Logam Logam Logam
Logam dan dan dan dan Paduan Paduan Paduan Paduan Logam Logam Logam Logam
LOGAM DAN PADUAN LOGAM LOGAM DAN PADUAN LOGAM 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 strukturℯyang sama
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)strukturmemungkinkan adanya lubang sisipan yang agak besar dan dapat ditempati atom
Pada' < 912)strukturakan menurunkan daya larutdalam karena sisipan yang ada lebih kecil
FASA
Bagian dari bahan yang memiliki struktur dan atau komposisi tersendiri Contoh :
1. es-air
Eskristal padat 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
Komposisinya sama
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 …
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
• 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 16000- 33000 "
• Paduan yang dianil(annealed) 83000 "
Ketahanan korosinya :
• ℓrelatif tahan korosi pada kondisi atmosferik (udara bersih maupun yang menjadi buangan industri)
• Meskipun tahan terhadap3!4pekat (> 82%) dan3#4599%, beberapa asam mineral lain dapat mengkorosi ℓ
• ℓ tidak tahan terhadap!43pekat, tetapi relatif tahan terhadap!43encer
• Garam dari asam kuat dan basa lemah hanya sedikit berpengaruh
• ℓtahan terhadap asam asetat pekat, semua asam lemak (kecuali asam formiat), fenol, naftol, alkohol,, 3!4encer dan uap nitrat (kecuali bila' >)
• ℓlebih 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 pengaruh3#45 3443encer 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 dengantetapi tensile strength-nya > . dengan kadar20-40% 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 pipa39
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 16000- 33000 "
• Paduan yang dianil(annealed) 83000 "
Ketahanan korosinya :
• ℓrelatif tahan korosi pada kondisi atmosferik (udara bersih maupun yang menjadi buangan industri)
• Meskipun tahan terhadap3!4pekat (> 82%) dan3#4599%, beberapa asam mineral lain dapat mengkorosi ℓ
• ℓ tidak tahan terhadap!43pekat, tetapi relatif tahan terhadap!43encer
• Garam dari asam kuat dan basa lemah hanya sedikit berpengaruh
• ℓtahan terhadap asam asetat pekat, semua asam lemak (kecuali asam formiat), fenol, naftol, alkohol,, 3!4encer dan uap nitrat (kecuali bila' >)
• ℓlebih 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 pengaruh3#45 3443encer 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 dengantetapi tensile strength-nya > . dengan kadar20-40% 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 pipa39
TIMBAL DAN PADUANNYA Sifat fisis :
BM 207,22
Densitas (lb/in3) 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;: − ℓdengan 6-12% #:
% #: Tesile Strength (ton/in2)
6-8 2,5
8-10 3,5
10-12 3,7
12 4,0
Penggunaan :
• Value, pompa, ejector untuk asam Ketahanan korosi :
• Kurang tahan terhadap korosi dibanding timbal murni
• Cocok utuk3#45dengan densitas < 1,6
• Sejumlah kecil dalam asam meningkatkan ketahanan korosi
Aplikasi Penggunaan :
• Vessel yang digunakan pada'>, non isothermal atau vakumbaja berlapis;:
• Koil pemanas tembaga berlapis;:(ekstern)
Faktor pengaruh yang berpengaruh terhadap penggunaa ;: sebagai bahan konstruksi :
• Temperatur
• Konsentrasi
• Jenis paduan dan kualitas timbal
• Keberadaan4
• 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 , ;: 344 , ;:< 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!4encer dapat bereaksi dengan;: membentuk;: !4
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 29.106psi
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 mengandung2ℓ, serta phenol
!"banyak digunakan utuk industrinmakanan, tinta, perekat, minyak, farmasi, pulp, pelarut dll
• Ketahanan korosi :
!"tahan korosi yang disebabkan3ℓhingga konsentrasi 15%
pada ' kamar degan sedikit uap air tetapi dengan kenaikan konsentrasi,', atau aerasi korosi meningkat cepat
!"mudah terkorosi 3;45
!"tahan terhadap3443dingin < 20% tetapi tidak tahan terhadap dalam kondisi panas dan konsentrasi >. Hal yang sama berlaku untuk as sitrat, tartrat, makat, formiat, laktat dan oksalat
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, NO3dan 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.
-
