Materi #2 TIN107 – Material Teknik
#2
© 2013
SIFAT MATERIAL
Material yang digunakan dalam industri sangat banyak. Masing-masing material memiki ciri-ciri yang berbeda, yang sering disebut dengan sifat material. Pemilihan dan penggunaan material untuk sebuah produk, umumnya berdasarkan sifat dari material tersebut. Sifat material dapat dibedakan menjadi beberapa golongan, antara lain: fisik, mekanis, teknologi, kimia. Sifat Fisik Merupakan kemampuan suatu bahan/material ditinjau dari sifat-sifat fisikanya. Sifat yang dapat dilihat atau tampak langsung dari suatu bahan/material. Sifat fisik ini relatif tidak dapat dirubah. Beberapa sifiat fisik yang dimiliki suatu bahan/material, antara lain: 1) Warna Umumnya semua bahan/material mempunyai warna yang khas. Contoh: tembaga berwarna merah, besi berwarna hitam, besi cor kelabu berwarna abu-abu, alumanium berwarna keperakan, dsb. 2) Konduktivitas listrik Sifat ini terjadi akibat pergerakan elektron-elektron melalui kisi. 3) Kepadatan (density) Yaitu berat persatuan volume bahan. Kebalikan dari densitas adalah volume spesifik. Perkalian dari kedua besaran ini diperoleh volume atom. Contoh: massa jenis, berat jenis, dll. 4) Sifat magnetik Dikenal 2 tipe, yaitu: a) Diamagnetik, tolak-menolak dengan daerah magnet. b) Paramagnetic (feromagnetik), tarik-menarik dengan daerah magnet. 5) Sifat-sifat thermal Kenaikan temperatur pada akan menaikan getaran atom yang mengakibatkan ekspansi thermal kisi, sehingga terjadi perubahan dimensi. Perubahan volume dengan berubahnya temperatur berperan penting dalam proses-proses metalurgi seperti pengecoran dan perlakuan panas. Contoh: titik cair, dan titik lebur. Sifat Mekanis Kemampuan suatu bahan/material dalam menerima beban mekanis, baik beban statis maupun beban dinamis. Contoh: ketangguhan, kelelahan, kekerasan, ketahanan mulur, kekuatan tarik, dll. Terdapat acuan data sifat mekanis material yang menentukan spesifikasi standar material tersebut. Data tersebut diperoleh dengan uji mekanis sesuai standar yang ditentukan. Data tersebut hanya berlaku pada kondisi yang disebutkan, bila material telah 1/5
6623 – Taufiqur Rachman (http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id)
Materi #2 TIN107 – Material Teknik
© 2013
mengalami perlakuan tertentu, sifat mekanisnya dapat berubah. Beberapa standar spesifikasi yang biasa digunakan, antara lain: ISO, SAE, JIS, AISI, DIN. Beberapa spesifikasi sifat mekanis yang dimiliki material yaitu: 1)
Strength (kekuatan) Yaitu kemampuan material/bahan untuk menahan pengaruh gaya-gaya luar yang bekerja sampai pada batas kerusakan. Beberapa macam kekuatan logam dapat dibaca dalam materi pengujian sifat mekanis logam.
2)
Stifness (kekakuan) Yaitu kemampuan bahan untuk menahan perubahan bentuk (deformasi).
3)
Elasticity (elastisitas) Yaitu sifat bahan yang dapat kembali (regain) ke bentuk semula setelah deformasi terjadi, pada saat gaya luar atau beban dihilangkan.
4)
Plasticity (plastisitas) Yaitu sifat material yang tidak dapat kembali (retain) kebentuk semula akibat deformasi dibawah beban permanen. Sering disebut deformasi permanen.
5)
Ductility (keliatan) Yaitu kemampuan bahan untuk menahan beban patah dan mudah dibentuk atau diolah seperti pengerolan, penarikan dan sebagainya. Semakin besar keliatan suatu bahan maka semakin aman terhadap kemungkinan patah. Keliatan pada umumnya dinyatakan oleh regangan teknis sampai titik patah ( break) dari suatu pengujian tarik. Besarnya keliatan dinyatakan dalam persentasi perpanjangan dan persentasi pengecilan luas.
6)
Keuletan Menyatakan energi yang diabsorbsi oleh bahan sampai titik patah, yaitu merupakan luas bidang dibawah kurva tegangan regangan.
7)
Kelelahan Patahan lelah disebabkan oleh tegangan berulang dan juga dapat terjadi pada tegangan kurang dari 1/3 kekuatan tarik statik pada bahan struktur tanpa konsentrasi tegangan. Dalam keadaan dimana pemusatan tegangan diperhitungkan, mungkin bahan akan putus pada tegangan yang lebih rendah. Jadi kelelahan memegang peran utama dalam putusnya bahan secara mendadak pada penggunaan suatu struktur atau komponen. Proses terjadinya patah lelah, yaitu: terjadinya retakan awal, perambatan retakan lelah, patahan static terhadap luas penampang sisa. Sedangkan untuk mencegahnya maka perlu dilakukan pengawasan pada setiap prosesnya.
8)
Creep (melar) Beberapa bahan dapat berdeformasi secara kontinu dan perlahan-lahan dala m periode waktu yang lama jika dibebani secara tetap. Deformasi semacam ini, yang tergantung pada waktu disebut melar.
9)
Keausan Terjadi karena adanya gesekan (friction) pada bidang kontak saat sebuah komponen bergerak dengan tahanan. Jika hal tersebut terjadi secara terus-menerus maka abrasi 2/5
6623 – Taufiqur Rachman (http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id)
Materi #2 TIN107 – Material Teknik
© 2013
(pengikisan) akan berlanjut dan merusak keliatan komponen yang selanjutnya berkembang terus menjadi lebih parah sampai suatu saat patah. 10) Kekerasan Adalah kemampuan bahan untuk menahan beban yang tinggi termasuk kemampuan logam memotong logam yang lain. Sifat Teknologi Merupakan kemampuan suatu bahan/material untuk diproses lanjut atau dilakukan proses pengerjaan permesinan. Contoh: mampu mesin, mampu las, mampu cor, mampu dibentuk, mampu dikeraskan, dll. Sifat Kimia Ketahanan suatu bahan/material terhadap lingkungan terutama dari sifat asam dan basa. Contoh: ketahanan terhadap karat, ketahanan terhadap panas, beracun. Modulus Elastisitas (Modulus of Elasticity) Merupakan ukuran untuk menentukan sifat elastisitas dari suatu material. Dalam modulus elastisitas berlaku Hukum Hooke, dengan persamaan:
𝑬=
𝝈 𝜺
................................................................................................................................................................... (2.1)
Dengan:
E = modulus elastisitas
σ = tegangan tarik
ε = regangan
Makin tinggi modulus elastisitas (E), berarti material tersebut makin sulit untuk dipanjangkan. Contoh: baja dengan modulus elastisitas (E)-nya jauh lebih tinggi dibandingkan karet, sehingga karet lebih mudah dipanjangkan dibanding baja. Modulus Geser (Shear Modulus) Mirip dengan modulus elastisitas, namun tegangan yang bekerja adalah tegangan geser (τ). Persamaan modulus geser yaitu:
𝑮=
𝝉 𝜸
................................................................................................................................................................... (2.2)
Dengan:
G = modulus geser
τ = tegangan geser
γ = sudut pergeseran
3/5
6623 – Taufiqur Rachman (http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id)
Materi #2 TIN107 – Material Teknik
© 2013
Perbandingan Poisson (Poisson’s Ratio) Adalah sifat material yang menunjukkan perbedaan regangan pada arah koordinat tertentu bila material di deformasi. Sebagai contoh, untuk spesimen uji tarik, regangan yang terjadi searah dengan penarikan lebih besar dibandingkan regangan pada arah tegak lurus penarikan. Sifat Logam Sebelumnya telah dibahas penggolongan sifat-sifat dari sebuah material, baik untuk logam maupun non-logam. Untuk material logam, terdapat beberapa sifat-sifat yang penting, antara lain: 1) Malleability (mampu tempa) Yaitu kemampuan logam untuk ditempa. Logam mempunyai sifat yang mampu dibentuk dengan suatu gaya, baik dalam keadaan dingin maupun panas tanpa terjadi retak pada permukaannya, misalnya dengan hammer (palu). 2) Machinibility Yaitu kemampuan suatu logam untuk dikerjakan dengan mesin, misalnya : dengan mesin bubut, milling, dll. 3) Strenght (kekuatan) Yaitu kemampuan suatu logam untuk menahan deformasi. 4) Toughness (sifat ulet) Yaitu kemampuan suatu logam untuk dibengkokan beberapa kali tanpa mengalami retak. 5) Hardness (kekerasan) Yaitu ketahanan suatu logam terhadap penetrasi atau penusukan indentor yang berupa bola baja, intan piramida, dll. 6) Weldability (mampu las) Merupakan kemampuan suatu logam untuk dapat dilas, baik dengan menggunakan las listrik maupun dengan las karbit (gas). 7) Corrosion resistance (tahan korosi) Yaitu kemampuan suatu logam untuk menahan korosi atau karat akibat kelembaban udara, zat-zat kimia, dll. 8) Tahan Impact Sifat yang dimiliki oleh suatu logam untuk dapat tahan terhadap beban kejut. 9) Ductility (mampu tarik) Yaitu kemampuan logam untuk dapat dibentuk dengan tarikan sejumlah gaya tertentu tanpa menunjukan gejala-gejala putus. Contoh dari gejala putus yakni adanya pengecilan permukaan penampang pada salah satu sisi.
4/5
6623 – Taufiqur Rachman (http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id)
Materi #2 TIN107 – Material Teknik
© 2013
Untuk mengetahui perbedaan sifat yang dimiliki oleh sebuah material, dapat dilihat dalam Gambar 2.1 yang merupakan tabel modulus elastisitas, modulus geser, dan rasio poisson dari logam paduan yang diuji pada suhu kamar.
Gambar 2.1. Tabel Modulus Elastisitas, Modulus Geser, Dan Rasio Poisson Dari Logam Paduan
Referensi 1. Tata Surdia dan Shinroku Saito, Pengetahuan Bahan, Pradnya Paramita, 2005 2. William D. Callister Jr, Materials Science and Engineering, An Introduction, Wiley, 2004 3. William F. Smith, Principle of Materials Science and Engineering, Mc Graw Hill, 1996 4. Lawrence H. Van Vlack, Ilmu dan Teknologi Bahan (terjemahan), Erlangga, 1995
### SEKIAN & TERIMA KASIH ###
5/5
6623 – Taufiqur Rachman (http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id)
