Logam-logam nonferro dan paduannya

Ditulis oleh Suparni Setyowati Rahayu pada 19-07-2009

Logam-logam nonferro dan paduannya tidak diproduksi secara besar-besaran seperti logam besi, tetapi cukup vital untuk kebutuhan industri karena memiliki sifat sifat yang tidak ditemukan pada logam besi dan baja. Sifat-sifat paduan logam nonferro adalah :

• -mampu dibentuk dengan baik
• -massa jenisnya rendah
• -penghantar panas dan listrik yang baik
• -mempunyai warna yang menarik
• -tahan karat
• -kekuatan dan kekakuannya umumnya lebih rendah dari pada logam ferro
• -sukar dilas

1. Paduan aluminium (aluminium alloy)

Paduan aluminium banyak dipakai dalam industri yang dapat dibagi dalam dua golongan utama:
a) Wrought alloy: dibuat dengan jalan rooling, (paduan tempa)forming, drawing, forging dan press working.
b) Casting alloy: dibuat berdasarkan pengecoran (paduan tuang) Paduan aluminium tempa mempunyai kekuatan mekanik yang tinggi mendekati baja.

Paduan ini dibedakan lagi berdasarkan:
a. dapat di heat treatment
b. tak dapat di heat treatment

Paduan aluminum yang tak dapat di heat treatment yaitu Al – Mn (1,3% Mn) dan Al – Mg Mn (2,5% Mg dan 0,3% Mn), memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, ductil, tahan korosi dan dapat dilas.Paduan aluminium tuang merupakan paduan yang komplek dari aluminium dengan tembaga, nikel, besi, silikon dan unsur lain.

Duraluminium (dural) adalah paduan Al – Cu – Mg, dimana Mg dapat ditambahkan (meningkatkan kekuatan, dan ketahanan korosi) dan begitu juga dengan penambahan Si & Fe.Komposisi ducal : 2,2-5,2% Cu, diatas 1,75 % Mg, di atas 1% Si,diatas 1% Fe, dan diatas 1% Mn. Paduan aluminium yang terdiri dari 8-14% Si disebut silumin. Paduan aluminium dengan (10 – 13% Si & 0,8% Cu) dan (8 -10% Si, 0,3% Mg & 0,5% Mn)mempunyai sifat-sifat dapat dituang dengan baik dan tahan korosi serta ductile.

2.Paduan Magnesium

Sifat-sifat mekanik magnesium terutama memiliki kekuatan tarik yang sangat rendah. Oleh karena itu magnesium murni tidak dibuat dalam teknik.Paduan magnesium memiliki sifat-sifat mekanik yang lebih baik serta banyak digunakan Unsur-unsur paduan dasar magnesium adalah aluminium, seng dan mangan.Penambahan AI diatas 11%, meningkatkan kekerasan, kuat tarik dan fluidity (keenceran) Panambahan seng meningkatkan ductility (perpanjangan relatif dan castability (mampu tuang) .

Penambahan 0,1 – 0,5 % meningkatkan ketahanan korosi.Penambahan sedikit cerium, zirconium dan baryllium dapat membuat struktur butir yang halus dan meningkatkan ductility dan tahan oksidasi pada peningkatan suhu.Ada dua kelomnok besar magnesium paduan a) Wrought alloy : (0,3% Al, 1,3% – 2,5% Mn ) dan (3 – 4% Al, 0,6% Zn & 0,5% Mn).b) casting allay : (5 – 7% Al, 2 – 3% Zn & 0,5% Mn) dan (8 % Al, 0,6 % Zn & 0,5 % Mn).

3. Paduan Tembaga

Ada dua kelompok besar yaitu : brass dan bronze Brass (kuningan) Paduan tembaga dan seng dinamakan brass. Penambahan sedikit timah, nikel, mangan, aluminium, dan unsur-unsur lain dalam paduan tembaga seng dapat mempartinggi kekerasan dan kekuatan serta tahan korosi (special – brass).Bronze (perunggu) .

Paduan tembaga dan timah dengan penambahan sedikit aluminium, silikon, mangan, besi dan beryllium disebut bronze.Dalam prakteknya yang paling banyak digunakan adalah perunggu dengan 25 – 30% Sn.

Wrought bronze, terdiri dari paling tinggi 6% Sn dan casting bronze lebih dari 6% Sn.Special bronze, yaitu paduan dengan dasar tembaga dicampur Ni,Al, Mn, Si, Fe, Be dll.Aluminium bronze, terdiri dari 4 – 11% Al, mempunyai sifat-sifat mekanik yang tinggi dan tahan korosi serta mudah dituang.

Bronze dengan penambahan besi dan nikel memiliki kekuatan mekanik yang tinggi, tahan panas, digunakan untuk fitting dapur dan bagian-bagian mesin yang permukaannya bersinggungan dengan metal, yaitu perunggu dengan penambahan seng.Phosphor bronze terdiri dari – 95% Cu, 5% Sn dan 0,2% P, di gunakan untuk saringan kawat, koil dan pegas pelat.Silikon bronze, memiliki sifat-sifat mekanik yang tinggi, tahan aus dan anti korosi dan mudah dituang maupun dilas. Beryllium bronze, memiliki sifat mekanik yang tinggi tahan koros, tahan aus dan ductil, daya hantar panas/listrik yang tinggi.Monel, komposisinya 31% Cu, 66% Ni, 1,35% Fe, 0,9% dan 0,12% C sifat tertarik bagus dan ductil, tahan korosi dalam air lautan Iarutan kimia.

4. Paduan tahan aus (anti friction alloy).
Bahan paduan tahan aus terutama digunakan untuk permukaan bantalan (bearing).Logam bantalan harus memenuhi syarat, koefisien gesek antara poros dan bantalan harus serendah mungkin mampu menahan panas akibat gesekan, tahan tekanan beban, dll.

Beberapa logam bantalan :

• -babbit
• -bronze tahan aus
• -besi tuang tahan aus
• -non logam tahan aus

Babbit
Babbit terdiri dari timah, antirron, timbal dan tembaga serta unsur lain yang memilliki sifat tahan aus. Bahan dasar babbit yang digunakan di industri adalah timbal atau logam lain sebagai pengganti timah yang mahal.Calcium babbit terdiri dari : 0,8-1,1 % Ca dan 0,75 – 1% Ni
sisanya, adalah Pb.

Bronze tahan aus
Digunakan untuk bantalan biasa dengan beban spesifik yang
tinggi.

Besi tuang tahan aus
Cocok untuk bantalan biasa yang bekerja dengan tekaran spesifik tinggi, tetapi kecepatan/putaran dari poros rendah.Konposisinya : 3,2 – 3,6% C, 2,2 – 2,4% Si, 0,6 – C,9% Mn, dan memiliki struktur pearlit dengan sejumlah grafit normal (HB = 170 – 229),

Paduan titanium (titanium: alloy)
Sebagai bahan teknik titanium banyak penggunaannya. Titanium adalah logam dengan warna putih keperak-perakan, titik lebur 1668°C dan masa jenisnya 4,505 kg/dm3 Titanium tidak murni/campuran dalam perdagangan dapat digolongkan.

• -unsur-unsur yang membentuk interstisi larutan padat (solid solution ) O2 , N, C dan H2 dan lain lain
• -Unsur-unsur yang membentuk substitusi larutan padat (Fe dan unsur-unsur logam lain ).Oksigen dan nitrogen dengan persentase kecil dalam titanium alloy dapat imengurangi ductility secara drastis. Kandungan karbon dengan lebih dari 0,2% menurunkan ductility dan kekuatan pukul dan titanium alloy. Paduan titanium alloy.Paduan titanium terdiri dari vanadium, molibden, chrom, mangan,aluminium timah, besi dll.Memiliki sifat-sifat mekanik yang tinggi dengan rasa jenis yang rendah, sangat tahan korosi, banyak digunakan dalam industri pesawat terbang.