Pengetahuan Bahan Referensi: 1.Pengetahuan bahan teknik; Prof Ir Tata Surdia & Prof DR Shinroku Saitou 2.Elemen-elemen ilmu dan rekayasa material Lawrence H.Van Vlack Ir Pratjojo Dewo Msc
Materi
Jadual
-Perspektif -Material Science & Engineering -Klasifikasi material dan kebutuhan material
1st
-Konsep-konsep dari stress & strain -Deformasi elastis -Deformasi plastis
1st
-Dislokasi dan deformasi plastis -Mekanisme penguatan logam
1st
-Fracture -Fatigue -Creep
2nd
-Definisi dan konsep dasar fasa -Eguilibrium phose diagram -The iron - carbon system
2nd
-Transformasi fasa -Mikrostruktur dan perubahan-perubahan sifat dalam Iron Carbon Alloy
2nd
-Proses-proses Anealing -Heat treatment pada baja -Precipation Hardening -Recovery, recrystalisation & grain growth
3rd
Materi
Jadual
UJIAN TENGAH SEMESTER
3rd
-Fabrikasi dari logam -Ferrous Alloys -Non Ferrous Alloys
4th
-Struktur keramik -Sifat-sifat keramik
4th
-Molekul hidrokarbon dan polimer -Copolymers -Polymer Crystallinity -Kristal polimer
5th
-Particle Reinforced Composites -Fiber Reinforced Composites -Structural Composites
5th
-Sifat-sifat listrik (electrical) -Sifat-sifat temal (thermal) -Sifat-sifat magnet (magnetic) -Sifat-sifat optik (optical)
5th
-Pemilihan material untuk Aplikasi engineering
5th
-UJIAN AKHIR SEMESTER
6th
Bahan Teknik (Engineering materials) • Material dalam sejarah peradaban manusia Era batu, era perunggu dan era besi Penemuan api ; temperatur rendah 700⁰~800⁰C sampai saat ini 2000⁰ mempengaruhi perkembangan material Penemuan material non-logam
•Aplikasi bahan teknik Pemakaian material untuk memudahkan kehidupan manusia, mulai dari alat rumah tangga, alat pertanian, transportasi, persenjataan dsb • Trend (kecenderungan) Tantangan akan konservasi energi material yang ringan Kebutuhan proses dengan suhu tinggi material yang tahan temperatur tinggi • Materials science & engineering Ilmu yang diperoleh melalui pembelajaran, pengalaman dan praktek dalam mengembangkan cara-cara untuk menggunakan secara ekonomis material dan sumber dayayang terdapat di alam untuk kemaslahatan manusia
Penggolongan material • Logam Ferrous (besi cor, baja) Non Ferrous (tembaga, aluminum, perunggu dll)
• Non Logam Keramik Polimer Komposit
Sifat-sifat material • • • • • • •
Sifat listrik (daya hantar atau conductivity ;1/ohm m) Sifat kimia (segregasi, ketahanan korosi) Sifat fisik (massa jenis; kg/m3, struktur) Sifat teknologi (mampu mesin, mampu keras) Sifat magnetik (permeabilitas, histeresis) Sifat thermal (panas jenis, pemuaian, konduktifitas;W⁰C/m) Sifat mekanik (kekuatan;N/mm2, kekerasan, nilai impak dll)
Material for electricity & electronic industry
Sifat-sifat listrik material :Konduktifitas, resistivitas
Application on automotive industry
Kebutuhan untuk energy saving light material
High temperature resistance material
Ceramic for steel melting industry
Titanium alloys for jet turbine engine
Sifat Mekanik Logam • Kekuatan tarik (Tensile strength) Kekuatan suatu bahan, pada umumnya dinyatakan dengan kekuatan tarik atau tegangan tarik dimana tegangan sendiri adalah gaya per satuan luas. Tegangan tarik dinyatakan dalam σu (N/mm2), kekuatan luluh σy (N/mm2) • Kekerasan (Hardness) Ketahanan suatu bahan terhadap deformasi (perubahan bentuk) yang permanen. Kekerasan linier dengan kekuatan; semakin tinggi kekuatan maka semakin keras benda tersebut • Nilai impak (impact value) Ketahanan suatu bahan terhadap pembebanan yang tiba-tiba`
Uji kekuatan mekanik Logam Untuk mendapatkan gambaran mengenai sifat mekanik suatu logam sehingga bisa dilakukan pemilihan secara tepat untuk penerapan praktisnya secara tepat. • Kekuatan tarik Diuji dengan uji tarik • Kekerasan Alat uji kekerasan Brinnel, Rockwell, Vickers • Ketahanan Impak Alat uji impak • Kekuatan lelah Alat uji lelah
Uji Tarik (Tensile test)
Uji Kekerasan: Karakteristik Berbagai Pengujian Kekerasan Cara Pengujian
Brinell (HB)
Rockwell (Hra,Hrc etc)
Rockwell superficial (Hr,30T,Hr30 n dst)
Vickers (Hv)
Kekerasan Mikro(Hv)
Shore(Hs)
Penekan
Bola Baja 10 mm Ф Karbida
Kerucut intan 120⁰;Bola Baja 1/16”1/2”
Kerucut intan 120⁰;Bola baja 1/16”1/2”
Piramida Intan sudut bidang berhadap-an 136⁰
Jenis Vickers jenis Knoop sudut 130⁰,172⁰
Palu Intan 3 g
Beban
500-3,000kg
Beban mula 10 kg beban total 60,100,150kg
Beban mula 3 kg,beban total 15,30 dan 45 kg
1-120 kg
1-500 g
Kekerasan
Beban /luas penekanan
Dalamnya penekanan
Dalamnya penekanan
Beban/luas penekanan
Beban/Luas penekanan
Tinggi pantulan 6,5”dari 10”tinggi pantulan asal 100
Uji kekerasan Brinell (HB)
Interpretasi Pengujian Mekanik (diskusi) • • • •
Deformasi elastis Deformasi plastis Kekuatan dan keuletan Kekerasan dan kegetasan
Dislokasi & Deformasi Plastis • Logam terdiri dari kristal yang merupakan susunan atom yang beraturan • Dalam kristal terdapat cacat kisi yang dinamakan dislokasi • Pergerakan dislokasi ke permukaan akan menjadi deformasi • Suatu kristal logam tanpa dislokasi akan berkekuatan 10.000 X kekuatan sesungguhnya • Kristal logam biasa mengandung 105~108 cm/cm3 dislokasi • Pemberian deformasi plastis atau pengerjaan dingin akan meningkatkan dislokasi
Skema pergerakan Dislokasi dalam kristal berkisi kubus
Dislokasi sisi/ujung Dislokasi sekrup
Penguatan bahan industri • Penguatan dengan penghalusan butir Pada umumnya kekuatan dapat ditingkatkan dengan memperkecil unit strukturnya, dalam hal ini dengan memperhalus butir struktur mikronya. σy = σi + kd-1/2 σy,i=kekuatan, k= konstanta,d = diameter butir • Penguatan Larutan padat Logam murni mempunyai kekuatan yang rendah, untuk memperkuat diperlukan unsur paduan. Unsur yang ditambahkan tersebut disebut sebagai unsur terlarut. Larutan padat jauh lebih kuat daripada logam murni
Penguatan bahan industri (con’d) • Penguatan presipitasi dan dispersi Perlakuan dimana larutan ditambahkan melampaui batas kelarutannya. Presipitat yang terdispersi dalam larutan padat akan sangat meningkatkan kekuatan sehingga disebut penguatan dispersi. • Penguatan struktur Mekanisme penguatan yang dilakukan dengan merubah mikrostruktur dengan cara perlakuan khusus pada bahan, sebagai contoh: proses heat treatment (perlakuan panas)
Creep (Mulur/melar)
Regangan
Beberapa bagian dari mesin dan struktur dapat berdeformasi secara kontinue Dan perlahan dalam kurun waktu yang lama bila dibebani secara tetap. Fenomena ini dinamakan creep (mulur/melar). Melar terjadi pada temperatur Rendah juga, akan tetapi paling menyolok pada terjadi pada temperatur Dekat titik cair.
3rd stage Steady Transien
Waktu
(Fenomena necking)
Fatigue (Lelah) • Patah Lelah (fatigue fracture) disebabkan oleh tegangan berulang dan juga dijumpai pada tegangan kurang dari 1/3 kekuatan statik pada bahan struktur tanpa konsentrasi tegangan. Dalam keadaan dimana terjadi konsentrasi tegangan (notch/takikan) maka kemungkinan bahan akan putus pada tegangan yang lebih rendah. • Patah lelah melalui tahapan: retak lelah perambatan retak Patah statik terhadap luasan penampang sisa.
S-N curve Tegangan
Halus &Pengerasan permukaan Pengerjaan halus Pengerjaan kasar Siklus
