Buku Ajar DPKM

Bab 1
Pengetahuan Bahan Teknik

Kompetensi Dasar
3.1 Memahami Jenis Bahan Teknik
4.1 Memilih Jenis Bahan Teknik

Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari materi I , siswa diharapkan mampu :

• Memahami jenis bahan Teknik
• Menganalisisn jenis bahan Teknik
• Memilih jenis bahan Teknik

Peta Konsep

Sifat Fisik, Mekanik,Teknologi logam
meliputi: logam ferro, Besi tuang, Besi
Bahan Teknik tempa, Baja lunak, baja karbon tinggi ,

baja karbon rendah.

non non ferro meliputi :Aluminium, Seng,
tembaga, nikel ,perak , magnesium, timah

putih, timah hitam

Diskripsi Pembelajaran

Ilmu pengetahuan bahan atau material merupakan ilmu pengetahuan dasar yang harus
diketahui, dipahami, dan dikuasai oleh orang teknik. Ketika mengetahui bahan teknik maka
kita akan dapat membuat suatu produk atau suatu konstruksi yang berkualitas dan diminati
konsumen atau masyarakat. Bahan atau material adalah wujud asal benda kerja.

Kata Kunci : Bahan Teknik, logam fero, non fero

3.1.1 Jenis Bahan Teknik

Bahan teknik dibagi menjadi dua jenis yaitu, logam dan bukan logam. Sehingga jika

kita kaitkan dengan teknik mesin maka logam bisa diartikan sebagai bahan yang terpenting

sedangkan bahan bukan logam tetap selalu dibutuhkan. Logam dapat dibagi menjadi logam

non-ferro (logam bukan besi) dan logam ferro (logam besi). Bahan logam memiliki sifat liat,

kuat, keras, kenyal, dapat ditempa/diubah bentuk, penghantar listrik, penghantar panas, dan
pada umumnya mempunyai titik cair yang tinggi.Bila ditinjau dari keadaan, sifat, dan kegunaan
ada 5 macam logam, yaitu:

1. Logam berat: logam yang mempunyai massa jenis lebih dari 5 kg/dm3. Contohnya besi,
nikel, krom, tembaga, seng, timah hitam, dan timah putih.

2. Logam ringan: logam yang mempunyai massa jenis kurang dari 5 kg/dm3. Contohnya
aluminium.

3. Logam mulia: logam yang memiliki nilai ekonomi tinggi sehingga dapat digunakan
untuk perhiasan dan aksesoris. Contohnya emas, perak, dan platina.

4. Logam refraktori: logam yang tahan terhadap api. Contohnya wolfram, molibden, dan
titanium.

5. Logam radioaktif: logam yang dapat memancarkan sinar radio aktif. Contohnya
uranium dan radium.

Besi merupakan logam yang sangat penting dalam bidang teknik, tetapi besi murni terlalu

lunak dan rapuh untuk dipakai sebagai barang jadi. Oleh karena itu, besi selalu dicampur
dengan unsur lain, terutama zat arang. Jadi sebutan besi dapat berarti:

a. Besi murni (besi murni dengan simbol Fe, hanya dapat diperoleh dengan jalan reaksi
kimia).

b. Besi teknik (besi yang sudah dicampur dengan unsur lain, hasilnya berupa besi kasar,
besi tuang, dan baja).

3.1.2 Logam Ferro

Bila ditinjau dari kandungan besi ada dua macam logam yaitu, logam ferro dan logam non
ferro. Logam ferro (logam besi) adalah suatu logam yang mengandung unsur besi, yang
termasuk logam ferro adalah:

a.Besi tuang

Besi tuang merupakan campuran besi dan karbon (4%), sifatnya rapuh, baik untuk dituang,
tidak dapat ditempa, dan sulit dilas. Penggunaannya untuk hiasan pagar besi, badan ragum, alas
mesin bubut, blok silinder, dan komponen mesin.

b.Besi tempa

Besi tempa adalah campuran besi murni (99%) dan sedikit rongsokan, sifatnya liat, dapat
ditempa, dan tidak dapat ditempa. Penggunaannya untuk kait kran, rantai jangkar,
paron/landasan.

c.Baja lunak
Baja lunak atau baja karbon rendah adalah campuran besi dan karbon 0,04—0,3%, sifatnya
liat, dapat ditempa atau diubah bentuk. Penggunaannya untuk paku keling, mur-baut,
sekrup,pipa, kawat, besi as, pelat baja, pelat strip, baja profil untuk konstruksi bangunan dan
jembatan.

d.Baja karbon sedang
Baja karbon sedang adalah campuran besi dan karbon 0,3—0,6%, sifatnya kenyal dan lebih
keras disbanding baja lunak. Penggunaannya untuk peralatan dan komponen mesin, seperti rel
kereta api, mur-baut, poros/as, stang seker, roda gigi, palu, pegas, dan paron/landasan.

e.Baja karbon tinggi
Baja karbon tinggi adalah campuran besi dan karbon 0,6—1,5%, sifatnya dapat ditempa dan
dapat disepuh. Penggunaannya untuk perlengkapan mesin bubut, alat-alat perkakas, kikir, daun
gergaji, pahat, tap, dan stempel.

f. Baja cepat tinggi

Baja cepat tinggi adalah baja karbon tinggi yang ditambah dengan unsur paduan lain seperti
nikel, kobalt, krom, tungsten, dan sebagainya. Sehingga sifatnya keras, rapuh, dapat disepuh,
dapat dimudakan, tahan suhu tinggi. Penggunaannya untuk komponen mesin, terutama yang
berhubungan dengan suhu tinggi seperti pahat bubut.

3.1.3 Logam Non-ferro

Logam non-ferro atau logam bukan besi adalah logam yang tidak mengandung unsur

besi. Material logam non-ferro banyak digunakan sebagai bahan dasar untuk bahan campuran
membuat logam paduan, dengan tujuan agar dapat memperbaiki sifat logam paduan sesuai
sifat dan kekuatan bahan yang digunakan. Logam non-ferro yang sering digunakan dalam

bidang teknik di antaranya aluminium, seng, tembaga, nikel, perak, magnesium, mangan,
molibden, timah putih, timah hitam, dan wolfram.

a.Aluminium

Aluminium didapat bukan merupakan logam murni, tetapi dalam keadaan senyawa

kimia yaitu Al2O3.H2O (bauksit). Sebagai bahan dasar dari aluminium adalah bauksit. Bauksit
mengandung 55—65% tanah tawas, 2—8% besi, 12—30% air, 1—8% asam silikat. Bauksit
diolah menjadi aluminium dengan cara elektrolisa.Sifat alminium adalah

ringan, mudah dibentuk, dapat dilas dan disolder, tidak beracun, tidak bermagnet, penghantar
panas dan penghantar panas yang baik, lebih keras dibanding timah putih, tidak baik untuk
dicor, tetapi dapat dirol menjadi lembaran. Aluminium mempunyai sifat fisik: massa jenisnya
2,7, massa atom 26,97, dan titik cair 660oC.Aluminium banyak dipakai dalam bentuk paduan,
yaitu untuk kabel, peralatan elektronik, peralatan rumah tangga, komponen mesin, komponen
pesawat, dan bahan pelapis industri kimia,makanan, dan kedokteran.

b.Seng

Biji seng ada yang bersenyawa dengan belerang dan ada yang bersenyawa dengan asam arang.
Untuk mengeluarkan belerang dan asam arang dari senyawa tersebut dilakukan dengan cara
dipanggang di dalam dapur cawan, sehingga terjadi oksidasi seng.

Cara lain untuk pembuatan seng dengan jalan elektrolisa.Sifat umum seng adalah tahan korosi,
berwarna kelabu, patahannya mengkilap, dapat dituang, dapat disemprotkan, dapat ditumbuk
pada suhu 200oC. Sifat mekanik seng adalah kenyal. Sifat fisiknya memiliki massa jenis 7,14
dengan titik cair 419,4oC. Seng banyak dipakai untuk elemen listrik, pelapis baja, dan pelapis
komponen mesin.

c.Tembaga

Bisaanya biji tembaga mengandung besi, timah hitam, seng, serta sedikit perak dan

emas. Biji tembaga umumnya merupakan senyawa sulfida seperti CuFeS2 (34%Cu),CuS (79%
Cu), senyawa oksida seperti CuO (88% Cu), dan lain-lain. Ada 3 cara pengolahan

tembaga, yaitu:

1. Proses kering

Proses kering atau proses pyrometallurgy adalah proses pemanasan yang dilakukan
dengan membakar biji tembaga pada dapur cawan atau dapur nyala hingga suhu yang
tinggi dan mencair.

2. Proses basah

Proses basah atau proses hydrometallurgy adalah proses pengolahan biji tembaga dengan
cara melarutkan biji tembaga kemudian diekstrak lagi hingga mendapatkan unsur
tembaga yang terbebas dari unsur lain.

3. Proses

ElectrometallurgyProses electrometallurgy adalah proses yang menggunakan listrik,
yaitu dengan cara elektrolisa.Sifat tembaga warnanya merah muda mengkilat, tahan
korosi, penghantar listrik dan panas yang baik, dapat digosok, dapat dikerjakan dengan
mesin, dapat ditempa dalam keadaaan dingin, mudah disambung dengan solder dan las.
Sifat mekaniknya liat. Sifat fisiknya mempunyai massa jenis 8,9 dengan titik cair
1.083oC. tembaga banyak digunakan untuk kabel, kawat listrik, alat-alat listrik, telepon,
pelapis baja, dan baut pematri (ujung solder).

d.Nikel

Biji nikel kebanyakan merupakan senyawa sulfida yang mengandung rata-rata 3% Ni dan 1%
Cu dan kadang-kadang mengandung logam mulia. Pengolahannya dengan cara pemanggangan
dan mengolah biji nikel pada dapur nyala api hingga mencair, kemudian diredusir dengan
menggunakan bahan tambah seperti mangan dan phosphor, hingga didapat nikel murni yang
terpisah dengan unsur lain dan kotoran.Sifat nikel adalah keras, liat, berwarna putih mengkilap
keabu-abuan, dapat dilas, dapat ditempa, mudah dibentuk, tahan kimia, tahan korosi. Sifat
fisiknya mempunyai massa jenis 8,7 dan titik leburnya 1.455oC. Nikel banyak digunakan untuk
bahan paduan membuat baja, pelapis komponen mesin, industri kimia, alat-alat listrik, dan
kedokteran.

e.Perak

Ada dua macam biji perak, yaitu perak yang mengandung belerang dan biji perak yang
mengandung timbel. Biji perka yang mengandung belerang diolah dengan cara memanggang
biji perak hingga mencair. Biji perak yang mengandung timbel,pengolahan dengan cara
dihaluskan lebih dulu kemudian dicairkan dengan memasukkan zat asam sampai timbel
terbakar menjadi glit-timbel dan dikeluarkan dengan terak/kotoran. Jalan lain untuk
mengeluarkan timbel dari perak yaitu dengan elektrolisa.Sifat perak adalah tahan korosi, dapat
dilas, dapat disolder, penghantar listrik, termasuk logam mulia. Sifat fisiknya mempunyai
massa jenis 10,5 dan titik cairnya 960,5oC. Sifat mekaniknya termasuk logam lunak. Perak
banyak dipakai untuk perhiasan, aksesoris, dan industri kimia.

f.Magnesium

Magnesium termasuk logam lunak yang dibuat dengan jalan elektrolisa memakai campuran
klorida. Magnesium mempunyai sifat ringan, lunak, tahan korosi, dan dapat dilas. Sifat fisiknya
memiliki massa jenis 1,74 dan titik cairnya 650o .Magnesium banyak digunakan untuk
peralatan fotografi, unsur paduan membuat logam tujuannya agar dapat menambah kekuatan
tarik pada logam paduannya.g.ManganBiji mangan berasal dari bahan dasar batu kawi atau
pyrobesit, braunit, manganit,danhausmanit. Mangan diperoleh dengan jalan mereduksi biji
mangan dengan serbuk aluminium halus di dalam dapur cawan, kotorannya diambil dan
didapatkan mangan.Mangan mempunyai sifat keras, rapuh, tahan aus, berwarna putih keabu-
abuan, massa jenisnya 7,4 dan titik leburnya 1.260oC, dan sifat mekaniknya mempunyai
kekuatan tarik yang tinggi. Karena sifatnya itu, mangan banyak digunakan untuk bahan pelapis
logam lain, dan sebagai unsur paduan membuat logam agar mepunyai kekuatan dan keuletan.

h.Molibden

Biji molibden bersenyawa dengan belerang. Cara memperoleh molibden dengan cara
membakar biji-biji molibden sampai menjadi oksid, selanjutnya oksid tersebut diredusur di
dalam dapur listrik menggunakan arang, sehingga molibden terpisah dari kotoran dan unsur
lainnya.Sifat molibden berwarna putih perak, keras, dapat dikikir, termasuk logam berat, massa
jenisnya 10,2 dan titik leburnya 2.620o C. Sifat mekaniknya liat dan keras, tetapi dapat dikikir
dan mempunayi daya pegas yang setabil pada suhu tinggi. Penggunaannya untuk penumpu
kawat pijar lampu dop dan sebagai unsur paduan membuat logam.

I.Timah putih

Biji timah putih ditemukan dalam keadaan murni dan persenyawaan dengan zat asam. Ada dua
macam biji timah putih, yaitu biji timah gunung (didapat dari batu timah) dan pasir timah yang
disebut dengan biji timah aliran. Cara memperoleh biji timah putih dengan menghaluskan batu
timah putih dan mencucinya hingga batu-batunya yangringan terbuang. Sedangkan timah putih
yang mengandung belerang harus dipanaskan, dicairkan, diredusir di dalam dapur nyala
api.Timah putih bersifat tahan udara lembab, warnanya putih perak, tergolong logam lunak,
kekuatan dan kekerasannya sangat rendah, daya tahan korosi cukup tinggi, massa jenisnya 7,3
dan titik leburnya 232oC. Timah putih dapat dipakai untuk bahan solder, alat-alat listrik, tabung
pasta gigi, sebagai bahan membuat logam, sebagai bahan untuk proses galvanis pada baja.

j.Timah hitam

Biji timah hitam ditambang dalam keadaan bersenyawa dengn unsur lain seperti belerang
dan mengandung logam dalam jumlah kecil, di antaranya tembaga dan perak Pengolahannya
dengan cara memanaskan biji timah hitam sampai mencair pada dapur cawan atau dapur nyala
api, hingga kotorannya terpisah membentuk terak dan timbelnya dituang pada cetakan.Timah
hitam atau timbel mempunyai warna putih kebiru-biruan, tahan kimia, tahan korosi, dan tahan
udara. Sifat mekaniknya agak lunak, sifat fisiknya mempunyai massa jenis 11,34 dan titik
leburnya 327,5C.Timah hitam banyak dipakai untuk pemberat/bandol pancing, peluru senapan,
sel aki/baterai, terminal positif dan negatif aki, bahan cat, paking mesin, industri kimia,
peralatan listrik,dan unsur paduan membuat logam.

k.Wolfram

Biji wolfram yang mengandung kalsium woliramat disebut skelit. Biji wolfram yang
mengandung unsur besi wolframat disebut wolframit. Wolfram atau tungsten didapat dengan
mereduksi oksida wolfram dengan hidrogen yang dihasilkan dari dapur listrik. Sifat wolfram
adalah berwarna abu-abu hitam, tahan aus, tahan panas, keras, massa jenis 20, titik leburnya
3.400C dan titik didih 5.900C, dapat digilas menjadi lembaran, bila dipadu dengan baja
perkakas akan memperbaiki ketahanan ausnya dan sifat tahan panas.Wolfram banyak dipakai
di bidang listrik untuk pebuatan kawat lampu pijar, untuk katoda tabung elektron, untuk bahan
pakan las tungsten, dan untuk membuat bahan paduan membuat logam.

3.1.4 Sifat Bahan Teknik
Bahan teknik teknik memiliki banyak sifat, secara umum sifat bahan dikelompokkan ke

dalam tiga kelompok, yaitu sifat fisik, sifat mekanik, dan sifat teknologi. Pada umumnya sifat-
sifat tersebut ditentukan antara lain oleh komposisi dan struktur mikro bahan tersebut. Sebagai
contoh, kadar kromium dapat memperbaiki sifat tahan terhadap korosi.
a.Sifat fisik
Sifat fisik dari elemen bahan teknik adalah massa atom, massa jenis, titik cair/lelah, titik didih,
panas spesifik, daya hantar panas, tahanan listrik, dan ketahanan korosi.
Pada tabel 1.1 menjelaskan tentang sifat fisik beberapa bahan teknik, seperti berat jenis,
modulus elastisitas, kekuatan tarik, koefisien muai panjang, dan konduktifitas panas.

b.Sifat mekanik
Sifat mekanik adalah sifat dari bahan yang dikaitkan dengan kemampuan bahan tersebut
menahan beban. Dalam praktik, suatu bahan yang dibebani harus mampu menahan
bebantersebut tanpa timbul kerusakan. Jika suatu bahan memiliki sifat mekanik tertentu yang
baik, tetapi sifat lainnya kurang menguntungkan maka daripada memikirkan untuk
menggantikannya, lebih baik diambil langkah-langkah untuk mengatasi kekurangannya
tersebut. Contohnya, baja memiliki kekuatan yang tinggi tetapi mudah berkarat. Untuk
tindakan pencegahan karat maka baja dilindungi dengan cat atau digalvanisasi. Sifat mekanik
di antaranya kekuatan, kekerasan, elastisitas, plastisitas, kekakuan, kelelahan, keuletan,
kegetasan, dan mulur.

1. Kekuatan: Kekuatan bahan untuk menahan beban tanpa kerusakan.Kekerasan:
Ketahanan suatu bahan untuk menahan goresan dan tekanan.

2. Elastisitas: Keampuan untuk kembali ke bentuk semula setelah menerima beban.
3. Plastisitas: Kemampuan bahan untuk mengalami perubahan bentuk yang tetap
4. tanpa terjadi keretakan.
5. Kelelahan: Kemampuan bahan untuk menerima beban yang berganti-ganti untuk

jangka waktu tertentu.

6. Keuletan: Kemampuan bahan di deformasi.
7. Kegetasan: Terjadinya kepatahan akibat beban tanpa didahului oleh perubahan bentuk.
c.Sifat teknologi
Sifat teknologi adalah sifat bahan yang dikaitkan dengan kemudahan bahan untuk diproses
secara teknologi, misalnya mampu las, mampu mesin, dan mampu cor. Mampu mesin adalah
sifat bahan yang dikaitkan dengan kemudahan bahan tersebut untuk disayat/dipotong dengan
perkakas potong, seperti dapat dipahat, digergaji, dan digerinda.

RANGKUMAN.
Bahan teknik dibagi menjadi dua jenis yaitu, logam dan bukan logam. Logam dapat dibagi

menjadi logam kuat, keras, kenyal, dapat ditempa/diubah bentuk, penghantar listrik,
penghantar panas, dan pada umumnya mempunyai titik cair yang tinggi.Bila ditinjau dari
keadaan, sifat, dan kegunaan ada 5 macam logam, yaitu:

a. Logam berat: logam yang mempunyai massa jenis lebih dari 5 kg/dm3 .
b. Logam ringan: logam yang mempunyai massa jenis kurang dari 5 kg/dm3
c. Logam mulia: logam yang memiliki nilai ekonomi tinggi sehingga dapat digunakan untuk

perhiasan dan aksesoris.
d. Logam radioaktif: logam yang dapat memancarkan sinar radio aktif.

Logam fero terdiri dari :

1. Besi tuang
2. Besi tempa
3. Besi karbon tinggi
4. Baja cepat tinggi

Logam non fero terdiri dar I :

1. Aluminium
2. Seng
3. Tembaga

Sifat bagan Teknik

1. Sifat fisik
2. Sifat Mekanik
3. Sifat teknologi

Uji Kompetensi
A. Pilihlah jawaban yang paling benar!

1. Berikut yang bukan termasuk logam non-ferro adalah…

a. Aluminium d. Magnesium

b. Seng e. Besi tuang

c. Timah putih

2. Pengolahan tembaga dengan cara melarutkan biji tembaga kemudian diekstrak, dinamakan
proses… (STEM)

a. Proses kering d. Proses elektrolisa

b. Proses basah e. Proses peleburan

c. Proses elektrolisis
3. Berikut ini macan-macam logam, kecuali…

a. Logam refraktori d. Logam mulia

b. Logam berat e. Metaloid

c. Logam ringan
4. Bahan solder terbuat dari timah putih, timah putih termasuk jenis… (HOTS)

a. Logam berat

b. Logam mulia

c. Logam ringan

d. Logam radioaktif

e. Logam ferro
5. Hiasan pagar besi ada yang terbuat dari besi tuang, sifat besi tungan adalah…

a. Rapuh dan dapat ditempa

b. Mudah dikerjakan dengan mesin

c. Rapuh dan dapat dituang

d. Tidak dapat ditungan

e. Liat
6. Logam yang tidak mengandung unsur besi dinamakan…

a. Logam ferro d. Logam ringan

b. Logam non-ferro e. Logam berat

c. Metalloid
7. Kemampuan bahan untuk kembali ke bentuk semula setelah menerima beban dinamakan…

a. Kekuatan d. Plastisitas

b. Kekerasan e. Kelelahan

c. Elastisitas
8. Logam non-ferro yang digunakan untuk bahan pakan las tungsten adalah…

a. Aluminium

b. Seng

c. Timah putih

d. Tmah hitam

e. Wolfram
9. Wujud asal benda kerja disebut…

a. Logam d. Logam non-ferro

b. Logam ferro e. Material

c. Metaloid
10. Uranium dapat dipakai sebagai bahan peledak, uranium termasuk jenis…

a. Logam berat d. Logam radioaktif

b. Logam ringan e. Logam non-ferro

c. Logam mulia