1551_Soal Soal Pengetahuan Bahan Dan Pengujian Bahan

?

I

JA -- - J. I

'1"',-1.

Ll_

Soal-soal

Pengetahuan Bahan dan

Pengujian

Bahan

Wolfgang

Weiszbach,

Uwe

Bleyer,

Manfred

Bosse

PUSTAKA SINAR HARAPAN

I

Perpustakaan Nasional WOt.FGA}IG

Terbitan (KDT)

Soal-soal pengetahuan bahan dan pengujian bahan/Wolfgang, LIwe Blcycr, Manfred Bosse ; diterjemahkan dari bahasa Belanda oleh Rochyati

Joedodibmto ; editing, Begjo Habsoro. _- Jakarta : Pustaka Sinar Harapan,

1993.

86 hlm. : ilus. ; 21 cm.

Judul asli : Vraagstukken materialenkennis en materiaalbeproeving. ISBN 979-416-234-5

KATA

PENGAIYTAR

Pada beberapa mata pelaj aran dasar lain, cara yang lazim digunakan adalah membahas soal dan jawaban yang berangsur-angsur

se-makin

sukar, sehingga bahan pelajarannya dikuasai oleh siswa.

Dengan demikian siswa itu juga mengerti soal-sbal jenis mana yang

dapat diselesaikan dengan apayang telah dipelajarinya.

Dengan kumpulan pertanyaan dan soal-soal dalam buku

ini,

maka

untuk

mata

pelajaran Pengetahuan

Bahan, hal ini juga

telah dimungkinkan.

Dengan demikian untuk mata pelajaran Pengetahuan Bahan, buku

ini

menyajikan suatu sistem belajar-mengajar yang sangat sesuai,

baik dalam penyajian bahan pelajaran maupun untuk mempelajari

dan menguasainya.

Dengan berbagai pertanyaan dan soal

di

dalam

buku

ini,

maka kepada siswa yang bekerja secara

teratur

dan terarah, disediakan

kemungkinan

untuk

mencapai

hasil

studi yang diinginkan secara

lebih pasti dan lengkap.

Untuk tujuan

tersebut, maka bab-bab dalam buku pelajaran dan

buku soal-soal ini dibahas dengan urutan yang sama (lihat daftar isi).

Dengan demikian, maka pada setiap pertanyaan siswa tidak hanya mendapatkan jawabannya dengan cepat, tetapi sekaligus juga

selu-ruh bahan pelajaran yang berhubungan dengan pertanyaan

itu.

Untuk

kritik

dan saran, kami mengucapkan terima kasih sebelum

dan sesudahnya. Akhirnya bagi semua yang menggunakan buku

ini

kami ucapkan selamat mencapai hasil yang gemilang.

1. Bahan-Pengujian. I. Judul. II. Bleyer, Uwe. lV. Yudodibmto, Rokhyati. V. Habsoro, Begio.

Bosse, Manfred.

620.1 1

Pemrakarsa penerbitan buku-buku politeknik ini adalah:

Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik, Departemen Pendidikan dan Kebu-dayaan; Stork Demtec bv, Nederland; PT Stork Demtec Indonesia; Yayasan Dharma Bhakti ASTRA, Soedarpo Corp.; Penerbit harian umum Szaro Pembaruan; Pustaka Sinar Harapan.

SOALSOAL PENGETAHUAN BAHAN DAN PENGUJIAN BAI{AN

Pengarang: Wolfgang Weiszbach, Uwe Bleyer, Manfred Bosse 0I/PKS/g3

Desain sampul oleh Tim PSH

Judul Asli Bahasa Jermat Aufgabenmrnmlung Vlerhtoflhunde und Werkstoffprufung

Judul Bahasa Belanda: Vraagstukken Materialenkennis en

Materiaa.lbeproeuing

Tecnische Uitgeverij De Vey Mestdagh bv, 1981

Hak terjemahan Indonesia pada Pustaka Sinar Harapan

Diterjemahkan dari bahasa Belanda oleh Dr. Rochyati Joedodibroto Editing teknis oleh Ir. Bagio Habaoro, MSMAE

Editing bahasa oleh PSH

t)/

o48

_/0D

/f/

_fg

DAFTAR,

ISI

1.

PENGETAHUAN

DASAR.

1.2.

Sifat-sifat

Bahan

13

1.3.

Pengetahuan

Dasar

dari Ilmu

Logam

13

1.3.1.

Penggolongan Logam dan Jumlah

Terdapatnya...

13

1.3.2.

Sifat-sifat Logam

dan

Ikatan

Logam

14

1.3.3.

Berbagai Jenis

Kisi Kristal

Logam

15

1.3.4.

Terjadinya

Struktur...

16

1.3.5.

Penggunaan

Kalor

Pengkristalan untuk Analisa

Termal...

17

1.3.6.

Pengaruh

Struktur Kristal

pada Sifat-sifat

Mekanis ...

L.3.7.

Penguatan

D;;;

...:...

1.3.8.

Rekristalisasi...

1.4.

Paduan Biner

1.4.1.

Peraturan Umum

L.4.2.

Terjadinya Sebuah Diagram Keadaan

(Diagram Fasa)...

1.4.3.

Cara Membaca Diagram Keadaan

1.4.4.

Sifat-sifat umum paduan dari golongan

I

...

1.4.5.

diagram keadaan dari golongan dasar

II

(sistem :

kristal

campuran).

L.4.6.

Sifat-sifat umum dari suatu struktur

kristal

campuran

Petuqiuk

untuk

Pemakai

.

Buku

pelajaran

dan

kumpulan pertanyaan serta soal untuk

mempelajari masalah

ini,

_{merupakan satu kesatuan dan sali}rng

melengkapi.

o

Pembagian soal dan _{pertanyaan-pertanyaan untuk belajar dibagi}

ke

dalam bab-bab

dan

pasal-pasal yang sama seperti dalam

buku ajar.

.

Namun untuk beberapajawaban perlu dipelajari juga pasal dari

bab yang'lain'.

.

_Jawaban

_untuk

_{pertanyaan dan tugas dapat diberikan secara}

singkat; jawaban

jangan

sekali-kali

menjadi karangan' atau

'ceritera'.

Soal-soal umumnya mengikuti teks dalam buku ajar; oleh sebab

itu

maka siswa dapat mempelajari kedua

buku,

buku ajar dan buku pertanyaan bersama-sama.

Pada _{pertanyaan kadang-kadang terdapat petunjuk} (biasanya _di

antara kurung) mengenai luasnya isi jawaban yang diharapkan.

13

t7

20 2L 2L 21 23 24 24 25 26 at 2.1. 2.2.

PADUAN

BESI

KARBON.

27

Grafik Pendinginan dan Bentuk

Kristal

Besi

Murni...

27

2.3. 2.3.t. 2.3.2. 2.4. 2.4.L. 2.4.2. 3.

Diagram Besi Karbon ...

Pembekuan

Perubahan dalam keadaan Padat dan Pembentukan

Perlit

Sifat-sifat Paduan Baja dan Paduan Besi yang

Ber-gantung pada Kadar Karbon dan Pengotoran ...

Pengaruh Karbon

Pengaruh Pengotoran dan Pencampuran

PEMBUATAN

BESI MENTAII

DAN

BA,IA

Produksi Baja ...

Pembekuan Baja ...

4.

PERI,AIruAN

PANA,S

PADA

BAJA

30

30

31

4.4.2.

Perlakuan

Panas

51

4.4.3. Arti

dan Penerapan dari Pengerasan Endapan.

...

52

4.5.

Cara-cara Khusus untuk Memperkeras

Permukaan....

52

4.5.L.

Umum

52

4.5.2.

Pengarbonan...

53

4.5.3.

Penitroan

54

4.5.4.

Pengerasan Permukaan dengan Pemanasan Setempat

dan Pengejutan

...

54

4.5.5.

Cara-cara

Lain untuk

Mendapatkan Lapisan Per-mukaan

yang

Tahan

Aus...

... bb

JD 35 JI 3.6. 56 56 57 58 59 59 61 61 61 5.4. 39 39 40 43 43 43 43 44 44 45 45 46 46 47 48 49 50 50 b. 5.1. 5.2. 5.5. 5.6.

BAHAN

COR

BESI

Ikhtisar

dan Pengelompokan

Baja Cor

Besi Cor PIat... Besi Cor Nodular

Besi Cor Tempa

5.3.

Pembentukan

Struktur

dan

Grafrt...

57

4.t.

4.2. 4.2.1_ 4.2.2. 4.2.3. 4.2.4. 4.2.5. 4.2.6. 4.3. 4.3.1. 4.3.2. 4.3.3. 4.3.4. 4.3.5. 4.4. 4.4.t. Umum Perlakuan Panas

Perlakuan Panas (Penghalusan

Butir)

Perlakuan Panas Kasar

Perlakuan Panas

Lembut

(Pemanasan Menjadi

Sementit

atau

Berbutir atau Globular)

Perlakuan Panas Tegangan Perlakuan Panas Difusi

Perlakuan Panas Rekristalisasi ...

Pengerasan dan Pemuliaan ...

Mekanisme

Proses Pengerasan Pengerasan Tembus

Perubahan

Bentuk

oleh Pengerasan

dan

Tindakan Pencegahannya ...

Pemuliaan

Pengerasan Endapan

6.

BAJAPADUAN

6.1.

_,

Umum

6.2.

Pengaruh lJnsur-unsur Paduan pada

Struktur

dan Pada

Diagram

Fe-C...

6.3.

Pengaruh lJnsur-unsur Paduan pada Ketahanan Korosi Baja

...

...,r.!...

51

51

Mekanisme dalam

7.

LOGAM.LOGAMBI]KANBESI...

'7-1..

IJmum

7.2.

Penamaan dan Petunjuk dari Logam- logam NF dan

Paduannya (Kodifikasi)

7.3.

Aluminium

7.3.1.

Terdapatnya dan Cara Memperolehnya ...

7.3.2.

Sifat-sifat dan Penerapan dari

Aluminium

Murni

...

7.3.3.

Paduan Aluminium-Pengaruh dari Unsur-unsur

Paduan

7.3.4.

Ikhtisar

dari Paduan-paduan Aluminium

7.3.5.

Pengerasan Endapan Paduan Aluminium

7.4.

Tembaga

7.4.2.

Sifat-sifat dan Penerapan Tembaga

Murni

7.4.3.

Paduan Tembaga; Umum

METALIJRGI SEBBIII(, LOGAM

SINTER

69

KOROSI DAN

PERLINDI]NGAN TERIIADAP

KOROSr...

70

BAITAN

BUATAN/SrNIETrK..

... 72

10.1.

Umum

10.2.

Terjadinya Makro-molekul ...

10.3.

Struktur

Molekul dan Pengaruhnya pada Sifat-

sifat..

74

10.4.

Pengaruh Penambahan...

10.5.

Pengeras Termo (Iermoset)

10.6.

Termoplast

11.

PENGUJTAN

BAHAN...

...---.... 79 64 64 64 1 1.1.

tt.2.

11.3.

tl.4.

11.4. 1.

tl.4.2.

11.6.

Tujuan dari Pengujian Bahan

Penelitian Sifat-sifat Khas Bahan ...

Pengukuran Kekerasan ...'...

Uji

Kekuatan dengan Beban Statis Gejala Patah Umum

Uji

Tarik

Uji

Kekenyalan 79 79 79 81 81 82 65 65 65 66 67 67 68 68 68 83 8. 9. 10. 72 72 75 76 77 11

1.

PENGETAIIUAN

DASAR

1.2.

Sifat-sifat

Bahan

Tujuan: Siswa harus

dapat

menyebutkan

sifat-sifat

bahan

yang terpenting, dapat

memba-ginya

menjadi empat golongan

dengan conto h- conto h sede r hana, dapat mene ranghan bagaimana

sifat-sifat

itu

berhaitan dengan

empat

ciri dari struktui

dalam-nya.

1)

Sifat-sifat bahan dapat

diba-gi dalam empatgolongan

uta-ma.

Sebutkan

golongan-go-longan tersebut dan berikan

untuk

setiap golongan dua sifat sebagai contoh !

2)

Sifat-sifat tersebut dapat

di-terangkan

dari

struktur

dalam, yang dapat

ditentu-kan

dengan empat

ciri

pe-ngenal. Ciri pengenal mana-kah itu?

3)

Untuk sesuatu

zat,

ciri

pe-ngenal manakah yang dapat

kita pengaruhi dalam

batas-batas tertentu ?

4)

Denganapa

kitadapatmeng-ubah

struktur

halus

(kisi

atom) sesuatu bahan terten-tu, misalnya besi (a, b)?

5)

Di

antara empat

ciri

penge-nal

dasar,

yang

manakah

yang

paling

berpengaruh pada sifat-sifat

mekano-tek-nologis suatu bahan ?

6)

Periksalah, bagaimana satu

sifat tertentu

berubah,

jika

struktur dari

contoh-contoh bahan yang disebut di bawah

ini

diubah ?

Contoh: Beton bertulang dengan

besi

sedikiVbanyak (kekuatan

bertambah):

a.

isipensildari:grafiUgrafit

dengan banyak lempung

b.

termoplast:

murni/de-ngan serat gelas

c.

lapisan rem dengan: ka-dar logam rendah/tinggi

d.

baja sinter dengan: pori

sedikiUbanyak

e.

logam keras disinter

de-ngan: wolfram karbida

1.3.

Pengetahuan

Dasar

dari Ilmu

Logam

1.3.1.

Penggolongan

Logam

dan

Jurrlah

Terdapat-nya

Tujuan:

Sisua

harus

dapat

menyebutkan

3

syarat penting

yang harus dipenuhi bahan

gam. Selain

itu ia

harus dapat

menggolonghan ba han- bahan

tersebut dengan

tiga

cara yang

biasa digunakan,

dan

berikan

contoh-contohnya.

1)

Apakah syarat-syarat

pen-tingyang harus dipenuhi

ba-han logam, dan juga produk

yang dibuat

daripadanya

a.

dapat

bemmur

panjang

(tahan lama)

b.

dapatmenjalankanfung-sinya

c.

tidak terlalu mahal ?

Logam-logam dibagi dalam 2

golongan berdasarkan

keta-hanannya terhadap

penga-ruh kimia. Sebutkan dan

beri-kan

dua contoh

untuk

ma-sing-masing golongan ! Logam-logam

dibagi

dalam

tiga

golongan berdasarkan massa

jenisnya.

Sebutkan

dan berikan dua contoh

un-tuk masing-masing golongan !

Logam-logam

dibagi

dalam

tiga

golongan berdasarkan

sifat

termisnya

(titik

leleh).

Sebutkan dan

berikan

dua

contoh untuk masing-masing golongan !

Dua

logam yang manakah yang paling banyak terdapat

di

kulit

bumi?

1.3.2.

Sifat-sifat

Logarn rlnn

Ikatan

Logam

Tujuan: Siswa harusdapat meng-gam b ar han b ag a imana te rj ad i n

-ya ihatan logam, dan juga fungst

dari

elehtron-ualensinya, serta gaya-gaya yang bekerja,

dan

si-fat-sifat

bahan

yang dapat

di-haraphan sebagai akibatnya.

1)

Perbedaanpentingmanakah yang ada antara awan

elek-tron

logam

dari

atom logam

dan atom metaloida (bukan

logam)?

Mengapakah atom-atom

lo-gam mempunyai

kecende-rungan

untuk

berkaitan

de-ngan atom lainnya ?

Bagaimanakah

perubahan

muatan atom

jika

me-lepaskan elektronnya ?

Bagaimanakah

kelakuan

dari

elektron-valensi dalam suatu logam ?

Gaya-gaya apakah yang

be-kerja di dalam logam ?

Bagaiman akah ikatan logam

terjadi ?

Apakah yang anda ketahui

dalam ilmu logam mengenai

kisi ruang atau kisi

kristal

?

Pada suhu

tertentu

antara

ion-ion logam terdapat

jarak

rata-rata l":

a.

Bagaimanakah

perban-dingan antara gaya

tarik

dan gaya tolak ?

b.

Bagaimanakah

jarak

l"

berubah,

jika

panas

diberikan ?

9)

Apakah pengaruh

pemanas-an

pada gaya

tarik

antara

partikel,

dan

dengan cara

manakah

hal

ini

diman-faatkan?

10)

Apakah dasar

dari

sifat

hantar listrik yang tinggi dari logam dibandingkan dengan

metaloida ?

11) Apakah pengaruh kenaikan

suhu pada kehantaran

listrik

dari logam-logam ? Jelaskan

mengapa.

12) Berlawanan dengan

rnisal-nya kristal garam atau

kwar-sa,

dalam batas-batas

ter-tentu kita dapat membentuk logam dingin

(misalnya

de-ngan penarikan

dalam).

Terangkan gejala ini dengan

bantuan perbedaan jenis

ika-tan !

13) Apakah pengaruh dari

tata-letak-dalam ion-ion

logam

setelah patah pada

kenam-pakan

luar

dari

bidang

pa-tah?

1.3.3.

Berbagai

Jenis Kisi

Kristal

Logam

Tujuan: Siswa harus dapat

me-neranghan

struhtur

dari

empat jenis kristal yang paling penting (urutan

_dari

_{lapisan atom,}

ang-ha

hoordinat, nama,

susu.nan

atom dan sel satuan);

ia

harus

dapat

memberihan perbedaan

ant ara kri stal se sungg uhny a dan

hristal

ideal, apa pengaruhnya

terhadap sifat-sifat serta

sifat

pengerjaannya.

1)

Apakah yang dimaksud

de-ngan'kisi

kristal'?

2)

Apakahyangmerupakan kisi

kristal yang terpenting yang

terdapat pada logam ?

3)

Sifat-sifat

mekanis

terpen-ting

manakah yang tergan-tung dari kisi

kristal

?

4)

Pertanyaan-pertanyaan

ser-ta soal-soal

berikut

ada kai-tannya dengan kisi

heksago-nal:

a.

Apakahyangmenjadiciri

kisi kristal dengan

susun-an atom paling rapat ?

b.

Berapakah

jumlah

atom

yang berjarak terdekat di

antara atom yang

ber-dampingan dari atom

ma-napun dalam

kisikristal

heksagonal ?

c.

Lapisan-lapisan

atom

yang

manakah

yang

terletak saling

tegak

lurus

di

atas

pada kisi

heksagonal ?

d.

Gambarkan

sel

satuan

sebuah

kisi

heksagonal.

Sebutkan dua jenis logam

'

yangberkisi heksagonal !

5)

Apakah'angkakoordinat'itu?

6)

Apakah'sel

satuan'itu

?

7)

Apakah'konstanta

kisi'itu

?

8)

Pertanyaan dengan soal-soal

berikut berkaitan den gan ki si

kubus berpusat bidan g (kpb) :

a.

Apakah kesamaan

anta-2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) 2) 3) 4) 5)

ra kisi kubus berpusat bi-dang dengan

kisi

heksa-gonal ?

b.

Apakah perbedaan anta-ra keduanya ?

c.

Gambarlah

sel

satuan

dari

kisi kubus berpusat

bidang I

d.

Sebutkanduajenislogam

yang mempunyai kisi

kubus berpusat bidang I

9)

Pertanyaan-pertanyaan

berikut, dengan soal-soal,

ber-kaitan dengan kisi kubus

ber-pusat ruang (kpr):

a.

Tunjukkan

bagaimana

kisi kubus berpusat ruang

itu

dibangun !

b.

Apakah angka koordinat

dari

kisi itu

?

c.

Dari angka koordinat

ini

apakah

yang

dapat di-simpulkan tentang kera-patan dan susunan

atom-nya?

d.

Gambarlah

sel

satuan

kisi kpr!

10) Pertanyaan-pertanyaan dan

soal-soal

berikut

berkaitan

dengan

kisi

tetragonal:

a.

Tunjukkan

bagaimana

kisi tetragonal dibangun !

b.

Apakah

yang dapat

di-katakan mengenai

kera-patan dari susunan atom suatu

kisi

tetragonal ?

c.

Gambarlah

sel

satuan

kisi tetragonal !

1,1) Tatalah keempat kisi

kristal

menurut

urutan

menurun-16

nya kertrpittlrrr tlrrrr susuniul atomnya.

12) Kesalah an-kesalirhirrr k risl,rr I

manakah yang terdapirt, 'l

13)Terangkan

sebab-sehirlr

'vakansi' dan translasi

(per-geseran) dalam suatu kristal ?

14) Apakah dua penyebab

atom-atom

asing menempati kisi

kristal

?

15) Apakah pengaruh terhadap

sifat-sifat

dari

suatu logam

yang ditimbulkan oleh:

a.

tempat-tempat kisi yang kosong (dislokasi)

b.

pergeseran (translasi)

1.3.4.

Terjadinya

Struktur

Tuj uan : S isw a ha rus me nget a hui dasar-dasar

ilmu

logam

menge-nai

pembehuan seperti

penger-jaan

tehnologis

yang

berpe-ngaruh pada hristalisasi.

1)

Apakah yang anda ketahui

mengenai

struktur

?

Dengan cara apakah

struktur

logam dapat terlihat ?

Kapankah

suatu

struktur

primer terjadi,

dan

kapan

struktur

sekunder ?

Apakah yang menyebabkan

peningkatan

pembentukan

kristal

dalam suatu leburan

(a,b) ?

5)

Dua jenis

inti

kristal

mana-kah yang ada ?

6)

a.

Apakah yangdisebut

inti

darijenis

sendiri ?

b.

Apakah

yang

dimaksud

dengan

inti

asing

? Berikan contoh !

7)

Dengan cara bagaimanakah

kita

dapat

meningkatkan

pembekuan demikian rupa,

sehingga

terjadi

struktur

berbutir halus (a,b) ?

1.3.5.

Penggunaan

Kalor

Pengristalan untuk

Analisa

Termal

Tujuan: Siswa harus mengenal

analisa termal,

kegunaannya,

dasar-dasar

ilmu

pengetahuan

logam dan hasil yang berkaitdn

serta

istilah-istilahnya,

begitu

juga

gejala-gejala

_fisika

yang

mempengaru hi pengukuran.

1)

Dua besaran fisika manakah

yang

diukur

pada

analisa

termal ?

Apakah nama

grafik

atau

kurva yan g menggambarkan

hasil

pengukuran

analisa

termal

? Gambarkan

kurva-kurva

itu

secara skematis.

Ketidakteraturan yang

ter-dapat pada grafik-grafik

ini

disebut apa ? Berikan simbol dengan indeks dan artinya!

Penyebab-penyebab apakah

yang mengakibatkan

keti-dakteraturan grafik-grafik

ini

?

Syarat-syarat apakah yang

harus

dipenuhi

sebuah

dan

titik

beku

terukur

pada

,

temperatur yang sama ?

Titikleleh

sengterukurpada

:

420o C,

titik

bekunya

pada

':

418"C. Terangkan mengapa ada perbedaan

ini

!

Apakah nama dari gejala ini? Apakah yang dapat

menye-babkan perubahan

perbeda-an temperatur perbeda-antara

titik-

l

titik

henti A" dan A, ?

Cara

pengerjaan

teknologi

.

manakah yang

memanfaat-

I

kan

gejala penggeseran

ti-

'

tik-titik

henti pada

pendi-

,,

nginan cepat,

untuk

meng-

r

ubah sifat-sifat baja ?

1.3.6.

Pengaruh

Struktur

Kristal

pada

Sifat-sifat

Mekanis

Tujuan: Sisruo

harus

mengeta-hui

bagaimana

kisi

kristal

be-reaksi terhadap gaya-gaya luar,

dan dapat meneranghan arti

tek-stur, anisotropi,

strrrktur

jalur

dan kemungh inan p e rge se ran.

1)

Apakah yang disebut

aniso-tropi ?

Berikan contoh dari sifat

iso-tropi dan anisotropi dari

sua-tu bahan !

2)

Apayangdisebutteksturdan

bagaimanakah pengaruhnya

terhadap sifat-sifat sesuatu

bahan ?

3)

Apakah 6) 7) 8) 2) 3) 9\ 3) 4) 4) 5) perbedaan antara

berserat

dan

tek-ffi

analisa termal agar

titik

leleh

tur

4)

a.

Di

dalam

baja mengapa

terjadi

suatu struktur

tempa berserat ?

b.

Apakah pengaruh

struk-tur

berserat pada

sifat-sifat benda uji (fesf

specj-men) yang

diambil

dari

lempeng

yang

di-canai

menurut gambar berikut?

Nilailah

'kekuatan

_tarik'

dan 'regangan sesudah putus'

(peru-bahanbentuk

pada

uji

tarik)

dari

kedua

benda

uji

de-n gan'l

ebihtin ggi'atau'lebih

rendah'.

benda uji kekuatan tarik tegangan melintang

seJaJar

5)

Pada keadaan tanpa tegang-an

jarak

antara dua bagian dalam

kisi

kristal

adalah l"; gaya tarik-menarik dan gaya

tolak-menolak ada

dalam

keseimbangan.

a.

Apayangakan terjadi bila

dengan

gaya

dari

luar

jarak l" diperbesar ?

b.

Keterbatasan apa yang

berlaku

sehubungan

de-ngan a) dalam

hal

peru-bahan bentuk ?

c.

Arah

gelincir

manakah

yang terjadi karena

keter-batasan

menurut b)

un-tuk

sebuah

kisi

dengan

susunan atom terpadat ?

Setiap

perubahan

bentuk

yang relatifbesar terdiri atas

dua jenis perubahan bentuk.

Apakah nama dari jenis-jenis

ini, dan

bagaimanakah

kita

dapat

membedakannya

de-ngan pengukuran ? Apakah

arti

dari:

a.

ketahanan terhadap

ge-seran,

b.

ketahanan terhadap

pa-tah,

c.

manakah yang paling

besar, a) atau b)?

Untuk

keterangan

dibuat

pergunakanlah bar

berikut

yang

gam-6) 7)

8)

Apakah

yang

dimaksud

dengan 'bidang gelincir' dan

'kemun gkin an pergeseran'

a.

pada umumnya

b.

padakisikubusberpusat-bidang

c.

padakisikubusberpusat-ruang

d.

pada

kisi

heksagonal

seluruhnya terhadap sel-sel

satuan.

9)

Nilailah

kemampuan ber-ubah bentuk dalam keadaan

dingin dengan 'sangat baik',

baik',

dan'sedangl.

kisi atom kp. kpb heks

penilaian

10) Pada gambar berikut tertera dua bidang

atom

dari suatu kisi kristal. Keduanya

meng-alami pembebanan

penarik-an sebagai akibat dari gaya

tarik

vertikal

F. Misalkan F

berangsur-angsur

mening-kat.

Bidang-bidang geseran

terletak

dalam kasus a)

de-ngan sudutkecil searah gaya dan pada kasus b) dengan

su-dut besar Pada kedua kasus

tersebut setiap

kali

satu

lapisan atom

dipisahkan

untuk memperlih atkan

gaya-gaya dalamnya. Dimisalkan

bahwa ketahanan terhadap

pergeseran

dan

ketahanan terhadap patah pada bidang-bidang

kristal

sama besar.

Apa yang

terjadi

dengan bidang

kristal

selama

gaya-gaya tarik bekerja pada kedua kasus tersebut di atas ?

11) Apa perbedaan antara:

a.

translasi

b.

pembentukankembaran Terangkan dengan

derajat penrbahan bentuk.

12)

Dari

apakah

dua kristal

kembar dapat dikenali

di bawah mikroskop ?

13) Logam-logam

tidak

hanya

terdapat dengan

kisi kristal

sederhana,

tetapi

ada juga

logam

yang

sel

satuannya

rumit yang terdiri dari

atom-atom

yang

cukup

banyak.

Sebagai akibatnya kombinasi

sifat-sifat

apa

yang

dipu-nyainya

? Terangkan lebih

terperinci !

1.3.7.

Penguatan

Dingin

Tujuan: Sisruo harus mengenal

sebab dan ahibat daripenguatan

dingin,

serta penerapan

tehnis-nya.

l)

Terangkan

arti'penguatan

dingin' logam dengan

bantu-an perubahan dua sifatmeka-nis penting !

a.

Apakah perbedaan

anta-ra

perubahan

bentuk

dingin

bahan

kristal

tunggal

dengan bahan

polikristal.

b.

Apa akibat

dari

pemblo-kiran

terhadap

pengge-linciran

(translasi) pada

ketahanan

kristal

terha-dap

penggeseran dan

patah,

yaitu

terhadap

saling

penggelinciran,

dan

terhadap

terpisah-nya lapisan- lapisan atom satu terhadap lainnya.

Bagaimanakah derajat

perubahan

bentuk

e

didefinisikan ?

Sebuah lempengan

se-tebal

1,5

mm

dicanai menjadi 0,3 mm.

Berapa-kah

derajat

perubahan

bentuknya ?

Sebuah lempengan

sete-bal

0,2 mm

mengalami

derajat

perubahan

ben-tuk 607o. Berapakah tebal bahan awal?

4)

Buatlah pada palang sumbu

secara skema kurva dari dua

sifat mekanis yang berubah

secara nyata dengan derajat

perubahan

bentuk

yang

semakin meningkat (grafik,

nama, simbol).

Terangkan mengapa

temba-ga yang diubah bentuk secara

dingin

mempunyai

daya

hantar listrik yang lebih jelek

daripada

tembaga

dalam

keadaan lunak ?

Sebutkan beberapa

penerap-an teknis praktis dari

pe-nguatan secara dingin ?

1.3.8.

Rekristalisasi

Tujuan: Sispo

harus

mengetd-hui bagaimana rekristalisasi

ter-jadi

secara internal dan apayang

m emp en garuhi pe r ub ahan st ruk

-tur

serta perubahan

sifat-sifat-nya.

Apa yang disebut'pemulihan

kristal'?

a.

Apakah rekristalisasi

itu?

b.

Apakah

syarat-syarat

terjadinya rekri stalisasi ?

c.

Jelaskan,

pada

tempat-tempat

manakah dalam

struktur rekri stalisasi

itu

mulai ?

Apakah nama grafik dari

be-saran-besaran yang berperan

dalam rekristalisasi,

dan

jenis

diagram apakah

ini

(sehubungan dengan jumlah

variabel) ?

Besar

butir dari

suatu

struktur rekristalisasi dapat

dipengaruhi. Tunjukkan

caranya

dan

bagaimana

hasilnya ?

Apakah

perbedaan antara

pembentukan

dingin

dan

panas;

dan

di

mana

letak

batas antara keduanya?

Apakah

hubungan

antara

laju

rekristalisasi dan

laju

pembentukan pada

penempa-an dpenempa-an pencanaian ? (berlaku

umum pada

pembentukan

panas)

1.4. Paduan

Biner

Tujuan:

Sisruo

harus

mengeta-hui pengertian dasar dari

padu-an biner; dapat menerpadu-anghpadu-an tipe

da sa r dari'camp uran k ristal' dan

'hristal

campuran' dengan

dia-gram keadaan,

struktur dan

si-fat - s ifat nya, dan dapat m ene rdp -kan w aw asan y ang didap at p ada penggabungan dua tipe dasar

ini

pada

suatu sistem

kristal

cam-puran dengan kemampuan

larut

berkurang.

1.4.1. Umum -

Peraturan

Fasa

Tujuan:

Sisuro

harus

mengeta-hui dasar-dasar dari ilmu

padu-an seperti pengertian 'komponen',

'fasa',

'hristal

campuran'

dan

'campuran

kristal',

kemudian

syarat-syarat

terjadinya,

dan

me ngenal pe rbedaan - p er b edaan pohohnya.

1)

Mengapadalamteknikhanya kadang-kadang saja

diguna-kan

logam murni ?

Beri argumentasi yangjelas !

2)

Mengapa

dalam

teknik

hampir selalu dipergunakan

bahan paduan ?

3)

Sifat-sifat manakah dari besi

yang

dapat

diubah

dengan

unsur-unsur paduan ?

Berikan

contoh-contoh dari

praktek !

4)

Apa yang dimaksud dengan

'homponen' suatu paduan ?

3)

a. b. c. 1) 2) I i 2) a

x

q) 3) 4) c) 6) 5) 6)

5)

Terangkan, apakah paduan

itu

campuran

fisika

atau

senyawa

kimia

!

6)

Kombinasi-kombinasi

apa

saja yang mungkin

jika

komponen-komponen paduan

biner

terdiri dari

logam-logam, dan dari sebuah logam

dan metaloida.

Sebutkan

untuk masing-masing sebuah

contoh dari praktek.

7)

Dengan memadu

sebuah logam dan sebuah metaloida

sering terjadi senyawa kimia.

Apakah penyebabnya ?

8)

Jenis-jenis

senyawa

kimia

apakah yang sering terdapat

dalam paduan ?

9)

Bagisuatupaduan, apayang dimaksud dengan'fasa' ?

10) Sebutkan

jumlah

dan nama komponen serta fasa dari:

a-

besi cor kelabu (besi cor dengan lamela grafit)

b.

baja konstruksi

11) Gambarkanlah pada palang sumbu secara skema

grafik-grafik pendinginan dari:

a.

logam murni

b.

logam paduan

c.

bahan amorf

12)

Apakah

perbedaan

antara

grafik

pendinginan dari

logam

murni

dengan logam paduan dan bahan amorf ?

13)

Dalam

ilmu

logam apakah

yang disebut dengan'derajat kebebasan'?

14) Tentukan dengan

pertolong-an peraturan fasa, derajat

ke-bebasan pada tempat-tempat

1, 2 dan 3 (dengan

keterang-an):

a.

untuk logam murni

b.

untuk logam paduan

suhu

15)

a.

Bagaimanakah kelakuan

kompon en-kompon en

paduan dalam kaitannya

dengan kelarutan dalam keadaan cair (3

kemung-kinan) ?

b.

Dari 3 kemungkinan

ini,

manakah

yang

paling

banyak terdapat

pada

bahan

konstruksi

(beri

keterangan) ?

16) Sebutkan dua sistem paduan (jenis dasar) ?

Berikan

contoh

masing-masing.

17) Syarat-syarat apakah yang

harus dipenuhi

komponen-komponen agar dapat mem-bentuk sistem dengan

kristal

campuran ?

18) Syarat-syarat apakah yang

harus dipenuhi

komponen-komponen agar dapat

mem-bentuk sistem dengan

cam-puran

kristal

?

19) Termasuk golongan

campur-an

fisika

manakah

paduan-paduan yang membeku

me-numt

sistem berikut:

a.

campuran

kristal

b.

kristal

campuran

Tunjukkan fasa-fasanya !

20) Apa arti'mampu larut dalam keadaan padat'?

21) Apa

arti

'tidak

larut

dalam keadaan padat'?

1.4.2"

Teiadinya

sebuah

Dia-gram Keadaan

(Dia-gram

Fasa)

Tujuan: Sisruo harus dapat

me-neranghan terjad.inya sebuah

di-agram kead.aan,

dan

dari

seri

grafik pendinginan dapat

mem-buat sebuah _{diagram fasa}

seder-hana.

Gambarkan

grafik

pendi-nginan salah

satu paduan

dari suatu sist6m'campuran

kristal'I

Titik

manakah pada grafik

pendin gin an yangmenunjuk-kan permulaan pembekuan ?

Terangkan !

Bagaimanakah kelakuan

paduan dari

sistem'campur-an kristal' pada pembekuan ?

Dengan

bantuan

grafik-grafik pendinginan

dari

sis-tem timbal-antimon (timbal

keras),

buatlah

suatu

dia-gram keadaan !

) 20 t0 60 80

toov.sb

Mengapa pada sistem

cam-puran kristal atau campuran

dari kristal-kristal

titik

permulaan pembekuan

ber-geser

ke

suhu

yang

lebih

rendah

di

bawah pengaruh

unsur- unsur dalam paduan?

Gambarlah

secara skema

diagram keadaan

sistem

'campuran

kristal'

dengan

komponen

A

dan B,

serta

sebutkan

nama

garis-garis

dan daerah-daerah fasa !

Untuk apakah kita

memper-gunakan

sebuah

diagram

keadaan? 630 600 100 347 247 200 5) 6) 1) 2) 3) 4) ,0 20 30 40 60 80 t00/. sb waktu

114.3. Cara Membaca

Diagram

Keadaan

Tujuan: Siswa dengan bantuan

garis uertikal yang menunjukkan

paduan dalam diagram,

dan garis horisontaldari suhu, harus

dapat

meneranghan

jalannya

pendinginan

_dan

_menunjukkan

fasa-fasa

yang

terjadi

secara

h,uantitatif dan kualit atif.

Pertanyaan-perbanyaan

_berikut

mempunyai

kaitan

dengan

me-kanisme pembekuan paduan

Ll

pada diagram keadaan yang di-gambarkan di bawah

ini

(sistem: campuran dari

kristal-kristal).

100Y. Bi 0/.Ccl

Pada

diagram,

dimanakah

letak permulaan pembekuan dari paduan L1 ?

a.

Fasamanakahyangpada

permulaan

pembekuan

dipisahkan ?

b.

Dalam hal

apa

susunan campuran berubah pada penurunan temperatur ?

Jelaskan!

3)

Paduan

L1

telah

suhu 144"C,

a.

Bagaimanakah

dari sisa cairan

pa?

b.

Apakah yang

terjadi

dengan

komponen-kom-ponen dari sisa cairan

ji-ka pendinginan

dilanju-kan ?

c.

Hitunglah

persen _berat

kristal

Cd dan eutektik !

4)

Gambarlah

dengan skema

struktur

paduan

L1

pada suhu kamar dan tunjukkan

kristal-kristal manakah yang

5)

Bagaimanakah susunan

pa-duan

a.

sebelah

kiri

dari eutektik

b.

sebelahkanandarieutek-tik

6)

Hitunglah persen _berat pada

suhu kamar, darijenis kristal

yang mula-mula dipisahkan,

dan dari eutektik

daripadu-an Lryangterdiri dari 90VoBi

dan L|Vo Cd.

1.4.4.

Sifat-sifat

Umum

Padu-an

dari

Golongan

I

Tujuan: Siswa harus dapat

me-nurunkan

sifat-sifat

umum

de-ng an me m b and ing han log am - lo

-gam

murni

dengan paduan

he-terogen, _{dan dapat meneranghan}

helakuannya

pada

pengecoran, pembub _{utan dan} pembent uhan.

Sifat-sifat

mekanis dan

tek-nologis dari tipe dasar I

(cam-puran

kristal-kristal)

terle-tak

di

antara sifat

kompo-nen-komponen

murninya.

Terangkan !

Bandingkanlah

kelakuan

paduan

di

dekat

susunan

eutektik

dengan kelakuan

komponen-komponen murni pada:

a.

pengecoran

b.

pembubutan

c.

pembentukan dingin

(terangkan)

d.

apa kesimpulannya

ter-hadap metoda

pengerja-an?

Sebutkan

dua

contoh dari

paduan eutektik atau hampir

eutektik yang

dapat

dicor

dengan baik.

4)

Berikanlahpendapatmenge-nai sifat pengecoran dari baja

cor (0,2-0,67o C) dan besi cor

$-47o

C)

berdasarkan

dia-gram besi-karbon (buku ajar

gambar 2.12b).

1.4.5. DiagramKeadaan

dari

GolonganDasarll

(Sis-tem: Kristal

Cam-puran)

Tujuan: Siswa harus dapat

me-ne r ang han j al anny a p end inginan

suatu paduan tertentu dalam

di'

agram keadaan yang diberikan de ng an b ant uan t im b ang an p e ng'

unghit (balans), dan dapat

meng-hitung atau memperkirakan

su-sunan struktur.

t

Gambarlah

grafik

pen-dinginan sembarang paduan

dari

sistem

kristal

campur-an!

Bagaimana kelakuan

pembe-kuan

semua paduan

dari

sistem

ini

?

Dalam

hal

apakah berbagai paduan dari sistem

ini

saling berbeda ?

4)

Gambarlah

dengan skema

diagram keadaan si stem kri

s-tal

campuran

yang

ter-diri

atas

komponen

A

dan

B,

serta

beri.nama

garis-garis

dan

daerah-daerah fasa !

Pertanyaan

berikut

berkaitan

dengan pembekuan

dari

padu-an L1 serta diagram keadaan

(di-agram

kristal

campuran) berikut.

Dalam diagram untuk padu-an ypadu-ang diberikan, dimana-kah letak permulaan

pembe-kuan ?

Fasa manakah yang terpisah

pada permulaan pembekuan?

mencapal susunan ? Menga-1) 2) 3) r) 2) 3) 0 20 a0 60 70 A OO/.Cu ,@ 80 60 .0 g a o%Ni 1) 2) 5) 6) K! fi 24

!

7)

a.

Perkirakan dengan

ban-tuan

'balok'timbangan

teratas

jumlah

dari

se-tiap

fasa

dan

susunan-nya dibanding

dengan paduan L,

b.

Kerjakanjugayangsama

dengan

bantuan

balok

bawah.

Terangkan hasil dari soal 7

a.

Bagaimanakah susunan

dari

semua

kristal

cam-puran

pada

paduan L,

sesudah

pembekuan

lengkap, (terangkan) !

b.

Apakahpersyaratanagar susunan

ini

tercapai ?

c.

Pada pendinginan cepat

perubahan

apa

yang

terjadi pada

kristal

?

10) Bagaiman akah menghindari

segr"egasi

kristal

?

11) Bagaimana

kita

dapat

me-ngeliminasi segregasi kri stal?

12) Dalam

ilmu

logam apakah

yang

dimaksud

dengan

'difusi'?

13) Lima

faktor

manakah yang

berpengaruh pada difusi

?

3)

(berikan juga keterangan) !

1.4.6.

Sifat-sifat

Umum

dari

Struktur Kristal

Campuran

Tujuan:

Dengan

membanding-han logam murni pada paduon

homogen (serba sama), siswa

ha-rus dapat menurunhan

sifat-si-fat umumnya dan juga

kelakuan-nya sewahtu pengecoran, pembu-butan dan pembentuhan.

Mengapakah kekerasan dan

kekuatan

tarik

dari paduan

tertentu'sistem

kristal-cam-puran' mempunyai nilai yang

lebih tinggi

daripada kom-ponen-komponen murninya ?

Bagaimanakah

kelakuan

paduan

dari

'sistem

kristal-campuran'pada:

a.

pembentukan dingin

b.

pengecoran

c.

pembubutan (terangkan

juga)?

d)

metoda pembuatan yang

dapat diterapkan

kare-nanya?

berikan

dua contoh dari

paduan

yang

pembentukan

dinginnya

baik,

dengan

struktur

yang hanya

terdiri

dari

kristal

campuran!

Dalam

rangka

pembuatan

dari bahan-bahan ini,

bagai-mana kita dapat memperoleh

mampu

bubut yang

lebih

baik?

2.

PADUAN BESI.KARBON

21.

Grafik Pendinginan

dan

Bentuk Kristal

Besi

Murni

8) e) , t

j

}

Tuj uan : Sisw a harus dapat meng'

gambar grafik pendinginan

dari

besi

murni,

menyebut

titik-titik

hentinya, menunjukkan

bebera-p a suhu p e rub ahanny a dan pada

bagian marlct.

dari grafik

terda-pat jenis-jenis

kristal

tertentu

yang diketahui.

1)

Gambarlah

secara skema

hasil dari analisa termal besi

murni yang dipanaskan dan

didinginkan secara cepat, dan

sebutkan

nama

titik

henti

serta

titik

perubahan dengan

indeks yang berkaitan !

2)

Tuliskan pada baris teratas

('perubahan')

dari

daftar

di bawah ini, angka 1 - 5

menu-rut

suhu yang menunjukkan

terj adinya peri stiwa berikut:

1.

perubahan

E

-1

2.

perubahan

_T-

cr

3.

perubahan

0-Y

4.

pembekuan

5.

besimenjadimagnit(titik

curie), dan

pada

baris

kedua indeks

dari

titik-titik

perubahan.

Suhu 1536 L402 911 769.c

perubahan titik henti

Gambar pada PertanYaan 7

3)

Gambarkan sel satuan dari

kedua

kisi kristal

besi dan

berikan petunjuk metalogra-fisnya atau namanya.

4)

Besid dan omempunyaikisi

kubus berpusat

Mereka berbedahanya dalam

Tujuan: Slsuro harus dapat me'

nurunkan sifat- sifat _fisika-tekno

-logisbesi

y

dan

adarikisinya,

juga

dapat

menunjukkan dan

menerangh,an daya melarutkan karbon s erta k et e r gantung annY a

pado suhu.

1)

2)

4)

5) Berikan penilaian untuk daya

pembentukan

dingin

besi y

dan cr dengan'sedang','baik' dan 'sangat baik', terangkan mengapa !

Jenis

kristal

campuran apa

yang dapat dibentuk karbon dengan besi dan mengapa ?

Bandingkan pada kedua kisi

kristal besi, besar atom yang

terletak antar ruang

(bola

hitam

dalam gambar), dan

buatlah kesimpulan

menge-nai kelarutan karbon dalam

kisi-kisi itu.

a.

Kisimanakah

yangmem-punyai daya

larut

terbe-sar untuk karbon ?

b.

Hitung

dengan bantuan gambar berikut diameter

atom antarruangd

_=f(D)

Dimisalkan bahwa dalam

kpr

bola-bolanya saling

menyen-tuh

pada

arah

diagonal

ruang, dan dalam kpb pada arah diagonal bidang.

8)

Berapa jumlah karbon yang palin g banyak dapat

terlarut

dalam

ferit

dan austenit ?

9)

Daribesaranfisikamanakah

daya larut-karbon

dalam

austenit

itu

bergantung ?

Terangkan

berapa karbon

yang masih dapat larut dalam austenit pada nilai terendah dari besaran tersebut; berapa besarkah nilai terendah

ini

?

10)

Dari

tiga jenis

kristal

besi

yang manakah yang bersifat

magnit ?

11) Jenis

kristal

manakah yang

mempunyai koefisien

pe-muaian termal yang

terbe-sar?

ferit

atau austenit ?

12) Apakah akibat pada panjang batang logam jika secara

tiba-tiba

berubah

dari

tatanan

atom dalam

kisi

dengan susunan padat ke

kisi

pada susunan atom kurang padat.

13)

Apa

nama

grafik

yang

menunj ukkan hubungan dari ukuran panjang dengan suhu pada batang dari soal 12.

14)

Gambarlah

secara

skema padagrafik di bawah ini

leng-kungan yang menunjukkan

perubahan panjang sebagai

fungsi suhu

paduan

yang

terkristal

pada suhu kamar

dalam

kpb,

dan pada suhu

yang lebih tinggi dalam kpr.

15) Apa akibat suatu Perubahan volume secara tiba-tiba Pada

benda-kerja dengan berbagai penampang ?

16)

Apa akibat

dari

perubahan

volume secara tiba-tiba dari

plat

baja bukan

Paduan berlapisan oksida, yang

diPa-naskan selang seling samPai

di

atas A", dan didinginkan kembali, seperti yang terjadi pada baja plat yang diguna-kan membuat kotak

Pengar-bonan baja. 2.2.

Bentuk

Beku

Tujuan: Siswa harus daPat me'

neranglzan pengaruh karbon se'

bagai unsur paduan pada grafih pendinginan dan pada pemben'

tuhan struhtur.

1) Bagaimanakah perubahan

grafik pendinginan dan letak

titik

perhentian oleh adanya karbon dalan besi ?

Kapan dan

bagaimanakah

karbon masuk dalam besi ?

Sifat-sifat mekanis man akah

yang

sudah

dapat

diPer-baiki

dengan

kadar

karbon sedikit?

Dapatkah besi

murni

diPer-keras dengan pengejutan ? Dibandin gkan dengan

unsur-unsur

paduan

lainnya

(Cr,

Mo,

V, W)

apakah karbon mahal atau murah ?

Sebutkan

empat

alasan

mengapa

karbon

sebagai

unsur paduan _{begitu Penting}

(rangkuman dari soal 2-5) ?

Sebutkan

kedua

sistem

pembekuan dari paduan

besi-karbon!

Pada suhu kamar

kedua

sistem tersebut

terdiri

dari

jenis-jenis

kristal

apa, dan

apa nama metalografi nya?

Mengapa pada sistem Fe - C

ada dua cara pembekuan ?

Terangkan

hal

ini

dengan

bantuan teori ikatan

kimia

I

10)

Di

bawah

ini

ada beberaPa

teknologi yang

diberikan

yang mempunyai Pengaruh

pada sistem pembekuan. Berikan tanda silangpada tabel,

apakah mereka meningkatkan

kestabilan atau kemetastabilan

pembekuan.

a.

pembekuan cepat

b.

kadar karbon rendah

c.

pendinginan lambat

d.

kadar karbon tinggi

e.

Mn sebagai unsurPaduan

f.

S sebagai unsur Paduan

g)

Terangkankemungkinan a) dan b) mengaPa anda

memberinya

tanda

si-lang ?

11)

Pembekuan

paduan

itu,

apakah

sekali

seluruhnya

7) 8) 9) 6) 7) 2) 3) 4) 5) 6) teknologi a b c d e I stabil meta stabil 28

a. Baja Fe 360

b. Besi cor GG 15 c. Besi cor GG 4O d. Besi cor GH

e. Besi cor Nod. GN l-15

f. Besi cor Nod. GN 6O

g.

Besi cor putih GW

h. Besi cor tempa GSmT 35

stabil

dan

kali

lainnya

seluruhnyd metastabil atau-kah ada juga tumpangtindih

(ouerlap) dari kedua sistem ?

Jika

ya, bagaimanakah hal tersebut mungkin ?

12) Termasuk dalam sistem ma-nakah bahan-bahan berikut.

Tuliskan untuk sistem stabil

angka 1,

untuk

yang

meta-stabil

angka

2,

dan untuk

gabungannya 3.

13) _{Besi cor}

putih

harus

mem-beku tanpa

pembentukan

grafit. Hal apakah yangharus

diperhatikan konstruktur

agar

syarat

ini

dapat

di-penuhi ?

14) Benda

kerja

dari besi cor ke-labu sering mempunyai

kulit

cor yang keras, yang susah

dibubut.

Bagaimanakah

terjadinya

kulit

cor

yang

keras

ini

?

15) Benda cor seringmempunyai berbagai ketebalan dinding

dan

penampang.

Sistem

pembekuan manakah yang

terjadi di bagian yang tebal,

kemudian

di

bagian

yang

tipis,

dalam

kaitannya

dengan kondisi pembekuan pada soal 10.

2.3.

Diagram

Besi

Karbon

Tujuan:

Sisruo harus

mengeta-hui diag ram Fe - C se b agai homb i. nasi dari dua sistem pembehuan

dan dapat menempathan bentuk

hristalisasi yang

terjadi

pada

bagian diagram Fe-C.

Ia

teruta-ma

harus menguasai

benar-be-nar bagian baja dari diagram; ia harus dapat meneranghan

jalan-nya

pendinginan

dari

dua

he-lompoh baja yang hhas dengan gambar struhtur secara shema.

2.3.1. Pembekuan

Besaran-besaran

yang

ma-nakah yang diletakan pada

absisa (sumbu

horisontal)

dan ordinat (sumbu vertikal)

dari diagram Fe-C ?

a.

Mengapakah sistem

me-tastabil

dalam diagram

Fe-C dibatasi pada 6,67Vo

c?

b.

Hitungkadarkarbondari

besi karbida FerC !

Bandingkanlah jalannya

garis teratas dalam diagram Fe-C

yang

disederhanakan

dengan diagram keadaan dari tipe dasar I dan

II

(campuran

kristal-kristal dan kristal

campuran)

a.

Dalam daerah manakah

(pada kadar karbon yang

mana)

terdapat

hanya

kristal

campuran

besi karbon ?

b.

Dalam daerah manakah dari kadar karbon,

padu-an Fe- C terdiri atas

cam-puran

kristal-kristal

?

c.

Fasa-fasa manakah yang ada pada kedua daerah teratas dari diagram Fe-C ?. Terangkan apa garis

likuidus

(cair) dan

apa

garis solidus (padat) !

Berapa

jumlah

kelompok

paduan pada diagram Fe-C

yang harus dipelajari untuk

dapat menggambarkan

se-tiap

bentuk

yang mungkin dari pembekuan ?

Sebutkan jenis-jenis

kristal

tepat

setelah

berhentinya

pembekuan

untuk

daerah-daerah berikut.

a.

baja,

b)

besi di bawah eutektik,

c.

besi di atas eutektik.

Diagram-diagram

keadaan

hanya berlaku

untuk

pendi-nginan yang sangat lambat. Apakah pengaruh

pendingin-an

yang

lebih

cepat pada

kristal

campuran y ?

7)

Gambarlah

struktur

secara

skema

untuk

peristiwa

berikut seperti yang tampak

segera setelah pembekuan.

a.

baja

b.

besi di bawah eutektik

c.

besi di atas eutektik;

berikan nama-nama

me-talografinya.

2.3.2. P

erttbahan

dalam

Ke-adaan

Padat

dan

Pembentukan

Perlit

1)

Dengan

tipe

paduan

mana-kah

(tipe dasar I

atau

II)

kita dapat

membandingkan

sudut baja dari diagram

Fe-C?

Temukan fasa-fasa apa yang

terdapat dalam 'sudut baja'

dari

diagram

Fe-C dengan

membandingkannya dengan

tipe dasar

I

(campuran

kris-tal-kristal). Gambarlah

su-dut baja dan berikan nama-nama metalografinya !

Apakah

perbedaan yang

palin g penting antara'sudut

baja'diagram Fe-C dan tipe

dasar

I

(campuran

kristal-kristal) ?

Berapa jenis paduan

dari'su-dut baja'diagram Fe-C yang

harus diambil

untuk

dapat

menggambarkan seluruh

daerah baja ?

Sebutkan daerah

karbon

(kadar

C)

dan

nama-nama

dari setiapjenis paduan !

3) 2) 1) 4) 5) 3) 4) 6)

5)

Pertanyaan-pertanyaan dan

soal

berikut

mempunyai

kaitan

dengan

perubahan

dari baja perlit murni dengan

O,9Vo C.

I

667v.c e.

6)

a.

Dalam

kisi

_manakah

paduan L, terkristalisasi

di atas 723.C, _{dan dalam}

kisi

manakah

dibawah

723,C ?

Berapakah karbon yang dapat larut

di

atas 723"C,

dan berapa

_di

bawah

723,c ?

Apa

pengaruh kadar

karbon pada permulaan

perubahan

_T - a?

Apakah

akibat

dari

jawaban

_dari

_peristiwa

yang disebut pada a dan b

terhadap

kelakuan

dari

atom-atom karbon,

jika

paduan pada

pendingin-an meliwati suhu 723"C7

Gambarkanlah

secara

skema

butirkristal

dalam

keadaan

_di

atas

723,C

dan satu di bawah 723,C,

untuk

memperlihatkan

perubahan struktur yang terjadi pada perubahan ^y

Berikan

juga

istilah-istilah

metalografi nya.

f.

Apakah

akibat

pendi-nginan

cepat pada

per-ubahany

-

cdanapa

artinya

ini

untuk

struk-tur?

Struktur

manakah

yang

terjadi pada perubahan y

-

o

pada

723"C,

dan

apa yang

dapat anda katakan menge-nai kecepatan perubahan kisi

serta terjadinya

difusi

karbon?

Pertanyaan -pertanyaan dan soal -soal _{berikut mempunyai}

kaitan

dengan perubahan

dan pengubahan dari paduan

LrC

perlit-bawah (lihat

gambar).

Pada

jawaban

_{pergunakanlah}

garis-garis bantu yang tergam-bar dalam diagram.

a.

Pengubahan

manakah

mulai,

jika

paduan L,

pada penurunan

suhu memotong garis GS ?

Fasa manakah yangpada

permulaan pengubahan

dipisahkan ?

Pada suhu

manakah

pengubahan ini berakhir? Bagaimana susunan

aus-tenit

sisa berubah

seba-gai akibat dari pemisahan

fasa tersebut di atas?

Terangkan.

Sampai suhu berapakah susunan austenit si sa

be-rubah pada pendinginan

dan berapakah

kadar

karbon pada suhu

ter-sebut ?

Perubahan

manakah

yang dialami austenit sisa

pada

waktu

meliwati

garis PS ?

Hitung

dalam

persen

jumlah

_ferit

dan

perlit

yang pada suhu kamar

terdapat dalam

struktur-nya.

h.

Gambar

secara skema

struktur

paduan

pada

empat

titik

yang

ditun-jukkan gambar dan

beri-kan

nama- nama

meta-lografinya !

Perbedaan-perbedaan apa-kah yang ada dalam

struktur

dari berbagai paduan

perlit-bawah ?

Apakah akibat pendinginan

cepat

pada

pembentukan

struktur

?

10) Pertanyaan dan soal

berikut

mempunyai

kaitan

dengan

perubahan dan pengubahan

yang terjadi

pada

paduan perlit-atas L, (lihat gambar). Pergunakanlah untuk

jawab-an

garis-garis bantu

yang

tergambar pada diagram.

Proses

apakah

yang

dimulai,

jika

pada penu-runan suhu garis paduan

L.

memotong garis SE ?

Berikan juga alasannya.

Pada suhu

berapakah

proses

ini

berakhir ?

Dalam

bentuk

apakah

pemisahan terjadi ?

Apa yang berubah pada

susunan austenit sebagai

akibat

dari

pemisahan

ini? Apakah kadarkarbon

dari

austenit apabila

di-capai garis

SII

yaitu suhu

723"C? Terangkan. Perubahan apakah yang dialami austenitjik a garis

SK

diliwati

? c. L 9" c. d. 8)

-K

',

-)+-32 e. e)

,l

e.

Gambarlah skema dari

strukturpaduan

L, pada

empat

titik

yang tertera

pada gambar.

f.

Hitunglah dalam persen

jumlah

yang

terdapat

pada suhu kamar:

perlit

dan

sementit sekunder,

secara berurutan ferit dan

kadar sementit total

g.

Tentukanlah

dengan

bantuan

garis

bantu

jumlah karbon yangpada suhu

T,

dan

T,

terlarut

dalam austenit.

11) Perbedaan-perbedaan apa

yang ada dalam

strukturber-bagai paduan perlit-atas ?

12) Pertanyaan-pertanyaan dan

soal-soal berikut mempunyai

kaitan

dengan perubahan

dan pengubahan paduan Lo

danLu

darigambaryangdi-sertakan. Untuk jawabannya

gunakan

garis-garisbantu

pada gambar tersebut.

b

c.

Proses

apakah

yang

mul ai terjadi j _{ika paduan}

L4 terus

mendingin

sesudah membeku pada

lL47"C,

dan pada

suhu

berapakah proses ini

berakhir ?

Dalam bentuk

apakah pemisahan terjadi ? Apa yang berubah pada susunan austenit karena adanya pemisahan,

ber-apakah kadar karbon

jika

garis

SI!

jadi suhu 723"C

dicapai ? Terangkan !

Apa yang terjadi dengan

austenit

jika

garis

SK

diliwati

?

Berikan

gambar skema

dari struktur

paduan L,

pada suhu

kamar

dan

berikan

nama-nama

metalografi dari

bagian-bagian struktur.

Hitunglah jumlah

bagian-bagian

struktur

dalam

persen

dari

paduan

Lo

pada suhu kamar:

-

perlit dan ledeburit

-

ferit

dan keseluruhan sementit

t.

g.

Apa perbedaan

struktur

antara berbagai paduan

entektik-bawah ?

h.

Terdiri

dari

jenis-jenis

kristal

apakah eutektik

ledeburit ?

1.

pada suhu

tepat

di

bawah

garis

solidus

(padat)

2.

pada suhu

tepat

di

atas garis PSK,

3.

pada suhu kamar

Hitung

persen

bagian-bagian

struktur

dari

2.4.1.

Pengaruh

Karbon

Tujuan:

Sisua

harus

mengeta-hui

bagaimana

stfat'sifat

me-hanis dan teknologis dari Padu' an baja dan besi bergantung he'

pada hadar karbon.

1)

Struktur

dan juga sifat-sifat

paduan besi-karbon

se-betulnya ditentukan

oleh

Iima faktor. Sebutkan

faktor-faktor tersebut !

2)

Faktor-faktor yang

disebut

dalam soal 1 saling

mempe-ngaruhi dan kadang-kadang

paduan eutektik L, pada

suhu kamar

1.

dari

perlit

dan

se-mentit

2.

dari

ferit

dan

kese-luruhan sementit

berulan g-ul ang. Berikan dua

contoh !

Berikan dalam

tabel

pada

setiap baris, jawaban yang mungkin dari pilihan 1,2 dan

3

yang menunjukkan

sifat-sifat dari tiap jenis

kristal.

Pergunakanlah

tabel

di

bawah.

Sifat-sifat mekanis kekuatan

tarik,

kekerasan dan

pem-bentukan

dingin

terutama

bergantung pada prosentase

ferit

dan sementit.

Terangkan hal ini untuk baja

Fe

360 dengan

0,2Vo C, a,

2.4.

Sifat-sifat Paduan

Baja

dan Paduan Besi

yang Bergan'

tung

pada

Kadar

Karbon

dan

Pengotoran

d.

e.

3)

4)

Sifat Jawaban Ferit Austenit Sementit Grafit

Kisi hexa kpr kpb

Kekerasan tinggi sedan6 -^- ,l _^L

Dapat berubah bentuk secara elastis

sangat baik

tidak

baik rda Sifat-sifat magnetik ada tidak

Kadar Karbon

Bagian

Struktur

Jenis kristal dan bentuk

ferit sementit

butir halus,

bulat

lamellar lamellar bentuk

jaring 0-o,8 ferit per'lit 0,8 - 2.0 perlit sementit sekunder

T

t :

dibandingkan dengan baja Fe

690 dengan 0,6Vo C.

5)

Dalam

bentuk

apakah

ferit

dan sementit terdapat dalam

Dalam bentuk apakah grafik

terdapat dalam

struktur

?

Terangkan pengaruh kadar

karbon yang makin

mening-kat

pada sifat-sifat mekanis

a.

kekuatan

tarik

b.

kekerasan

c.

regangan setelah patah, 'pengecilan' dan nilai

uji-takiknya.

Apa pengaruh kadar karbon yangmakin meningkat

terha-dap kemampuan

pembentuk-an dingin dan panasdaribaja

Sifat-sifat m ekan is manakah yang terutama menentukan

kemampuan

las baja,

dan

mengapa ?

baj a?

tabel di

10) Apakah pengaruh

peningkat-an

kadar

karbon

pada

kesesuaian baja untuk dilas ?

Sampai kadar karbon

berapa-kah baja dapat dilas secara

normal ?

11)

a.

Sifat-sifatmekanis

mana-kah

yang terutama

me-nentukan

kemampuan

pemesinan ?

b.

Apakah pengaruh

pe-ningkatan kadar karbon

pada kemampuan

peme-sinan paduan Fe - C, dan

mengapa ?

1.

dalam

sistem

meta-stabil

2.

dalam sistem stabil

2.4.2. P

engaruh

Pengotoran

dan

Pencampuran

Tujuan: Siswa harus

dapat

menyebutkan pengotoran dan

pencampuran,

dan dapat

me-nyampaikan

secara

kualitatif

pengaruh-nya (baih

_ltidak

_baik)

pada struktur dan pada

sifat-si-fat terpenting

dari

baja.

IJnsur-un sur kimia manakah

yang dalam paduan Fe

-

C

terdapat dalam bentuk:

;.

pengotoran

(tidak

di-inginkan)

b.

pencampuran

(tidak

mengganggu)

Bagaimanakah un sur-unsur

ini dapat masuk dalam baja ?

Uraikan

hal

ini

untuk

ma-sin g-masing secara terpi sah.

Mengapakah penghilangan

kotoran

(yang

_tidak

di-inginkan)

secara sempurna

tidak mungkin ?

Dalam

bentuk

apakah

Si

terdapat jika ada dalam jum-lah yang sedikit? Apakah

ke-rugiannya pada kemampuan

pembentukan

dingin

dan

panas, dan pada pengelasan? Perubahan-perubah an

meng-untungkan

manakah yang

disebabkan Si dalam:

a.

jenis-jenis baja untuk

teknik elektro ?

b.

bahan besi cor Fe - C ?

Mangan

terdapat

dalam

jumlah

sedikit sebagai MnS

dan MnO sehingga pada

de-formasi panas

struktur

serat

atau j _{alur terbentuk. Apakah}

pengaruhnya terhadap sifat-sifat mekanis benda-uji yang dibuat dari padanya (ani

stro-pi) ?

Baja

kon

struksi

untuk

kerangka

baja

Fe

510-D

menurut EURO 25 (juga St

42-3

menurut

DIN

17100)

mengandung

1,9 1,6

Mn.

Mengapa demikian ?

Apa pengaruh mangan pada

cara pembekuan paduan

Fe-C?

9)

Perubahan-perubahan sifat manakah pada baja yang

di-sebabkan

oleh fosfor

?

Persyaratan umum manakah

yang

disimpulkanmengenai kadar maksimum fosfor ?

10)

a.

Dalam

bentuk

apakah

belerang terdapat dalam baja ?

b.

Penurunan kualitas

apa-kah yang terjadi sebagai

akibatnya ?

11)

Meskipun

baja

automat

mengandung sampai 0,25Vo

S,

namun

masih

dapat

ditempa (bukan kerapuhan

panas).

Terangkan hal

ini

!

12) Mengapakah

baja

automat mengandung belerang ? gambar Berikan bawah.

struktur

tanda pada 6) 1) 7) 8) 2) 3) 4) 6) 7) c) 8) e)

!

i

13)

a.

Dalam

bentuk

apakah

oksigen

terdapat

dalam baja ?

b.

Terangkan

penurunan

kualitas apa yang terjadi

sebagai akibatnya !

14) Apa yang dimaksud dengan

'penuaan'baja ?

15)

Nitrogen

menyebabkan

pe-nuaan baja.

Sifat-sifat

pen-ting

apa

dari

baja

yang

berubah karenanya ?

16)

a.

Proses

dalam

manakah

yang

menyebabkan

pe-nuaan ?

b.

Apa yang menyebabkan

percepatan proses

penua-an?

17)

Pelat dicanai

untuk

kon-struksi las tidak boleh menu

jukkan

kecenderungan

pe-nuaan. Mengapakah

hal

ini

dipersyaratkan ?

18)

Bentuk

penyediaan

baja

manakah yang pada waktu

ini terutama diterapkan agar kadar nitrogen tetap rendah ?

19)

a.

Dalam bentuk

apakah

c.

hidrogen terdapat dalam

struktur

?

Sifat

mekanis

apakah

yang terutama

diper-buruk oleh hidrogen ?

Dengan cara

bagaimana-kah padapembuatanbaja

kadar hidrogen

dijaga agar tetap rendah ?

20) Berikan contoh daribajayang

pada proses pembuatannya

dapat menjadi

rapuh

oleh

hidrogen.

3.

PEMBUATAN BESI

MENTAH

DAN

BAJA

I

i

3.4.

Produksi

Baja

Tujuan: Sisioo harus

tahu

bera-pa kadar harbon besi mentah dan

baja,

daru

daPat

menentukan bagaimana berbagai Proses Pem'

bentuhan baja harus dilahsana-han. Kemudian ia harus menge'

tahui perbedaan antara berbagai

proses pembuatan dan

Pengaruh-nya terhadap susunannYa.

1)

Sebutkan secara

umum

kadar karbon

besi mentah

dan baja!

2)

{Jnsur-unsur merugikan aPa

saj a yang terdaPat dalam besi

mentah ?

3)

Apakah pengaruh darikadar

fosfor dan

belerang

Yang

terlalu tinggi pada sifat-sifat

baja ?

4)

Berikan tanda

silang Pada

tempat

di

mana

kira-kira

letak suhu leleh besi mentah

dan baja.

Sebutkan

tiga

sYarat Yang

selalu

harus

dipenuhi Pada

setiap

proses

pembuatan

baja!

Cara menghilangkan unsur

pengotoran dari besi mentah

ialah

melalui

proses kimia.

Untuk

itu

digunakan dua

istilah:

a.

tradisional teknis

b.

ilmiah Sebutkan

istilah-istilah

ini,

c.

unsurapakahYangdiPer-lukan untuk

jalannYa

proses.

Pada proses pembuatan baja adatiga cara di mana oksigen

berhubungan

dengan besi

mentah.

Sebutkan tiga proses

ini

dan

bagaimana cara

oksigen

dimasukkan.

Sebagian dari baja diPeroleh

dari besi bekas.

Ada dua jenis besi bekas.

patnya unsur-unsur aslng di dalamnya ?

9)

Untuk

reaksi kimianYa

sa-ngatlah penting

bahwa

bejana pelelehan bergerak

5)

6)

7)

8)

Sebutkan dua

jenis

ter-sebut !

Apakah perbedaan

anta-ra

dua

jenis

ini

sehu-bungan

dengan

terda-Suhu, "C I 100 1200 1300 1400 1500 1600 1700

Besi mentah Baja