t a u f i q u r r a c h m a n. w e b l o g. e s a u n g g u l. a c. i d

TIN107 - Material Teknik

#4 - Mekanisme Penguatan


1

6623 - Taufiqur Rachman

h t t p://ta ufiqurrach man.webl og.e sa unggu l.ac.id

Materi #4

TIN107 – Material Teknik

Mekanisme Penguatan http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

2








Deformasi plastis makroskopik berhubungan dengan gerakan sejumlah besar dislokasi.  Kemampuan logam untuk berubah bentuk secara plastis tergantung pada kemampuan gerak dislokasi. Hampir semua teknik penguatan mengandalkan pada membatasi atau menghalangi gerak dislokasi. Terdapat 4 mekanisme, antara lain: 1) Reduce grain size (mengurangi ukuran butir) 2) Solid-solution strengthening (penguatan larutan padat) 3) Precipitation strengthening (penguatan pengendapan) 4) Strain hardening or cold working (pengerasan regangan atau pengerjaan dingin)



Materi #4

1



Strategi Penguatan 1: Reduce Grain Size http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

3




 







Batas butir merupakan hambatan untuk slip. Dislokasi telah mengubah arah. Daerah batas butir yang tidak teratur, menyebabkan ketidaksinambungan dalam bidang slip. Kekuatan hambatan bertambah dengan miss-orientation (salah arah). Lebih kecil ukuran butir: lebih banyak hambatan untuk slip. Persamaan Hall-Petch:

σ yield σ o  k y d

1  2


Sumber: Callister, A Textbook of

Materials Technology Materi #4

Contoh Penguatan Reduce Grain Size http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

4




Ukuran butir (grain size) dikendalikan oleh perlakuan panas (misalnya: laju pendinginan selama pemadatan, pendinginan/ annealing)



σ yield  σ o  k y d 1 / 2

Materi #4

2



Anisotropy dalam yield http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

5

Dapat disebabkan dengan me-rolling logam polycrystalline 6623 - Taufiqur Rachman

Sebelum di rolling

Setelah di rolling

Arah

rolling

Isotropik 

Anisotropic

Butir kurang lebih berbentuk bola & berorientasi secara acak.




Karena proses rolling berpengaruh terhadap orientasi butir & bentuk.

Materi #4

Strateg Penguatan 2: Solid-solution http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

6


• Atom Impurity mengetarkan kisi & menghasilkan tekanan. • Tekanan dapat menghasilkan penghalang untuk gerak dislokasi. • Substitusi atom impurity yang lebih kecil

Atom impurity menghasilkan pergeseran lokal di A dan B yang melawan gerak dislokasi ke kanan. TIN107 - Material Teknik


• Substitusi atom impurity yang lebih besar

Atom impurity menghasilkan pergeseran lokal di C dan D yang melawan gerak dislokasi ke kanan. Materi #4

3



Penguatan Solid-Solution http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

7






Atom impurity tertarik dislokasi sehingga dapat mengurangi energi regangan secara keseluruhan, yaitu untuk membatalkan sebagian regangan dalam kisi di sekitar dislokasi. Jika dislokasi ingin bergerak, ia harus melepaskan dirinya dari atom impurity yang membutuhkan energi.

Atom impurity yang lebih kecil di atas garis dislokasi TIN107 - Material Teknik

Atom impurity yang lebih besar di bawah garis dislokasi Materi #4

Contoh Penguatan Solid-solution http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id


8

Pengaruh Nikel (zat terlarut) pada Copper (a) Kekuatan tarik, (b) Kekuatan yield, dan (c) Keuletan (% elongation pemanjangan). TIN107 - Material Teknik


Materi #4

4



Strategi Penguatan 3: Precipitation http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

9






Pengendapan yang keras sulit untuk di geser. Contoh: Keramik dalam logam (SiC dalam Besi atau alumunium).

 TIN107 - Material Teknik

Hasilnya:

1  y~ S

Materi #4

Aplikasi Penguatan Precipitation http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id


10

Struktur sayap Boeing 767

Aluminium diperkuat dengan pembentukan endapan (precipitation) oleh paduan 1.5mm TIN107 - Material Teknik


Materi #4

5



Strategi Penguatan 4: Cold Work (%CW) http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

11 




Deformasi suhu ruang. Umumnya operasi pembentukan mengubah luas penampang.

Forging

Rolling

force die Ao blank

%CW 

Ad force

Extrusion

Ao  Ad x 100 Ao

Drawing die Ad

Ao

die TIN107 - Material Teknik

tensile force

Materi #4

Dislokasi Selama Cold Work http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

12

Paduan Ti setelah cold working: 6623 - Taufiqur Rachman







Dislokasi melibatkan satu sama lain selama cold work. Gerak dislokasi menjadi lebih sulit.

Materi #4

6



Hasil Cold Work http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id


13

Kepadatan dislokasi (ρd) berubah naik menjadi:  Sampel Carefully prepared: ρd ~ 103 mm/mm3  Sampel Heavily deformed: ρd ~ 1010 mm/mm3 • Cara mengukur kepadatan dislokasi: 40mm

Atau

 N d A TIN107 - Material Teknik

Area, A dislocation pit N dislocation pits (revealed by etching)

Materi #4

Hasil Cold Work http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

14




Tekanan yield peningkatan ρd :



meningkat

sejalan

dengan

Materi #4

7



Dislocation Trapping http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

15


 

Dislokasi menghasilkan tekanan. Ini merupakan perangkap untuk dislokasi lain.


Materi #4

Dampak Cold Work http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

16








Meningkatkan tekanan yield. Kekuatan tarik (tensile strength/ TS) meningkat. Keuletan (%EL or %AR) berkurang secara drastis.



Materi #4

8



Analisa Cold Work http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

17




Berapa kekuatan tarik & keuletan setelah bekerja dingin? %CW 

ro2  r d2 ro2

x100  35.6%


Materi #4

Pengaruh Pemanasan Setelah %CW http://taufiqurrachman.weblog.esaunggul.ac.id

18






1 jam perlakuan pada Tannealing menurunkan TS & mengingkatkan %EL. Pengaruhnya adalah berbanding terbalik.



Materi #4

9




h t t p://ta ufiqurrach man.webl og.e sa unggu l.ac.id

© 19



TA U F I Q U R

RACHMAN Materi #4

10

t a u f i q u r r a c h m a n. w e b l o g. e s a u n g g u l. a c. i d

Recommend Documents