KATA PENGANTAR
Puji syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan
makalah guna memenuhi tugas mata kuliah Kimia Material berjudul “SIFAT DAN APLIKASI MATERIAL LOGAM”.
Makalah ini membahas tentang material logam, sifat-sifat dan aplikasinya dalam kehidupan sehari-hari. Dalam meyelesaikan makalah ini penulis telah berusaha untuk mencapai hasil yang maksimum, tetapi dengan keterbatasan wawasan pengetahuan, pengalaman dan kemampuan yang dimiliki, penulis menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari sempurna.
Semoga tulisan ini dapat memberikan manfaat, khususnya bagi penulis pribadi dan mahasiswa pada umumnya. Semoga pembahasan yang dikemukakan dapat menjelaskan setiap materi dengan baik, sehingga dapat diterima dan dimengerti oleh pembaca. Oleh karena itu saran dan kritik yang membangun dibutuhkan untuk memperbaiki dan meningkatkan tulisan selanjutnya.
Penulis, Maret 2017
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR... 1 DAFTAR ISI... 2 BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang... 3 B. Rumusan Masalah... 4 C. Tujuan... 4 BAB II PEMBAHASAN
A. Material Logam dan Jenisnya... 5 B. Sifat-sifat Material Logam... 7 C. Aplikasi Material Logam... 11 BAB III PENUTUP
A. Kesimpulan... 13 B. Saran... 13 DAFTAR PUSTAKA
BAB I PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Berbagai jenis bahan telah kita gunakan dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam industri. Di dalam industri manufaktur tidak akan lepas dari dengan satu bidang ilmu teknik yang berhubungan dengan material. Secara umum meterial teknik
diklasifikasikan menjadi 2 (dua) golongan yakni logam (metal) dan non logam (non metal). Jika ditinjau dari sudut pandang susunan unsur dasar, logam (metal) dibagi menjadi 2 (dua), yaitu logam murni dan logam alloy (logam paduan). Sedangkan non logam dibagi menjadi 3 (tiga), yaitu keramik, komposit dan polimer.
Keragaman kebutuhan manusia akan suatu produk baik kualitas
maupun kuantitasnya maka diperlukan pula keragaman dari material itu sendiri sebagai bahan bakunya. Penggunaannya pun sangat bergantung pada sifat-sifat dari bahan yang akan digunakan. Ada bahan yang digunakan secara langsung dan dipilih sesuai dengan sifat dan karakteristik alami dari bahan tersebut dan namun ada juga bahan yang diolah terlebih dahulu agar memiliki sifat dan karakteristik secara spesifik.
Logam adalah bahan atau material yang sangat banyak digunakan dalam berbagai bidang. Agar dapat diaplikasikan dengan baik dalam kehidupan sehari hari atau industri, diperlukan pengetahuan mengenai unsur-unsur, sifat maupun karakteristik yang
terkandung di dalam logam tersebut. Contoh aplikasi logam seperti pembangunan gedung-gedung yang sekarang bahan-bahannya sebagian dari besi, pembuatan workshop atau gudang yang memaikai kerangka baja dan juga di tempat penampungan besi-besi bekas, yang nantinya besi-besi bekas tersebut akan di daur ulang lagi.
Berdasarkan latar belakang diatas maka dirasa perlu dibahas tentang Material Logam untuk mengetahui sifat dan karakteristiknya.
B. Rumusan Masalah
Rumusan masalah dari makalah ini adalah sebagai berikut.
1. Menjelaskan tentang material logam dan jenisnya.
2. Menjelaskan tentang sifat-sifat dari material logam.
3. Mengetahui aplikasi dari material logam.
C. Tujuan
Tujuan dari makalah ini adalah sebagai berikut.
1. Untuk mengetahui tentang material logam dan jenisnya.
2. Untuk mengetahui sifat-sifat dari material logam.
3. Untuk mengetahui aplikasi dari material logam.
BAB II PEMBAHASAN
A. Logam dan Jenisnya
Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat kuat, liat, keras, penghantar listrik dan panas, serta mempunyai titik cair tinggi. Logam juga merupakan bahan yang dapat ditempa, mengkilat, magnetis, dan dapat dicampur secara homogen dalam berbagai kadar. Logam dibagi menjadi dua yaitu logam murni yang hanya terdiri
(metal alloy) yang terdiri dari dua atau lebih jenis atom dan merupakan campuran dari dua macam logam atau lebih yang dicampur satu sama lain dalam keadaan cair. Logam secara umum dapat dikelompokan dalam 2 bagian berdasarkan kandungan besi yaitu Ferrous alloys (paduan logam yang mengandung unsur besi (Fe)) dan Non-Ferrous alloys (paduan logam tanpa kandungan besi (Fe)).
1. Logam Ferro
Logam Ferro adalah suatu logam paduan yang terdiri dari campuran unsur karbon dengan besi. Untuk menghasilkan suatu logam paduan yang mempunyai sifat yang berbeda dengan besi dan karbon maka dicampur dengan bermacam logam lainnya.
Logam Ferro terdiri dari komposisi kimia yang sederhana antara besi dan karbon.
Masuknya unsur karbon ke dalam besi dengan berbagai cara. Jenis logam ferro adalah sebagai berikut.
• Besi Tuang
Komposisinya yaitu besi dan karbon. Kadar karbon sekitar 4 %, sifatnya rapuh tidak dapt ditempa, baik untuk dituang, liat dalam pemadatan, lemah dalam tegangan. Digunakan untuk membuat alas mesin, meja perata, badan ragum, bagian-bagian mesin bubut, blok silinder dan cincin torak.
• Besi Tempa
Komposisi besi tempa terdiri dari 99 % besi murni, sifat dapat ditempa, liat, dan tidak dapat dituang. Besi tempa antara lain dapat digunakan untuk membuat rantai jangkar, kait keran dan landasan kerja pelat.
• Baja Lunak
Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,1 % - 0,3 %, mempunyai sifat dapat ditempa dan liat. Digunakan untuk membuat mur, sekrup, pipa dan keperluan umum dalam pembangunan.
• Baja Karbon Sedang
Komposisi campuran besi dan karbon, kadar 0,4 % - 0,6 %. Sifat lebih kenyal dari yang keras. Digunakan untuk membuat benda kerja tempa berat, poros, dan rel baja.
• Baja Karbon Tinggi
Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,7 % - 1,5 %. Sifat dapat ditempa, dapat disepuh keras, dan dimudakan. Digunakan untuk membuat kikir, pahat, gergaji, tap, stempel dan alat mesin bubut.
• Baja Karbon Tinggi Dengan Campuran
Komposisi baja karbon tinggi ditambah nikel atau kobalt, krom atau tungsten.
Sifat rapuh, tahan suhu tinggi tanpa kehilangan kekerasan, dapat disepuh keras, dan dimudakan. Digunakan untuk membuat mesin bubut dan alat-alat mesin.
2. Logam Non ferro
Logam Non-Ferro (Non-Ferrous Metal) ialah jenis logam yang secara kimiawi tidak memiliki unsur besi atau Ferro (Fe), oleh karena itu logam jenis ini disebut sebagai logam bukan Besi (non Ferro). Beberapa dari jenis logam ini telah disebutkan dimana termasuk logam yang banyak dan umum digunakan baik secara murni maupun sebagai unsur paduan. Logam non ferro murni kebanyakan tidak digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain, karena biasanya sifat-sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan. Kecuali logam non ferro murni, platina, emas dan perak tidak dipadukan karena sudah memiliki sifat yang baik, misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik serta cukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni. Tetapi karena harganya mahal, ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk keperluan khusus.
Misalnya dalam teknik proses dan laboratorium di samping keperluan tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya. Logam non fero juga digunakan untuk campuran besi atau baja dengan tujuan memperbaiki sifat-sifat baja. Dari jenis logam non ferro berat yang sering
sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium dan sebagainya.
B. Sifat-sifat Logam
Logam adalah suatu material yang mempunyai sifat-sifat seperti kuat, liat, keras, mengkilat, dan penghantar listrik dan panas. Sifat-sifat suatu material dilihat dari
kemampuan menerima perlakuan dari luar pada umumnya dapat digolongkan atas sifat mekanik, kimia, termal, listrik dan optiknya.
1. Sifat Mekanik
Yang disebut sifat mekanik ialah sifat bahan bilamana dipengaruhi gaya dari luar, yaitu : kekuatan tarik, kuat bengkok, kekerasan, kuat pukul, kuat geser, dan lain-lain.
Sering pula dimasukkan sifat teknologi dari material ialah mampu mesin, mampu cor dan sebagainya. Untuk lebih jelasnya berikut akan dijelaskan lebih detail.
• Sifat dapat ditempa dan sifat dapat diregang
Logam digambarkan sebagai sesuatu yang dapat ditempa (dapat dipipihkan menjadi bentuk lembaran) dan dapat diregang (dapat ditarik menjadi kawat). Hal ini karena kemampuan atom-atom logam untuk menggelimpang antara atom yang satu dengan atom yang lain menjadi posisi yang baru tanpa memutuskan ikatan logam.
• Kekerasan logam
Penggelimpangan lapisan atom antara yang satu dengan yang lain ini dihalangi oleh batas butiran karena baris atom tidak tersusun sebagai mana mestinya. Hal ini mengakibatkan semakin banyak batas butiran (butiran-butiran kristal lebih kecil), menyebabkan logam lebih keras. Untuk mengimbangi hal ini, karena batas butiran merupakan suatu daerah dimana atom-atom tidak berkaitan dengan baik satu sama lain, logam cenderung retak pada batas butiran. Kenaikan jumlah batas butiran tidak hanya membuat logam menjadi semakin kuat, tetapi juga membuat logam menjadi rapuh.
• Pengontrolan ukuran butiran Kristal
Bagian logam yang murni dapat dikontrol ukuran butiran kristal melalui perlakuan panas atau melalui pengerjaan logam. Pemanasan logam cenderung untuk mengocok atom-atom logam menjadi susunan yang lebih rapi, penurunan jumlah batas butiran, dan juga membuat logam lebih lunak. Pembantingan logam ketika logam tersebut mendingin cenderung untuk memhasilkan butirn yang kecil. Pendinginan membuat logam menjadi keras. Untuk memperbaiki kinerja ini, kamu dapat memanaskannya lagi.Kita juga dapat memutuskan susunan yang atom teratur melalui penyisipan atom yang memiliki ukuran sedikit berbeda pada struktur logam. Alloy seperti kuningan (campuran tembaga dan seng) lebih keras dibandingkan logam asalnya karena ketidakteraturan struktur membantu pencegahan barisan atom tergelincir satu sama lain.
2. Sifat Kimia
Meliputi ciri-ciri dari komposisi kimia dan pengaruh unsur terhadap metal (logam).
Beberapa contoh sifat kimia adalah:
• Segregasi dan ketahanan korosi
Logam seperti baja memiliki nilai ketahanan terhadap korosi yang baik, karena memiliki kandungan karbon. Pada suhu kamar logam berwujud padat kecuali raksa (berwujud cair).
• Titik leleh dan titik didih
Logam-logam cenderung memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi karena kekuatan ikatan logam. Kekuatan ikatan berbeda antara logam yang satu dengan logam yang lain tergantung pada jumlah elektron yang terdelokalisasi pada lautan elektron, dan pada susunan atom-atomnya. Logam-logam golongan 1 seperti natrium dan kalium memiliki titik leleh dan titik didih yang relatif rendah karena tiap atomnya hanya memiliki satu elektron untuk dikontribusikan pada ikatan, tetapi ada hal lain yang menyababkan hal ini terjadi, yaitu:
- Unsur-unsur golongan 1 juga tersusun dengan tidak efektif (terkoordinasi 8), karena itu tidak terbentuk ikatan yang banyak seperti kebanyakan logam.
- Unsur-unsur golongan 1 memiliki ukuran atom yang rekatif besar (berarti bahwa inti jauh dari elektron yang terdelokalisasi) yang juga menyebabkan lemahnya ikatan.
3. Sifat Fisik
Sifat fisik adalah sifat bahan karena mengalami peristiwa fisika, seperti adanya pengaruh panas dan listrik. yaitu berat jenis, daya hantar listrik dan panas, sifat magnet dan struktur mikro logam.
• Daya hantar listrik
Logam menghantarkan listrik. Elektron yang terdelokalisasi bebas bergerak di seluruh bagian struktur tiga dimensi. Elektron-elektron tersebut dapat melintasi batas butiran kristal. Meskipun susunan logam dapat terganggu pada batas butiran kristal, selama atom saling bersentuhan satu sama lain, ikatan logam masih tetap ada Cairan logam juga menghantarkan arus listrik, hal ini menunjukkan bahwa meskipun atom logam bebas bergerak, elektron yang terdelokalisasi masih memiliki daya yang tersisa sampai logam mendidih.
• Daya hantar panas
Logam adalah konduktor panas yang baik. Energi panas diteruskan oleh elektron sebagai akibat dari penambahan energi kinetik (hal ini memnyebabkan elektron bergerak lebih cepat). Energi panas ditransferkan melintasi logam yang diam melalui elektron yang bergerak.
4. Sifat Optik
Sifat optik adalah sifat material yang diklasifikasikan berdasarkan responnya
terhadap cahaya. Respon suatu material terhadap cahaya datang adalah memantulkan, menyerap, mentransmisikan, dan membiaskan. Sifat optik logam terdiri dua keadaan yaitu Filled States dan Empty States.
Ketika foton diarahkan pada logam , energi mereka digunakan untuk merangsang elektron ke empty states. Penyerapan foton terjadi di lapisan luar yang sangat tipis sekitar 1 um. Semua frekuensi cahaya tampak yang diserap oleh logam akan
membuat elektron tereksitasi ke empty states yang memiliki energi yang lebih tinggi sehingga akan terjadi transisi elektron.
C. Aplikasi Logam
Umumnya, logam bermanfaat bagi manusia, karena penggunaannya di bidang industri, pertanian, dan kedokteran. Contohnya, merkuri yang digunakan dalam proses klor alkali. Proses klor alkali merupakan proses elektrolisis yang berperan penting dalam industri manufaktur dan pemurnian zat kimia. Beberapa zat kimia yang dapat diperoleh dengan proses elektrolisis adalah natrium (Na), kalsium (Ca), magnesium (Mg),
aluminium (Al), tembaga, seng, perak, hidrogen, klor, fluor, natrium hidroksida, kalium dikromat, dan kalium permanganat. Proses elektrolisis larutan natrium klorida tersebut merupakan proses klor alkali. Elektrolisis larutan NaCl menghasilkan natrium hidroksida di katode (kutub positif) dan gas klor di anode (kutub negatif). Pada industri angkasa luar dan profesi kedokteran dibutuhkan bahan yang kuat, tahan karat, dan bersifat noniritin, seperti aloi titanium. Sebagian jenis logam merupakan unsur penting karena dibutuhkan dalam berbagai fungsi biokimiawi. Pada zaman dahulu, logam tertentu, seperti tembaga, besi, dan timah digunakan untuk membuat peralatan, perlengkapan mesin, dan senjata.
Secara umum logam mulia berarti logam-logam termasuk paduannya yang biasa dijadikan perhiasan, antara lain emas, perak, perunggu dan platina. Logam-logam tersebut memiliki warna yang bagus, tahan karat, lunak dan terdapat dalam jumlah yang sedikit di alam, sehingga harganya mahal. Emas dan perak memiliki sifat penghantar listrik yang
