sifat-sifat-logam

Modul Teknik Pemesinan / smk Al Huda Kediri Sifat-sifat Logam

Pembelajaran. 2

2.2. Sifat Logam dan Unsur Logam Material dapat berupa bahan logam dan nonlogam. Bahan logam ini terdiri dari logam ferro dan nonferro. Bahan logam ferro di antaranya besi, baja, dan besi cor, sedangkan logam nonferro (bukan besi) antara lain emas, perak, dan timah putih. Bahan nonlogam dapat dibagi menjadi bahan organik (bahan yang berasal dari alam) dan bahan anorganik.

1. Berbagai Macam Sifat Logam Logam mempunyai beberapa sifat antara lain: sifat mekanis, sifat fisika, sifat kimia, dan sifat pengerjaan. Sifat mekanis adalah kemampuan suatu logam untuk menahan beban yang diberikan pada logam tersebut. Yang termasuk sifat mekanis pada logam, antara lain: kekuatan bahan (strength), kekerasan elastisitas, kekakuan, plastisitas, kelelahan bahan, sifat fisika, sifat kimia, dan sifat pengerjaan. Kekuatan (strength) adalah kemampuan material untuk menahan tegangan tanpa kerusakan. Beberapa material seperti baja struktur, besi tempa, alumunium, dan tembaga mempunyai kekuatan tarik dan tekan yang hampir sama. Ukuran kekuatan bahan adalah tegangan maksimumnya, atau gaya terbesar persatuan luas yang dapat ditahan bahan tanpa patah. Untuk mengetahui kekuatan suatu material dapat dilakukan dengan pengujian tarik, tekan, atau geser. Kekerasan (hardness) adalah ketahanan suatu bahan untuk menahan pembebanan yang dapat berupa goresan atau penekanan. Untuk mengetahui kekerasan suatu material digunakan Uji Brinell. Kekakuan adalah ukuran kemampuan suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk atau deformasi setelah diberi beban. Kelelahan bahan adalah kemampuan suatu bahan untuk menerima beban yang berganti-ganti dengan tegangan maksimum diberikan pada setiap pembebanan. Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan untuk kembali ke bentuk semula setelah menerima beban yang mengakibatkan perubahan bentuk. Elastisitas ini penting pada semua struktur yang mengalami beban yang berubah-ubah terlebih pada alat-alat dan mesin-mesin presisi. Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan padat untuk mengalami perubahan bentuk tetap tanpa ada kerusakan. Sifat fisika adalah karakteristik suatu bahan ketika mengalami peristiwa fisika seperti adanya pengaruh panas atau listrik. Yang termasuk sifat-sifat fisika adalah sebagai berikut: titik lebur, kepadatan, daya hantar panas, dan daya hantar listrik. Sifat 4/26/2014

1


kimia adalah kemampuan suatu logam dalam mengalami peristiwa korosi. Korosi adalah terjadinya reaksi kimia antara suatu bahan dengan lingkungannya. Secara garis besar ada dua macam korosi, yaitu korosi karena efek galvanis dan reaksi kimia langsung.

2. Mineral Mineral merupakan suatu bahan yang banyak terdapat di dalam bumi, yang mempunyai bentuk dan ciri-ciri khusus serta mempunyai susunan kimia yang tetap. Mineral memiliki ciri-ciri khas antara lain sebagai berikut. a. Warna, mineral mempunyai warna tertentu, misalnya malagit berwarna hijau, lazurit berwarna biru, dan ada pula mineral yang memiliki bermacam-macam warna misalnya kuarsa. b. Cerat, merupakan warna yang timbul bila mineral tersebut digoreskan pada porselen yang tidak dilicinkan. c. Kilatan merupakan sinar suatu mineral apabila memantulkan cahaya yg dikenakan kepadanya. Misalnya emas, timah, dan tembaga yang mempunyai kilat logam. d. Berat jenis, mineral mempunyai berat jenis antara 2 – 4 ton/m2. Berat jenis ini akan berubah setelah diolah menjadi bahan.

3. Berbagai Jenis Sumber Daya Mineral a. Unsur-unsur logam Unsur-unsur logam dibagi lagi dalam dua kelompok menurut banyaknya, yaitu yang berlimpah di kerak bumi seperti besi, alumunium, mangan, dan titanium, dan yang sedikit terdapat di alam seperti tembaga, timah hitam. b. Unsur-unsur nonlogam Unsur-unsur nonlogam (nonmetallic) dapat dibagi menjadi empat kelompok berdasarkan kegunaannya, antara lain : ← ← ← ← ← ← 4/26/2014

• Natrium klorida, kalsium fosfat, dan belerang merupakan bahan-bahan utama industri-industri kimia dan pupuk buatan. • Pasir, batu kerikil, batu hancur, gips, dan semen terutama dipakai sebagai bahan-bahan bangunan dan konstruksi lainnya. • Bahan bakar fosil, yaitu yang berasal dari sisa-sisa tanaman dan binatang seperti batu bara, minyak bumi, dan gas alam. Persediaan 2


energi kita sekarang sangat bergantung pada bahan-bahan ini.

←

• Air merupakan sumber mineral terpenting dari semuanya yang terdapat

← ←

melimpah di permukaan bumi. Tanpa air tidak mungkin kita dapat

←

menanam dan menghasilkan bahan makanan.

4. Pemurnian Mineral Mineral pada awalnya ditemukan di alam masih bercampur dengan mineral lain sehingga perlu dilakukan proses pemurnian untuk mendapatkan satu bentuk mineral. Pemurnian mineral adalah proses memisahkan satu bentuk mineral dari mineral-mineral lainnya melalui satu proses dan cara tertentu. a. Proses pemurnian bijih besi Melebur dan mengoksidasi besi adalah proses kimia yang sederhana. Selama proses itu, karbon dalam bentuk kokas dan oksida besi bereaksi pada suhu tinggi, membentuk metalik iron (besi yang bersifat logam) dan gas karbon dioksida. Sejak abad ke-14 besi mulai diproduksi dalam jumlah besar dan dasardasar eksploitasi industri besi secara modern sudah dimulai. Setelah itu diperoleh berbagai penemuan dalam produksi besi, antara lain: (a) metode untuk memproduksi baja yang berkualitas tinggi dari besi kasar, (b) prosedur-prosedur tanur yang lebih efisien, termasuk juga pemakaian kokas yang dibuat dari batu bara sebagai pengganti arang kayu, akibat semakin berkurangnya persediaan kayu, (c) metode-metode untuk mereduksi bijih besi. (d) metode-metode untuk memanfaatkan bijih-bijih besi yang mengandung kotoran-kotoran perusak seperti fosfor dan belerang, dan (e) metodemetode untuk memproses bijih besi berkadar rendah. b. Proses pemurnian alumunium Proses pemurnian alumunium dengan cara memanaskan alumunium hidroksida sampai lebih kurang 1.300°C (diendapkan), akan didapatkan alumina. Lima belas persen alumina (Al 2O3) dapat diuraikan ke dalam kriolit, sedang proses elektrolisis di sini sebagai reduksi Al2O3. Bijih bauksit mula-mula dimurnikan terlebih dahulu dengan proses kimia dan 4/26/2014

3


alumunium oksida murni diuraikan dengan elektrolisis. Bauksit dimasukkan ke dalam kauksit soda, alumina di dalamnya membentuk natrium aluminat, bagian lain tidak bereaksi dan dapat dipisahkan. c. Proses pemurnian tembaga Proses pemurnian tembaga diawali dengan penggilingan bijih tembaga kemudian dicampur dengan batu kapur dan bahan fluks silika. Tepung bijih dipekatkan terlebih dahulu, sesudah itu dipanggang sehingga terbentuk campuran FeS, FeO, SiO 2, dan CuS. Campuran ini disebut kalsin dan dilebur dengan batu kapur sebagi fluks dalam dapur reverberatory. Panas oksidasi yang dihasilkan cukup tinggi sehingga muatan tetap cair dan sulfida tembaga akhirnya berubah menjadii oksida tembaga dan sulfat. Setelah itu, tembaga ini dilebur dan dicor menjadi slab, kemudian diolah lebih lanjut secara elektronik menjadi tembaga murni. d. Proses pemurnian timah putih (Sn) Proses pemurnian timah putih diawali dengan memisahkan bijih timah dan pasir dengan mencuci lalu dikeringkan. Setelah itu, bijih itu dilebur di dalam dapur corong atau dapur nyala api dengan kokas dan dituang menjadi balokbalok kecil. e. Proses pemurnian timbel/timah hitam (Pb) Bijih-bijih timbel harus dipanggang terlebih dahulu untuk menghilangkan sulfidasulfida, sedang timbel dengan campurannya yang lain berubah menjadi oksida timah hitam (PbO) dan sebagian lagi menjadi timbel sulfat (PbSO 4). Dengan menambah kwarsa (SiO2) pada sulfat di atas suhu yang tinggi akan mengubah timbel sulfat menjadi silikat. Campuran silikat timbel dengan oksida timbel yang dipijarkan pakai kokas kemudian dicampur dengan batu kapur, akan menghasilkan timbel. f. Proses pemurnian seng (Zn) Proses pemurnian seng diawali dengan memisahkan bijih seng kemudian dipanggang dalam dapur untuk mengeluarkan belerang dan asam arang. Setelah itu terjadilah oksida seng, karbonatnya terurai dan sulfidanya dioksidasi. Bijih seng didapat dari senyawa belerang di antaranya karbonat seng (ZnCO3), silikat seng (ZnSiO4H2O), dan sulfida seng (ZnS). g. Proses pemurnian magnesium Untuk memperoleh magnesium dilakukan dengan jalan elektrolisis, yaitu dengan 4/26/2014

4


cara memijarkan oksida magnesium bersama-sama dengan zat arang (karbon) atau silisium ferro sebagai bahan reduksi. Setelah itu magnesium dapat terpisahkan. h. Proses pemurnian perak Proses pemurnian perak dilakukan dengan jalan elektrolisis bijih-bijih perak. Bijih perak yang mengandung belerang dipanggang dahulu kemudian dicairkan. Bijih yang mengandung timbel dihaluskan kemudian dicairkan dengan memasukkan zat asam yang banyak sampai timbel terbakar menjadi glit-timbel dan dikeluarkan sebagai terak. Setelah itu, hanya tertinggal peraknya saja. i. Proses pemurnian platina Proses pemurnian platina tergantung pada zat-zat yang terkandung dalam bijih-bijih logam. Bijih-bijih yang mengandung emas dikerjakan dalam air raksa, sedangkan platina tidak dapat melarut dalam air raksa. Berikutnya dengan proses kimiawi (proses elektrolisis). Platina itu dapat dibersihkan sampai tercapai keadaan yang murni. j. Proses pemurnian nikel (Ni) Proses pemurnian nikel diawali dengan pembakaran bijih nikel, kemudian dicairkan untuk proses reduksi dengan menggunakan arang dan bahan tambahan lain dalam sebuah dapur tinggi. Dari proses tersebut nikel yang didapat kurang lebih 99%. Jika hasil yang diinginkan lebih baik (tidak berlubang), proses pemurniannya dikerjakan dengan jalan elektrolisis di atas sebuah cawan tertutup dalam dapur nyala api. Reduktor yang digunakan biasanya mangan dan fosfor.

4/26/2014

5


RANGKUMAN : Material dapat berupa bahan logam dan nonlogam. Bahan logam ini terdiri dari logam ferro dan nonferro. Bahan logam ferro di antaranya besi, baja, dan besi cor, sedangkan logam nonferro (bukan besi) antara lain emas, perak, dan timah putih. Bahan nonlogam dapat dibagi menjadi bahan organik (bahan yang berasal dari alam) dan bahan anorganik. Logam mempunyai beberapa sifat antara lain: sifat mekanis, sifat fisika, sifat kimia, dan sifat pengerjaan. Sifat mekanis adalah kemampuan suatu logam untuk menahan beban yang diberikan pada logam tersebut. Yang termasuk sifat mekanis pada logam, antara lain: kekuatan bahan (strength), kekerasan elastisitas, kekakuan, plastisitas, kelelahan bahan, sifat fisika, sifat kimia, dan sifat pengerjaan. Mineral merupakan suatu bahan yang banyak terdapat di dalam bumi, yang mempunyai bentuk dan ciri-ciri khusus serta mempunyai susunan kimia yang tetap. Unsur-unsur logam dibagi lagi dalam dua kelompok menurut banyaknya, yaitu yang berlimpah di kerak bumi seperti besi, alumunium, mangan, dan titanium, dan yang sedikit terdapat di alam seperti tembaga, timah hitam. Unsur-unsur nonlogam (nonmetallic) dapat dibagi menjadi empat kelompok berdasarkan kegunaannya, antara lain : ← ← ← ← ←

• Natrium klorida, kalsium fosfat, dan belerang merupakan bahan-bahan utama industri-industri kimia dan pupuk buatan. • Pasir, batu kerikil, batu hancur, gips, dan semen terutama dipakai sebagai bahan-bahan bangunan dan konstruksi lainnya. • Bahan bakar fosil, yaitu yang berasal dari sisa-sisa tanaman dan

←

binatang seperti batu bara, minyak bumi, dan gas alam. Persediaan

←

energi kita sekarang sangat bergantung pada bahan-bahan ini.

←

• Air merupakan sumber mineral terpenting dari semuanya yang terdapat

←

melimpah di permukaan bumi. Tanpa air tidak mungkin kita dapat

←

menanam dan menghasilkan bahan makanan.

TES FORMATIF : Kerjakan soal dibawah ini dengan benar dan jelas. 1. Jelaskan yang dimaksud dengan bahan logam dan non logam. 2. Sebutkan sifat sifat yang dimiliki oleh logam 3. Jelaskan yang dimaksud dengan Mineral. 4. Sebutkan unsur-unsur non logam berdasarkan kegunaannya. 4/26/2014

6


5. Jelaskan yang dimaksud dengan sifat mekanis yang dimiliki oleh logam.

Pembelajaran. 3

2.3. Proses Perlakuan Panas Logam Tujuan perlakuan panas pada material logam yaitu untuk meningkatkan sifat-sifat material untuk kondisi operasional komponen. Macam-macam perlakuan panas yang umumnya dilakukan antara lain : 1. Pengerjaan anil (annealing), Pengerjaan ini dilakukan dengan memanaskan logam baja hingga di atas temperatur trasnformasi (723oC) bertujuan untuk mengubah ke fasa austenit kemudian didinginkan secara perlahan-lahan (pendinginan tungku). Tujuan utama pengerjaan ini adalah softening baja. 2. Pengerjaan Normalisasi (Normalizing), Pengerjaan ini dilakukan dengan memanaskan baja hingga menjadi fasa austenit penuh dan didinginkan di udara (pendinginan tungku) hingga mencapai suhu kamar. Fasa yang dihasilkan berstruktur ferrite dan pearlite tergantung komposisi unsure karbon. 3. Pengerjaan pengerasan (Quenching treatment), Perlakuan baja ini dilakukan dengan memanaskan baja hingga fasa menjadi austenit dan didinginkan secara cepat (lihat diagram CCT baja karbon rendah). Media pendinginan cepat seperti air, oli, garam atau media pendingin lainnya. Tujuan utama perlakuan ini untuk meningkatkan kekerasan baja. 4. Pengerjaan temper (tempering treatment), Perlakuan pemanasan kembali logam baja yang telah dikeraskan (quenching) dengan pencelupan cepat. Suhu pemanasan adalah agak rendah dibawah suhu transformasi eutectoid (lihat diagram fasa biner Fe-C). Tujuan utama yaitu mengurangi nilai kekerasan logam sehingga keuletan (ductility) logam akan naik. Beberapa variabel penting dalam perlakuan temper adalah temperatur, waktu pemanasan dan lain-lain. 5. Perlakuan Pembebasan Tegangan ( Stress Relieving Treatment), Perlakuan ini bertujuan untuk menghilangkan tegangan sisa di dalam logam baja akibat perlakuan logam seperti proses las, produk cor-coran, pengerjaan dingin, pencelupan cepat dan sebagainya. Proses ini dengan memanaskan hingga temperatur mendekati suhu temperatur, ditahan untuk beberapa saat kemudian didinginkan diudara. 6. Speroidisasi (Spherodizing), Perlakuan pemanasan untuk menhasilkan karbida yang berbentuk bulat (globular) di dalam logam baja. 4/26/2014

7


TES FORMATIF :

Kerjakan soal dibawah ini dengan jelas dan benar. 1. Jelaskan tujuan dilakukannya perlakuan panas pada logam. 2. Sebutkan macam-macam jenis perlakuan panas pada logam. 3. Jelaskan yang dimaksud dengan perlakuan panas logam jenis pengerjaan annealing. 4. Jelaskan suhu pemanasan yang terjadi pada pengerjaan tempering dan apakah tujuannya. 5.Jelaskan tujuan dilakukan pengerjaan Stress Relieving Treatment.

Pembelajaran. 4

2.4. Proses Korosi dan Pelapisan Logam 1. Pengertian Korosi Korosi adalah proses alami yang terjadi pada material logam yang berakibat menurunnya kekuatan dari material logam tersebut. Proses korosi yang terjadi secara alami ini sangat sulit dihindari, usaha yang dilakukan hanyalah menghambat laju korosi yang terjadi dengan cara melakukan pencegahannya. Korosi adalah proses pengoksidasian logam dengan lingkungan yang korosif, sehingga menimbulkan kerusakan atau pengdegredisian. Korosi dapat terjadi hampir pada semua logam terutama logam ferro (besi), karena logam jenis ini mudah beroksidasi dengan udara lingkungan. Korosi secara kimia adalah reaksi oksidasi logam, terutama besi, oleh oksigen di udara. Reaksi yang terjadi adalah: 2Fe+O2+2H22+ + 4OH. Ion Fe2+ yang dihasilkan kemudian dioksidasi lebih lanjut menjadi Fe3+ dan akhirnya membentuk karat, yakni F23 xH2.

2. Jenis-Jenis Penyebab Korosi Penyebab korosi ada dua macam yaitu korosi disebabkan oleh proses kimia dan korosi disebabkan oleh proses elektrolisa: a. Korosi Akibat Proses Kimia 4/26/2014

8


Logam akan berkarat karena suatu proses yang dapat dikatakan sebagai suatu proses kimia yang sederhana. Oksigen yang terdapat pada atmosfir dapat bergabung dengan logamlogam membentuk lapisan oksida pada permukaannya. Kecepatan berkarat tidak akan berkurang sebab lapisan dari hasil korosi yang terbentuk akan lepas sehingga lapisan karat yang baru terbentuk dibawahnya dan melepaskan lapisan diatasnya b. Korosi Akibat Proses Elektrolisa Korosi akibat proses elektrolisa pada dasarnya adalah korosi yang terjadi akibat proses kimia juga, walaupun sedikit lebih kompleks. Apabila pelat-pelat tersebut tidak bersentuhan di dalam larutan ataupun tidak ada hubungan di luar larutan, tidak akan ada aksi yang akan ambil bagian. Sehingga pelapisan tipis dari satu diantara logam-logam itu sering digunakan untuk melindungi baja ringan. Yang banyak dipakai adalah timah, aluminium dan sebagainya. Contohnya, timah murni dan aluminium mempunyai daya tahan korosi yang baik sekali, tidak hanya dalam atmosfir dan air, akan tetapi juga dalam beberapa cairan dan larutan dan cocok dibuat sebagai pelapis logam-logam.

3. Cara pencegahan korosi Dari reaksi yang diceritakan di atas terlihat bahwa untuk pencegahan korosi dapat dilakukan dengan pengubahan kecenderungan oksidasi besi, pengubahan lingkungan dan logamnya sehingga aliran arus atau elektron tidak terjadi, dan penghambatan persentuhan dengan oksigen langsung. Usaha pengecatan serta pelapisan dengan oli dan minyak merupakan usaha mencegah pertemuan langsung logam dan oksigen. Back to Nature (kembali ke alam) merupakan istilah yang digunakan oleh banyak orang, agar masyarakat kembali memanfaatkan bahanbahan kimia yang telah disediakan oleh alam dan bukan bahan sintetis. Korosi atau secara awam dikenal sebagai pengkaratan merupakan suatu peristiwa kerusakan atau penurunan kualitas suatu bahan logam yang disebabkan oleh terjadi reaksi dengan lingkungan. Proses pencegahan korosi dapat dilakukan, diantaranya dengan pelapisan pada permukaan logam, perlindungan katodik, penambahan inhibitor korosi dan lain-lain. Untuk itu penggunaan inhibitor yang aman, mudah didapatkan, bersifat biodegradable, biaya murah, dan ramah lingkungan sangatlah diperlukan. Beberapa cara untuk menanggulangi besi atau logam lain agar tahan dari proses perkaratan: 1. Melapisi besi atau logam lainnya dengan cat khusus besi yang banyak dijual di tokotoko bahan bangunan.

4/26/2014

9


2. Membuat logam dengan campuran yang serba sama atau homogen ketika pembuatan atau produksi besi atau logam lainnya di pabrik. 3. Pada permukaan logam diberi oli atau vaselin 4. Menghubungkan dengan logam aktif seperti magnesium (Mg) melaui kawat agar yang berkarat adalah magnesiumnya. Hal ini banyak dilakukan untuk mencegah berkarat pada tiang listrik besi atau baja. Mg ditanam tidak jauh dari tiang listrik. 5. Melakukan proses galvanisasi dengan cara melapisi logam besi dengan seng tipis atau timah yang terletak di sebelah kiri deret volta. 6. Melakukan proses elektro kimia dengan jalan memberi lapisan timah seperti yang biasa dilakukan pada kaleng.

TES FORMATIF : Kerjakan soal dibawah ini dengan jelas dan benar. 1. Jelaskan yang dimaksud dengan Korosi yang terjadi pada logam. 2. Jelaskan reaksi yang terjadi pada proses korosi. 3. Sebutkan penyebab terjadinya korosi pada logam. 4. Jelaskan cara mencegah terjadinya korosi pada logam

Pembelajaran. 5

2.5. Proses Pengujian Logam. 1. Pengujian Tarik. 1.1. Peralatan dan material: 1. Universal testing machine, Servopulser Shimadzu kapasitas 30 ton 2. Caliper dan/atau mikrometer 3. Spidol permanen atau penggores (cutter) 4. Stereoscan macroscope. 4/26/2014

10


5. Sampel uji tarik (besi tuang, baja, tembaga dan alumunium). 1.2. Prosedur: 1. Ukurlah dimensi (diameter rata-rata) dari benda uji dengan menggunakan caliper Atau mikrometer. Buatlah sketsa dari benda uji dan masukkan hasil pengukuran Dimensi tersebut pada lembar data Anda. 2. Tandailah panjang ukur (gauge length) berupa jarak antara dua titik pada benda uji dengan menggunakan penggores (cutter) atau spidol permanen. Buatlah panjang ukur yang simetris dengan panjang benda uji keseluruhan dan mengacu kepada standar (ASTM atau JIS) 3. Pasanglah benda uji dengan hati-hati pada grip mesin uji Shimadzu. Pada tahap ini Anda akan didampingi oleh teknisi lab. Catatlah setiap langkah operasional setting Pengujian dengan seksama. 4. Mulailah penarikan dan perhatikan dengan baik mekanisme deformasi yang terjadi Pada benda uji serta tampilan grafik beban-perpanjangan yang terlihat pada recorder Teruskan pengamatan hingga terjadinya beban maksimum dan dilanjutkan dengan necking lalu perpatahan 5. Tandailah pada grafik beban-perpanjangan titik-titik terjadinya beban maksimum Dan perpatahan. 6. Lepaskan benda uji dari grip mesin uji, satukan kembali patahan benda uji dan Ukurlah panjang akhir (Lf) antara dua titik (gauge marks). Ukurlah pula diameter akhir dari bagian benda uji yang mengalami necking. Catatlah hasil-hasil pengukuran ini di dalam lembar data. 7. Amati dan catat karakteristik tipe perpatahan yang terjadi dengan menggunakan stereoscan macroscope. Buatlah sketsa tampak samping dan permukaan patahan (fractografi) benda uji pada lembar data Anda. 8. Lakukanlah pengujian untuk material yang berbeda jenisnya. 9. Berdasarkan grafik beban-perpanjangan setiap logam, hitunglah dengan formulasi Yang sesuai dari nilai-nilai sebagai berikut: (i) titik luluh; (ii) kekuatan tarik maksimum; (iii) persentase elongasi; (iv) persentase pengurangan area; (v) modulus elastisitas. 2. Pengujian Kekerasan. 2.1. Peralatan dan material: 1. Hoytom macrohardness tester (metode Brinell, Vickers dan Rocwell) 2. Buehler Micromet 2100 series microhardness tester (metode Vickers) 3. Micrometer 4/26/2014

11


4. Measuring microscope 5. Sampel uji silider pejal dan uji tarik (besi tuang, baja, tembaga dan alumunium). 2.2. Prosedur : 2.2.1. Pengujian kekerasan makro 2.2.1.a. Metode Brinell dan Vickers (sampel silinder pejal) 1. Persiapkan sampel uji kekerasan berbentuk silinder (besi tuang, baja, tembaga dan alumunium) dengan cara melakukan pengamplasan dan pemolesan yang memadai, diindikasikan dengan permukaan benda uji yang cukup mengkilat. 2. Pastikan bahwa peralatan uji (Brinell dan Vickers) telah di set-up dengan baik. Pasanglah indentor untuk masing-masing metode dengan seksama. 3. Pilihlah beban yang sesuai dengan benda uji. Lihat buku manual alat 4. Putar poros tempat dudukan benda uji searah jarum jam hingga indentor menyentuh benda uji dengan perlahan-lahan. Hati-hati! Jagalah agar indentor tidak sampai menghujam benda uji karena hal ini akan mengakibatkan kerusakan berat pada mata indentor itu. 5. Setelah benda uji bersentuhan dengan indentor, putarlah terus poros dudukan sampel hingga jarum merah kecil pada lingkaran dalam menyentuh batas merah. Langkah ini merupakan preload dari indentasi. Jangan teruskan putaran poros bila batas ini telah tercapai. 6. Putar tuas beban ke arah belakang dengan hati-hati lalu lepaskan tuas tersebut hingga berputar perlahan-lahan. Pada tahap ini berlangsung pembebanan indentasi pada benda uji selama 10-15 detik hingga jarum pada lingkaran dalam dan luar kembali ke posisi awal. 7. Lepaskan kontak indentor dengan benda uji secara hati-hati, yaitu dengan memutar poros dudukan berlawanan arah jarum jam. Berhati-hatilah agar tidak terjadi pemutaran poros tersebut searah jarum jam karena akan mengakibatkan rusaknya jejak hasil indentasi. 4/26/2014

12


8. Indentasi pada satu lokasi telah selesai. Lakukan tahap-tahap operasional di atas untuk lokasi atau benda uji lainnya. 9. Ukurlah diameter jejak indentasi dengan menggunakan mikroskop pengukur jejak. Catatlah hasil pengukuran pada buku lembar data anda. 10. Hitung nilai kekerasan dengan rumus yang sesuai dengan metode uji (Brinell atau Vickers). 2.2.1.b. Metode Brinell (sampel uji tarik) Pengujian kekerasan ini dilakukan pada sampel-sampel uji tarik sebelum Dilakukan penarikan. Tujuannya adalah untuk mengetahui korelasi antara nilai kekuatan tarik dan kekerasan Brinell dari logam. Prosedur pengujian adalah sama dengan prosedur I.a, hanya saja lokasi pengujian adalah pada bagian gripsampel uji tarik. 1. Amplaslah bagian grip sampel uji tarik dengan kertas amplas hingga diperoleh permukaan yang relatif rata dan mampu memantulkan cahaya. Bila perlu lanjutkan pengamplasan dengan tingkat kehalusan yang lebih tinggi. 2. Tempatkan sampel uji tarik tersebut dalam pemegang khusus (anvil) dalam Posisi horisontal. 3. Pilihlah indentor dan beban yang sesuai. 4. Lakukan pengujian kekerasan Brinell pada beberapa lokasi di bagian grip (min. 3 titik). 5. Ukurlah diameter jejak yang dihasilkan. Hitung nilai kekerasan dan bandingkan Dengan nilai yang diperoleh dari sampel uji silinder pejal. Gunakan keduanya Untuk mengestimasi nilai kekuatan tarik logam. 6. Lakukan pada benda uji lainnya. 2.2.1.c. Metode Rockwell (sampel silinder pejal) Metode Rockwell merupakan pengujian untuk mengetahui nilai kekerasan material melalui pembacaan langsung (direct reading). Prinsip pengujian pada dasarnya adalah sama dengan metode Brinell dan Vickers. 1. Persiapkan benda uji dengan baik (amplas dan poles secukupnya). 2. Pasang indentor yang sesuai (Rockwell B atau C). 4/26/2014

13


3. Pasang beban yang sesuai, lihatlah buku manual alat. 4. Putar ring dari dial pembaca sehingga jarum panjang berwarna hitam menunjuk angka nol pada skala. Sesuaikan skala tersebut dengan metode Rockwell yang dipilih. Untuk Rockwell C pilihlah skala terluar (merah) sedangkan Rockwell pakailah skala dalam (hitam). 5. Lakukan preload dengan memutar poros dudukan benda uji searah jarum jam Hingga jarum kecil pada dial pembaca menyentuh batas merah. 6. Lakukan pembebanan dengan memutar tuas beban ke belakang dengan hatihati. Biarkan tuas bergerak dengan halus selama beberapa waktu, antara 10-15 detik. 7. Kembalikan tuas beban ke posisi semula dengan hati-hati. 8. Bacalah nilai kekerasan material pada dial yaitu posisi jarum hitam panjang Sesuai metode Rockwell yang dipakai. 9. Lepaskan benda uji dengan memutar poros dudukan benda uji berlawanan arah jarum. 10. Lanjutkan pengujian untuk lokasi atau material lain 2.2.2. Pengujian kekerasan mikro Pengujian ini bertujuan untuk memperoleh nilai kekerasan mikro dari fasa-fasa penyusun besi tuang (kelabu dan nodular) dan baja karbon rendah. 1. Siapkan benda uji dengan tahapan-tahapan uji metalografi sebagai berikut: Amplas kasar, amplas halus, poles dan etsa. Gunakan zat etsa nital 3% untuk memperoleh fasafasa penting dalam material-material tersebut. Konsultasikan dengan teknisi lab bersangkutan bila menemui masalah dalam memunculkan fasa-fasa tersebut. 2. Tempatkan benda uji pada dudukan dengan permukaan yang akan diuji tegak Lurus terhadap indentor intan. 3. Nyalakan instrumen Micromet dengan menekan tombol switch-on di bagian Samping alat uji. Lampu power berwarna merah akan menyala pada panel muka. 4/26/2014

14


4. Putarlah turet indentor-lensa obyektif hingga diperoleh perbesaran 40 X. 5. Aturlah fokus struktur mikro benda uji dengan memutar handel pengangkat Dibagian samping alat uji. Dapatkan tingkat pencahayaan yang sesuai dengan mengatur kontrol iluminasi di bagian samping. 6. Tentukan lokasi (fasa) yang akan diuji. Area yang dipilih harus ditempatkan di Tengahtengah ruang pandang mata pengamat (okuler). 7. Pilih beban yang sesuai dengan memutar dial beban (di bagian samping atas) Dengan hati-hati. Jangan sekali-kali melakukannya dengan kejutan. 8. Atur waktu indentasi. Tombol pengatur indentasi terletak di bagian amping bawah. Direkomendasikan waktu indentasi untuk hampir semua pengujian kekerasan mikro adalah 10-15 detik. Bila diperlukan aculah standar ASTM. 9. Putar turet indentor-lensa obyektif hingga diperoleh posisi indentor. 10. Lakukan indentasi dengan menekan tombol “Start”. Lampu”Loading”akan Menandakan indentasi berlangsung selama waktu yang telah ditentukan sebelumnya. 11. Tunggulah agar lampu indikasi loading benar-benar berhenti menyala. Jangan Sekali kali menggerakkan benda uji ataupun mencoba memutar turet indentor-lensa obyektif sebelum indentasi selesai dengan sempurna. 12. Indentasi selesai, putarlah turet ke posisi lensa obyektif kembali (40 X) dan Mulailah pengukuran lebar jejak. 13. Pengukuran dilakukan dengan memutar left fillar adjustment knob (bagian kiri Dari lensa okuler) sehingga bagian garis kiri terdalam menyentuh ujung kiri terluar dari jejak. 14. Putar right fillar adjustment knob sehingga bagian kanan terdalam dari right fillar Line berimpit dengan bagian kiri terdalam dari left fillar line. Perhatikan skala nol pada right mikrometer yang terletak pada fillar adjustment knob. 15. Putar fillar adjustment knob sehingga garis kanan akhirnya mencapai ujung Kanan terluar dari 4/26/2014

15


jejak. Inilah jarak diagonal dari jejak pada benda uji. Catatan: satu kali putaran mikrometer adalah 25 mikron atau penambahan 1 skala adalah sama dengan 0.5 mikron. 16. Ulangi langkah pengukuran untuk jarak diagonal lainnya dengan memutar kedua adjustment knob dalam posisi vertikal. 17. Hitung nilai kekerasan fasa dengan rumus yang sesuai. 18. Lakukan pengujian untuk fasa atau lokasi lain. 3. Pengujian Impak. 3.1. Peralatan dan material: 1. Impact testing machine (metode Charpy) kapasitas 30 Joule. 2. Caliper dan/atau mikrometer 3. Stereoscan macroscope. 4. Termometer 5. Furnace. 6. Sampel uji impak baja ST 42 (4 buah) 7. Dry ice 3.2. Prosedur: 1. Dengan menggunakan caliper/mikrometer lakukan pengukuran luas area di bawah takik dari sampel-sampel uji anda. Catatlah hasil pengukuran anda di dalam lembardata. 2. Persiapkan sampel uji untuk temperatur rendah (<0oC) dan temperatur tinggi (> 1000C), yaitu dengan memasukkan masing-masing ke dalam wadah berisi Campuran dry ice + alkohol 70% dan furnace. 3. Ujilah satu demi satu sampel pada: temperatur ruang (Tr), 0oC, <0oC dan >100oC dengan mengikuti langkah-langkah sebagai berikut: • Pastikan jarum skala berwarna merah sebagai penunjuk harga impak material berada pada posisi nol. • Putarlah handel untuk menaikkan pendulum hingga jarum penunjuk beban berwarna hitam mencapai batas merah. • Letakkan benda uji pada tempatnya dengan takik membelakangi arah datangnya pendulum. Pastikan benda uji tepat berada di tengah dengan bantuan centresetting. • Bila benda uji telah siap, tariklah centre setting ke posisi semula. Jangan Sekalikali meninggalkan centre setting ini di belakang benda uji karena akan Ikut mengalami tumbukan oleh pendulum. • Berhati-hatilah, jangan berdiri pada garis ayunan gaya pendulum. Bersiaplah 4/26/2014

16


melakukan pengujian pada posisi di samping alat uji. • Lepaskan tombol pada tangkai pendulum sehingga pendulum berayun dan menumbuk benda uji. • Lakukan pengereman dengan menarik tuas rem sehingga ayunan pendulu Dapat dikurangi. • Bacalah nilai yang ditunjukkan oleh jarum merah pada skala yang sesuai (300 Joule). Hitunglah harga impak material dengan rumus dasar. • Ambil benda uji dan amatilah permukaan patahannya di bawah stereoscan macroscope. Buatlah sketsa patahannya di dalam lembar data anda. Ukurlah luas area getas dan ulet dari masing-masing sampel uji. Nyatakan dalam persentase terhadap luas area total di bawah takik! • Ulangi pengujian untuk sampel-sampel lain. Tingkat kehati-hatian lebih tinggi diperlukan dalam menangani sampel temperatur tinggi. 4. Pengujian Puntir. 4.1. Peralatan dan material: 1. Torsee torsion testing machine 2. Caliper dan/atau mikrometer 3. Stereoscan macroscope. 4. Sampel uji puntir (baja, paduan tembaga dan paduan alumunium) 4.2. Prosedur: 1. Persiapkan sampel uji kawat (panjang 300-350 mm). 2. Pastikan bahwa oil dumper tersedia dalam jumlah yang memadai. 3. Atur skala pendulum sesuai dengan beban yang diinginkan (6 kg-m atau 3 kg-m). 4. Pasang beban tersebut 5. Periksa dan pasang jarum penunjuk momen puntir pada skala nol. 6. Pasang kertas pencatat pada silindernya. 7. Lakukan uji coba terlebih dahulu pada kertas dan silinder pencatat tersebut. 8. Pasang sampel uji dengan baik. Putarlah grip pemegang ke arah yang sesuai. Pastikan pengencangan yang dilakukan tidak terlalu rendah maupun terlalu besar. Gunakan alat bantu bila perlu. 4/26/2014

17


9. Atur jarum penunjuk sudut puntir pada skala nol. 10. Atur jarum penunjuk momen puntir pada skala nol. 11. Atur penunjuk jumlah puntiran 12. Tariklah tuas main switch pada dinding tembok ke posisi on 13. Nyalakan tombol hijau untuk memulai pengujian. 14. Amati dan catat momen torsi pada penambahan sudut puntir: • tiap 30o selama dua putaran • tiap 60o selama putaran ke 3 dan 4. • tiap 90o untuk satu putaran selanjutnya. • tiap 120o untuk satu putaran selanjutnya. • tiap 180o untuk satu putaran selanjutnya. • tiap 360o hingga benda uji putus. 15. Lepaskan benda uji dan amati di bawah stereoscan microscope. Buatlah sketsa dan deskripsi dari patahan tersebut. TES FORMATIF : Kerjakan soal dibawah ini dengan jelas dan benar. 1. Jelaskan prosedur yang digunakan untuk pengujian logam dengan pengujian tarik. 2. Sebutkan peralatan yang digunakan untuk pengujian kekerasan. 3. Sebutkan macam-macam jenis pengujian kekerasan makro. 4. Sebutkan peralatan yang digunakan untuk pengujian impak dan pengujian puntir.

4/26/2014

18

sifat-sifat-logam

Recommend Documents