Sifat Fisik Dan Mekanik Logam [PDF]

Citation preview

METALURGI FISIK BUDI ISTANA,.SST.,M.Eng



Sifat Fisik, Mekanik dan Pengujiannya



Disusun Oleh :



Nama



:



MUSTAQIM ANSORI



150102002



FAKULTAS TEKNIK PRODI TEKNIK MESIN B1



UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH RIAU (UMRI)



1. TEMBAGA SIFAT-SIFAT TEMBAGA a) Sifat fisik 1. Tembaga merupakan logam yang berwarna kunign seperti emas kuning seperti pada gambar dan keras bila tidak murni. 2. Mudah ditempa (liat) dan bersifat mulur sehingga mudah dibentuk menjadi pipa, lembaran tipis dan kawat. 3. Konduktor panas dan listrik yang baik, kedua setelah perak. 4. Titik leleh : 1.0830C, titik didih : 2.3010C 5. Berat jenis tembaga sekitar 8,92 gr/cm3 b) Sifat Mekanik dan pengujiannya Kuat Tarik



200 N / mm2



Modulus Elastisitas



130 GPa



Brinnel Hardness



874 MN m-2



Sifat Panas Koefisien Ekspansi Thermal



16,5 x 10-6 K-1



Konduktivitas Panas



400 W / Mk



2. TITANIUM Sifat-Sifat Titanium Titanium murni merupakan logam putih yang sangat bercahaya. Ia memiliki berat jenis rendah, kekuatan yang bagus, mudah dibentuk dan memiliki resistansi korosi yang baik. Jika logam ini tidak mengandung oksigen, ia bersifat ductile. Titanium merupakan satu-satunya logam yang terbakar dalam nitrogen dan udara. Titanium juga memiliki resistansi terhadap asam sulfur dan asam hidroklorida yang larut, kebanyakan asam organik lainnya, gas klor dan solusi klorida. Titanium murni diketahui dapat menjadi radioaktif setelah dibombardir dengan deuterons. Radiasi yang dihasilkan adalah positrons dan sinar gamma. Ketika sinar gamma ini direaksikan dengan oksigen, dan ketika mencapai suhu 550 ° C (1022 ° F) , sinar tersebut bereaksi dengan klorin. Sinar ini kemudian bereaksi dengan halogen yang lain dan menyerap hidrogen.



Logam ini dimorphic. Bentuk alfa heksagonal berubah menjadi bentuk beta kubus secara perlahan-lahan pada suhu 8800C. Logam titanium tidak bereaksi dengan fisiologi tubuh manusia (physiologically inert). Titanium oksida murni memiliki indeks refraksi yang tinggi dengan dispersi optik yang lebih tinggi daripada berlian. a) Sifat Fisik Titanium bersifat paramagnetik (lemah tertarik dengan magnet) dan memiliki konduktivitas listrik dan konduktivitas termal yang cukup rendah. Sifat Fisik



Keterangan



Fasa



Padat



Massa jenis



4,506 g/cm3 (suhu kamar)



Massa jenis cair



4,11 g/cm3 (pada titik lebur)



Titil lebur



1941 K (16680C,30340F)



Titik didih



3560 K(32870C, 59490F)



Kalor peleburan



14,15 kJ/mol



Kalor penguapan



425 kJ/mol



Kapasitas kalor (250C)



25,060 J/mol.K



Penampilan



Logam perak metalik



Resistivitas listrik (20 °C)



0,420 µΩ·m



Konduktivitas termal (300 K)



21,9 W/(m·K)



Ekspansi termal (25 °C)



8.6 µm/(m·K)



Kecepatan suara (pada wujud kawat) (suhu



5090 m/s



kamar)



b) Sifat Mekanik dan pengujiannya Sifat Mekanik



Keterangan



Modulus Young



116 Gpa



Modulus Geser



44 Gpa



Modulus Ruah



110 Gpa



Nisbah Poisson



0,32



Skala Kekerasan Mohs



6



Kekerasan Vickers



970 Mpa



Kekerasan Brinell



716 Mpa



Nomor CAS



7440-32-6



3. ALUMUNIUM a) Sifat Fisik Aluminium Table , menunjukan sifat fisik aluminium Nama, Simbol, dan Nomor



Aluminium, Al, 13



Sifat Fisik Wujud



Padat



Massa jenis



2,70 gram/cm3



Massa jenis pada wujud cair



2,375 gram/cm3



Titik lebur



933,47 K, 660,32 oC, 1220,58 oF



Titik didih



2792 K, 2519 oC, 4566 oF



Kalor jenis (25 oC)



24,2 J/mol K



Resistansi listrik (20 C)



28.2 nΩ m



Konduktivitas termal (300 K)



237 W/m K



Pemuaian termal (25 oC)



23.1 µm/m K



Modulus Young



70 Gpa



Modulus geser



26 Gpa



Poisson ratio



0,35



Kekerasan skala Mohs



2,75



Kekerasan skala Vickers



167 Mpa



Kekerasan skala Brinnel



245 Mpa



o



b) Sifat Mekanik Aluminium dan pengujiannya Sifat teknik bahan aluminium murni dan aluminium paduan dipengaruhi oleh konsentrasi bahan dan perlakuan yang diberikan terhadap bahan tersebut. Aluminium terkenal sebagai bahan yang tahan terhadap korosi. Hal ini disebabkan oleh fenomena pasivasi, yaitu proses pembentukan lapisan aluminium oksida di permukaan logam aluminium segera setelah logam terpapar oleh udara bebas. Lapisan aluminium oksida ini mencegah



terjadinya oksidasi lebih jauh. Namun, pasivasi dapat terjadi lebih lambat jika dipadukan dengan logam yang bersifat lebih katodik, karena dapat mencegah oksidasi aluminium.



Kekuatan tensil Kekuatan tensil adalah besar tegangan yang didapatkan ketika dilakukan pengujian tensil. Kekuatan tensil ditunjukkan oleh nilai tertinggi dari tegangan pada kurva tegangan-regangan hasil pengujian, dan biasanya terjadi ketika terjadinya necking. Kekuatan tensil bukanlah ukuran kekuatan yang sebenarnya dapat terjadi di lapangan, namun dapat dijadikan sebagai suatu acuan terhadap kekuatan bahan. Kekuatan tensil pada aluminium murni pada berbagai perlakuan umumnya sangat rendah, yaitu sekitar 90 MPa, sehingga untuk penggunaan yang memerlukan kekuatan tensil yang tinggi, aluminium perlu dipadukan. Dengan dipadukan dengan logam lain, ditambah dengan berbagai perlakuan termal, aluminium paduan akan memiliki kekuatan tensil hingga 580 MPa (paduan 7075).



Kekerasan Kekerasan gabungan dari berbagai sifat yang terdapat dalam suatu bahan yang mencegah terjadinya suatu deformasi terhadap bahan tersebut ketika diaplikasikan suatu gaya. Kekerasan suatu bahan dipengaruhi oleh elastisitas, plastisitas, viskoelastisitas, kekuatan tensil, ductility, dan sebagainya. Kekerasan dapat diuji dan diukur dengan berbagai metode. Yang paling umum adalah metode Brinnel, Vickers, Mohs, dan Rockwell. Kekerasan bahan aluminium murni sangatlah kecil, yaitu sekitar 65 skala Brinnel, sehingga dengan sedikit gaya saja dapat mengubah bentuk logam. Untuk kebutuhan aplikasi yang membutuhkan kekerasan, aluminium perlu dipadukan dengan logam lain dan/atau diberi perlakuan termal atau fisik. Aluminium dengan 4,4% Cu dan diperlakukan quenching, lalu disimpan pada temperatur tinggi dapat memiliki tingkat kekerasan Brinnel sebesar 135.



Ductility Ductility didefinisikan sebagai sifat mekanis dari suatu bahan untuk menerangkan seberapa jauh bahan dapat diubah bentuknya secara plastis tanpa terjadinya retakan. Dalam suatu pengujian tensil, ductility ditunjukkan dengan bentuk neckingnya; material dengan ductility yang tinggi akan mengalami necking yang sangat sempit, sedangkan bahan yang memiliki ductility rendah, hampir tidak mengalami necking. Sedangkan dalam hasil pengujian tensil, ductility diukur dengan skala yang disebut elongasi. Elongasi adalah seberapa besar pertambahan panjang suatu bahan ketika



dilakukan uji kekuatan tensil. Elongasi ditulis dalam persentase pertambahan panjang per panjang awal bahan yang diujikan. Aluminium murni memiliki ductility yang tinggi. Aluminium paduan memiliki ductility yang bervariasi, tergantung konsentrasi paduannya, namun pada umumnya memiliki ductility yang lebih rendah dari pada aluminium murni, karena ductility berbanding terbalik dengan kekuatan tensil, serta hampir semua aluminum paduan memiliki kekuatan tensil yang lebih tinggi dari pada aluminium murni.



4. SENG Seng merupakan logam yang berwarna putih kebiruan, berkilau, dan bersifatdiamagnetik. Walau demikian, kebanyakan seng mutu komersial tidak berkilau. Sengsedikit kurang padat daripada besi dan berstruktur kristal heksagonal.Lehto 1968, Logam ini keras dan rapuh pada kebanyakan suhu, namun menjadi dapat ditempaantara 100 sampai dengan 150 °C. Di atas 210 °C, logam ini kembali menjadi rapuhdan dapat dihancurkan menjadi bubuk dengan memukul-mukulnya. Seng juga mampumenghantarkan listrik. Dibandingkan dengan logam-logam lainnya, seng memiliki titik lebur (420 °C) dan tidik didih (900 °C) yang relatif rendah. Dan sebenarnya pun, titik lebur seng merupakan yang terendah di antara semua logam-logam transisi selain raksadan kadmium.Terdapat banyak sekali aloi yang mengandung seng. Salah satu contohnya adalahkuningan (aloi seng dan tembaga). Logam-logam lainnya yang juga diketahui dapatmembentuk aloi dengan seng adalah aluminium, antimon, bismut, emas, besi, timbal,raksa, perak, timah, magnesium, kobalt, nikel, telurium, dan natrium. Walaupun sengmaupun zirkonium tidak bersifat feromagnetik, aloi ZrZn2 memperlihatkanferomagnetisme di bawah suhu 35 K



a) Sifat Fisik



b) Sifat Mekanik dan Pengujiannya



Sifat



magnetik



diamagnetik



(20 °C) 59,0 nΩ·m



Resistivitas listrik Konduktivitas termal



(300 K) 116 W/(m·K) (25 °C) 30,2 µm/(m·K)



Ekspansi termal Kecepatan suara



3850 m/s



Modulus Young



108 GPa



Modulus geser



43 GPa



Modulus ruah



70 GPa



Nisbah Poisson



0,25



Skala kekerasan Mohs



2,5



Kekerasan Brinell



412 MPa



5. TIMAH (Sn) Timah adalah sebuah unsur kimia yang memiliki simbol Sn dan nomor atom 50. Timah dalam bahasa Inggris disebut sebagai Tin. Kata “Tin” diambil dari nama Dewa bangsa Etruscan “Tinia”. Nama latin dari timah adalah “Stannum” dimana kata ini berhubungan dengan kata “stagnum” yang dalam bahasa inggris bersinonim dengan kata “dripping” yang artinya menjadi cair/ basah, penggunaan kata ini dihubungkan dengan logam timah yang mudah mencair. Timah biasa terbentuk oleh 9 isotop yang stabil. Ada 18 isotop lainnya yang diketahui.Timah merupakan logam berwarna putih keperakan, dengan kekerasan yang rendah, dapat ditempa ("malleable"), mempunyai sifat konduktivitas panas dan listrik yang tinggi, relatif lunak, tahan karat dan memiliki titik leleh yang rendah dan memilki struktur kristal yang tinggi. Jika struktur ini dipatahkan, terdengar suara yang sering disebut (tangisan timah) ketika sebatang unsur ini dibengkokkan



a) Sifat Fisik Timah (Sn)  Keadaan benda : Padat  Titik lebur : 505.08 K (449.47 °F)  Titik didih : 2875 K (4716 °F)  Densitas : 7,365 g/cm3 (Sn putih) 5,769 g/cm3 (Sn abu-abu)  Volume molar : 16.29 ×10-6 m3/mol  Kalor penguapan : 295.8 kJ/mol  Kalor peleburan : 7.029 kJ/mol  Kalor jenis : 27,112 J/molK  Panas fusi : 7,03 kJ/mol  Tekanan uap : 5.78 E-21 Pa at 505 K  Kecepatan suara : 2500 m/s pada 293.15 K



b) Sifat Mekanik Timah (Sn) dan pengujiannya  Kekuatan tariknya rendah, sekitar 2000 psi  Modulus Youngnya adalah 5,9-7,8 x 10^6 psi  Kekuatan Mohs 1,8 atau Brinell 5,0 (1000 kg, 10 mm)



6. KROMIUM Kromium adalah sebuah unsur kimia dalam tabel periodik yang memiliki lambang Cr dan nomor atom 24.Kromium merupakan logam tahan korosi (tahan karat) dan dapat dipoles menjadi mengkilat. Dengan sifat ini,rom) banyak digunakan sebagai pelapis pada ornamen-ornamen bangunan, komponen kendaraan, seperti knalpot pada sepeda motor, maupun sebagai pelapis perhiasan, emas yang dilapisi oleh kromium ini lebih dikenal dengan sebutan emas putih.



a) Sifat Fisik Kromiun 1. Merupakan logam pasif berwarna putih perak dan lembek jika dalam keadaan murninya. 2. Tahan terhadap korosi karena reaksi dengan udara menghasilkan Cr2O3 yang bersifat nonpori. 3. Warna oksidanya berbeda – beda tergantung jenis dan jumlah atom yang diikatnya. 4. Titik leleh : 1900 C dan Titik didih : 2690 C 5. Berat jenis 7,20 pada 280C 6. Mempunyai tingkat oksidasi +3, +2, +6 7. CrO2 bersifat konduktor dan magnetic 8. Tahan terhadap panas



b) Sifat Mekanik dan pengujiannya Sifat magnetik



AFM (rather: SDW)



Resistivitas listrik



(20 °C) 125 nΩ·m



Konduktivitas termal



(300 K) 93.9 W/(m·K)



Ekspansi termal



(25 °C) 4.9 µm/(m·K)



Kecepatan suara (kawat tipis)



(20 °C) 5940 m/s



Modulus Young



279 GPa



Modulus Geser



115 GPa



Modulus Ruah



160 GPa



Nisbah poisson



0.21



Skala kekerasan Mohs



8.5



Kekerasan Vickers



1060 MPa



Kekerasan Brinell



1120 MPa