Apa yang membuat suatu bahan cocok untuk aplikasi teknik tertentu? Jawabannya terletak pada pemahaman tentang sifat-sifatnya. Artikel ini membahas 11 sifat material yang penting, seperti kekuatan mekanik, ketangguhan benturan, dan konduktivitas termal, yang menawarkan wawasan tentang definisi, signifikansi, dan implikasi praktisnya. Pada akhirnya, Anda akan memahami bagaimana sifat-sifat ini memengaruhi kinerja material dan peran penting mereka dalam desain dan manufaktur.
Menggila: Craze adalah jenis cacat yang terjadi dalam proses deformasi bahan polimer. Cacat ini muncul sebagai warna perak karena kerapatannya yang rendah dan daya pantulnya yang tinggi terhadap cahaya. Craze terjadi pada bagian yang lemah atau cacat pada bahan polimer.
Superplastisitas: Pada kondisi tertentu, material menunjukkan perpanjangan yang sangat besar (sekitar 1000%) tanpa mengalami necking atau patah, yang disebut dengan superplastisitas. Proporsi regangan yang dihasilkan oleh pergeseran batas butir, εg, dalam regangan total, εt, biasanya antara 50% dan 70%, yang mengindikasikan bahwa pergeseran batas butir memainkan peran utama dalam deformasi superplastis.
Fraktur Rapuh: Sebelum material patah, tidak ada deformasi plastis makroskopis yang jelas, dan tidak ada tanda-tanda peringatan. Proses ini sering kali terjadi secara tiba-tiba dan cepat, sehingga sangat berbahaya.
Fraktur Ulet: Proses patah yang menunjukkan deformasi plastis makroskopis yang jelas sebelum dan selama patah. Pada patahan ulet, proses perambatan retak umumnya lambat dan menghabiskan energi deformasi plastis dalam jumlah besar.
Fraktur Pembelahan: Patahan rapuh di sepanjang bidang kristal tertentu yang disebabkan oleh penghancuran ikatan antar atom di bawah tekanan normal disebut patahan pembelahan. Langkah pembelahan, pola sungai, dan pola lidah adalah karakteristik mikroskopis dasar dari patahan belahan.
Fraktur Geser: Patahan geser adalah patahan yang disebabkan oleh pergeseran dan pemisahan material di sepanjang bidang geser di bawah tegangan geser. Fraktur agregasi mikropori adalah mode umum fraktur ulet pada material. Permukaan patahan biasanya berwarna abu-abu gelap dan berserat secara makro, sedangkan permukaan patahan mikro memiliki pola karakteristik banyak "lesung pipit" yang terdistribusi di permukaan.
Jenis tegangan, tingkat deformasi plastis, ada tidaknya pertanda, dan kecepatan perambatan retak.
Jika material tidak mengalami deformasi plastis atau deformasi plastis yang sangat kecil sebelum patah, dan patah getas terjadi tanpa leher, maka tegangan kritis, σc, sama dengan tegangan putus, σb.
Namun, jika necking terjadi sebelum fraktur, σc dan σb tidak sama.
Formula Griffith hanya sesuai untuk padatan rapuh yang mengandung retakan mikro, seperti kaca, bahan kristal anorganik, dan baja berkekuatan sangat tinggi.
Untuk banyak material struktur teknik, seperti baja struktural dan material polimer, ujung retak mengalami deformasi plastis yang signifikan, yang menghabiskan energi deformasi plastis dalam jumlah besar.
Oleh karena itu, formula Griffith harus dimodifikasi untuk mencerminkan fenomena ini secara akurat.
Rasio tegangan geser maksimum, τmaks, terhadap tegangan normal maksimum, σmaks, disebut koefisien kelembutan kondisi tegangan, dilambangkan dengan α.
Semakin besar α, semakin besar komponen tegangan geser maksimum, yang mengindikasikan kondisi tegangan yang lebih lunak dan kemudahan deformasi plastis yang lebih besar pada material.
Sebaliknya, semakin kecil α, semakin keras kondisi tegangannya, sehingga menyebabkan fraktur yang lebih rapuh.
Ketika sebuah spesimen memiliki takik, tegangan lelehnya lebih tinggi daripada spesimen di bawah tegangan uniaksial karena adanya tegangan triaksial, yang disebut sebagai fenomena "penguatan takik".
Namun demikian, "penguatan takik" ini tidak dapat dianggap sebagai metode penguatan material, karena ini semata-mata merupakan hasil deformasi plastis material yang dibatasi oleh tegangan tiga dimensi.
Dalam hal ini, nilai σs dari bahan itu sendiri tidak berubah.
Direvisi:
Pada tegangan searah, komponen tegangan normal besar sedangkan komponen tegangan geser kecil, sehingga menghasilkan kondisi tegangan yang keras.
Pengujian ini biasanya diterapkan pada bahan dengan ketahanan deformasi plastis dan ketahanan pemotongan yang rendah, yang dikenal sebagai bahan plastik.
Kompresi searah memiliki koefisien kelembutan kondisi tegangan sebesar a=2, dan terutama digunakan untuk menguji material yang rapuh.
Uji tekuk tidak mengalami defleksi spesimen yang terjadi selama uji tegangan.
Pada pembengkokan, distribusi tegangan pada penampang mencapai maksimum pada permukaan, sehingga merupakan cara yang efektif untuk merefleksikan cacat permukaan pada material.
Uji Torsi: Koefisien kelembutan dari kondisi tegangan pada puntiran lebih tinggi daripada tegangan, sehingga menjadikannya metode yang efektif untuk mengevaluasi kekuatan dan plastisitas bahan yang rapuh di bawah tegangan.
Pada uji torsi, distribusi tegangan pada bagian sampel paling tinggi di permukaan, sehingga sangat sensitif terhadap material. pengerasan permukaan dan cacat permukaan.
Uji torsi menghasilkan tegangan normal dan tegangan geser yang kurang lebih sama.
Permukaan patahan pada uji puntir tegak lurus terhadap sumbu sampel dan sering digunakan untuk mengevaluasi material plastik.
Pada patahan normal, sudut antara permukaan patahan dan sumbu sampel kira-kira 45 derajat, yang disebabkan oleh tegangan normal. Material yang rapuh sering menunjukkan jenis permukaan patahan ini.
Prinsip uji kekerasan Vickers mirip dengan uji Kekerasan Brinell uji, karena kedua metode ini menghitung nilai kekerasan berdasarkan beban per satuan luas lekukan.
Perbedaan utama antara kedua pengujian ini adalah jenis indentor yang digunakan. Dalam uji kekerasan Vickers, indentor piramida berlian dengan sudut 136 derajat di antara sisi-sisi yang berlawanan digunakan. Sebaliknya, uji kekerasan Brinell menggunakan bola baja yang dikeraskan atau paduan keras bola sebagai indentor.
Keuntungan dari uji kekerasan Brinell:
Area lekukan yang besar pada uji kekerasan Brinell membuatnya mampu merefleksikan performa rata-rata setiap fase konstituen pada area yang luas, dan hasil pengujiannya stabil serta sangat mudah diulang.
Hasilnya, uji kekerasan Brinell sangat cocok untuk mengukur kekerasan material seperti besi cor abu-abu dan paduan bantalan.
Kekurangan uji kekerasan Brinell:
Diameter lekukan yang besar pada uji kekerasan Brinell membuatnya secara umum tidak cocok untuk pemeriksaan langsung produk jadi.
Lebih jauh lagi, kebutuhan untuk mengganti diameter indentor dan beban untuk material dengan kekerasan yang bervariasi, serta ketidaknyamanan dalam mengukur diameter lekukan, merupakan kelemahan tambahan dari pengujian ini.
Keuntungan dari uji kekerasan Rockwell:
Pengoperasian yang mudah dan cepat;
Lekukannya kecil, dan benda kerja dapat diperiksa secara langsung;
Kekurangan:
Representasi yang buruk karena lekukan yang kecil;
Nilai kekerasan yang diukur dengan skala yang berbeda tidak dapat dibandingkan atau ditukar secara langsung.
Uji kekerasan Vickers memiliki banyak keuntungan:
Pengukuran yang akurat dan andal;
Anda dapat memilih beban apa pun.
Selain itu, kekerasan Vickers tidak memiliki masalah bahwa kekerasan skala kekerasan Rockwell yang berbeda tidak dapat disatukan, dan ketebalan benda uji lebih tipis daripada kekerasan Rockwell.
Kekurangan uji kekerasan Vickers:
Metode pengukurannya merepotkan, efisiensi kerjanya rendah, area lekukannya kecil, dan keterwakilannya buruk, sehingga tidak cocok untuk pemeriksaan rutin produksi massal.
Bacaan terkait: Kekerasan Logam: Panduan yang Pasti
Ketika suhu selama pengujian turun di bawah suhu tertentu, tk (suhu transisi ulet-getas), material seperti bcc atau logam kristal heksagonal yang dikemas secara rapat dan paduannya, terutama baja struktural berkekuatan sedang dan rendah yang biasa digunakan dalam bidang teknik, mengalami transisi dari kondisi ulet ke kondisi getas, yang mengakibatkan penurunan energi penyerapan benturan secara signifikan.
Transisi ini ditandai dengan perubahan mode fraktur dari agregasi mikropori menjadi pembelahan transgranular dan perubahan tampilan fraktur dari berserat menjadi kristal, sebuah fenomena yang dikenal sebagai kerapuhan pada temperatur rendah.
Pada suhu di bawah suhu transisi ulet-getas, kekuatan patah lebih rendah dari kekuatan luluhmenghasilkan perilaku rapuh pada suhu rendah.
A. Pengaruh struktur kristal: Logam kubik berpusat pada badan dan paduannya memiliki kerapuhan suhu rendah, sedangkan logam kubik berpusat pada muka dan paduannya umumnya tidak memiliki kerapuhan suhu rendah.
Kerapuhan suhu rendah dari logam BCC mungkin terkait erat dengan fenomena late yielding.
B. Pengaruh komposisi kimia: kandungan unsur terlarut interstisial meningkat, energi yang lebih tinggi menurun, dan suhu transisi getas ulet meningkat.
C. Pengaruh struktur mikro: menghaluskan butiran dan struktur dapat meningkatkan ketangguhan material.
D. Pengaruh suhu: Hal ini relatif rumit, dan rapuh (rapuh biru) terjadi dalam kisaran suhu tertentu.
E. Pengaruh laju pemuatan: Meningkatkan laju pembebanan seperti menurunkan suhu, yang meningkatkan kerapuhan material dan meningkatkan suhu transisi getas ulet.
F. Pengaruh bentuk dan ukuran spesimen: semakin kecil radius kelengkungan takik, semakin tinggi tk.
Batas butir berfungsi sebagai penahan perambatan retak.
Pengurangan jumlah dislokasi pada pengemasan batas pra-butir membantu mengurangi konsentrasi tegangan.
Peningkatan total area batas butir mengurangi konsentrasi pengotor di sepanjang batas butir, sehingga mengurangi kemungkinan terjadinya patah getas antar butir.
Ketika tegangan kerja pada bagian yang besar tidak tinggi, bahkan jauh di bawah batas leleh, fraktur getas sering terjadi, yang disebut fraktur getas tegangan rendah.
KIC (faktor intensitas medan tegangan-regangan pada ujung retakan di badan retakan) adalah ukuran ketangguhan retak regangan bidang dan merepresentasikan kemampuan material untuk menahan perambatan retak yang tidak stabil dalam kondisi regangan bidang.
JIc (energi regangan pada ujung retak) juga dikenal sebagai ketangguhan retak dan merepresentasikan kemampuan material untuk menahan inisiasi dan perambatan retak.
GIc menunjukkan energi yang dikonsumsi per satuan luas untuk mencegah perambatan retak yang tidak stabil pada suatu material.
δC (perpindahan bukaan retak), juga dikenal sebagai ketangguhan retak material, mengindikasikan kemampuan material untuk mencegah terjadinya ekspansi retak.
KI dan KIC adalah dua konsep yang berbeda.
KI adalah parameter mekanis yang merepresentasikan kekuatan bidang tegangan-regangan pada ujung retakan di badan retakan dan bergantung pada tegangan yang diberikan, ukuran sampel, dan jenis retakan, tetapi tidak bergantung pada material.
Di sisi lain, KIC adalah indeks properti mekanis material yang bergantung pada faktor internal seperti komposisi dan struktur, tetapi tidak terpengaruh oleh faktor eksternal seperti tekanan yang diterapkan dan ukuran sampel.
Hubungan antara KI dan KIC mirip dengan hubungan antara σ dan σs, di mana KI dan σ adalah parameter mekanis, dan KIC serta σs adalah indeks properti mekanis material.
(1) Jenis kegagalan ini adalah kegagalan yang tiba-tiba dan tidak terduga yang terjadi tanpa deformasi plastis yang terlihat sebelumnya kegagalan kelelahan dan ditandai dengan fraktur getas.
(2) Kegagalan kelelahan adalah jenis fraktur tertunda siklus tegangan rendah.
(3) Kelelahan sangat sensitif terhadap cacat seperti takik, retak, dan cacat struktural.
(4) Bentuk kelelahan dapat diklasifikasikan dalam beberapa cara.
Menurut kondisi tegangan, bentuk-bentuk kelelahan meliputi kelelahan lentur, kelelahan puntir, kelelahan tegangan dan kompresi, kelelahan kontak, dan kelelahan komposit.
Berdasarkan tingkat stres dan umur fraktur, kelelahan dapat diklasifikasikan lebih lanjut menjadi kelelahan siklus tinggi dan kelelahan siklus rendah.
Sumber fatik, zona pertumbuhan retak fatik, dan zona patah sementara.
σ-1 (kekuatan kelelahan) mewakili kekuatan fatik umur tak terbatas dari spesimen halus, yang cocok untuk desain dan verifikasi kekuatan fatik tradisional;
ΔKth (nilai ambang batas pertumbuhan retak fatik) mewakili kinerja fatik umur tak terbatas dari sampel retak, yang cocok untuk desain dan pemeriksaan kekuatan fatik pada bagian yang retak.
Keausan adhesi, keausan abrasif, keausan korosi, dan keausan pitting fatigue (keausan kontak).
Keausan adhesi: Permukaan keausan ditandai dengan keropeng dengan ukuran yang berbeda pada permukaan komponen.
Keausan abrasif: alur yang dibentuk oleh goresan atau alur yang jelas pada permukaan gesekan.
Kelelahan kontak: terdapat banyak lubang (bopeng) pada permukaan kontak, beberapa di antaranya dalam, dan terdapat jejak garis pertumbuhan retak fatik di bagian bawah.
Benar. Karena keausan berbanding terbalik dengan kekerasan.
Tegangan tekan sisa dari lapisan permukaan meningkat sementara permukaan kekuatan dan kekerasan meningkat.
Perkiraan suhu spesifik: T / Tm
Creep: Ini mengacu pada deformasi plastis secara bertahap dari suatu bahan di bawah pengaruh suhu dan beban yang konstan selama periode waktu yang lama.
Kekuatan Daya Tahan: Istilah ini mengacu pada tekanan maksimum yang dapat ditahan oleh suatu bahan tanpa mengalami fraktur mulur, di bawah suhu tertentu dan dalam jangka waktu tertentu.
Batas Mulur: Ini menunjukkan ketahanan material terhadap deformasi mulur suhu tinggi.
Stabilitas Relaksasi: Istilah yang digunakan untuk menggambarkan kemampuan material untuk menahan relaksasi tegangan disebut stabilitas relaksasi.
Mekanisme utama deformasi mulur dalam material meliputi slip dislokasi, difusi atom, dan slip batas butir.
Untuk bahan polimer, peregangan rantai molekul di bawah kekuatan eksternal juga merupakan faktor yang berkontribusi terhadap creep.
Fraktur interkristalin adalah bentuk umum dari fraktur mulur, khususnya pada suhu tinggi dan tingkat tegangan rendah. Hal ini dikarenakan kekuatan butir polikristalin dan batas butir menurun seiring dengan temperatur, tetapi yang terakhir ini menurun lebih cepat, sehingga menyebabkan kekuatan batas butir yang lebih rendah dibandingkan dengan kekuatan butir pada temperatur tinggi.
Terdapat dua model untuk menjelaskan fraktur batas butir: model pergeseran batas butir dan konsentrasi tegangan, dan model agregasi kekosongan.
Mekanisme deformasi plastis logam didasarkan pada slip dan kembaran.
Mekanisme deformasi mulur logam terutama didorong oleh slip dislokasi, mulur difusi, dan slip batas butir.
Pada suhu tinggi, suhu yang tinggi memberikan aktivasi termal untuk atom dan kekosongan, sehingga memungkinkan dislokasi bergerak dan terus menyebabkan deformasi creep.
Di bawah pengaruh kekuatan eksternal, medan tegangan yang tidak merata dihasilkan di dalam kristal, yang menyebabkan perbedaan energi potensial di antara atom dan ruang kosong. Hal ini menghasilkan difusi terarah dari energi potensial tinggi ke energi potensial rendah.
Untuk bahan padat, kapasitas panas tidak dipengaruhi secara signifikan oleh struktur bahan.
Dalam transisi fase orde pertama, kurva kapasitas panas berubah secara tiba-tiba dan memiliki nilai yang tak terbatas.
Dalam transformasi fase orde kedua, perubahan terjadi secara bertahap pada kisaran suhu tertentu dan menghasilkan kapasitas panas maksimum yang terbatas.
Bahan amorf memiliki konduktivitas termal yang rendah karena strukturnya yang tersusun dalam jarak pendek dapat dianggap sebagai kristal dengan butiran yang sangat kecil.
Karena ukuran butiran yang kecil dan batas butir yang banyak, fonon mudah tersebar, sehingga konduktivitas termal berkurang secara signifikan.
Di bawah aksi medan magnet, gerakan orbital elektron dalam materi menghasilkan diamagnetisme.
Menentukan Kurva Kelarutan Maksimum dalam Diagram Fasa Paduan:
Dengan memanfaatkan aturan bahwa larutan padat fase tunggal menunjukkan paramagnetisme yang lebih tinggi daripada struktur campuran dua fase dan hubungan linier antara paramagnetisme campuran dan komposisi paduan, kelarutan maksimum paduan pada suhu tertentu dan kurva kelarutan paduan dapat ditentukan.
Menyelidiki Dekomposisi Paduan Aluminium:
Transisi keteraturan-ketidakteraturan, transisi isomerisme, dan suhu rekristalisasi dipelajari untuk lebih memahami dekomposisi paduan aluminium.
Agar logam dapat menunjukkan feromagnetisme, tidak hanya atom-atomnya harus memiliki momen magnetik spin non-nol, tetapi juga agar momen-momen ini dapat secara spontan sejajar dan menghasilkan magnetisasi spontan.
Bahan magnetik lunak memiliki loop histeresis yang sempit dan dicirikan oleh konduktivitas magnetik yang tinggi dan Hc yang rendah. Sebaliknya, bahan magnetik keras memiliki loop histeresis yang tebal, Hc, Br, dan (BH) m yang tinggi.
Dalam logam, medan listrik yang diciptakan oleh ion positif adalah seragam dan tidak ada interaksi antara elektron valensi dan ion. Medan ini dianggap sebagai properti seluruh logam dan memungkinkan pergerakan elektron secara bebas di seluruh logam.
Menurut teori elektron bebas kuantum, elektron bagian dalam dari setiap atom dalam logam mempertahankan status energi atom tunggal, sedangkan elektron valensi memiliki status energi yang berbeda karena kuantisasi dan memiliki tingkat energi yang berbeda.
Teori pita energi juga mengakui bahwa elektron valensi dalam logam dibagi dan dikuantifikasi dalam energi, tetapi teori ini menunjukkan bahwa medan potensial yang diciptakan oleh ion-ion dalam logam tidak seragam, melainkan berubah secara berkala.
Kenaikan suhu mengintensifkan getaran ion dan meningkatkan amplitudo getaran termal, yang mengarah pada peningkatan ketidakteraturan atom, berkurangnya pergerakan elektron, dan peningkatan probabilitas hamburan. Semua faktor ini menghasilkan peningkatan resistivitas.
Dalam semikonduktor, konduksi terutama digerakkan oleh elektron dan lubang. Peningkatan suhu meningkatkan energi kinetik elektron, yang menyebabkan peningkatan jumlah elektron bebas dan lubang dalam kristal, dan dengan demikian meningkatkan konduktivitas dan penurunan resistensi.
(1) Suhu transisi kritis Tc
(2) Medan magnet kritis Hc
(3) Kepadatan arus kritis Jc
Perubahan struktur mikro logam dan paduan dipelajari dengan mengukur perubahan resistivitas.
(1) Mengukur kurva kelarutan larutan padat
(2) Ukur suhu transformasi dalam paduan memori bentuk.
Efek termal, efek fotosensitif, efek sensitif terhadap tekanan (sensitif terhadap tegangan dan sensitif terhadap tekanan), efek sensitif terhadap magnetik (efek Hall dan efek magnetoresistensi), dll.
Kerusakan listrik, kerusakan termal, dan kerusakan kimiawi.
Properti Optik Linear: Apabila cahaya dengan frekuensi tunggal mengenai medium transparan yang tidak menyerap cahaya, frekuensinya tidak berubah. Apabila cahaya dengan frekuensi yang berbeda mengenai medium pada waktu yang sama, tidak ada interaksi antara gelombang cahaya dan tidak ada frekuensi baru yang dihasilkan.
Apabila dua berkas cahaya berpotongan, jika keduanya merupakan cahaya yang koheren, maka akan terjadi interferensi. Jika keduanya merupakan cahaya yang tidak koheren, hanya intensitas cahayanya saja yang akan bergabung, mengikuti prinsip superposisi linier.
Sifat optik lainnya termasuk pembiasan, dispersi, pantulan, penyerapan, dan hamburan.
Tidaklah praktis menggunakan logam untuk optik cahaya tampak karena logam menyerap cahaya tampak secara kuat. Hal ini karena elektron valensi dalam logam menempati pita yang tidak lengkap dan, setelah menyerap foton, berada dalam keadaan tereksitasi. Logam dapat mentransfer energi melalui tumbukan dan menghasilkan panas, tetapi tidak berpindah ke pita konduksi.
Cahaya yang menerpa sangat kuat;
Persyaratan simetri kristal;
Pencocokan fase.
Sebagai pendiri MachineMFG, saya telah mendedikasikan lebih dari satu dekade karier saya untuk industri pengerjaan logam. Pengalaman saya yang luas telah memungkinkan saya untuk menjadi ahli di bidang fabrikasi lembaran logam, permesinan, teknik mesin, dan peralatan mesin untuk logam. Saya terus berpikir, membaca, dan menulis tentang subjek-subjek ini, terus berusaha untuk tetap menjadi yang terdepan di bidang saya. Biarkan pengetahuan dan keahlian saya menjadi aset bagi bisnis Anda.
ID 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR