Memilih logam yang tepat sangat penting untuk menyeimbangkan biaya produksi, integritas struktural, dan ketahanan. Dalam manufaktur industri modern, logam secara umum diklasifikasikan ke dalam dua kategori utama: logam ferrous (berbasis besi) dan logam non-ferrous (bebas besi). Panduan komprehensif ini menguraikan 20 logam industri teratas, sifat-sifat khasnya, serta aplikasi idealnya di dunia nyata untuk membantu Anda membuat pilihan bahan yang tepat.
Tiga Jenis Logam Besi
Logam apa pun dengan kandungan besi dan karakteristik magnetik yang tinggi adalah logam besi. Kekerasan, daya tahan, dan kekuatan tarik logam besi lazim digunakan dalam bidang manufaktur.
Fitur-fiturnya bekerja dengan baik untuk gedung pencakar langit, jembatan, rel kereta api, dan kendaraan. Logam ini bermanfaat bagi industri dan arsitektur. Baja, besi tuang, dan besi tempa adalah tiga jenis logam besi yang paling umum.
Baja
Baja adalah paduan besi yang mengandung persentase karbon tertentu (biasanya kurang dari 2%) untuk meningkatkan kekuatan tarik dan ketahanan terhadap patahan secara signifikan dibandingkan dengan besi murni. Baja industri umumnya diklasifikasikan ke dalam empat kategori utama.
Baja Karbon
Baja karbon umumnya memiliki permukaan yang kusam dan tidak mengkilap, serta sangat rentan terhadap korosi jika tidak diberi perlakuan. Ada tiga jenis baja karbon, yaitu baja karbon rendah, sedang, dan tinggi, dengan kandungan karbon sekitar 0,30 persen untuk baja karbon rendah, 0,60 persen untuk baja karbon sedang, dan 1,5 persen untuk baja karbon tinggi.
Baja Paduan
Baja paduan menggabungkan beberapa logam seperti nikel, tembaga, dan aluminium. Baja paduan lebih disukai untuk suku cadang mobil, jaringan pipa, lambung kapal, dan proyek-proyek mekanis. Harganya lebih murah dan lebih tahan terhadap korosi. Konsentrasi bahan menentukan kekuatan paduan ini.
Baja tahan karat
Baja tahan karat adalah jenis yang paling populer di pasaran. Jenis ini berkilau dan mengandung 10 hingga 20% kromium sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan kromium ini membentuk lapisan pelindung pasif, yang secara signifikan meningkatkan ketahanan terhadap korosi sekaligus mempertahankan kemampuan pembentukan yang sangat baik untuk berbagai proses manufaktur.
Baja Perkakas
Baja perkakas terkenal karena kekerasan serta ketahanannya terhadap panas dan abrasi. Paduan dalam kategori ini dioptimalkan untuk pembuatan perkakas tugas berat, cetakan mesin, dan peralatan pemotongan industri. Diperkaya dengan kobalt, molibdenum, dan tungsten, baja perkakas menunjukkan kekerasan panas yang luar biasa, stabilitas termal, dan ketahanan aus yang tinggi dalam kondisi tekanan tinggi.
Aplikasi: Lembaran untuk bodi mobil yang ditarik dalam, peralatan, konstruksi, rel kereta api, dan kabel.
Besi Cor
Bahan ini merupakan paduan besi yang mengandung 2 hingga 4% karbon, silikon dan mangan dalam jumlah yang bervariasi, serta jejak belerang dan fosfor. Bahan ini diproduksi di tungku tiup melalui proses reduksi kimia bijih besi.
Aplikasi Industri yang Ideal:
Otomotif: Blok mesin, kepala silinder, dan cakram rem (karena konduktivitas termalnya yang tinggi).
Konstruksi & Alat Berat: Braket penyangga, alas mesin, dan pipa untuk beban berat (karena kepadatan yang tinggi dan sifat peredam getaran).
Besi Tempa
Besi tempa adalah paduan besi yang sangat mudah dibentuk dengan kandungan karbon yang sangat rendah (kurang dari 0,08%). Berbeda dengan besi cor yang rapuh, besi tempa mengandung serat terak mikroskopis yang memberinya ‘serat’ unik yang menyerupai kayu. Struktur berserat ini membuatnya sangat kuat, tahan korosi, dan mudah ditempa atau dilas menjadi bentuk-bentuk yang rumit.
Aplikasi:
Membuat pipa
Batang untuk baut penahan
Baut mesin
Paku keling
Piring
Rantai yang unik
Kait derek
Aplikasi penempaan lainnya
Klasifikasi: 17 Logam Non-Besi Penting
Logam non-besi adalah logam atau paduan yang, dalam bidang metalurgi, tidak mengandung besi dalam jumlah yang signifikan. Paduan non-besi dipilih untuk aplikasi yang membutuhkan parameter kinerja kritis, termasuk rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, konduktivitas listrik dan termal yang unggul, sifat non-magnetik, serta ketahanan korosi yang luar biasa. Harganya seringkali lebih mahal daripada logam besi.
Aluminium
Aluminium adalah logam keperakan yang lembut dan ringan. Logam ini memiliki nomor atom 13 dan termasuk dalam kelompok boron dalam bagan periodik. Aluminium adalah logam yang paling banyak terdapat di kerak bumi dan merupakan unsur ketiga yang paling melimpah setelah oksigen dan silikon. Aluminium membentuk 8% dari berat permukaan padat Bumi.
Aluminium merupakan konduktor panas dan listrik yang sangat baik. Logam ini ringan, dengan kepadatan dan kekakuan hanya sepertiga dari baja. Berkat keuletan dan kelenturannya yang tinggi, aluminium memiliki kemampuan pemesinan yang sangat baik serta dapat dengan mudah dicetak atau diekstrusi menjadi profil-profil yang rumit.
Aplikasi:
Saluran listrik
Bangunan bertingkat tinggi
Bingkai jendela
Elektronik konsumen
Peralatan rumah tangga dan industri
Komponen pesawat terbang
Komponen pesawat ruang angkasa
Kapal
Kereta api
Kendaraan pribadi
Nikel
Warnanya putih keperakan, dengan permukaan yang berkilau dan semburat keemasan. Orang-orang menganggap nikel bermanfaat karena sifatnya yang mudah dibentuk dan tahan korosi. Nikel terutama diekstraksi dari dua jenis endapan: sulfida magmatik dan laterit.
Nikel dapat bercampur dengan baja, besi, tembaga, kromium, aluminium, timbal, kobalt, perak, emas, dan banyak lagi. Hal ini membantu menciptakan baja tahan karat, besi tuang, dan paduan lainnya.
Nikel adalah komponen umum dalam produksi paduan. Nikel juga penting dalam transportasi, kedirgantaraan, kelautan, arsitektur, dan produk konsumen. Nikel bermanfaat dalam produksi alat makan, koin, magnet, dan logam lainnya.
Tembaga
Cu adalah logam transisi dengan nomor 29 pada tabel periodik. Logam ini memiliki berat atom 63,55 AMU dan 29 neutron (satuan massa atom). Cu adalah logam emas kemerahan yang ulet dan mudah ditempa yang juga merupakan konduktor panas dan listrik yang baik. Tembaga adalah logam pertama yang digunakan manusia, dan masih menjadi salah satu logam yang paling umum saat ini.
**Aplikasi:** Tembaga banyak digunakan pada kabel, pendingin panas, elektromagnet, dan motor listrik. Logam ini juga digunakan pada komponen struktural dan pipa. Tembaga sangat cocok untuk aplikasi-aplikasi tersebut berkat proses oksidasi atmosferiknya, yang membentuk lapisan pelindung (patina) yang mencegah terjadinya korosi mendalam.
Kuningan
Kuningan adalah logam merah non-besi yang terbuat dari paduan tembaga dan seng. Perubahan rasio tembaga terhadap seng akan memengaruhi sifat-sifat bahan tersebut, sehingga memungkinkan penyesuaian karakteristik mekanis dan listriknya. Sebagai paduan substitusi, atom-atom dari kedua unsur penyusunnya dapat menempati posisi yang sama dalam kisi kristal.
Aplikasi: Kuningan dapat dicetak dengan baik dan kuat serta menarik. Kuningan juga memiliki sifat antibakteri karena kandungan tembaga yang tinggi. Kuningan adalah bahan yang populer untuk alat musik, hiasan dekoratif, pengencang, selongsong peluru, dan banyak lagi.
Perunggu
Perunggu adalah paduan logam, terutama terdiri dari tembaga dan mengandung timah 12%. Selain keduanya, aluminium, arsenik, mangan, fosfor, dan silikon memiliki karakteristik yang berbeda.
Jenis utama paduan perunggu meliputi:
Perunggu bertimbal
Perunggu fosfor
Perunggu aluminium
Perunggu silikon
Perunggu mangan
Perunggu memiliki banyak karakteristik berbeda yang membuatnya ideal untuk berbagai penggunaan, mulai dari seni hingga teknologi komputer. Perunggu memiliki rona cokelat kemerahan, kompleks dan rapuh, serta memiliki suhu leleh 950 derajat Celcius.
Aplikasi: Sifat-sifat perunggu membuat logam ini ideal untuk penggunaan praktis dan estetika, seperti kelautan dan perikanan. Galangan kapal sering memilih alat kelengkapan dan baling-baling perunggu untuk banyak perahu dan kapal. Ini karena perunggu memiliki ketahanan korosi yang baik.
Beberapa paduan perunggu sangat bagus untuk penggunaan listrik karena dapat menghantarkan listrik dengan baik. Bahan ini memiliki gesekan logam-ke-logam yang rendah, yang sangat bagus untuk penggunaan dengan tekanan tinggi seperti bushing dan bearing. Ini termasuk penggunaan pada bushing dan bearing.
Seng
Seng (Zn) adalah unsur serbaguna yang banyak digunakan di berbagai sektor industri dan biologi. Meskipun bersifat rapuh dan berwarna putih kebiruan pada suhu kamar, unsur ini menunjukkan kilau logam yang berkilau saat dipoles.
Seng adalah logam utama yang terutama digunakan untuk menggembleng baja untuk melindunginya dari korosi. Paduan seng seperti kuningan digunakan di banyak bidang. Logam ini sangat bagus untuk komponen angkatan laut yang tahan korosi dan juga untuk alat musik.
Aplikasi: Baja galvanis digunakan untuk bodi mobil, tiang lampu jalan, penghalang keamanan, dan jembatan gantung.
Pengecoran sangat penting untuk sektor otomotif, kelistrikan, dan perangkat keras. Mereka membutuhkan banyak seng. Kuningan, nikel perak, dan solder aluminium adalah paduan yang mengandung seng.
Seng oksida ditemukan di banyak produk. Ini termasuk cat, karet, kosmetik, obat-obatan, dan plastik. Anda juga dapat menemukannya dalam tinta, sabun, baterai, tekstil, dan peralatan listrik. Cat bercahaya, lampu neon, dan layar sinar-X semuanya menggunakan seng sulfida.
Perak
Ag adalah logam putih mengkilap dengan konduktivitas listrik yang baik dan daya tarik estetika. Ini adalah salah satu yang disebut logam mulia, bersama dengan logam kelompok emas dan platinum.
Perak membuat sirkuit listrik tercetak dan melapisi konduktor elektronik melalui pengendapan uap. Ini karena perak memiliki konduktivitas listrik dan termal tertinggi dari semua logam. Perak juga dapat dipadukan dengan nikel atau paladium untuk digunakan dalam sambungan listrik.
Aplikasi: Perak telah populer dalam pembuatan koin, dekorasi, dan perhiasan sejak lama. Orang menggunakan perak sebagai katalis. Perak dapat mengubah etilena menjadi etilena oksida dengan efisiensi tinggi. Senyawa ini merupakan bahan penyusun utama untuk banyak bahan kimia.
Emas
Au adalah logam mulia berwarna kuning cemerlang yang kaya dan termasuk dalam Kelompok 11 (Ib) Periode 6. Au memiliki beberapa karakteristik yang membuatnya sangat berharga sepanjang sejarah. Au memiliki warna dan kecerahan yang bagus. Hampir tidak bisa dihancurkan dan sangat fleksibel. Anda biasanya dapat menemukannya di alam dalam bentuk murni. Emas memiliki sejarah yang tidak seperti logam lainnya karena nilainya yang dirasakan sejak awal waktu.
Aplikasi: Emas terkenal terutama untuk membuat mata uang, dekorasi, perhiasan, dan penyepuhan. Emas hijau adalah pilihan populer untuk perhiasan. Emas ini merupakan paduan emas, perak, dan tembaga dengan nilai karat mulai dari 14 hingga 18 karat.
Emas juga populer dalam bisnis tekstil. Tabung elektronik menggunakan kawat kisi berlapis emas. Desain ini meningkatkan konduktivitas dan mengurangi emisi sekunder.
Memimpin
Timbal (Pb) adalah logam berat yang memiliki densitas lebih tinggi daripada kebanyakan logam lainnya. Logam ini lunak dan lentur, serta memiliki titik leleh yang rendah. Timbal berwarna keperakan dengan sentuhan biru ketika baru dipotong; timbal akan berubah menjadi warna abu-abu yang menjemukan ketika terpapar udara.
Aplikasi: Kami menggunakan timbal masuk:
Baterai mobil
Pigmen
Amunisi
Selubung kabel
Mengangkat beban
Sabuk pemberat selam
Kaca kristal timbal
Perlindungan radiasi
Timbal cocok untuk menyimpan cairan korosif. Arsitek menggunakan timbal pada jendela kaca patri dan untuk atap.
Kobalt
Ini adalah logam yang tidak banyak diketahui dengan banyak kegunaan, fakta menarik, dan sifat yang unik. Ini adalah salah satu elemen blok-d, atau logam transisi, pada tabel periodik.
Kobalt, seperti banyak logam transisi lainnya, biasanya ditemukan dalam bentuk paduan. Orang biasanya mengekstrak kobalt melalui penambangan, dan Kongo serta Zambia di benua Afrika terkenal dengan penambangan kobalt.
Aplikasi: Karena kobalt, seperti halnya besi, dapat bersifat magnetis, maka pembuatan magnet adalah contoh penggunaan kobalt. Tetapi paduan dengan aluminium dan nikel menghasilkan magnet yang kuat.
Aplikasi suhu tinggi seperti turbin jet dan generator turbin gas juga merupakan salah satu penggunaan kobalt. Tampilannya yang menarik, kekerasan, dan ketahanannya terhadap korosi membuatnya populer dalam pelapisan listrik.
Orang menggunakan garam kobalt dalam cat, porselen, kaca, tembikar, dan enamel untuk menciptakan warna biru yang indah selama ribuan tahun. Negara-negara tertentu menggunakan kobalt-60, sebuah isotop radioaktif, untuk menyembuhkan kanker dan menyinari makanan untuk mengawetkannya.
Platinum
Platinum adalah logam non-reaktif yang terdapat dalam jumlah kecil di alam. Platinum adalah logam mulia karena ketahanan korosinya yang luar biasa, bahkan pada suhu tinggi. Dengan kelimpahan rata-rata sekitar 5 μg/kg, platinum merupakan salah satu elemen paling langka di kerak bumi.
Bijih nikel dan tembaga memiliki jumlah yang spesifik. Sebagian besar pasokan dunia, sekitar 80%, berasal dari deposit asli di Afrika Selatan.
Aplikasi: Platinum sering digunakan dalam industri perhiasan. Penggunaan utamanya adalah dalam konverter katalitik untuk mobil, truk, dan bus. Reaksi ini menggunakan platina sebagai katalis untuk asam nitrat, silikon, dan benzena dalam industri kimia. Sel bahan bakar juga menggunakan platina sebagai katalis untuk meningkatkan efisiensinya.
Platinum juga sering digunakan di sektor elektronik untuk hard drive komputer dan termokopel. Serat optik dan LCD, bilah turbin, busi, alat pacu jantung, dan tambalan gigi semuanya terbuat dari platina.
Senyawa platinum sangat penting untuk pengobatan kanker. Para peneliti menggunakannya dalam pengaturan industri dan biologi.
Timah
Ini adalah logam yang tahan korosi, keperakan, lembut, dan mudah dibentuk. Logam ini berikatan dengan berbagai molekul kimia. Kasiterit dan stannin adalah mineral timah utama. Anda dapat menemukannya di Malaysia, Thailand, Zaire, Indonesia, dan Bolivia. Reduksi batubara menghasilkan timah murni. Lembar data ini mengeksplorasi karakteristik dan penggunaan timah.
Aplikasi: Untuk mencegah korosi, diperlukan polesan yang tinggi dan melapisi logam lain, seperti kaleng, yang memiliki baja berlapis timah. Paduan timah, seperti solder lunak, timah, perunggu, dan perunggu fosfor, juga digunakan untuk timah. Magnet superkonduktor juga harus memiliki paduan niobium-timah.
Untuk menciptakan permukaan yang rata, produsen memproduksi sebagian besar kaca jendela dengan mengapungkan kaca cair di atas timah cair. Semprotan garam timah membentuk lapisan pada permukaan kaca yang menghantarkan listrik.
Tungsten
Ini adalah logam transisi yang ditemukan dalam kolom yang sama dengan kromium dan molibdenum dalam tabel periodik. Anggota terberat dari kelompok ini adalah tungsten, yang memiliki massa atom 183 gram per mol.
Tungsten memiliki titik leleh tertinggi dari semua logam dan memperkuat logam lainnya. Sektor pengerjaan logam, pertambangan, dan perminyakan, semuanya mengandalkan tungsten karbida karena sifatnya yang sangat keras. Memanaskan bubuk tungsten dan karbon hingga 2200°C dan menggabungkannya akan menghasilkan material.
Secara historis, tungsten banyak digunakan sebagai bahan filamen pada bola lampu pijar; namun, penggunaan filamen ini telah secara bertahap dihentikan di seluruh dunia karena efisiensi cahaya yang rendah dan pembuangan panas yang berlebihan.
Banyak aplikasi suhu tinggi yang menggunakan tungsten dan paduannya. Ini termasuk elektroda las busur dan suku cadang untuk tungku suhu tinggi.
Alat potong dan bor tungsten karbida memang luar biasa. Ini termasuk bor gigi "tanpa rasa sakit" baru yang berputar pada kecepatan yang sangat tinggi. Lampu neon sering kali menggunakan tungstat kalsium dan magnesium.
Titanium
Ini adalah logam struktural yang ringan, berkekuatan tinggi, dan berkorosi rendah yang digunakan dalam komponen penerbangan berkecepatan tinggi sebagai paduan.
Logam ini melimpah dan membentuk 0,44 persen dari kerak bumi. Hampir semua batu, pasir, tanah liat, dan tanah lainnya mengandung logam dalam berbagai bentuk. Logam ini juga dapat ditemukan pada tanaman, hewan, saluran air alami, pengerukan laut dalam, meteorit, dan bintang.
Aplikasi: Banyak industri menggunakan paduan titanium. Mereka menghargainya karena kepadatannya yang rendah dan kemampuannya untuk menahan suhu ekstrem. Anda dapat menemukannya di pesawat terbang, pesawat ruang angkasa, dan rudal. Tongkat golf, komputer laptop, sepeda, dan kruk semuanya mengandungnya.
Kondensor pembangkit listrik menggunakan titanium karena ketahanannya terhadap korosi. Ini juga membantu pabrik desalinasi. Selain itu, kondensor ini juga melindungi lambung kapal, kapal selam, dan struktur air asin lainnya. Ini berkat ketahanannya yang kuat terhadap korosi di air laut.
Logam titanium berikatan dengan baik dengan tulang. Jadi, prosedur pembedahan sering menggunakan titanium. Ini termasuk penggantian sendi, terutama sendi pinggul, dan implan gigi.
Titanium paling sering berguna dalam bentuk titanium (IV) oksida. Anda dapat menemukannya dalam berbagai macam produk, termasuk lukisan rumah, cat seniman, plastik, enamel, dan kertas. Karena menghambat radiasi UV mencapai kulit, tabir surya juga mengandung titanium.
Paladium
Sebagai salah satu dari empat logam mulia utama, paladium merupakan komoditas yang sangat fluktuatif, yang pergerakan harganya sangat dipengaruhi oleh permintaan konverter katalitik untuk kendaraan bermotor serta dinamika pasokan di sektor industri. Paladium tetap menjadi komponen penting dalam sistem pengendalian polusi untuk mobil dan truk.
Konverter katalitik mobil lebih banyak menggunakan paladium daripada bahan lainnya. Tambalan dan mahkota gigi tertentu, serta perhiasan. Laptop dan telepon genggam mengandung kapasitor keramik. Mereka menunjukkan salah satu cara untuk menggunakan paladium dalam elektronik. Produsen membuatnya dari lapisan paladium yang diapit di antara lapisan keramik.
Uranium
Ini adalah logam berat yang telah populer sebagai sumber energi terkonsentrasi selama lebih dari 60 tahun. Ini tersedia di sebagian besar batuan dalam jumlah 2 hingga 4 bagian per juta, dan sama melimpahnya dengan timah, tungsten, dan molibdenum di kerak bumi.
Aplikasi: Pembangkit listrik tenaga nuklir menggunakan uranium untuk menghasilkan energi sebagai bahan bakar nuklir. Para ilmuwan berfokus pada pembuatan elemen transuranium sintetis lainnya dari zat ini. Militer juga menggunakannya untuk menggerakkan kapal selam dan persenjataan nuklir.
Bismut
Unsur yang paling metalik dan paling sedikit dalam kelompok nitrogen adalah bismut (Bi). Bismut adalah logam yang keras, rapuh, dan berkilau dengan struktur kristal yang kasar. Warnanya-putih keabu-abuan dengan semburat kemerahan-membedakannya dari semua logam lainnya.
Aplikasi: Alarm dan alat pemadam kebakaran, serta sekering dan solder listrik, menggunakan bismut.
Ringkasan
Ilmu material tingkat lanjut terus mengeksplorasi dan mengembangkan paduan logam serta komposit baru untuk memenuhi tuntutan industri yang terus berkembang. Masa depan manufaktur bergantung pada bahan-bahan baru ini untuk mewujudkan efisiensi yang lebih tinggi, ketahanan terhadap suhu ekstrem, serta keberlanjutan yang lebih baik di berbagai sektor di seluruh dunia.
Tetapi artikel hari ini berfokus pada dua puluh logam yang paling sering digunakan orang di seluruh dunia. Kami telah mengkategorikannya ke dalam kelompok besi dan non-besi. Selain itu, kami juga telah menunjukkan aplikasi untuk masing-masing logam tersebut.