Sifat Mekanik Logam

Sifat mekanik menjelaskan respons material terhadap beban. Sifat ini tidak boleh dipakai sendirian untuk memprediksi machinability: struktur mikro, inklusi, kondisi pasokan, konduktivitas panas, kecenderungan work hardening, dan geometri proses juga berpengaruh.

Sifat yang Paling Sering Dipakai

Kekuatan luluh

tegangan ketika deformasi plastis mulai terjadi; penting agar komponen tidak berubah bentuk permanen.

Kekuatan tarik maksimum

tegangan teknik maksimum dalam uji tarik, bukan selalu tegangan tepat saat patah.

Kekakuan

ketahanan terhadap deformasi elastis; terkait modulus elastisitas dan berbeda dari kekuatan.

Kekerasan

respons terhadap indentasi menurut metode dan skala tertentu; bukan satu sifat universal yang bebas metode.

Keuletan

kemampuan mengalami deformasi plastis sebelum patah, sering dilaporkan sebagai elongation atau reduction of area.

Ketangguhan

kemampuan menyerap energi hingga patah; dipengaruhi temperatur, takik, laju pembebanan, dan struktur mikro.

Kekuatan lelah

ketahanan terhadap beban berulang; permukaan, tegangan sisa, geometri, dan lingkungan sangat berpengaruh.

Hubungannya dengan Proses Permesinan

• Kekerasan tinggi sering meningkatkan beban dan keausan, tetapi rekomendasi kecepatan tetap bergantung grade benda, material/coating pahat, operasi, dan kekakuan sistem.
• Built-up edge dipengaruhi afinitas material, geometri pahat, kecepatan, pelumasan, dan kondisi tepi—bukan hanya karena material disebut ulet.
• Banyak besi cor menghasilkan geram pendek, tetapi debu dan partikel abrasifnya juga perlu pengendalian serta strategi pahat yang tepat.
• Material yang cepat work harden membutuhkan pemotongan stabil; dwell atau gesekan tanpa menyayat dapat memperkeras lapisan berikutnya.

Kelelahan logam dan konsentrasi tegangan

Sebagian besar poros, pegas, dan roda gigi yang patah di lapangan tidak patah karena satu beban besar, melainkan karena beban kecil yang berulang jutaan kali. Retak lelah berawal dari titik yang tegangannya terpusat, tumbuh sedikit demi sedikit, lalu sisa penampang patah tiba-tiba. Untuk baja, batas lelah batang uji yang dipoles sering diperkirakan sekitar setengah kekuatan tariknya; permukaan bubutan, takik, korosi, dan tegangan sisa tarik menurunkannya lagi.

Permukaan patah lelah pada poros

123

1. 1Awal retak — biasanya di permukaan pada konsentrasi tegangan: bahu poros tanpa radius, alur pasak, bekas pahat dalam, atau korosi.
2. 2Zona lelah — halus dan agak gelap karena permukaan retak saling bergesek. Garis pantai (beach marks) menandai posisi ujung retak saat beban berubah atau mesin berhenti.
3. 3Patah akhir — sisa penampang terlalu kecil untuk menahan beban sehingga patah sekaligus; permukaannya kasar dan berbutir.

Dirender dari model rambat retak satu sumber. Bila zona patah akhir kecil, tegangan nominalnya rendah dan retak tumbuh lama tanpa ketahuan. Banyak titik awal di sekeliling poros menandakan tegangan tinggi atau konsentrasi tegangan yang merata.

Ketangguhan impak dan suhu transisi

Uji impak Charpy mengukur energi untuk mematahkan batang bertakik dengan sekali pukulan bandul. Baja feritik dapat berubah dari ulet menjadi getas di bawah suhu tertentu, sehingga spesifikasi struktur atau bejana tekan sering mensyaratkan energi minimum pada suhu uji tertentu, misalnya 27 J pada −20 °C. Stainless austenitik dan aluminium umumnya tidak memiliki transisi tajam seperti ini.