STEEL & OTHERS FERROUS DISAMPAIKAN OLEH : CATUR PRAMONO JURUSAN TEKNIK MESIN FT. UNIVERSITAS TIDAR

STEEL & OTHERS FERROUS Keunggulan: Variasi sifat mekanik dapat dibuat dengan mudah dan ekonomis Kelemahan: Berat jenis relatif tinggi (ρ = 7,9 g/cm3 Konduktivitas listrik rendah Ketahanan korosi relatif rendah

NON FERROUS ALLOYS ALUMINIUM MAGNESIUM TITANIUM

ALUMINIUM (Al) Karakteristik Al & paduan secara umum: Ringan (ρ = 2,7 g/cm3) Bentuk struktur kristal fcc Konduktivitas panas dan listrik tinggi Non magnetik Tidak pudar Kekuatan tinggi dan ulet Mudah fabrikasi Mampu bentuk baik Ketahanan korosi baik Mampu memantulkan sinar maupun panas Low melting (660°C)

SOLID SOLUTION STRENGTHENING PRECIPITATION HARDENING METODE PENINGKATAN SIFAT Al SOLID SOLUTION STRENGTHENING WORK HARDENING PRECIPITATION HARDENING

METODE PENINGKATAN SIFAT Al A. SOLID SOLUTION STRENGTHENING Peningkatan sifat mekanik sebagai akibat adanya atom-atom asing yang larut padat (unsur paduan; Cu, Mg, Si, Mn, Zn) B. WORK HARDENING (strain hardening) Peningkatan sifat mekanik sebagai akibat pengerjaan dingin (Al-Mg; Al-Mn) C. PRECIPITATION HARDENING Peningkatan sifat mekanik sebagai akibat adanya fasa kedua (presipitat) yang terdistribusi secara merata dan halus di dalam matrik paduan (Al-Cu; Al-Si; Al-Mg-Si, Al-Zn)

ALUMINIUM (Al) Klasifikasi Al: Al murni Al paduan

1. Aluminium Murni Al Komersial (± 99-99,5%): Sebagai peralatan rumah tangga Untuk maksud arsitektur bangunan Bahan pengemas yang sangat tipis Cat metallic  sebagai bahan aditif tahan korosi Pada industri baja  sebagai deoksida Pesawat terbang Pada pengelasan  Alumino Thermit Welding

Al Murni Al murni untuk industri listrik Konduktivitas listrik: Tembaga Perak Emas Aluminium c. Al murni (99,9%):  sebagai bahan reflektor luar angkasa “Semakin >> kemurnian, konduktivitas listrik dan panas >>, kekuatan << “

2. Al PADUAN CAST ALLOY WROUGH ALLOY

CAST ALLOY 1 x x x  Al murni (>99%) 2 x x x  Al-Cu 3 x x x  Al-Si + Cu/Mg 4 x x x  Al-Si 5 x x x  Al-Mg 7 x x x  Al-Zn 8 x x x  Al-Sn 9 x x x  Al+unsur lain Heat treatable : Al-Cu, Al-Si+Cu/Mg; Al-Si, Al-Zn Non heat treatable : Al-Mg, Al-Sn

WROUGH ALLOY 1 x x x  Al murni (>99%) 2 x x x  Al-Cu 3 x x x  Al-Mn 4 x x x  Al-Si 5 x x x  Al-Mg 6 x x x  Al-Mg-Si 7 x x x  Al-Zn 8 x x x  Al+unsur lain Heat treatable : Al-Cu, Al-Si, Al-Mg-Si, Al-Zn Non heat treatable : Al-Mn, Al-Mg

ARTI NOTASI F  As-fabricated states H  strain-hardened states O  annealed states T3  solution heat treated, cold worked, age hardened T6  solution heat treatment followed by artificial aging

PADUAN Al-Cu  “duralumin” Klasifikasi : Cu < 5,7% (lazimnya 4%)  dapat dikeraskan dengan proses “Precipitation Hardening” (pengerasan presipitasi/endapan)

PRECIPITATION HARDENING (PH) Pengerasan yang disebabkan oleh adanya fasa kedua (presipitat) yang terdistribusi secara merata dan halus di dalam matrik paduan

DIAGRAM FASA Al-Cu 1 2 3

STRUKTUR MIKRO T1 T2 α α Pengintian θ α Pertumbuhan θ T3

SIKLUS PEMANASAN PH T1

Prosedur Precipitation Hardening Paduan dipanaskan sampai fasa α (titik 1, T1) sehingga Cu larut padat dalam α (“Solution Treatment”) Biarkan pada T1 tersebut beberapa saat agar fasa θ terurai sempurna sehingga fasanya α seluruhnya Celupkan ke dalam air dengan cepat (pendinginan cepat/quenching), agar tidak terjadi difusi sehingga strukturnya tetap α. Tetapi pada fasa α terjadi distorsi kisi yang menyebabkan terjadinya peningkatan kekerasan meskipun tidak terlalu signifikan Kemudian dipanaskan lagi pada temperatur di daerah fasa (α+θ), T2  aging

PRECIPITATION HARDENING Tujuan Aging: Mendistribusikan dan mengubah ukuran dan bentuk θ sehingga terdistribusi secara merata dan halus di seluruh paduan sehingga menimbulkan peningkatan kekerasan yang optimal Jika Taging >>  butir α >> dan berakibat kekerasan akan turun  “Over Aging”

SIFAT MEKANIK VS AGING TIME

AGING NATURAL AGING (NA) Taging = Tkamar ARTIFICIAL AGING (AA) Taging > Tkamar

SIKLUS PEMANASAN NATURAL AGING T (°C) Tα 1 2 3 quenching 4 5 (T kamar) Waktu Aging

STRUKTUR MIKRO T1 T2 = T3 α fasa θ α α 100% αsss T4

α SATURATED SOLID SOLUTION Dari diagram fasa Al-Cu, untuk Al-4%Cu dengan pendinginan lambat, batas kelarutan atom Cu dalam α(Al) adalah 0,2%, tetapi ketika di-quench dari fasa α (Al) maka tidak mungkin terjadi difusi, sehingga 4% Cu dipaksakan larut padat di dalam α(Al) “α saturated solid solution” T5 α α Θ (presipitat) α α Θ (fasa kedua) α α

FASA PADA NATURAL AGING 1. α + GP1 (Guinier – Preston) 2. α + GP2 (θ”) 3. α + θ” + θ’ Aging time α + θ” + θ’ OPTIMAL HARDNESS

SIKLUS PEMANASAN ARTIFICIAL AGING T (°C) Tα 1 2 3 quench 4 Waktu Aging Tα+θ 5 6 7

FASA PADA ARTIFICIAL AGING 1. α + GP1 (Guinier – Preston) 2. α + GP2 (θ”) 3. α + θ” + θ’ α + θ’ α + θ  “OVERAGING” Aging time α + θ’ OPTIMAL HARDNESS

Fasa presipitat transisi (θ”) FASA KEDUA A B C αsss Fasa presipitat transisi (θ”) C. θ

Precipitation Hardening Al 2024

Precipitation Hardening Al 2024

Terima Kasih