33
Pengantar Ilmu Bahan Page 1 of 33 PENGANTAR ILMU BAHAN 1.1 Perkembangan Material Peradaban manusia berkembang dari tahun ke tahun. Perkembangannya dimulai sejak jaman pra sejarah berjuta-juta tahun yang lalu. Manusia hidup berpindah-pindah untuk mempertahankan hidupnya. Perkembangan material dibagi dalam 4 (empat jaman yang menunjukkan perbedaan penggunaan material sebagai alat bantu bagi manusia. Jaman itu adalah: Jaman Batu-Stone Age (sekitar 10.000 SM). Jaman Perunggu-Bronze Age (sekitar 5000 SM). Jaman Besi-Iron Age (sekitar 1000 tahun yang lalu). Jaman Ilmu Pengetahuan-Scientific Age (1900-1990). Pada gambar 1.1 ditunjukkan besaran perkembangan penggunaan material selama berkembangnya peradaban manusia. Berbagai jenis material digunakan oleh manusia untuk mendukung semua kegiatannya. Gambar 1.1 Peradaban manusia dan perkembangan material.

Pengantar Ilmu Bahan

  • Upload
    abrianto

  • View
    2.534

  • Download
    16

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Pengantar Ilmu Bahan (Logam)

Citation preview

Page 1: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 1 of 33

PENGANTAR ILMU BAHAN

1.1 Perkembangan Material

Peradaban manusia berkembang dari tahun ke tahun. Perkembangannya dimulai

sejak jaman pra sejarah berjuta-juta tahun yang lalu. Manusia hidup berpindah-pindah

untuk mempertahankan hidupnya. Perkembangan material dibagi dalam 4 (empat jaman

yang menunjukkan perbedaan penggunaan material sebagai alat bantu bagi manusia.

Jaman itu adalah:

Jaman Batu-Stone Age (sekitar 10.000 SM).

Jaman Perunggu-Bronze Age (sekitar 5000 SM).

Jaman Besi-Iron Age (sekitar 1000 tahun yang lalu).

Jaman Ilmu Pengetahuan-Scientific Age (1900-1990).

Pada gambar 1.1 ditunjukkan besaran perkembangan penggunaan material selama

berkembangnya peradaban manusia. Berbagai jenis material digunakan oleh manusia

untuk mendukung semua kegiatannya.

Gambar 1.1 Peradaban manusia dan perkembangan material.

Page 2: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 2 of 33

Pada jaman batu, selain tinggal di gua-gua (sehingga disebut sebagai manusia

gua), mereka berburu binatang untuk makan. Peralatan berburu yang digunakan adalah

tombak yang terbuat dari batu seperti ditunjukkan pada gambar 1.2.

Gambar 1.2 Peralatan berburu (tombak).

Berkembangnya kebudayaan manusia, meningkatkan penggunaan material dalam

kehidupan sehari-hari. Manusia mulai membuat perkampungan, membuka lahan untuk

pertanian, membuat irigasi, membuat peralatan yang terbuat dari kayu, menjinakkan

hewan, membuat tembikar, tempat pemujaan seperti ditunjukkan pada gambar 1.3 hingga

1.5.

Gambar 1.3 Perkampungan tani kuno diMehrgarh (7000-5000 SM).

Page 3: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 3 of 33

Gambar 1.4 Tembikar yang dibuat pada jamanJomon Kamegaoka (Jepang).

Gambar 1.5 Tempat pemujaan Obelisk di Luxor Mesir (1200SM).

Pada jaman perunggu (bronze age), perkembangan manusia mulai mengenal

penggunaan logam terutama tembaga dan timah. Paduan tembaga ini banyak digunakan

untuk senjata dan ornamen seperti terlihat pada gambar 1.6.

Gambar 1.6 Senjata dan ornamen yang terbuat dari perunggu.

Page 4: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 4 of 33

Dijaman besi (iron age), manusia mulai banyak menggunakan besi sebagai bahan

untuk membuat berbagai peralatan. Sekitar 3500 SM metoda peleburan, pemurnian, dan

pembentukan logam telah dikembangkan oleh orang Mesin kuno dan Cina. Orang Mesir

kuno telah mengetahui bagaimana memisahkan besi dari bijihnya dan tahu pula bahwa

baja mempunyai kemampuan untuk dikeraskan. Gambar 1.7 memperlihatkan berbagai

peralatan yang dibuat pada jaman besi.

Gambar 1.7 Peralatan pada jaman besi.

Berbagai bahan lain seperti emas, perak, timbal dan yang lainnya juga mulai

banyak dipakai oleh manusia seperti ditunjukkan pada gambar 1.8.

(a) (b)

Gambar 1.8 (a) topeng emas Mycenae, Yunani dan (b) dekorasi arsitektur di IstanaRundāle, Pilsrundāle, Latvia.

Page 5: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 5 of 33

1.2. Logam dan Paduannya

Apa yang dimaksud dengan logam? Logam adalah suatu unsur yang memiliki

sifat menghantarkan listrik dan panas yang baik, mempunyai kekuatan dan keuletan, tidak

meneruskan cahaya dan apabila permukaannya dipoles hingga mengkilap dapat

memantulkan cahaya. Pada gambar 1.9 ditunjukkan keberadaan unsur logam dalam

susunan tabel periodik (terdapat hampir 80%).

Gambar 1.9 Tabel periodik.

Kebanyakan logam berasal dari dalam tanah pada daerah-daerah tertentu. Di

Indonesia mineral-mineral logam terdapat dari Sabang sampai Merauke, seperti Di Aceh

terdapat timbal (galena-PbS), di Bintan terdapat alumunium (bauksit-Al2O3nH20), di

Bangka-Belitung timah putih (kasiterit-SnO2), sepanjang pantai selatan pulau Jawa pasir

besi, Pongkor Jawa Barat, Cikotok Banten dan Sumbawa terdapat emas, Pomalaa

Sulawesi Selatan dan Maluku terdapat nikel dan Papua di Timika terdapat tembaga dan

emas serta daerah daerah lainnya (gambar 1.10).

Transition Metals

Metals

Page 6: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 6 of 33

Gambar 1.10 Peta mineral-mineral logam di Indonesia.

Bentuk-bentuk batuan mineral yang terdapat di alam berbeda-beda, gambar 1.11

menunjukkan bentuk batuan untuk berbagai jenis mineral.

(a) (b)

(c) (d)

Page 7: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 7 of 33

(e) (f)

(g) (h)

Gambar 1.11 Berbagai jenis mineral; (a) aluminium (bauksit-Al2O3nH20), (b) timah putih(kasiterit-SnO2), (c) emas, (d) timbal (galena-PbS), (e) besi (hematit-Fe2O3), (f) nikel

(nikelit-NiAs), (g) tembaga (malasit-Cu2CO3(OH)3), (h) perak (argentit-Ag2S).

Logam yang digunakan saat ini merupakan hasil dari suatu proses yang panjang.

Berbagai proses dilakukan untuk memisahkan logam yang diinginkan dari unsur-unsur

pengotornya. Rangkaian yang digunakan dalam menghasilkan suatu bahan atau material

disebut Siklus Material seperti ditunjukkan pada gambar 1.12. Siklus Material ini

menggambarkan perjalanan secara singkat bagaimana bahan atau material diperoleh,

diolah menjadi suatu komponen, dipakai dan apabila telah rusak dibuang atau didaur

ulang.

Page 8: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan

Gambar

Mineral-mineral yang terdapa

tertentu, proses ini disebut proses p

mineral bias terdapat dipermukaan ata

1.13 dan 1.14.

Gambar 1.13 Penamban

Bijih logam

Penambanganbahan galian

Bumi Barang jadi

Barangsetengah jadi

Pemaduan/pencampuran

Pembuangan

Daurulang

Pemakaian

Pembentukan

Pengecoran

Peleburan

Pemurnian

Eksplorasi

Barang

Page 8 of 33

1.12 Siklus Material.

t di alam dieksplorasi (digali) hingga kedalaman

enambangan bahan galian. Keberadaan mineral-

u di dalam tanah seperti ditunjukkan pada gambar

gan di dalam dan di permukaan tanah.

rusak

Page 9: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 9 of 33

Gambar 1.14 Penambangan di dalam dan di permukaan tanah (lanjutan).

Untuk menghasilkan logam yang diinginkan hingga menjadi suatu produk yang

bisa digunakan, dilakukan suatu proses yang disebut metalurgi ekstraktif. Metalurgi

ekstraktif atau ekstraksi logam merupakan suatu proses pemisahan logam dari

mineralnya. Mineral yang terkandung masih berbentuk senyawa oksida, sulfida dan

karbonat, misalnya SiO2 (kwarsa), CaCO3 (kalsit), ZnS (spalerit), CuFe2S (kalkopirit),

Fe2O3 (hematit), FeS2 (pirit), NiS (milerit), SnO2 (kalsileksit), dan lain-lain.

Setelah dihasilkan bijih logam yang diinginkan, dilanjutkan dengan proses

peleburan untuk dijadikan ingot murni (balokan logam) atau menambahkan unsur

tertentu. Kemudian dilanjutkan dengan proses pengecoran untuk dijadikan barang

setengah jadi dan dengan proses manufaktur lanjutan lainnya dibuat menjadi barang jadi

yang siap dipakai.

Barang jadi yang dipakai ini berbentuk komponen-komponen dengan dimensi dan

ukuran sesuai yang diinginkan dan terpasang dalam suatu sistem tertentu. Komponen-

komponen tersebut mempunyai umur pakai tertentu, sehingga dalam waktu tertentu akan

menjadi rusak. Kerusakan ini bisa terjadi karena akibat pemakaian ataupun karena

lingkungan. Komponen yang rusak biasanya ada yang dibuang atau dengan kata lain

kembali ke alam atau komponen yang rusak tersebut dapat diolah kembali menjadi bahan

mentah.

Page 10: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan

1.3. Klasifikasi Logam

Logam secara umum terbagi menjadi dua, yaitu logam besi (ferrous) dan logam

non-besi (non-ferrous). Skematik klasifikanya dapat dilihat pada gambar 1.15.

Logam besi diklasifikasikan menjadi dua, yaitu baja

didefinisikan sebagai paduan antara besi (Fe) dan unsur–unsur la

Ferrous

Steels

Low Alloys High Alloys

Low-carbon Medium-carbon High-carbon

Plain HSLA Plain Heattreatable

Plain Tool Stainles

Gambar 1.15 Klasifikasi paduan-paduan logam.

Page 10 of 33

dan besi cor. Baja

innya, dengan karbon

Metal Alloys

Non-ferrous

Cast Irons

Malleable CI

White CI

Ductile CI

Gray CI

s

A

A

Aluminum

Copper

Tin

Magnesium

Titanium

Nickel

Nobel elements

Lead

Page 11: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 11 of 33

(C) sebagai unsur yang paling dominan tetapi kandungannya dibatasi tidak lebih dari

2,11% C. Ditinjau dari kandungan karbonnya, maka pembagian baja dapat

dikelompokkan sebagai berikut:

Baja karbon rendah (low carbon steel, < 0,2% C).

Baja karbon medium (medium carbon steel, < 0,2-0,5% C).

Baja karbon tinggi (high carbon steel, > 0,5% C)

Sedangkan besi cor adalah paduan besi yang mengandung karbon di atas 2,1% C,

silisium, mangan, fosfor dan belerang. Besi cor ini dapat digolongkan menjadi empat

jenis, yaitu:

Besi cor kelabu

Besi cor putih

Besi cor malleabel

Besi cor noduler

Paduan non besi terdiri dari:

Aluminium

Tembaga

Nikel

Timah putih

Timbal

Magnesium

Titanium

Logam-logam mulia

1.4 Aluminium dan paduannya

Aluminium merupakan logam yang menduduki peringkat ketiga terbanyak

didunia. Di Indonesia alumnium terdapat di Pulau Bintan (Kijang) dan di Kalimantan

Barat (Tayan). Industri yang mengolah bijih bauksit menjadi aluminium ingot terdapat di

PT Inalum Asahan Sumatera Utara.

Produksi aluminium berawal dari penambangan dan pemurnian bauksit. Dengan

tahapan proses seperti ditunjukkan pada gambar 1.16 diperoleh aluminium ingot murni.

Page 12: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan

Gambar 1.16 Sk

dele

P

Paduan tempa

Rol panas Ekstrusi

Pelat Profil

em

Bauksit (Al2O3H2O)

A

ktro

A

ele

Proses Bayer

lumina (Al2O3)

Proses Hall-Heroultengan elektrolisa panas

lit: crolite (Na3AlFe6)

luminum (99,8%)

buran & pemaduan

atis proses pembuatan alu

Tempa

Komponen tempa

Paduan cor

Pengecoran

Page 12 of 33

minium.

Page 13: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 13 of 33

Aluminium banyak dipergunakan karena mempunyai berbagai keunggulan

dibandingkan dengan logam lainnya, antara lain:

Ringan (massa jenisnya 2,4-2,7 g/cm3).

Temperatur cair yang rendah.

Ketahanan korosi.

Sifat mekanik yang bervariasi (kekuatan, kekerasan dan keuletan)

Mampu bentuk yang baik.

Mampu mesin yang baik.

Mampu cor yang baik.

Gambar 1.17 menunjukkan grafik penggunaan aluminium untuk berbagai produk

di Amerika Serikat. Pada gambar 18 diperlihatkan contoh-contoh penggunaan aluminium.

Gambar 1.17 Penggunaan aluminium di Amerika Serikat.

Page 14: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 14 of 33

Gambar 1.18 Contoh-contoh penggunaan aluminium.

Page 15: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 15 of 33

Secara umum aluminium dibagi dalam dua katagori, yaitu paduan aluminium

tempa dan cor. Agar mudah membedakannya, maka Aluminum Association (AA)

Amerika Serikat pada tahun 1954 membuat kodifikasi/sistim penomoran untuk berbagai

jenis aluminium yang diproduksi. Sistem penomoran menggunakan 4 (empat) angka yang

mempunyai arti berbeda.

AA-XXXX

Angka pertama = paduan utama

Angka kedua = modifikasi paduan atau batas persentase pengotor.

Untuk paduan aluminium tempa misalnya AA-2024; angka 2 menunjukkan

paduan utamanya tembaga, sedangkan untuk paduan aluminium cor angka keempat

menunjukkan bentuk dari produknya. Angka 0 untuk produk coran, angka 1 untuk bentuk

ingot standar dan angka 2 untuk produk ingot dengan komposisi tertentu, misalnya 356.0

adalah paduan Al-Si-Cu-Mg dengan rentang komposisi tertentu. 356.1 dan 356.2

merupakan paduan yang sama tetapi sedikit berbeda rentang komposisi kimianya. Tabel

1.1 dan 1.2 menunjukkan klasifikasi paduan aluminium tempa dan cor, sedangkan pada

Tabel 1.3 memperlihatkan klasifikasi dengan kemampuan dikeraskan atau tidak dapat

dikeraskan.

Tabel 1.1 Kodifikasi paduan aluminium tempa.

Nomor menurutAluminum Association

Aluminium murni (lebih dari 99%) 1XXXTembaga (Cu) 2XXXMangan (Mn) 3XXXSilikon (Si) 4XXXMagnesium (Mg) 5XXXMagnesium dan Silikon (Mg dan Si) 6XXXSeng (Zn) 7XXXPenambahan Sn dan Li 8XXXSeri yang jarang dipakai ataucadangan untuk masa depan

9XXX

Page 16: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 16 of 33

Tabel 1.2 Kodifikasi paduan aluminium cor.

Nomor menurutAluminum Association

Aluminium murni tanpa paduan 1XX.XTembaga (Cu) 2XX.XSilikon (Si) + Cu dan Mg 3XX.XSilikon (Si) 4XX.XMagnesium (Mg) 5XX.XTidak digunakan 6XX.XSeng (Zn) 7XX.XTimah putih (Sn) 8XX.XTidak digunakan 9XX.X

Tabel 1.3 Kodifikasi paduan aluminium tempa dan cor berdasarkan kemampuandikeraskan atau tidak dapat dikeraskan.

Kelas Nomor AA Unsur utama

Tempa

Dapat 2XXX CCuu,, ((MMgg))

dikeraskan 6XXX MMgg,, SSii

7XXX ZZnn,, MMgg,, ((CCuu))

Tidak 1XXX AAll mmuurrnnii

dapat 3XXX MMnn,, ((MMgg))

dikeraskan 5XXX MMgg

Cor

Dapat 2XX.X CCuu

dikeraskan 3XX.X SSii,, CCuu//MMgg

7XX.X ZZnn,, ((MMgg))

Tidak 1XX.X AAll mmuurrnnii

dapat 4XX.X SSii

dikeraskan 5XX.X MMgg

Page 17: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 17 of 33

Tabel 1.4 Komposisi kimia paduan aluminium tempa.

Page 18: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 18 of 33

Tabel 1.5 Komposisi kimia paduan aluminium cor.

Tabel 1.6 Paduan aluminium tempa yang tidak dapat dikeraskan.

Page 19: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 19 of 33

Tabel 1.7 Paduan aluminium tempa yang dapat dikeraskan.

Tabel 1.8 Paduan aluminium cor yang tidak dapat dikeraskan.

Page 20: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 20 of 33

Tabel 1.9 Paduan aluminium cor yang dapat dikeraskan.

Untuk meningkatkan sifat-sifat yang diinginkan, umumnya logam murni

dipadukan atau ditambahkan unsur-unsur lain. Unsur yang biasanya ditambahkan pada

aluminium seperti ditunjukkan pada tabel 1.1 hingga 1.9 antara lain tembaga (Cu), silikon

(Si), magnesium (Mg), seng (Zn), timah putih (Sn) dan litium (Li). Sifat-sifat yang dapat

diperbaiki adalah antara lain kekuatan dan kekerasan, sedangkan penambahan unsur

pemadu akan menurunkan ketahanan korosinya.

1.5 Paduan Aluminium Cor

Paduan aluminium cor merupakan paduan yang banyak dipakai dan mempunyai

kegunaan yang luas. Faktor-faktor yang menguntungkan adalah:

Sifat mampu alir yang baik.

Temperatur cair yang rendah (660C).

Perpindahan panas yang cepat dari logam cair ke cetakan.

Tidak rentan terhadap cacat.

Mempunyai kestabilan kimia yang baik.

Page 21: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 21 of 33

Permukaan coran halus.

Mempunyai nilai dekoratif dan arsitektural yang baik.

Mempunyai ketahanan korosi yang baik.

Tidak beracun.

Mempunyai harga yang lebih murah.

Paduan aluminium cor dapat diproses dengan menggunakan berbagai proses

pengecoran seperti die casting, cetakan permanen, cetakan pasir (cetakan pasir basah atau

kering), cetakan gips atau cetakan lilin. Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan

proses pengecoran dapat dilihat pada tabel 1.10.

Tabel 1.10 Faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan proses pengecoran.

Page 22: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 22 of 33

Gambar 1.19 Aluminum recycling.

1.6. Tembaga dan paduannya

Selain besi dan aluminium, tembaga merupakan logam yang banyak digunakan

karena ketersediaan dan sifat-sifat yang dimilikinya, yaitu:

Sifat mampu bentuk.

Daya hantar listrik yang baik.

Konduktivitas panas yang baik.

Ketahanan korosi yang baik.

Mempunyai massa jenis sebesar 8,9 g/cm3.

Modulus elastisitas 115 GPa.

Temperatur cair 1083C.

Dalam kondisi murni, tembaga banyak digunakan sebagai bahan kabel atau

konektor untuk mengalirkan arus listrik. Ini dikarenakan harga tahanan listriknya sangat

rendah. Selain itu dapat juga dipergunakan untuk pipa penukar panas. Dalam keadaan

murni tembaga tidak dapat dikeraskan dengan cara perlakuan panas, tetapi dapat

dikeraskan dengan cara pengerjan dingin (pengerolan dingin).

Untuk meningkatkan kekuatan dan kekerasan, dilakukan pemaduan dengan

menambahkan unsur-unsur paduan seperti Zn, Sn, Be, Al, Pb, Mn, Ni dan Fe.

Pengaruh pemaduan pada paduan tembaga:

1. Meningkatkan kekuatan.

2. Menaikkan kekerasan.

3. Meningkatkan ketahanan aus.

4. Memperbaiki ketahanan korosi.

Page 23: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 23 of 33

Paduan tembaga yang paling banyak dipergunakan adalah kuningan (brass-

paduan antara Cu dan hingga 30% Zn) dan perunggu (bronze-paduan antara Cu dan

hingga 20% Sn atau Cu dengan unsur paduan selain Zn, misalnya Al, Be atau Ni).

Kuningan banyak dipakai untuk selongsong peluru, kawat las brazing, sedangkan

perunggu banyak dipakai untuk bantalan luncur, impeller pompa sentrifugal, rumah

pompa, rumah katup, lonceng dan gamelan.

Paduan lainnya adalah perunggu-aluminium dengan komposisi penambahan 7-

13,5% Al. Paduan ini mempunyai sifat tahan korosi yang baik. Lebih dari 8% Al, dengan

pendinginan yang lambat akan terbentuk fasa duplek -2. Fasa duplek dapat dikeraskan

dengan cara didinginkan dengan cepat, fasa berubah menjadi fasa ‘ (beta-prime) yang

keras dan getas. Jika ditemper pada temperatur sekitar 600C akan berubah menjadi ulet

dan tangguh. Dengan penambahan 2-4% Fe, akan menghasilkan senyawa intermetalik

FeAl3 yang akan mengingkatkan kekerasan dan ketahanan ausnya. Penambahan nikel

akan meningkatkan ketahanan korosinya.

Perunggu-silikon mempunyai kandungan 1-5% Si, sedikit penambahan Mn, Fe,

dan Zn. Mempunyai kekuatan mirip dengan baja, ketangguhan yang baik, ketahanan

korosi yang baik dan dengan penambahan Zn atau Sn akan meningkatkan sifat mampu

alir dan mampu cor.

Paduan tembaga-berilium memiliki maksimum 2% Be. Penambahan Be akan

membentuk presipitat (endapan) yang akan menaikkan kekuatan dan ketahanan lelah.

Paduan tembaga-nikel hingga 30% Ni, biasa disebut cupronickels. Mempunyai

sifat tahan korosi diair, ketahanan korosi erosi(tahan terhadap pengaruh kecepatan atau

turbulensi di lingkungan korosif), relatif kuat dan mempunyai ketahanan korosi yang

paling baik dibandingkan paduan tembaga lainnya.

Paduan tembaga-nikel-perak mempunyai paduan 5-45% Zn dan 5-30% Ni.

Naiknya kandungan nikel akan menyebabkan terjadinya decolorizing effect, dengan

>20% Ni, warnanya menjadi putih keperakan, relatif kuat dan ketahanan korosi yang

baik. Baik sebagai dasar untuk proses pelapisan krom, nikel atau perak. Pada tabel 1.11.

ditunjukkan kodifikasi paduan tembaga, komposisi kimia, sifat mekanik dan aplikasi di

lapangan. Pada gambar 1.20 diperlihatkan contoh-contoh aplikasi paduan tembaga.

Page 24: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 24 of 33

Tabel 1.11 Kodifikasi paduan tembaga.

Page 25: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 25 of 33

Gambar 1.20 Contoh-contoh patung yang terbuat dari paduan tembaga-timah putih(perunggu).

1.7. Timbal dan paduannya

Timbal merupakan unsur yang mempunyai sifat lunak, berwarna abu-abu. Biasa

digunakan untuk sel aki, proyektil peluru dan paduan untuk kawat timah solder dan

pewter. Mempunyai massa jenis 11,34 g/cm3, timbal juga dapat digunakan sebagai

pelindung dari radiasi, sebagai elektroda pada proses pelapisan. Saat ini penggunaan

timbal dikurangi karena sifatnya yang beracun bagi manusia. Dahulu digunakan untuk

pigmen pada cat, sebagai pipa air pada jama Romawi kuno.

Timbal atau timah hitam telah digunakan sejak 7000 tahun yang lalu dan

merupakan salah satu logam yang pertama kali dikenaloleh manusia. Penggunaannya

Page 26: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 26 of 33

sangat luas karena mudah diekstraksi. Bersifat ulet dan mudah dibentuk serta temperatur

cairnya yang rendah 327C.

Timbal ditemukan di alam dalam bentuk galena (PbS), anglesit (PbSO4) dan

kerusit (PbCO3). Jenis-jenis paduan timbal dapat dilihat pada tabel 1.12 dan 1.13,

sedangkan aplikasinya dapat dilihat pada tabel 1.14 dan 1.15.

Tabel 1.12 Jenis-jenis padauan timbal.

Page 27: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 27 of 33

Tabel 1.13 Komposisi paduan timbal (paduan babbit).

Tabel 1.14 Aplikasi paduan timbal untuk aki.

Page 28: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 28 of 33

Tabel 1.15 Aplikasi paduan timbal untuk timah solder.

1.8. Timah Putih dan paduannya

Penggunaan timah putih tidak jauh berbeda dengan timbal, logam inipun telah

dikenal manusia sejak lama. Sifat-sifat yang dimilikinya dapat dilihat pada tabel 1.16.

Tabel 1.16 Sifat-sifat timah putih.

Page 29: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 29 of 33

Seperti halnya unsur yang lain, untuk meningkatkan sifat-sifatnya timah putih

dapat pula dipadukan dengan unsur-unsur yang lain, seperti timbal, antimon, tembaga,

bismut dan lain-lain. Pada tabel 1.17. dan 1.18 ditunjukkan klasifikasi paduan timah putih

untuk berbagai aplikasi.

Tabel 1.17 Klasifikasi dan aplikasi paduan timah putih.

Tabel 1.18 Komposisi kimia paduan timah putih untuk aplikasi bantalan.

Page 30: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 30 of 33

1.9. Seng dan paduannya

Seng diekstraksi dari alam dalam bentuk mineral sulfida (spalerit-Zn, Fe)S),

mempunyai massa jenis 7,14 g/cm3, temperatur cair 419C. Umumnya digunakan untuk

anoda korban, lapis lindung pada baja lembaran (hot dip galvanizing), elektroda pada

proses pelapisan atau pada proses metal spray, di mana seng cair disemprotkan ke

permukaan logam yang akan dilapisinya dan komponen-komponen otomotif. Tabel 1.19

dan 1.20 ditunjukkan komposisi dan aplikasi seng dan paduannya.

Tabel 1.19 Komposisi kimia untuk hot dip galvanizing.

Tabel 1.20 Komposisi kimia paduan seng untuk proses die casting.

Page 31: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 31 of 33

1.10. Standar

Standar material dikembangkan oleh pemerintah, industri, baik secara nasional

maupun internasional.

Standar adalah dokumen kesepakatan yang merupakan piranti/perangkat tolok

ukur sifat-sifat, karakteristik atau suatu prosedur yang telah berjalan.

Standar biasanya dikembangkan oleh suatu komite yang terdiri dari para

profesional dibidangnya. Langkah pertama dalam pengembangan suatu standar adalah

membuat suatu draft yang dibahas oleh sebuah komite yang nantinya akan disahkan

menjadi suatu standar yang berlaku secara nasional maupun internasional. Pengembangan

proses membutuhkan waktu yang lama, tetapi dokumen akhir yang telah selesai dibahas

merepresentasikan suatu konsensus dari opini komite dan memperhatikan kenyataan di

industri saat itu.

Suatu standar harus dinjau secara berkala (minimum sekali dalam lima tahun)

untuk menentukan apakah dipertahankan atau diperbaiki.

Jika suatu standar ditetapkan sudah tidak relevan lagi, maka standar tersebut harus

dihapus.

Ada tiga kelas standar:

Spesifikasi (specification).

Metoda pengujian (test method).

Rekomendasi penggunaan (recommended practice).

Sebuah kode berisi ketiga kelas standar dan mengikat secara hukum.

1. Spesifikasi

Merupakan pernyataan bahwa suatu produk harus sesuai antara keperluan teknis dan

komersial. Contohnya baja paduan dan baja tahan karat untuk baut yang bekerja pada

operasi temperatur tinggi mengikuti ASTM A 193.

2. Metoda pengujian

Sekumpulan/seperangkat perintah atau cara-cara untuk mengidentifikasi, melakukan

pengukuran atau mengevaluasi sifat-sifat material. Contohnya pengujian impak untuk

material logam menggunakan ASTM E 23.

Page 32: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 32 of 33

3. Rekomendasi penggunaan/aplikasi

Sekumpulan/seperangkat perintah atau cara-cara dalam melaksanakan satu atau lebih

pengoperasian atau fungsi selain dari identifikasi, pengukuran atau mengevaluasi

material. Contohnya rekomendasi penggunaan untuk persiapan permukaan baja atau

material keras yang lainnya dengan menggunakan penyemprotan air sebelum dilapis atau

lapis ulang mengikuti NACE RP-01-72.

4. Kode

Sekumpulan standar atau seperangkat peraturan yang harus ditaati. Contohnya ASME

Boiler and Pressure Vessel Code, dimana didalamnya terdapat peraturan untuk proses

perlakuan panas setelah pengelasan dari bejana tekan yang berkaitan dengan jenis dan

ketebalan material.

Contoh-contoh standar:

ASTM A 193

SPECIFICATION

FOR ALLOY STEEL AND STAINLESS STEEL BOLTING MATERIAL FOR HIGH-

TEMPERATURE SERVICE

ASTM E 23

TEST METHOD

NOCTHED BAR IMPACT TESTING OF METALLIC MATERILAS

NACE RP-01-72

RECOMMENDED PRACTICE

SURFACE PREPARATION OF STEEL AND OTHER HARD MATERIALS

ASME

Boiler and Pressure Vessel Code

CODE

SECTION VIII, DIVISION 1, PARAGRAPH UCS-56

POST-WELD HEAT TREATMENT OF CARBON STEEL PRESSURE VESSELS

Page 33: Pengantar Ilmu Bahan

Pengantar Ilmu Bahan Page 33 of 33

Setiap bidang keahlian biasanya terdapat suatu asosiasi atau perkumpulan yang

mempunyai tujuan untuk membuat, memperbaiki, memberi saran kepada pemerintah dan

industri tentang hal-hal yang berkaitan dengan bidang keahliaannya. Asosisasi ini

umumnya beranggotakan dari para pakar akademisi, pemerintah, industri dan masyarakat

umum yang berminat dibidang tersebut. Beberapa asosiasi di Amerika Serikat yang

terkenal antara lain:

1. AISI (American Iron and Steel Institute)

2. SAE (Society of Automotive Engineers)

3. ASTM (American Society for Testing and Materials)

4. UNS (Unified Numbering System)

5. NACE (National Association of Corrosion Engineers)

6. AWS (American Welding Society)

7. AA (Aluminum Association)

8. API (American Petroleum Institute)

9. ASME (American Society of Mechanical Engineers)

Setiap negara mempunyai badan standarisasi (di Indonesia BSN-Badan

Standarisasi Nasional) yang bertugas membuat standar-standar untuk standarisasi bahan,

makanan, pengujian, dan lain-lain. Pada tabel 1.21 ditunjukkan standar diberbagai negara.

Tabel 1.21 Standar diberbagai negara.

Negara Singkatan

Austria ONORM

Belgia NBN

Bulgaria BDS

Canada CSA

Czechoslovakia CSN

Perancis AFNOR

Jerman DIN

Jepang JIS

Inggris BS

Indonesia SNI

Polandia PN

Italia UNI

Rumania STAS

Spanyol UNE

Swedia SS

Rusia GOST

Eropa bersatu EURONORM