PERSPEKTIF SEJARAH MATERIAL

Makalah Pengetahuan Bahan

Perspektif Sejarah Material

Disusun oleh:

YANDA PUTRI AULIA                1305106010001

MAULIZA QARLINA                  1305106010014

VIA AZELIA                              1305106010043

FILZAH AZZUHRA                    1305106010065

 

PROGRAM STUDI TEKNIK PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIAN

UNIVERSITAS SYIAH KUALA

DARUSSALAM, BANDA ACEH

2015

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan hidayah dan nikmat ilmu kepada saya sehingga dapat menyelesaikan “Makalah Spesifikasi Sejarah Pengetahuan Bahan” pada mata kuliah Pengetahuan Bahan.

Tujuan penyusunan makalah Spesifikasi Sejarah Pengetahuan Bahan ini adalah untuk memenuhi sebagian dari syarat-syarat mengikuti mata kuliah Pengantar Teknologi Pertanian.

Kami selaku penyusun makalah ini berterima kasih kepada bapak Bambang Sukarno Putra, S.TP,M.Si. selaku dosen pembimbing mata kuliah ini dan seluruh rekan-rekan prodi teknik pertanian yang telah membantu dalam penyelesaian makalah ini, khususnya kepada angkatan 2013.

Kami menyadari bahwa penyusunan, isi dan pembahasan makalah ini masih banyak kekurangan, karena itu kritik dan saran yang sifatnya membangun, saya terima dengan hati terbuka. Semoga makalah ini ada manfaatnya bagi kita semua dimasa kini maupun dimasa depan.

                                                                        Darussalam, Februari 2015

                                                                                             Penyusun

DAFTAR ISI

Kata Pengantar.................................................................................................... i

Daftar Isi.............................................................................................................. ii

BAB I

A.    Latar Balakang......................................................................................... 1

B.     Sudut Pandang Sejarah Material............................................................. 2

BAB II

A.    Sejarah Material....................................................................................... 3

B.     Evolusi Material Ketenikan..................................................................... 4

C.     Klasifikasi Material.................................................................................. 6

D.    Kebutuhan Bahan-Bahan Moderen......................................................... 10

BAB III

Kesimpulan.............................................................................................. 11

Daftar Pustaka

BAB I

PENDAHULUAN

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.     Sudut Pandang Sejarah Material

Material sejak dahulu sudah menjadi bagian integral dari kebudayaan dan peradaban manusia; sebagai contoh, kita menamai beberapa periode di masa lampau sebagai Zaman Batu, Zaman Perunggu, dan Zaman Besi. Teknologi-teknlogi mutakhir masa kini sangat bergantung pada material canggih—semuanya memanfaatkan perangkat, produk , dan sistem yang terbuat dari material.
Setiap bagian dari kehidupan kita tidak terlepas dari peranan material seperti transportasi, bangunan, pakaian, komunikasi, hiburan, dan produk makanan. Berkat penyempurnaan-penyempurnaan material yang dilakukan oleh para ilmuan dan ahli teknologi selama ini, orang dapat membuat produk yang lebih baik. Menurut sejarah, kemajuan dan perkembangan dari kehidupan manusia berkaitan dengan kemampuan untuk membuat dan merekayasa material untuk memenuhi kebutuhan hidup.

Manusia pertama yang berada di bumi hanya mengenal sedikit jenis material, yaitu material yang secara alami berada di alam seperti batu, kayu, kulit dan sebagainya. Seiring dengan berjalannya waktu, mereka mulai melakukan beberapa teknik untuk memproduksi suatu material yang memiliki sifat lebih unggul dibandingkan dengan material yang berada di alam. Material baru ini meliputi tembikar dan logam. Lebih dari itu, sifat dari suatu material dapat diubah dengan memberikan perlakuan panas dan dengan memberikan subtansi lain. Pemanfaatan suatu material disesuaikan dengan sifat-sifat yang ada pada material tersebut melalui proses seleksi. Sampai saat sekarang ini sudah banyak sekali material rekayasa yang telah dibuat dan semuanya itu dapat dikategorikan menjadi logam, plastik, gelass, dan serat.

Kemajuan dalam memahami berbagai jenis material merupakan suatu pratanda dari kemajuan dalam bidang teknologi. Sebagai contoh adalah pemanfaatan bahan silicon, material ini menumbuhkan industri bernilai triliunan dollar. Material ini juga membantu komunikasi di semua bidang, dari alat Bantu –dengan hingga telemetri ruang angkasa. Keseharian kita diubah akibat adanya hiburan di rumah kita seperti kaset video, dan dengan munculnya computer yang kini terjangkau oleh perorangan. Perubahan meliputi berbagai hal , bukan masalah teknis semata. Sebagai contoh lain, automobile tidak akan terwujud jika tidak adanyabaja atau bahan lainnya.

BAB II

ISI

A.    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.

B.     Evolusi Material Ketenikan

Evolusi kemajuan material salah satu ukuran kemajuan adalah kekuatan-kerasio kerapatan- disebut kekuatan spesifik s = Kekuatan/Strength ( lbs./in2 , N/m2 ), r = Kerapatan/Density ( lbs./in3 , kg/m3 ), s/r = Strength/Density (dalam, N m/Mg)

 

Kemajuan suatu material diukur dengan kempuan dalam operasi temperature dan kontruksi

GAMBAR 1.1 Kurva naik ke atas yang menunjukkan suhu ketika mesin beroperasi,  selama abad ini hanya bisa dilakukan oleh material modern.

Mesin kalor yang beroperasi pada temperatur tinggi berarti menghasilkan efisiensi yang tinggi. Dengan demikian diperlukan material yang memiliki kekuatan baik dan tahan korosi akibat oksidasi pada temperatur tinggi. Gambar 1.1 menunjukkan kenaikan temperatur 100 C untuk mesin uap dan 1200 C untuk turbojet memerlukan sudu-sudu dari logam paduan super. (metal superalloy). Suhu keramik dan rotor sedang diteliti untuk turbin guna mobil penumpang umum kira kira mencapai 1370C. Dapat mengurangi konsumsi energi dan mengurangi gas rumah kaca (CO2 ).

Sebelum pertengahan 1930-an, hanya material magnet permanen diperoleh dari material ferro-magnetik [baja spesial dan ferritik] Pengembangan paduan Al, Ni,Co dalam kurun 1940’an dan 1950’an menghasilkan kenaikan yang signifikan dalam penyimpanan energi magnetik atau kekuatan ( BH max) Dalam tahun 1960’an loncatan besar dalam BH max menjadikan pengembangan seperti paduan cobalt, khususnya samarium- paduan cobalt 30 kali lebih baik dibanding paduan ferromagnetik. Dalam tahun 1980an, terjadi kulminasi pengembangan magnet NdFeB yang memiliki kekuatan 100 kali ferro-magnet. Magnet kekuatan tinggi mereduksi berat motor listrik seperti mototr listrik untuk kendaraan, tape, sound system, CD dan hard Disk. Walkman dibuat akibat adanya magnet yang memiliki performa tinggi.

Superkonduktor pada dasarnya adalah suatu bahan yang mempunyai hambatan sama dengan nol ditemukan pada tahun 1911. Terjadinya hanya dibawah temperatur kritis (Tc). Pada tahun 1970an, Tc mencapai 23 oK dibawah temperature nol absolud (273 oK) atau -250 oC , ini tidak praktis dipergunakan pada berbagai terapan. Keadaan ini temperaturnya tidak praktis dipergunakan.Kemudian awal 1986, ilmuwan bekerja dengan menggunakan material baru –seperti oksida keramik ditemukan pada temperatur tinggi Tc sekitar 39 oK and akhirnya mencapai rekor 125oK Dengan penemuan ini, material dapat dipergunakan pada temperatur kamar.

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.

Secara garis besar material teknik dapat diklasifikasikan menjadi :

1. Material logam
2. Material non logam

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.

BAB III

PENUTUP

A.    Kesimpulan

Adapun kesimpulan pada tulisan makalah ini adalah:

1.      Klasifikasi material ada 2 yaitu: logam dan non logam

2.      sifat penting material dibagi kedalam 6 (enam) kategori, yaitu Mesin, Listrik, Panas, Magnet, Optik, dan Korosi.

3.      Setiap material teerdapat sifat mekanik seperti Kekuatan (strength), Kekakuan (stiffness), Kekenyalan (elasticity), Plastisitas (plasticity), Keuletan (ductility), Ketangguhan (toughness), Kegetasan (brittleness), Kelelahan (fatigue), Melar (creep), Kekerasan (hardness).

DAFTAR PUSTAKA

---------“ A Short History of Metals” by Professor Alan Cramb, Carnegie-Mellon University dalam PDF Sejarah Material

Mangonon. P.L, 1999 .’ The Principles of materials Selection for Engineering Design’, Printice-Hall International,Inc. dalam PDF Sejarah Material

Samuel J. S. , 1991,” Ceramics and Glasses “; Volume 4; ASM International Handbook Committtee, dalam PDF Sejarah Material

Juanara, E. dari buku Material Science dan Engineering ; an introduction : Callister, W.D terjemahan.