Iframe

Kode Iklan 1

Kode Iklan 2

Kode Iklan 3

Kode Iklan 4

Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Kekuatan Impact

Kekuatan impact adalah kekuatan spesimen terhadap impact(beban kejut). Dinyatakan dengan banyaknya energi yang diperlukan untuk mematahkan material tersebut.Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi kekuatan impact, yatitu:

1. Bentuk dan Ukuran SudutNotch

                                                    Takik atau notch dengan ukuran sudut semakin kecil akan mendukung terjadinya patahan karena takik merupakan tempat pemusatan tegangan saat benda diberi beban kejut

   

2. Kadar Karbon

Semakin tinggi kadar karbonnya, maka impact strength-nya semakin rendah karena karbon mempunyai sifat rapuh.

3. Homogenitas

Homogenitas suatu material akan berpengaruh terhadap gaya antar ikatan atom-atomnya.Semakin kecil ukuran butir maka material tersebut semakin rapuh dan impact strength-nya semakin rendah.Semakin besar ukuran butir maka material tersebut semakin ulet dan impact strength-nya semakin besar.

Kekuatan impact suatu material juga dipengaruhi oleh arah orientasi kristalnya.Semakin homogen suatu material atau semakin sama arah orientasi kristalnya maka material tersebut bersifat ulet dan impact strength-nya semakin besar.Bila strukturnya heterogen atau berbeda arah orientasi kristalnya maka material tersebut bersifat keras dan impact strength-nya semakin kecil.

4. Jenis Material

Jenis material yang berbeda akan mempunyai susunan atom yangberbeda sehingga kekuatan impact-nya berbeda-beda pula

            5.  Heat Treatment

         Proses heat treatmentyang berbeda akan menghasilkan impact strengthyang berbeda pula, karena proses heat treatment menghasilkan perubahanmekanik yang berbeda pula. Urutan kekuatan impact dari yang kecil sampaiyang besar yaitu :

· Hardening

· Tempering

· Tanpa perlakuan

· Normalizing

· Annealing

6. Tensile Strength

Suatu material dengan tensile strength yang tinggi akan memiliki impact strength yang rendah. Hal ini menunjukkan tensile strength berbanding terbalik dengan impact strength.

7. Kecepatan Pendinginan

Pendinginan yang cepat akan menurunkan harga impact strength-nyakarena pendinginan yang cepat setelah pemanasan akan cenderung     membentuk struktur martensite yang cenderung bersifat keras dan rapuh.

8. Kekerasan 

Semakin tinggi tingkat kekerasan suatu material maka semakin rendahharga impact strength-nya.Kareana material yang keras cenderung rapuh.

Pengujian Impact Pada Logam

            Definisi Kekuatan Kejut

Kekuatan impact adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan beban dinamis atau mendadak yang dapat menyebabkan  rusak atau patah. Pengujian impactmerupakan suatu pengujian yang mengukur ketahanan bahan terhadap beban kejut. Inilah yang  membedakan pengujian impact dengan pengujian tarik dan kekerasan dimana pembebanan dilakukan secara perlahan-lahan. Dasar pengujian impact ini adalah penyerapan energi potensial dari suatu pendulum beban yang berayun dari suatu ketinggian tertentu dan menumbuk benda uji sehingga benda uji mengalami deformasi.Pada pengujain impact ini banyaknya energi yang diserap oleh bahan untuk terjadinya perpatahan merupakan ukuran ketahanan impact atau ketangguhan bahan tersebut.

Macam – Macam Metode Pengujian Impact

1.    Pengujian Pukul Takik (Beam Impact Test)

Digunakan untuk mengetahui kemampuan suatu logam untuk menahan beban atau pukulan suatu logam.Suatu material dikatakan tangguh bila mampu menyerap energi lebih besar tanpa terjadinya retak atau terdeformasi dengan mudah. Secara umum benda uji impact dikelompokkan ke dalam dua cara yaitu cara uji charpy dan cara uji izod.

a.  Cara Pembebanan Charpy

Benda uji charpy memiliki luas penampang lintang bujur sangkar ( 10 mm x 10 mm) dan memiliki takik (notch) berbentuk V dengan sudut 45 derajat dengan jari – jari dasar 0,25 mm dan kedalaman 2 mm. Benda uji diletakkan pada tumpuan dalam posisi mendatar dan bagian yang tertakik diberi beban impact dari ayunan bandul.Cara ini banyak digunakan di Amerika.

Pada pengujian impact,energi yang diserap oleh benda uji biasanya dinyatakan dalam satuan Joule dan dibaca langsung pada skala (dial) penunjuk yang telah dikalibrasi yang terdapat pada mesin penguji. Harga impact (HI) suatu bahan yang diuji dengan metode charpy didapatkan dari rumus  HI = E/ A dimana E adalah energi yang diserap dalam satuan Joule dan A luas penampang di bawah takik satuan mm².

b.    Cara Pembebanan Izod

Benda uji Izod mempunyai penampang lintang bujur sangkar atas lingkaran dengan takik berbentuk  V yang dijepit di bagian ujungnya. Cara melakukan pengujian ini yaitu salah satu bagian benda uji dijepit tepat pada bibir takik dan posisi takik berhadapan dengan pendulum yang akan memberikan beban kejut. Pembebanan ini banyak digunakan terutama di Inggris.

Sumber : Kakani (2004 : 156)

Cacat Logam Dan Dislokasi

Cacat Titik

Cacat adalah kerusakan atau ketidaksempurnaan susunan atom   dalam   kristal   yang   terjadi   akibat   kekurangan   atau kelebihan atom, penyebab umum dari cacat titik adalah perangsangan atom oleh suhu. Macam-macam cacat antara lain :

1. Kekosongan

    Bila mana sebuah atom lepas dari posisi kisi normal disebabkan  oleh  gangguan  blok  selama     pertumbuhan kristal.

2. Sisipap

    Terjadi bila atom dalam kristal dititik pertengahan antara posisi kisi yang normal.

3. Subtitusi

     Pertukaran kedudukan susunan atom yang terjadi antara dua unsur atom berbeda yang memiliki             ukuran dan ikatan yang hampir sama

Cacat Garis (dislokasi)

merupakan   gabungan   dari   cacat   titik.  cacat garis  adalah ketidaksempurnaan  periodik  atom  dalam  kristal  yang  membentuk  satu  jalur  tertentu.  Dislokasi  pada kristal merupakan cacat yang menyebabkan gejala slip (luncur)  sebagai penyebab dari sebagaian besar logam yang  berubah bentuk secara plastis. Terdapat 3 dislokasi yaitu :

1.    Dislokasi sisi

Dapat digambarkan sebagai satu sisipan bidang atom tambahan dalam struktur Kristal di sekitar lokasi dislokasi terdapat daerah yang mengalami tekanan dan tegangan  sehingga terdapat energi tambahan di samping dislokasi tersebut disebut vector geser, vector ini tegak lurus pada garis dislokasi tersebut. 

2.      Dislokasi ulir

Menyerupai  spiral  dengan  garis  cacat  sepanjang sumbu   ulir. Vektor luncurnya   sejajar   dengan   garis dislokasi. Atom-atom di sekitar dislokasi ulir mengalami gaya  geser.  Oleh  karena  itu,  disana  terdapat  energi tambahan. Disloksai ini memudahkan   pertumbuhan kristal, karena atom dan sel tambahan dapat bertumpuk pada setiap anak tangga ulir.  

3.        Dislokasi campuran

Dislokasi ini terjadi ketika diberi gaya yang mengakibatkan dislokasi ulir maupun   dislokasi sisi. Keduanya menghasilkan deformasi akhir yang sama dan sebetulnya dihubungan satu sama lainnya oleh garis dislokasi yang  terjadi.

Cacat bidang

Terjadinya pergeseran kristal  relativ  terhadap  bagian  kristal lainnya, sepanjang bidang kristolografi tertentu. Bidang terjadinya slip disebut bidang slip (slip direction), umumnya bahwa slip lebih mudah terjadi pada daerah yang lebih padat 

Dan kemudian terdapat Twinning yaitu suatu fenomena adanya perubahan arah orientasi suatu bagian butir kristal sehingga susunan atom di bagian tersebut  akan   simetri   dengan   bagian   lain   yang   tidak   mengalami  perubahan. Bidang yang merupakan pusat simetri dan menjadi cermin  antara  kedua  bagian  ini  disebut  bidang  kembaran.

Sumber : 

Schaffer Saxena (1999)

Avner, Sidney (1974)

Smith, WF (1988) 

Pembentukan Butir Pada Baja

Ketika material mengalami perubahan fasa dari cair menjadi fasa padat, maka terjadi pembentukan butir. Mekanisme pembentukan butir adalah sebagai berikut :

 Pengintian

Ketika material mengalami pendinginan maka atom atomnya akan semakin sulit bergerak, sehingga mulai mengatur kedudukannya dan mulai membentuk inti Kristal dan lattice ( susunan atom menjadi struktur kristal )

 Kristalisasi

Kristalisasi adalah pembentukan inti dominan dan butir-butir kristal yang besar, kristalisasi terjadi setelah terjadinya tarik-menarik inti-inti yang telah stabil.

Pembentukan butir

Pembentukan butir terjadi ketika inti dominan membentuk butir-butir Kristal yang besar saling bergandengan dengan butir lain atau inti dominan lainnya.

Sumber : William F. Smith ( 1996:121)

Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Kekerasan Baja

Kekerasan suatu material ditentukan oleh beberapa hal, diantaranya :               

        Kadar Karbon

Karbon sangat mempengaruhi kekerasan material karena Karbon berperan untuk pembentukan sementit (serta karbida lainnya), dan pembentukan fase-fase yang mana martensit adalah fase terkeras dari fase lainnya, dengan menaikkan kadar karbon maka kekerasan material juga akan meningkat.

        Unsur Paduan

Unsur paduan diperlukan untuk menyempurnakan sifat mekanik dari material, salah satunya kekerasan dari material, adapun beberapa unsur paduan yang berperan terhadap sifat mekanik material yaitu karbon (C), mangan (Mn), kromium (Cr), Silikon (Si), Nikel (Ni), Molybdenum (Mo), Vanadium (Va) dan banyak lainnya.

        Heat Treatment

Perlakuan-perlakuan pada Heat Treatment dapat merubah sifat mekanik dari material, seperti proses Annealing dapat mengurangi kekerasan namun meningkatkan keuletan dari logam, proses pendinginan cepat (quenching) juga berpengaruh terhadap butir yang terbentuk sehingga juga mempengaruhi kekerasan material.

        Ukuran dan dimensi butir

Semakin kecil dan halus ukuran dari butir yang terbentuk maka semakin tinggi pula tingkat kekerasan material, dan semakin besar dan kasar struktur butir dari material maka tingkat kekerasan material semakin berkurang.

Pengujian Kekerasan Baja

Kekerasan adalah kemampuan terukur dari sebuah logam yang menyatakan ketahanan logam pada deformasi plastis dan ketahanan permukaan logam terhadap goresan dan indentasi.

Terdapat tiga tipe metode pengujian kekerasan berdasarkan perbedaan perlakuan kepada spesimen, antara lain :

 Metode Pantulan

Metode ini menggunakan alat yang disebut Schleroscope yang mengukur ketinggian pantulan suatu pemukul dengan berat tertentu yang dijatuhkan dari ketinggian tertentu.Tinggi pantulan berbanding lurus dengan kekerasan spesimen.

Metode ini praktis karena alat yang digunakan tidak rumit dan memiliki ukuran yang tidak terlalu besar dan juga metode ini tidak meninggalkan bekas pada spesimen yang diujikan.

Metode Indentasi

Metode ini menggunakan penekanan benda uji dengan indentor dalam waktu dan dengan gaya tekan tertentu. Kekerasan material ditentukan oleh dalam ataupun luas area indentasi yang dihasilkan.Berdasarkan prinsip kerjanya, metode indentasi diklasifikasikan menjadi metode Brinell, metode Vickers, dan metode Rockwell.

1.      Metode Brinell

Nilai dari pengujian brinell tidak berpengaruh pada goresan yang terdapat pada permukaan atau kekasaran permukaan, sehingga metode ini lebih praktis, namun meninggalkan bekas yang besar ( ukuran indentor sekitar 10mm ) pada spesimen sehingga berpotensi merusak spesimen secara fatal.Satuan dari metode ini adalah Brinell Hardness Number (BHN)

L = beban, Kg

D = Diameter bola indentor, mm

d = Diameter bekas indentasi, mm

2.      Metode Vickers

Metode ini memiliki hasil yang lebih akurat dari metode brinell karena bentuk indentor dari metode ini berbentuk piramida persegi, karena dapat menggunakan beban ringan, metode ini dapat dikerjakan pada spesimen yang tipis ( hingga 0.15mm ).Satuan dari metode ini adalah Vikers Hardness Number (VHN)

L = Beban, Kg

d = Panjang diagonal bekas indentasi, mm

3.      Metode Rockwell

Metode ini memiliki indentor yang kecil (1.6mm) sehingga tidak merusak spesimen secara fatal, dan keakuratan dari metode ini juga sangat tinggi.Namun, permukaan dari spesimen harus benar-benar rata dan bebas dari segala unsur asing, begitu juga dengan bagian bawah. Pada metode Rockwell terdapat dua tipe beban yaitu :

1.    Minor load

Beban yang digunakan untuk menentukan posisi dari indentor di permukaan spesimen.

2.    Major load

Beban yang digunakan untuk memberikan bekas yang nanti akan ukur untuk menentukan kekerasan.

Satuan dari metode ini adalah Rockwell Hardness Number (RHN)

            Metode Gores

Metode ini membagi kekerasan material berdasarkan skala Mohs.Dari skala 1 untuk kekerasan yang paling rendah yang dimiliki material Talc hingga skala 10 untuk kekerasan tertinggi yang dimiliki oleh Diamond.Prinsip metode ini adalah dengan menggoreskan berbagai material, yang mana sebuah material tidak dapat menggores material dengan skala Mohs diatasnya.

Metode ini tidak banyak digunakan di bidang metallurgy karena nilai yang didapat dari metode ini kurang spesifik dan juga terdapat perbedaan yang sangat jauh antara setiap nilai skala Mohs.

Pergeseran Titik Eutectoid

Pada baja paduan atom karbon dan atom besi saling berkoordinasi dengan atom lain. Oleh karena itu kadar karbon Eutectoid dan suhu Eutectoid  berubah bila  ada elemen paduan lainnya. Pada diagram fase Fe-Fe₃C dibuat tanpa unsur paduan. Jika terdapat unsur paduan, maka diagram akan mengalami pergeseran yang disebut pergeseran eutectoid.Perubahan  yang terjadi pada kadar karbon eutectoid dan suhu eutectoid  dapat dilihat  pada diagram  dibawah ini:

 

Pada gambar 1.14(A), komposisi-komposisi paduan mengubah batas titik transformasi eutectoid (727^oC) seperti 3% Cr menaikan temperatur eutectoid menjadi 765^oC. Sedangkan pada gambar 1.14(B) komposisi Mn pada paduan besi merubah konsentrasi %C  dari+ 0.67% menjadi +0,60%. Dari data diatas dapat diketahui karena faktor-faktor tersebut:

1.    Nikel dengan struktur FCC memiliki strutur austenite, mengakibatkan turunnya suhu eutectoid dengan cara menambahkan batas stabil FCC austenite. Manganese dengan strutur FCC maupun BCC juga menurunkan suhu eutectoid.

2.    Cr dan Mo yang berstruktur BCC membentuk ferrite dan meningatkan suhu eutectoid, menambahkan batas stabil  BCC ferrite.

3.    Molybdenum yang mengikat C jika memiliki  1% Mo mengurangi %C hingga 0.35% karena Mo akan menolak C.

Pergeseran dari diagram fasa dapat dihitung dari pergeseran titik eutectoid (perpotongan Ac dan Acm pada diagram fasa) dengan rumus:

 

Sumber : Material For Engineering (1982)