Deskripsi 

Mungkin Anda pernah mendengar bahwa cadangan minyak Indonesia akan habis dalam 20 tahun. Namun, penting untuk diketahui bahwa pernyataan ini tidak sepenuhnya benar. Bahkan, para dosen TM era 70-an dan 90-an, yang memiliki pengetahuan dan pengalaman di bidang ini, juga menyampaikan hal yang serupa. Data dari BP MIGAS pun menunjukkan bahwa cadangan minyak berkisar pada angka tersebut.

Anda mungkin bertanya-tanya mengapa hal ini terjadi. Padahal, minyak bumi tetap diambil dari perut bumi, jadi mengapa jumlah cadangan bisa tetap? Jawabannya adalah karena cadangan minyak dapat berubah sesuai dengan penemuan cadangan baru. Anda mungkin sudah familiar dengan konsep bahwa minyak bumi terbentuk dari jasad hewan-hewan renik yang terendapkan selama ribuan tahun di bawah permukaan bumi. Seiring adanya kematian dan pengendapan jasad organisme tersebut, mekanisme alam akan terus memprosesnya menjadi minyak bumi. Oleh karena itu, bisa dikatakan bahwa minyak bumi merupakan sumber energi yang terbarukan (renewable energy). Meskipun demikian, diklasifikasikan sebagai energi tak terbarukan (non-renewable energy) karena proses pembentukannya membutuhkan waktu yang sangat lama.

Bidang Kajian 

Bidang Kajian di Program Studi Teknik Perminyakan (TM) di ITB sangat luas dan mencakup tidak hanya minyak, tetapi juga gas bumi dan panas bumi. Ketiga sumber daya alam ini dikenal dengan istilah hidrokarbon karena unsur hidrogen dan karbon menjadi komponen utamanya. Di dalam program studi ini, mahasiswa akan mendalami aspek-aspek penting yang meliputi reservoir, pengeboran, produksi, fasilitas permukaan, dan manajemen pengelolaan lapangan minyak secara menyeluruh. Meskipun istilah-istilah ini mungkin terdengar asing, mahasiswa akan diberikan pembelajaran yang rinci mengenai setiap konsepnya.

Reservoir merujuk pada lokasi di bawah permukaan bumi di mana hidrokarbon terperangkap dalam pori batuan dan menempel pada permukaan batuan. Proses pengeboran dilakukan untuk menciptakan lubang dari permukaan bumi hingga mencapai batuan sumber hidrokarbon. Produksi melibatkan aliran hidrokarbon dari reservoir menuju permukaan bumi. Setelah mencapai permukaan, hidrokarbon akan mengalir ke fasilitas permukaan, termasuk separator yang berfungsi memisahkan minyak, air, dan gas. Selanjutnya, hidrokarbon akan disimpan dalam tangki penampungan utama sebelum diangkut ke kilang untuk diproses lebih lanjut. Selain itu, mahasiswa juga akan mempelajari aspek ekonomi dan manajemen yang berkaitan dengan pengelolaan lapangan minyak.

Tujuan

Program Studi Teknik Perminyakan ITB memberikan kesempatan bagi mahasiswa untuk mengembangkan pemahaman mendalam dan keterampilan yang diperlukan dalam industri minyak dan gas. Dengan fokus pada pemahaman menyeluruh tentang hidrokarbon, termasuk minyak, gas bumi, dan panas bumi, program studi ini memberikan pondasi yang kuat bagi para mahasiswa untuk berkarir di sektor energi yang penting ini.

Keunggulan 

Apabila Anda bermimpi untuk kuliah di Program Studi Teknik Perminyakan (TM) di ITB, persiapkan diri Anda untuk pengalaman belajar yang seru dan penuh tantangan! Program Studi Teknik Perminyakan (TM) melibatkan kegiatan eksplorasi dan eksploitasi hidrokarbon yang mencakup berbagai bidang ilmu. Anda akan mengambil kuliah dari program studi lain seperti Teknik Geologi, Teknik Geofisika, Teknik Elektro, Matematika, Fisika, Kimia, dan Teknik Informatika. Namun, tidak hanya itu, mengingat bahwa Anda akan bekerja di daerah terpencil di tengah masyarakat, sangat disarankan untuk mengambil kuliah dari jurusan Sosioteknologi (SOSTEK) seperti Psikologi Sosial, Teknik Semiotika, Komunikasi, dan Antropologi. Hal ini akan memberikan bekal awal yang baik bagi Anda dalam berinteraksi dengan masyarakat sekitar.

Selain kegiatan akademik, Program Studi Teknik Perminyakan juga memberikan fasilitas bagi kegiatan mahasiswa di luar akademik melalui Himpunan Mahasiswa Teknik Perminyakan "PATRA", SPE student chapter, dan IATMI student chapter.

Perlu diketahui bahwa Indonesia memiliki potensi peningkatan jumlah cadangan minyak di masa depan. Saat ini, hanya sekitar 30% dari cekungan minyak bumi di Indonesia yang telah dieksplorasi. Masih banyak cekungan yang belum dimanfaatkan karena beberapa faktor, seperti keterbatasan teknologi, lokasinya yang sering berada di lepas pantai, keterbatasan kajian nilai ekonomi, serta faktor regulasi dari pemerintah terkait bagi hasil pusat-daerah, insentif pajak, dan persentase produksi untuk kebutuhan domestik. Dalam program studi ini, Anda akan mempelajari berbagai aspek yang terkait dengan pengelolaan sumber daya minyak, termasuk solusi teknis dan regulasi yang dapat memfasilitasi peningkatan potensi cadangan minyak Indonesia.

Prospek kerja 

Setelah lulus dari Program Studi Teknik Perminyakan (TM) di ITB, Anda akan memiliki berbagai prospek kerja menarik yang dapat Anda pilih. Mayoritas alumni TM bekerja di perusahaan minyak nasional atau asing seperti Pertamina, Medco, CNOOC SES, Exxon, Chevron, Total E&P, dan BP. Selain itu, bidang pemerintahan juga menjadi pilihan, seperti di BP MIGAS atau departemen ESDM (Energi Sumber Daya Mineral).

Tidak hanya itu, tenaga ahli perminyakan juga dibutuhkan dalam sektor perbankan dan asuransi sebagai analis risiko terkait dengan kredit dan klaim dalam kegiatan eksploitasi migas. Bagi mereka yang tertarik dalam bidang akademis, terdapat peluang untuk mendapatkan beasiswa baik di TM ITB maupun di universitas asing, untuk melanjutkan studi dalam negeri maupun luar negeri dan menjadi peneliti atau dosen.

Jika Anda memiliki semangat kewirausahaan, banyak alumni TM yang memulai usaha sendiri di sektor migas setelah mendapatkan pengalaman kerja di perusahaan lain. Selain itu, beberapa alumni juga menjalankan usaha di bidang pendidikan, makanan, dan minuman. Penting untuk dicatat bahwa Program Studi Teknik Perminyakan ITB memiliki hubungan yang kuat dengan para alumni TM, yang memberikan dukungan yang signifikan kepada program studi tersebut, sehingga menjadikan TM ITB sebagai program studi yang kuat.

Sumber: itb.ac.id

Banyak orang, terutama calon mahasiswa baru, masih awam tentang teknik material dan metalurgi. Untuk mengetahui lebih lanjut tentang kedua program studi yang ada di Institut Teknologi Bandung (ITB), simak artikel berikut.

Jika kita berbicara tentang jurusan teknik, ada beberapa jurusan teknik yang khusus mempelajari teknik, seperti ITB di Bandung.

Sebagian siswa di Indonesia bercita-cita untuk menjadi mahasiswa teknik. Sepertinya lulusan teknik ini banyak diincar oleh industri dan pekerjaan karena memiliki minat di bidang ini.

Teknik Material dan Metalurgi adalah dua di antara beberapa jurusan yang banyak dicari di dunia kerja. Jika Anda belum tahu tentang jurusan ini, mari kita pelajari lebih lanjut karena siapa tahu jurusan ini akan sesuai dengan minat Anda.

Apa itu Teknik Material dan Teknik Metalurgi?

Menurut Dosen Teknik Metalurgi ITB,  D.Sc.(Tech.) Imam Santoso, jurusan ini mempelajari semua aspek logam (metal), mulai dari proses penambangan hingga menjadi produk akhir yang siap digunakan. Teknik metalurgi mencakup studi tentang seluruh proses pengolahan logam, mulai dari ekstraksi dan penambangan hingga proses pengolahan dan manufaktur.

Bidang pertambangan sangat terkait dengan teknik metalurgi ini, karena banyak terkait dengan proses pemurnian logam dari pengotor saat logam pertama kali diperoleh dari pertambangan. Imam menyatakan bahwa program studi ini secara khusus mempelajari metode pemurnian batu bara untuk meningkatkan kualitasnya.

“Bahan mentah dari tambang kita olah, kita cuci, kita upgrade kualitasnya supaya harga jualnya lebih tinggi. Jangan berpikiran nanti akan kerja berat di pertambangannya langsung, bukan, kita yang di kantor merancang sistemnya,” ujar Imam dilansir dari laman ITB, Kamis, 21 Maret 2024.

Dosen Metalurgi ITB, Imam Santoso dan mahasiswanya. Foto: ITB

Apa yang dipelajari di Teknik Material dan Teknik Metalurgi?

Selain itu, Teknik Material mempelajari berbagai jenis material, seperti keramik, polimer, logam, komposit, dan lain-lain. Fokusnya lebih pada proses di hilir manufaktur, yang mencakup sintesis, asesmen, dan perawatan.

Teknik Material juga mempelajari karakteristik, struktur, dan kinerja setiap material saat digunakan untuk membuat produk. Oleh karena itu, lingkup pengetahuan yang dipelajari di Teknik Material mencakup tahap pascaproduksi, di mana seseorang dapat mengontrol kinerja material saat digunakan.

Ekavianty Prajatelistia, Ph.D., Dosen Teknik Material di ITB, menyatakan, "Kita (Teknik Material) lebih dekat ke industri, jadi dari keseluruhan pemrosesan material mentah ke barang jadi, sampai nanti digunakan oleh konsumen."

Imam menyatakan bahwa pemisahan kedua program studi tersebut sengaja dibuat oleh ITB untuk memberi mahasiswa pengalaman belajar yang lebih terfokus dan terspesialisasi. Kebutuhan akan nilai tambah bahan tambang dapat dipenuhi dengan teknik metalurgi.

Sementara itu, ''Teknik Material di FTMD muncul untuk memenuhi kebutuhan Teknik produksi dan manufaktur bahan yang beragam, sementara Teknik Metalurgi berasal dari FTTM. Meskipun pada beberapa bagian keduanya beririsan, tapi pada dasarnya fokusnya beda,'' katanya.

Prospek kerja

Teknik Material dan Teknik Metalurgi keduanya memiliki prospek kerja yang sangat luas. Sarjana teknik metalurgi biasanya bekerja di konstruksi, perusahaan minyak dan gas, dan pertambangan.

Lulusan Teknik Material biasanya bekerja di perusahaan manufaktur dan perusahaan minyak dan gas. Namun, keduanya menekankan bahwa lulusan dari kedua program studi dapat bekerja di mana saja mereka suka, seperti di pemerintahan, perbankan, atau menjadi pengusaha.

Samber: medcom.id

Pengerjaan logam

Proses

Logam sangat penting karena dapat dengan mudah diubah bentuknya menjadi bentuk yang berguna. Secara harfiah, ratusan proses pengerjaan logam telah dikembangkan untuk aplikasi tertentu, tetapi ini dapat dibagi menjadi lima kelompok besar: penggulungan, ekstrusi, penarikan, penempaan, dan pembentukan lembaran logam. Empat proses pertama membuat logam mengalami regangan dalam jumlah besar. Namun, jika deformasi terjadi pada suhu yang cukup tinggi, logam akan mengkristal kembali-yaitu, butiran yang terdeformasi akan dikonsumsi oleh pertumbuhan satu set butiran baru yang bebas regangan. Karena alasan ini, logam biasanya digulung, diekstrusi, ditarik, ditempa di atas suhu rekristalisasi. Ini disebut pengerjaan panas, dan dalam kondisi ini hampir tidak ada batasan regangan plastis tekan yang dapat dialami logam.

Proses lainnya dilakukan di bawah suhu rekristalisasi. Ini disebut pengerjaan dingin. Pengerjaan dingin mengeraskan logam dan membuat bagian tersebut menjadi lebih kuat. Namun, ada batas pasti untuk regangan yang dapat dimasukkan ke dalam bagian yang dingin sebelum retak.

Penggulungan

Pengerolan adalah proses pengerjaan logam yang paling umum. Lebih dari 90 persen aluminium, baja, dan tembaga yang diproduksi digulung setidaknya sekali dalam proses produksi - biasanya untuk mengambil logam dari ingot tuang menjadi lembaran atau batangan. Produk canai yang paling umum adalah lembaran. Dengan kontrol komputer berkecepatan tinggi, biasanya beberapa dudukan gulungan digabungkan secara seri, dengan lembaran tebal memasuki dudukan pertama dan lembaran tipis digulung dari dudukan terakhir dengan kecepatan linier lebih dari 100 kilometer (60 mil) per jam. Pabrik multistand serupa digunakan untuk membentuk gulungan batang kawat dari batangan. Pabrik penggulungan lainnya dapat menekan batangan besar dari beberapa sisi untuk membentuk balok-I atau rel kereta api.

Penggulungan dapat dilakukan dalam keadaan panas atau dingin. Jika penggulungan dilakukan dalam keadaan dingin, permukaannya akan lebih halus dan produknya lebih kuat.

Ekstrusi

Ekstrusi mengubah bongkahan logam menjadi penampang panjang yang seragam dengan memaksa bongkahan logam mengalir melalui lubang cetakan. Dalam ekstrusi maju, ram dan cetakan berada di sisi berlawanan dari benda kerja. Produk dapat memiliki penampang yang sederhana atau kompleks; contoh ekstrusi kompleks dapat ditemukan pada bingkai jendela aluminium.

Tabung atau bagian berongga lainnya juga dapat diekstrusi. Bagian awal adalah tabung berdinding tebal, dan bagian yang diekstrusi dibentuk di antara cetakan di bagian luar tabung dan mandrel yang dipegang di bagian dalam.

Dalam ekstrusi tumbukan (juga disebut ekstrusi balik), benda kerja ditempatkan di bagian bawah lubang (cetakan), dan ram yang longgar didorong ke arahnya. Ram memaksa logam mengalir kembali ke sekelilingnya, dengan jarak antara ram dan cetakan menentukan ketebalan dinding. Ketika tabung pasta gigi dibuat dari paduan timbal, tabung tersebut dibentuk dengan proses ini.

Menggambar

Penarikan terdiri dari menarik logam melalui cetakan. Salah satu jenisnya adalah penarikan kawat. Pengurangan diameter yang dapat dicapai dalam cetakan seperti itu terbatas, tetapi beberapa cetakan secara seri dapat digunakan untuk mendapatkan pengurangan yang diinginkan. Penarikan dalam dimulai dengan piringan logam dan diakhiri dengan cup dengan mendorong logam melalui lubang (die). Beberapa operasi penarikan secara berurutan dapat digunakan untuk satu bagian. Deep drawing digunakan untuk membuat kaleng minuman aluminium dan selongsong peluru senapan kuningan dari lembaran.

Pembentukan lembaran logam

Dalam pembentukan regangan, lembaran dibentuk di atas balok sementara benda kerja berada di bawah tekanan. Logam diregangkan tepat di luar titik lelehnya (regangan 2 hingga 4 persen) untuk mempertahankan bentuk baru. Pembengkokan dapat dilakukan dengan menekan di antara dua cetakan. (Seringkali suatu bagian dapat dibuat sama baiknya dengan pembentukan regangan atau pembengkokan; pilihan kemudian dibuat berdasarkan biaya). Geser adalah operasi pemotongan yang mirip dengan yang digunakan untuk kain. Dalam metode ini, ketebalan lembaran tidak banyak berubah dalam prosesnya.

Masing-masing proses ini dapat digunakan sendiri-sendiri, tetapi sering kali ketiganya digunakan pada satu bagian. Sebagai contoh, untuk membuat atap mobil dari lembaran datar, ujung-ujungnya dicengkeram dan bagian tersebut ditarik dengan tegang di atas cetakan yang lebih rendah. Selanjutnya cetakan kawin ditekan di atas bagian atas, menyelesaikan operasi pembentukan, dan akhirnya ujung-ujungnya dicukur untuk memberikan dimensi akhir.

Penempaan

Penempaan adalah pembentukan sepotong logam dengan mendorong dengan cetakan terbuka atau tertutup. Biasanya dilakukan dalam keadaan panas untuk mengurangi gaya yang dibutuhkan dan meningkatkan plastisitas logam.

Penempaan cetakan terbuka biasanya dilakukan dengan memalu bagian di antara dua permukaan yang rata. Ini digunakan untuk membuat bagian yang terlalu besar untuk dibentuk dalam cetakan tertutup atau dalam kasus di mana hanya beberapa bagian yang akan dibuat dan biaya cetakan tidak dapat dibenarkan. Mesin tempa yang paling awal mengangkat palu besar yang kemudian dijatuhkan pada pekerjaan, tetapi sekarang palu yang digerakkan oleh udara atau uap digunakan, karena ini memungkinkan kontrol yang lebih besar atas gaya dan laju pembentukan. Bagian tersebut dibentuk dengan menggerakkan atau memutarnya di antara pukulan. Cincin yang ditempa dapat dibentuk dengan menempatkan mandrel melalui cincin dan mengubah bentuk logam di antara palu dan mandrel. Cincin juga dapat ditempa dengan menggulung dengan satu gulungan di dalam cincin dan yang lainnya di luar.

Penempaan cetakan tertutup adalah pembentukan logam panas di dalam dinding dua cetakan yang menyatu untuk membungkus benda kerja di semua sisi. Prosesnya dimulai dengan batang atau batangan yang dipotong sesuai panjang yang dibutuhkan untuk mengisi cetakan. Karena melibatkan bentuk yang besar dan rumit serta regangan yang besar, beberapa cetakan dapat digunakan untuk berpindah dari batang awal ke bentuk akhir. Dengan cetakan tertutup, komponen dapat dibuat dengan toleransi yang ketat sehingga hanya sedikit pemesinan akhir yang diperlukan.

Dua operasi penempaan cetakan tertutup yang diberi nama khusus adalah upsetting dan coining. Coining mengambil namanya dari tahap akhir pembentukan koin logam, di mana cetakan yang diinginkan dibentuk pada piringan logam halus yang ditekan dalam cetakan tertutup. Coining melibatkan strain kecil dan dilakukan dalam keadaan dingin untuk meningkatkan definisi dan kehalusan permukaan. Pengadukan melibatkan aliran logam kembali ke dirinya sendiri. Contoh dari proses ini adalah mendorong batang yang pendek melalui lubang, menjepit batang, dan kemudian memukul panjang yang terbuka dengan cetakan untuk membentuk kepala paku atau baut.

Metalurgi

Manfaat penting dari pengerjaan panas adalah memberikan kontrol dan peningkatan sifat mekanik. Pengerolan panas atau penempaan panas menghilangkan banyak porositas, arah, dan segregasi yang mungkin ada pada bentuk cor. Oleh karena itu, produk "tempa" yang dihasilkan memiliki keuletan dan ketangguhan yang lebih baik daripada pengecoran yang tidak dikerjakan. Selama penempaan batang, butiran logam menjadi sangat memanjang ke arah aliran. Hasilnya, ketangguhan logam meningkat secara substansial dalam arah ini dan agak melemah dalam arah yang melintang terhadap aliran. Bagian dari desain penempaan yang baik adalah memastikan bahwa garis aliran pada bagian yang telah selesai diorientasikan sehingga berada pada arah tegangan maksimum ketika bagian tersebut ditempatkan dalam layanan.

Kemampuan logam untuk menahan penipisan dan patahan selama operasi pengerjaan dingin memainkan peran penting dalam pemilihan paduan dan desain proses. Dalam operasi yang melibatkan peregangan, paduan terbaik adalah yang tumbuh lebih kuat dengan regangan (strain harden) - misalnya, paduan tembaga-seng, kuningan, yang digunakan untuk kartrid dan paduan aluminium-magnesium dalam kaleng minuman, yang menunjukkan pengerasan regangan yang lebih besar dibandingkan dengan tembaga atau aluminium murni.

Properti berguna lainnya yang dapat dikontrol dengan pemrosesan dan komposisi adalah rasio anisotropi plastik. Ketika sebuah segmen lembaran diregangkan (yaitu, memanjang) ke satu arah, ketebalan dan lebar segmen harus menyusut, karena volumenya tetap konstan. Pada lembaran isotropik, ketebalan dan lebar menunjukkan regangan yang sama, tetapi, jika butiran-butiran lembaran diorientasikan dengan benar, ketebalannya akan menyusut hanya sekitar setengah dari lebarnya. Karena penipisan inilah yang menyebabkan fraktur dini, anisotropi plastik ini memberikan sifat penarikan dalam yang lebih baik pada material lembaran dengan orientasi butiran yang optimal.

Patahnya benda kerja selama pembentukan dapat diakibatkan oleh cacat pada logam; hal ini sering kali terdiri dari inklusi bukan logam seperti oksida atau sulfida yang terperangkap di dalam logam selama pemurnian. Inklusi semacam itu dapat dihindari dengan prosedur manufaktur yang tepat. Laps adalah jenis cacat lain di mana bagian dari potongan logam secara tidak sengaja terlipat dengan sendirinya, tetapi kedua sisi lipatan tidak sepenuhnya dilas menjadi satu. Jika gaya yang cenderung membuka lipatan ini diterapkan selama operasi pembentukan, logam akan gagal di bagian pangkuan.

Kemampuan logam yang berbeda untuk mengalami regangan sangat bervariasi. Perubahan bentuk yang dapat dilakukan dalam satu kali operasi pembentukan sering kali dibatasi oleh keuletan tarik logam. Logam dengan struktur kristal kubik berpusat pada muka, seperti tembaga dan aluminium, secara inheren lebih ulet dalam operasi semacam itu dibandingkan logam dengan struktur kubik berpusat pada badan. Untuk menghindari patah dini pada jenis logam yang terakhir, proses yang digunakan terutama menerapkan tegangan tekan daripada tegangan tarik.

Metalurgi serbuk

Metalurgi serbuk (P/M) terdiri dari pembuatan bagian padat dari serbuk logam. Serbuk dicampur dengan pelumas, ditekan ke dalam cetakan untuk membentuk bentuk yang diinginkan, dan kemudian disinter, atau dipanaskan hingga suhu di bawah titik leleh paduan di mana ikatan solid-state partikel terjadi. Dengan tidak adanya kekuatan eksternal, sintering biasanya meninggalkan sampel yang mengandung sekitar 5 persen pori-pori berdasarkan volume, tetapi, ketika tekanan diterapkan selama sintering (proses yang disebut pengepresan panas), hampir tidak ada porositas yang tersisa. Pada beberapa bagian yang dibuat dengan mencampurkan dua elemen yang berbeda, satu komponen meleleh pada suhu sintering, dan fase cair ini membantu sintering partikel padat.

Aplikasi

Penjelasan kronologis berikut ini menunjukkan jenis-jenis produk yang dapat dibuat oleh P/M.

Penggunaan komersial paling awal dari P/M adalah dalam produksi logam dengan titik leleh tinggi seperti platina, tungsten, dan tantalum. Serbuk murni dari logam-logam ini dapat dibuat dengan reduksi serbuk bersuhu rendah, biasanya oksida, dan, karena logam-logam ini meleleh pada suhu yang sangat tinggi, maka lebih mudah untuk membentuk bagian yang padat dengan menekan dan menyinter serbuk daripada dengan peleburan dan pengecoran. Sebagai contoh, P/M memainkan peran penting dalam pengembangan filamen tungsten untuk bola lampu listrik.

Produk P/M awal lainnya adalah bantalan dan filter logam berpori. Pada bagian tersebut, sintering dilakukan pada suhu yang relatif rendah sehingga pori-pori di antara partikel tetap terbuka dan terhubung. Disk yang disinter dengan cara ini dapat berfungsi sebagai filter untuk cairan, atau bagian yang disinter dapat diresapi dengan oli untuk membuat bantalan pelumas sendiri. Dalam kasus terakhir, minyak ditahan di pori-pori oleh tegangan permukaan. Saat bantalan memanas saat digunakan, sebagian oli mengalir keluar dan melumasi permukaan, dan, saat bagian tersebut mendingin, tegangan permukaan menarik oli kembali ke saluran halus.

Karbida yang disemen membentuk kelas lain dari produk sinter. Tungsten karbida murni (WC) adalah senyawa yang sangat keras, tetapi terlalu rapuh untuk digunakan dalam perkakas. Namun, perkakas yang berguna dapat dibuat dengan mencampurkan bubuk WC dengan bubuk kobalt dan disinter pada suhu di atas titik leleh kobalt. Kobalt cair kemudian bereaksi dengan permukaan WC, dan ketika bagian tersebut didinginkan, kobalt membeku, menahan WC dengan erat untuk membentuk struktur komposit dengan ketangguhan yang cukup untuk digunakan sebagai perkakas dan cetakan.

Volume terbesar komponen P/M sekarang diproduksi dari serbuk besi, sebuah proses yang pertama kali dikembangkan selama Perang Dunia II. Suku cadang yang kecil dan rumit, seperti roda gigi, membutuhkan banyak pekerjaan jika dikerjakan dari batang baja, dan sejumlah besar material terbuang sebagai serpihan dari pemesinan. Namun, jika komponen dibuat dengan proses P/M, hanya sedikit atau bahkan tidak ada pemesinan yang diperlukan, lebih sedikit material yang terbuang, dan biayanya jauh lebih rendah. Banyak suku cadang kecil untuk mobil dan peralatan diproduksi dengan cara ini. Volume terbesar kedua komponen P/M terbuat dari bubuk aluminium. Komponen ini ringan, tahan korosi, dan (jika menggunakan paduan) dapat diberi perlakuan panas untuk meningkatkan kekuatannya. Suku cadang kecil untuk mobil dan peralatan adalah aplikasi yang paling umum.

Proses terbaru menggunakan metode P/M untuk meningkatkan homogenitas dan ketangguhan baja perkakas paduan tinggi. Ingot tuang dari paduan ini mengandung jaringan kasar fase rapuh yang sangat sulit dipecah dengan pengerjaan panas, tetapi jika, alih-alih dituang menjadi ingot, cairan tersebut diatomisasi (dipadatkan sebagai tetesan kecil), partikel yang dipadatkan dengan cepat akan menjadi homogen. Serbuk ini kemudian dapat dipres panas menjadi batangan yang terkonsolidasi dengan sifat mekanik yang lebih baik daripada yang dihasilkan oleh pengecoran ingot. Konsolidasi sering kali dicapai dengan pengepresan isostatik panas, membungkus bubuk yang dipres dalam selubung baja atau kaca, dan memanaskannya dalam gas inert panas pada tekanan tinggi. Logam yang terkonsolidasi kemudian dikerjakan menjadi bagian jadi.

Proses

Metode yang paling umum untuk memproduksi serbuk logam adalah atomisasi cairan. Di sini, aliran logam cair dipecah menjadi tetesan kecil dengan semburan air, udara, atau gas inert seperti nitrogen atau argon. Atomisasi dalam air menghasilkan partikel berbentuk tidak beraturan yang dapat ditekan ke kekuatan dan kepadatan awal yang lebih tinggi, atau "hijau", daripada partikel bulat yang dibentuk dengan atomisasi dengan gas inert.

Dalam proses atomisasi lainnya, gaya sentrifugal digunakan. Logam dapat dituangkan ke piringan pemintalan yang memecah aliran, atau batang pemintalan dapat dilelehkan oleh busur listrik sehingga melontarkan partikel saat berputar.

Logam cair yang dikabutkan dapat berupa paduan atau logam murni yang kemudian akan dicampur dengan elemen lain untuk membentuk paduan. Setelah atomisasi, serbuk harus dipisahkan ke dalam rentang ukuran dengan melewatkannya melalui serangkaian saringan. Serbuk dengan ukuran yang berbeda (dan logam yang berbeda) kemudian dicampur untuk ditekan menjadi beberapa bagian.

Serbuk sering kali diproduksi dengan mereduksi oksida bubuk secara kimiawi - misalnya, oksida besi yang direduksi dengan karbon atau hidrogen. Agregat logam yang dihasilkan kemudian digiling dan diayak untuk mendapatkan bubuk yang diinginkan. Serbuk juga dapat dibuat dengan elektrodeposisi logam pada kerapatan arus yang tinggi, diikuti dengan penggilingan untuk memecah endapan.

Proses di atas sering kali menghasilkan serbuk dengan diameter sekitar 50 hingga 200 mikrometer. Serbuk yang kurang dari sepersepuluh ukuran ini dapat ditemukan dalam fraksi serbuk terbaik yang dihasilkan oleh atomisasi. Serbuk halus seperti itu dapat dicampur dengan lilin, dicetak dengan injeksi untuk membentuk beberapa bagian sekaligus, dan kemudian disinter. Komponen yang dihasilkan hanya membutuhkan sedikit pemesinan untuk menghasilkan produk jadi.

Perlakuan panas

Sifat-sifat logam dapat diubah secara substansial dengan berbagai proses perlakuan panas. Tergantung pada paduan dan kondisinya, perlakuan panas dapat mengeraskan atau melunakkan logam.

Perawatan pengerasan

Perlakuan panas pengerasan selalu melibatkan pemanasan hingga suhu yang cukup tinggi untuk melarutkan endapan yang kaya zat terlarut. Logam kemudian didinginkan dengan cepat untuk menghindari pengendapan kembali; sering kali hal ini dilakukan dengan mendinginkan dalam air atau minyak. Konsentrasi zat terlarut dalam logam sekarang jauh lebih besar daripada konsentrasi kesetimbangan. Hal ini menghasilkan apa yang dikenal sebagai pengerasan larutan padat, tetapi paduan biasanya dapat dikeraskan lebih banyak lagi dengan penuaan untuk memungkinkan terbentuknya endapan yang sangat halus. Penuaan dilakukan pada suhu tinggi yang masih jauh di bawah suhu di mana endapan akan larut. Jika paduan dipanaskan lebih lanjut, endapan akan menjadi kasar; yaitu, partikel-partikel yang paling halus akan larut sehingga ukuran partikel rata-rata akan meningkat. Hal ini akan sedikit mengurangi kekerasan tetapi meningkatkan keuletan. Pengerasan presipitasi digunakan untuk menghasilkan sebagian besar paduan berkekuatan tinggi. Pada produk yang terbuat dari logam lunak dan ulet seperti aluminium atau tembaga, paduan yang diperkeras dengan usia digunakan dengan endapan terbaik (yaitu, kekuatan tertinggi).

Ketika dipanaskan hingga suhu tinggi, beberapa logam, terutama paduan besi dan titanium, berubah menjadi struktur kristal yang berbeda. Seringkali fase suhu tinggi memiliki kelarutan yang lebih tinggi untuk zat terlarut, sehingga membantu pelarutan endapan. Jika paduan didinginkan secara perlahan, transformasi fase terbalik akan terjadi pada suhu tinggi, membentuk endapan kasar dan menghasilkan struktur yang lembut. Ini adalah prinsip di balik prosedur anil. Namun, jika paduan didinginkan dari suhu tinggi, transformasi terbalik terjadi pada suhu yang jauh lebih rendah, sehingga terbentuk endapan yang sangat halus. Ini adalah dasar untuk mengeraskan paduan besi-karbon (baja). Kekerasan fase transformasi suhu rendah (dikenal sebagai martensit) meningkat dengan kandungan karbon, dan ini dapat menghasilkan beberapa paduan yang sangat kuat. Unsur-unsur paduan lain seperti nikel, kromium, dan mangan ditambahkan ke baja terutama untuk memperlambat transformasi dari fase suhu tinggi sehingga potongan yang lebih tebal, yang mendingin lebih lambat saat pendinginan, akan mengeras menjadi martensit saat pendinginan. Baja dengan martensit segar masih belum cukup tangguh untuk digunakan tanpa terlebih dahulu dipanaskan ke suhu tinggi. Proses tempering ini mengurangi tegangan sisa yang dihasilkan oleh transformasi fasa, mengurangi kekerasan dengan mengeraskan endapan karbida, dan meningkatkan ketangguhan. Jika kekuatan tinggi menjadi perhatian utama, suhu temper dijaga tetap rendah. Jika ketangguhan adalah tujuan utama dan kekuatan adalah tujuan kedua, maka suhu temper yang relatif tinggi digunakan.

Perawatan pelunakan

Dalam banyak situasi, tujuan perlakuan panas adalah untuk melunakkan paduan dan dengan demikian meningkatkan keuletannya. Hal ini mungkin diperlukan jika sejumlah operasi pembentukan dingin diperlukan untuk membentuk suatu bagian tetapi logam sangat mengeras setelah operasi pertama sehingga pengerjaan dingin lebih lanjut akan menyebabkannya retak. Jika logam direkristalisasi dengan anil pada suhu tinggi, logam akan menjadi cukup lunak untuk memungkinkan operasi pembentukan lebih lanjut. Kasus lain muncul ketika perlu menggunakan perkakas berkarbon tinggi untuk membentuk cetakan. Jika paduan didinginkan dari suhu tinggi untuk membentuk martensit, maka akan menjadi keras, rapuh, dan hampir tidak mungkin untuk dikerjakan dengan mesin. Namun jika didinginkan secara perlahan, karbida akan jauh lebih kasar, dan baja akan dapat dikerjakan dengan mesin.

Proses

Sebagian besar tungku yang dirancang untuk perlakuan panas menggunakan gas alam atau listrik untuk menaikkan suhu. Atmosfer di sekitar pekerjaan dapat berupa udara untuk anil suhu rendah, tetapi pada suhu tinggi, beberapa atmosfer selain udara harus digunakan untuk menghindari oksidasi. Salah satu atmosfer yang umum diperoleh dengan membakar gas alam dengan jumlah udara yang kurang dari jumlah stoikiometri. Dengan logam yang lebih reaktif, anil dapat dilakukan dalam tungku vakum.

Dalam beberapa perlakuan panas hanya permukaan yang perlu dipanaskan. Dengan induksi elektromagnetik atau dengan menggunakan laser, hal ini dapat dilakukan dengan cepat sehingga tidak diperlukan atmosfer khusus untuk menghindari oksidasi. Perlakuan panas permukaan juga menghindari distorsi yang dapat menyertai pemanasan dan pendinginan seluruh bagian. Sebagai contoh, gandar belakang sebagian besar mobil adalah batang baja dengan panjang sekitar 1 meter dan diameter 3 sentimeter (sekitar 3 kaki dan diameter 1,25 inci). Permukaannya dapat dikeraskan dengan melewatkan batang melalui kumparan induksi yang dengan cepat memanaskan permukaan tepat di bawah kumparan menjadi panas merah, mengubahnya menjadi austenit. Namun, bagian dalamnya tetap dingin, dan, setelah kumparan lewat, bagian dalam yang dingin ini dengan cepat menarik panas dari permukaan, mengubahnya menjadi martensit. Bagian tersebut kemudian ditempa dan digunakan. Karena sebagian besar penampang bagian tidak dipanaskan atau diubah selama operasi ini, tidak ada distorsi dan oleh karena itu tidak perlu meluruskan bagian yang mengeras.

Perawatan permukaan

Karena permukaan logam yang dilihat orang dan bereaksi dengan lingkungan di sekitarnya, upaya khusus terkadang dilakukan untuk menambah kilau, warna, atau tekstur pada permukaan. Selain itu, lapisan tahan korosi khusus ditempatkan pada permukaan untuk beberapa aplikasi, dan pada aplikasi lainnya, permukaan dikeraskan untuk menambah kekuatan dan mengurangi keausan. Bagian ini membahas perawatan permukaan yang menambah ketahanan atau kekerasan terhadap korosi.

Ketahanan korosi

Perlindungan penghalang

Ketika logam terkorosi di dalam air, atom-atomnya kehilangan elektron dan menjadi ion yang bergerak ke dalam air. Ini disebut reaksi anodik, dan agar proses korosi dapat berlanjut, harus ada reaksi katodik yang sesuai yang menyerap elektron. Proses ini dapat dihentikan dengan mengisolasi logam dari air dengan penghalang kedap air. Salah satu aplikasi lama dari ide ini adalah kaleng. Tidak seperti baja, timah tidak terpengaruh oleh asam dalam makanan, sehingga lapisan timah yang diletakkan di atas lembaran baja melindungi baja di dalam kaleng dari korosi.

Permukaan luar dari banyak peralatan rumah tangga yang besar terdiri dari baja yang dilapisi dengan lapisan kaca berwarna yang disebut enamel. Enamel bersifat inert dan melekat erat pada baja, sehingga melindunginya dari korosi serta memberikan penampilan yang menarik. Pelapisan kromium dekoratif adalah contoh lain dari lapisan pelindung-penghalang pada baja. Karena kromium tidak melekat dengan baik pada baja, baja pertama-tama dilapisi dengan lapisan tembaga dan nikel sebelum dilapisi dengan lapisan tipis kromium.

Lapisan pelindung yang dijelaskan di atas adalah logam, tetapi penghalang pelindung yang paling umum adalah organik. Cat, polimer, dan film pernis tipis digunakan untuk berbagai aplikasi di dekat suhu kamar.

Lapisan oksida yang terbentuk pada logam ketika terkena udara juga merupakan penghalang pelindung. Baja tahan karat dan aluminium membentuk lapisan yang paling stabil dan protektif dari film semacam itu. Ketebalan lapisan oksida pada aluminium sering kali ditingkatkan dengan membuat bagian tersebut berfungsi sebagai anoda dalam sel elektrolit. Proses ini, yang disebut anodisasi, sedikit meningkatkan ketahanan korosi dan membuat pewarnaan permukaan menjadi lebih mudah. Lapisan yang terbentuk pada tembaga dan baja akibat korosi (umumnya dikenal sebagai noda dan karat) agak lebih tebal dan menunjukkan warna khas yang sering kali dimasukkan ke dalam desain komponen.

Perlindungan galvanik

Lapisan pelindung pada baja rentan rusak oleh batu yang beterbangan atau benda tajam lainnya. Hal ini terutama terjadi pada bagian mobil yang dekat dengan jalan raya. Penghalang yang dijelaskan di atas memiliki kemampuan terbatas untuk menyembuhkan diri sendiri setelah rusak, tetapi perlindungan pada area kecil baja yang terpapar dapat dipertahankan jika logam yang memiliki kecenderungan lebih besar daripada baja untuk melepaskan elektron dalam air dipasang pada permukaannya. Dengan cara ini, ketika penghalang pelindung rusak, logam yang lebih reaktif akan terkorosi secara istimewa, dan baja diberi perlindungan "galvanik".

Lapisan seng dapat ditempatkan pada permukaan baja baik dengan mencelupkan baja ke dalam seng cair atau dengan melapisi seng ke permukaan. Baja galvanis jauh lebih tahan terhadap korosi daripada baja yang tidak digalvanis. Karena alasan ini, baja ini sering digunakan pada panel terendah mobil - yaitu bagian yang terpapar semprotan garam korosif dari jalan bersalju.

Elektrodeposit kadmium juga digunakan untuk perlindungan galvanik pada baja. Baja berlapis aluminium hot-dip digunakan dalam sistem pembuangan mobil. Pada suhu rendah, aksi utamanya adalah galvanik, sedangkan pada suhu tinggi, ia teroksidasi untuk membentuk lapisan penghalang.

Teknik pelapisan lainnya

Di antara metode lain untuk mengaplikasikan lapisan logam pada logam adalah pelapisan semprotan termal, istilah umum untuk proses di mana kawat logam dilelehkan oleh busur plasma atau nyala api, dikabutkan, dan disemprotkan ke permukaan dalam gas lembam. Metode lain adalah pelapisan vakum, yang menghasilkan lapisan tipis, cerah, dan menarik pada suatu bagian dengan menguapkan dan menyimpan logam pelapis dalam ruang hampa udara yang tinggi.

Perlindungan oksidasi yang ditingkatkan diberikan pada komponen turbin bersuhu tinggi yang terbuat dari superalloy dengan cara menganil komponen dalam wadah yang mengandung aluminium klorida yang mudah menguap. Hal ini dilakukan pada suhu tinggi, sehingga aluminium berdifusi ke dalam paduan untuk membentuk lapisan permukaan yang kaya aluminium. Dalam layanan suhu tinggi, lapisan tersebut teroksidasi untuk membentuk lapisan aluminium oksida pelindung.

Pengerasan

Karburasi

Kekuatan baja yang dikeraskan meningkat dengan cepat seiring dengan meningkatnya persentase karbon, tetapi pada saat yang sama ketangguhan baja menurun. Seringkali bagian yang paling berguna adalah bagian yang permukaannya lebih tinggi karbonnya sehingga keras, sedangkan bagian dalamnya lebih rendah karbonnya sehingga keras. Kombinasi sifat seperti itu dapat diperoleh dengan karburasi, atau anil bagian dalam gas yang kaya akan karbon. (Potensi karburasi gas meningkat seiring dengan rasio karbon monoksida dan karbon dioksida).

Temperatur karburasi cukup tinggi untuk mengubah permukaan baja menjadi fase austenit temperatur tinggi, yang memiliki kelarutan karbon yang jauh lebih tinggi daripada fase ferit temperatur rendah. Pada suhu ini, karbon yang mengendap di permukaan berdifusi melalui baja dan masuk ke dalam padatan. Ketebalan lapisan difusi meningkat seiring waktu, meskipun dengan kecepatan yang menurun; kedalaman 1 hingga 2 milimeter (0,04 hingga 0,08 inci) dalam waktu 4 hingga 16 jam merupakan hal yang umum terjadi. Setelah difusi, bagian tersebut dipadamkan dalam minyak. Permukaan karbon tinggi berubah menjadi struktur martensit yang keras dan rapuh, sedangkan bagian dalam yang lebih rendah karbon berubah menjadi struktur yang lebih keras dan lebih lembut. Bagian tersebut kemudian ditempa untuk meningkatkan ketangguhan lapisan permukaan. Suku cadang mesin yang kecil, seperti roda gigi, sering kali dikarburasi untuk meningkatkan kekuatan dan ketahanannya terhadap keausan.

Nitridasi

Nitridasi memberikan cara alternatif untuk mengeraskan permukaan baja. Lapisan permukaan hanya sepersepuluh dari kedalaman lapisan karburasi, tetapi jauh lebih keras. Bagian baja dipanaskan hingga suhu yang lebih rendah, sehingga struktur kristalnya tetap bersifat feritik. Pemanasan dilakukan dalam atmosfer amonia (NH3) dan hidrogen, dan nitrogen dari amonia berdifusi ke dalam baja.

Pengerasan dilakukan dengan salah satu dari dua cara. Salah satunya adalah pengerasan larutan padat, yang terjadi pada semua baja. Cara lainnya adalah pengerasan presipitasi. Sebagai contoh, jika baja mengandung aluminium, aluminium dan nitrogen akan bergabung membentuk partikel yang sangat halus yang mengeraskan baja dengan cukup efektif.

Meskipun sangat keras, lapisan nitrida tidak cenderung retak, karena sangat tipis dan melekat dengan baik pada baja ulet di bawahnya. Bagian tersebut tidak perlu dipadamkan dari suhu nitridasi, dan juga tidak perlu ditempa sebelum digunakan.

Metode lain

Permukaan juga dapat dikeraskan dengan perlakuan panas dengan induksi atau pemanasan laser. Dalam aplikasi lain, pengerasan permukaan dilakukan dengan menempatkan "paduan yang keras" pada bagian dasar. Salah satu contohnya adalah "pelapisan kromium keras," di mana lapisan kromium tebal diendapkan pada suatu bagian. Batang katup otomotif dan cincin piston serta lubang silinder mesin diesel adalah aplikasi yang umum.

Metalografi dan pengujian logam

Metalografi

Sifat-sifat paduan dengan komposisi tertentu dapat berubah secara nyata dengan susunan mikroskopis butiran kristalnya-yaitu struktur mikronya. Untuk mengevaluasi dan mengontrol struktur mikro sampel, berbagai jenis mikroskop digunakan, dan bidang ini disebut metalografi.

Mikroskop optik

Jenis metalografi yang paling sederhana dan tertua (meskipun usianya hampir satu abad) melibatkan pemolesan permukaan hingga menjadi seperti cermin dan memeriksa cahaya yang dipantulkan darinya pada perbesaran 50 hingga 1500×. Jika permukaan dietsa ringan dalam larutan yang sesuai (sering kali asam), batas butir, matriks, dan fase konstituen akan diserang dengan kecepatan yang berbeda dan akan terlihat. Hal ini memungkinkan untuk menentukan fasa mana yang ada serta bentuk, ukuran, dan distribusinya. Demikian pula, ukuran dan bentuk butir dapat diamati. Dengan informasi ini, dimungkinkan untuk menyimpulkan sejarah sampel dan memprediksi perilakunya. Metalografi memiliki nilai khusus dalam analisis sampel yang telah gagal atau bekerja dengan cara yang tidak terduga.

Mikroskop elektron

Kemajuan besar telah dicapai dalam menggunakan berkas elektron yang terfokus dengan baik untuk memeriksa logam. Mikroskop elektron pada dasarnya terdiri dari dua jenis, transmisi dan pemindaian. Mikroskop elektron transmisi memerlukan persiapan film yang sangat tipis sehingga transparan terhadap seberkas elektron dengan energi sekitar 200 kiloelektron volt. Ini berarti film harus memiliki ketebalan hanya satu, atau beberapa ratus nanometer (10-9 meter). Film dari elemen yang lebih ringan, seperti aluminium, bisa lebih tebal, sedangkan film dari elemen yang lebih berat, seperti emas, harus lebih tipis. Kontras antara daerah yang berdekatan paling baik dikembangkan oleh perbedaan difraksi berkas elektron, meskipun perbedaan densitas juga dapat digunakan. Resolusi spasial sangat baik, sampai ke resolusi atom pada mikroskop khusus, dan hubungan orientasi antara daerah yang bersebelahan dapat dengan mudah dilihat. Sebaliknya, hanya sampel yang sangat kecil yang dapat diperiksa dalam film tertentu. Ini berarti, bahwa teknik ini tidak bagus untuk mengukur cacat yang lebih besar daripada ketebalan film, atau cacat yang jumlah per satuan volumenya rendah.

Mikroskop elektron pemindaian (SEM) menggunakan berkas elektron yang sempit (sering kali sekitar 40 kiloelektron volt) yang memindai permukaan sampel dan membentuk gambar yang sesuai dari elektron yang dihamburkan kembali atau elektron sekunder. Tidak diperlukan persiapan permukaan khusus, dan, karena kedalaman fokus dalam SEM jauh lebih besar daripada mikroskop optik, permukaan yang tidak beraturan, seperti patahan, dapat dipelajari dengan baik. (Gambar serangga yang sangat rinci yang terlihat dalam publikasi, juga diambil dengan SEM). Perbesaran yang berguna berkisar dari 100 hingga 20.000×.

Berkas elektron yang digunakan dalam SEM menyebabkan setiap atom di dekat permukaan memancarkan sinar X yang merupakan karakteristik dari elemen tersebut. Dengan membuat gambar berdasarkan distribusi intensitas sinar X karakteristik dari elemen tertentu, dimungkinkan untuk menunjukkan distribusi elemen tersebut di antara fase-fase di permukaan. Jika berkas elektron tidak disapu tetapi ditahan di satu titik, analisis kimia dapat dilakukan terhadap berbagai elemen di wilayah di bawah berkas elektron dengan mengukur intensitas sinar X yang dipancarkan oleh setiap elemen.

Menguji sifat mekanik

Sifat mekanis yang paling umum adalah tegangan luluh, perpanjangan, kekerasan, dan ketangguhan. Dua yang pertama diukur dalam uji tarik, di mana sampel dibebani hingga mulai mengalami regangan plastis (yaitu regangan yang tidak pulih ketika sampel dibongkar). Tegangan ini disebut tegangan luluh. Ini adalah properti yang sama untuk berbagai sampel dari paduan yang sama, dan berguna dalam mendesain struktur karena memprediksi beban di luar batas di mana suatu struktur akan bengkok secara permanen.

Jika uji tarik dilanjutkan setelah luluh, beban mencapai maksimum saat regangan terlokalisasi dan leher berkembang pada sampel. Beban maksimum, dibagi dengan luas penampang awal sampel, disebut tegangan tarik ultimit (UTS). Panjang akhir dikurangi panjang awal, dibagi dengan panjang awal, disebut perpanjangan. Tegangan luluh, UTS, dan perpanjangan adalah sifat mekanik logam yang paling umum ditabulasikan.

Kekerasan logam dapat diukur dengan beberapa cara. Jika indentor keras (bola, kerucut, atau piramida) didorong dalam jarak pendek ke dalam logam dengan beban yang ditentukan, beban dibagi dengan bidang kontak menjadi ukuran kekerasan. Untuk menguji baja, salah satu pengujian tertua, yaitu uji kekerasan Brinell, menggunakan bola berdiameter 10 milimeter dan beban seberat 3.000 kilogram. Nilai kekerasan Brinell berkorelasi dengan baik dengan UTS. Beban yang jauh lebih kecil dan mikroindentor berlian juga dapat digunakan bersama dengan mikroskop untuk mengukur kekerasan pada area yang cukup kecil (hingga beberapa mikrometer, atau sepersejuta meter).

Jenis mesin uji yang berbeda, yang mengindikasikan kekerasan secara langsung, dinamakan Rockwell. Di sini, alih-alih mengukur lebar lekukan setelah indentor dilepaskan, alat pengukur yang sensitif mengindikasikan kedalaman indentor yang tenggelam ke dalam permukaan di bawah beban tertentu. Berbagai ukuran indentor dan beban memungkinkan berbagai macam kekerasan diukur. Angka kekerasan ini berguna untuk kontrol kualitas di bidang manufaktur, terutama dalam memastikan konsistensi dari satu batch ke batch lainnya.

Yang menjadi perhatian khusus dalam struktur teknik adalah pencegahan kegagalan total yang tiba-tiba, seperti pada patahnya material yang rapuh. Yang lebih disukai adalah struktur yang akan berubah bentuk di bawah beban berlebih tetapi tidak gagal. Kegagalan mendadak dimulai pada takik atau retakan yang secara lokal memusatkan tegangan, dan energi yang dibutuhkan untuk memperpanjang retakan tersebut dalam suatu benda padat adalah ukuran ketangguhan benda padat tersebut. Pada material yang keras dan rapuh, ketangguhannya rendah, sedangkan pada logam yang kuat dan ulet, ketangguhannya tinggi. Uji ketangguhan yang umum dilakukan adalah uji Charpy, yang menggunakan sebatang kecil logam dengan alur berbentuk V yang dipotong pada satu sisi. Sebuah palu besar diayunkan untuk menghantam batang pada sisi yang berlawanan dengan alur. Energi yang diserap untuk menggerakkan palu melalui batang adalah ketangguhannya.

Pengujian yang membutuhkan lebih banyak instrumentasi, tetapi mengukur sifat material yang lebih berguna untuk analisis, adalah pemisahan dua sisi sampel yang mengandung retakan yang pada awalnya dipotong sekitar sepertiga bagian dari sampel. Penggunaan dan analisis tes semacam itu disebut mekanika fraktur, dan informasi yang diperoleh digunakan untuk menunjukkan integritas struktur yang terbuat dari bahan yang kuat yang mengandung cacat kecil-misalnya, selongsong roket, pesawat terbang, dan bejana tekan reaktor nuklir.

Jika suatu bagian dibebani sekali pada tegangan yang mendekati tegangan leleh, bagian tersebut tidak akan patah. Namun, jika dibebani berulang kali hingga mencapai tingkat ini, pada akhirnya akan patah. Kegagalan ini disebut kelelahan, dan menghindari kelelahan adalah tujuan penting dalam desain mesin yang bergerak. Semakin banyak siklus yang akan dialami suatu komponen, semakin rendah tegangan yang diijinkan yang harus diberikan untuk menghindari kegagalan akibat kelelahan.

Jenis kegagalan lain yang dapat diamati pada beban di bawah tegangan luluh disebut creep. Jika beban diberikan dan dibiarkan pada sampel selama berbulan-bulan atau bertahun-tahun, sampel akan memanjang secara perlahan. Pada logam dengan suhu leleh yang tinggi, mulur menjadi masalah pada suhu yang lebih tinggi. Hal ini menjadi pertimbangan pembatas dalam turbin gas yang beroperasi pada suhu tertinggi yang dapat diterima oleh komponen logam.

Disadur dari: https://www.britannica.com/

Geologi minyak bumi adalah salah satu cabang ilmu Geologi untuk mengetahui keberadaan minyak bumi di bawah permukaan tanah untuk di eksplorasi dan di produksi. Secara umum, ada dua jenis geologi minyak bumi yaitu geologi eksplorasi minyak bumi dan geologi produksi minyak bumi. Geologi eksplorasi minyak bumi mencakup pencarian minyak bumi dan geologi produksi minyak bumi. Sedangkan geologi produksi minyak bumi dalam bidang perminyakan bukan diartikan untuk membuat minyak bumi, tetapi hanyalah membuat fasilitas untuk mengalirkan minyak bumi dari bawah tanah ke atas permukaan tanah. Pengaliran minyak bumi dilakukan dengan menggunakan sumur minyak dan pompa-pompa.

Eksplorasi minyak bumi

Teori keberadaan minyak bumi ada dua buah, yaitu teori organik dan teori anorganik. Teori organik sekarang ini banyak dianut oleh para ahli geologi, di mana minyak bumi dipercaya dihasilkan dari sisa-sisa organisme yang sudah mati berjuta-juta tahun yang lalu. Sedangkan teori anorganik kebanyakan berkembang di Eropa Timur dan Rusia, di mana para ahli mempercayai bahwa minyak bumi dapat dihasilkan bukan dari bahan organik. Prinsip geologi minyak Bumi yang sekarang umum dipakai adalah teori organik sehingga minyak bumi sering disebut bahan bakar fosil. Bila teori anorganik terbukti, akan muncul lagi sumber-sumber minyak bumi yang selama ini belum dieksplorasi.

Disadur dari: en.wikipedia.org

Metalurgi, seni dan ilmu pengetahuan untuk mengekstraksi logam dari bijihnya dan memodifikasi logam untuk digunakan. Metalurgi biasanya mengacu pada metode komersial dan bukan metode laboratorium. Metalurgi juga menyangkut sifat dan struktur kimia, fisika, dan atomik logam serta prinsip-prinsip di mana logam digabungkan untuk membentuk paduan.

Sejarah metalurgi

Penggunaan logam saat ini merupakan puncak dari jalur panjang perkembangan yang berlangsung selama sekitar 6.500 tahun. Secara umum disepakati bahwa logam yang pertama kali dikenal adalah emas, perak, dan tembaga, yang muncul dalam bentuk asli atau logam, yang paling awal adalah bongkahan emas yang ditemukan di pasir dan kerikil di dasar sungai. Logam-logam asli tersebut mulai dikenal dan dihargai karena nilai ornamen dan kegunaannya selama bagian akhir Zaman Batu.

Perkembangan paling awal

Emas dapat digumpalkan menjadi potongan-potongan yang lebih besar dengan palu dingin, tetapi tembaga asli tidak bisa, dan langkah penting menuju Zaman Logam adalah penemuan bahwa logam seperti tembaga dapat dibentuk menjadi bentuk-bentuk dengan mencairkan dan menuangnya ke dalam cetakan; di antara produk paling awal yang diketahui dari jenis ini adalah kapak tembaga yang dituang di Balkan pada milenium ke-4 Sebelum Masehi. Langkah lainnya adalah penemuan bahwa logam dapat diperoleh kembali dari mineral-mineral yang mengandung logam. Mineral-mineral ini telah dikumpulkan dan dapat dibedakan berdasarkan warna, tekstur, berat, serta warna api dan bau ketika dipanaskan. Hasil yang lebih besar yang diperoleh dengan memanaskan tembaga asli dengan mineral oksida yang terkait dapat menyebabkan proses peleburan, karena oksida-oksida ini mudah direduksi menjadi logam di dalam lapisan arang pada suhu lebih dari 700°C (1.300°F), karena reduktornya, yaitu karbon monoksida, menjadi semakin stabil. Untuk melakukan aglomerasi dan pemisahan tembaga yang dilebur atau dilebur dari mineral-mineral yang terkait, maka perlu untuk memasukkan oksida besi sebagai fluks. Langkah lebih lanjut ke depan ini dapat dikaitkan dengan keberadaan mineral gossan oksida besi di zona atas endapan tembaga sulfida yang lapuk.

Perunggu

Di banyak daerah, paduan tembaga-arsenik, yang memiliki sifat lebih unggul daripada tembaga baik dalam bentuk tuang maupun tempa, diproduksi pada periode berikutnya. Hal ini mungkin tidak disengaja pada awalnya, karena kesamaan warna dan warna nyala api antara perunggu dari mineral tembaga karbonat berwarna hijau terang dan produk lapuk dari mineral sulfida tembaga-arsenik seperti enargit, dan mungkin kemudian diikuti oleh pemilihan senyawa arsenik yang disengaja berdasarkan bau bawang putih ketika dipanaskan.

Kandungan arsenik bervariasi dari 1 hingga 7 persen, dengan kandungan timah hingga 3 persen. Pada dasarnya paduan tembaga bebas arsenik dengan kandungan timah yang lebih tinggi - dengan kata lain, perunggu asli - tampaknya muncul antara 3000 dan 2500 SM, dimulai dari delta Tigris-Eufrat. Penemuan nilai timah mungkin terjadi melalui penggunaan stannite, campuran sulfida tembaga, besi, dan timah, meskipun mineral ini tidak tersedia secara luas seperti mineral timah utama, kasiterit, yang seharusnya merupakan sumber logam tersebut. Kasiterit sangat padat dan muncul sebagai kerikil dalam endapan aluvial bersama dengan arsenopirit dan emas; kasiterit juga muncul pada tingkat tertentu pada gossan oksida besi yang disebutkan di atas.

Meskipun mungkin ada beberapa pengembangan perunggu secara independen di berbagai tempat, kemungkinan besar budaya perunggu menyebar melalui perdagangan dan migrasi orang-orang dari Timur Tengah ke Mesir, Eropa, dan mungkin Cina. Di banyak peradaban, produksi tembaga, tembaga arsenik, dan perunggu timah terus berlanjut selama beberapa waktu. Hilangnya paduan tembaga-arsenik pada akhirnya sulit untuk dijelaskan. Produksi mungkin didasarkan pada mineral yang tidak tersedia secara luas dan menjadi langka, tetapi kelangkaan relatif mineral timah tidak menghalangi perdagangan substansial logam tersebut dalam jarak yang cukup jauh. Bisa jadi, perunggu timah pada akhirnya lebih disukai karena kemungkinan terkena keracunan arsenik dari asap yang dihasilkan oleh oksidasi mineral yang mengandung arsenik.

Ketika bijih tembaga yang sudah lapuk di daerah tertentu dikerjakan, bijih sulfida yang lebih keras di bawahnya ditambang dan dilebur. Mineral-mineral yang terlibat, seperti kalkopirit, suatu sulfida tembaga-besi, membutuhkan proses pemanggangan oksidasi untuk menghilangkan sulfur sebagai sulfur dioksida dan menghasilkan oksida tembaga. Hal ini tidak hanya membutuhkan keterampilan metalurgi yang lebih besar tetapi juga mengoksidasi besi yang terkait erat, yang dikombinasikan dengan penggunaan fluks oksida besi dan kondisi reduksi yang lebih kuat yang dihasilkan oleh tungku peleburan yang lebih baik, menghasilkan kandungan besi yang lebih tinggi dalam perunggu.

Besi

Tidaklah mungkin untuk menandai perbedaan yang tajam antara Zaman Perunggu dan Zaman Besi. Potongan-potongan kecil besi akan diproduksi dalam tungku peleburan tembaga karena fluks oksida besi dan bijih tembaga sulfida yang mengandung besi digunakan. Selain itu, suhu tungku yang lebih tinggi akan menciptakan kondisi reduksi yang lebih kuat (dengan kata lain, kandungan karbon monoksida yang lebih tinggi dalam gas tungku). Sepotong besi awal dari sebuah jalur kereta api di provinsi Drenthe, Belanda, telah diberi tanggal 1350 SM, tanggal yang biasanya dianggap sebagai Zaman Perunggu Pertengahan untuk area ini. Di Anatolia, di sisi lain, besi telah digunakan sejak tahun 2000 SM. Ada juga referensi sesekali tentang besi pada periode yang lebih awal lagi, tetapi bahan ini berasal dari meteor.

Begitu hubungan telah terjalin antara logam baru yang ditemukan dalam peleburan tembaga dan bijih yang ditambahkan sebagai fluks, pengoperasian tungku untuk produksi besi secara alamiah mengikuti. Tentu saja, pada tahun 1400 SM di Anatolia, besi menjadi sangat penting, dan pada tahun 1200-1000 SM, besi dibuat dalam skala yang cukup besar menjadi senjata, yang pada awalnya berupa bilah belati. Karena alasan ini, tahun 1200 SM dianggap sebagai awal Zaman Besi. Bukti dari penggalian menunjukkan bahwa seni pembuatan besi berasal dari daerah pegunungan di sebelah selatan Laut Hitam, sebuah daerah yang didominasi oleh bangsa Het. Kemudian, seni ini rupanya menyebar ke Filistin, karena tungku-tungku mentah yang berasal dari tahun 1200 SM telah ditemukan di Gerar, bersama dengan sejumlah benda-benda besi.

Peleburan oksida besi dengan arang membutuhkan suhu yang tinggi, dan, karena suhu peleburan besi pada 1.540 ° C (2.800 ° F) tidak dapat dicapai pada saat itu, produk yang dihasilkan hanya berupa gumpalan logam seperti spons yang bercampur dengan terak semi-cair. Produk ini, yang kemudian dikenal sebagai bloom, hampir tidak dapat digunakan saat masih mentah, tetapi pemanasan ulang dan pemukulan panas berulang kali menghilangkan sebagian besar terak, menciptakan besi tempa, produk yang jauh lebih baik.

Sifat-sifat besi sangat dipengaruhi oleh keberadaan sejumlah kecil karbon, dengan peningkatan kekuatan yang besar yang terkait dengan kandungan kurang dari 0,5 persen. Pada suhu yang dapat dicapai - sekitar 1.200 °C (2.200 °F) - reduksi oleh arang menghasilkan besi yang hampir murni, yang lunak dan terbatas penggunaannya untuk senjata dan perkakas, tetapi ketika rasio bahan bakar terhadap bijih ditingkatkan dan perancangan tungku ditingkatkan dengan penemuan bellow yang lebih baik, lebih banyak karbon yang diserap oleh besi. Hal ini menghasilkan produk besi yang mekar dan produk besi dengan berbagai kandungan karbon, sehingga sulit untuk menentukan periode di mana besi mungkin sengaja diperkuat dengan karburasi, atau memanaskan kembali logam yang bersentuhan dengan arang berlebih.

Besi yang mengandung karbon memiliki keuntungan lebih lanjut, tidak seperti perunggu dan besi bebas karbon, besi ini dapat dibuat lebih keras dengan pendinginan-yaitu pendinginan cepat dengan perendaman dalam air. Tidak ada bukti penggunaan proses pengerasan ini selama Zaman Besi awal, sehingga proses ini pasti tidak diketahui saat itu atau tidak dianggap menguntungkan, karena pendinginan membuat besi menjadi sangat rapuh dan harus diikuti dengan penempaan, atau pemanasan ulang pada suhu yang lebih rendah, untuk memulihkan ketangguhan. Apa yang tampaknya telah ditetapkan sejak awal adalah praktik penempaan dingin berulang dan anil pada suhu 600-700 ° C (1.100-1.300 ° F), suhu yang secara alami dicapai dalam api sederhana. Praktik ini umum dilakukan di beberapa bagian Afrika bahkan hingga saat ini.

Pada tahun 1000 SM, besi mulai dikenal di Eropa tengah. Penggunaannya menyebar perlahan ke arah barat. Pembuatan besi cukup meluas di Britania Raya pada saat invasi Romawi pada tahun 55 SM. Di Asia, besi juga sudah dikenal pada zaman kuno, di Cina sekitar tahun 700 SM.

Kuningan

Sementara beberapa seng muncul dalam perunggu yang berasal dari Zaman Perunggu, ini hampir pasti merupakan penyertaan yang tidak disengaja, meskipun ini mungkin merupakan pertanda paduan terner yang kompleks pada Zaman Besi awal, di mana sejumlah besar seng dan timah dapat ditemukan. Kuningan, sebagai paduan tembaga dan seng tanpa timah, tidak muncul di Mesir hingga sekitar 30 SM, tetapi setelah itu dengan cepat diadopsi di seluruh dunia Romawi, misalnya, untuk mata uang. Kuningan dibuat dengan proses kalamin, di mana seng karbonat atau seng oksida ditambahkan ke tembaga dan dilebur di bawah penutup arang untuk menghasilkan kondisi reduksi. Pendirian industri kuningan secara umum merupakan salah satu kontribusi metalurgi penting yang dibuat oleh bangsa Romawi.

Logam mulia

Perunggu, besi, dan kuningan, kemudian, merupakan bahan logam yang digunakan oleh masyarakat untuk membangun peradaban mereka dan yang mereka gunakan untuk membuat peralatan perang dan damai. Selain itu, pada tahun 500 SM, tambang perak yang kaya akan kandungan timah telah dibuka di Yunani. Mencapai kedalaman beberapa ratus meter, tambang-tambang ini dialiri angin yang disediakan oleh api yang menyala di dasar lubang. Bijih disortir dengan tangan, dihancurkan, dan dicuci dengan aliran air untuk memisahkan mineral berharga dari material yang lebih ringan. Karena mineral-mineral ini pada dasarnya adalah sulfida, maka mineral-mineral ini dipanggang untuk membentuk oksida dan kemudian dilebur untuk mendapatkan paduan timbal-perak.

Timbal dihilangkan dari perak dengan cara cupellation, sebuah proses kuno yang sangat kuno di mana paduan tersebut dilebur di dalam tanah liat berpori dangkal atau wadah abu tulang yang disebut cupel. Aliran udara di atas massa cair secara istimewa mengoksidasi timbal. Oksidanya dihilangkan sebagian dengan menyeka permukaan cair; sisanya diserap ke dalam cupel berpori. Logam perak dan emas yang tertinggal di dalam cupel. Timbal dari skiming dan cupel yang dibuang diperoleh kembali sebagai logam setelah dipanaskan dengan arang.

Emas asli itu sendiri sering kali mengandung perak dalam jumlah yang cukup besar. Paduan perak-emas ini, yang dikenal sebagai elektrum, dapat dipisahkan dengan beberapa cara, tetapi mungkin yang paling awal adalah dengan memanaskannya dalam wadah dengan garam biasa. Seiring berjalannya waktu dan dengan perlakuan berulang, perak diubah menjadi perak klorida, yang masuk ke dalam terak cair, meninggalkan emas yang telah dimurnikan. Cupellation juga digunakan untuk menghilangkan kontaminasi seperti tembaga, timah, dan timbal dari emas. Emas, perak, dan timbal digunakan untuk tujuan artistik dan religius, perhiasan pribadi, peralatan rumah tangga, dan peralatan untuk berburu.

Dari 500 SM hingga 1500 M

Dalam seribu tahun antara 500 SM dan 500 M, sejumlah besar penemuan yang penting bagi pertumbuhan metalurgi dibuat. Matematikawan dan penemu Yunani, Archimedes, misalnya, menunjukkan bahwa kemurnian emas dapat diukur dengan menentukan beratnya dan jumlah air yang dipindahkan pada saat pencelupan-yaitu, dengan menentukan densitasnya. Pada masa sebelum Masehi, produksi baja pertama yang penting dimulai di India, dengan menggunakan proses yang telah dikenal oleh orang Mesir kuno. Baja Wootz, demikian sebutannya, dibuat sebagai besi spons (berpori) dalam sebuah unit yang tidak jauh berbeda dengan bloomery. Produk ini dipalu selagi panas untuk mengeluarkan terak, dipecah, kemudian ditutup dengan serpihan kayu dalam wadah tanah liat dan dipanaskan hingga potongan-potongan besi menyerap karbon dan meleleh, mengubahnya menjadi baja dengan komposisi homogen yang mengandung 1 hingga 1,6 persen karbon. Potongan-potongan baja tersebut kemudian dapat dipanaskan dan ditempa menjadi batangan untuk kemudian digunakan dalam pembuatan barang, seperti pedang Damaskus yang terkenal yang dibuat oleh pembuat baju besi Arab abad pertengahan.

Arsenik, seng, antimon, dan nikel mungkin sudah dikenal sejak masa awal, tetapi hanya dalam bentuk paduan. Pada tahun 100 SM, merkuri telah dikenal dan diproduksi dengan memanaskan mineral sulfida cinnabar dan mengembunkan uapnya. Sifatnya yang dapat bercampur (mencampur atau memadukan) dengan berbagai logam digunakan untuk pemulihan dan pemurnian. Timah dipukul menjadi lembaran dan pipa, pipa yang digunakan dalam sistem air awal. Logam timah tersedia dan orang Romawi telah belajar menggunakannya untuk melapisi wadah makanan. Meskipun bangsa Romawi tidak membuat penemuan metalurgi yang luar biasa, mereka bertanggung jawab atas, selain pendirian industri kuningan, mereka juga berkontribusi terhadap peningkatan organisasi dan administrasi yang efisien dalam pertambangan.

Dimulai sekitar abad ke-6, dan selama seribu tahun berikutnya, perkembangan metalurgi yang paling berarti berpusat pada pembuatan besi. Inggris Raya, di mana bijih besi berlimpah, merupakan wilayah pembuatan besi yang penting. Senjata besi, peralatan pertanian, barang-barang rumah tangga, dan bahkan perhiasan pribadi dibuat. Peralatan makan berkualitas tinggi dibuat di dekat Sheffield. Biara-biara sering menjadi pusat pembelajaran seni pengerjaan logam. Para biarawan menjadi terkenal karena pembuatan besi dan lonceng mereka, produk yang dibuat digunakan di biara-biara, dibuang secara lokal, atau dijual kepada pedagang untuk dikirim ke pasar yang lebih jauh. Pada tahun 1408, Uskup Durham mendirikan kincir bertenaga air pertama di Inggris, dengan tenaga air yang tampaknya mengoperasikan lonceng. Setelah tenaga semacam ini tersedia, tenaga ini dapat diterapkan pada berbagai operasi dan memungkinkan pemukulan bunga yang lebih besar.

Di Spanyol, wilayah pembuatan besi lainnya, Catalan forge telah ditemukan, dan penggunaannya kemudian menyebar ke daerah lain. Jenis tungku perapian, tungku ini terbuat dari batu dan diisi dengan bijih besi, fluks, dan arang. Arang terus dinyalakan dengan udara dari bellow yang ditiupkan melalui nosel bawah, atau tuyere (lihat gambar). Mekar yang perlahan-lahan terkumpul di bagian bawah dibuang dan setelah sering dipanaskan dan ditempa menjadi bentuk yang berguna. Pada abad ke-14, tungku ini telah diperbesar tinggi dan kapasitasnya.

Jika rasio bahan bakar dan bijih besi dalam tungku tersebut dijaga tetap tinggi, dan jika tungku mencapai suhu yang cukup panas sehingga sejumlah besar karbon terserap ke dalam besi, maka titik leleh logam akan diturunkan dan bunga api akan meleleh. Hal ini akan melarutkan lebih banyak lagi karbon, menghasilkan besi tuang cair dengan kandungan karbon hingga 4 persen dan dengan temperatur leleh yang relatif rendah, yaitu 1.150°C (2.100°F). Besi tuang akan terkumpul di dasar tungku, yang secara teknis akan menjadi tanur tiup dan bukannya bloomery karena besi akan ditarik sebagai cairan dan bukannya bongkahan padat.

Sementara orang-orang Zaman Besi di Anatolia dan Eropa terkadang secara tidak sengaja membuat besi tuang, yang secara kimiawi sama dengan besi tanur tinggi, orang Cina adalah yang pertama kali menyadari keunggulannya. Meskipun rapuh dan tidak memiliki kekuatan, ketangguhan, dan kemampuan kerja seperti baja, besi tuang ini berguna untuk membuat mangkuk tuang dan bejana lainnya. Faktanya, orang Cina, yang Zaman Besi-nya dimulai sekitar 500 SM, tampaknya telah belajar mengoksidasi karbon dari besi tuang untuk memproduksi baja atau besi tempa secara tidak langsung, daripada melalui metode langsung yang dimulai dari besi karbon rendah.

Setelah tahun 1500

Selama abad ke-16, pengetahuan metalurgi dicatat dan dipublikasikan. Ada dua buku yang sangat berpengaruh. Salah satunya, oleh Vannoccio Biringuccio dari Italia, berjudul De la pirotechnia (Eng. trans., The Pirotechnia of Vannoccio Biringuccio, 1943). Karya lainnya, oleh Georgius Agricola dari Jerman, berjudul De re metallica. Biringuccio pada dasarnya adalah seorang pekerja logam, dan bukunya membahas metode peleburan, pemurnian, dan pengujian (metode untuk menentukan kandungan logam dari bijih) serta mencakup pengecoran logam, pencetakan, pembuatan inti, dan produksi komoditas seperti meriam dan peluru meriam besi tuang. Karya ini merupakan deskripsi metodis pertama tentang praktik pengecoran logam.

Di sisi lain, Agricola adalah seorang penambang dan ahli metalurgi ekstraktif; bukunya membahas tentang pencarian dan survei di samping metode peleburan, pemurnian, dan pengujian. Dia juga menjelaskan proses yang digunakan untuk menghancurkan dan memusatkan bijih dan kemudian, secara rinci, metode pengujian untuk menentukan apakah bijih layak ditambang dan diekstraksi. Beberapa praktik metalurgi yang ia jelaskan pada prinsipnya masih digunakan hingga saat ini.

Logam besi

Dari tahun 1500 hingga abad ke-20, pengembangan metalurgi sebagian besar masih berkaitan dengan peningkatan teknologi dalam pembuatan besi dan baja. Di Inggris, penipisan kayu secara bertahap menyebabkan pelarangan penebangan kayu untuk dijadikan arang dan pada akhirnya memperkenalkan kokas, yang berasal dari batu bara, sebagai bahan bakar yang lebih efisien. Setelah itu, industri besi berkembang pesat di Inggris Raya, yang kemudian menjadi produsen besi terbesar di dunia. Proses krusibel untuk membuat baja, yang diperkenalkan di Inggris pada tahun 1740, di mana besi batangan dan bahan tambahan ditempatkan di dalam cawan lebur tanah liat yang dipanaskan dengan api kokas, menghasilkan baja pertama yang dapat diandalkan yang dibuat dengan proses peleburan.

Salah satu kesulitan dengan proses bloomery untuk produksi besi batangan lunak adalah, kecuali suhu dijaga tetap rendah (dan hasilnya kecil), sulit untuk menjaga kandungan karbon tetap cukup rendah sehingga logam tetap ulet. Kesulitan ini diatasi dengan melebur besi kasar berkarbon tinggi dari tanur sembur dalam proses puddling, yang ditemukan di Britania Raya pada tahun 1784. Di dalamnya, peleburan dilakukan dengan mengalirkan gas panas di atas muatan besi kasar dan bijih besi yang ditahan di perapian tanur. Selama pembuatannya, produk diaduk dengan garu besi (rakes), dan, ketika menjadi pucat karena kehilangan karbon, produk tersebut dikerjakan menjadi bola-bola, yang kemudian ditempa atau digulung menjadi bentuk yang berguna. Produk yang kemudian dikenal sebagai besi tempa ini memiliki kandungan unsur yang rendah yang berkontribusi pada kerapuhan besi kasar dan mengandung partikel terak yang terjerat yang menjadi serat memanjang ketika logam ditempa. Kemudian, penggunaan rolling mill yang dilengkapi dengan gulungan berlekuk untuk membuat batangan besi tempa diperkenalkan.

Perkembangan terpenting pada abad ke-19 adalah produksi baja murah berskala besar. Sebelum sekitar tahun 1850, produksi besi tempa dengan cara ditempa dan baja dengan cara peleburan dalam wadah telah dilakukan dalam unit-unit berskala kecil tanpa adanya mekanisasi yang signifikan. Perubahan pertama adalah pengembangan tungku perapian terbuka oleh William dan Friedrich Siemens di Inggris dan oleh Pierre dan Emile Martin di Prancis. Dengan menggunakan prinsip regeneratif, di mana gas hasil pembakaran digunakan untuk memanaskan siklus bahan bakar gas dan udara berikutnya, hal ini memungkinkan tercapainya temperatur yang tinggi sekaligus menghemat bahan bakar. Besi kasar kemudian dapat diolah menjadi besi cair atau baja karbon rendah tanpa pemadatan, skrap dapat ditambahkan dan dilebur, dan bijih besi dapat dilebur ke dalam terak di atas logam untuk menghasilkan oksidasi karbon dan silikon yang relatif cepat-semuanya dalam skala yang lebih besar. Kemajuan besar lainnya adalah proses Henry Bessemer, yang dipatenkan pada tahun 1855 dan pertama kali dioperasikan pada tahun 1856, di mana udara dihembuskan melalui besi kasar cair dari tuyere yang diletakkan di dasar bejana berbentuk buah pir yang disebut konverter. Panas yang dilepaskan oleh oksidasi silikon terlarut, mangan, dan karbon cukup untuk menaikkan suhu di atas titik leleh logam yang dimurnikan (yang meningkat seiring dengan berkurangnya kandungan karbon) dan dengan demikian mempertahankannya dalam keadaan cair. Tak lama kemudian, Bessemer memiliki konverter miring yang menghasilkan 5 ton dalam waktu satu jam, dibandingkan dengan empat hingga enam jam untuk 50 kilogram (110 pon) baja wadah dan dua jam untuk 250 kilogram besi yang digenangi air.

Baik tungku perapian terbuka maupun konverter Bessemer tidak dapat menghilangkan fosfor dari logam, sehingga bahan baku rendah fosfor harus digunakan. Hal ini membatasi penggunaannya dari daerah di mana bijih fosfor, seperti yang berasal dari pegunungan Minette di Lorraine, merupakan sumber utama besi di Eropa. Masalah ini dipecahkan oleh Sidney Gilchrist Thomas, yang mendemonstrasikan pada tahun 1876 bahwa lapisan tungku dasar yang terdiri dari dolomit yang dikalsinasi, alih-alih lapisan asam dari bahan silika, memungkinkan untuk menggunakan terak berkapur tinggi untuk melarutkan fosfat yang dibentuk oleh oksidasi fosfor dalam besi kasar. Prinsip ini akhirnya diterapkan pada tungku perapian terbuka dan konverter Bessemer.

Karena baja sekarang tersedia dengan harga yang jauh lebih murah dari harga sebelumnya, baja mengalami peningkatan penggunaan yang luar biasa untuk rekayasa dan konstruksi. Segera setelah akhir abad ini, baja menggantikan besi tempa di hampir semua bidang. Kemudian, dengan tersedianya tenaga listrik, tanur busur listrik diperkenalkan untuk membuat baja khusus dan baja paduan tinggi. Tahap signifikan berikutnya adalah pengenalan oksigen murah, yang dimungkinkan oleh penemuan siklus Linde-Frankel untuk pencairan dan distilasi fraksional udara. Proses Linz-Donawitz, yang ditemukan di Austria tak lama setelah Perang Dunia II, menggunakan oksigen yang dipasok sebagai gas dari pabrik oksigen bertonase, meniupkannya dengan kecepatan supersonik ke bagian atas besi cair di dalam bejana konverter. Sebagai pengembangan akhir dari proses Bessemer/Thomas, peniupan oksigen digunakan secara universal dalam produksi baja curah.

Logam ringan

Perkembangan penting lainnya pada akhir abad ke-19 adalah pemisahan aluminium dan magnesium dari bijihnya, dalam skala besar. Pada bagian awal abad ini, beberapa ilmuwan telah membuat sejumlah kecil logam ringan ini, tetapi yang paling sukses adalah Henri-Étienne Sainte-Claire Deville, yang pada tahun 1855 telah mengembangkan sebuah metode di mana kriolit, fluorida ganda aluminium dan natrium, direduksi oleh logam natrium menjadi aluminium dan natrium fluorida. Proses ini sangat mahal, tetapi biaya sangat berkurang ketika ahli kimia Amerika, Hamilton Young Castner, mengembangkan sel elektrolit untuk memproduksi natrium yang lebih murah pada tahun 1886. Pada saat yang sama, bagaimanapun, Charles M. Hall di Amerika Serikat dan Paul-Louis-Toussaint Héroult di Prancis mengumumkan proses yang pada dasarnya sama untuk ekstraksi aluminium, yang juga didasarkan pada elektrolisis. Penggunaan proses Hall-Héroult pada skala industri bergantung pada penggantian baterai penyimpanan dengan generator listrik putar; proses ini pada dasarnya tidak berubah hingga hari ini.

Pengelasan

Salah satu perubahan paling signifikan dalam teknologi fabrikasi logam adalah diperkenalkannya pengelasan fusi selama abad ke-20. Sebelum ini, proses penyambungan utama adalah pengelasan paku keling dan tempa. Keduanya memiliki keterbatasan skala, meskipun dapat digunakan untuk membangun struktur yang besar. Pada tahun 1895, Henry-Louis Le Chatelier menyatakan bahwa suhu dalam nyala api oksiasetilen adalah 3.500 °C (6.300 °F), sekitar 1.000 °C lebih tinggi daripada nyala api oksi hidrogen yang telah digunakan dalam skala kecil untuk mematri dan mengelas. Obor oksiasetilen praktis pertama, yang mengambil asetilena dari silinder yang mengandung asetilena yang dilarutkan dalam aseton, diproduksi pada tahun 1901. Dengan ketersediaan oksigen dengan biaya yang lebih rendah, pemotongan oksigen dan pengelasan oksiasetilen menjadi prosedur yang mapan untuk fabrikasi komponen baja struktural.

Logam dalam sambungan juga dapat dilelehkan oleh busur listrik, dan proses yang menggunakan karbon sebagai elektroda negatif dan benda kerja sebagai elektroda positif pertama kali menjadi minat komersial sekitar tahun 1902. Memukul busur dari elektroda logam berlapis, yang meleleh ke dalam sambungan, diperkenalkan pada tahun 1910. Meskipun tidak digunakan secara luas hingga sekitar 20 tahun kemudian, dalam berbagai bentuknya, metode ini sekarang bertanggung jawab atas sebagian besar pengelasan fusi.

Metalografi

Abad ke-20 telah menyaksikan perubahan metalurgi secara progresif, dari seni atau kerajinan menjadi disiplin ilmu dan kemudian menjadi bagian dari disiplin ilmu material yang lebih luas. Dalam metalurgi ekstraktif, telah terjadi penerapan termodinamika kimia, kinetika, dan teknik kimia, yang memungkinkan pemahaman, kontrol, dan peningkatan yang lebih baik dari proses yang ada dan pembuatan proses baru. Dalam metalurgi fisik, studi tentang hubungan antara struktur makro, struktur mikro, dan struktur atom di satu sisi dan sifat fisik dan mekanik di sisi lain telah meluas dari logam ke bahan lain seperti keramik, polimer, dan komposit.

Pemahaman ilmiah yang lebih besar ini sebagian besar berasal dari peningkatan berkelanjutan dalam teknik mikroskopis untuk metalografi, pemeriksaan struktur logam. Ahli metalografi sejati pertama adalah Henry Clifton Sorby dari Sheffield, Inggris, yang pada tahun 1860-an menerapkan mikroskop cahaya pada permukaan material yang telah dipoles seperti batu dan meteorit. Sorby akhirnya berhasil membuat catatan fotomikrografi, dan pada tahun 1885, nilai metalografi dihargai di seluruh Eropa, dengan perhatian khusus diberikan pada struktur baja. Sebagai contoh, pada akhirnya ada penerimaan, berdasarkan bukti mikrografi dan dikonfirmasi oleh pengenalan difraksi sinar-X oleh William Henry dan William Lawrence Bragg pada tahun 1913, tentang alotropi besi dan hubungannya dengan pengerasan baja. Selama tahun-tahun berikutnya, terdapat kemajuan dalam teori atomik padatan; hal ini mengarah pada konsep bahwa, pada material nonplastik seperti kaca, fraktur terjadi melalui perambatan cacat seperti retakan yang sudah ada sebelumnya dan bahwa, pada logam, deformasi terjadi melalui pergerakan dislokasi, atau cacat pada susunan atomik, melalui matriks kristal. Bukti dari konsep-konsep ini muncul dengan penemuan dan pengembangan mikroskop elektron; bahkan mikroskop ion medan yang lebih kuat dan mikroskop elektron resolusi tinggi sekarang memungkinkan untuk mendeteksi posisi atom individu.

Contoh lain dari perkembangan metalurgi fisik adalah penemuan yang merevolusi penggunaan aluminium pada abad ke-20. Awalnya, sebagian besar aluminium digunakan dalam paduan cor, tetapi penemuan pengerasan usia oleh Alfred Wilm di Berlin sekitar tahun 1906 menghasilkan bahan yang dua kali lebih kuat dengan hanya sedikit perubahan berat. Dalam proses Wilm, zat terlarut seperti magnesium atau tembaga terperangkap dalam larutan padat jenuh, tanpa dibiarkan mengendap, dengan mendinginkan aluminium dari suhu yang lebih tinggi daripada mendinginkannya secara perlahan. Paduan aluminium yang relatif lunak yang dihasilkan dapat dibentuk secara mekanis, tetapi, ketika dibiarkan pada suhu kamar atau dipanaskan pada suhu rendah, paduan ini akan mengeras dan menguat. Dengan tembaga sebagai zat terlarut, jenis bahan ini kemudian dikenal dengan nama dagang Duralumin. Kemajuan dalam metalografi yang dijelaskan di atas pada akhirnya memberikan pemahaman bahwa pengerasan usia disebabkan oleh dispersi endapan yang sangat halus dari larutan padat jenuh; hal ini membatasi pergerakan dislokasi yang sangat penting untuk deformasi kristal dan dengan demikian meningkatkan kekuatan logam. Prinsip-prinsip pengerasan presipitasi telah diterapkan pada penguatan sejumlah besar paduan.

Disadur dari: https://www.britannica.com/

Deskripsi

Banyak yang mengatakan bahwa cadangan minyak bumi Indonesia akan habis dalam 20 tahun mendatang. Namun, tahukah Anda bahwa pernyataan ini tidak sepenuhnya benar? Para dosen TM tahun 70-an dan 90-an, yang memiliki pengetahuan dan pengalaman di bidang ini, juga menyatakan hal yang sama. Selain itu, data dari BP MIGAS menyatakan bahwa cadangan minyak bumi diperkirakan akan bertahan selama itu. Mengapa demikian, meskipun minyak bumi diekstraksi dari kerak bumi, mengapa cadangannya tetap konstan? Hal ini karena cadangan minyak bumi dapat berubah seiring dengan ditemukannya cadangan baru. Anda mungkin pernah mendengar bahwa minyak bumi terbentuk dari sisa-sisa organisme mikroskopis yang telah tertimbun selama ribuan tahun di bawah permukaan bumi. Selama ada organisme hidup yang mati dan sisa-sisanya diendapkan, mereka akan terus mengalami proses alami dan berubah menjadi minyak bumi. Dapat dikatakan bahwa minyak bumi merupakan salah satu bentuk energi terbarukan, namun karena proses pembentukannya membutuhkan waktu yang lama, minyak bumi sering dikategorikan sebagai energi yang tidak dapat diperbaharui.

Topik penelitian

Belajar di TM berarti belajar tentang minyak bumi, gas alam, dan panas bumi. Ketiga sumber daya alam ini secara kolektif dikenal sebagai hidrokarbon, dengan hidrogen dan karbon sebagai komponen utamanya. Dalam program studi ini, kamu akan mempelajari aspek-aspek penting seperti reservoir, pengeboran, produksi, fasilitas permukaan, dan manajemen lapangan yang komprehensif. Jangan khawatir jika istilah-istilah ini terdengar asing; Anda akan mempelajarinya secara mendetail.

Reservoir adalah lokasi di bawah permukaan di mana hidrokarbon terperangkap di dalam pori-pori batuan dan melekat pada permukaan batuan. Pengeboran adalah membuat lubang dari permukaan untuk mencapai batuan yang mengandung hidrokarbon. Produksi melibatkan aliran hidrokarbon dari reservoir ke permukaan. Setelah mencapai permukaan, hidrokarbon diangkut ke fasilitas permukaan, termasuk pemisah yang memisahkan minyak, air, dan gas. Setelah itu, hidrokarbon disimpan di tangki penyimpanan primer sebelum diangkut ke kilang untuk diproses lebih lanjut. Kamu juga akan mempelajari aspek ekonomi dan manajemen dari pengelolaan ladang minyak.

Berminat untuk berkuliah di Program Studi Teknik Perminyakan (TM) ITB? Persiapkan dirimu untuk pengalaman belajar yang menyenangkan dan menantang! Program Studi Teknik Perminyakan (TM) melibatkan kegiatan eksplorasi dan eksploitasi yang berkaitan dengan hidrokarbon, yang mencakup berbagai bidang ilmu. Kamu akan mengambil mata kuliah dari program studi lain seperti Teknik Geologi, Teknik Geofisika, Teknik Elektro, Matematika, Fisika, Kimia, dan Teknik Komputer. Tidak hanya itu, karena kamu akan bekerja di daerah terpencil di tengah-tengah masyarakat, mengambil mata kuliah dari jurusan Sosio-Teknologi (SOSTEK), seperti Psikologi Sosial, Teknik Semiotika, Komunikasi, dan Antropologi, sangat disarankan. Hal ini akan memberikan dasar yang baik untuk berinteraksi dengan masyarakat sekitar.

Selain kegiatan akademik, Program Studi Teknik Perminyakan juga memfasilitasi kegiatan non-akademik mahasiswa melalui Perhimpunan Mahasiswa Teknik Perminyakan "PATRA", Himpunan Mahasiswa SPE, dan Himpunan Mahasiswa IATMI.

Indonesia memiliki potensi untuk meningkatkan cadangan minyak di masa depan. Hanya sekitar 30% dari cekungan minyak di Indonesia yang telah dieksplorasi. Banyak cekungan yang masih belum dieksplorasi karena berbagai faktor, seperti keterbatasan teknologi, lokasi yang jauh dari pantai, kurangnya studi nilai keekonomian, dan faktor regulasi yang berkaitan dengan bagi hasil antara pemerintah pusat dan daerah, insentif pajak, dan persentase produksi untuk kebutuhan dalam negeri.

Prospek karier

Setelah lulus, terdapat berbagai prospek karir yang menarik untuk dipilih oleh para alumni di perusahaan minyak nasional maupun asing seperti Pertamina, Medco, CNOOC SES, Exxon, Chevron, Total E&P, dan BP. Posisi di pemerintahan juga dapat menjadi pilihan, seperti di BP MIGAS atau Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral. Selain itu, ahli perminyakan juga dibutuhkan di sektor perbankan dan asuransi sebagai analis risiko untuk kredit dan klaim yang berkaitan dengan kegiatan eksploitasi minyak dan gas. Bagi Anda yang tertarik dengan bidang akademis, ada peluang untuk mendapatkan beasiswa di program pascasarjana PE kami dan di universitas-universitas luar negeri untuk melanjutkan studi di dalam maupun luar negeri dan menjadi peneliti atau dosen. Jika Anda memiliki jiwa wirausaha, banyak alumni kami yang memulai bisnis mereka di industri minyak dan gas setelah mendapatkan pengalaman kerja di perusahaan lain atau bahkan di bidang pendidikan, makanan dan minuman. Selain itu, hubungan antara Program Studi Teknik Perminyakan ITB dengan para alumninya sangat kuat, dengan banyaknya alumni yang mendukung program studi ini, menjadikannya program TM yang kuat

Sumber: itb.ac.id