JAWABAN DARI SOAL FISIKA DASAR 2 (HAMPIR MENDEKATI)

HASIL UJIAN TENGAH SEMESTER ASLI (yang belum susulan s/d tgl 25 juli)

SOAL PRA UTS 2014 MATERIAL TEKNIK

Kerjakanlan beberapa soal dibawah ini !

Soal-Soal
1. Uraikan sejarah material dari jaman purbakala sampai material superkonsuktor!
2. Apa manfaatnya saudara mengetahui sejarah material?
3. Perkembangan peradaban selalu diikuiti oleh perkembangan material, jelaskan!
4. Jelasakan Sejarah perkembangan material Logam dan non logam!
5. Awal ditemukan jenis material tidak bisa langsung diterapkan, jelaskan apa
maksudnya?

Definisi Logam dan Non Logam

Pengertian Logam (Ferro)

Logamferroadalahsuatulogampaduan yang terdiridaricampuranunsurkarbondenganbesi.Untukmenghasilkansuatulogampaduan yang mempunyai 2 sifat yang berbedadenganbesi dan karbonmakadicampurdenganbermacamlogamlainnya. Logam adalah elemen kerak bumi (mineral) yang terbentuk secara alami. Jumlah logam diperkirakan 4% dari kerak bumi. Logam dalam bidang keteknisian adalah besi. Biasanya dipakai untuk konstruksi bangunan-bangunan, pipa-pipa, alat-alat pabrik dan sebagainya.

Contoh dari logam yang sudah memiliki sifat-sifat penggunaan teknis tertentu dan dapat diperoleh dalam jumlah yang cukup adalah besi, tembaga, seng, timah, timbel nikel, aluminium, magnesium. Kemudian tampil logam-logam lain bagi penggunaan khusus dan paduan, seperti emas, perak, platina, iridium, wolfram, tantal, molybdenum, titanium, vokalt, anti monium (metaloid), khrom, vanadium, beryllium, dan lain-lain.

Logam adalah unsur kimia yang mempunyai sifat-sifat, yaitu :

a.          Dapat ditempa dan diubah bentuk

b.            Penghantar panas dan listrik

c.            Keras (tahan terhadap goresan, potongan atau keausan), kenyal (tahan patah bila dibentang), kuat (tahan terhadap benturan, pukulan martil), dan liat (dapat ditarik).

Yang dimaksud besi dalam bidang keteknisan adalah besi teknis, bukan besi murni, karena besi murni (Fe) tidak memenuhi pernyataan teknik, persyaratan teknik adalah kekuatan bahan, keuletan, dan ketertahanan terhadap pengaruh luar (korosi, aus, bahan kimia, suhu tinggi dan sebagainya).

Besi teknis selalu tercampur dengan unsure-unsur lain misalnya karbon (C), silicon (Si), mangan (Mn), Fosfor (P), dan belerang (S). Unsur-unsur tersebut harus dalam kadar tertentu, sesuai dengan sifat-sifat yang dikehendaki, secara garis besar besi teknik terbagi menjadi :

a. Besi kasar : kadar karbon lebih besar dari 3,5%, tidak dapat ditempa.

                                   b. Besi : kadar karbon lebih besar dari 2,5%, tidak dapat ditempa.

                                   c. Baja : kadar karbon kurang dari 1,7%, dapat ditempa.

Macam-Macam Logam Ferro

1). Pengaruh karbon terhadap sifat logam

Dapat digolongkan sebagai berikut :

a.       Besi yang mengandung kadar C = 0%-0,5%, mempunyai sifat mudah ditempa dan tidak dapat disepuh atau dikeraskan. Besi ini dinamakan besi tempa.

b.   Besi yang mengandung kadar C = 0,5%-1,7%, mempunyai sifat dapat ditempa dan dapat disepuh. Besi ini dinamakan baja.

c. Besi yang mengandung kadar C = 2,5%-6,67%, mempunyai sifat mudah dituang (dicor) dan besi ini dinamakan besi tuang.

2). Pengaruh kadar zat arang dalam besi

a.       Zat asam

Terdapat pula dalam udara,yaitu campuran dari 21% zat asam dan 78% zat lemas, selanjutnya 1% helium, argon dan beberapa unsur zat lain. Zat asam dalam udara dapat menyebabkan logam besi rusak.

b.      Oksid

Persenyawaan antara zat asam dengan unsur yang lain dinamakan oksid. Batu besi magnet, magnesit(Fe2O3)kandungan Fe 60 % sampai dengan 70% (Rusia, Swedia, Amerika). Batu besi merah, hemafite(Fe2O3), kandungan Fe 40% sampai dengan 60 % (Kanada, Spanyol, Inggris, Rusia). Proses dapur tinggi adalah proses reduksi, karena dalam dapur tinggi, zat asam dikeluarkan oksid besi dan tinggal besinya.

c.       KarbonatBatu

besi spoat (FeCo3)adalah karbonat besi, karena dalam persenyawaan ini terdapat carbonium (zat orang). Batu besi spatik (Fe2(O3)), kandungan Fe 30 % sampai 40% (jerman, Austria)

d.      Zat arang

Unsur ini sangat penting untuk produksi baja. Zat arang murni terdapat dalam intan yang grafit. Zat arang ini diperoleh dari arang tulang belulang, arang kulit, arang kayu, arang batu (batu bara),dan lainnya. Dengan menambah zat arang dalam besi, baik banyak atau sedikit. Maka akan terjadi persenyawaan-persenyawaan besi zat arang yang mempunyai sifat-sifat keras. Unsur besi terdapat di alam, bahan dalam bentuk logam murni, tetapi terdapat dalam bentuk persenyawaan besi oksida, yang masih tercampur dengan unsur-unsur lain dan zat pengotor.

 

Logam Non-Ferro (Non-Ferrous Metal) ialah jenis logam yang secara kimiawi tidak memiliki unsur besi atau Ferro (Fe), oleh karena itu logam jenis ini disebut sebagai logam bukan Besi (non Ferro). Beberapa dari jenis logam ini telah disebutkan dimana termasuk logam yang banyak dan umum digunakan baik secara murni maupun sebagai unsur paduan. Dengan semakin berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi terutama dalam pengolahan bahan logam, menjadikan semua jenis logam digunakan secara luas dengan berbagai alasan, mutu produk yang semakin ditingkatkan, kebutuhan berbagai peralatan pendukung teknologi serta keterbatasan dari ketersediaan bahan-bahan yang secara umum digunakan dan lain-lain.

            Logam non Ferro ini terdapat dalam berbagai jenis dan masing-masing memiliki sifat dan karakteristik yang berbeda secara spesifik antara logam yang satu dengan logam yang lainnya. Keberagaman sifat dan karakteristik dari logam Non Ferro ini memungkinkan pemakaian secara luas baik digunakan secara murni atau pun dipadukan antara logam non ferro bahkan dengan logam Ferro untuk mendapatkan suatu sifat yang baru yang berbeda dari sifat asalnya.

Pengertian dari bahan bukan logam atau non logam adalah unsure kimia yang mempunyai sifat-sifat, yaitu :

- Elastis (karet), cair (bahan pelumas, dan tidak dapat menghantarkan arus listrik (bahan isolasi)).

- Peka terhadap api (bahan baker, tidak dapat terbakar (Asbes) dan mudah pecah (keramik)).

Macam-Macam Logam Non Ferro

Unsur logam yang paling penting dan paling banyak digunakan dalam industry adalah besi karena hampir 90 % dari logam-logam yang digunakan dalam industry adalah besi. Selain besi,logam yang penting anatara lain: alumunium (Al), timbal (Pb), nikel (Ni), perak(Ag), seng(Zn), dan lain sebagainya. Yang digunakan dalam keadaan murni ataupun dalam bentuk paduannya. Logam – logam tersebut harus mempunyai sifat-sifat fisika atau mekanik yang sesuai dengan persyaratan-persyaratan yang dikehedaki.

Logam non ferro adalah suatu bahan yang tidak mengandung besi, yang dapat digolongkan menjadi :

logam berat : nikel, seng, tembaga, timah putih dan timah hitam

a.          logam mulia/murni : emas, perak, platina

b.            logam ringan : alumunium, barium, kalsium

c.            logam refraktori/tahan api : Molibdenum , titanium, wolfram, zirkonium

d.            logam radio aktif : radium dan uranium.

1.           Tembaga, Copper, Cuprum (Cu)

Diperoleh dari biji besi yang mengandung besi, timah hitam, seng dan sedikit mengandung perak dan emas. Sifat-sifat tembaga antara lain :sifat mekanik baik, tahan korosi, daya hantar listrik dan panas lebih baik, mampu dikerjakan mesin, mudah disambung dengan solder maupun dilas, BD 8,9 dan titik cair 1,083° C, serta dapat digosok dan temperature tempa lebih rendahdibanding bahan-bahan dari logam ferro. Pada pengerjaan panas suhu yang diperlukan antara 800°C-900°C, seperti untuk rolling extension dan forging/tempa. Baik dalam keadaan panas maupun dalam keadaan dingin, tembaga sangat luwes dan dapat direnggangkan, digiling dan dimartil. Pemberian bentuk dalam keadaan panas sekitar 650°C, sedangkan dalam keadaan dingin 300°C-700°C. Kegunaan tembaga, yaitu alat-alat listrik, telepon dan telegram, kawat listrik, refrigerator dan pipa-pipaketel serta tembaga tidak bias digunakan untuk perabot masak.

2.           Mangan, Manganese (Mn)

Sifat-sifat mangan adalahbaja konstruksi dan baja mesin memperbaiki sifat kekuatan tprik dan tahan aus serta baja perkakas memperbaiki sifat tanah ukuran. Kegunaannya adalah sebagai unsur paduan, bila dipadu dengan baja konstruksi dan baja mesin digunakan untuk pekerjaan yang menginginkan kekuatan tarik dan tahan aus. Bila dipadu dengan baja perkakas digunakan untuk pekerjaan yang menginginkan ketahanan ukuran.

3.           Nikel, Nickolium (Ni)

Sifat-sifat nikel yaitu cukup keras, BD 8,7 dan titik lebur 1, 455° C dengan kelihatan tinggi dan mudah dibentuk dalam keadaan dingin atau panas dan tahan korosi. Bijih Nickel mengandung 2,5 % Nickel yang bercampur bersama-sama unsur lain yang sebagian besar terdiri atas besi dan silica serta hampir 4 % Tembaga dan sedikit Cobalt, Selenium, Tellurium, Silver, Platinum dan Aurum. Sedangkan Tembaga, besi dan Nicel berada pada bijih itu sebagai Sulfida. Kegunaannya adalah untuk industri kimia, alat-alat listrik dan alat-alat kedokteran.

4.           Uranium(U)

Sifat-sifat uranium adalah BD 18,7, uranium murni malleable /liat dan ductile mudah di bentuk dan menstabilkan carbide keras. Kegunaannya untuk bahan amunisi dan persenjataan.

5.           Alumunium (Al)

Sifat-sifat Alumunium adalah penghantar arus listrik tinggi. Jenis logam ringan (BD 2,7) dengan titik lebur 600°C, mudah dikerjakan/ dituang, penghantar panas, tahan karat dan non magnetis. Kegunaan Alumunium adalah untuk bahan bangunan, alat-alat rumah tangga, mesin penggerak, mesin tenaga / penghasil kalor yang besar untuk pemanas, kabel dan pipa serta pembuatan mesin motor dan kapal terbang. Alumunium terdapat dua macam yaitu: alumunium tuangan mempunyai kekuatan tarik sebesar 10kg/ mm2 dan regangannya 18 -25 % dan alumunium tempa mempunyai kekuatan tarik sebesar 18-28kg/mm2 dan regangannya 3-5%.

6.           Magnesium(Mg)

Magnesium ialah logam yang berwarna putih perak dan sangat mengkilap dengan titik cair 651ºC yang dapat digunakan sebagai bahan paduan ringan, sifat dan karakteristiknyasama dengan Aluminium.Oxid film yang melapisi permukaan Magnesium hanya cukup melindunginya dari pengaruh udara kering, sedangkan udara lembab dengan Magnesium memiliki kekuatan tarik hingga 110 N/mm2 dan dapat ditingkatkan melalui proses pembentukan hingga 200 N/mm2. Sifat-sifatnya adalah BD rendah 1,7, lunak dan titik cair rendah 800°C serta tahan korosi. Kegunaannya adalah untuk bangunan dan kapal udara serta foto grafi dan sebagai unsure paduan non fero.

7.           Kobalt (Co)

Cobalt (Co) ialah logam yang berwarna putih silver ini memilki titik cair 1490ºC dan bersifat magnetic tinggi. Cobalt diperoleh bersama unsur Nickel serta element-element mineral tertentu dan dipisahkan selama proses pemurnian pada unsurNickel.Sifat-sifatnya adalah bila dipadu dengan baja maka akan menjadi keras, tahan panas dan tahan aus. Kegunaannya kobalt bila dipadu dengan baja banyak dipergunakan untuk konstruksi tahan tahan pesawat terbang dan konstruksi tahan panas.dilipat, tabung-tabung pasta gigi dan plat-plat lembaran yang dapat dibuat kaleng makanan.

8.  Timah Hitam, Lead, Timbal, Plumbum (Pb)

Timah Hitam memiliki berat jenis (ρ) yang sangat tinggi yaitu =11,3 kg/dm³ dengan titik cair 327ºC, digunakan sebagai isolator anti radiasi Nuclear. Timah hitam diperoleh dari senyawa Plumbum-Sulphur (PbS) yang disebut “Gelena” dengan kadar yang sangat kecil. Sifat-sifat timah hitam adalah berwarna kebiru-biruan, agak lunak, mudah dituang, disolder, dan dilas (dengan api zat asam) sanagt mudah diberi bentuk dalam keadaan dingin dan panas, kekuatan tariknya sangat rendah BD 11,4 dengan titik cair 274°C sangat tahan reaksi kimia dan tahan korosi. Kegunaanya adalah sebagai penutup atap , pipa saluran, pembungkus barang kesenian dari gelas, pembuatan penyehat, alat-alat dan saluran dalam industri kimia.

10.       Wolfrom, Tungsten (W)

Tungten, Wolfram (W) memiliki titik cair 3410ºC berwarna kelabu, sangat keras dan rapuh pada temperature ruangan, tetapi ulet dan liat pada Temperatur tinggi. Sifat-sifat wolfrom adalah keras BD 20 titk cair tinggi 3400°C dan titk didih 5900°C, dapat digilas menjadi lembaran dan bila dipadu dalam baja perkakas, akan memperbaiki ketahanan ausnya dan sifat tahan hangatnya. Kegunaannya dalam bidang elektronika seperti katoda tabung electron dan bidang kelistrikan, seperti kawat pijar dalam lampu, elektroda, pegas, unsure pemanas dan tabung sinar X.

 

Klasifikasi Logam

Klasifikasi ikatan logam menurut golongannya adalah:

1. Ikatan Logam pada Unsur Transisi

            Logam transisi cenderung memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi. Alasannya adalah logam transisi dapat melibatkan elektron 3d yang ada dalam kondisi delokalisasi seperti elektron pada 4s. Lebih banyak elektron yang dapat terlibat, kecenderungan daya tarik akan semakin lebih kuat. Contoh ikatan logam pada unsur transisi transisi adalah Ag, Fe, Cu dan lain-lain.

2. Ikatan logam pada unsur golongan utama

            Ikatan logam pada unsur golongan utama relatif lebih lemah dibandingkan dengan dengan unsur golongan transisi. Contohnya kristal besi lebih kuat dibandingkan dengan kristal logam magnesium.

Berdasarkan unsur penyusunnya dibagi menjadi 2 yaitu:

1. Ikatan logam antar unsur sejenis

            Misalnya Ikatan antara unsur litium dengan unsur litium yang lainnya.

2. Ikatan logam antar unsur yang berbeda jenis (alloy).