1. STRUKTUR DAN SIFAT LOGAM
INLASTEK
SURABAYA 17 JANUARI 2009
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

2. PENGETAHUAN BAHAN
• PENGELOMPOKAN MATERIA
• METALLIC MATERIAL
– Steel
» High alloy steel (baja paduan tinggi)
» Low alloy steel (baja paduan rendah)
– Cast Iron
» White cast iron (besi cor putih)
» Gray cast iron (besi cor kelabu)
» Nodular cast iron (besi cor nodular)
» Malleable cast iron(besi cor mampu tempa)
• NON METALLIC MATERIAL
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

3. KLASIFIKASI MATERIAL
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

4. SIFAT MATERIAL
• SIFAT FISIK : Sifat yg dikaitkan dg
kondisi/karakteristik material yg bersangkutan : titik cair,
koefisien muai, konduktifitas panas, densitas dll
• SIFAT TEKNOLOGI : Sifat yg dikaitkan dg
kemudahan material untuk diproses : machinability,
castability, weldability, formability
• SIFAT MEKANIK : Sifat yang menunjukkan
kelakuan material bila diberi beban mekanik : kekuatan,
kekerasan, ketangguhan, kelelahan, kemuluran dll
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

5. MECHANICAL TESTING
(Untuk mengetahui sifat mekanik material)
• Uji Tarik :
– UTS, Yield strength, elongation,
– ductility, reduction of area, toughness
– ASTM E8, ASTM D68, ASME IX
• UJI IMPAK :
– Ketangguhan, Temperatur transisi, ductility
– ASTM E23
– Prinsip energi potensial
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

6. • Uji Kekerasan :
• ASTM E 10, ASTM E92, ASTM E18, ASTM E384
• Brinnel hardness test
• Meyer hardness test
• Vickers hardness test
• Knoop hardness test
• Rockwell hardness test
• Uji Bending
• Uji fatigue
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

7. STRUKTUR KRISTAL DAN
DEFORMASI
• Semua zat terdiri dr atominti (proton & neutron)dikelilingi
elektron
• Jumlah elektron pd sel terluar samamgrupnya sama, sifat2nya
hampir sama
• Atom: bagian terkecil dr suatu material, membuat ikatan dg
atom lain/sejenis molekul, ikatan yg terjadi:
– Ikatan ionic
– Ikatan Kovalent Ionic bonding
– Ikatan Logam
MUNIR-T.LAS Atom bohr
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

8. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

9. • Atom pd logam menempati posisi tertentu relatif thd
atom lain, mk atom tsb tersusun scr teratur dg pola
tertentu
• Susunan atom dalam pola 3D yang teratur dalam
pola tertentuKRISTAL
• Bila dr inti atom tsb ditarik garis-garis imajiner dari
inti atom tetangganya, maka diperoleh susunan atom
dg pola 3D yang teraturSPACE LATTICE
• UNIT CELL: bagian terkecil dari space lattice
( FCC, BCC, HCP dll)
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

10. STRUKTUR KRISTAL
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

11. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

12. • Kebanyakan Logam mempunyai kristal
dalam bentuk:
1. FCC (face centerd cubic)
2. BCC (body centered cubic)
3. HCP (hexagonal closed packed)
• Beberapa unsur memiliki beberapa
space lattice yg berbedaPOLIMORFI
• Polimorfi yg reversibleALLOTREOPIC
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

13. • BIDANG KRISTALOGRAFI :
• Bidang dlm lattice kristal dimana tdp susunan atom
dinyatakan dalam tanda kurung ( ) keluarga
bidang { }
• Untuk menggambarkan titik, arah, bidang pada
sistem kristal, digunakan index miller
• INDEX MILLER : - Perpotongan dg sumbu
- balikkan harga tersebut
- sederhanakan
- tulis bidang kristalografinya
• Arah Kristalografi : arah dr pusat koordinat ke suatu
titik yg memiliki koordinat x=u, y=v, z=w
dinyatakan dg index Miller dalam square bracket [ ]
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

14. • Kristalisasi : proses pembentukan kristalyg terjadi
pd saat pemebekuanperubahan dr fasa cair ke
fasa padat dg mekanisme:
• Pembentukan inti (nucleation)
• Pertumbuhan kristal (grain growth)pertumbuhan ini
berlangsung dr tempat yg dingin ke tempat yg lebih
panasbergerak tdk lurus bercabang-cabang membentu
dendrit
• Pertemuan suatu dendrit kristal dg yang dendrit
kristal lainnya  batas butir kristal (grain
boundary)  dlm batas butir tdp ketidak beraturan
susunan atom (mismatch) disamping mengandung
impurity yg banyak.
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

15. • CACAT KRISTAL
KRISTAL YG SEMPURNA KRISTAL YG SUSUNAN
ATOMNYA TERATUR MENGIKUTI POLA TERTENTU.
• Cacat kristal ketidak sempurnaan susunan atom
dlm kristal/lattice:
1. Cacat titik (point defect)
2. Cacat garis (line defect)
3. Cacat bidang (interfacial defect)
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

16. • CACAT TITIKdapat berupa vacant, interstitial, substitutional.
• Cacat ini akan menyebabkan terjadinya tegangan vacant
menyebabkan atom2 disekitarnya tertarik mendekat,
interstitial atom disekitarnya terdorong, substitutional, bila
atom pengganti lebih kecil  atom disekitarnya tertarik, bila
pengganti lebih besar  atom disekitarnya terdorong.
• CACAT GARIScacat yg menimbulkan distorsi yang berpusat
pada suatu garisDISLOKASI
• CACAT BIDANGCacat bidang yg selalu ada pd logam adalah
BATAS BUTIR (grain boundary)
• Pada batas butir selalu tdp distorsi, baik karena pengaruh
tegangan permukaan, atau akibat interaksi dg atom dr kristal
tetangganya.
• Setiap butir punya orientasi atom yg berbedapada batas butir
tdp ketidak teraturan susuan atom, jd penuh dg dislokasi
daerah yg penuh teganganmenyimpan banyak
MUNIR-T.LAS
energibanyak peristiwa transformasi dimulai dr batas butir
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

17. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

18. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

19. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

20. DEFORMASI
• Bila kristal mengalami tegangansusunan atom akan mengalami
perubahan posisi, bersifat sementara (deformasi elastik) kalo
tegangannya kecil dan permanen (deformasi plastik) bila tegangannya
melebihi yieldnya.
• Bila tegangannya lebih besar dr yieldnya garis dislokasi sdh bergeser
dan mungkin telah melampaui batas butirbutir kristal mengalami
perubahan bentuk yg permanen, shg terjadi perubahan bentuk pada
bentuk luar benda
• Deformasi dapat terjadi melalui mekanisme SLIP atau TWINNING atau
kombinasi keduanya
DEFORMASI DENGAN SLIP
• Slip terjadi bila sebagian dr kristal tergeser relatif thd kristal lain
sepanjang bidang kristalografi tertentu.
• Bidang tempat terjadinya slipbidang slip (slip plane)
• Arah pergeseran atom pada bidang sliparah slip (slip direction)
Ada 3 kaidah yg mengendalikan SLIP
– Terjadi pd arah yang tumpukan atomnya padat
– Pada Bidang yang paling padat
– Sistem dg tegangan geser terurai terbesar
• Slip tidak terjadi dengan menggesernya seluruh atom pada bidang slip
MUNIR-T.LAS
secara bersamaan, tetapi dengan bergesernya garis dislokasi sedikit
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS
demi sedikit.

21. • Bidang slip dibagi :
• Daerah dg slip
• Daerah tanpa slip
• Batas antara daerah slip dan tanpa slip disebut
daerah terdislokasi biasanya disebut GARIS
DISLOKASI / DISLOKASI
• Beberapa hal terkait dg Dislokasi :
• Dislokasi bergerak pd bidang yang padat
• Dislokasi tdk dpt berhenti di tengah daerah yg bebas
cacat kristal, dislokasi dpt berhenti pd permukaan kristal
atau pd dislokasi yg lain
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

22. Terkadinya slip dg cara bergesernya garis dislokasi dapat
digambarkan dg analogi gerakan ulat, cacing atau permadani
Bila slip terjadi hingga ke seberang butir kristalmk
slip ini akan diteruskan ke butir berikutnya.
Namun karena butir berikutnya orientasinya berbeda,
arah bidang slip akan berbeda, maka dislokasi akan
tertahan pada batas butir, dan untuk membuat slip
berikutnya butuh gaya yg lebih besar.
Logam yg telah mengalami deformasi akan lebih kuat,
MUNIR-T.LAS
dan juga butir yg halus jg lebih kuat
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

23. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

24. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

25. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

26. DEFORMASI DG TWINNING
• Twinning terjadi bila satu bagian dari butir kristal berubah
orientasinya sedemikian rupa sehingga susuan atom dibagian
tersebut akan membentuk simetri dengan bagian kristal lain yg
tidak mengalami twinning
• Bidang yg menjadi pusat simetri antara kedua bagian itu
dinamakan twinning plane
• Twinning dpt terjadi karena gaya mekanikmechanical twin,
atau dapt terjadi pd kristal yg tlh dideformasi lalu di
annealannealing twin
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

27. PENGARUH PENGERJAAN DINGIN THD
SIFAT MEKANIK
• Logam mengalami cold workbila
butir2 kristalnya terdistorsi setelah
mengalami deformasi plastikpada
kristal terdapat berbagai dislokasi
setelah terjadi slip/twinning
• Akibat cold work
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

28. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

29. • Logam yg telah mengalami Cold work
kemudian dipanaskan, maka akan
terjadi:
• Recoveryterjadi pd awal pemanasan
kembali, temperatur agak rendah masih
blm terjadi perubahan sifat mekanik
terjadi perubahan berkurangnya
tegangan dalam.
• Recristallizationpemanasan pd
temperatur yg lebih tinggi akibatnya
munculnya kristal baru
•
MUNIR-T.LAS Grain growth
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

30. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

31. DIAGRAM FASA
• TYPE I
• TYPE II
• Type III
• Type IV
• Type V
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

32. PEGARUH STRUKTUR MKRO THD SIFAT MEKANIK
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

33. HEAT TREATMENT
(Perlakuan Panas)
• Definisi: Kombinasi antara pemanasan
dan pendinginan yang dilakukan pada
temperatur,waktu, dan laju pendinginan
terentu untuk mendapat kan sifat yang
kita inginkan
• Macam-macam Heat Treatment:
• Annealing - Tempering
• Normalizing - Stress relief annealing
• Hardening - Surface hardening, dll
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

34. DIAGRAM FASA
BESI-KARBON/Fe3C
DIAGRAM PROSES
HEAT TREATMENT
Normalizing Hardening & Tempering
Annealing
A3 A3 A3
Suhu A1 A1 A1
(oC)
MUNIR-T.LAS
SEMESTER Time (s) 2009
GANJIL ILMU BAHAN-PPNS
Time (s) Time (s)

35. MEKANISME PENGUATAN
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

36. DIAGRAM FASE BESI-KARBON
DAN
TRANSFORMASI EQUILIBRIUM
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

37. DIAGRAM FASA BESI-KARBON/Fe3C
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

38. TRANSFORMASI FASA
• ISOTHERMAL TRANSFORMATION
• CONTINUOUS COOLING
TRANSFORMATION
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

39. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

40. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

41. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

42. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

43. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

44. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

45. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

46. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

47. STRUKTUR MIKRO CAST IRON
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

48. MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS

49. DATA-DATA MATERIAL
MUNIR-T.LAS
SEMESTER GANJIL 2009 ILMU BAHAN-PPNS