Sifat Mekanik Material Logam

A. Sifat  mekanis logam

Sifat mekanik suatu bahan adalah kemampuan bahan untuk menahan beban-beban yang dikenakan kepadanya. Dimana beban-beban tersebut dapat berupa beban tarik, tekan, bengkok, geser, puntir,atau beban kombinasi. Beberapa sifat mekanis logam antara lain:

Kekuatan (strenght)

Menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan bahan tersebut menjadi patah.

Kekerasan (hardness)

Dapat didefinisikan sebagai kemampuan bahan untuk tahan terhadap goresan , pengikisan (abrasi), penetrasi. Sifat ini berkaitan erat dengan sifat keausan (wear resistance).

Kekenyalan (elasticity)

Menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanen setelah tegangan dihilangkan.

Kekakuan (stiffness)

menyatakan kemampuan bahan untuk menerima tegangan / beban tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk (deformasi) atau defleksi.

Plastisitas (plasticity)

Menyatakan kemampuan bahan untuk mengalami sejumlah deformasi plastis (yang permanen) tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan. Sifat ini sangat diperlukan bagi bahan yang akan diproses dengan berbagai proses pembentukan seperti, forging, rolling, extruding dan sebagainya. Sifat ini sering juga disebut sebagai keuletan atau kekenyalan (ductility). Bahan yang mampu mengalami deformasi plastis yang cukup tinggi dikatakan sebagai bahan yang mempunyai keuletan atau kekenyalan tinggi, dimana bahan tersebut dikatakan ulet atau kenyal (ductile).

B. Pengujian material logam

Melalui pengujian kita dapat mengetahui sifat – sifat mekanik logam dan sifat fisik lainnya. Seperti kekerasan, kekuatan, kekenyalan, kekakuan dan plastisitas bahan. Adapun jenis pengujiannya antara lain:

Uji kekerasan

Kekerasan suatu bahan pada umumnya, menyatakan terhadap deformasi dan untuk logam dengan sifat tersebut merupakan ukuran ketahanannya terhadap deformasi plastik atau deformasi permanen. apabila yang menyatakan kekerasan sebagai ukuran terhadap lekukan dan ada pula yang mengartikan kekerasan sebagai ukuran kemudahan dan kuantitas khusus yang menunjukkan sesuatu mengenai kekuatan dan perlakuan panas dari  suatu logam.

Terdapat 3 jenis ukuran kekerasan secara umum, yang bergantung pada cara pengujian ketiga jenis tersebut adalah:

Kekerasan goresan ( Stracht Hardness ), adalah kekerasan yang diukur dari hasil goresan yang terdapat pada benda kerja. misalnya cara pengujian MOHS.

Kekerasan Lekukan ( Identation Hardness ), adalah harga kekerasan yang diukur dari hasil lekukan yang terdapat pada benda kerja.

Kekerasan Pantulan (Rebound) atau kekerasan dinamik (Dinamic Hardness), adalah harga kekerasan yang diukur dari hasil pantulan yang lakukan pada saat pengujian.
Misalnya cara penekanan: BRINELL,  MEYER, VICKERS, ROCKWELL, dan lain-lain.

Penentuan kekerasan untuk keperluan industri biasanya digunakan metode. Pengukuran ketahanan penetrasi bola kecil, kerucut atau piramida. Pengujian kekerasan adalah salah satu dari sekian banyak pengujian yang dipakai. Karena dapat dilaksanakan pada benda uji yang kecil tanpa kesukaran mengenai spesifikasinya.

Pengukuran kekerasan digolongkan dalam kelompok pengujian tak merusak. dan diterapkan untuk inspeksi sebagai suku cadang karena kekerasan dengan kekuatan tarik sedang ketahanan aus berbanding terbalik dengan kekerasan.

Uji Tarik

Tujuan pengujian tarik adalah untuk mengetahui sifat mekanis dari suatu logam terhadap tarikan dimana sifat mekanis tersebut antara lain meliputi batas lumer. Kekuatan tarik, kekenyalan, pertambahan panjang dan pengecil luas penampang.

Uji impact

Uji impact adalah pengujian dengan menggunakan pembebanan yang cepat (rapid loading), sehingga menyebabkan materialnya menjadi getas dan mudah patah. Pada uji impak terjadi proses penyerapan energi yang besar ketika beban menumbuk spesimen.

Uji Fracture Toughness

Fracture toughness merupakan indikasi untuk menentukan berapa harga stress yang
diijinkan untuk meminimalisir perambatan cacat yang sudah ada sebelumnya,cacat yang terjadi mungkin muncul sebagai retak, void, inklusi, cacat las, desain diskontinuitas, semuanya.

Uji Creep

Definisi creep adalah aliran plastis yang dialami material pada tegangan tetap. Meskipun sebagian besar pengujian dilakukan dengan kondisi beban tetap, tersedia peralatan yang mampu mengurangi pembebanan selama pengujian sebagai kompensasi terhadap pengurangan penampang benda uji. Pada temperatur relatif tinggi, creep terhadi pada semua level tegangan, tetapi pada temperatur tertentu laju creep bertambah dengan meningkatnya tegangan.

Uji Puntiran

Uji puntiran adalah suatu perlakuan yang diberikan torsi tegak lurus terhadap diameter material tersebut pada kedua ujungnya secara berlawanan.fungsinya untuk mengatahui kekuatan puntir suatu material.

Struktur Mikro

Pengujian tersebut bertujuan untuk mengetahui struktur mikro logam serta sifat – sifatnya. Selain itu juga untuk mengetahui pengaruh Heat Treatment terhadap perubahan struktur mikro dan perubahan sifat logam serta membandingkannya dengan sifat mekanik yang diinginkannya. Sifat – sifat logam, terutama sifat mekanik sangat dipengaruhi oleh struktur logam disamping komposisi kimianya. Misalnya suatu logam atau paduan  (dengan komposisi kimia tertentu) akan mempunyai sifat mekanik yang berubah – ubah, bila struktur mikronya diubah.

Struktur mikro dapat diubah dengan jalan memberikan  proses perlakuan panas atau Heat Treatment pada logam atau logam paduan, selain proses perlakuan panas, proses deformasi juga dapat mengubah struktur mikro dari logam atau logam paduan. Dalam pemeriksaan metalografi ini akan dilakukan dahulu perlakua panas, kemudian dilakukan pemeriksaan struktur mikro pada beberapa sample. Perubahan sruktur mikro berpengaruh terhadap sifat bahan.

Manfaat utama dalam metalografi untuk mengamati perubahan struktur mikro akibat proses yang dilakukan terutama untuk kualiatas komponen dan mengalisis perubahan struktur mikro, dimensi cacat, penjalaran retak, dan menghubungkan dengan prediksi kerusakan komponen. Beberapa sifat mekanis yaitu:
Ferrit
Austenit
Sementit
Bainit
Martensit dan lain – lainnya.

Dasar Perhitungan Laju Aus Pin On Disk

Kontak  sliding  adalah  kontak  dengan  kecepatan  relatif  antara  dua  benda  atau permukaan pada pusat kontak dalam bidang tangent (MB. Peterson, 1969). Pengaruh dari adanya kontak sliding adalah hilangnya sebagian material dari permukaan yang saling kontak yang dinamakan keausan. Keausan dalam ASTM didefinisikan sebagai kerusakan permukaan benda yang secara umum berhubungan dengan peningkatan hilangnya material yang disebabkan oleh pergerakan relatif benda dan sebuah substansi kontak (Blau,1997).

Keausan   didefinisikan sebagai kehilangan substansi secara progresif dari permukaan operasi dari benda akibat gerak relatif dari permukaan terhadap benda lain (Stachowiak, 2005). Archard (1953) mengemukakan suatu model pendekatan untuk mendeskripsikan keausan sliding, yang merupakan babak baru dalam perkembangan ilmu tribologi. Archard berasumsi bahwa parameter kritis dalam keausan sliding adalah medan tegangan di dalam kontak dan jarak sliding yang relatif antara permukaan kontak. Model ini sering dikenal sebagai hukum keausan Archard, yang sering dikenal dengan Archard’s wear law (Holm, 1946).

Dari spesifikasi pengujian keausan pada penelitian ini memiliki beberapa parameter kecepatan, perubahan massa benda akibat gaya gesekan, gaya penekanan, lintasan dan waktu. Adapun rumus laju keausan yang digunakan untuk menentukan saat pengujian pada material SUJ2 adalah sebagai berikut:

W = (Vi-Vf)/t = ∆V/t...................................(1)

Di mana:

W = Wear rate atau laju aus (mm3/menit) atau (gr/menit)
Vi = Volume awal spesimen sebelum uji aus (mm3) atau (gr)
Vf = Volume akhir spesimen setelah uji aus (mm3) atau (gr)
t = Waktu lama pengausan (menit) atau (detik)
ΔV = Volume goresan yang hilang (mm3) atau (gr)

Sehubungan dalam penelitian ini nanti hasil pengujian aus yang didapatkan adalah dalam bentuk kehilangan berat (weight loss) maka perlu mengonversi hasil uji aus ke dalam volume loss. Dalam standar yang dipakai yaitu ASTM G99 dijelaskan bahwa formula laju aus yang berkaitan dengan kehilangan berat dapat diformulasikan sebagai berikut ini:

Volume Loss, mm3 = (Mass Loss, g / Density, g per cm3) x 1000...............................(2)

Di mana:

Volume Loss dalam milimeter kubik (mm3), Mass Loss dalam gram (g)
Density atau berat jenis material dalam gram per centimeter kubik (g/cm3).

Tensile Strength (Kekuatan Tarik)

Kekuatan tarik (tensile strength, ultimate tensile strength) adalah tegangan maksimum yang bisa ditahan oleh sebuah bahan ketika diregangkan atau ditarik, sebelum bahan tersebut patah. Kekuatan tarik adalah kebalikan dari kekuatan tekan, dan nilainya bisa berbeda.

Beberapa bahan dapat patah begitu saja tanpa mengalami deformasi, yang berarti benda tersebut bersifat rapuh atau getas (brittle). Bahan lainnya akan meregang dan mengalami deformasi sebelum patah, yang disebut dengan benda elastis (ductile).

Kekuatan tarik umumnya dapat dicari dengan melakukan uji tarik dan mencatat perubahan regangan dan tegangan. Titik tertinggi dari kurva tegangan-regangan disebut dengan kekuatan tarik maksimum (ultimate tensile strength). Nilainya tidak bergantung pada ukuran bahan, melainkan karena faktor jenis bahan. Faktor lainnya yang dapat mempengaruhi seperti keberadaan zat pengotor dalam bahan, temperatur dan kelembaban lingkungan pengujian, dan penyiapan spesimen.

Dimensi dari kekuatan tarik adalah gaya per satuan luas. Dalam satuan SI, digunakan pascal (Pa) dan kelipatannya (seperti MPa, megapascal). Pascal ekuivalen dengan Newton per meter persegi (N/m²). Satuan imperial diantaranya pound-gaya per inci persegi (lbf/in² atau psi), atau kilo-pound per inci persegi (ksi, kpsi).

Kekuatan tarik umumnya digunakan dalam mendesain bagian dari suatu struktur yang bersifat ductile dan brittle yang bersifat tidak statis, dalam arti selalu menerima gaya dalam jumlah besar, meski benda tersebut tidak bergerak.

Kekuatan tarik juga digunakan dalam mengetahui jenis bahan yang belum diketahui,[1] misal dalam forensik dan paleontologi. Kekerasan bahan memiliki hubungan dengan kekuatan tarik. Pengujian kekerasan bahan salah satunya adalah metode Rockwell yang bersifat non-destruktif, yang dapat digunakan ketika uji kekuatan tarik tidak dapat dilakukan karena bersifat destruktif.[2]

Sumber: Wikipedia