new ilmu bahan ii
DESCRIPTION
hhhhhTRANSCRIPT
BAB IPENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Ilmu bahan adalah ilmu yang mempelajari bahan-bahan yang dipergunakan di
bidang teknik.Pengetahuan mengenai Bahan-bahan teknik sangat dibutuhkan
untuk merencanakan pemilihan bahan yang sesusai dengan tujuan penggunaan
Makalah ini akan membahas tentang Deformasi logam,Kubus Pemusatan
Ruang (BCC), Kubus Pemusatan Muka (FCC),dan Hexagonal Closed packed
(HCP)
B. Tujuan
Tujuan dari penyusunan makalah ini adalah supaya mengetahui lebih dalam
tentang Deformasi logam,Kubus Pemusatan Ruang (BCC), Kubus Pemusatan
Muka (FCC),dan Hexagonal Closed packed (HCP) dan untuk memenuhi tugas
yang diberikan oleh Bapak Dosen Mata Kuliah Ilmu Bahan II, yaitu Bapak
Ir.Riski Elpari Siregar,MT.
KELOMPOK 4
BAB II
PEMBAHASAN
1. Deformasi Logam
Dalam ilmu material, deformasi adalah perubahan bentuk atau ukuran objek
diterapkan karena adanya gaya. Ini bisa menjadi hasil dari tarik (menarik) kekuatan, tekan
(mendorong) kekuatan, geser, membungkuk atau torsi (memutar). Deformasi sering
digambarkan sebagai strain.
Deformasi atau perubahan bentuk dapat dipisahkan menjadi dua, yaitu deformasi
elastis dan deformasi plastis. Deformasi elastis adalah perubahan bentuk yang bersifat
sementara. Perubahan akan hilang bila gaya dihilangkan. Dengan kata lain bila beban
ditiadakan, maka benda akan kembali kebentuk dan ukuran semula. Dilain pihak,
deformasi plastis adalah perubahan bentuk yang bersifat permanen, meskipun beban
dilhilangkan
1.1. Deformasi Elastik
Deformasi elastis adalah suatu regangan yang dapat-balik(reversible).Jika suatu
tegangan diberikan dalam bentuk tarik,material menjadi sedikit lebih panjang, Bila beban
ditiadakan, maka deformasi elastis akan hilang pula, sehingga perubahan bentuk yang ada
hanyalah deformasi plastis saja dengan kata lain bila beban ditiadakan,material tersebut
akan kembali ke dimensi semula.Sebaliknya bila material mengalami penekanan,material
menjadi sedikit lebih pendek..Contohnya Deformasi elastik terjadi bila sepotong logam
atau bahan padat dibebani gaya. Bila beban berupa gaya tarik, benda akan bertambah
panjang; setelah gaya ditiadakan, benda akan kembali ke bentuk semula. Sebaliknya,
beban berupa gaya tekan akan mengakibatkan benda menjadi pendek sedikit. Dimensi-
dimensi dari sel satuan berubah ketika material mengalami regangan elastis.Regangan
elastik adalah hasil dari perpanjangan sel satuan dalam arah tegangan tarik, atau kontraksi
dari sel satuan dalam arah tekanan. Bila hanya ada deformasi elastis, regangan akan
sebanding dengan tegangan. Perbandingan antara tegangan dan regangan disebut
modulus elastisitas (modulus Young), dan merupakan karakteristik suatu logam tertentu.
Makin besar gaya tarik menarik antar atom logam, makin tinggi pula modulus
elastisitasnya. Setiap perpanjangan atau perpendekan struktur kristal dalam satu arah
KELOMPOK 4
tertentu, karena gaya searah, akan menghasilkan perubahan dimensi dalam arah tegak
lurus dengan gaya tadi.
z
y
(a) (b) (c)
Gambar : Regangan mormal elastis (diperjelas).Atom atom tidak dipindahkan secara
permanen.(a)tarik (+).(b).tidak ada.(c).Tekan(-)
Dalam gambar (a) sebagai contoh,diperlihatkan suatu penyusutan kecil yang
membentuk sudut siku-siku terhadap gaya tarik.Rasio negatif antara regangan lateral ey dan
regangan tarik searah ez disebut Rasio Poisson(v).
V = - ey/ez
Bahan-bahan tehnik dapat mengalami beban tarik dan beban geser Dalam pembebanan
geser,kedua gaya diberikan paralel tetapi tidak segaris, Tegangan geser t yaitu :
= Fs/As
KELOMPOK 4
Tegangan geser menghasilkan suatu penggeseran sudut(angular displacement),α,Kita
akan mendefenisikan regangan geser,γ,sebagai tangen dari sudut itu:sebagai x/y pada gambar
8-1.3(b).Regangan geser elastisnya sebanding dengan tegangan geser:
G = γ
Dimana G adalah modulus geser.Juga disebut modus kekakuan,modulus geser
berbeda dari modulus elastisitas.Namun demikian,untuk regangan-regangan kecil keduanya
dihubungkan oleh
E = 2G(1 + v)
Karena rasio poisson biasanya antara 0,25 dan 0,5 maka nilai G mendekati 35 persen dari E
1.2. Deformasi Plastik
Material-material yang ulet mengalami suatu regangan plastis(permanen)sebelum
patah.Sebagai contoh,jika suatu batang baja dibebani,mula-mula batang itu akan melentur
secara elastis,Pelenturan akan hilang bila beban ditiadakan.Suatu beban-berlebih akan
membengkokkan batang secar permanen pada lokasi-lokasi dimana tegangan-tegangan
melampaui kekuatan luluh dari baja tersebut.Dalam kasus ini,batang yang bengkok telah
gagal ,tetapi belum patah .Sebaliknya,pada suatu tahap produksi,kekuatan luluh dari suatu
lembaran baja mungkin saja dilampui dengan sengaja dengan tujuan membengkokkan
lembaran ini untuk menghasilkan bentuk spatbor mobil.pada tahap ini,logam telah
KELOMPOK 4
mengalami luluh,tetapi belum gagal karena proses produksi mempersyaratkan regangan
plastis yang cukup besar.Kita perlu mengetahui baik pada waktu produksi maupun pada
waktu pemakaian (1) tegangan kritis yang dibutuhkan agar deformasi permanen bisa
terjadi,dan (2) jumlah regangan plastis yang dapat diterima sebelum suatu bahan yang ulet
mengalami perpatahan.
2. STRUKTUR LOGAM
Dalam usaha mengklasifikasikan material perlu ditentukan apakah material berbentuk
kristalin ( logam paduan konvensional), non kristalin (gelas) atau campuran dari kedua
jenis struktur tersebut. Perbedaan yang perlu diperhatikan antara struktur kristalin dan non
kristalin dapat dilakukan dengan menerapkan konsep tatanan. Susunan bahan padat
tergantung pada susunan atom-atom, ion-ion atau molekul-molekul yang saling berikatan.
Kristal adalah bahan padat yang atom-atomnya tersusun dalam satu pola yang berulang
dalam tiga dimensi yang juga disebut sebagai padatan kristalin (Crystaline solid).
Susunan atom-atom yang beraturan tersebut disebut struktur kristal. Keteraturan atau
kekristalan suatu struktur tidak dapat dijumpai pada gas atau cairan. Diantara padatan,
logam, keramik dan polimer dapat berupa kristalin ataupun kristalin tergantung pada
proses pembuatannya atau parameter komposisinya. Sebagai contoh, logam jika
didinginkan dari keadaan cairnya dengan kecepatan pendinginan yang sangat cepat akan
terbentuk amorph (bukan kristal). Keteraturan susunan atom ini dapat digambarkan
dengan menggunakan tiga sistem sumbu (x,y,z) seperti gambar 2.1.
Gambar 2.1 Strukrur Kristral dalam sistem sumbu X, Y, Z.
KELOMPOK 4
Ikatan logam dapat divisualisasikan secara sederhana sebagai sebaran ion positif yang
terikat satu sama lain oleh elektron yang seolah-olah berfungsi sebagai perekat. Ionion positif
yang saling tolak-menolak ini tertarik oleh perekat tersebut yang dikenal dengan istilah awan
elektron.
Struktur kristal yang umumnya terdapat pada logam murni adalah BCC (body
centered cubic), FCC (face centered cubic) dan HCP ( hexagonal closed packed).Namun
untuk logam paduan dan senyawa non logam struktur kristalnya sangat komplek.
2.1. Kubik Pemusatan Ruang (body centered cubic/BCC)
Gambar 2.1.1 di bawah menunjukkan sel satuan dari BCC dan contoh logam yang
mempunyai struktur kristal BCC antara lain Fe , Cr, Li, Mo, W, V.Setiap atom besi di dalam
struktur logam BCC ini dikelilingi oleh delapn atom besi terdekat,apakah atom terletak di
sudut ataupun di pusat sel satuan.Oleh karena itu,setiap atom memiliki lingkungan sekitar
yang sama( gambar 2.1.1 (a) ).ada 2 atom logam dalam setiap sel satuan BCC.
Satu atom terletak dipusat dan delapan oktan (seperdelapan bagian dari
lingkaran),terletak pada kedelapan sudut (gambar 2.2).Material dengan struktur logam BCC
memiliki kontak atom di sepanjang diagonal ruang (d.r) dari sel satuan.jadi kita dapat
menulis
(d.r)Logam BCC = 4R = aLogam BCC = √3
Atau
aLogam BCC = 4R/√3
Dimana a adalah konstanta kisi
Kita dapat mengembangkan konsep mengenai faktor penumpukan(PF,Packing
factor)atomik dari suatu logam BCC dengan mengasumsikan atom-atomnya berbentuk
bola(model bola keras) dan kemudian menghitung fraksi volume dari sel satuan yang
ditempati oleh atom-atom tersebut:
KELOMPOK 4
Faktor Penumpukan= Volumeatomvolume satuan
Faktor penumpukan untuk logam BCC adalah 0,68
(a) (b)
Gambar 2.1.1
Struktur Kubik Pemusatan Ruang (BCC) Logam.(a) Model dibuat dari bola keras(b)
Irisan skematik yang memperlihatkan lokasi pusat atom
Gambar 2.1.2
Struktur Logam Kubik Pemusatan Ruang (BCC).struktur ini memiliki dua atom logam
per sel satuan dan faktor tumpukan atomik sebesar 0,68.
2.2. Kubik Pemusatan Muka (face centered cubic /FCC)
Gambar di bawah menunjukkan sel satuan dari FCC dan contoh logam yang
mempunyai struktur kristal FCC antara lain Fe , Al, Cu, Ni, Pb dan perak.Struktur logam
FCC memiliki empat atom per sel satuan.kedelapan oktan sudutnya jika dijumlahkan
KELOMPOK 4
menghasilkan satu atom,dan masing-masing dari keenam pemusatan muka menambahkan
setngah atom,dan masing-masing atom totalnya adalah empat atom per sel satuan.Karena
atom-atom tersebut saling bersinggungan di sepanjang diagonal sisi(d.s),Kita dapat
menuliskan:
(d.s)Logam FCC = 4R = aLogam FCC √2
Atau,untuk konstan kisi,
aLogam FCC = 4R/√2
(a) (b)
Gambar 2.2.1
Struktur Logam Kubik Pemusatan Muka (FCC).(a) Irisan skematik memperlihatkan
lokasi pusat atom.(b) Model dibuat dari bola keras
Faktor penumpukan untuk suatu logam FCC adalah 0,74 yang lebih besar daripada faktor
penumpukan untuk logam BCC yang besarnya 0,68.
Gambar 2.2.2
Struktur Logam Kubik Pemusatan Muka (FCC).Struktur ini memiliki empat atom logam
per sel atuan dan faktor penumpukan 0,74 karena atom saling”bersinggungan” sepanjang
diagonal sisi
2.3.Hexagonal closed packed (HCP)
KELOMPOK 4
Gambar di bawah menunjukkan sel satuan dari HCP dan contoh logam yang
mempunyai struktur kristal HCP antara lain Cd, Co, Mg, Ti, Zn, Zr. Setiap atom pada
struktur kristal HCP dikelilingi oleh 12 atom, sama dengan FCC mempunyai bilangan
koordinasinya adalah 12.Atom-atom dalam struktur kristal HCP tersusun dalam kondisi yang
cukup padat. Ini terbukti dengan tingginya harga faktor penumpukan dari sel satuan HCP
yaitu 74% . Sel satuan HCP mempunyai 6 atom per sel satuan, yaitu 2 x 6 x 1/6 ( pada sudut
lapisan bawah dan atas +2 x ½ ( pada pusat lapisan bawah dan atas) + 3 (lapisan tengah).
Gambar 2.3 Struktur Sel Satuan Hexagonal Close-Packed
KELOMPOK 4
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Dalam ilmu material, deformasi adalah perubahan bentuk atau ukuran objek
diterapkan karena adanya gaya. Ini bisa menjadi hasil dari tarik (menarik) kekuatan,
tekan (mendorong) kekuatan, geser, membungkuk atau torsi (memutar). Deformasi
sering digambarkan sebagai strain.
Deformasi atau perubahan bentuk dapat dipisahkan menjadi dua, yaitu
deformasi elastis dan deformasi plastis
Struktur kristal yang umumnya terdapat pada logam murni adalah BCC (body
centered cubic), FCC (face centered cubic) dan HCP ( hexagonal closed
packed).Namun untuk logam paduan dan senyawa non logam struktur kristalnya
sangat komplek.
B. Saran
Penulis sadar pada penulisan makalah ini masih banyak kekurangan dan
Penulis memohon kepada pembaca agar memaafkan kekurangan yang ada pada
makalah ini.Penulis berharap kepada pembaca agar memberikan saran untuk
kelengkapan makalah ini selanjutnya.
KELOMPOK 4
DAFTAR PUSTAKA
H. Van Vlack, Lawrence. 2001. Elemen-Elemen Ilmu Dan Rekayasa Material edisi keenam.
Jakarta: Penerbit Erlangga.
http://sisfo.itp.ac.id/bahanajar/index.php?dir=Anrinal/Metalurgi%20Fisik/Materi%20Ajar%20(Doc-Version)/&file=BAB%20III%20Deformasi%20dan%20Rekristalisasi.DOC.
http://ml.scribd.com/doc/102679840/Modul-2-Struktur-Kristal
http://ml.scribd.com/doc/181175423/Deformasi-Elastis-doc.
http://ml.scribd.com/doc/76701608/DEFORMASI-PLASTIS
KELOMPOK 4