C1001- BAHAN

1
C1001- BAHAN BINAAN KEJURUTERAANDKA 1B

• JabatanKejuruteraan Awam , PMM

2
TOPIK 3 LOGAM
3
The Flintstones
4
Early Human Civilization Development
Paleolithic
Bronze / Iron Age
Neolithic

• Language
• Fire making
• Hunting Gathering
• Domestication of animals

• Cultivation starting permanent settlements

• Creation of great irrigation civilizations
• Cities, governments

• Greeks, Roman, Asian, Islamic Civilizations
• The middle Ages
• European Renaissance
• Industrial Age
• Modern Era

Modern
5
Bronze And Iron Age

• Started around 4000 years bc.
• Stayed in a cave and near the river.
• Culture

Tulang mawas
6

• Menghasilkan alat logam daripada gangsa dan besi.
  
• Bercucuk tanam, menangkap ikan, berburu,
  menternak binatang, dan menjalankan kegiatan
  perdagangan secara tukar barang.
• Mempunyai kepercayaan dan pegangang hidup yang
  tertentu.
• Menjalankan pengebumian menggunakan kepingan
  batu.

7

• Peralatan logam yang digunakan oleh manusia Zaman
  Logam.

8
PENGENALAN

• Antara logam yang paling banyak digunakan- senang
  diperolehi, kekuatan tinggi, tahan lasak dan
  mudah dikerjakan
• Cara keluarkan besi dari bijihnya telah ditemui
  secara tdk sengaja pada tahun 1400 sblm Masihi .
• Besi tempa yang dihasilkan lagi dengan bahan
  berkarbon akan menghasilkan keluli (lebih kuat
  dan keras) yang digunakan untuk membuat pedang
  pada zaman dahulu.
• Pada tahun 1728, besi waja gulung dihasilkan
• Pada tahun 1783, besi waja dalam bentuk rod dan
  bar digulung pula dihasilkan.
• Besi tuang pula dihasilkan setelah penukar
  bessemer dicipta dalam tahun 1855.

9
Logam Ferus

• Logam yang mengandungi unsur karbon logam lebih
  kuat ,tahan lasak, ekonomi dan murah
• Terbahagi kpd 2 jenis , besi (besi tuang, besi
  tempa dan besi jongkong) dan keluli.
• di proses daripada bijih besi - besi oksida,
  sulfida, klorida, silikat dan karbonat.
• proses melombong, membersih bijih, mengeluarkan
  besi daripada bijih dan menulenkan besi.

9
10
Logam Ferus

• Melombong mengeluarkan bijih daripada kerak
  bumi.
• Membersih bijih mengeluarkan bahan asing
  daripada bijih seperti sulfur, karbon dan
  lain-lain.
• Mengeluarkan besi daripada bijih proses kimia
  menukarkan oksida besi menjadi logam besi dan
  bercampur karbon.
• Antara proses-proses pairometalurgi,
  elektrometalurgi dan hidrometalurgi
• Penulenan besi proses mengurangkan kandungan
  karbon - besi tuang, tempa , keluli.

10
11
Logam Ferus

• Pairometalurgi- proses mengeluarkan besi jongkong
  dengan cara memanaskan nya dalam relau.
• 60 bijih besi dicampurkan dengan 25 kok (arang
  batu) dan 15 batu kapur dipanaskan dalam relau
  Bagas pada suhu 500 - 600oC oleh udara panas dan
  pada tekanan 0.1MN/m2.
• Apabila kok terbakar - suhu naik mencapai 1600oC.
  Besi cair dan mendap ke bawah.
• karbon menjadi karbon dioksida, sulfur bercantum
  dgn. batu kapur dan terasing menjadi slag.

11
12
Logam Ferus
Besi jongkong dikeluarkan dan disejukkan dalam
bentuk jongkong 50kg. Besi ini masih belum tulen
mengandungi kandungan karbon yang tinggi. Besi
ini ditulenkan menjadi besi tuang, besi tempa dan
keluli.
12
13
Logam Ferus

• Besi Tuang (cast iron)
• besi jongkong dipanaskan semula dalam relau
  Kupola untuk menulenkan besi/mengurangkan
  kandungan karbon.
• 20 kok, 80 besi jongkong.
• Kandungan karbon 1.5 - 4

14
Logam Ferus

• Besi tuang yang lebih tulen (kurang kandungan
  karbon) dikeluarkan oleh relau bergema.
• Slag yang timbul atas besi cair menututp
  permukaan dan mengelakkan berlaku pengoksidan
  semula.

14
15
Logam Ferus
15
16
Logam Ferus

• Jenis-Jenis Besi Tuang
• Besi cair yang keluar dari relau kupola atau
  relau bergema apabila dikawal proses
  penyejukannya menghasilkan besi tuang berbeza
  ciri-cirinya.
• Apabila dilakukan rawatan semula seperti proses
  sepuh-lindap (annealing) atau sepuh-lindap
  lanjutan - ciri-ciri mekanikal berbeza berbanding
  dengan yang tanpa melalui proses ini.
• Besi tuang biasa (susah ditempa), besi tuang
  putih (sangat kuat dan rapuh), besi tuang kelabu
  (kekuatan lebih rendah tetapi lebih mulur).
• Dengan penambahan logam asing 0.5 - 3 nikel-
  meningkatkan kekuatannya.

16
17
Logam Ferus

• Kecacatan Besi Tuang
• Besi ini kebiasaannya wujud kecacatan
• i. Gelembong-gelembong terperangkap ketika proses
  penyejukan.
• ii. Mengalami rekahan.
• iii. Berlaku pengasingan benda asing ke dalam
  kelompok-kelompok - melemahkan/ merapuhkan besi.
• iv. Struktur ira yang kasar - besi lebih lemah di
  satah berkenaan.

17
18
Logam Ferus

• Besi Tempa (Wrought Iron)
• besi paling tulen dihasilkan dengan kandungan
  karbon kurang daripada 0.12.
• dalam relau, besi jongkong lebih tulen digunakan
  dan karbon yang terbakar menjadi karbon
  monoksida.
• bendasing yang terbakar dielakkan terperangkap
  dengan menggunakan Penukar Bessemer, i.e. besi
  cair disejukkan dengan menuang menjadi bebola
  besi kecil.

18
19
Logam Ferus

• Sifat-sifat Besi Tempa
• Kemuluran sangat tinggi- pemanjangan 25 - 30
  panjang asal sebelum gagal.
• Kekuatan tegangan maksimum 355 N/mm2.
• Mencapai 415 N/mm2 apabila dicampurkan sedikit
  nikel.
• Ketumpatan 7690 kg/m3
• senang dikerjakan, mudah kimpal.
• Tahan hentaman dan tahan kakisan.

19
20
Logam Ferus- Kegunaan Besi Tempa
20
21
Logam Ferus

• Peranan Karbon dalam logam Ferus

14
22
Logam Ferus

• Keluli (Steels)
• logam ferus (besi) yang mengandungi karbon antara
  0.12 - 1.8 dan beberapa unsur lain bagi
  meningkatkan mutunya.
• Keluli karbon rendah (0.12 - 0.15)
• keluli karbon sedikit (mild steels) (0.15 -
  0.25)
• keluli karbon sederhana (0.20 - 0.50)
• keluli karbon tinggi (0.50 - 1.50)
• Perbezaan karbon logam-logam ini berbeza
  ciri-cirinya
• unsur lain silikon, fosforus, mangganam membantu
  meningkatkan kekuatan muktamad, menjadi lebih
  keras.

22
23
Logam Ferus

• Proses Pengeluaran
• Antaranya Relau lantai Perapian, Proses
  Bessemer, Proses Asas Oksigen, Proses Relau
  Elektrik.
• Pilihan proses bergantung pada jumlah keluli dan
  keperluan pengkhususan keluli yang akan
  dihasilkan.
• Proses ini proses pengeluaran kandungan karbon
  daripada besi jongkong (biasanya sebanyak
  mungkin) dan kemudian memasukkan unsur-unsur
  aloi.
• Pembentukan keluli ke dalam bentuk pengeluaran
  tertentu seperti rod, kepingan, paip, dawai dan
  sebagainya.

23
24
Logam Ferus

• Keluli struktur0.2C, Maks. 0.27

25
Logam Ferus - Keluli Struktur BS

• Antara Piawai British untuk keluli
• BS43601979 Keluli Struktur boleh
  Kimpal(Weldable)
• BS48481975 Bahagian Keluli Struktur Gilis Panas
  (Hot-rolled)
• BS29941976 Bahagian Keluli Struktur Gilis Sejuk
  (Cold rolled)
• BS63631983 Bhg. Keluli Struktur berlubang
  terkimpal tempa sejuk (Welded Cold formed-hollow
  sections)
• BS14491983 Keluli Plat, kepingan dan lapisan
  (steel plate, sheet and strips)
• BS59501985 Penggunaan Struktur keluli dalam
  bangunan
• Piawaian British menyatakan gred keluli ini 40,
  43, 50 dan 55
• dengan Gred40 kekuatan tegangannya 400 - 480
  N/mm2,
• Gred 43 430 - 510 N/mm2
• Gred 50 dan 55 490 - 700 N/mm2

25
26
Logam Ferus - Keluli Tetulang
26
27
Logam Ferus - Keluli Tetulang
27
28
Keluli
28
29
Logam Ferus - Aloi Keluli

• Dua Kategori Kumpulan
• yang bercantum dengan karbon - membentuk sebatian
  karbida - Nikel, Silikon dan kuprum.
• yang tidak bercantum dengan karbon -Mangganam,
  Kromium, Tungsten, Molybdenum, dan Vanadium.
• Aloi Keluli Kromium
• Aloi Keluli Nikel-Kromium
• Aloi Keluli Molybdenum
• Aloi Keluli Silikon
• Aloi Keluli Tungsten
• Aloi Keluli Kuprum

29
30
LOGAM BUKAN FERUS

• Logam yang tidak mengandungi karbon dalam
  struktur jisimnya
• Untuk tujuan pembinaan, banyak digunakan dalam
  pembinaan tingkap, pintu, kemasan lantai,
  peralatan ruang dapur, ruang tamu dll
• Empat jenis yang utama, Aluminium, Tembaga, Zink
  dan Gangsa

31
Logam Bukan Ferus

• Aluminium
• logam lain daripada besi yang banyak digunakan
  dalam industri pembinaan.
• logam ini digunakan dalam bentuk aloi dengan
  kuprum, magnesium, zink, silikon, dan mangganam.
• kebaikannya ialah lebih ringan dan lebih menarik
  tetapi masalahnya mudah diserang asid, alkali dan
  larutan garam serta mudah terbentuk lapisan nipis
  aluminium oksida di permukaan.

31
32
Logam Bukan Ferus

• Aluminium
• aluminium tempa (wrought) 99.0 tulen, lembut
  dan mulur.
• aluminium tuang
• berciri mekanikal tertentu dengan penambahan
  bahan aloi.
• berciri tertentu dipertingkat dengan proses
  rawatan haba.
• Aloi

32
33
Logam Bukan Ferus

• Pengenalan Aluminium Tempa dengan siri 4 digit
• contoh Aluminium 1035 1aluminium tulen 99.0,
  35peratus sebenar aluminium ialah 99.35. Digit
  0 bermakna tiada kawalan khas ke atas benda
  asing. Jika digit ini 1 - 9 memberi erti bilangan
  benda asing yang ada dalam aloi yang peratusnya
  dikawal.

33
34
Logam Bukan Ferus

• Contoh Aluminium 7075
• Aloi aluminium dengan logam zink benda asing
  utama.
• Digit kedua sifar tiada kawalan pada peratus
  benda asing.
• 75 bermakna logam aloi lain yang didaftarkan
  ialah zink dan magnesium.
• Aluminium Tuang
• Penamaan siri XXX.X dengan digit pertama
  merupakan kandungan logam aloi. Digit kedua dan
  ketiga ialah peratus aluminium dan digit terakhir
  bermakna aluminium tuang.
• 1xx.x tulen 99 atau lebih, 2xx.xaloi kuprum,
  3xx.xaloi silikon dengan kuprum atau mangganam,
  4xx.xaloi silikon, 5xx.xaloi magnesium, 6xx.x
  tidak digunakan. 7xx.xzink, 8xx.xtimah,
  9xx.xlain2 logam.

34
35
Aloi Aluminium
35
36
Logam Bukan Ferus

• Kuprum-terbahagi kepada 4 kategori
• kuprum- termasuk kuprum ETP (electrolytic tough
  pitch), kuprum disfosforan, kuprum bebas oksigen,
  kuprum perak, kuprum potongan bebas (free
  cutting) dan kuprum rawatan haba. Kandungan
  kuprumnya 99
• loyang (brass) - zink merupakan bahan aloi utama
  aloi Cu Zn Cu, Zn Pb Cu, Zn logam lain
  (selain Pb)
• gangsa (bronze) - timah sebagai bahan aloi
  utama., terdapat juga Cu Si (gangsa Silikon)
  dan Cu Al (gangsa Aluminium).
• Aloi nikel (Cu Ni) - Cupronickel (10 - 30 Ni)
  dan Aloi German Silver - Cu, Ni Zn.

36
37
Aloi Kuprum
37
38
Logam Bukan Ferus

• Zink aloi Zink
• ciri kekuatannya sederhana dan kemuluran yang
  tinggi.
• Terdedah dalam udara akan diselaputi lapisan zink
  karbonat berwarna kelabu (dalam tempoh 3 -6
  bulan). Menjadi lebih tahan lasak.
• Mudah diserang asid sulfurik.
• Aloi Zink dicampur dgn kuprum dan magnesium
  dipasarkan dalam bentuk kepingan atau lapisan,
  tiub dan rod.

38
39
Logam Bukan Ferus

• Plumbum
• kekuatan rendah tetapi aloi dengan antimoni dan
  timah meningkatkan kekuatannya.
• (a) aloi kosong (b) aloi pematri (c ) aloi
  antimoni (d) logam babit.
• Aloi kosong banyak digunakan dalam industri
  kimia, pelapis kabel dan dalam bateri.
• Aloi pematri - kerja penyambungan antara dua
  logam sebagai filler.
• Aloi antimoni - pelapisan kabel, grid bateri,
  paip, rolled sheet.
• Logam babit - pengalas (bearing)
• logam ini toksik

39
40
Aloi Plumbum
40
41
Logam Bukan Ferus

• Nikel, Timah, Kobalt Kromium
• Nikel dan aloi nya bersifat sangat tahan terhadap
  kakisan. Nikel 99.4 bersama koblat - tahan
  kakisan, pengoksidanan dan tahan panas.
• Aloi Nikel tahan kakisan
• Aloi Monel (campuran Nikel Kuprum, sedikit
  silikon)
• Aloi haste (aloi nikel dgn kromium, molybdenum
  dan besi)
• Aloi Inconel (aloi nikel dgn kromium dan besi)
• Timah - lembut digunakan sebagai bahan pematri
  dan bahan aloi untuk logam lain.
• Kobalt dan kromium tidak banyak digunakan sebagai
  logam bersendirian kecuali sebagai bahan aloi
  logam lain kerana kos nya yang tinggi dan sifat
  tahan hakisan.

41
42
Aloi Nikel
42
43
Sekian