BAB 2 K L A S I F I K A S I B A H A N I N D U S T R I

Transkripsi

1 BAB 2 K L A S I F I K A S I B A H A N I N D U S T R I

2 2.1 Pengertian Umum Secara alamiah Bahan adalah suatu materi dari mana suatu benda itu dibentuk, benda itu bukan selalu dari satu macam bahan, tetapi dapat dari berbagai macam bahan yang dapat menjadi satu kesatuan sifat. Secara umum bahan yang kita kenal terklasifikasi sbb: Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 17

3 2.2 Perubahan Peranan Bahan di Masa Depan Sumber: Airbus type 380 (

4 Link:

5 2.3 Definisi Materials dan Materials Science 1. Materials 2. Materials Science 3. Materials Engineering 4. Metallic Materials 5. Ferrous Metals dan Alloys 6. Non-Ferrous Metals dan Alloys 7. Ceramic Materials 8. Polymeric Materials 9. Composite Materials 10. Electronic Materials

6 1. Materials Adalah: suatu komposisi partikel yang sanggup membentuk satu-kesatuan, dimana dari padanya dapat dibentuk suatu benda yang memiliki sifat yang homogen 2. Material s Science Adalah: Ilmu pengetahuan yang membahas dan mempelajari sifat-sifat dasar suatu bahan, struktur dan data kimia dan fisikanya (sifat materinya).

7 3. Materials Engineering Adalah: disiplin ilmu teknik bahan, terutama mempelajari dan membahas dasar-dasar ilmu terapan bahan yang digunakan untuk memberikan informasi dan petunjuk untuk membuat suatu produk. 4. Metallic Materials Adalah: Bahan yang memiliki sifat dan karakter tahan panas yang tinggi, penghantar panas dan listrik yang baik. Contoh: Besi, Baja, Aluminium, Tembaga, dst.

8 5. Ferrous Metals dan Alloys Adalah: Bahan logam besi yang mengandung paduan unsur lain dalam prosentase yang tinggi. 6. Non Ferrous Metals dan Alloys Adalah: Bahan yang logam dan logam paduan yang tidak mengandung besi dan apabila ada kandungan besi didalamnya tentunya dalam presentase yang sangat kecil sekali. Contoh: Al, Cu, Zn, Ti, Ni, dll.

9 7. Ceramic Metals Adalah: Bahan yang komposisinya terjadi atas bahan logam dan non logam. Bahan keramik biasanya bersifat keras tetapi rapuh serta memiliki sifat suhu cair yang sangat tinggi ( 4,000 C) 8. Polymeric Materials Adalah: Bahan yang memiliki sifat utama berantai yang panjang (ikatan molekulernya panjang) atau memiliki jaringan yang berelemen dengan berat yang rendah. Contoh: Karbon, Hidrogen, Oksigen, Nitrogen, dst. Contoh: Polisthelen, Solvinil Chlorida (PVC).

10 9. Composite Materials Adalah: Bahan yang eksistensinya terjadi karena pencampuran dari 2 atau 3 macam bahan-bahan lain, yaitu dapat terjadi dari komposisi bahan logam, keramik dan polimer. Contoh: Fiber Glass, Epoxy Matrix, dll. 10. Elektronik Materials Adalah: Bahan yang khusus digunakan untuk komponenkomponen suku cadang dalam industri perlistrikan, terutama dalam bidang mikro elektronik. Contoh: Silikon, Fiber Optik, Calium Arsenida, Konduktor dan super conductor.

11 Epoxy Matrix Common uses of fiberglass include high performance aircraft (gliders), boats, automobiles, baths, hot tubs, water tanks, roofing, pipes, cladding, casts, surfboards and external door skins. Sumber:

12 2.4 Daftar Aplikasi Bahan Industri Dengan Sifat Umum Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 21 A

13 2.5 Struktur, Sifat Bahan dan Proses Bahan Industri Struktur Struktur dalam bahan Industri pengamatannya dari beberapa tingkatan, yang pertama atom, beberapa atom menjadi molekul, dari atom yang dikelilingi oleh elektron-elektronnya yang dapat membawa sifat dari bahan itu sendiri seperti contohnya: panas, magnet, listrik, optik juga dapat untuk data dari suatu bahan yang tahan akan korosi.

14 2.5.2 Sifat Bahan Sifat bahan dibagi menjadi 2, yaitu: 1. Sifat Mekanis 2. Sifat Fisik 1. Sifat Mekanis Sifat mekanis suatu bahan adalah sifat yang menyatakan bagaimana bahan itu bersikap terhadap gaya atau tekanan yang bekerja padanya. Sifat mekanis bahan yang paling umum diantaranya adalah: kekuatan, keuletan, kekerasan, regangan, dsb. Sifat-sifat yang penting dari sifat mekanis adalah: tahan gesekan, tahan benturan, tahan kejutan, dll.

15 2. Sifat Fisik Yang termasuk sifat fisik bahan adalah: listrik, magnet, optik, panas, lentur dan sifat kimia. Sifat fisik bahan tergantung dari 2 hal, yaitu: 1. Struktur bahan 2. Prosesnya

16 Perbedaan Sifat Mekanis dan Sifat Bahan Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 24

17 2.5.3 Proses Engineering Proses, yaitu bahan industri yang terbuat dari bahan dasar yang diproses menjadi suatu produk industri. Berdasarkan jenis material engineering process diproses sebagai berikut: 1. Logam - Pengecoran: cor pasir, permanen cor, cor langsung, cor presisi, cor sentrifugal. - Forming: Tempa, Gulung, Rol, Tekuk, Sintering. - Penyambungan: Las, solder, keling. - Machining: Potong, bubut, freis, asah - Powder metalurgy

18 2. Polymer - Cetakan: Cetak Injeksi, Cetak Tekan, Cetak transfer. - Forming: Pintal, Ekstrusi, Vakum Forming. 3. Keramik - Pengecoran: Cetak Beton, Cetak Luncur - Pamadatan: Ekstrusi, Press, Isostatik 4. Komposit - Pengecoran: Cor berbagai cara, cor infiltrasi - Forming: Pemadatan dan sintering - Penyambungan: Adesi, Ekplosi, Difusi

19 Sintering/Isostatic Process Sumber:

20 2.6 Pengaruh Lingkungan Terhadap Sifat Bahan Industri Lingkungan yang dapat berpengaruh terhadap bahan dengan prosesnya terutama yang menyangkut tentang: 1. Beban 2. Temperatur 3. Atmosfer 4. Korosi 5. Radiasi

21 1. Beban Beban yang bekerja pada suatu bahan dapat merubah secara drastis sifat bahan, memang hal ini tergantung pada tipe bahannya dan bagaimana bentuknya. 2. Temperatur Perubahan temperatur merupakan faktor yang paling dominan dalam menentukan sifat bahan

22 Grafik yang menggambarkan bagaimana suatu bahan akan mengalami perubahan kekuatannya akibat perubahan temperatur yang dialami oleh bahan itu. Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 27

23 3. Atmosfer Pada peristiwa fisika kimia kita ketahui, bahwa sebagian besar bahan logam dan polymer akan bereaksi terhadap unsur-unsur atau gas-gas lain terutama oksigen, peristiwa ini sering terjadi pada saat temperatur tinggi. 4. Korosi Bahan logam sering diserang oleh berbagai macam larutan pembawa sifat korosi, hal ini juga sering terjadi pada bahan polymer dan keramik, itu disebabkan oleh peristiwa kimia biasa ataupun peristiwa elektro kimia.

24 5. Kimia Radiasi tinggi, seperti yang terjadi di dalam dapur/reaktor nuklir dapat mengubah drastis struktur didalam bahan industri apapun kerusakannya akan merubah sifat mekanis, fisik dan struktur didalamnya Struktur dan Energi Atom Ada 4 tingkatan besar di dalam struktur: 1. Struktur Atom 2. Susunan Atom 3. Mikrostruktur 4. Makrostruktur

25 Data-data tentang suatu atom dapat terlihat pada daftar diatas, karena ukuran atom itu sangat kecil sekali dibandingkan dengan molekul bahannya, Maka diperlukan suatu unsur yang disebut sebagai satuan dalam perhitungan Dan didefinisikan sebagai 1/12 massa atom karbon (C). Dalam 1 gram terdapat: 6,02 x 10ⁿ sma dimana n = 24, inilah bilangan avogadro seperti yang tertulis diatas. Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 29

26 2.8 Bagan Sistem Periodik Unsur Sumber:

27 Dari bagan diatas dapat diperoleh data-data tentang: 1. Mengetahui arti Kolom dan Lajur. 2. Nomor atom suatu unsur 3. Massa suatu atom 4. Valensi unsur 5. Golongan logam 6. Unsur metaloid Metaloid (bahasa Yunani: metallon - logam, eidos - mirip) adalah kelompok unsur kimia yang memiliki sifat antara logam dan nonlogam. Metaloid sulit dibedakan dengan logam, perbedaan utamanya adalah bahwa umumnya metaloid adalah semikonduktor sedangkan logam adalah konduktor. Ada tujuh unsur yang dikelompokkan sebagai metaloid, yaitu boron (B), silikon(si), germanium (Ge), arsen (As), antimon (Sb), telurium (Te), dan polonium (Po).

28 Sifat-sifat metaloid: Memiliki sifat baik sebagai logam maupun non-logam Lebih rapuh daripada logam, kurang rapuh dibandingkan dengan nonlogam Umumnya bersifat semikonduktor terhadap listrik Beberapa metaloid berkilauan seperti logam Dalam tabel periodik, metaloid membentuk garis diagonal dari boron ke polonium. Unsur-unsur di kanan atas garis ini termasuk non-logam sedangkan yang berada di kiri bawah adalah logam.

29 Dari gambaran diatas terlihat, dengan penguasaan kimia maka akan dengan lebih mudah dapat menguasai lebih lanjut terhadap berbagai jenis bahan industri, yaitu: - Ke luar orbit - Energi terserap - Energi terpancar - Masuk orbit Dimana perubahan energi terjadi = ΔE, dimana berlaku ΔE = h. v C = λ. V λ = Panjang gelombang h = 6,63 x 10ⁿ, dimana n = -34 (J/S) Konstanta Planc

30 Energi Level Hukum Niels Bohr: Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 31

31 2.9 Ikatan Atom Pada dasarnya dibagi 2 yaitu: 1. Ikatan Primer 2. Ikatan Sekunder 1. Ikatan Primer Proses-proses pemindahan seperti melepaskan elektron, menerima elektron baru dan membagi elektron, maka akan terjadi saling tarik-menarik ion yang terjadi antara ion positip dan ion negatip karena memiliki muatan yang berlainan. Untuk menganggu ikatan tersebut diatas memerlukan energi kurang lebih sebesar, 500,000 J/Mol. Yang termasuk kedalam ikatan ini adalah: 1. Ikatan Ion 2. Ikatan Kovalen 3. Ikatan Logam

32 1. Ikatan Ion Ciri-cirinya adalah: - Condong untuk bersifat memberi atau menerima elektron - Gaya tarik-menarik yang ditimbulkan merata ke seluruh sistem - Membentuk susunan atom yang teratur dalam jaringan stabil - Ikatan ion sangat stabil Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 35

33 2. Ikatan Kovalen Ciri-ciri ikatan ini adalah: - Ikatan elektron terbagi dan berada antara 2 atom yang sejenis - Hanya terjalin antara atom-atom tertentu saja - Memiliki sifat kekerasan yang tinggi Ikatan Kovalen memiliki sifat Homopolar dan memiliki 2 tipe ikatan, yaitu 1. Ikatan Kovalen Normal 2. Ikatan Kovalen Koordinat

34 1. Ikatan Kovalen Normal Ikatan yang mempunyai elektron yang berasal dari kedua belah pihak. Contoh: HCl, Cl2, H2, CCl4, dll. Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 37

35 2. Ikatan Kovalen Koordinasi Pasangan Elektro yang dipergunakan hanya berasal dari satu pihak saja, tetapi tetap dimiliki oleh ke dua elemennya: Contoh: NH4, NH3HCL3, H3O, dll. Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 37

36 3. Ikatan Logam Ikatan ini memiliki ikatan yang lebih rumit, ciri-cirinya adalah: - Tidak semudah seperti ikatan ion ataupun ikatan kovalen - Elektron-elektron pembentuknya terdislokalisir - Kabut elektron bergerak dengan bebas Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 38

37 2. Ikatan Sekunder Dikelompokkan sebagai Ikatan Van Der Waals, sering terjadi pada gas-gas mulia seperti: He, Ne, Ar, Kr, Xe dll. Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 39

38 2. 10 Susunan Atom Yang dibahas dalam susunan Atom ada 5: 1. Bangun Kristal 2. Jarak Antar Atom 3. Jari-Jari Atom 4. Bilangan Koordinasi 5. Arah Pertumbuhan Kristal

39 1. Bangun Kristal Berorientasi pada keberadaan Sel Satuan dalam susunan kisi-kisi suatu sistem kristal bahan - Ditentukan oleh sumbu-sumbu X, Y, Z dan parameternya - Sesuai dengan gambar di bawah: Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 40

40 7 Karakter Bangun Kristal Bahan Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 41

41 Dalam segi bangun (7 macam karakter kristal) Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 42

42 2 Jarak Antar Atom Jarak Antar Atom adalah jarak intertom, yaitu jarak yang ada pada saat gaya tarik-menarik yang terjadi didalam keseimbangan. 3. Jari-Jari Atom Yaitu keseimbangan antara gaya tarik-menarik dan tolak-menolak yang terjadi kalau keduanya sama besar. Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 45

43 Contoh Kubik-kubiknya Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 46

44 4. Bilangan Koordinasi Pada kenyataannya bahan itu merupakan suatu kelompok atom-atom yang terkoordinir, jadi bukan hanya merupakan hubungan dua atom, tetapi lebih merupakan sebagai Polystrom (Hubungan antara banyak atom). Contoh CH4, CH3CL.

45 2.11 Bidang Kristal Logam Pada Susunan Tiga Dimensi Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 51

46 2.12 Arah Pertumbuhan Kristal Bahan Sumber: Diktat Ilmu Pengetahuan Bahan Industri, oleh Ir.Hastono Reksotenojo Msc.Eng.Met, Bab 2 : Hal 52