti dinyatakan semula, pengetahuan mengenai komposisi kimia dari refraktori tidak hanya diperlukan untuk estimasi sifat refraktori, tetapi juga membantu penggunaan diagram kesetimbangan untuk meramalkan kerusakan yang mungkin disebabkan oleh reaksi kimia antara refraktori dan bahan yang berhubungan dengannya pada temperatur tinggi. Bila mineral konstituen utama dari refraktori bersifat asam netral dan oksida basa bahan itu berturut-turut disebut: refraktori asam, refraktori netral dan refraktori basa.
Refraktori bersilika dan alumina adalah refraktori asam dan refraktori magnesia
Refraktori
Bata silika
l-i_ -_-]
Refraktori tinggi
alumina
i L
i
alumina rendah
Refraktori alumina O I 800
d o
o o
F
1700
i'i-
al+
*9K
si
a -<
'AA trV.=-3
d-
30
40 wt
GD. f
.{7
50
60
80
90 Al2ol
(%o\
Perbandingan kurva titik cair dan kurva ke-refraktori-an dalam sistim SiO2-Al2O3
r
.-
I
'rEEull JnleJeduel eped ruBSE rJol{BUoJ ueEuap seqeq rs{?eJeq uep BsBq qepp" ueruas ro{urly 'Effiq rJol{B{aJ nele prpu Eue^( .rEEurl laurds uollurgar rc1edrp 'ueuras Je{ull{ ralur^{ued ug1 srdelad 1n1un 'e[upsq41 rnleradrual epud uollergar ue8uep 8unsEuey ueEunqnqreq Eue,( ueqeq urur{ 1"Jrs ?ueJE{ 'ur>lEunur q"lepe rJol{B{eJ ueEuop rs4uer ueEunJepuaJe{ uee;DFed ,ei(ue[u
-l{
IBJIS
ue{rBsBpraq s"1" rp ue4e1e,{urp glredas rBsB{ BrBJes rJol{BrJoJ uel8uoloE8ueu
ueEuoq 'l?Jlou qel"p" ruoDI rrol{er;ag 'seq{ 8ue,{ eseq rJol{?{or qEIBpe lrtuolop uep ueuunSSuad uep
€st
teJls
Z'L
\
:ln{rreq reEBqes seq{ IeJIS I{IIruau IUI IItuEJe{ lEJes ?unun[? teJss u€p zors-€ozlv lEJes 'esJEn{ seleE Io/( {ns?uJal IIIUBTaI lEJas 'rs{nJlsuo{ u?Bfro{ed epBd IsEIosl IBE€qes u?IEunSradlp "lu?}nrol 'snlel{ lEJas IpB[ rul ueqeg 'Jrc d"p?qJel u3q31 JeEB ulseJ ISIdslIp B,{uuBB{nrured -uau l?nqlp u"p {IJlsII rnuel n?18 Blodn{ ulslep u"{JIEJIp nlsq uzqug 'Ideraq EununE rrenteq rr"p uep r8Eurl rnuel Eels pep lenqp lnJnl-lnrnuaq nisq lolr\ uep Euls 1o,11 'rlB{as lreq Eue,{ seued ueqel uep Iaqls{ag 1eg1s p,(unduraur Eue,( purrel rs?losl ueqeq rcEuqas ueq8ueqrue>1lp IUI JII{{B-JIq{e seqse uod5'saqse uods uep seqse I"1'seqse ule{ {nluaq urelep rolslosl Elposral qe1a1 Euerula5 'sede1 Iuadas {nlueq rpelueu ue4sedepp lnqasJel l?raulru qelalas Is"losl ueqeq reEeqas ruludrp ledep seqsy 'lsp 'llloplsoJ{ 'llsotue '[losIDI rcEeqas tuels Ip uEInLUalIp 'qururep ?Jeces {nlueqJel leres ednraq Eue,( I?JauIu ueqeq qelepe saqsy lBres {nluaq IEIIrIel IsBloq
uBqEg I'z'8 'uPeu
-nEEuad Surseur-Eutseru eped uenpadal {nlun {oroc Euled 8ue,{ ueqeq qllltuau nllad 'f,"00SI redurus )"OSZ- Br?lue TBSIIJoq IBuJel IS€losI ueq€q 1n1un rnleradual
uBBun8Euad uup
'lp{es lreq
tul;5
7'g
Eue.i pru
-Ja1 rselosr r{rlrueu eEEutqes BJepn qelo IS{e^uol ue8uep seued uequputd:ad ueqEuatu Eue,( rn11ri"r1s ue{rJeqrueru ?Jepn 4e,{ueq Eunpue8uaur Eue,( ueqeq uep 'leped uur{Eq
epedlrep qupuer qrqal Euu,( plural sell^Il{npuo{
I{IIIueu seg 'ue3o1
ueqeq uped
rJep qepueJ qrqol {rruEJe{ usqEq IJEp I?luJal sEll^Il{npuo1 e,(uurnurn 'qepuar tuu.i I€ruJel ueJelueq qeppu rselosl ueqzq lEeq uelnltadtp Eue,( JESBp IeJIS ntes I{EIES 'ElEq lnlusq nElP 1u1od >1n1uaq l€nq1p q"lales ue4eun8radrp Eulres u?rllnq uep {nqnq sruaI tselost UEL{"g 'ue{roorp ledep Eued rrol{"{eJ uulenquad ge4es lesad qnqunl Euurelas tdutat 'qelEunq {nluoqroq rselosl tde eleq uep ue1e,{u€qe; '{Iu"Je{ 13ras uep Ezls 1o.t 'nluq lol*r 'soqse qBIBpB 1eJOS Inluoqraq Eue,( ueqeq uep 'sn1eq rltnq 1aE E{IIIS 'llln{Itu -:al '1r1red 'le{l[s unrsle{ rJ"p Jeplolo uequq qeppe uBJIlnq nule {nqnq {nluaq urclup uuqug 'ueqe4Eunq uep luJes srual 'uer11nq-{nqnq stuef lpuluetu Inlueq tnJnuaru uelEuoloErp ledep lrue8roue ueqeq ue1e,(ueqa1 IJep IeruJol IsBIosI uet{Bg 'nr"q uequq ueEueqrue8usd uep IEJIS ue{1eqred epedel qe;eEuaru t8.leua uep raquns ueleruoqEuad rrep mlntulp le48utueur le8ues ruI uequq u3{" ueelultuled Euu:e1as qelal llrc1e IsJaulur trep ltue?roue ISEIoSI u"qeg usetu uped 'ueleun8radlp
"ruel
uBnlnrlBpuad I'8
TYI,{USI UOIYTOSI
l*
8.
356
l) 2) 3) 4) 5)
Isolator Termal
Tahan terhadap temperatur tinggi Ringan dan sangat baik sebagai isolator Tahan terhadap kejutan termal
Secara kimia, stabil dan Dapat dibuat menjadi berbagai bentuk. Bahan ini dibuat menjadi bentuk seperti kapas, felt dan lembaran tipis dan dipakai sebagai bahan isolasi yang baik sekali untuk lapisan dinding tanur, untuk tanur temperatur tinggi, dst. Bahan ini dipergunakan juga sebagai bahan isolasi untuk ketel uap, turbin dan gas buang, peralatan permurnian, dst. (Gb. 4.48), karena bahan ini stabil secara kimia dan sukar patah oleh getaran.
Gb. 4.48 Produk dibuat dari serat keremik.
8.2.2
Bahan isolasi dalam bentuk bubuk dan bentuk bara
Bahan otoklaf kalsium silikat secara kasar dapat digolongkan kepada bahan yang terutama terdiri dari tobermorit Ca5 (Si6Or8H2).8HuO dan -vang terutama terdiri dari
ksonotlit caoSioor(oH)2. Kedua bahan tersebut hampir memiliki sifat yang sama dalam hantaran termal, tetapi bahan isolasi termal dari ksonotlit lebih unggul daripada bahan isolasi yang terbuat dari tobermorit karena tahan terhadap gas karbon dioksida, dan memiliki penyusutan rendah pada temperarur tinggi. Bahan tersebut dipergunakan sebagai bahan isolasi tahan api pada bangunan bertingkat banyak, bahan isolasi perumahan, bahan penyekat antara bagian panas dan bagian dingin, dan sebagainya.
Kalau ukuran porus dibuat lebih kecil dari lintasan bebas rata-rata dari gas yang
terperangkap dalam porus, maka penembusan gas sangat terhalang, hal ini menurunkan perpindahan panas oleh pergerakan _eas. Berdasarkan azas ini, maka dibuat bahan isolasi termal dari butiran halus silika gel, karbon hitam dan oksida titanium. Bahan isolasi untuk tanur adalah bahan isolasi termal yang sejak lama telah dipergunakan yang memiliki sifat refraktori baik sekali. Bahan ini harus memiliki sifat: (l) ringan, (2) refraktori yang baik sekali, dan (3) baik sebagai isolasi termal. Bata tahan api alumina sebagai isolasi untuk temperatur tinggi terdiri dari 90-
'qsp s€laE Jnqaled rnu"l ?p"d uuqeued uBSrdBI 'rEEu1l Jnue1 ru"lep le{llls rJol{B{or uesrdul pEeqes ueleunEradrp rur. €1Bg 'rEEurl rnleradual epud e111rs eleq ueEuap rs{Baraq >1epp (6) uup 6Eur1 rnleredurel eped prurot €r?Jas IIqBls (Z) lEEurl ueqeq uerleunled rnluredulal (1) s?q{ leJrs DIIIureu l€{Irs leJrsreq uuquq rmp lenqJal IBuJel rsulosr rdu uuqel eleg 'uaEorprq
suEreq n13un1 usp Jol{npuo{Iues {nlun sgued uenleyred n1Eun1 'rap1o,{ued n1Eun1 'IBJB{ uur{el €[Bq pue8ued rnuul uesrdel {nlun reledrp rur ueqeg .Ireq luEues Eue,( (Eurlpds) 1o1uor ueqel (g) 'zg seE lpadas rslnpared se8 depuqral ueqel (7) 'eseq uep uresu 3e1s depeqral rsoro{ u"qel (I) :seq{ leJrs rlrlruau BueKt2zly yo66 L9t
ueuunSSued uzp
tuJrs
Z'g
'runlres upls{o 'urnrulorl eprslo 'rsaq eplslo
.tsp
'euIunlv
uEsalotued
Inlun eruetnlJl
.1sp
'uErnqal sruolJlz 'u€1unq uelue 'uElnqal EuIunJe 'uo{Ills eprqrE{ 'uoroq Eprqr?{ 'uoroq epulru 'u€l"nq u?lul
.
(uelenq;rse.Iqy) epur:e8
{nlun
"uBlnJaI
u"renq JrsBJqV
'lsp'(uEraluIs) lFuoJop 'srurnd n13q Inqnq 'urol?lp qEu"l
!]llodlrJ
ueselouad
Inlun eur€ln.lal
.tsp '(turg) elurs leJIsraq n13q 'leuJ?E 'lroure 'tunpunro{ 'ueluI
'JlsErqB IrEp
?puu3E
{nlun 3tu€1nl3l
lsBrlglsBlx I€'t IaqBI
u?p l8raurlu usqBq l?JJs qslupB JIsBrq" UBI{Bq I]Pp Eulluad Euu,( seq:1 tu315 'nlueual Jrlnq ueJn{n-uErn{n rp"luoru uu{qBsld-q€sIdrp 'EJBo rBAEqJaq uuEuap uep uEIrnJuEqIp JISBJqB UEI{eg snleq Inqng 1e,(utp 'n,(e1 seladurB seuo{ {uun uep sela8 uesoloruad 1n1un uB{Eun8Jadrp lauJED 'sera{ teEuus ueqeq ueseloruad lniun
rc1edrp uoroq EprqJe{ uep uoroq eprJtru 'uztu1 'uoltlls EpIqrcI uep eurunle l{eppB 'rur l€?s upud pnsluru rcEeq:aq {nlun uuleunE:adtp 1e,(ueq Eulpd Euud ytse.lqy 't88ult ueu?{at uep rnle:adrual I{E/ABq Ip uetul luadas lunqlp uep rEEutl uBu?{al "seJ qEIBpE uoroq EplrllN 'uelrsradstprp snluq l1lauEeru BUBIU rp unpunro{ IBlsIr{ Iuuraq seledue 'leqzl tuelzq 'uedulaEued uzp u?ppurJaE8uad rpeluaru IEBqlp Euef 1g'y 1aqe1 ruelep ue>11ntun1rp glredos 'uru1u ;rserqe uep uulenq JIseJqe qeloredrp ledzq
JIsBrqv t'z'6 uBBunE8ued uup
1e;r5 z'6
'suladure seual uep suledrue ure{ 'sruuJodns nleq 'uoq nluq 'epur:e8 nleq lenqlp JIseJq" ueqeq selelrad reEeqeg 'ueq€q JnluaqrrJarrr JrseJqe uer.leq {ruoseJUn sesord urel"p uup 'ueltord -uesrp Jrs€Jqe ueqpq 1s1ofu1 sesord ruelep 'Jelnluetu uu>1ureE uuEuep ue1>loso8rp u?p serel ruelep e{ ue{Ins"urp salouad u"qzq suJal uesaloruad ruuJep 'lal nelp 1e,(unu rnduecrp JrwJqe uodruo>1 ueleun8raduaur ue{osoE8ued 'serunlad rndururrp uur&q uu>leun8raduaru
JrsBJqB uer{uq ueleunEradruaru (Eurdel) uedela8ua4'JIsBJqe
uuursarued sesord ureceru reEeqreg 'seladure sBUa{ uep UIB{ zpuuaE nleq Iuadas sp{elred {ntuaq ruel€p ienqlp u€p 'Inqnq nel€ rrlnq {nlueq UreIBp uzleun8radrp rur u€q€g 'JrsEJqe uer{eq ue{€ruuurp 'qsp ryruera{ {llseld 'n,(e4 'tue8ol :salouad uep Euolourad uuquq re8eqes ueleun8radrp Eue,( serel qrueEJouu ueqeg
uBnlnrlBpuod t'6
lu
.{ISVUflY NIVHYfl
r'. 9.
Bahan Abrasif
strukturnya, komposisi kimia ukuran butir, bentuk partikel, masa jenis butir, kekerasan, keuletan dan ketahanan aus.
9.2.2 Batu gerinda Batu gerinda yang sekarang dipakai di industri adalah batu gerinda buatan di mana butir bahan abrasif diikat satu sama lain oleh berbagai bahan pengikat (Gb. 4.49). Pengikat utama adalah gelas atau porselen yang dibuat dengan pengadukan dan menyinteran dengan felspar, lempung pasir silika dan juga dipakai berbagai resin seperti resin fenol. Batu gerinda yang mempergunakan pengikat yang disebut pertama dinamakan batu gerinda gelasan dan yang diikat oleh resin dinamakan batu gerinda resinan. Di samping itu dipergunakan juga beberapa pengikat seperti karet alam atau karet buatan dengan sejumlah besar belerang, natrium silikat dicampur dengan oksida seng dan resin selak alam.
Gb.
4.49 Batu gerinda.
Pada pemakaian batu gerinda, butiran pemotong terikat di tempat oleh bahan pengikat sampai satu saat jatuh dan diganti oleh butiran baru di bawhnya. Selanjutnya, rongga pori memegang peran penting sebagai tempat untuk bahan yang jatuh tergores atau memberikan sudut pada penggerindaan, dan meradiasikan panas -earuk yang terjadi, dst. Jadi burir. pengikar dan pori adalah tiga faktor utama yang penting pada batu gerinda. Batu gerinda gelasan atau )'ang divitrivikasikan sangat banyak dipakai karena ketiga fakior tersebur sangar mudah dikendalikan dan ketahanan panasnya sangat baik, pemakaialnra ierurama sangar menonjol pada penggerindaan
presisi. Di lain fihak gerinda resina:r dapat dipakai pada putaran tinggi karena kekuatan tariknya yang tinggi, dengan memanfaatkan sifat khasnya batu gerinda ini dipakai untuk pengerjaan penyelesaian 1'ang sederhana dan untuk membuang sirip pada coran.
Tiga jenis batu gerinda intan dapar diperoleh, yaitu yang diikat logam, diikat resin dan yang diikat oleh lempung grafit. Batu gerinda yang diikat oleh logam ada dua jenis, yaitu yang diikat oleh paduan tembaga dan yang diikat oleh wc sebagai pengikat dasar dan paduan cu-Ni sebagai pengikat kedua. yang kedua adalah batu gerinda keras dipakai untuk memotong beton.
I
Suueaur8ug Jlruera3 :uude1
;o ,{lercos clueleJ eq1)
'(opoqlg '{ooqpueH seladruu sBUa{ uBp
ulBX IS't
'qO
'seladuru suuerl/uIB{ rnl{nrls lrup Brrro{s JBqIuuC 0S', 'qC
/ '\ dntnuad lelarad uestdel
:eszp 1e1a:ad uzstdel
]elered
'rle ueqzl EuB[ sluof uep UqtuBIp u,(ul"{orad uep 'lsp '.ttBJ utsal uB{€un8Jedrueu ue8uap JI" J?EB nlnl{Bp qlqolJol qelolp JEsBp .Euua1 sluat uep qesuq stuol BpB n1I Eutdrues IC '1sp 'louaJ uEqsq ,q?sBq sruef {nluo ,(sepe1 nelu urel) JEsep uBqeq sluof 'uBsld?1 uelederal uep ulseJ n"1" Es"rq l?{ered uesldul 'rglnq uernln 'stuef :IuBI"p JIseJq" IsBuIquoI qelo ue{nlua1rp Eue'( qoloJedlp ludup iue,( rserrel ruEeqroq BpV '(IS'r 'qD) lsp ue8utrtd 'ueq e1d 'ueEunlnE 'ugreq -ual {nlueq tuel?p l?nqlp seladruy .09', 'qc luBlep ue4lnfun1tp ?(ulunlun ueunsns '1e1erad uep Jlffirqe 'tesep ueqeq IJ€p IJIpJal seledtu" suua{ uep suledue upy
suladury EZ'6 ueeunSSued u€p
I9€
IeJIS Z'6
uere{Eruad srdat uduraqeq
'rolBfosl zs't'qu
{n}un 'sele rp
1ug1s
dupeqJal uuqeqluel reEeqa5
'rE8url e,(usnlnd asellol/ueEueEal
uup 'n11e,tr depeqret uuquqnred Bpe seuud
r83url 8ue.(
(S
{eprI G
ueqel (i
Irue{eu uelenley
ft
Irce{ snrcq ryr1sq uerEnJo{ ueIquqe,(uau Eue,( g UBJ_ (f :ln{rJeq ru8eqes qeppu e,(uunun
upud rdepl 'uueunEEuod lnrnuou qeqnJeq lpllpos uelurEurrp Eue,( seql 1BJIS .(e,{Br{BJ JnEq Burrunle) tEEur1 ueue{al unrJleu nduel eloq 'uerc1Euer uauodruo{ SBIE reEeq:aq 'ueueqel sup 'ro11npuo{ruas sep '31 sele {"lo{ 'rsng :qeppe ?ruzln Eue^( uzp senl rs"lrelraq efuuueun8Eua d' (Zg' t' q9) 1ruo.r11a1a 8ueprq urelep ueEuequalred ueEuap runses ueleJefsrad rcEuq:oq rqnue{uaur 4n1un uelEueqrue{ry qelel rs"losr uuqeq re8eq -Jaq nlr eped ruepq 'ruseq efury.r1sr1 e,(ep uetEnrol euaJe{ rEEull rsuen{e{ qEJaBp rrrulep Jolulosr reEeqes rc>1edrp ledep >1epr1 s€18 rp qllnd uulelered lnuerarl ueqeg
'lrJerpJo{ {nuEJaI rc1udrp
snJe selequad rlur u€p {rJlsrl rnsnq Eunpugad eped Igedas IEruJal uelntal dzpeqrat 1rcq Euei( ueueqela{ ue{nlJerueur Eued rolelosr uelEuepos 'qepueJ rsuan{alJ Jol?losr rc8uqas sznl eJecas p>1edrp qrseu uEn[ Euere4es uep '€ qeg epud uelselat -lp qelal lgedas ualesrod uep quuel Euureq rrep lenqrp ue1u,(ueqe; 'en1 Eurpd qureI -es ru,(undureur Eue,{ rsulosr {ttueJo{ sruat qeppe
{eluo{ Ioquol ,le{os lsBlosr
,JolBIosI
uBqBg I't'0t
,lluorl{ala
snsnHx xu^rYusy
{lrusrax I'0I
OI
10.
4.32
Tabel
Keramik Khusus
Berbagai sifat utama bahan isolasi.
r
Sifat listr Masa
jenis
Karakteristik
Bahan
Medan hancur
Tahanan
(0.cm)
.
Sifat fisik
.t-
tand Kekuatan Kondukriviras Koefisien
lenrur
termal
20'c 300'c rfi'H" r'Jo;; (kg cm2) (cal/cm.sec'C)
Pemualan
i,
lfla.lj(atnF
Alumina (AlrO3)
Mekanik Kimia Tahanan panas
Forsterit
(2Mgo.siO) Steatit
Murah
(Mgo'SiO)
Tahanan
Zirkon (ZrOz.SiOr)
92o/o
e6%
99j%
3,6
l0 10
baik
3,8 3,8
Kehalusan permukaan
baik
,P
10
Kejutan termal
lemah
1n
l0
kuat stabil
l0
> l0r4 > l0r1 > lo!4
8,5
3
l0r4 l0ro
9,7
2 2
> lorl > lor4
0'
6,5
3
I
or
8,0
2 6
I OI3
ot
6,',l
6,8
r450
0,008 0,008
10,2 8.8
1650 1600
0,006 0,009
1,2 8,1
lo8
1700
lorl
1700
0,012 0,012
4,3 3,9
9
0'"
or
6,3
3,1
8
0ro
o8
6,4
baik kuat
3,4
Kejutan termal
Magnesia
Konduktivitas termal
tinggi
(Meo)
Pemuaian termal
besar
Berilia
Konduktivitastermal tinggi
(Beo)
Pemuaian
Porselen
Murah
mulit
Pembuatan masih mungkin
termal
besar
-
or4 o'n
6,5
0,06
2,7
Kehalusan permukaan
0,04 0,05
buruk
panas
3200 2800 2800 500
3,5
l0
3,4
l0
> lor4 > lotn
8,0
2000
0,1
n,0
2,9
l0
>10!
l0l
6,0
1000
0,5
E,0
2.4
-6
lo?
6
800
-0,003
-
lorr
-
-90
-
-4
diperlukan sifat berikut: l) Konstanta dielektrik yang kecil (untuk memperkecil berkurangnya propagasi
2) 3) 4)
sinyal.
Konduktivitas termal yang tinggi (untuk memperbaiki radiasi termal dalam isolator daya tinggi) Koefisien pemuaiannya kira-kira sama dengan Si (kalau menempel pada Si) Dapat dilogamkan dengan baik (Ini pentin-e untuk penyesuaian dan pemisahan
kabel penyalur). Alumina merupakan bahan isolasi yang sangar baik 1'ang dapat memenuhi hampir semua persyaratan yang diminta di atas. Tabel 4.,12 menunjukkan sifat-sifat isolator utama.
10.1.2 Bahan dielektrik Penggunaan yang paling penting dari dielktrik keramik adalah untuk kapasitor. Kapasitor keramik secara garis besar diklasifikasikan menurur bentuk yaitu yang berbentuk piringan atau pelat dielektrik satu lapis dan yang lapisannl'a banyak disebut
\
r)wat
Solder -^---^, tt
Elektroda Dielektrik dalam
(a)
Jenis piringan
Gb.
(b)
Jenis lapisan
4.53 Struktur kapasitor keramik.
keramik
usqpqu8uad qelo rol)npuo{Iues Ip€tuolu lEnqlp EuE,{ '€oll3g {IluElaI sEq{ 8ue.( lld 'oC 'ul/rl ure8o1
qEIEpB
'prs{oEued Jusolule urelBp Jolulslp uep 'E/(uIEEeqes uBp 'al 'nJ 'lN rrep'rue8o1 EpIS{o rcSeqreq uelrndruecueur ue8uep l"nqlp fIN rnl?redruol uped ruefe1 qeqnreq e,(uueueqet Eue[
'(SS't 'qC)
{lilr{
(UfC) {lllr>l rnleJedrual rolsrsar uep
rnleJaduret lnJnuou qequelreq e,(uueueqel
8ue,( '(314) grlrsod rnleredruel ualsuoo{ ue8uop JolslluJel ':nleredual u.{uqeq -ueueq ueEuep Euern>1roq ueueq"l Euutu ITIBIEp '(CtN) JIleEou rnleredrual ualsgeo{ ueEuop rolsrruJel epy 'r33ur1 Eue,( purel IsBIJeA ueEuap {IlueJa{ JoUnpuo{Iuas IlJeJoq q€UJeq eJBJes 'prural BJBces e,(uqnuedes eled Eue,( JolslseJ 'Jolsltulaf
'sr1>1erd EJeJes
ueleunErp Josuas uep JolsIJ?A ':olsttutel 'rolrlnpuoltues {IluEJa{ u"qeq UrEIB(I
Jol{npuo{Frras uBq8g
.
?'I'0I
' {nu"Je{ozard ueeun8uad JeUBp uu11nlunuau €€'? leqea 'e,(uuIEI eluelsuo{ u"p IIUB{aIu selllun{ ualsgeo{ '{ru?IauroJlqele Eurlado{ ualsgeo{ '1trl1a1atp 81u"1suo{ 'aIJnJ {1111 :ur"lep senl.Iadp qrqel uEqlllruad qeroep el{lew LZd epedel lsp 'e6(e zqN€/t^)qd '€O(E/zqNi 'EI{) qd eErpl uauodtuol qeqrueuaru ue8uaq 'luuJaq qlqol Breces >1y1qalaozatd
{rr,u?Ja{ ueeun8Eued senlreduraru ueDlltuap ueEuap uep 'lnEEun qlqel {IJUalaozatd re{undueu (a74) €OIIqd-€Or1q4 leped uBlnrEI eaqeq u"{nruellp uelpnura) '{rJ1{eleozald reEuqas ueleun8radtp Eue,{ erueged {IruBJe{ u€I{Eq qelepu €OIJeg 1e;rs
4grl4a1aoze1d
uuqsg g'I'0I
'rnleredurel depuqrat )rJllelerp Eluelsuo{ ueqeqnred rue1ep ueJn{n uelednraru 3ue,{ rnleradruat uats -geo{ uep Errreln ueqeq rJup {IJl{elolp eluelsuo{ €Jelue ue8unqnq ue1>1n[unuaur fS', 'qC 'lulsrJ{ Jolulrso u€p u"ueq"l 'uelllll luedas {IuoJqela uauodurol trep rnturadtual qnrod tsesueduol {nlun ru>1edrp rnleredrual tsesuadruol roltsede;1 uequ
Inlun uep rnluradrual tsusuadurol lntun ntte,( qalo eEnt ue{Ise{glsel{lp ntl ulelos '(gS't 'qC) tsuutuel stua[
'rEEurl 8ue,{ ryr11a1olp Eluulsuo{
{rrl{elerp seq{
1BJIS
'lsusuedurorl.rel rnleredural {Fl{etep lrup .rnle.redurel uelsgeorl uu8uap {Fl{elep Bluulsuo{ u.ruluu urEunqnll
tg't 'qg
IIrl{elarp ?1u€lsuox
fi)or 00I totzeJ@
0l
000t-
e*-tolltsvv
X
o o
o
0002- o E
€o!r:s-'olref,
o !o
000I -
zolr
rJ r5 ts
o
solrzpN
0
'ots-03I,rl 00s+ Iruorllole
s9€
lruerax
I'01
10.
366
Tabel
Keramik Khusus
4.33 Bidang penggunaan keramik piezoelektrik. Contoh
Penggunaan sebagai osilator
Osilator piezoelektrik Osilator komposit Saringan mekanik
Transformer piezoelektrik
Unit delay
Osilator, resonator, saringan Carpu putar piezoelektrik, saringan garpu putar, kopeling piezoelektrik Saringan mekanik Transformer boost untuk sumber tenaga tegangan tinggi TV Unit delay untuk TV, peralatan komunikasi dan
komputer Contoh
Penggunaan sebagai transformer Pengukuran Pengukur gelombang supersonik
Manometer, vibrometer, meter percepatan Meter aliran, tachometer, anemometer, indikator kecepatan suara, level gage, pengukur kepadatan lalu lintas
Transformer akustik: Pickup, mikropon, penerima, corong suara, TV kendalian
di udara
jauh, dst. di bawah air di benda padat Transformer akustik fisik Transformer supersonik daya tinggi Transformer supersonik medis
Pengukur dalam supersonik, pencari ikan, soner, mikropon, corong suara. Pengukur cacat supersonik, meter tebal, detektor cacat pada beton, probe bawah tanah. Berbagai transformer untuk penelitian fisik, efek Schlieren, kisi difraksi supersonik, dst. Proses pembersihan, ventilasi, pengaduk pengemulsian pencampuran, pemercepat reaksi, dst. Diagnosa dari kelainan pada otak dan jantung, perlakuan
tumor otak, dst. Penyalaan bunga listrik piezoelektrik (penyulut gas), pompa
Lainnya
piezoelektrik, dst.
6 6
F
Gb. 4.55 Hubungan antsrr temperatur dengan
40 80 120
tahanan listrik dalsm termistor. 160
Temperatur ("C)
sedikit Y2O3. Komponen utama dari CTR adalah VO2, )'ang ditambah oksida Sr, P atau B dan disinter dalam atmosfir yang mereduksi dan dicelup dingin. Kebanyakan termistor dibuat dalam bentuk butiran, piringan, cincin dan batang (Gb. 4.56). Butiran dipergunakan untuk pengukuran dan pengendalian temperatur secara teliti sekali. Piringan dipakai untuk kompensasi temperatur bagi transistor dan lilitan pembelok pesawat TV. Cincin dipakai untuk pengendalian arus pada penyalaan lampu,
'rotsgBA lrap snJB-uBauB8el
{psFel{urBx l,s.t .qc
(Jeapr)
r -o
00t
ffi-
f*
/2):,
"\A /
.-(V) 8'0
r'0
f or$
oe0q 0eD'
a ot-
/;
3 oroz_
Ilrtsll rnrV o,_
9'0 s'0 r'0 €'o z'o r
(V) :ttrrsq
srlrv- ..-
'0-Z'0-€'0-t'e't'0.r'0- -'0-8'0-
6'O-
OI
a
02, ooB
0rE 09 .j
0,
(1eapr
rolsr:e,r)
I
n-r
'Bluelsuo{ qEIBp€ J uup (fS.l .qC) urlEunur Jeseqas uu>lurEurrp D euBru Ip '"()/A):V u"Eru"sJed ruupp uelelefurp JolsrrB^ Irsp (D uuEueEol u"p (v) snrB 8rBlue ueEunqnll 'ouz uep Jrs r{el"p" rur uEqEq nles qEles '{rJlsrl ueSuzEal efuepe €uoJE{ 1e8uus Eue,( ueueqel uzqeqnrad rlrFurau tuuf ueqsq rEeq urnun qelllsl uelednrau 'leqerrel uBuer&l 1n1un ruledrp JolsrJEA 'uurue 6ue,( seueurad pEuqes ue{rsnqrJlsrplp uep rnlerodtual rJEp rJrpues ueqepueEued rs8un; r{rlrurau uo,r\81 Euures {nluaq ruulep f,Id 'uE)lBpuBrp ledep luEuus Eue.( seued rosuas {nlun ue>leunErodlp uJf, ue48uepes
'(olBX 'A qelo prlodrq) lo;qurrog 9S., .qC
t WeE* rms
""*
;iFiri,i,q,*... ii t1 i: # \-----Otl nffi'B
e &ee&
L9e
{ruoruele
lllu"rax
I'01
10.
Keramik Khusus
varistor Sic dibuat dari bubuk Sic dengan menambahkan lempung atau pengikat lainnya diaduk dan disinter dalam atmosfir pengoksid. Harga cv pada umumnya 3,3-5. Varistor ZnO dibuat dari ZnO dibubukkan secara halus dan ditambahkan kepadanya sedikit BizO: atau CoO, MnO, SbzO: dan kemudian disinter. Harga a umumnya sekitar 30-50. varistor menyerap tegangan tandingan yang terjadi pada saat pemutusan arus pada beban. Contoh khas adalah peniadaan loncatan api listrik terjadi pada kontak reli. Juga dipergunakan secara luas untuk menahan suara brisik pada motor ukuran kecil, tegangan lebih, pelindung pada berbagai rangkaian listrik dan komponen, dst. Varistor SiC memiliki harga d yang kecil, tetapi mempunyai ciri khas bahwa dapat dipakai untuk keadaan beban tetap dan untuk daya yang besar. Di samping termistor tersebut di atas, berbagai sensor semikonduktor sedang dikembangkan. Sensor untuk menditeksi gas propan atau gas kota adalah bahan porus yang terutama terdiri dari SnOz, ZnO atau Fe:O:. Perubahan tahanan dari semikonduktor karena adanya kontak dengan gas dimanfaatkan untuk mengetahui adanya gas. Sensor lembaban dipergunakan untuk pengendalian alat penyegar udara dan tungku elektronik. Bahan sensor lembaban adalah \,IgCr2Oa-TiOz, TiOz-VuOs dan keramik porus lainnya, dipergunakan dengan memanfaatkan sifat penurunan tahanan dengan bertambahnya lembaban.
10.1.5 Jenis bahan semikonduktor
(l)
Semikonduktor ion
Seperti telah ditunjukkan terdahulu dalam Tabel -1.10 berbagai semikonduktor ion telah dikenal dan penelitian serta pengembangan untuk bahan yang lebih unggul masih berlanjut. Kebanyakan penggunaan semikonduktor ion rersebut masih sedang dipelajari. Sebagai contoh, keramik alumina B dicatat sebagai elektriolit untuk diafragma pada batere Na/S (Gb. 4.58). Di antara konduktor ion, ZrO2 yang
distabilkan banyak dipergunakan karena keunggulannl'a dalam konduktivitas ion oksigen sebagai detektor kadar oksigen dalam besi cair. dalam gas buang kendaraan dan berbagai gas yang sedang dibakar (Gb. 4.59).
(2)
Gelas konduktor Gelas yang permukaannya dilapisi film SnOz atau In3O, dengan berbagai cara, ber-
sifat tembus cahaya dan dapat mengalirkan listrik. Sifat ini dipergunakan untuk elektroda pada panel petunjuk kristal cair.
Pegas
Paking aluminiu
Natrium Felt grafit dar
Paking isolasi
Pipa alumina-B dengan cincin alumina-o Bejana baja tahan karar permukaannya diolah
belerang Pemegang natrium
Gb.
4.5t
Struktur batere Na/S.
*;;i,'"0
oos
9'9
I I.O
e
0IxL'6
rAEl rslnp -ordrp IepIJ
06?z
(r"oosr) rr'o
008r
EUEJsX
(torJB'I) IeUOJ{
uBlu"'I 0892
(r"oooz)
so'o
w7
LVZ
,r:':;7)
(oooz)
zro0'0 8,00'0
%0r +00s€ %0t +00tt %08+009E
!s 9'S
e_0I x 7,'0
c 0I
s't
x8-l
(c.oz) o-ot x t'o
0tw
(c.oz) o ot x6z'0
0807 0t07,
dElal
rnlErodusl 0Lt 000t-00t
%97, %82 10t
00sr 009
LL LL (L
e-0I x9's 8r'0
8t'0
,0lxs'l ,-01 x
s't
wz< (f,.ooor) to'o (J"ooor) 8o'o N?Z< 9ro'o , Ntz< 00tz<
(c.ooor)
(J"ooot) ot'o
(r.ooor-oz)
s?1!soJod
(,uc7a1; Jnlual
ursl tsJIS
uelenla)
slueI
srueI
lBJaS seued
EuEfu"d uBrBnued uarsuaox
I (J.) I?3
IP!I
00tl 00rI 008I
IS
Jadns
rl[sol{ ptuel
tg redns ptueJ
(,lSoI/{) uapqrrou
eplsl[S
ueueJo ue?I -nured upud
ei: ffi ,,'' o;lXil
oogl .oo9l
DS
os9l oogl
:r3u:ll
tO:Jeualq
*
nn,orw
n{tunl ueleq
(f,")
(ur.o)
sElal u?p
Iatulual
ueueqEJ
u?tuetep
IEIBd
tt't
uEqBg
uuEN
rnlBJadu3J
'suuuured ueruele uu8oluou 1u395
loqc1,
'llqunydoleuEeur llral Bn(ues rtdrueq snpe{ Eue{ uep laurds ttra; rrep eruelnJel eurulred ueEuolog 'uaueurJed lau8eru ue{EdnJelrr eEEutqes uplepelllp
Jenl puEeur ueporu undqsaur .e,{ulauEetu l"JIs ueqeuau ledep ueltauEeurtp r1e1as Eue,{ serol louEzur uuqeq uep 'qeua1 lauEeu uepelu qelo {Ipqtp tedep u.{u -ueleuEuurad qure 8ue,( quurel lau8eru ueqeq lpetueru uelEuoloEtp l1rag 'e.{uuueunE -Eued uel4nlunuaru SE', IeqBJ 'ueluunEradlp Ip{as lefueq llral lnqaslp Eue,,( eptslo ednraq Eue,( lauEeur ueqeq 'n1 ue€eg tZ ure1ep ue{"Inue{Ip qEIBt tuadag
uetuelg
seueurad
{lururax z'01
leuEBrrr
'tE8url .rnleradrual eped e.rupn UIBIEp tp rc1edtp ledup Eue,( seueured uetuele uu11n[unuau fi.', 1aqe1 'r8Eurt rnlzradurel ueqel rueEol uup e,(u -urel seueued uaruala uep uopqllout 'ua1sEun1 e.{upq Iuedes BJBpn ruel"p p teledtp 'seuuruad ueuala rcEeqes uuel lefes ueluunEredlp uoqJBX
led€p
{epll rdelal
'gqoru Suunq su8 1n1un ua8lsrlo rosues lrup rusup (tsurep ueeuesle4)
ld epoll{ela
srepn
",(BC
-
rnl{uls
(g)
6S', 'qO
'!u1tJ:s "Vd Jtr
0f
(a)e (g) :osues uep Jllouoll{el3
td Eporualg
,od
t0
lrped trlo:11a19
to'L.'otz
Suenq seD
4ruera-1
lauEeru
69t.
Z'01
10.
370
Tabel
Keramik Khusus
4.35 Bidang penggunaan dari bahan oksida magnetik.
Bahan magnetik lunak Bahan inti magnetik frekuensi tinggi: permeabilitas tinggi, kerugian magnetik rendah O Inti lilitan magnet untuk gelombang radio frekuensi menengah
i)
Bahan: Ferit Ni-Zn, ferit Cu-Zn-Mg Inti lilitan magnet untuk kabel telekomunikasi (khususnya kerugian magnetik rendah) Bahan: Ferit Mn-Zn o Inti magnetik untuk pesawat TV, transformer balik dan yoke difleksi Bahan: Ferit Mn-Zn Bahan memori magnetik: Histerisis magnetik persegi o Elemen memori untuk komputer elektronik Bahan: Ferit Mn-Mg dan Li-(Mn, Ni) Bahan magnetik untuk gelombang mikro oPenyerap gelombang radio: Isolator, sirkulator Bahan: Ferit Ni-Zn, garnet yitrium-besi dan turunannya (struktur garnet), ferit feroksplana (ferit heksagonal)
o
ii) iii) iv) v) vi)
Bahan magnetostriksi: Osilator magnetostriksi supersonik Bahan: Ferit Ni-Cu Bahan untuk kepala magnetik: Baik dalam: ketahanan aus, masa jenis, pemagnetan jenuh, permeabilitas awal, 7,, dan tahanan listrik Bahan: Ferit dipres panas Mn-Zn atau Ni-zn, atau ferit Mn-Zn kristal tunggar Ferit sensitif temperatur: Titik curie rendah, dan perubahan temperarur 1'ang tajam dari permeabilitas awal Sensor sensitif temperatur dari tombol saluran sensitif temperatur
o
o
Bahan: Ferit Mn-Zn
vii)
Bahan untuk pemercepat partikel: Frekuensi tinggi, daya tinggi (kerugian histerisis di bawah fluks magnetik density tinggi) Rongga akselerasi frekuensi tinggi dari sinhrosiklotron Bahan: Ferit Ni-Zn-(Co) Bahan magnetik keras: Gaya coercive tinggi, pemagnetan remanen ring3i Corong suara, fone kepala, penerima dan alat akusrik lainnl-a dalam medan magnetik yang mengembang Magnetron, penuntun gelombang mikro dalam medan ma,ma _rang mengembang Amper meter, voltmeter dan alat pengukur lain daiam meda.n ma3ner mengembang Peralatan listrik seperti motor kecil, generator, mikrorc.-iu.:. :lo:cr: hisrerisis. dst. Penjepit magnetik, pengolah bijih magnetik, magner krer. =,a:rar. dsr. Bahan: Magnetoplumbit kristal heksagonal jenis ferir rBao. 5Fe,o.. arau Sro.6Feror) Bahan gelembung magnetik:
o
i) ii) iii) iv) v)
O
Memori untuk komputer elektronik Bahan: Film kristal tunggal turunan tanah jarang-garna tr*r rsrruirur garnet)
Bahan perekam magnetik: Bahan dari pita magnetik untuk merekam suara, gamt,a; Ca-n :::io:masi Bahan: 2-FerO, tidak bulat atau magnetit juga 7-Fe,O. iidaii t'.:lar dilapisi senyawa kobal. CrO2 tidak bulat sebagian (ehis rutil). cotatoni Semua bahan yang tidak menunjukkan struktrir adalah dari _reais spinel.
o
10.3
Bahan refraktori temperatur tinggi
Dengan berjalannya perkembangan teknologi, diperlukan bahan yang dapat tahan temperatur yang makin tinggi, dan pengembangan bahan tahan teniperaiur tinggi mempercepat kemajuan lanjut teknologi temperarur ringgi. Reaktor atom, pembangkit Tenaga Magnetohidrodinamik (MHD), moror roket, turbin efisiensi tinggi adalah contoh terdahulu. Seperti telah ditunjukkan pada Gb. 4.22 dapat diperoleh banyak bahan yang memiliki titik cair dan temperatur penguraian di atas zboo.c. Tetapi jumlah bahan tersebut yang dapat dipergunakan secara praktis sekali.
adalah terbatas
u?r€JnSuod Jnl€J3drual nele rreJ
lllll
uslelE,(uatll Sunln\ elElue EISuv*
-IuJBIeq3uunrraput1IS(I9.,'q9)utqrn1npnsrc3eqesue1eun3radtp3ueiuEqBg
f8up uulun{a{req
uup suuud uuqq
uuqug l'S'0I
'uEIueJESrp 3ue,{ e.(uueqeq uup ueeun8Euad derles 1n1un Eruetn te;rs reueEuau 1e18urs ereJes uelseletrp rur qe,tteq tp 'tstsa:d ulsaru-ulsolu ue3uap tere
ue8unqnqreq Eue,( {rueJe{ ueeunSSuad tuBIeC 'ffite Ip u€qeleseturad uulqerauaru tedep 1n1un ueluI uelrrequeu {Iru"Jo{ tEo1ou1e1 uep Iroal urel€p Euerelas tedertp Eue,(
uenlerual
rde1a1
uB{V 'eleJetu {"pll 8ue.(
e,(use1t1en1 Euas
lun{ dnlnc lupti
uEp
*
1a1n dnlnc 1epr1 'urseu1p Inrun JB{ns ue{quqafueur e,{uuusula8e) 'qBIEsELu leiueq rdepuqEuaur rsrsard uep Eutluad ueuodruol rc8eqes IIIUBTaI ueleunEradruall
{lule} {lruBrax s'0I 'ueeunEEued rcSeqreq eped uedereq ue{Itaquau IUI ueqeq ue8ut: 3ue.( e,tu1e;rs ue8uep u"p {rlsele Euu,( uoqrel leras IrEp ESELU Is{npord epu qepns 8uure1a5 '09't 'qC ru€lep u"{resllq{qp Eue( seny luEues uoqrc{ ueeunSSuad uep stuaf ntr euare{ qelo 'seJe{ leEues Eue,{ urelrq sele8 rgadas ler{llJel Eue,( seleE IlJodas uoqr"{ uep luped seurnled '31112 uoqru{ )tnqnq llnlueq rcSuqraq ur"1ep upe uoqrel rto1o.; -roru BrzJoS 'lelsrJ{ ueepea{ uep Jroru€ ueupeal eJulue 'qe8ual ueep€a{ reEeqraq eSnt ueepee{ ruEIBp uoqr€{ stuel zdureqeq €pV '(lt'U 'qC) le{Irol uoqre{ ruole uep Jroue Iftp JnleJol uesrdel ue8urrel ue8uap IBIsIJ{ rnt{nrls tu.(unduraur 1ge:9
rueuo
luBrc uBp uoqrEx ?'01 'r36url rnleradurot epud rEEugl uelen{e{req eEnt rdepl seued ueqer eI -Bs ue{nq lnqesrel uEqEfl 'ueleunEradlp {nlun uuqel (egzyy-rN€ls) NO-IVIS uep NIV 'rNtls 'JIS 'Jo00SI redrues Erepn rC 'puoEesleq Ng uep (C"SggZ) 316 eduyeq eueu ruEeqes sera{ Erlln selelred >1n1un reledtp tde1o1 seued ueqel ueqeq teEzqas ue{nq pue{rel 3rg '1gerE uuEuep Bdnros {Iue{eu teJls I{IIIuleu uep qllnd IUBrE lnqaslp uep {rrlsll Jolelosr ue4ednraur IUI ueqeg 'e,(urn11nr1s Irep luqlllp lger8 ueEuap Bdnras puoEesleq Ng 'qlqel nel€ Jo0007 eped ueleunE:edtp ludep (C.OOOS-) prsloEued uu>1nq tunlpatu ru?13( '{ruorl{ele {rrueJeI re8eqas
Ng uep (l"OSVd Crg '().0SS€<) 3
uep seued ueqel uer1€q reSeqes eun8req leEues IUI UEI{eq tde1a1 'J"LLyZ e,{urtec {l1ll ruJnru Eue,( uelEuepes qepual JreJ {llll ru,(unduraur ue{llqelslp qe1plEve[.zOtZ rdu1e1 6E61 nBlB €OzI qalo ue{llqelstp ledep zOrZ'let4eur uep tuele tp >lefueq dnlnc ledeprel {"pll '{leq Eue.( seuud ueuequle{ I{IIIuou Illpues BI uep zgrT 1tqe1e,(uad rcEuqes ueleunEradrp >1e,(ueq (C"OtlZ) €OzI 'JI1{EoIpEr rnsun SunpueEuaur tdelal lreq le8uus suued ueuequle{ r{rlruou uep 'eprslo-epts{o BJBIuE tp t33utpa1 rtuc {l1l1l{l[uretu (C.OOSg) zgql 'dun8ueu qepnu tdetet rtec rue8o1 depeqral [q"ls uep qernru (C.OOSZ) 68y4 ledutelu BJBoas JoluISIp undtlsaru rte 1e>ltEuaur I{BpnIu {nJnq legrs rc,(undruau (3ogg9z) Oe)'uncer l€JISreq uBp lBq€ur tde1a1 't1u1as {IEq IIqEls Etur{ Brecas uep rE8url Ierrrrel selr^rllnpuol I{IIIuau Euu.( eptslo I{EIBpe (C.OSSZ) Oag 'senl BreJes ueqeunEradrp usp reqluns 1p ledeprel 1e,(ueq *(C.SI9Z) tO,lV 'prslo8ued tunrporu eped nele Erupn Ip uuleunEredlp nele{ Ilqels leJlsroq eplslo Iru{a}
tLe
{ru?r3)
s'01
10.
372
Keramik Khusus
(sifar-sifat)
(Jenis)
(Penggunaan)
_ I
r---Srlat -- lrsrnk I
Pembuatan baja dengan listrik, elektrolisa Al, paduan besi, tungku karbida
I
Elektroda grafit buatan Elektroda karbon Elektroda menyinter sendiri
Spectrolisa, untuk proyektor, Dengelasan /peleburan. sel kering, sel bahan bakar
LJTTT!
Subltmasr
Elektroda busur listrik Elektroda pengelasan
4000'K
F.lektroda batere
1 Tanur listrik, motor, generator, pantograh, tabung vakum, pengarah arus merkuri, jig untuk transis-
Sikat karbon Kontak listrik Tahanan, elemen pemanas
Pemuaian termal rendah
tor.
Katoda tabung elektron
Konduktivitas termal tinggi
Produk karbon struktul
Serat buatan, obat, pupuk, zat pewarna, makanan, asam dan alkali
Refraktori karbon Crafit tak permeabel Karbon porus Karbon untuk reaktor atom
Reaktor atom, pereduksi saneat aktif
Krus, Derahu, dst
Gb.
4.60
Jenis dan penggunaan produk karbon.
800
Kekuatan
lentur (ZrO.-ll
r
700 600 500 400
2
300
a
q
z
2
o
2N 100
a
'5u
V 0
0 0.(x 0,08 0,12 0,16 0,20 Zr0; Gb.4.62 Gb.
4.61 Komponen motor
diesel dibuat dari
SirN., dalam percobaan.
dalam Al2O3 (o/ovol.)
Kekuatan lentur dan r(y6 dari AI2O3ZrOz (l dan II dengen bahan mula I'ang berbeda).
7 '(tS't 'qC) ueldepua:e1 elnu ue8uep rsesllelsrJ{Je1 sulaE nut€ e{rtu IrEp IJrpJel Eue,{ leduo{ ueJe}urs uz>lednrau uep E{ru {nupJa{ lnqaslp rul u?q?g 'ueEo1 ueeI -raEuad {nlun Iuuorsua^uol uelepred ue8uap Suolodtp uep Eueqnyp tedep Eue,( snpq {rrrrero{ Epe IBI{U ul?l IC 'ueluun8radlp eEnt uorl{ale reuls uISoIu Iuedas snsnql lelu uep u?tur n1rc.{ serel ur11n Eue.( Euolourad t€p ue{eun8radtp IUI uzulsaued 1n1u61 'rsrsord BJE3os urserulp ledep senl IEue{Ip qe1a1 ledrueur leEues 8ue,( ueraluts rNrIS uep EOZIV 'EueJ?1as
rdetal 'urseurrp {nlun re{ns
'se1e8 uep sera{ leJrsJaq ugsaur nduruur
'lourrar ;.rup lese8 uuqug
lru"ra;
uuqzg
C'S'0I
*
g9','q9 leruJe, ue{sun8raduraur lu,nesad ruar uzsldul
lernJe'
'iuuqral
uulzun8ladruaur 'snq 3ullado{ fulod (q)
(E)
'(gS'f 'qC) eserq 3ue[ seqsu sne upqul ueqpq uelrlueSEuetu qulet (s1a1duo1 3ue.{ lruurel-ue3o1 uernduuc) e8equat-tger6-ltlnu rJ€p leuJAJ uBqeq nu uunlrsds{ {nlun 'lBEuEs lelSutueu lU3J lJEp efre>l :n]e:adual 'rde e1ere4 uup Sueqrol le,{usad uern)in uep uuledace>l e,{utu>{Sutuau uu8uaq 'e,(uuueunEEuad edereqaq
1n1un r8zfutrp ?uepas tNtrs uBqeq t8uq uep "OrlV tlElepB IUI {nlun sBq{ uBqeg 'uulleeJuerulp {rruuJo{ uezlnurrad uesnleqa{ u"p Isorol ueuBqelel 'sne ueuuqela>1
l€Jrs rur ueeunSSuad Intun 'lsp le eduod eped rocoq ueqeued Intun 'ueplueq 1n1 -un '>1r1e1urs l"Jos rs{npord utsoru Sueueq unlunuad {nlun ue{sunEredtp {Iruerax
snlcq u8B{nruJed uBp snB uEqBl
uBIlBg z's'Ol
'qepueJ u?renuad r{rlrueu e.(up1srr1 Buet f, ueurnpods uep tlretprol teledp ledep n11 {n1un 'e,(uqerneq Ip nele f,o00ZI upud e:t1-ert1 ueleunEtp e,(uesetq 8ue^( purral ueln[a1 ueqel 1BJIS uelnpadtp ?urelnJel 'seued relnued {nlun uu{eun8rodtp Eue,( uuqeq t8eg '1e1Euruelu B[u 3,X'Zg'?'qD ul?lep ue11n[un1rp r]radas 'utB1 uetaluts UBI{€q Ixel?p p ueltsredstptp snpq ZOJZ lelrped upqede efulnlue1eg'(1'7 lnrnuau) ltuzral ureluu Ip reseq SuelcIX rz,(undurau uzp edupru:el uEueqelel Ue{as {rcq 'uBIIIqBlslp Eue,( etuolrz uep leduruu 8ue,( uerelurg 'r33u1t rnlelredual eped e,(uuellq€lsa{ u"p ptuJel uelntel ueuEqDle{ 'e.(uuetenla{ Pq lu"pp qe{es {Ieq Eue,{ uzqeq u"{ednrour €OzlV p,trr{uq eEnt ue1z1e,(uaur untun ISenlE^g 'NO'MS u€p 3lS uap^o{ "N€lS Igedas ui*eduas r?{?tuatu {n1un uB{JIIglp qelel 'IEEuJl rnle:odural uelen{e{ u"{nlJaluoul ?ru€lnJal Euer( '1sp 'r88ull tnleradurel seuud re>1nuad '1esa1p Jolotu 'su8 utq {ru{at r'lrurerex
tLt
9'01
ry 10.
I ?,1
Gb.4.64 Keramik mika
Keramik Khusus
dapat dimesin dengan mempergunakan perkakas kayu.
10.6 Perkakas pemotong Perkakas untuk pengerjaan logam yang menggunakan kekerasan seperti keramik, digunakan secara luas. Ada dua kelompok bahan. Satu adalah cermet, yang ketahanan aus dan ketahanan panasnya seperti keramik dipadu dengan keliatan ung-
gul dari logam, dan yang lain adalah keramik sinteran. Cermet WC-Co, dalam mana bubuk WC dan logam Co disinter, Cermet WCTiC-Co dan Cermet TiC-Ni-Mo, disebut paduan ultra keras dan digunakan untuk memotong baja (Gb. 4.65). Akhir-akhir ini penggunaan ujung pemotong yang terlapis meningkat. Pelapisan dengan TiC, TiN dan AlzO: setebal kira-kira 54m diterapkan pada Cermet dengan metoda deposisi uap kimia (CVD), maka ketahanan arrrsnya sangat bertambah. Pemotongan pada kecepatan tinggi dengan temperatur pada ujung pemotong yang mencapai 800-l000oC atau pemotongan bahan yang sukar dimesin seperti besi cor putih, baja tahan panas dan baja yang dikeraskan, agak susah dilakukan oleh perkakas Cermet tersebut di atas. Untuk keperluan itu digunakan perkakas yang dibuat dari AlzO:. Sinteran mampat dari AlzO: yang sangat murni dan sinteran komposit mampat dari AlzO: dengan penambahan TiC (Gb. 4.65). Di samping itu sinteran
tD Gb.
k
Cermet, ujung pahat alumina sebagai perkakas.
{
t
l It
I
,nultl BA\Ef ii r,letd lruotsrN uBr)lt lsndled
)I1I
I^l
St
I
tt
L" I
,gS..llng .ros 'ruEreJ :.lE ]a ,essnlec .N .0I LL6l (rolua3 nslnfrg o,(Euug) 1161 ,rasnqg nslnfrg g,(:1e7 S?luereJ .6 ,,{:1srrueq3
.g (uede1 3o ,(laroog lecrureqJ) LL6l Jo looqpueH ('prl ''oJ u?ddnqs opoqlo) 6S6I ,nl?8q) nslnqe) :rlrqso^ .g .L ('pl.I ''oJ u31qsr1qn4 ern{Bsv) st6I ,{ooqpuEH ssslc .9 (uor1u:odro3 Surqsrlqn6 eu8y) 196y ,nI?D rmela3 n,(Ioqs :eEog .51 .S
('cuy 'suog
?
LL6t'l9Z'Zl 'lln8
,(ell,^&
'sau .ro1ol4[ :.p 10 Ualrn .n .q .16 .t 1e ,(refury
uqof) gt6l .srtuereJ ol uortJnpollul :'p
(uudu1 3o atnlrlsul Iaels pue uorl) ezg) nslnfrg uaur4eurpdurqsrH :e,({ruos (ssar6 ,(1rs:e,trun eEpupqur€J) 6L6l ,srrruEraJ Jo rnor^uqeg lErruBq)eIAI :e8pr,req .1tr
.S .Z .g .l
p
'rur n{nq-n{nq lrqJsued u€p SueJ"Euad eJed epeda{ B88urqJo1 IEl EuE,( qrse{ ?urrJol uE{dBJnEuou 8uedo1 Suere8us4 'rur n{nq AJ uErEBg ruBlep rp uBreunEJodrp qElel rur qe^\€q rp un1u33J31 EuBf n{nq-n{nq tuslep rp JeuEp-J?u?p u?p €{8ue EdsJeqag
'{ococ qrqal rrq{8r31 u"qBq 'rsaq uenped u€Euoloued {nlun rpBf ,{"p11 Ng rdelal ,rseq uEEuep rs{?Jeq Bfuqepnlu luBIBp ueEu?Jn{a{ rcrundtuoul uelul .uerBsBd rp }BdBp -rel snqn{ Ng uBralurs rJep snpa{ s?ra{rel S?{?{red uBp 'lrupes Jlllpu ue8uep uBlul Suolorued
9Lt
se{"Irod
JJ
9.01
E !'
r
\
