Metalurgi fisik adalah ilmu untuk membuat produk yang berguna dari logam. Komponen logam dapat dibuat dengan berbagai cara, tergantung pada bentuk, sifat, dan biaya yang diinginkan pada produk jadi. Sifat yang diinginkan dapat berupa sifat listrik, mekanik, magnetik, atau kimiawi; semuanya dapat ditingkatkan dengan paduan dan perlakuan panas. Biaya komponen jadi sering kali lebih ditentukan oleh kemudahan pembuatannya daripada biaya material. Hal ini telah menyebabkan berbagai macam cara untuk membentuk logam dan persaingan aktif di antara metode pembentukan yang berbeda, serta di antara bahan yang berbeda. Komponen besar dapat dibuat dengan pengecoran. Produk tipis seperti spatbor mobil dibuat dengan membentuk lembaran logam, sedangkan bagian kecil sering dibuat dengan metalurgi serbuk (menekan serbuk ke dalam cetakan dan menyinternya). Biasanya bagian logam memiliki sifat yang sama secara keseluruhan. Namun, jika hanya permukaannya yang perlu keras atau tahan korosi, kinerja yang diinginkan dapat diperoleh melalui perlakuan yang hanya mengubah komposisi dan kekuatan permukaan.
Struktur dan sifat logam
Struktur kristal logam
Logam digunakan dalam struktur teknik (misalnya, mobil, jembatan, bejana tekan) karena, berbeda dengan kaca atau keramik, logam dapat mengalami deformasi plastis yang cukup besar sebelum pecah. Plastisitas ini berasal dari kesederhanaan susunan atom dalam kristal yang membentuk sepotong logam dan sifat ikatan nondireksional antara atom-atom. Atom dapat disusun dengan berbagai cara dalam padatan kristal, tetapi dalam logam, pengemasannya dalam salah satu dari tiga bentuk sederhana. Pada logam yang paling ulet, atom-atom tersusun dengan cara yang rapat.
Jika atom-atom divisualisasikan sebagai bola-bola identik dan jika bola-bola ini dikemas ke dalam bidang-bidang sedekat mungkin, akan ada dua cara untuk menumpuk bidang-bidang yang dikemas rapat satu di atas yang lain (lihat gambar). Salah satunya akan menghasilkan kristal dengan simetri heksagonal (disebut heksagonal rapat, atau hcp); yang lain akan menghasilkan kristal dengan simetri kubik yang juga dapat divisualisasikan sebagai kumpulan kubus dengan atom-atom di sudut-sudutnya dan di pusat setiap permukaannya (disebut kubik berpusat pada permukaan, atau fcc). Contoh logam dengan jenis struktur hcp adalah magnesium, kadmium, seng, dan titanium alfa. Logam dengan struktur fcc termasuk aluminium, tembaga, nikel, besi gamma, emas, dan perak.
Struktur kristal umum ketiga pada logam dapat divisualisasikan sebagai kumpulan kubus dengan atom di sudut-sudutnya dan sebuah atom di tengah setiap kubus; ini dikenal sebagai kubus yang berpusat pada tubuh, atau bcc. Contoh logam dengan struktur bcc adalah besi alfa, tungsten, kromium, dan titanium beta.
Beberapa logam, seperti titanium dan besi, menunjukkan struktur kristal yang berbeda pada suhu yang berbeda. Struktur dengan suhu terendah diberi label alfa (α), dan struktur dengan suhu yang lebih tinggi diberi label beta (β), gamma (γ), dan delta (δ). Alotropi ini, atau transformasi dari satu struktur ke struktur lain dengan perubahan suhu, mengarah pada perubahan sifat yang ditandai yang dapat berasal dari perlakuan panas (lihat di bawah Perlakuan panas).
Ketika sebuah logam mengalami perubahan fase dari cair ke padat atau dari satu struktur kristal ke struktur kristal lainnya, transformasi dimulai dengan nukleasi dan pertumbuhan banyak kristal kecil dari fase baru. Semua kristal ini, atau butiran, memiliki struktur yang sama tetapi orientasi yang berbeda, sehingga, ketika akhirnya tumbuh bersama, batas-batas terbentuk di antara butiran. Batas-batas ini memainkan peran penting dalam menentukan sifat-sifat sepotong logam. Pada suhu kamar, mereka memperkuat logam tanpa mengurangi keuletannya, tetapi pada suhu tinggi, mereka sering melemahkan struktur dan menyebabkan kegagalan dini. Mereka dapat menjadi lokasi korosi lokal, yang juga menyebabkan kegagalan.
Sifat mekanis
Ketika sebuah batang logam dibebani ringan, regangan (diukur dengan perubahan panjang dibagi dengan panjang aslinya) sebanding dengan tegangan (beban per unit luas penampang). Ini berarti bahwa, dengan setiap peningkatan beban, ada peningkatan proporsional pada panjang batang, dan, ketika beban dihilangkan, batang menyusut ke ukuran aslinya. Regangan di sini dikatakan elastis, dan rasio tegangan terhadap regangan disebut modulus elastisitas. Namun, jika beban ditingkatkan lebih lanjut, suatu titik yang disebut tegangan luluh akan tercapai dan terlampaui. Regangan sekarang akan meningkat lebih cepat daripada tegangan, dan, ketika sampel dibongkar, regangan plastis sisa (atau perpanjangan) akan tetap ada. Regangan elastis pada tegangan luluh biasanya 0,1 hingga 1 persen, sedangkan, dengan sampel ditarik hingga pecah, regangan plastis biasanya 20 hingga 40 persen untuk suatu paduan (mungkin melebihi 100 persen dalam beberapa kasus).
Sifat mekanik yang paling penting dari suatu logam adalah tegangan luluh, keuletannya (diukur dari perpanjangan hingga patah), dan ketangguhannya (diukur dari energi yang diserap untuk merobek logam). Tegangan luluh suatu logam ditentukan oleh ketahanan terhadap tergelincirnya satu bidang atom ke bidang atom lainnya. Berbagai hambatan untuk tergelincir dapat dihasilkan oleh perlakuan panas dan paduan; contoh hambatan tersebut adalah batas butir, endapan halus, distorsi yang ditimbulkan oleh pengerjaan dingin pada logam, dan elemen paduan yang dilarutkan dalam logam.
Ketika sebuah logam dibuat sangat kuat melalui satu atau beberapa metode ini, logam tersebut dapat tiba-tiba patah di bawah beban dan bukannya luluh. Hal ini terutama terjadi ketika logam mengandung takik atau retakan yang secara lokal meningkatkan tegangan dan melokalisasi luluh. Properti yang menarik kemudian menjadi ketangguhan patah, diukur dengan energi yang dibutuhkan untuk memperpanjang retakan yang ada pada sepotong logam. Pada hampir semua kasus, ketangguhan retak suatu paduan dapat ditingkatkan hanya dengan mengurangi kekuatan luluhnya. Satu-satunya pengecualian untuk hal ini adalah ukuran butiran yang lebih kecil, yang meningkatkan ketangguhan dan kekuatan.
Sifat kelistrikan
Konduktivitas listrik suatu logam (atau kebalikannya, resistivitas listrik) ditentukan oleh kemudahan pergerakan elektron melewati atom-atom di bawah pengaruh medan listrik. Pergerakan ini sangat mudah terjadi pada tembaga, perak, emas, dan aluminium-semuanya merupakan konduktor listrik yang terkenal. Konduktivitas logam tertentu berkurang oleh fenomena yang membelokkan, atau menyebarkan, elektron yang bergerak. Hal ini dapat berupa apa saja yang merusak kesempurnaan lokal dari susunan atom-misalnya, atom pengotor, batas butir, atau osilasi acak atom yang disebabkan oleh energi panas. Contoh terakhir ini menjelaskan mengapa konduktivitas logam meningkat secara substansial dengan turunnya suhu: dalam logam murni pada suhu kamar, sebagian besar hambatan terhadap gerakan elektron bebas berasal dari getaran termal atom; jika suhu dikurangi menjadi hampir nol mutlak, di mana gerakan termal pada dasarnya berhenti, konduktivitas dapat meningkat beberapa ribu kali lipat.
Sifat magnetik
Ketika arus listrik dialirkan melalui kumparan kawat logam, medan magnet dikembangkan di sekitar kumparan. Ketika sepotong tembaga ditempatkan di dalam kumparan, medan ini meningkat kurang dari 1 persen, tetapi, ketika sepotong besi, kobalt, atau nikel ditempatkan di dalam kumparan, medan eksternal dapat meningkat 10.000 kali lipat. Sifat magnetik yang kuat ini dikenal sebagai feromagnetisme, dan ketiga logam yang tercantum di atas adalah logam feromagnetik yang paling menonjol. Apabila sepotong logam feromagnetik dilepaskan dari kumparan, maka logam tersebut akan mempertahankan sebagian dari kemagnetan ini (yaitu, termagnetisasi). Jika logamnya keras, seperti pada sepotong baja yang dikeraskan, kehilangan, atau pembalikan, magnetisasi akan lambat, dan sampel akan berguna sebagai magnet permanen. Jika logamnya lunak, maka akan cepat kehilangan kemagnetannya; hal ini akan membuatnya berguna dalam transformator listrik, di mana pembalikan magnetisasi yang cepat sangat penting.
Pada banyak jenis benda padat, atom-atomnya memiliki momen magnet permanen (bertindak seperti magnet batang kecil). Pada sebagian besar benda padat, arah momen ini diatur secara acak. Yang luar biasa dari padatan feromagnetik adalah bahwa gaya antar atom menyebabkan momen-momen dari atom-atom yang berdekatan secara spontan sejajar ke arah yang sama. Jika momen semua atom dalam satu sampel berbaris ke arah yang sama, sampel akan menjadi magnet yang sangat kuat dengan energi yang sangat tinggi.
Energi tersebut akan berkurang jika sampel dipecah menjadi beberapa domain, dengan semua momen atom di setiap domain sejajar tetapi arah magnetisasi di domain yang berdekatan berlawanan arah dan dengan demikian cenderung saling meniadakan. Inilah yang terjadi ketika logam feromagnetik dimagnetisasi: semua domain tidak memiliki orientasi yang sama, tetapi domain dengan satu orientasi tumbuh dengan mengorbankan yang lain. Penyelarasan momen magnetik atom dalam suatu domain dilemahkan oleh osilasi yang diinduksi secara termal, dan feromagnetisme akhirnya hilang di atas titik Curie, yaitu 770 ° C (1.420 ° F) untuk besi dan 358 ° C (676 ° F) untuk nikel.
Sifat kimiawi
Hampir semua logam akan teroksidasi di udara, satu-satunya pengecualian adalah emas. Pada suhu kamar, permukaan logam yang bersih akan teroksidasi sangat sedikit, karena lapisan oksida tipis terbentuk dan melindungi logam dari oksidasi lebih lanjut. Namun, pada suhu yang tinggi, oksidasi lebih cepat, dan lapisan oksida menjadi kurang protektif. Banyak bahan kimia yang mempercepat proses korosi ini (yaitu, konversi logam menjadi oksida di udara atau menjadi hidroksida dengan adanya air).
Sifat khusus dari permukaan logam adalah kemampuannya untuk mengkatalisis reaksi kimia. Sebagai contoh, dalam sistem pembuangan sebagian besar mobil, gas pembakaran melewati dispersi partikel platina yang sangat halus. Permukaan partikel-partikel ini sangat mempercepat oksidasi karbon monoksida dan hidrokarbon menjadi karbon dioksida dan air, sehingga mengurangi toksisitas gas buang.
Paduan
Hampir semua logam digunakan sebagai paduan-yaitu, campuran beberapa elemen-karena memiliki sifat yang lebih unggul daripada logam murni. Pemaduan dilakukan karena berbagai alasan, biasanya untuk meningkatkan kekuatan, meningkatkan ketahanan terhadap korosi, atau mengurangi biaya.
Proses
Dalam kebanyakan kasus, paduan dicampur dari elemen murni komersial. Pencampuran relatif mudah dalam keadaan cair tetapi lambat dan sulit dalam keadaan padat, sehingga sebagian besar paduan dibuat dengan melelehkan logam dasar - misalnya, besi, aluminium, atau tembaga - dan kemudian menambahkan agen paduan. Kehati-hatian harus diberikan untuk menghindari kontaminasi, dan pada kenyataannya pemurnian sering kali dilakukan pada saat yang sama, karena hal ini juga lebih mudah dilakukan dalam keadaan cair. Contohnya dapat ditemukan dalam pembuatan baja, termasuk desulfurisasi besi tanur sembur cair dalam sendok, dekarburisasi besi selama konversi menjadi baja, penghilangan oksigen dari baja cair dalam degasser vakum, dan akhirnya penambahan sejumlah kecil zat pemadu untuk membawa baja ke komposisi yang diinginkan.
Tonase paduan terbesar dilebur di udara, dengan terak digunakan untuk melindungi logam dari oksidasi. Namun, jumlah yang besar dan terus meningkat dilebur dan dituangkan seluruhnya dalam ruang vakum. Hal ini memungkinkan kontrol komposisi yang ketat dan meminimalkan oksidasi. Sebagian besar elemen paduan yang dibutuhkan ditempatkan di muatan awal, dan peleburan dilakukan dengan listrik, baik dengan pemanasan induksi atau dengan peleburan busur. Peleburan induksi dilakukan dalam wadah, sedangkan dalam peleburan busur, tetesan yang meleleh menetes dari busur ke alas berpendingin air dan segera dipadatkan.
Kadang-kadang struktur komposit yang tidak homogen diinginkan, seperti pada alat pemotong tungsten karbida yang disemen. Dalam kasus seperti itu, paduan tidak dilebur tetapi dibuat dengan teknik metalurgi serbuk (lihat di bawah).
Metalurgi
Meningkatkan kekuatan
Alasan paling umum untuk pemaduan adalah untuk meningkatkan kekuatan logam. Hal ini mengharuskan penghalang slip didistribusikan secara seragam di seluruh butiran kristal. Pada skala terbaik, hal ini dilakukan dengan melarutkan zat paduan dalam matriks logam (prosedur yang dikenal sebagai pengerasan larutan padat). Atom-atom dari logam paduan dapat menggantikan atom matriks pada tempat biasa (dalam hal ini mereka dikenal sebagai elemen substitusi), atau, jika mereka jauh lebih kecil daripada atom matriks, mereka dapat mengambil tempat di antara tempat biasa (di mana mereka disebut elemen interstisial).
Jenis penghalang yang lebih kasar berikutnya adalah endapan halus yang kaya zat terlarut dengan dimensi hanya puluhan atau ratusan diameter atom. Partikel-partikel ini dibentuk oleh perlakuan panas. Logam dipanaskan hingga mencapai suhu di mana fase yang kaya zat terlarut larut (misalnya, 5 persen tembaga dalam aluminium pada suhu 540 ° C [1.000 ° F]), dan kemudian didinginkan dengan cepat untuk menghindari pengendapan. Langkah selanjutnya adalah membentuk endapan halus di seluruh sampel dengan menua pada suhu tinggi yang jauh di bawah suhu yang digunakan untuk pelarutan awal.
Pada logam yang mengalami transformasi dari satu struktur kristal ke struktur kristal lainnya pada pemanasan (misalnya, besi atau titanium), perbedaan kelarutan zat terlarut antara fase suhu tinggi dan rendah sering digunakan. Sebagai contoh, pada baja paduan rendah yang digunakan untuk perkakas dan roda gigi, karbon membentuk endapan pengerasan. Karbon jauh lebih mudah larut dalam fasa fcc suhu tinggi (besi gamma, juga disebut austenit) dibandingkan dengan fasa bcc suhu rendah (besi alfa, atau ferit). Unsur-unsur paduan lain yang ditambahkan (misalnya kromium, nikel, dan molibdenum) memperlambat transformasi austenit saat pendinginan, sehingga transformasi fcc ke bcc terjadi pada suhu rendah melalui transformasi geser yang tiba-tiba; hal ini memungkinkan tidak ada waktu untuk pengendapan karbon dan membuat baja menjadi lebih keras. Pemanasan ulang terakhir cenderung membuat endapan menjadi kasar dan dengan demikian meningkatkan keuletan; ini biasa disebut temper.
Serangkaian penghalang pada skala yang sama dengan pengerasan presipitasi dapat dibuat dengan mengubah bentuk logam secara plastis pada suhu kamar. Hal ini sering dilakukan dalam operasi pengerjaan dingin seperti pengerolan, penempaan, atau penarikan. Deformasi terjadi melalui generasi dan gerakan cacat garis, yang disebut dislokasi, pada bidang slip yang berjarak hanya beberapa ratus diameter atom. Ketika slip terjadi pada bidang yang berbeda, dislokasi yang berpotongan membentuk kusut yang menghambat slip lebih lanjut pada bidang tersebut. Pengerasan regangan seperti itu dapat menggandakan atau melipatgandakan tegangan luluh suatu logam.
Meningkatkan ketahanan korosi
Paduan dapat memiliki ketahanan oksidasi suhu tinggi yang jauh lebih baik daripada logam murni. Unsur-unsur paduan yang paling sering digunakan untuk tujuan ini adalah kromium dan aluminium, yang keduanya membentuk lapisan oksida stabil yang melekat pada permukaan yang melindungi logam dari oksidasi lebih lanjut. Sebelas persen atau lebih kromium ditambahkan ke besi untuk membuat baja tahan karat, sementara 10 hingga 15 persen kromium dan 3 hingga 5 persen aluminium biasanya ditambahkan ke superalloy berbasis nikel atau kobalt yang digunakan pada komponen mesin jet bersuhu tertinggi.
Menghambat korosi paduan dalam air lebih bervariasi dan kompleks daripada menghambat oksidasi suhu tinggi. Namun demikian, salah satu teknik yang paling umum adalah menambahkan elemen paduan yang menghambat korosi.
Mengurangi biaya
Emas dan perak yang digunakan dalam perhiasan dan koin dipadukan dengan logam lain untuk meningkatkan kekuatan dan mengurangi biaya. Perak sterling mengandung 7,5 persen logam dasar, umumnya tembaga. Fraksi emas dalam perhiasan emas dinyatakan dalam karat, dengan 24 karat sebagai emas murni dan 18 karat sebagai 75 persen emas menurut beratnya. Pada koin, paduan dengan tampilan dan kepadatan perak biasanya digunakan sebagai pengganti perak; misalnya, semua koin AS yang terlihat terbuat dari perak sebenarnya memiliki lapisan permukaan 75 persen tembaga dan 25 persen nikel.
Menurunkan titik leleh
Pemaduan juga dapat dilakukan untuk menurunkan titik leleh logam. Sebagai contoh, menambahkan timbal ke timah akan menurunkan titik leleh paduan kaya timah, dan menambahkan timah ke timbal akan menurunkan titik leleh paduan kaya timbal. Paduan 62 persen timah dan 38 persen timbal, yang disebut komposisi eutektik, memiliki titik leleh terendah, jauh lebih rendah daripada kedua logam tersebut. Paduan timah-timah eutektik digunakan untuk penyolderan.
Pengecoran
Pengecoran terdiri dari penuangan logam cair ke dalam cetakan, di mana logam tersebut membeku menjadi bentuk cetakan. Proses ini sudah mapan pada Zaman Perunggu (dimulai sekitar 3000 SM), ketika digunakan untuk membentuk sebagian besar benda-benda perunggu yang sekarang ditemukan di museum. Proses ini sangat berharga untuk produksi ekonomis bentuk yang rumit, mulai dari suku cadang yang diproduksi secara massal untuk mobil hingga produksi patung, perhiasan, atau mesin yang sangat besar.
Proses
Proses pengecoran berbeda dalam cara pembuatan cetakan dan cara memasukkan logam ke dalam cetakan. Untuk logam dengan suhu leleh yang tinggi, bahan tahan api yang stabil harus digunakan untuk menghindari reaksi antara logam dan cetakan. Sebagian besar pengecoran baja dan besi, misalnya, dituangkan ke dalam pasir silika, meskipun beberapa bagian dituang ke dalam cetakan logam berlapis. Untuk logam dengan titik leleh yang lebih rendah, seperti aluminium atau seng, cetakan dapat dibuat dari logam lain atau pasir, tergantung pada berapa banyak bagian yang akan diproduksi dan pertimbangan lainnya. Gravitasi paling sering digunakan untuk mengisi cetakan, tetapi beberapa proses menggunakan gaya sentrifugal atau injeksi tekanan.
Pengecoran pasir
Pengecoran pasir banyak digunakan untuk membuat komponen besi tuang dan baja dengan ukuran sedang hingga besar yang kehalusan permukaan dan ketepatan dimensinya tidak terlalu penting.
Langkah pertama dalam operasi pengecoran adalah membentuk cetakan yang memiliki bentuk bagian yang akan dibuat. Dalam banyak proses, pola bagian dibuat dari beberapa bahan seperti kayu, logam, lilin, atau polistiren, dan bahan cetakan tahan api dibentuk di sekelilingnya. Sebagai contoh, dalam pengecoran pasir hijau, pasir yang dikombinasikan dengan pengikat seperti air dan tanah liat dikemas di sekeliling pola untuk membentuk cetakan. Pola tersebut dihilangkan, dan di atas rongga ditempatkan cetakan pasir serupa yang berisi saluran (disebut gerbang) yang melaluinya logam mengalir ke dalam cetakan. Cetakan dirancang sedemikian rupa sehingga pemadatan pengecoran dimulai jauh dari gerbang dan maju ke arahnya, sehingga logam cair di dalam gerbang dapat mengalir untuk mengimbangi penyusutan yang menyertai pemadatan. Kadang-kadang ruang tambahan, yang disebut anak tangga, ditambahkan ke pengecoran untuk menyediakan reservoir untuk mengisi penyusutan ini. Setelah pemadatan selesai, pasir dikeluarkan dari pengecoran, dan pintu gerbang dipotong. Jika rongga dimaksudkan untuk ditinggalkan dalam pengecoran-misalnya, untuk membentuk bagian berongga-bentuk pasir yang disebut core dibuat dan digantung di rongga pengecoran sebelum logam dituang.
Pola juga dibentuk untuk pengecoran pasir dari polimer yang diuapkan oleh logam cair. Pola-pola tersebut dapat dicetak dengan injeksi dan dapat memiliki bentuk yang sangat kompleks. Proses ini disebut pengecoran pola cetakan penuh atau penguapan.
Varian dari pengecoran pasir adalah proses pencetakan cangkang, di mana campuran pasir dan pengikat resin termoseting ditempatkan pada pola logam yang dipanaskan. Resin akan mengeras, mengikat partikel pasir menjadi satu dan membentuk setengah dari cetakan yang kuat. Dua bagian dan inti yang diinginkan kemudian dirakit untuk membentuk cetakan, dan cetakan ini didukung dengan pasir lembab untuk pengecoran. Akurasi dimensi yang lebih besar dan permukaan yang lebih halus diperoleh dalam proses ini dibandingkan dengan pengecoran pasir.
Cetakan logam
Cetakan lainnya terbuat dari logam. Di sini cetakan dengan bentuk yang diinginkan dikerjakan dari besi tuang atau baja. Jika logam mengalir ke dalam cetakan secara gravitasi, prosesnya disebut pengecoran cetakan permanen. Jika logam cair dipaksa masuk di bawah tekanan, prosesnya disebut die casting. Die casting didinginkan dengan air; akibatnya, die casting dapat menghasilkan komponen dengan dinding yang lebih tipis dengan kecepatan yang lebih tinggi daripada mesin cetakan permanen. Pendinginan yang cepat menciptakan bagian yang lebih kuat daripada pengecoran pasir, tetapi keuletan mungkin lebih buruk karena gas yang terperangkap dan porositas.
Karena biaya awal cetakan cukup besar, cetakan logam hanya hemat biaya jika banyak bagian yang sama yang akan dibuat. Memang, cetakan dapat dibuat untuk memproduksi beberapa bagian sekaligus.
Pengecoran investasi
Dalam pengecoran investasi, cetakan dibuat dengan mengeringkan bubur tahan api pada pola yang terbuat dari lilin atau plastik. Serangkaian lapisan diaplikasikan dan dikeringkan untuk membuat cangkang keramik, dan polanya kemudian dilebur atau dibakar untuk menghasilkan cetakan. Proses ini memungkinkan produksi massal komponen dengan bentuk yang lebih kompleks dan detail permukaan yang lebih halus daripada yang dapat dicapai dengan proses lainnya. Proses ini dapat digunakan pada hampir semua jenis logam dan biasanya digunakan untuk pengecoran komponen yang relatif kecil. Pola lilin dapat dibuat dengan cetakan injeksi.
Pengecoran sentrifugal
Pengecoran sentrifugal memaksa logam ke dalam cetakan dengan memutarnya. Ini digunakan untuk pengecoran benda-benda logam mulia yang kecil, sehingga pada dasarnya semua logam masuk ke dalam pengecoran, bukan ke dalam gerbang dan anak tangga. Ini juga digunakan untuk menghasilkan benda-benda yang panjang dan berongga tanpa menggunakan inti-misalnya, untuk mengecor pipa. Di sini, cetakan silinder yang panjang berbentuk horizontal dan diputar pada sumbu silinder saat logam dituangkan ke dalam cetakan.
Pengecoran kontinu
Sebenarnya bukan merupakan alat pengecoran komponen, pengecoran kontinu dipraktikkan dalam produksi utama logam untuk membentuk untaian untuk diproses lebih lanjut. Logam dituangkan ke dalam cetakan pendek, bolak-balik, berpendingin air dan mengeras bahkan saat ditarik dari sisi lain cetakan. Proses ini banyak digunakan dalam industri baja karena proses ini menghilangkan biaya pemanasan ulang ingot dan menggulungnya sesuai proporsi billet, mekar, dan lempengan yang dibuat dengan pengecoran kontinu.
Metalurgi
Sifat mekanik coran dapat terdegradasi oleh ketidakhomogenan dalam logam yang mengeras. Ini termasuk pemisahan, porositas, dan ukuran butiran yang besar.
Ukuran butir
Pengecoran berbutir halus dapat diproduksi dengan mendinginkan logam cair secara cepat hingga jauh di bawah suhu beku kesetimbangannya-yaitu dengan menuangkan ke dalam cetakan yang mendinginkan logam dengan cepat. Karena alasan ini, die casting memiliki ukuran butiran yang lebih halus dibandingkan dengan paduan yang sama yang dituang dalam cetakan pasir.
Pada besi tuang, perubahan luar biasa pada struktur mikro dihasilkan dari berbagai penambahan paduan dan suhu pengecoran. Sebagai contoh, besi tuang normal yang dipadatkan dalam cetakan pasir membentuk apa yang dikenal sebagai besi kelabu, sebuah matriks besi yang mengandung sekitar 20 persen serpihan grafit. Jenis besi ini memiliki keuletan yang terbatas. Namun, ketika sejumlah kecil magnesium ditambahkan ke dalam lelehan sebelum dituang, hasilnya adalah besi "grafit bulat", di mana grafit muncul sebagai bintil-bintil bulat dan keuletannya sangat meningkat. Jika besi cair dituang dingin (yaitu didinginkan dengan cepat), maka akan terbentuk besi "putih" yang mengandung sekitar 60 persen sementit, atau karbida besi. Bahan ini keras dan tahan aus, tetapi tidak memiliki keuletan sama sekali. Besi tuang ini biasanya diberi perlakuan panas untuk meningkatkan sifat mekanisnya.
Pemisahan
Bagian yang berbeda dari suatu casting mungkin memiliki komposisi yang berbeda, yang berasal dari fakta bahwa padatan yang membeku dari cairan memiliki komposisi yang berbeda dari cairan yang bersentuhan dengannya. (Sebagai contoh, ketika air garam didinginkan hingga terbentuk es, es pada dasarnya adalah air murni sementara konsentrasi garam dalam air meningkat). Segregasi kecil tidak penting, tetapi perbedaan besar dapat menyebabkan titik lokal yang sangat lemah atau kuat, dan kedua hal ini dapat menyebabkan kegagalan dini pada bagian yang mengalami tekanan.
Porositas
Porositas merupakan masalah utama dalam pengecoran, porositas pada dasarnya disebabkan oleh penyusutan yang menyertai pemadatan. Cetakan dirancang untuk memasukkan logam ke dalam pengecoran agar tetap penuh saat pemadatan berlangsung, tetapi, jika pengumpanan ini tidak sempurna, penyusutan akan muncul sebagai pori-pori internal atau retakan. Jika retakan ini besar, pengecoran tidak akan berguna. Jika kecil, mereka akan memiliki efek yang relatif kecil pada properti.
Penyebab lain dari porositas adalah adanya pengotor pembentuk gas dalam logam cair yang melebihi kelarutan gas dalam padatan. Dalam kasus seperti itu, pemadatan disertai dengan pembentukan gelembung saat gas ditolak. Untuk menghilangkan masalah ini, elemen pembentuk gas harus dihilangkan dari cairan sebelum pengecoran. Menggelembungkan gas inert seperti argon melalui cairan sebelum pengecoran adalah salah satu cara untuk melakukan hal ini; degassing vakum adalah cara lain.
Disadur dari: https://www.britannica.com/