MATERIAL TEKNIK - LOGAM BESI

MENGIDENTIFIKASI BAHAN MATERIAL TEKNIK

APA ITU LOGAM?

Logam merupakan sebuah unsur kimia yang memiliki sifat kuat, liat, keras, dan mampu penghantar listrik atau energi panas, selain itu juga mempunyai titik cair tinggi.

Logam adalah material  yang biasanya keras tak tembus cahaya, berkilau, dan memiliki konduktivitas listrik dan termal yang baik. Logam umumnya liat yaitu dapat ditempa atau ditekan permanen hingga berubah bentuk tanpa patah atau retak dan juga fusibel (bisa dilelehkan) dan ulet (dapat ditarik hingga membentuk kawat halus).

Gambar : Logam

Biji logam ditemukan dalam keadaan murni contoh seperti emas, perak, platina, selaian itu ada juga yang bercampur dengan unsur-unsur lain contoh seperti karbon, sulfur, fosfor, silikon, tanah, dan pasir.

Logam merupakan material yang satu atau lebih unsur logam (misalnya: besi, aluminium, tembaga, titanium, emas, dan nikel), dan juga sering kali mengandung unsur non logam (misalnya: karbon, nitrogen dan oksigen) dalam jumlah yang relatif kecil.  

  Atom-atom pada logam dan paduannya mempunyai ciri-ciri yaitu tersusun secara sangat teratur, dan apabila dibandingkan dengan keramik dan polimer susunan antar atom-atomnya cenderung lebih rapat. Material logam memiliki nilai elektron bebas yang tinggi, dimana berarti terdapat sejumlah besar elektron yang tidak terikat pada inti atom sehigga bisa bergerak bebas. Karena ikatan pada atom-atom logam sangat kuat maka hal ini mengakibatkan titik leleh dan titik didih logam sangat tinggi. 

KATEGORI LOGAM

• Logam Ferro
• Logam Non Ferro
• Logam Dasar
• Logam Paduan
• Logam Mulia

LOGAM BESI

Logam besi adalah suatu logam paduan yang terdiri dari campuran unsur karbon dengan besi. Untuk menghasilkan suatu logam paduan yang mempunyai sifat yang berbeda dengan besi dan karbon, maka dicampurlah dengan bermacam-macam logam lainnya. Logam besi terdiri dari komposisi kimia yang sederhana antara besi dengan karbon. Masuknya unsur kimia ke dalam besi dapat dilakukan dengan berbagai cara.

Jenis-jenis logam besi antara lain :

• Besi Tulang
• Besi Tempa
• Besi Lunak
• Besi Karbon Sedang
• Besi Karbon Tinggi dengan Campuran Besi dan Karbon
• Baja Karbon Tinggi dengan Campuran Komposisi Baja Karbon Tinggi

LOGAM FERRO

Logam ferro adalah logam besi (Fe). Besi merupakan logam yang penting dalam bidang teknik, tetapi besi murni terlalu lunak dan rapuh sebagai bahan kerja, bahan konstruksi, dll. Oleh karena itu besi selalu dicampur dengan unsur lain terutama zat arang/karbon (C).

Sebutan besi dapat berarti: 

Besi murni dengan simbol kimia Fe yang hanya dapat diperoleh dengan jalan reaksi kimia 

Besi teknik adalah yang sudah bercampur dengan unsur lain.

Besi teknik terbagi menjadi tiga macam yaitu:

• Besi mentah atau besi kasar yang kadar karbonnya lebih besar dari 3,7%. 
• Besi tuang yang kadar karbonnya antara 2,3 sampai 3,6 % dan tidak dapat ditempa. Disebut  besi tuang kelabu karena karbon tidak bersenyawa secara kimia dengan besi melainkan sebagai karbon yang lepas yang memberikan warna abu-abu kehitaman, dan disebut besi tuang putih karena karbon mampu bersenyawa dengan besi. 
• Baja atau besi tempa yaitu yang memiliki kadar karbon kurang dari 1,7% dan dapat ditempa. Logam ferro juga disebut besi karbon atau baja karbon. Bahan dasarnya adalah unsur besi (Fe) dan karbon (C), tetapi sebenarnya juga mengandung unsur lain seperti: silikon, mangan, fosfor, belerang dan sebagainya yang kadarnya relatif rendah

LOGAM NON FERRO

Logam non-ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak mengandung unsur besi (Fe). Logam non ferro murni kebanyakan tidak digunakan begitu saja tanpa dipadukan dengan logam lain karena sifat-sifatnya belum memenuhi syarat yang diinginkan, kecuali logam non ferro murni, seperti platina, emas, dan perak tidak dipadukan karena sudah memiliki sifat yang baik, misalnya ketahanan kimia dan daya hantar listrik yang baik serta cukup kuat, sehingga dapat digunakan dalam keadaan murni, tetapi karena harganya mahal, ketiga jenis logam ini hanya digunakan untuk keperluan khusus, misalnya dalam teknik proses dan laboratorium di samping keperluan tertentu seperti perhiasan dan sejenisnya

Logam non-ferro juga digunakan untuk campuran besi atau baja dengan tujuan memperbaiki sifat-sifat baja. Jenis logam non ferro berat yang sering digunakan untuk paduan baja antara lain: nikel, kromium, molibdenum, wolfram, dan sebagainya. Sedangkan dari logam non ferro ringan antara lain: magnesium, titanium, kalsium, dan sebagainya

Adapun yang termasuk logam non-ferro antara lain :

• Tembaga (Cu) 
• Alumunium (Al)
• Seng
• Timah (Sn)
• Nikel

LOGAM DASAR

Dalam kimia, istilah logam dasar digunakan secara informal untuk mengacu pada logam yang mudah teroksidasi atau berkarat, dan mudah bereaksi dengan asam klorida encer (HCl) membentuk hidrogen. Contohnya termasuk besi, nikel, timbal dan seng. Tembaga dianggap sebagai logam dasar karena relatif mudah teroksidasi, meskipun tidak bereaksi dengan HCl. Logam dasar biasanya digunakan dalam kondisi yang berlawanan dengan logam mulia.

Dalam alkimia, logam dasar adalah logam biasa dan murah, berlawanan dengan logam berharga, terutama emas dan perak. Tujuan lama para alkemis adalah transmutasi logam dasar menjadi logam berharga.

Dalam numismatik, koin di masa lalu mendapatkan nilainya terutama dari kandungan logam berharga. Sebagian besar mata uang modern adalah mata uang fiat, yang memungkinkan koin dibuat dari logam dasar.

LOGAM PADUAN

Logam paduan adalah campuran dari dua atau lebih unsur di mana komponen utamanya adalah logam. Sebagian besar logam murni terlalu lunak, rapuh atau reaktif secara kimia untuk penggunaan praktis. Menggabungkan rasio logam yang berbeda sebagai logam paduan memodifikasi sifat logam murni untuk menghasilkan karakteristik yang diinginkan. Tujuan pembuatan logam paduan umumnya membuat mereka kurang rapuh, lebih keras, tahan terhadap korosi, atau memiliki warna dan keharuman yang diinginkan. Dari semua paduan logam yang digunakan saat ini, paduan besi (baja, baja nirkarat, besi tuang, baja perkakas, baja paduan) merupakan proporsi terbesar baik secara kuantitas maupun nilai komersial. Besi yang dipadu dengan berbagai proporsi karbon memberi baja berkadar karbon rendah, menengah dan tinggi, dengan peningkatan level karbon mengurangi keuletan dan ketangguhan. Penambahan silikon akan menghasilkan besi cor, sedangkan penambahan kromium, nikel dan molibdenum pada baja karbon (lebih dari 10%) menghasilkan baja nirkarat.

LOGAM MULIA

Logam mulia adalah logam yang tahan terhadap korosi atau oksidasi, tidak seperti sebagian besar logam dasar. Mereka cenderung juga merupakan logam berharga, sering kali karena kelangkaannya. 

Contohnya antara lain emas, platina, perak, rodium, iridium, dan paladium.

SIFAT LOGAM

Sifat berdasarkan Kimia (Chemical Properties) :

• Ketahanan korosi ,Logam seperti baja memiliki nilai ketahanan terhadap korosi yang baik, karena memiliki kandungan karbon. Pada suhu kamar logam berwujud padat kecuali raksa (berwujud cair). 

• Titik leleh dan titik didih ,Logam-logam cenderung memiliki titik leleh dan titik didih yang tinggi karena kekuatan ikatan logam. Kekuatan ikatan berbeda antara logam yang satu dengan logam yang lain tergantung pada jumlah elektron yang terdelokalisasi pada lautan elektron, dan pada susunan atom-atomnya

Sifat berdasarkan Mekanik (Mechanical Properties) :

• Sifat dapat ditempa dan sifat dapat diregang,Logam digambarkan sebagai sesuatu yang dapat ditempa (dapat dipipihkan menjadi bentuk lembaran) dan dapat diregang (dapat ditarik menjadi kawat).Hal ini karena kemampuan atom-atom logam untuk menggelimpang antara atom yang satu dengan atom yang lain menjadi posisi yang baru tanpa memutuskan ikatan logam. 

• Kekerasan Logam,Menggelimpangkan lapisan atom antara yang satu dengan yang lain ini dihalangi oleh batas butiran karena baris atom tidak tersusun sebagaimana mestinya. Hal ini mengakibatkan semakin banyak batas butiran (butiranbutiran kristal lebih kecil), menyebabkan logam lebih keras.

Sifat berdasarkan Fisik (Physical Properties) :

• Daya hantar listrik 

Logam menghantarkan listrik. Elektron yang terdelokalisasi bebas bergerak di seluruh bagian struktur tiga dimensi. Elektron-elektron tersebut dapat melintasi batas butiran kristal. Meskipun susunan logam dapat terganggu pada batas butiran kristal, selama atom saling bersentuhan satu sama lain, ikatan logam masih tetap ada. Cairan logam juga menghantarkan arus listrik, hal ini menunjukkan bahwa meskipun atom logam bebas bergerak, elektron yang terdelokalisasi masih memiliki daya yang tersisa sampai logam mendidih.

• Daya hantar panas

 Logam adalah konduktor panas yang baik. Energi panas diteruskan oleh elektron sebagai akibat dari penambahan energi kinetik (hal ini menyebabkan elektron bergerak lebih cepat). Energi panas ditransfer melintasi logam yang diam melalui elektron yang bergerak.