Material dan Perspektif Sejarah

MATERIAL DAN PERSPEKTIF SEJARAH (KLP 6)

Disusun oleh:

   UZAIR                                           1605106010049

           LUSI ANASIFA                             1605106010053

           FAKHRUL MIZA                           1605106010050

           AFDHALUL AHMAR                    1605106010056

           AJENG PERMATA SARI               1605106010064

           FAIZIL AKMAL                                 1605106010067

A. Latar Belakang

Pada awalnya orang hanya mempunyai akses yang terbatas dari sebuah material yang sudah ada secara alami, seperti batu, kayu, tanah liat, kuli, dan lain-lain. Seriring berjalannya waktu, mereka menemukan teknik untuk merekayasa material agar mempunyai sifat yang berkualitas.Dari banyaknya perkembangan teknologi telah membuat kita sangat akrab dan cocok dengan berbagai material. Contohnya mobil tidak akan mungkin ada tanpa tersedianya baja yang murah. Karena harga baja sewaktu belum adanya rekayasa material sangat mahal.

Dan saat ini sudah menjadi kenyataan bahwa semua yang ada di sekitar dihasilkan dari material dan kita tergantung pada dan dibatasi oleh material. Revolusi material dimulai dari abad Batu, tembaga, perunggu, besi dan komposit adalah bukti pentingnya material. Kemajuan pengembangan material adalah kunci pertumbuhan teknologi dan kemakmuran ekonomi. Pada dasarnya pengetahuan dan rekayasa material berkembang selama 25 – 40 tahun terakhir ini. Proses-proses material baru memungkinkan teknologi baru lainnya dapat dikomersialkan dengan sukses.

       B. Sejarah Material

Proses metalurgi dimulai sejak 6000 tahun Sebelum Masehi, saat ini telah diketahui 86 logam dan hanya 24 jenis ditemukan selama abad 19. Logam awal ditemukan adalah Emas (6000 SM) dan tembaga (4200 SM). Tujuh logam purbakala adalah : Emas (6000 SM), Tembaga (4200 SM), Perak (4000 SM), Timbal (3500 SM), Timah (1750 SM), Peleburan Besi (1500 SM) dan Air Raksa (750 SM). Kecuali besi dan tembaga (dipadu dengan timah) yang bukan logam konstruksi adalah emas dan perak yang biasanya dipergunakan sebagai alat makan-minum, perhiasan dan ornamen. Hampir semua logam terkandung di lapisan bumi, manusia pertamakali belajar memproses biji mengggunakan sulfida atau oksida logammelalui proses reduksi dan oksidasi pada temperatur yang bertingkat. Pertama kali ditemukan tidak sengaja akibat biji logam jatuh kedalam api unggun. Tembaga ditemukan secara natural di suatu tempat di Siprus, dan ditempa menjadi artefak. Tetapi selalu rapuh hingga akhirnya ditemukan dengan cara meng-anilnya dalam api unggun. Antara tahun 5000 SM lembaran tembaga dibuat dengan cara dipukul. Artefak tembaga lebur dari tahun 3600 SM ditemukan di lembah sungai Nil.

Peleburan dilakukan dari malasit (CuCO3 dan Cu(OH)2 ) melalui kalsining dan pengeringan, dan dari biji cuprit (oksida) dengan karbon sebagai zat pereduksi. Timbal ditemukan sebagai galena –sulfida timbal – seperti metalik. Galena mudah direduksi dalam api. Timbal banyak dipergunakan sebagai kotak dan pipa. Melalui peleburan bijih timah dengan tembaga maka tembaga diproduksi lebih kuat dan mudah dicetak (perunggu). Besi natural terdapat dalam meteorites, dengan kandungan nikel 6-8%. Hematite (oxida) dipergunakan bersama-sama untuk melebur besi, dengan karbon sebagai bahan pereduksi. Peleburan menggunakan biji, arang dan batu kapur seperti sekarang ini pada dapur tinggi. Bijih besi dihasilkan mengandung 3-4 % karbon dan 1-2% Si., bercampur dengan terak. Mudah ditempa saat panas. Besi sangat baik untuk ditempa, besi kasar (wrought iron) dipangggang dalam udara atau dihembus untuk membuang karbon. Produk menjadi besi ulet dan sedikit bercampur terak. Melalui tempa (750 M), terak dapat dikurangi. Lapisanlapisan materiaal dimana ditempa dan disatukan menghasilkan pedang dari damaskus dan Toledo. Senjata dari Besi sebagai peralatan perang seperti halnya alat bertani.

.    C.  Klasifikasi Material

Pada hakekatnya, semua sifat penting material dibagi kedalam 6 (enam) kategori, yaitu Mesin, Listrik, Panas, Magnet, Optik, dan Korosi. Dari setiap kategori tersebut mempunyai karakteristik tipe yang berbeda-beda.

Mesin : Sifat mesin berhubungan dengan perubahan gaya dan beban.

Listrik : Sifat listrik seperti konduksi dan dielektrin konstan.

Panas : Sifat panas dapat menggambarkan kapasitas panas dan konduktivitas. 

Magnet : Sifat magnet membuktikan adanya reaksi dari material di medan magnet.

Optik : Sifat optik adalah rangsangan dari elektromagnetik dan radiasi cahaya.

Korosi : Menunjukan karakteristik suatu reaksi kimia pada material.

Berdasarkan pada komposisi kimia, logam dan paduannya dapat dibagi menjadi dua golongan yaitu:

1.     Logam besi / ferrous

2.     Logam non besi / non ferrous

Logam-logam besi merupakan logam dan paduan yang mengandung besi (Fe) sebagai unsur utamanya. Logam-logam non besi merupakan meterial yang mengandung sedikit atau sama sekali tanpa besi. Dalam dunia teknik mesin, logam (terutama logam besi / baja) merupakan material yang paling banyak dipakai, tetapi material-material lain juga tidak dapat diabaikan. Material non logam sering digunakan karena meterial tersebut mempunyai sifat yang khas yang tidak dimiliki oleh material logam.

Material non logam dapat dibedakan menjadi beberapa golongan, yaitu:

     1.  Keramik
     Material keramik merupakan material yang terbentuk dari hasil senyawa (compound) antara satu atau lebih unsur-unsur logam (termasuk Si dan Ge) dengan satu atau lebih unsur-unsur non logam. material jenis keramik semakin banyak digunakan, mulai berbagai abrasive, pahat potong, batu tahan api, kaca, dan lain-lain, bahkan teknologi roket dan penerbangan luar angkasa sangat memerlukan keramik.

2.     Plastik (polimer)

Plastik (polimer) adalah material hasil rekayasa manusia, merupakan rantai molekul yang sangat panjang dan banyak molekul MER yang saling mengikat. Pemakaian plastik juga sangat luas, mulai peralatan rumah tangga, interior mobil, kabinet radio/televisi, sampai konstruksi mesin.

3.     Komposit

Komposit merupakan material hasil kombinasi dari dua material atau lebih, yang sifatnya sangat berbeda dengan sifat masing-masing material asalnya. Komposit selain dibuat dari hasil rekayasa manusia, juga dapat terjadi secara alamiah, misalnya kayu, yang terdiri dari serat selulose yang berada dalam matriks lignin. Komposit saat ini banyak dipakai dalam konstruksi pesawat terbang, karena mempunyai sifat ringan, kuat dan non magnetik.

Sifat mekanik adalah sifat yang menyatakan kemampuan suatu material / komponen untuk menerima beban, gaya dan energi tanpa menimbulkan kerusakan pada material/komponen tersebut.

Beberapa sifat mekanik yang penting antara lain: 

1.     Kekuatan (strength)

Merupakan kemampuan suatu material untuk menerima tegangan tanpa menyebabkan material menjadi patah. Berdasarkan pada jenis beban yang bekerja, kekuatan dibagi dalam beberapa macam yaitu kekuatan tarik, kekuatan geser, kekuatan tekan, kekuatan torsi, dan kekuatan lengkung.

2.     Kekakuan (stiffness)

Adalah kemampuan suatu material untuk menerima tegangan/beban tanpa mengakibatkan terjadinya deformasi atau difleksi.

                        3. Kekenyalan (elasticity)

Didefinisikan sebagai kemampuan meterial untuk menerima tegangan tanpa mengakibatkan terjadinya perubahan bentuk yang permanen setelah tegangan dihilangkan, atau dengan kata lain kemampuan material untuk kembali ke bentuk dan ukuran semula setelah mengalami deformasi (perubahan bentuk).

                        4.  Plastisitas (plasticity)

Adalah kemampuan material untuk mengalami deformasi plastik (perubahan bentuk secara permanen) tanpa mengalami kerusakan. Material yang mempunyai plastisitas tinggi dikatakan sebagai material yang ulet (ductile), sedangkan material yang mempunyai plastisitas rendah dikatakan sebagai material yang getas (brittle).

                        5. Keuletan (ductility)

Adalah sutu sifat material yang digambarkan seprti kabel dengan aplikasi kekuatan tarik. Material ductile ini harus kuat dan lentur. Keuletan biasanya diukur dengan suatu periode tertentu, persentase keregangan. Sifat ini biasanya digunakan dalam bidan perteknikan, dan bahan yang memiliki sifat ini antara lain besi lunak, tembaga, aluminium, nikel, dll.

                       6.    Ketangguhan (toughness)

Merupakan kemampuan material untuk menyerap sejumlah energi tanpa mengakibatkan terjadinya kerusakan.

                          7. Kegetasan (brittleness)

Adalah suatu sifat bahan yang mempunyai sifat berlawanan dengan keuletan. Kerapuhan ini merupakan suatu sifat pecah dari suatu material dengan sedikit pergeseran permanent. Material yang rapuh ini juga menjadi sasaran pada beban regang, tanpa memberi keregangan yang terlalu besar. Contoh bahan yang memiliki sifat kerapuhan ini yaitu besi cor.

          8.    Kelelahan (fatigue)

Merupakan kecenderungan dari logam untuk menjadi patah bila menerima beban bolak-balik (dynamic load) yang besarnya masih jauh di bawah batas kekakuan elastiknya.

                        9.     Melar (creep)

Merupakan kecenderungan suatu logam untuk mengalami deformasi plastik bila pembebanan yang besarnya relatif tetap dilakukan dalam waktu yang lama pada suhu yang tinggi.

          10.  Kekerasan (hardness)

Merupakan ketahanan material terhadap penekanan atau indentasi / penetrasi. Sifat ini berkaitan dengan sifat tahan aus (wear resistance) yaitu ketahanan material terhadap penggoresan atau pengikisan.

    D.  Kebutuhan Bahan-Bahan Moderen

           Perkembangan bahan-bahan (material) sudah terjadi sejak beberapa tahun belakangan ini, kecanggihan teknologi menantang kita untuk terus berinovasi dalam mendesain material yang baru lagi. Energi menjadi perhatian saat ini. Harus di akui sekarang kita harus mencari alternatif baru, seperti konversi solar menjadi energi. Setelah itu kualitas lingkungan tergantung oleh kemampuan kita dalam mengatur udara dan polusi. Teknik mengatur polusi pun menggunakan berbagai jenis material. Kuantitas energi juga mempengaruhi transportasi. Banyak material yang biasanya kita guanakan berasal dari sumber yang tidak dapat diperbarui. Sumber yang tidak dapat diperbarui ini sedikit demi sedikit akan habis, yang mana mengharuskan kita untuk menemukan dan mengembangkan material baru yang mempunyai sifat seimbang dan mempunyai dampat buruk yang kecil terhadap lingkungan. Alternatif inilah yang menjadi tantangan bagi para engineer.