...

04-05 Deformasi dan Rekristalisasi

by user

on
Category: Documents
0

views

Report

Comments

Transcript

04-05 Deformasi dan Rekristalisasi
04 – 05 : DEFORMASI DAN REKRISTALISASI
4.1.
Deformasi
4.1.1
Pengertian Deformasi Elastis dan Deformasi Plastis
Deformasi atau perubahan bentuk dapat dipisahkan menjadi dua, yaitu
deformasi elastis dan deformasi plastis. Deformasi elastis adalah perubahan
bentuk yang bersifat sementara. Perubahan akan hilang bila gaya
dihilangkan. Dengan kata lain bila beban ditiadakan, maka benda akan
kembali kebentuk dan ukuran semula. Dilain pihak, deformasi plastis adalah
perubahan bentuk yang bersifat permanen, meskipun beban dilhilangkan
Gambar 4.1: Kurva tegangan-regangan suatu material
Bila suatu material dibebani sampai daerah plastis, maka perubahan bentuk
yang saat itu terjadi adalah gabungan antara deformasi elastis dan
deformasi plastis (penjumlahan ini sering disebut deformasi total). Bila
beban ditiadakan, maka deformasi elastis akan hilang pula, sehingga
perubahan bentuk yang ada hanyalah deformasi plastis saja.
Deformasi Elastik
1
Deformasi elastik terjadi bila sepotong logam atau bahan padat dibebani
gaya. Bila beban berupa gaya tarik, benda akan bertambah panjang; setelah
gaya ditiadakan, benda akan kembali ke bentuk semula. Sebaliknya, beban
berupa gaya tekan akan mengakibatkan benda menjadi pendek sedikit.
Regangan elastik adalah hasil dari perpanjangan sel satuan dalam arah
tegangan tarik, atau kontraksi dari sel satuan dalam arah tekanan.
Bila hanya ada deformasi elastis, regangan akan sebanding dengan
tegangan. Perbandingan antara tegangan dan regangan disebut modulus
elastisitas (modulus Young), dan merupakan karakteris-tik suatu logam
tertentu. Makin besar gaya tarik menarik antar atom logam, makin tinggi
pula modulus elastisitasnya.
Setiap perpanjangan atau perpendekan struktur kristal dalam satu arah
tertentu, karena gaya searah, akan menghasilkan perubahan dimensi dalam
arah tegak lurus dengan gaya tadi.
Gambar 4.2: Kurva tegangan-regangan suatu material
Deformasi Plastik
Pada deformasi plastik terjadi bila sepotong logam atau bahan padat
dibebani gaya. Logam akan mengalami perubahan bentuk, dan setelah gaya
2
ditiadakan, terjadi perubahan bentuk permanen. Hal ini terjadi akibat sliding
antar bidang atom, dan atau ikatan atom-atomnya pecah
4.2. Rekristalisasi
Energi yang terhimpun dalam struktur pengerjaan dingin menjadikan logam
tidak stabil. Bila dipanaskan hingga suhu yang menyebabkan difusi
berlangsung dengan cepat, rangkaian dislokasi terlepas dan terbentuk batas
butir baru. Logam menjadi lunak dan dikatakan bahwa logam telah dianil.
Inti untuk butir baru terdapat di lokasi di dalam butir kristal yang rusak.
Daerah tersebut kemudian tumbuh, sehingga terjadi kristal baru bebas
regangan. Proses disebut rekristalisasi. Makin besar jumlah energi yang
tersimpan dengan perkataan lain, pengerjaan dingin logam lebih besar
semakin besar jumlah lokasi inti makin halus butir akhir.
Gambar 4.1: Perubahan butir setelah dianil
3
Seperti telah diperlihatkan pada Gambar 4.2., sifat bahan yang dianil
berubah menjadi sifat keadaan bebas regangan, meskipun kekuatan dan
keuletan meningkat (dibandingkan dengan benda coran). Sesungguhnya,
proses rekristalisasi tidak semudah itu. Terdapat tahap antara yang tidak
dapat diamati dengan mikroskop optik. Pada tahap ini rangkaian dislokasi
membentuk batas butir bersudut kecil, dan disebut tahap pemulihan.
Meskipun sifat mekanik hampir tak berubah, tetapi terjadi pengaturan
kembali struktur pada skala atom, mendahului perubahan struktur mikro di
atas.
Gambar 4.2: Perubahan struktur mikro dan sifat mekanik logam
Terdeformasi selama proses rekristalisasi
4
Temperatur rekristalisasi biasanya sekitar 0.4 – 0.6 Tm . Proses
rekristalisasi bergantung pada waktu dan temperatur, biasanya dipilih suhu
sekitar 0.6 Tm agar proses berlangsung lebih cepat. Pengerjaan mekanik
mempunyai efek yang sangat berbeda bila dilakukan di atas atau di bawah
daerah rekristalisasi. Bila di bawah suhu rekristalisasi, struktur yang
dihasilkan terdistorsi, mengandung energi, dan disebut struktur pengerjaan
dingin.
Bila deformasi dilakukan di atas suhu rekristalisasi, struktur yang dihasilkan
lebih lunak, mempunyai sifat mekanik yang sama dengan logam awal, dan
disebut struktur pengerjaan panas. Perlu dicatat bahwa istilah "panas" atau
"dingin" berkaitan suhu kerja yang dihubungkan dengan 0.6 Tm atau suhu
rekristalisasi.
Sebagai contoh untuk timbal (Pb) pengerjaan pada suhu ruang termasuk
pengerjaan panas, sedang untuk tungsten (W) 1000 0 C masih merupakan
pengerjaan dingin.
Rekristalisasi logam pengerjaan dingin belum tentu menghasilkan produk
akhir yang stabil. Bila logam dipanaskan terus setelah proses rekristalisasi
berakhir, butir yang besar akan "memakan" butir yang kecil sehingga batas
butir keseluruhan sistem berkurang. Dengan pengerjaan dingin sebesar 2 –
5 % diperoleh beberapa daerah berenergi regangan tinggi, yang kemudian
menjadi inti. Setelah proses anil pada 0.8 Tm tumbuh butir berdiameter
beberapa cm. Meskipun percobaan ini bermanfaat untuk memperlihatkan
jalannya proses rekristalisasi, secara teknis kurang bermanfaat. Tujuan anil
adalah untuk menuntaskan proses rekristalisasi. Pertumbuhan butir ditekan
untuk mencapai kekuatan optimal, keuletan juga meningkat bila butir tetap
halus.
5
Fly UP