Salah satu jurusan yang tersedia di beberapa kampus di Indonesia adalah Teknik Metalurgi, yang berfokus pada pembelajaran teknik mendalam tentang proses ekstraksi dan produksi logam serta sifatnya. Mahasiswa Teknik Metalurgi juga akan mempelajari proses pengolahan mineral, ekstraksi, pembuatan paduan, penguatan, dan hubungan antara sifat mekanik dan struktur logam.

Jurusan ini juga memiliki banyak peluang pekerjaan. Setelah lulus, Anda akan memiliki gelar Sarjana Teknik (ST) dan dapat memulai pekerjaan di perusahaan, pabrik, atau tempat lain yang membutuhkan lulusan Teknik Metalurgi. Beberapa pekerjaan ini termasuk bekerja di pertambangan, batu bara, ekstraksi logam, pabrik semen, migas, manufaktur, minyak dan gas, atau bahkan dapat bekerja untuk pemerintah atau lembaga penelitian.

Jika Anda ingin menjadi mahasiswa jurusan Teknik Metalurgi, ini adalah daftar kampus terbaik di Indonesia.

1. Institut Teknologi Bandung (ITB)

Institut Teknologi Bandung (ITB) adalah perguruan tinggi pertama yang memiliki jurusan terbaik dalam teknik metalurgi. Jurusan ini termasuk dalam Fakultas Teknik Pertambangan dan Perminyakan ITB. ITB menawarkan kursus S1 dan kursus S2.

2. ITS (Institut Teknologi Sepuluh Nopember)

Selain itu, ITS memiliki jurusan Teknik Metalurgi atau Teknik Material dan Metalurgi yang digabungkan. Program studi ini menawarkan jenjang Sarjana (S1) dan Magister (S2), masing-masing dengan berbagai bidang keahlian.

3. University of General Achmad Yani (Unjani

Universitas di Bandung ini memiliki jurusan Teknik Metalurgi yang telah terakreditasi untuk memenuhi kebutuhan industri dengan menerapkan proses pembelajaran kurikulum berbasis kompetensi sesuai dengan Kerangka Kualifikasi Nasional Indonesia (KKNI).

4. University of Indonesia (UI)

Universitas Indonesia menawarkan program studi yang menggabungkan jurusan Teknik Metalurgi dan Material. Hampir 2000 alumni dari tingkat sarjana dari jurusan tersebut telah bekerja di berbagai industri otomotif, manufaktur, dan lainnya di pemerintahan dan perusahaan swasta pada tahun 2011.

5. Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, juga dikenal sebagai Untirta

Fakultas Teknik Untirta sekarang memiliki Program Studi Teknik Metalurgi. PT Karakatau Steel mendirikan Sekolah Tinggi Teknologi pada tahun 1982, yang mendorong pembentukan Jurusan Teknik Metalurgi. Jurusan Teknik Metalurgi Untirta saat ini menerima akreditasi A dari BAN-PT.

Sumber: edukasi.okezone.com

Sebagian orang mungkin belum terlalu mengenal jurusan Teknik Metalurgi. Padahal, jurusan teknik yang satu ini banyak manfaatnya untuk kehidupan sehari-hari dan juga memiliki prospek kerja yang luas untuk berbagai sektor industri.

Diambil dari Bahasa Yunani, istilah metalurgi memiliki arti proses ekstraksi logam dari mineral. Seiring berjalannya waktu, metalurgi hanya berkaitan dengan ekstraksi logam serta produksi logam, pengerjaan dan pengolahan logam, hingga logam bisa digunakan.

Jurusan ini masuk dalam bidang ilmu keteknikan yang khusus mendalami proses pengolahan mineral, proses ekstraksi serta pembuatan paduan logam, penguatan logam, degradasi logam, juga mempelajari hubungan sifat mekanik logam dengan strukturnya. Intinya, prodi ini mempelajari sifat-sifat kimia yang ada di dalam logam.

Meski kurang populer, hampir setiap universitas terkemuka memiliki jurusan ini. Pada beberapa universitas terkenal di Indonesia, Teknik Metalurgi digabung dengan Teknik Material dan menjadi satu jurusan. Namun, ada juga yang memisahkan kedua jurusan tadi dan berdiri sendiri.

Sejumlah perguruan tinggi yang membuka jurusan Teknik Metalurgi ini di antaranya:

1. Universitas Indonesia

2. Institut Teknologi Bandung

3. Institut Teknologi Sepuluh Nopember

4. Universitas Sultan Ageng Tirtayasa

5. UPN Veteran Yogyakarta

Lalu mengapa calon mahasiswa harus memilih jurusan Teknik Metalurgi? Dikutip dari laman Quipper Campus, sangat banyak keuntungan yang diperoleh dari seorang lulusan Teknik Metalurgi. Berikut ini alasannya:

1. Teknik Metalurgi termasuk jurusan yang eksklusif karena di Indonesia hanya ada di beberapa universitas saja. Meski jumlahnya sedikit, tetapi yang menyediakan jurusan ini adalah universitas ternama dan terkenal di Indonesia, bahkan bisa dikatakan merupakan universitas terbaik.
2. Peluang untuk masuk dan diterima di jurusan ini cukup besar karena peminatnya masih sedikit.
3. Banyak perusahaan besar yang mencari lulusan Teknik Metalurgi khususnya yang bergerak pada industri logam serta baja.
4. Gaji yang ditawarkan dapat dikatakan cukup besar dan pasti akan mengalami kenaikan sewaktu-waktu. Apalagi perusahaan yang membutuhkan tenaga di bidang logam tersebut kebanyakan perusahaan besar dan maju.
5. Soal pekerjaan setelah selesai menempuh studi ada banyak pilihannya, mulai dari BUMN sampai swasta.

Industri yang membutuhkan lulusan Teknik Metalurgi mayoritas berhubungan dengan logam, tetapi tidak menutup kemungkinan dari sektor lain juga membutuhkan lulusan jurusan unik ini seperti bidang medis dan otomotif.

Meski peminatnya masih sangat sedikit, tetapi perusahaan yang membutuhkan tenaga ahli dalam bidang metalurgi cukup banyak. Setiap tahun, terdapat peningkatan kebutuhan atau lowongan kerja yang terbuka untuk lulusan Jurusan Teknik Metalurgi. Ada beberapa jenis pekerjaan yang bisa digeluti di masa depan. Salah satu jenis pekerjaannya adalah menjadi manager produksi industri baja atau besi.

Selain itu, lulusan teknik khusus logam juga bisa menjadi seorang tenaga ahli dalam perusahaan manufaktur terutama yang menggunakan bahan baku berupa logam. Pada sektor ini lulusan teknik jurusan ilmu logam bisa menjadi ahli teknik dalam sektor produksi dan engineering.

Banyak juga yang akhirnya dibutuhkan sebagai tenaga QC atau quality control. Industri minyak dan tambang pun membutuhkan lulusan jurusan ilmu logam ini. Industri minyak dan tambang mempunyai risiko yang cukup besar sehingga membutuhkan tenaga QC yang bertugas dalam melakukan pengecekan kondisi struktur baja yang bisa berubah seiring berjalannya waktu.

Lalu, siapa yang mengira kalau bidang medis juga membutuhkan tenaga ahli bidang metalurgi? Hal ini dikarenakan peralatan medis berbahan dasar logam dan proses pembuatannya melalui SOP yang sangat ketat karena berhubungan langsung dengan tubuh manusia.

Tugas lulusan metalurgi di sini untuk melihat bahan dasar yang digunakan untuk alat medis tadi apakah ada reaksi kimia atau tidak pada tubuh manusia. Lulusan metalurgi bahkan bisa menjadi bagian di sektor otomotif yaitu menjadi ahli teknik atau QC yang andal.

Tugas lulusan teknik metalurgi di bidang produsen otomotif adalah untuk melakukan pengujian bahan baku agar bisa mengetahui daya tahan sebuah logam, serta membuat sebuah perencanaan hingga meneliti sebuah produk.

Selanjutnya, jika sudah menguasai dengan baik semua materi di jurusan metalurgi ini, tidak menutup kemungkinan lulusannya menjadi seorang tenaga pengajar. Sedikitnya peminat membuat sedikit pula tenaga ahli dan pengajar yang siap memberikan dan menjelaskan ilmu tentang logam dengan baik. Artinya, peluang menjadi tenaga pengajar untuk jurusan ini terbuka bagi yang siap berbagi ilmu.

Sumber: https://edukasi.sindonews.com/

Apakah kamu siswa SMA/SMK/sederajat? Dan ingin melanjutkan ke perguruan tinggi?

Tentu sejak dini kamu harus mempersiapkan diri. Salah satunya memilih jurusan kuliah yang sesuai dengan minat dan bakat kamu. Oleh karena itu, memilih jurusan kuliah tidak boleh dilakukan secara asal-asalan. Jika seseorang ingin masuk ke Jurusan Teknik Metalurgi, mereka harus tahu tentang apa itu dan bagaimana mereka dapat bekerja setelah lulus. Menurut situs web Institut Teknologi Bandung (ITB), selama perkuliahannya di Program Studi Teknik Metalurgi, dia akan belajar banyak hal yang menarik.

Setelah selesai kuliah, siswa akan memiliki pemahaman tentang:

1. Pembuatan bijih hasil penambangan siap untuk diekstraksi secara teknis dan ekonomis, mineral berharga dipisahkan dari mineral pengotornya. Proses ini termasuk pencucian batubara dan pengambilan logam berharga dan memurnikannya menjadi logam murni seperti emas, perak, timah, tembaga, aluminium, dll.
2. Menggabungkan logam dengan bahan lain untuk membuat paduan logam. Contoh paduan logam adalah baja, besi cor, aluminium, kuningan, nikel, superalloy, dan sebagainya.
3. Membentuk logam dan memperbaiki struktur mikro paduan logam melalui perlakuan panas untuk mendapatkan sifat yang dibutuhkan untuk aplikasi.
4. Hubungan antara struktur mikro dengan sifat logam dan paduannya, seperti pengaruh partikel karbida terhadap kekuatan dan ketahanan korosi baja.

Untuk mendapatkan pengetahuan praktis di industri, calon mahasiswa harus melakukan kunjungan ke industri setidaknya dua kali selama masa perkuliahan. Kunjungan pertama terjadi setelah kuliah tahun kedua, dalam program Kuliah Kerja, dan kunjungan kedua terjadi pada akhir tahun ketiga, dalam program Kerja Praktek.

Dalam program kuliah kerja, mahasiswa hanya akan belajar tentang kegiatan industri dalam waktu yang relatif singkat, hanya dua hari. Di sisi lain, dalam kegiatan Kerja Praktek, mahasiswa diharapkan dapat lebih mengenal pekerjaan industri secara langsung selama lebih dari satu setengah bulan.

Mahasiswa juga akan memiliki kesempatan untuk melakukan kunjungan atau ekskursi ke industri tertentu yang berkaitan dengan mata kuliah yang mereka ikuti. Sebagai contoh, kunjungan ke industri pengecoran logam untuk kursus pengecoran logam dan ke industri semen untuk kursus pemanfaatan mineral industri.

Prospek Kerja Jurusan Metalurgi

Lulusan metalurgi nantinya dapat bekerja di berbagai industri, seperti:

1. Industri logam

2. Industri pertambangan

3. Industri baja

4. Industri minyak dan gas

5. Industri manufaktur

6. Lembaga penelitian

7. Perguruan tinggi

8. Perusahaan jasa konsultan

9. Pemasaran

10. Pemerintahan

Jadi, calon mahasiswa harus tahu tentang prospek kerja di Jurusan Teknik Matalurgi.

Sumber: kompas.com

Perkembangan ( Sejarah )

Fakultas Ilmu Kebumian dan Teknologi Mineral (FIKTM) ITB memulai program studi Teknik Metalurgi secara resmi pada bulan Juni 2006. Sejak pertengahan tahun 1960-an, pendidikan metalurgi telah ditawarkan sebagai pilihan atau subjurusan di Jurusan Teknik Pertambangan di Fakultas Teknik Industri ITB, bersama dengan pilihan Tambang Eksplorasi dan Tambang Umum. Setelah Fakultas Teknologi Mineral didirikan, yang kemudian berganti nama menjadi Fakultas Ilmu Kebumian dan Teknologi Mineral, pilihan metalurgi tetap berada di bawah Jurusan/Departemen Teknik Pertambangan, dan memiliki ruang lingkup yang lebih besar.

Para profesor senior metalurgi di Jurusan Teknik Pertambangan ITB pada tahun 1970-an telah merencanakan untuk mendirikan program studi ini. Para profesor ini termasuk Prof. Waryono Soemodinoto, Prof. Waspodo Martojo, Prof. Djamhur Sule, Ir. Alwi Ibrahim, Ir. Durban L. Ardjo, M.Sc., Dr. Rozik B. Soetjipto, dan Prof. Faraz Umar. Saat ini, dasar pemikiran adalah bahwa sebuah program studi harus memberikan kemampuan kepada mereka yang lulus di bidang metalurgi secara "utuh". Oleh karena itu, sejak tahun 1970-an, program penelitian yang disusun pada Rencana Metalurgi, Fakultas/Jurusan/Program Penelitian Teknik Pertambangan ITB telah mengintegrasikan pemahaman komprehensif di bidang metalurgi, sehingga lulusannya terbukti dapat bekerja dengan baik di berbagai industri, dari industri pengolahan mineral, pencucian batubara dan ekstraksi logam di perusahaan pertambangan hingga industri metalurgi, industri baja dan manufaktur.

Rencana untuk mendirikan Program Studi Teknik Metalurgi secara menyeluruh dimulai pada tahun 1998. Sejak saat itu, diskusi di tingkat Jurusan atau Departemen dilakukan oleh Majelis Jurusan atau Departemen, Fakultas dilakukan oleh Senat Fakultas, dan ITB dilakukan oleh Majelis Akademik dan Majelis Wali Amanat. Ini terutama karena Fakultas Teknologi Industri memiliki Program Studi Teknik Material. Namun, setelah banyak percakapan, setuju bahwa bidang studi yang tumpang tindih antara kedua program studi ini adalah metalurgi fisika.

Fakta penting tentang proses pembukaan Program Studi Teknik Metalurgi di Departemen Teknik Pertambangan FIKTM-ITB adalah bahwa program tersebut didukung oleh dua program studi yang direkomendasikan oleh Senat Akademik ITB: Program Studi Fisika pada 16 Juni 2004 dan Program Studi Teknik Material pada 26 Juli 2004. Selanjutnya, Senat Akademik ITB menyetujuinya dengan Surat Keputusan No. 69/SK/K01.SA/2004 pada tanggal 31 Desember 2004. Majelis Wali Amanah ITB memberikan persetujuan pada tanggal 22 Mei 2006. Pada tanggal 9 Juni 2006, pembukaan secara resmi dilakukan sesuai dengan Keputusan Rektor ITB Nomor 123/SK/K01/OT/2006.

Identitas ( Profil )

Teknik metalurgi adalah bidang ilmu yang menggunakan kaidah keilmuan fisika, matematika, kimia serta proses rekayasa untuk menjelaskan secara detail dan mendalam fenomena metalurgi pengolahan mineral (termasuk pengolahan batubara), penambangan logam dan proses produksi paduan, hubungan antara perilaku sifat mekanik dan struktur logam, fenomena proses penguatan logam serta kerusakan dan kerusakan logam. Tiga ilmu dasar  digunakan untuk mengembangkan tiga bidang dasar pengetahuan tubuh metalurgi, yaitu metalurgi kimia, metalurgi fisik, dan rekayasa proses.

Bidang metalurgi mencakup berbagai topik, mulai dari pengolahan bahan galian, ekstraksi dan pemurnian logam, pembuatan dan perlakuan panas logam, teknologi perancangan dan pengoperasian sistem, dan degradasi struktur logam karena beban mekanik dan interaksinya dengan lingkungannya, termasuk pengendaliannya, dan teknologi daur ulang. Oleh karena itu, bidang keilmuan metalurgi dikembangkan di Institut Teknologi Bandung dengan memasukkan topik-topik dasar tersebut di atas ke dalam jabaran kurikulum.

Kurikulum Program Studi Teknik Metalurgi dirancang untuk memberikan lulusan sarjana dalam bidang metalurgi dengan kemampuan berikut:

1. Memahami dan terlibat dalam prinsip-prinsip etika profesional, kejujuran, dan tanggung jawab.
2. Sadar akan pentingnya belajar secara mandiri dan seumur hidup.
3. Mampu menggunakan matematika, ilmu pengetahuan alam, dan rekayasa, serta pengetahuan dan kemampuan untuk mengolah mineral, mengolah dan meningkatkan kualitas batubara, mengekstrak dan memurnikan logam, mendaur ulang, membentuk, melakukan perlakuan panas, dan mengontrol korosi.
4. Mengidentifikasi, membangun, dan menyelesaikan masalah keteknikan dalam batas-batas tertentu
5. Mampu merancang pabrik mineral, batubara, ekstraksi metalurgi, paduan logam, dan pabrik pencucian dan pengolahan.
6. Mampu merencanakan dan melakukan percobaan, dan menggunakan teknik terkini untuk menyelesaikan masalah teknik dan keahlian.
7. Mengetahui dan memahami fungsi keinsinyuran dalam konteks ekonomi, ekologi, dan sosial internasional.
8. Mampu berkomunikasi, termasuk berdebat, menulis laporan, dan bekerja sama dalam tim

Sumber: metallurgy.itb.ac.id

 

Selama berabad-abad, logam telah digunakan. Berbagai jenis logam berharga sangat penting dalam sebagian besar proses manufaktur dan produksi. Hampir setiap aspek kehidupan modern menggunakan logam, terutama dalam bidang kedirgantaraan. Selain itu, hal ini mencakup studi bahan baru yang telah digunakan di berbagai bidang, baik murni maupun campuran.
Metalurgi, dalam ilmu material dan teknik material, adalah studi tentang sifat kimia dan fisik serta perilaku logam. Ini juga mencakup senyawa intermetalik dan campuran unsur logam yang disebut paduan. Metalurgi dianggap sebagai salah satu bidang ilmu teknik yang penting karena aplikasi saat ini memerlukan paduan baru dengan kekuatan besar dan bobot rendah.

Namun, ada beberapa hal yang membedakan proses pembuatan logam konvensional dari proses pembuatan metalurgi. Pengerjaan logam adalah proses yang digunakan produsen untuk membentuk dan membuat logam mentah menjadi bentuk yang dikenali dan digunakan secara luas setiap hari. Di sisi lain, metalurgi adalah bidang yang memisahkan logam dan memilih logam yang tepat, kemudian dimasukkan ke dalam kondisi kimia dan paduan yang sesuai. Setelah itu, bahan dapat diubah dan digunakan untuk tujuan yang lebih khusus. Baca terus untuk mengetahui lebih banyak tentang pekerjaan ini!

Semua yang perlu Anda ketahui tentang teknik metalurgi

Industri metalurgi membutuhkan banyak ilmu pengetahuan dan pengalaman praktis. Tidak semua insinyur metalurgi terlibat langsung dalam proses produksi seperti yang lainnya, sehingga mereka memiliki pemahaman yang lebih baik tentang di mana mereka mengerjakan logam. Tujuan utama pekerjaan ini biasanya adalah menstabilkan berbagai logam dan membantu menjadikannya sekuat mungkin, seringkali dengan mempertimbangkan aplikasi tertentu, seperti ruang angkasa.

Dalam teknik metalurgi, sifat mekanik dan fisik logam dipelajari untuk menentukan bagaimana logam dapat diubah secara aman menjadi barang yang bermanfaat bagi manusia. Aplikasi ini dapat diterapkan pada chip komputer, mobil, implan bedah, dan bahkan material untuk eksplorasi ruang angkasa.

Sangat sedikit program teknik metalurgi yang masih menerima siswa yang ingin menjadi insinyur atau ilmuwan metalurgi. Calon untuk pekerjaan ini masih dapat memperoleh gelar sarjana, magister, atau gelar lanjutan apa pun yang terkait.
Banyak insinyur metalurgi harus mempelajari banyak bidang pekerjaan. Ini mencakup lima bidang studi yang berbeda:

1. Pengolahan Mineral

Pengolahan mineral adalah tahap pertama dalam mengekstraksi logam dari bijihnya. Di sini, para insinyur memisahkan, mengekstraksi, dan memusatkan mineral kaya yang ditemukan di kerak bumi melalui berbagai prosedur fisik dan kimia.

Bagi seorang insinyur proses mineral, setiap badan bijih memiliki berbagai masalah dan kesulitan pemrosesan yang harus ditangani dengan mengubah teknologi saat ini atau membuat teknologi baru.
Bisnis mineral yang mengandung logam bukan satu-satunya industri yang menggunakan pengolahan mineral. Selain itu, ia bergerak dalam sektor mineral industri. Selain itu, berbagai proses daur ulang dan perbaikan lingkungan menggunakan teknologi pemrosesan mineral.

2. Metalurgi ekstraktif

Bidang metalurgi ekstraktif menggunakan berbagai teknologi. Insinyur proses metalurgi bekerja dengan logam dan produk berharga lainnya dari konsentrat mineral, skrap, dan bahan lainnya. Metalurgi ekstraktif menggunakan kemampuan dalam pirometalurgi (pemrosesan termal), hidrometalurgi (pemrosesan air), dan elektrometalurgi (pemrosesan elektrolitik). Akibatnya, bidang teknik kimia dan teknik metalurgi sangat mirip. Namun, perbedaan utama antara insinyur kimia dan metalurgi adalah bahwa insinyur kimia lebih fokus pada bahan organik, seperti petrokimia dan bahan biologi.

Dalam beberapa situasi, penambangan mungkin tidak diperlukan jika badan bijih dan lingkungan sekitarnya tercemar. Pelarutan mineral dalam badan bijih untuk menghasilkan larutan yang diperkaya dikenal sebagai pencucian. Solusi dikumpulkan dan diproses untuk mengekstrak logam mulia. Berbagai jenis logam mulia biasanya ada dalam bahan bijih.

Selain itu, tailing dari proses sebelumnya dapat digunakan sebagai umpan untuk proses berikutnya, yang akan menghasilkan produk sekunder dari sumber mineral aslinya. Selain itu, suatu konsentrat mungkin mengandung lebih dari satu logam mulia dalam konsentrasi yang berbeda. Setelah konsentrat logam mulia diolah, ia akan dibagi menjadi komponennya masing-masing.

3. Metalurgi fisik

Metalurgi fisik adalah proses di mana logam diproses menjadi produk melalui paduan, penempaan, pengelasan, pengecoran, dan pembuatan bubuk untuk mengontrol kualitas kimia, fisik, dan mekanik, seperti ketahanan terhadap korosi, kekuatan, dan keuletan.

4.Rekayasa material

Teknik material menggunakan ide serupa dengan yang disebutkan di atas untuk aplikasi dengan keramik, kaca, polimer, dan material komposit. Insinyur material menggunakan pengetahuan mereka tentang struktur dan karakteristik berbagai material saat mereka membuat dan mengembangkan material baru yang canggih untuk digunakan.

Studi ini sangat efektif dalam metalurgi fisik karena mengajarkan siswa berbagai metode untuk mengubah logam menjadi produk melalui paduan, penempaan, pengelasan, pengecoran, dan pemrosesan bubuk.

5. Pemprosesan bahan

Pemrosesan material adalah bidang ilmu material di mana teknik dan konsep serupa dengan metalurgi fisik digunakan untuk membuat material yang berguna untuk berbagai aplikasi, seperti keramik, kaca, komposit, polimer, dan beberapa mineral dan logam.

Sejarah Metalurgi

Dalam jumlah kecil, emas alam ditemukan di gua-gua di Spanyol yang berasal dari akhir periode Paleolitikum, sekitar 40.000 tahun yang lalu. Emas ini tampaknya merupakan logam tertua yang diketahui digunakan oleh manusia.
Selain emas dan perak, logam lain seperti tembaga, timah, dan besi meteorik juga dapat ditemukan dalam bentuk aslinya, yang berarti bahwa orang-orang awal hanya dapat memproduksi jumlah kecil.

• Peleburan

Peleburan adalah proses pengambilan logam tertentu dari bijihnya hanya dengan memanaskan batuan di dalam api atau tanur tinggi. Timah, timbal, dan tembaga termasuk di antara logam yang dapat diperoleh kembali dari bijihnya pada suhu yang lebih tinggi.

Bukti paling awal dari metalurgi ekstraktif berasal dari milenium ke-5 dan ke-6 SM. Telah ditemukan di situs arkeologi di Majdanpek, Jarkovac, dan Plonik, semuanya terletak di Serbia modern saat ini. Situs Belovode di Plocnik telah diidentifikasi sebagai lokasi peleburan tembaga pertama di dunia. Lokasi ini menghasilkan kapak tembaga yang berasal dari tahun 5.500 SM dan dikaitkan dengan budaya Vina.

Penggunaan timah pertama yang tercatat berasal dari desa neolitik akhir Yarim Tepe dan Arpachiyah di Irak selama periode neolitik akhir. Menurut artefak, peleburan timbal terjadi sebelum peleburan tembaga.

Dilaporkan juga bahwa peleburan tembaga terjadi pada periode yang sama, tak lama setelah 6.000 SM. Namun penggunaan timbal tampaknya sudah terjadi terlebih dahulu, sebelum peleburan tembaga.

Situs di dekat Tell Maghz Aaliyah, yang tampaknya jauh lebih tua dari mereka dan tampaknya tidak memiliki tembikar, juga dilaporkan mengerjakan logam awal.

Sebuah situs pemakaman di sebelah barat Varna, Bulgaria, sekitar empat kilometer dari pusat kota, dianggap sebagai salah satu situs arkeologi terpenting dalam sejarah prasejarah. Tempat ini pernah menjadi tempat penemuan harta karun emas tertua di dunia—yang berasal dari tahun 4.600 SM hingga 4.200 SM. Penemuan penting lainnya, keping emas dari tahun 4.500 SM yang baru ditemukan di Durankulak, dekat Varna. Logam awal telah ditemukan di Stonehenge, Portugal, Spanyol, dan tempat lain sejak milenium ketiga SM. Sebaliknya, asal-usul lain tidak jelas, dan temuan baru terus muncul.

• Zaman Perunggu

Sekitar 3.500 SM, para ilmuwan di Timur Dekat menemukan bahwa mereka dapat membuat logam yang lebih baik, yang mereka sebut perunggu, dengan menggabungkan tembaga dan timah. Ini membuka Zaman Perunggu, yang menandai kemajuan teknologi besar.

• Zaman Besi

Mengubah bijih besi menjadi logam yang dapat digunakan tidak semudah mengubah bijih tembaga atau timah menjadi logam yang dapat digunakan. Menurut bukti arkeologi, metode ini diciptakan oleh bangsa Het sekitar tahun 1200 SM, menandai awal Zaman Besi. Rahasia memperoleh dan mengolah besi merupakan komponen penting dari kemakmuran bangsa Filistin.

• Metalurgi

Penemuan penting dalam metalurgi besi dapat dikaitkan dengan banyak budaya dan peradaban kuno. Banyak imperium dan kerajaan kuno di Timur Dekat dan Timur Tengah telah hilang. Ini mencakup kerajaan dan kerajaan kuno dari Iran kuno hingga Mesir kuno, Nubia, dan Anatolia. Ini juga mencakup orang Yunani dan Romawi kuno, orang Eropa kuno dan abad pertengahan, Tiongkok kuno dan abad pertengahan, India kuno dan abad pertengahan, dan Jepang kuno dan abad pertengahan.

Penggunaan tanur sembur, pembuatan besi tuang, penggunaan palu trip bertenaga hidrolik, dan penggunaan piston kerja ganda adalah beberapa aplikasi, teknik, dan perangkat yang berkaitan dengan metalurgi yang ditemukan di Tiongkok kuno. di bawah ini, antara lain.

Sebuah buku bernama De re Metallica yang ditulis oleh Georg Agricola pada abad ke-16 menjelaskan teknik penambangan, ekstraksi, dan metalurgi yang sangat maju dan canggih yang digunakan hingga saat ini. Seorang sejarawan menyebut Agricola sebagai "Bapak Metalurgi". "Metallourgós", yang berarti "pekerja logam" dalam bahasa Yunani Kuno, berasal dari kata "metallon", yang berarti "tambang, logam," dan "érgon", yang berarti "tenaga kerja."

Kata tersebut awalnya digunakan oleh seorang alkemis untuk mengekstraksi logam dari mineral, dengan akhiran "-urgy" yang menunjukkan suatu proses, terutama manufaktur. Encyclopedia Britannica tahun 1797 membahas hal ini.
Pada akhir 1900-an, bidang ini berkembang untuk mencakup penelitian yang lebih umum tentang paduan, logam, dan proses yang terkait.

• Logam dan Panduan

Logam yang paling umum digunakan dalam rekayasa adalah aluminium, tembaga, besi, nikel, magnesium, kromium, titanium, seng, dan silikon. Sebagian besar logam ini digunakan dalam paduan untuk membuat logam lain, kecuali silikon.

Untuk memahami sistem paduan besi-karbon, yang terdiri dari baja dan besi tuang, sejumlah besar penelitian telah dilakukan. Untuk aplikasi yang murah dan berkekuatan tinggi, baja karbon biasa adalah standar.

Seperti baja, sistem besi-karbon terdiri dari besi ulet dan besi tuang lainnya. Paduan besi-mangan-kromium semakin banyak digunakan dalam aplikasi yang tidak magnetik, seperti pengeboran.
Baja tahan korosi, seperti baja tahan karat austenitik, galvanis, titanium, dan paduan tembaga, digunakan jika ketahanan terhadap korosi sangat penting.

Paduan aluminium dan magnesium sering digunakan sebagai bahan bangunan ketika diperlukan barang yang ringan dan kokoh, seperti dalam aplikasi otomotif dan ruang angkasa.

Paduan tembaga-nikel digunakan untuk aplikasi nonmagnetik, dalam kondisi korosif, dan di luar angkasa.

Penggunaan superalloy berbasis nikel seperti Inconel dalam aplikasi yang membutuhkan suhu tinggi seperti turbocharger, turbin gas, bejana tekan, dan penukar panas semakin meningkat.

Terakhir, paduan kristal tunggal digunakan pada suhu yang sangat tinggi untuk mengurangi mulur. Silikon kristal tunggal dengan kemurnian tinggi, yang digunakan dalam elektronik modern, memungkinkan pembuatan transistor logam-oksida-silikon dan sirkuit terpadu.

Pelajari lebih lanjut tentang teknik metalurgi

Cari tahu lebih lanjut tentang apa yang dilakukan Insinyur Metalurgi di Roar Engineering! Anda dapat melihat layanan teknik metalurgi kami di situs web kami. Jika Anda memiliki pertanyaan atau pertanyaan, jangan ragu untuk menghubungi kami melalui halaman kontak kami.

Disadur dari: roarengineering.com

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/