Korelasi Struktur Mikro dan Sifat Mekanik (AA)

KORELASI KORELASI STRUKTU STRUKTUR R MIKRO DAN DAN SIFAT SIFAT MEKANIK MEKANIK

Sifat mekanik merupakan ketahanan terhadap pembebanan dari luar pada suatu material. Pembebanan yang melebihi ketahanan dari materialnya dapat menyebabkan kegagalan. kegagalan. Modus kegagalan kegagalan pada suatu komponen komponen atau struktur struktur dapat dibedakan dibedakan menjadi 2 katagori utama yaitu: 1. Modus kegagalan kegagalan quasi statik statik (modus kegagalan kegagalan yang tidak tergantung tergantung pada waktu, dan ketahanan terhadap kegagalannya dinyatakan dengan kekuatan). 2. Modu Moduss kega kegaga gala lan n yang yang terg tergan antu tung ng pada pada wakt waktu u (ket (ketah ahan ana an terh terhad adap ap kegagalannya dinyatakan dengan umur atau life time). Jenis- jenis modus kegagalan quasi statik yaitu: 1. Kegagalan Kegagalan karena karena beban tarik. tarik. 2. Kegagalan Kegagalan karena karena beban tekan. tekan. 3. Kegagalan Kegagalan karena karena beban geser. geser. Patahan yang termasuk jenis modus kegagalan ini adalah patah ulet dan patah getas. Sedangkan jenis-jenis modus kegagalan yang tergantung pada waktu yaitu: 1. Kelelahan Kelelahan (patah (patah lelah). lelah). 2. Mulu Mulur. r. 3. Keau Keausa san. n. 4. Koro Korosi si..

Kegagal Kegagalan an logam logam yang yang berupa berupa patah patah diawal diawalii dengan dengan pemben pembentuk tukan an awal awal retak retak (deformasi plastis mikro setempat) dan dilanjutkan dengan penjalaran retakan hingga komponen mengalami pemisahan menjadi 2 bagian atau lebih. Lokasi awal retak pada komponen atau logam yang mengalami pembebanan adalah pada titik daerah dimana memi memili liki ki keku kekuat atan an yang yang pali paling ng mini minimu mum m dan dan atau atau pada pada titi titik k daer daerah ah dima dimana na mengalami tegangan yang paling maksimum. Oleh karena itu memperkirakan umur pakai (life time) suatu komponen merupakan suatu yang cukup sulit, hal ini disebabkan oleh banyaknya faktor-faktor mempengaruhinya. Faktor-faktor tersebut adalah: 1. Pembebanan: a. Jenis beban: beban: uniaksial, uniaksial, lentur, lentur, puntir. puntir.

1

Trusted by over 1 million members

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.





b. Pola beban: beban: periodik periodik,, random random.. c. Besar beban (besar (besar tegangan). tegangan). d. Frekwensi Frekwensi siklus siklus beban. 2. Kondisi material. a. Ukuran Ukuran butir. butir. b. Kekua Kekuata tan. n. c. Penguatan Penguatan dengan dengan laruta larutan n padat. padat. d. Penguatan Penguatan dengan dengan fasa fasa ke-2. ke-2. e. Penguatan Penguatan regangan. regangan. f.

Strukt Struktur ur mikro. mikro.

g. Kondisi permukaan permukaan (surface (surface finish). finish). h. Ukuran Ukuran Kompon Komponen. en. 3. Proses pengerjaan. a. Proses Proses pengeco pengecoran ran.. b. Proses pembentuka pembentukan. n. c. Proses Proses pengela pengelasan san.. d. Proses Proses pemesin pemesinan. an. e. Proses perlakuan perlakuan panas. 4. Temperatur operasi. 5. Kondisi lingkungan.

Secara umum sifat mekanik dari suatu material sangat dipengaruhi oleh 2 faktor utama yaitu komposisi kimia dan struktur mikro, sedangkan struktur mikro ini sangat dipeng dipengaru aruhi hi oleh oleh proses proses pengerjaa pengerjaan n yang yang diala dialami mi oleh material material tersebut tersebut.. Dengan Dengan demikian demikian komposisi komposisi kimia dan struktur struktur mikro mikro material material akan sangat mempengaru mempengaruhi hi kekuatan kekuatan untuk untuk menahan menahan terjadinya terjadinya deformasi deformasi plastis. plastis. ParameterParameter-param parameter eter dari struktur mikro material yang akan mempengaruhi kekuatan adalah dapat dijelaskan sebagai berikut: 1. Pengaruh Pengaruh Ukuran Ukuran Butir





kondi ondisi si seba ebalik liknya nya yai yaitu LCF LCF atau tau HCS (Low (Low Cycle ycle Fati Fatigu gue e ata atau High igh Cyc Cycle Stress Stress/St /Strai rain), n), ternya ternyata ta ukuran ukuran butir butir tidak tidak berpenga berpengaruh ruh terhad terhadap ap umur umur pakai pakai (life (life time) komponen logam tersebut. Ukuran butir, pada satu sisi dapat meningkatkan kekuatan, tetapi disisi lain akan mening meningkat katka kan n kepeka kepekaan an terhad terhadap ap takika takikan n (notch (notch). ). Kompon Komponen en logam logam yang yang halus halus permukaannya dan memiliki struktur berbutir halus, akan meningkatkan kekuatannya, tetapi tetapi jika jika kompon komponen en logam logam terseb tersebut ut memili memiliki ki takika takikan, n, maka maka akan akan berumu berumurr lebih lebih pendek jika berbutir halus. Kekuatan material dapat ditingkatkan melalui mekanisme-mekanisme penguatan logam, yaitu antara lain: a. Penguatan Penguatan larutan larutan padat padat b. Penguatan Penguatan fasa ke-2 c. Pengutan Pengutan presipitas presipitasii d. Penguatan Penguatan regangan regangan e. dan lain sebagainya sebagainya

2. Pengaruh Pengaruh Penguat Penguatan an Laruta Larutan n Padat Padat Atom-atom asing akan menyebabkan distorsi kisi sehingga menghasilkan medan tegangan pada kisi kristal logam yang akan menghambat gerakan dislokasi yang pada akhirnya akhirnya akan meningkatkan meningkatkan kekuatan logamnya, logamnya, apalagi apalagi jika atom asing tersebut yang larut padat interstisi, menimbulkan strain aging, maka akan lebih meningkatkan kekuatan logam seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 1 berikut ini:





3. Pengaru Pengaruh h Fasa Fasa ke-2 ke-2 Fasa Fasa ke-2 ke-2 yang yang kera kerass akan akan mengh menghal alan angi gi gera geraka kan n disl dislok okas asii sehin sehingg gga a akan akan mening meningkat katka kan n kekuat kekuatan an logam. logam. Parame Parameter ter fasa fasa ke-2 ke-2 yang yang berpenga berpengaruh ruh terseb tersebut ut adalah: bentuk, ukuran dan distribusinya. Sebagai contoh baja yang memiliki struktur Ferit-Perlit dengan bentuk sementit lamelar dan speroidal, maka kekuatan statiknya relatif sama tetapi batas lelahnya dapat berbeda. Fasa ke-2 dengan bentuk lamelar akan akan memili memiliki ki batas batas lelah lelah yang yang relati relatiff lebih lebih rendah rendah (Gamba (Gambar. r. 2), hal ini dikait dikaitkan kan dengan bentuk tersebut akan lebih peka terhadap efek takikan, hal yang serupa terjadi pula pada fasa perlit atau karbida yang kasar, fasa alpha bebas dan fasa austenit sisa.

Gambar. 2 Pengaruh bentuk karbida terhadap umur lelah logam.

4. Pengaruh Pengaruh Pengerasan Pengerasan Regangan Regangan Loga Logam m yang yang dike dikera rask skan an atau atau dipe diperk rkua uatt mela melalui lui meka mekani nism sme e penge pengera rasa san n regangan, regangan, akan meningkat meningkatkan kan kekuatanny kekuatannya, a, hal ini dikarenak dikarenakan an penjalaran penjalaran retakan retakan akan menjadi lebih lambat pada logam yang telah mengalami pengerasan regangan (Gambar. 3).





Gambar. 3 Pengaruh proses pengerolan terhadap umur lelah.

5. Pengaruh Pengaruh Fasa Utama Utama (Matriks) (Matriks) dalam dalam Struktu Strukturr Mikro Struktur mikro merupakan satu faktor penting disamping komposisi kimia yang sangat menentukan kekuatan logam (Gambar. 4). Sebagai contoh baja yang memiliki strukt struktur ur Marten Martensit sit akan akan memili memiliki ki kekuat kekuatan an statik statik yang yang relatif relatif tinggi tinggi akan akan tetapi tetapi kekuat kekuatan an lelahn lelahnya ya relati relatiff lebih lebih rendah rendah (kare (karena na bersif bersifat at getas) getas) dibandi dibandingk ngkan an baja baja dengan dengan struk struktur tur Marte Martensi nsitt temper temper (kare (karena na ada ada perist peristiwa iwa strai strain n aging aging pada pada ujung ujung retakan). Batas lelah baja akan lebih tinggi lagi jika struktur yang dimilikinya adalah fasa Bainit.

Gambar. 4 Pengaruh fasa dalam struktur mikro terhadap rasio kelelahan logam.





material terhadap kegagalan patah. Ketidakkontinyuan ini dapat berupa takikan dari geometri komponen ataupun berupa retakan dan rongga sebagai akibat suatu proses pengerjaan. pengerjaan. Selain itu ketidaksera ketidakseragaman gaman yang berupa ketidakmo ketidakmohogen hogenan an struktur struktur mikr mikro o atau ataupu pun n beru berupa pa segr segreg egas asii dari dari sua suatu pros proses es peng penger erja jaan an akan akan sang sangat at berp berpen enga garu ruh h pula pula terh terhad adap ap keta ketaha hana nan n mater materia iall ters terseb ebut ut.. Beri Beriku kutt ini ini diur diurai aika kan n meng mengen enai ai peng pengar aruh uh pros proses es peng penger erja jaan an terh terhad adap ap keku kekuat atan an mate materi rial al yang yang akan akan berpengaruh langsung terhadap umur pakainya (life time). 1. Pengaruh Pengaruh Proses Pengecoran Pengecoran Hal-hal yang berpengaruh terhadap kekuatan logam sebagai akibat negatif dari suatu proses pengecoran (Gambar. 5) adalah: a. Segregasi Segregasi (terut (terutama ama segregasi segregasi makro) makro) b. Cacat Cacat rongga rongga c. Poro Porosi sita tass d. Retak Retak panas panas e. Terak, Terak, slag slag atau inklusi inklusi f.

dan lain-l lain-lain ain..

Gambar. 5 Cacat-cacat coran.

2. Pengaruh Pengaruh Proses Pembentuka Pembentukan n Logam hasil proses pembentukan akan memiliki kekuatan yang lebih tinggi dari bend benda a cora coran, n, namu namun n caca cacat-c t-cac acat at dari dari suat suatu u pros proses es pemben pembentu tuka kan n akan akan sang sangat at







a. Cacat Cacat laps atau atau seams seams (berup (berupa a lipata lipatan) n) pada pada permuk permukaan aan produk produk tempa tempa ata atau u roll. b. Oksida yang yang terjebak pada lipatan lipatan di permukaan permukaan produk tempa atau atau roll. c. Permukaan Permukaan yang kasar. kasar. d. dan lain-l lain-lain ain.. Pada Gambar. 6, Tabel. 1 dan Gambar. 7 ditunjukkan pengaruh proses pembentukan terhadap kekuatan baja, dan pada Gambar. 8 ditunjukkan pula pengaruh anisotrop yang dihasilkan dihasilkan dari proses pembentukan pembentukan logam serta Gambar. 9 memperlihat memperlihatkan kan jenis-jenis cacat proses p roses pembentukan.

Gambar. 6 Pengaruh proses pengerolan dingin terhadap umur lelah ba a. 5

Tabel. 1 Kekuatan lelah baut baja AISI 8635 pada 10 siklus.





Gambar. 8 Pengaruh anisotrop dari proses pengerolan terhadap ketahanan patah.





sambungan lasan disamping adanya tegangan sisa tarik pada daerah tersebut. Pada Gambar. 10 ditunjukkan jenis-jenis cacat lasan.

Gambar. 10 Cacat-cacat dari proses pengelasan logam.

4. Pengaruh Pengaruh Proses Pemesinan Pemesinan Kondisi permukaan logam sangat berpengaruh terhadap kekuatannya, permukaan yang kasar merupakan tempat yang tegangan lokalnya tinggi sehingga dapat menjadi lokasi awal retak. Dengan demikian proses pemesinan sangat menentukan kekasaran perm permuk ukaa aan n loga logam m yang yang berar berarti ti akan akan mene menent ntuk ukan an pula pula terha terhada dap p keku kekuat atan anny nya a disa disamp mpin ing g timb timbul ulny nya a tega tegang ngan an sisa sisa seba sebaga gaii akib akibat at defor deforma masi si plas plasti tiss pada pada saat saat pembentuka pembentukan n geram dalam operasi operasi pemesinan pemesinan tersebut (Gambar. (Gambar. 11), bahkan bahkan jika tegangan sisa tarik muncul yang cukup besar seperti dalam proses penggerindaan yang cukup berat, dapat menimbulkan retak rambut (Gambar. 12).





Gambar. 12 Cacat-cacat akibat proses pemesinan logam.

5. Pengaruh Pengaruh Proses Pemesinan Pemesinan Pengaruh dari proses perlakuan panas yang dapat menurunkan kekuatan lelah adalah: a. Over heatin heating g yang menyebabka menyebabkan n butir butir kasar. kasar. b. Over heating yang menyebabkan menyebabkan pencairan pencairan fasa bertitik cair cair rendah. c. Retak Retak quench quench.. d. Tegang Tegangan an sisa sisa e. Dekarburis Dekarburisasi asi (Tabel. (Tabel. 2). f.

dan lain-l lain-lain ain..

Tabel. 2 Pengaruh dekarburisasi terhadap kekuatan baja.





Gambar. 13 Pengaruh variabel metalurgis lainnya terhadap kekuatan logam.

Korelasi Struktur Mikro dan Sifat Mekanik (AA)

Recommend Documents