Berdasarkan Handbook (The Babcock & Wicox), berikut didetailkan sifat properties dan karakteristik dari elemen/unsur logam:
- Carbon (C)
Penambahan C mengakibatkan peningkatan ultimate strength & hardness dan mengurangi sifat ductility & toughness. Berikut grafik efek C terhadap mechanical properties.
- Manganese (Mn)
Umumnya ditambahkan pada residual sulfur ketika proses steel molten untuk membentuk manganese sulfide yang memiliki karakteristik diatas melting poin iron sulfide pada 982 oC. Mn merupakan unsur penambah strength yang sangat baik melebihi Ni dan setara dengan Cr. Kehadiran Mn pada alloy steel mengurangi critical cooling rate yang menyebabkan steel menjadi struktur martensite. Mn juga digunakan pada austenite stainless steel untuk menggantikan Ni sebagai austenite stabilizer dengan lower cost. Menurut Revie & Uhlig (2008), fungsi Mn mengurangi acid corrosion dari steel yang disebabkan oleh sulfur.
- Molybdenum (Mo)
Sifat properties Mo seperti menambah strength, membatasi tingkat elastisitas, tahan terhadap wear dan hardenability. Mo banyak digunakan karena sifatnya yang tetap strength pada high temperature. Sifat ketahanan terhadap korosi juga baik terutama mengurangi potensi pitting pada stainless steel (SS).
- Chromium (Cr)
Cr merupakan konstituen utama pada SS karena Cr merupakan unsur stabil pada besi. Sifat properties Cr adalah menambah yield & ultimate strength, hardness & tooughness dari ferritic steel pada room temperature. Steel dengan 12%Cr bisa mencegah terbentuknya surface rust (corrosion resistance). Cr mampu mencegah graphitization selama pemanasan suhu tinggi pada waktu yang lama.
- Nickel (Ni)
Sifat properties Ni seperti menambah toughness ketika ditambahkan >1%Ni dan ketika >5%Ni maka bisa meningkatkan ketahanan korosi namun Ni tidak tahan terhadap sulfur. Ni banyak dikombinasikan dengan unsur lain seperti Cr untuk meningkatkan ketahanan korosi dan oksidasi pada high temperature, juga meningkatkan creep strength.
- Cobalt (Co)
Karakteristik Co adalah hardenability, creep strength dan ketika ditambahkan ke austenite itu menyebabkan strong strengthener dan carbide former. Aplikasi yang umum pada magnet permanen karena kemampuannya yaitu kombinasi Fe-Co meningkatkan magnetic saturation induction.
Tungsten (W)
Sifat properties W adalam mirip Mo, dimana very strong carbide former dan strong solution strengthener. W juga tahan abrasi dan creep strength pada high temperature.
- Vanadium (V)
Merupakan degasifying & deoxidizing agent dan V jarang digunakan dalam kapasitas besar karena high cost. Sifat karakteristiknya adalah strength, toughness dan hardness. W juga mampu membentuk carbide element sehingga menstabilkan struktur terutama pada high temperature.
- Titanium (Ti)
Merupakan good deoxidizer & denitrider sehingga sangat baik ketahanan terhadap korosi. Columbium (Cb) + Ti digunakan pada super alloy untuk meningkatkan sifat properties pada high temperature karena keberadaannya membuat kestabilan.
- Copper (Cu)
Penambahan dalam jumlah kecil meningkatkan ketahanan korosi atmosfer dan terhadap pH asam. Cu tidak tahan terhadap sulfur pada peningkatan temperatur. Cu jarang digunakan pada low alloy steel untuk aplikasi pada high temperature dimana sulfur adalah komponen utama pada combustion gases. Penambahan 1%Cu pada low alloy steel meningkatkan yield strength dan ketahanan korosi atmosfer.
- Boron (B)
Umumnya ditambahkan pada steel untuk meningkatkan hardenability selama quenching
- Nitrogen (N)
Aplikasi pada umumnya di carbon dan low alloy steel adalah ketika hardening. N + C adalah solid solution strengthener. Pada austenite stainless steel, N sama dengan C dalam hal strengthening.
- Oxygen (O)
Kehadiran unsur O pada steel tidak normal, namun umumnya keberadaanya sebagai impurities ketika proses pembentukan alloy steel. Penambahan sedikit oxide menambah kekerasan dan stabil seperti pada Al (Al2O3), Ti (TiO2) dan Th (ThO2). Keberadaan oxide tersebut sebagai hasil dari internal oxidation atau teknik proses metalurgi
- Alumunium (Al)
Berfungsi sebagai deoxidizer pada alloy steel. Al banyak digunakan pada produksi killed steel karena bisa membentuk lapisan pelindung (refractory oxide scale) sehingga menambah ketahanan terhadap scaling.
- Silicon (Si)
Digunakan pada steel untuk deoxidizing dan degasifying. Penambahan sampai 2.5%Si meningkatkan ultimate strength tanpa kehilangan sifat ductility. Sedangkan jika >2.5%Si menyebabkan brittle dan ketika >5% membuat steel non-malleable. Si banyak digunakan pada peralatan elektronik karena sifatnya menambah electrical conductivity. Penambahan Si pada steel membentuk complex oxide atau oxysulfides dan ini setara dengan penambahan Ca + rare earth metal.
- Phosphorus (P)
Ketika dilarutkan pada molten steel 0.2%P efektif sebagai hardener. Pada high P itu mengurangi ketahanan carbon steel menjadi brittle fracture dan ductility ketika metal cold worked. Selain itu high P juga meningkatkan laju korosi. Keberadaan P meningkatkan sifat machinability pada free-cutting steel.
- Sulfur (S)
Kehadiran S di steel kurang diharapkan dan kalau bisa diminimalisir. Fungsi S dalam steel adalah meningkatkan machinability.
Berdasarkan Revie & Uhlig (2008) berikut kutipannya:
Macam-Macam Physical & Mechanical Properties sebagai berikut: (Schweitzer, 2003)
- Modulus of Elesticity, pengukuran stiffness/rigidity (kekakuan) metal yang merupakan rasio antara stress dengan strain pada elastic region
- Tensile Strenth/Ultimate Tensile Strength, ketahanan maksimal material dari deformation
- Yield Strength, stress pada area plastic deformation
- Elongation, pengukuran ductility (kelenturan) material
- Hardness, pengukuran kekerasan material yang berhubungan dengan strength
- Density, pengukuran berat jenis material yaitu massa per volume
- Specific Gravity, rasio density material terhadap densitas referensi
- Thermal Conductivity, kuantitas dari panas yang mengalir dibawah kondisi steady state melewati area per unit perbedaan temperature
- Thermal Expansion Coefficient, perubahan dimensi per perubahan temperatur
- Impact, jumlah energy yang diserap terhadap deforming & fracturing material
Kutip Artikel ini sebagai Referensi (Citation):
Feriyanto, Y.E. (2020). Mechanical Properties Unsur Logam (Metallurgy), Best Practice Experience in Power Plant. www.caesarvery.com. Surabaya
Referensi:
[1] The Babcock & Wilcox Company Handbook. Metallurgy, materials and Mechanical Properties
[2] Revie, R.W., and Uhlig, H.H. (2008). Corrosion and Corrosion Control, An Introduction to Corrosion Science and Engineering. Fourth Edition. John Willey & Sons
[3] Schweitzer, P.A. (2003). Metallic Materials, Physical, Mechanical, and Corrosion Properties. Marcel Dekker, Newyork
Ingin Konsultasi dengan Tim Expert Website, Silakan Hubungi KLIK
Previous
« Prev Post
« Prev Post
Next
Next Post »
Next Post »