Strain Hardening

MEKANISME STRAIN HARDENING

(PENGERASAN REGANGAN)

Strain hardening (pengerasan regangan) adalah penguatan logam untuk deformasi plastik (perubahan bentuk secara permanen atau tidak dapat kembali seperti semula). Penguatan ini terjadi karena dislokasi gerakan dalam struktur kristal dari material. Deformasi bahan disebabkan oleh slip (pergeseran) pada bidang kristal tertentu. Jika gaya yang menyebabkan slip ditentukan dengan pengandaian bahwa seluruh atom pada bidang slip kristal serempak bergeser, maka gaya tersebut akan besar sekali. Dalam kristal terdapat cacat kisi yang dinamakan dislokasi. Dengan pergerakan dislokasi pada bidang slip yang menyebabkan deformasi dengan memerlukan tegangan yang sangat kecil.

Kalau kristal dipotong menjadi pelat tipis dan dipoles secara elektrolisa, maka akan terlihat di bawah mikroskop elektron, sejumlah cacat yang disebut dislokasi. Dislokasi merupakan cacat kisi yang menentukan kekuatan bahan berkristal. Karena adanya tegangan dari luars, dislokasi akan bergerak kepermukaan luar, sehingga terjadi deformasi. Selama bergerak dislokasi bereaksi satu sama lain. Hasil reaksi ada yang mudah bergerak dan ada yang sulit bergerak. Yang sulit bergerak berfungsi sebagai sumber dislokasi baru (multiplikasi dislokasi). Sehingga kerapatan dislokasi semakin tinggi. Semakin tinggi kerapatan dislokasi, maka semakin sulit dislokasi bergerak sehingga kekuatan logam akan naik.

Strain hardening (pengerasan regangan) terjadi selama pengujian tarik. Pada proses uji tarik regangan akan bertambah sehingga kekuatan tarik, kekuatan mulur dan kekerasannya akan meningkat pula sedangkan massa jenis dan hantaran listriknya menurun. Hal ini juga mengakibatkan menurunnya keuletan.

Kristal logam mempunyai kekhasan dalam keliatan yang lebih besar dan pengerasan yang luar biasa. Sebagai contoh, kekuatan mulur baja lunak sekitar 180 MPa dan dapat ditingkatkan sampai kira – kira 900 MPa oleh pengerasan regangan (Surdia Tata : 1984). Inilah yang melatarbelakangi mengapa mekanisme pengerasan logam merupakan sesuatu yang berguna.

Tegangan di daerah elastis sampai sekitar titik mulur didapat dengan jalan membagi beban oleh luas penampang asal batang uji, biasanya dipakai pada perencanaan mesin – mesin.  Tegangan ini dinamakan tegangan teknis atau tegangan nominal. Ketika deformasi bertambah, maka luas penampang batang uji menjadi lebih kecil sehingga tegangan dapat dinyatakan dalam tegangan sebenarnya. Kekuatan tarik atau kekuatan maksimum yang dinyatakan dalam tegangan teknis atau tegangan nominal sering dipakai dalam bidang teknik,yaitu tegangan dalam ordinat  fasa gambar 1.2 dinyatakan dalam tegangan nominal. Kalau tegangan dinyatakan dalam tegangan sebenarnya σ’ dan regangan dalam regangan sebenarnya ε’

ε’ = ln ( l / lo )

dan dengan regangan teknik ε

ε’ = ln ( 1 + ε )

Hubungan antara tegangan sebenarnya dan regangan sebenarnya didekati oleh persamaan

σ’ = K ε’ ⁿ

dengan                        n = eksponen pengerasan regangan (sebagai ukuran pengerasan)

                        1 = koefisien kekuatan

                        K = konstanta

                        n = konstanta

Gambar 1.2

K dan n adalah konstanta yang ditentukan oleh jenis bahan dan keadaan deformasi tertentu. Gambar diatas menyatakan perbandingan antara kurva tegangan – regangan teknis dan kurva tegangan – regangan sebenarnya. Dan persamaannya dapat dirumuskan

log σ’ = log K + n ε’

Jadi kalau tegangan sebenarnya dan tegangan sebenarnya diplot pada kertas grafik logaritma, daerah deformasi plastis merupakan garis lurus, sedangkan gradiennya merupakan harga n. Kalau keadaan deformasi tertentu diperhitungkan, regangan sebenarnya sama dengan perubahan regangan memanjang dan melintang, atau regangan dari tarikan dan tekanan. Selanjutnya regangan  ε’_neck pada permulaan pengecilan setempat dari pengujian tarik sama dengan harga n.

Berikut adalah nilai K dan n

Hubungan antara elastisitas dan strain hardening

Ø  Pada daerah elastic bahan mengikuti Hukum Hook ( E = σ / ε). Kemudian setelah melewati titik luluh Y akan mengalami deformasi plastis. Seperti yang telah dijelaskan, deformasi berlanjut jika tegangan bertambah sehingga K lebih besar dari Y dan n lebih dari 0. Flow curve biasanya dinyatakan dalam sebagai fungsi linier dengan sumbu logaritma. Kebanyakan logam ulet (ductile) bersifat seperti ini

  

1.      Factor yg mempengaruhi

2.      Dengan dislokasi

3.      Dengan perlakuan panas

4.      Contoh pengerjaannya d roll atau yak opo

5.      Data yang mendukung contohnya material apa,kekuatannya brp,dll

6.