LOGAM DAN PADUAN LOGAM

25/09/2019. Logam dan Paduan Logam. LOGAM DAN PADUAN LOGAM PADUAN LOGAM (ALLOY) Adalah kombinasi dari 2 atau lebih jenis logam, dapat berupa campuran 2 struktur kristalin (besi
 dan   dalam bajakonstruksi) atau larutan padat (misal : kuningan) Paduan logam sengaja dibuat dengan komposisi tertentu agar berubah sifat, sesuai yang dikehendaki. Contoh : • Perak sterling
7,5%  dan 92,5% menjadi perak lebih keras, kuat, ulet dan murah • Kuningan


  dengan maksimail 40% menjadikan kuningan lebih keras, kuat, ulet dengan konduksivitas listrik <  Paduan logam mudah terbentuk bila pelarut dan atom yang terlarut mempunyai ukuran dan struktur ℯ yang sama. 1.

25/09/2019. Contoh : •  −→  = 0,1278   −→  = 0,139  Keduanya sama mempunyai28 elektron subulansi dengan bilangan koordinasi 12  akan menggantikan kedudukan  dalam struktur
 hingga max 40% Larutan padat subtitusi •  & !" (membentuk monel dengan komposisi 0-100%)

 •  & # (membentuk perunggu dengan daya larut terbatas)

 Larutan padat dapat terjadi bila : • Perbedaan ukuran jari-jari atom ≤ 15% • Struktur kristal sama • Valensinya sama Faktor pembatas : • Jumlah atom subtitusi (bukan berat atom subtitusi). Macam-Macam Larutan Padat : 1. Subtitusi tertata • Tidak pernah terjadi pada suhu tinggi, karena agitasi termal cenderung mengacaukan tatanan atom. 2. Subtitusi acak • Kemungkinan suatu unsur menggantikan atom lain adalah sebanding dengan persentase atom unsur dalam paduan. 3. Interstisi • Dapat etrjadi bila ada atom-atom kecil yang dikelilingi atom-atom besar Contoh :  dalam  Pada ' > 912)  struktur
 memungkinkan adanya lubang sisipan yang agak besar dan dapat ditempati atom Pada ' < 912)  struktur
 akan menurunkan daya larut  dalam  karena sisipan yang ada lebih kecil. 2.

25/09/2019. FASA Bagian dari bahan yang memiliki struktur dan atau komposisi tersendiri Contoh : 1. es-air Es
kristal padat Komposisinya sama Air
cairan Batas fasa antara keduanya merupakan diskontinuitas dalam struktur dan merupakan fasa terpisah 2. tembaga yang dilapisi perak  dan sama-sama berstruktur
, tetapi jari-jari atom >  sehingga batas fasanya hampir sempurna pada suhu ruang Umumnya dua fasa bahan memiliki perbedaan yang menonjol dalam struktur maupun komposisi Contoh : Polimer yang diperkuat dengan fiberglass Namun adapula yang telah kehilangan perbedaan antar fasa tersebut bahkan membentuk larutan Contoh : gula yang larut dalam kopi •  (,-) yang larut dalam  (kuningan) • larutan padat berfasa tunggal larutan (cair/padat)
suatu fasa dengan lebih dari 1 komponen Campuran
bahan dengan < fasa. PADUAN LOGAM : • FASA TUNGGAL contoh :  kawat listrik dari tembaga  alat rumah tangga dari alumunium sifat-sifat paduan fasa tunggal : mengalami peningkatan kekuatan dan kekerasan karena adanya atom-atom terlarut yang menghambat pergerakan dislokasi kristal sewaktu terjadideformasi plastik. Dislokasi tidak dapat bergerak bebas dalam atom-atom paduan sewaktu campuran/impuritas dapat mengurangi daya hantar listrik pada logam, karena adanya atom asing akan mengganggu keseragaman medan listrik dalam kisi kristal daya panas hantar setara dengan daya hantar listrik (penghantanya sama-sama elektron) bila logam murni ditambahkan logam/komponen lain secara sengaja untuk memperbaiki sifat, maka akan terbentuk apduan bila daya larutnya tidak melampaui bila daya larutnya dilampaui paduanya disebut …. 3.

25/09/2019. PEMROSESAN PADUAN FASA TUNGGAL • Pengecoran Dialami sebagian besar logam • Pemurnian secara kimiawi • Pembentukan larutan padat dalam kondisi cair • Pembentukan  Pencetakan sesuai bentuk akhir  Pengerjaan mekanik (batang, kawat, pipa, plat dll) dilakukan pada ' ≫ karena bahan lebih lunak, ulet, tidak mudah patah dan energi deformasi yang dibutuhkan <<. PADUAN LOGAM NON BESI Pembuatan paduan logam diarahkan untuk memenuhi beberapa sifat berikut, tergantung pada pemakaiannya : • Ketahanan korosi • Kemampuan dilas, dibentuk dan diberlakukan dengan mesin • Kesesuaian dengan spesifikasi desain • Kompatibel dengan peralatan yang ada Faktor yang dipertimbangkan dalam pemilihan bahan konstruksi : • Kemudahan pengiriman dan waktu yang diperlukan • Biaya fabrikasi dan pemeliharaan • Harga bahan dibandingkan dengan R.O.I (Reurn of Investment) ALUMUNIUM DAN PADUANNYA Sifat fisis alumunium : • BM 26,97 • Densitas (g/cc) 2,7 • Titik leleh (99,66%) 6580C • Elastic limit 3-4 ton/in2 • Max. stress 5-10 ton/in2. 4.

25/09/2019. • Kekuatan (stregth) Menurun drastis pada suhu > 1500C, sehingga suhu maksimal yang diijinkan untuk pemrosesan dingin 2000C • Banyak digunakan karena sifatnya yang ringan, kuat dan tahan pengaruh bahan-bahan kimia • Diproduksi secara komersil dengan kemurnian sangat tinggi dalam bentuk silinder batangan, pipa, lembaran • Konduktivitas termal ℓ = 60% 2 Banyak digunakan untuk alat-alat perpindahan panas dan listrik Paduan alumunium mempunyai karakteristik mekanik yang lebih baik, misal : • Paduan yang ditempa dengan panas
tensile strength 1600033000 " • Paduan yang dianil (annealed)
83000 ". Ketahanan korosinya : • ℓ relatif tahan korosi pada kondisi atmosferik (udara bersih maupun yang menjadi buangan industri) • Meskipun tahan terhadap 3!4 pekat (> 82%) dan 3 #45 99%, beberapa asam mineral lain dapat mengkorosi ℓ • ℓ tidak tahan terhadap ! 43 pekat, tetapi relatif tahan terhadap ! 43 encer • Garam dari asam kuat dan basa lemah hanya sedikit berpengaruh • ℓ tahan terhadap asam asetat pekat, semua asam lemak (kecuali asam formiat), fenol, naftol, alkohol,, 3!4 encer dan uap nitrat (kecuali bila ' >) • 

  ℓ lebih tidak tahan korosi dibanding ℓ murni. 5.

25/09/2019. TEMBAGA DAN PADUANNYA Sifat fisis tembaga : BM 63,55 Densitas (g/ml) 8,93 Titik leleh 10620C Konduktivitas termal 0,918 cgs unit Elastic limit 10-19 ton/in2 Max. stress 15-24 ton/in2 Elongation (regangan) 5-50 pada 2 in Tembaga diproduksi komersial dalam bentuk lembaran, batang, pipa, silinder. Penyambungan dilakuka degan las dan pematrian • Tembaga untuk konstruksi mempunyai kemurnian 99,3% dengan sedikit impuritas  0,3-0,5% • Banyak digunakan utuk alat penukar panas. Nilai 6 (kondisi termal)  = 27
ℓ Ketahanan Korosi : • Tahan terhadap pengaruh 3 #45

 3 443 encer tanpa adanya udara, alcohol, minyak esensial dan bermacam cairan organic yang bersifat netral. • Sangat rentan terhadap asam pengoksidasi, 32ℓ, 3!4

 !3. Paduan  ∶ • Kuningan ( − ) dengan max 15%  bersifat liat. Dengan kadar  < 20% memiliki ketahanan korosi yang sama dengan  tetapi tensile strength-nya > . dengan kadar  20-40% ketahanan korosinya <, cenderung mudah terkena karat ringan dan dezincfication (terutama bila ada !3) • Perunggu ( − #) Sifat mekanis mirip denga kuningan Sifat korosinya mirip dengan kuningan denga kadar Z > (kecuali bahwa perunggu tahan terhadap regagan) • Perunggu dengan paduan ℓ

 #" banyak digunakan di Indonesia karena kuat dan tahan korosi • Cupronickel ( − !") Mengandung 10-30% !" Mempunyai ketahanan korosi paling besar dibanding paduan  yang lain Tahan terhadap pengaruh air larut Banyak digunakan untuk pipa 39. 6.

25/09/2019. PADUAN LOGAM NON BESI Pembuatan paduan logam diarahkan untuk memenuhi beberapa sifat berikut, tergantung pada pemakaiannya : • Ketahanan korosi • Kemampuan dilas, dibentuk dan diberlakukan dengan mesin • Kesesuaian dengan spesifikasi desain • Kompatibel dengan peralatan yang ada Faktor yang dipertimbangkan dalam pemilihan bahan konstruksi : • Kemudahan pengiriman dan waktu yang diperlukan • Biaya fabrikasi dan pemeliharaan • Harga bahan dibandingkan dengan R.O.I (Reurn of Investment) ALUMUNIUM DAN PADUANNYA Sifat fisis alumunium : • BM 26,97 • Densitas (g/cc) 2,7 • Titik leleh (99,66%) 6580C • Elastic limit 3-4 ton/in2 • Max. stress 5-10 ton/in2. • Kekuatan (stregth) Menurun drastis pada suhu > 1500C, sehingga suhu maksimal yang diijinkan untuk pemrosesan dingin 2000C • Banyak digunakan karena sifatnya yang ringan, kuat dan tahan pengaruh bahan-bahan kimia • Diproduksi secara komersil dengan kemurnian sangat tinggi dalam bentuk silinder batangan, pipa, lembaran • Konduktivitas termal ℓ = 60% 2 Banyak digunakan untuk alat-alat perpindahan panas dan listrik Paduan alumunium mempunyai karakteristik mekanik yang lebih baik, misal : • Paduan yang ditempa dengan panas
tensile strength 1600033000 " • Paduan yang dianil (annealed)
83000 ". 7.

25/09/2019. Ketahanan korosinya : • ℓ relatif tahan korosi pada kondisi atmosferik (udara bersih maupun yang menjadi buangan industri) • Meskipun tahan terhadap 3!4 pekat (> 82%) dan 3 #45 99%, beberapa asam mineral lain dapat mengkorosi ℓ • ℓ tidak tahan terhadap ! 43 pekat, tetapi relatif tahan terhadap ! 43 encer • Garam dari asam kuat dan basa lemah hanya sedikit berpengaruh • ℓ tahan terhadap asam asetat pekat, semua asam lemak (kecuali asam formiat), fenol, naftol, alkohol,, 3!4 encer dan uap nitrat (kecuali bila ' >) • 

  ℓ lebih tidak tahan korosi dibanding ℓ murni. TEMBAGA DAN PADUANNYA Sifat fisis tembaga : BM 63,55 Densitas (g/ml) 8,93 Titik leleh 10620C Konduktivitas termal 0,918 cgs unit Elastic limit 10-19 ton/in2 Max. stress 15-24 ton/in2 Elongation (regangan) 5-50 pada 2 in Tembaga diproduksi komersial dalam bentuk lembaran, batang, pipa, silinder. Penyambungan dilakuka degan las dan pematrian • Tembaga untuk konstruksi mempunyai kemurnian 99,3% dengan sedikit impuritas  0,3-0,5% • Banyak digunakan utuk alat penukar panas. Nilai 6 (kondisi termal)  = 27
ℓ Ketahanan Korosi : • Tahan terhadap pengaruh 3 #45

 3 443 encer tanpa adanya udara, alcohol, minyak esensial dan bermacam cairan organic yang bersifat netral. • Sangat rentan terhadap asam pengoksidasi, 32ℓ, 3!4

 !3. 8.

25/09/2019. Paduan  ∶ • Kuningan ( − ) dengan max 15%  bersifat liat. Dengan kadar  < 20% memiliki ketahanan korosi yang sama dengan  tetapi tensile strength-nya > . dengan kadar  20-40% ketahanan korosinya <, cenderung mudah terkena karat ringan dan dezincfication (terutama bila ada !3) • Perunggu ( − #) Sifat mekanis mirip denga kuningan Sifat korosinya mirip dengan kuningan denga kadar Z > (kecuali bahwa perunggu tahan terhadap regagan) • Perunggu dengan paduan ℓ

 #" banyak digunakan di Indonesia karena kuat dan tahan korosi • Cupronickel ( − !") Mengandung 10-30% !" Mempunyai ketahanan korosi paling besar dibanding paduan  yang lain Tahan terhadap pengaruh air larut Banyak digunakan untuk pipa 39. TIMBAL DAN PADUANNYA Sifat fisis : BM 207,22 3 Densitas (lb/in ) 0,41 Spesific heat 0,03 Titik leleh 3250C Tensile stregth 1800 lb/in2 (cost) 00 tlb/in2 (rolled) Timbal yang banyak digunakan di industry dikenal sebagai “chemical lead” dg kemurnian 99,99% da impuritas , #:, , , , !", , # Paduan ;: : Hard lead/regulus lead
Paduan ;: − ℓ dengan 6-12% #: % #: Tesile Strength (ton/in2) 6-8 2,5 8-10 3,5 10-12 3,7 12 4,0. 9.

25/09/2019. Penggunaan : • Value, pompa, ejector untuk asam Ketahanan korosi : • Kurang tahan terhadap korosi dibanding timbal murni • Cocok utuk 3 #45 dengan densitas < 1,6 • Sejumlah kecil

  dalam asam meningkatkan ketahanan korosi Aplikasi Penggunaan : • Vessel yang digunakan pada ' >, non isothermal atau vakum
baja berlapis ;: • Koil pemanas
tembaga berlapis ;: (ekstern). Faktor pengaruh yang berpengaruh terhadap penggunaa ;: sebagai bahan konstruksi : • Temperatur • Konsentrasi • Jenis paduan dan kualitas timbal • Keberadaan 4 • Derajat abrasi/erosi • Adanya impuritas Timbal mempunyai ketahanan korosi tinggi bila dilapisi dengan film tertentu : • Garam ;: seperti ;:#45 , ;:4 , ;: ;45  (sangat tidak larut) • Sebaiknya bila pelapisnya dari garam yang larut seperti ;: !4  , ;: 3 44  , ;:< korosi terjadi sedikit demi sedikit karena lapisan film yang tipis tidak efektif mencegah korosi • Bila lapisan film yang tak larut mengalami erosi/abrasi, atau logam dilapisi dengan campuran garam yang saling larut, maka ketahanan korosi akan menurun • - ∶ 3!4 encer dapat bereaksi dengan ;: membentuk ;: !4 . 10.

25/09/2019. NIKEL DAN PADUANNYA • Sifat fisis nikel : BM 58,69 Densitas 8,9 gr/cc Specific heat (20-4000C) 0,130 Konduktivitas termal 0,14 cgs unit Modulus elastisitas 29.106 psi Titik leleh 14550C • Nikel yang diproses dengan pengerjaan dingin merupakan logam yang paling mudah dibengkokkan • Nikel juga dapat dilas, dituang, dipatri, dianil, dilapis !" dapat digunakan untuk bahan kaustik (tanpa ada belerang) !" tidak sesuai untuk 2ℓ, = 4> , borax dan cyanida !" dapat mencegah diskolorisasi dan kontaminasi pelarut yang mengandung 2ℓ, serta phenol !" banyak digunakan utuk industrinmakanan, tinta, perekat, minyak, farmasi, pulp, pelarut dll. • Ketahanan korosi : !" tahan korosi yang disebabkan 3ℓ hingga konsentrasi 15% pada ' kamar degan sedikit uap air tetapi dengan kenaikan konsentrasi, ', atau aerasi
korosi meningkat cepat !" mudah terkorosi 3 ;45 !" tahan terhadap 3 443 dingin < 20% tetapi tidak tahan terhadap dalam kondisi panas dan konsentrasi >. Hal yang sama berlaku untuk as sitrat, tartrat, makat, formiat, laktat dan oksalat. 11.

25/09/2019. Paduan Nikel • Monel - 67 % Ni – 30 % Cu dengan Fe, Mn, C - Monel bersifat liat dan tangguh sehingga mudah dibentuk dan disambung. - Tahan korosi terutama pada lingkungan yang reduktif dibandingkan pada lingkungan oksidatif. - Cocok untuk H2SO4 encer (800C), H3PO4 murni pada T biasa tanpa adanya Fe, NO3 dan Cl. - Tahan terhada HF hingga konsentrasi 92 %, 1150C - Tidak sesuai untuk HCl > 5 % pada T< - Keberadaan SO2 harus diimbangi dengan penurunan suhu proses agar korosi tidak terjadi Penggunaan : - Rotary drier, evaporator, pengangkutan NaCl, sudu-sudu pengaduk dll.. • Sifat Fisis Monel  Densitas  Titik leleh  Spesific Heat  Modulus elastisitas  Konduktivitas termal Nikhrom - Paduan 20 % Cr dan 80 % Ni - Penggunaan sebagai kawat pemanas listrik. -. 12.