BAB 1 1.1 Paduan Nikel Nikel (Ni) adalah logam perak-putih yang ditemukan pada tahun 1751 dan unsur paduan utama yang memberikan kekuatan, ketangguhan, dan ketahanan korosi. Yang biasanya digunakan secara luas pada baja stainless dan paduan berbasis nikel (yang biasa disebut superalloy disebut superalloy). ). Paduan nikel digunakan pada aplikasi temperatur tinggi (seperti komponen mesin jet, roket, dan pembangkit listrik tenaga nuklir), dalam penanganan makanan dan peralatan pengolahan kimia, koin, dan dalam perangkat kapal laut. Karena nikel mempunyai sifat magnetik, paduan nikel juga digunakan dalam aplikasi elektromagnetik, seperti solenoida. Penggunaan utama nikel yaitu sebagai logam untuk electroplating dari part untuk permukaannya dan untuk peningkatan ketahanannya terhadap korosi dan keausan. Paduan nikel memiliki kekuatan tinggi dan tahan korosi pada temperature tinggi. Pemaduan unsur nikel kromium, kobalt, dan molibdenum. Sifat paduan nikel dalam mesin, pembentuk, casting, dan pengelasan dapat dimodifikasi dengan berbagai unsur paduan lainnya. Berbagai paduan nikel, memiliki berbagai kekuatan pada temperatur yang berbeda, telah dikembangkan .Meskipun nama dagang masih digunakan secara umum, paduan nikel sekarang diidentifikasi dalam sistem UNS dengan huruf N. Jadi, hastelloy G yang sekarang adalah N06007. Monel adalah paduan nikel-tembaga. Inconel adalah paduan nikel-kromium dengan tegangan tarik hingga 1400 MPa. Hastelloy (paduan nikel-kromium) memiliki ketahanan korosi yang baik dan kekuatan tinggi pada suhu yang tinggi. Nichrome (paduan nikel, kromium, dan besi) memiliki ketahanan listrik tinggi dan ketahanan yang tinggi terhadap oksidasi dan digunakan untuk elemen pemanas listrik. Invar dan kovar (paduan besi dan nikel) memiliki sensitivitas yang relatif pada suhu rendah.
1.2 Ciri-Ciri Fisik Nikel merupakan unsur logam dengan fasa padat, memiliki massa jenis sekitar 8,908 g/cm3 serta massa jenis cair saat melewati titik didihnya 7,81 g/cm3. Titik lebur dari Nikel adalah 1455°C, sedangkan titik didihnya adalah 2913°C. Kalor peleburan Nikel adalah 14,48 kJ/mol, sedangkan kalor penguapan Nikel adalah 377,5 kJ/mol, dan kapasitas kalor saat suhu ruang adalah 26,07 J/(mol.K).
BAB 2
2.1 Superalloy Superalloy sangat penting untuk aplikasi temperatur tinggi, oleh karena itu, mereka juga dikenal sebagai paduan tahan suhu panas atau tinggi. Superaloy umumnya memiliki ketahanan yang baik terhadap korosi, kelelahan mekanis dan termal, getaran mekanik dan termal, rambatan, dan erosi pada temperatur tinggi. Aplikasi utama dari superalloy adalah untuk mesin jet dan turbin gas. Aplikasi lain mesin torak, mesin roket, alat-alat dan cetakan untuk perlakuan panas logam, nuklir, kimia, dan industri petrokimia. Secara umum, superalloydiidentifikasi dengan nama dagang atau sistem penomoran
khusus,
dan
mereka
tersedia
dalam
berbagai
bentuk.
Kebanyakan superalloy memiliki ketahanan suhu maksimum sekitar 1000 oC dalam aplikasi struktural. Suhu dapat setinggi 1.200oC untuk komponen bantalan non beban. Superalloy berbasis Nikel adalah yang paling umum dari superalloy, dan mereka tersedia dalam berbagai macam komposisi (tabel 6.9). komposisi nikel adalah 3876%. Mereka juga mengandung 27% Cr dan 20% paduan Co. Biasanya paduan dalam kelompok ini adalah Hastelloys, Inconel, Nimonic, Rene, udimet, astroloy, dan seri waspaloy.
2.2 Stainless Steel Stainless Steel (SS) adalah baja dengan sifat ketahanan korosi yang sangat tinggi di berbagai kondisi lingkungan. Nikel digunakan sebagai unsur penstabil austenit, yang berarti penambahan nikel pada besi paduan mempromosikan perubahan struktur kristal dari bcc (ferritic) ke fcc (austenitic). Jadi nikel digunakan untuk menaikkan kekuatan, memperbaiki sifat kelelahan dan meningkatkan keuletan besi. Penambahan nikel menunda pembentukan fasa intermetalik yang merusak pada austenitic ss tetapi nikel kurang efektif dibanding nitrogen pada DSS. Sruktur fcc membuat austenitic stainless steels memiliki ketangguhan tinggi. Kehadirannya dari sekitar setengah struktur mikro duplex meningkatkan ketangguhan duplex dibanding Ferritic SS.
Nikel adalah komponen yang ditemukan banyak dalam meteorit dan menjadi ciri komponen yang membedakan meteorit dari mineral lainnya. Meteorit besi atau iderit, dapat mengandung alloy besi dan nikel berkadar 5-25%. Nikel diperoleh secara komersial dari pentlandit dan pirotit di kawasan Sudbury Ontario, sebuah daerah yang menghasilkan 30% kebutuhan dunia akan nikel. Unsur nikel berhubungan dengan batuan basa yang disebut norit. Nikel ditemukan dalam mineral pentlandit, dalam bentuk lempeng-lempeng halus dan butiran kecil bersama pyrhotin dan kalkopirit. Nikel biasanya terdapat dalam tanah yang terletak di atas batuan basa. Di indonesia, tempat ditemukan nikel adalah Sulawesi tengah dan Sulawesi Tenggara. Nikel yang dijumpai berhubungan erat dengan batuan peridotit. Logam yang tidak ditemukan dalam peridotit itu sendiri, melainkan sebagai hasil lapukan dari batuan tersebut. Mineral nikelnya adalah garnerit. Nikel adalah unsur kimia metalik dalam tabel periodik yang memiliki simbol Ni dan nomor atom 28. Nikel mempunyai sifat tahan karat. Dalam keadaan murni, nikel bersifat lembek, tetapi jika dipadukan dengan besi, krom, dan logam lainnya, dapat membentuk baja tahan karat yang keras, mudah ditempa, sedikit ferromagnetis, dan merupakan konduktor yang agak baik terhadap panas dan listrik. Nikel tergolong dalam grup logam besi-kobal, yang dapat menghasilkan alloy yang sangat berharga.
BAB 3
3.1 Contoh Kodefikasi Nikel Standarisasi berlaku untuk semua bidang, baik itu bidang produksi maupun jasa. Dalam dunia teknik standarisasi merupakan suatu tuntutan dan keharusan. Standarisasi memberikan jaminan pada masyarakat memperoleh barang atau jasa sesuai dengan criteria yang diinginkan. Dengan adanya standar mempermudah dalam berkomunikasi, dan mendapatkan jasa, barang sesuai dengan persyaratan yang diajukan. Standarisasi Material adalah aturan yang dilakukan oleh asosiasi, institusi suatu Negara produsen material yang meliputi pengaturan, cara penulisan, pengelompokan, pengklasifikasian, penserian suatu material. Dengan adanya standarisasi material kalangan teknologi, industry dan masyarakat memperoleh pemahaman dan persepsi yang sama tentang suatu material. Adanya
standar
yang
jelas,
semua
kalangan
akan
memperoleh
atau
mendapatkan jaminan yang sesuai tentang material. Sehingga tidak terjadi kesalahpahaman, atau salah mengartikan tentang material yang disepakati. Dikalangan dunia teknik ada beberapa standar yang berlaku tentang material logam. Standar ini lahir dari Negara-negara yang memiliki industry kuats eperti Amerika, Inggris, Jerman, Belanda dan Jepang. Berikut beberapa standar yang berlaku untuk material logam. · ASTM ( American Sytem for Testing Material ) · AISI ( American Iron and Steel Institute) · UNS (Unifield Numbering System) · AA ( Aluminum Association) · SAE (Society Automotive Engineering ) · DIN ( Deutsches Institut fur Normung ) · JIS ( Japanese Industrial Standard ) Sistem Angka a.
Angka pertama menunjukkan jenis-jenis baja karbon dan paduannya,
contoh: Angka 2 untuk baja karbon dengan paduan nikel 2xxx
Jenis dan prosentase campuran menurut AISI – SAE yaitu: Baja paduan rendah: 1. Baja nikel : - 3,50 Ni 23xx - 5,00 Ni 25xx 2. Baja nikel – chrom : - 1,25 Ni; 0,65 Cr 31xx - 3,50 Ni; 1,55 Cr 33xx Baja tahan karat dan tahan panas: - Baja chrom, nikel, mangan (austenitic) 2xx - Baja chrom, nikel (austenitic) 3xx b.
Angka kedua menunjukkan prosen campuran baja yang mendekati, misal:
AISI dan SAE 23xx adalah menunjukkan baja karbon paduan nikel dengan campuran nikel kira-kira 3%. c.
Dua angka terakhir menunjukkan jumlah prosen karbon yang mendekati.
Contoh pembacaan: - AISI – SAE 1095 adalah baja karbon dengan kandungan karbon sebesar 0,95% - AISI – SAE 3395 adalah baja karbon dengan paduan nikel - chrom, dengan campuran nikel kira-kira 3,5 %, chrom kira-kira 1,55% dan kandungan karbon sebesar 0,95 %.
SAE 2 5 15: Nikel (0,15%) Major alloy Elementer (5% Nikel) Indicates (2 Nikel Steel) Sistem Huruf Huruf awal memberiarti pada dapur yang digunakan dalam proses peleburan pada pembuatan baja, yaitu sebagai berikut: a. Huruf A untuk baja karbon yang dihasilkan dari dapur Siemens Martin b. Huruf B untuk baja karbon yang dihasilkan dari dapur Bessemer c. Huruf C untuk baja karbon yang dihasilkan dari dapur Open Heart untuk baja karbon basa
d. Huruf D untuk baja karbon yang dihasilkan dari dapur Open Heart untuk baja karbon asam e. Huruf E untuk baja karbon yang dihasilkan dari dapur listrik Contoh: C73150-C79900 Nickel Silvers and Leaded Nickel Silvers Cast alloys
BAB 4
4.1 Aplikasi Heat-Resistant Paduan nikel-paduan yang digunakan dalam berbagai aplikasi dimana Nikel paduannya mengalami kondisi extrem pada suhu tinggi. Paduan nikel-kromium atau paduan
yang
mengandung
lebih
dari
sekitar
15%
Cr
yang
digunakan
untuk menghidari oksidasi dan resistance karburisasi pada suhu melebihi 760°C.
4.2 Ketahanan Korosi Paduan nikel-paduannya menghasilkan ketahanan korosi yang sangat baik untuk berbagai media korosif. Namun, seperti semua jenis korosi, banyak faktor yang mempengaruhi tingkat korosi. Media korosifitu sendiri adalah faktor yang paling penting yang mengatur korosi logam tertentu. Ekspansi rendah Paduan Nikel ditemukan memiliki efek mendalam pada ekspansi termal dari besi. Paduan dapat dirancang untuk memiliki ekspansi termal yang sangat rendah atau tampilan seragam dan ekspansi diprediksi atas rentang suhu tertentu. Besi-36% Ni alloy (Invar) memiliki ekspansi terendah dari paduan Fe-Ni dan mempertahankan dimensi hampir konstan selama variasi normal pada suhu atmosfer. Penambahan kobalt untuk matriks nikel-besi menghasilkan paduan dengan rendah koefisien ekspansi, modulus elastisitas konstan, dan kekuatan yang tinggi.
BAB 5
5.1 Aplikasi Nikel Paduan
1. Nikel-Tembaga Tembaga dapat larut dalam nikel pada semua proporsi, sehingga suatu campuran logam mungkin masih dapat larut pada rangkaian ini. Logam monel, yang berisi kira-kira dua pertiga nikel dan sepertiga Tembaga, mempunyai kekuatan yang maksimum pada seri nickle-copper. Industri monels berisi sebagian kecil dari elemen lain yang unsur-unsurnya lebih kuat dari campuran logam biner yang murni, monels mempunyai ketahanan terhadap korosi pada air tawar/bawah tanah dan air laut, dan biasa digunakan untuk perpipaan, pompa untuk air asin dan air laut, baling-baling kapal dan batangnya. Pada campuran logam nikle-tembaga, constantan (45Ni-55Cu) mempunyai daya hanbat elektrik yang paling tinggi, koefisien temperatur yang paling rendah terhadap tahanan, dan thermal yang paling tinggi terhadap platinum.
2. Nikel-Silicon-Copper Hastellloy D, campuran logam yang terbaik yang diketahui pada rangkaian ini berisi 10% silicon dan 3% tembaga. Campuran ini sangat sempurna terhadap korosi yang disebabkan asam sulfur pada temperatur yang tinggi. Biasanya digunakan dalam industri kimia untuk bejana tempat berlangsungnya reaksi (reaktor), evaporator, saluran perpipaan dan fittings.
3. Nickle-chromium-molybdenum-iron Beberapa campuran logam Hastelloy yang penting berada pada series ini, yang baik diketahui dari Hastelloy C (54Ni-16Mo-16Cr-5Fe-4FW). Campuran logam ini tahan terhadap oksidasi dan reduksi atsmospir diatas 100 0C dan mempunyai kekuatan terhadap temperatur yang tinggi. Biasanya digunakan dalam industri kimia untuk pompa, valve, spray nozzles dan alat lainnya yang berkontakkan dengan oksidasi asam. Hastelloy X (47Ni-9Mo-22Cr-18Fe) yang
terkenal
dengan
ketahanannya
terhadap
temperatur
tinggi
dan
ketahanannya terhadap oksidasi diatas suhu 1200 0C dan digunakan untuk industri pada alat furnance dan jet aircraft parts. 5.2 Contoh gambar Nikel Paduan
