Apakah pedang bisa pecah?

Bisa, kalo pedangnya dari kaca, hehe. Gak deng. Serius sob, pedang besi/baja, bisa pecah gak ya?

Hmm.. ada yang aneh dari gambar ini. Besi kan harusnya bengkok, kok ini bisa pecah ya? Bisa terjadi di kehidupan nyata gak ya? (sumber: tvtropes.org)

Di kesempatan kali ini Chimp mau ngebahas gimana ceritanya nih baja yang ulet bisa jadi seperti kaca yang getas yang kalo dipukul bisa langsung ambyar byar byar! Nah buat Sobat Solid semua yang udah nonton Game of Thrones khususnya season 5 Ep 8 mungkin udah kebayang yaa gimana ambyarnya pedang dan kapak yang dipake Jhon Snow dan seorang Wildling saat bertarung dengan White Walkers di Hardhome, tapi untuknya ada valyrian steel yang nggak ambyar ketika nangkis senjatanya White Walkers yaaa hehe..

Adegan John Snow vs White Walkers (sumber: HBO, Game of Thrones Season 5 Eps. 8 “Hardhome”)

Oiya Sob, fenomena berubahnya sifat baja yang ulet jadi baja yang getas juga terjadi pada kehidupan sehari hari contohnya tuh pada peristiwa tenggelamnya Kapal Titanic pada April 1912 yang dalam tempo 2 jam 40 menit seluruh bagian kapal tersebut sudah tenggelam dan menelan korban sebanyak 1495 Jiwa dari total 2200 penumpang, serem banget yaa Sob! [2] Contoh lain dari fenomena penggetasan baja adalah terbelah duanya kapal S.S. Shenectady pada Januari 1943, padahal kapal ini tuh baru aja dibuat dan baru menyelesaikan satu kali uji coba pelayaran, lho Sob ditambah lagi kondisi cuaca saat itu yang lagi adem ayem gitu, nggak ada angin dan nggak ada ujan tetiba kreaaaaak…. tuh kapal retak kebagi dua untung kapalnya lagi kosong, Sob! [3]

(a) Kondisi lingkungan yang ekstrem dan cepatnya benturan menjadi penyebab kegagalan Kapal RMS Titanic (sumber: mentalfloss.com), (b) Kondisi lingkungan yang ekstrem dan banyaknya takikan menjadi penyebab kegagalan Kapal SS Schenetady (sumber: Y. Sumi, 2019. doi.org/10.1016/j.marstruc.2018.12.003)

Selain kedua contoh diatas ada banyak lagi peristiwa yang berkaitan dengan fenomena berubahnya baja yang ulet jadi getas kayak kaca contohnya itu gembo. Sering banget kan di film-film action sebelum ngebobol suatu brangkas gemboknya terlebih dahulu disemprotin liquid nitrogen yang tujuannya ngebuat si gemboknya tadi jadi getas dan gampang diancurin, gitu Sob.

Lalu kenapa sih bisa bisanya baja yang baik-baik jadi rese gitu?

Gini Sob penjelasannya, fenomena berubahnya baja yang ulet jadi getas kayak kaca itu nggak berlaku umum untuk setiap baja akan tetapi bergantung pada kemampuan baja tersebut dalam mempertahankan keuletannya itu sendiri (menyerap energi dari pembebanan yang diberikan). Nah kemampuan ini sering disebut sebagai ketahanan impak (Impact Strength). Ketahanan impak suatu material umumnya dipengaruhi oleh 3 hal, Sob! Yaitu: laju pembebanan yang cepat, adanya tegangan triaxial, dan temperature yang rendah. [6] Dari ketiga hal tersebut Chimp bakal berfokus pada temperature aja, Sob!

Semakin rendah temperature maka akan semikin kecil energi kinetic (pergerakan) dari suatu atom (sumber: www.tec-science.com/)

Sebelumnya Chimp mau kasih perumpamaan dulu nih Sob, ketika kita memukul es yang lagi diem diem bae dengan sangat cepat menggunakan palu, kira-kira apa yang terjadi dengan es diem diem bae tadi

Pasti pecah kan tuh es yaa, apalagi kalaa palu yang kita pake itu punyanya Thor hehe…

Nah sekarang jika kita memukul air yang tenang dengan kecepatan yang sama dan palu yang sama seperti kita memukul es tadi, kira-kira apa yang bakal terjadi dengan air yang tenang tadi?

Si air nggak mungkin pecah kayak es kan? Tapi dia bakal bergerak kesana kemari nggak karuan gitu hehe…

Pada temperature yang rendah pergerakan suatu particle/atom akan semakin kecil dan pada temperature absolute, 0 K suatu particle tidak lagi dapat bergerak [8]. Pergerakan particle/atom menjadi vital terhadap kekuatan ikatan antar dan inter particle/atomic tersebut. Jika kita kaitakan dengan perumpamaan tadi, suatu benda yang memiliki temperatur yang rendah, dalam hal ini adalah es yang ketika dipukul sangat cepat dengan menggunakan palu maka es tersebut akan langsung patah dan terpecah seperti kaca dikarenakan hanya mampu menyerap dan meneruskan sebagian kecil energi dari pembebanan yang dia terima. Lain halnya dengan benda yang memiliki temperatur lebih tinggi, dalam hal ini adalah air yang ketika dipukul sangat cepat dengan menggunakan palu maka air tersebut akan bergelombang dan bergerak dengan sangat cepat dalam rentang waktu tertentu. Hal ini menenjukan bahwa air mampu menyerap dan meneruskan seluruh energi dari pembebanan yang dia terima.

Sama halnya dengan baja ini sob, pada temperature yang rendah pergerakan atom atom penyusun baja akan semakin lambat yang berakibat pada rendahnya kemampuan baja tersebut dalam meneruskan energi yang diakibatkan oleh pembebanan yang diterimanya, sehingga baja tersebut hanya mampu menyerap dan meneruskan energi ke sekitarnya dalam jumlah yang relative kecil. Perambatan energi yang kecil akan teramati oleh mata kita dengan kecilnya deformasi plastis atau bahkan tidak adanya deformasi plastis pada baja tersebut alias si baja langsung ambyar kaya kaca gitu, Sob!

Pengaruh temperatur terhadap ketahanan material baja (sumber: W. Callister, 2018. ISBN: 978–1–119–40549–8)

Nah, rendahnya energi yang dapat diserap oleh suatu baja sebelum baja tersebut mengalami kegagalan seiring dengan rendahnya temperature ini berlaku secara umum, Sob! Baik untuk baja dengan struktur kristal FCC, HCP, ataupun BCC bahkan unsur paduan yang ditambahkan pada baja juga akan mempengaruhi ketahanan impak si baja tersebut. Contohnya si unsur karbon, Sob! Yang akan menurunkan ketahanan impak seiring dengan banyaknya unsur karbon yang terkandung dalam suatu baja, namun nggak semua unsur paduan bakal menurunkan ketahanan impak si baja ini yaa jadi ada juga yang memberikan efek peningkatan ketahanan impak suatu baja hehe.. [9]

Terakhir nih Chimp mau bagi tips buat Sobat Solid yang pengen jadi pesulap yang bisa ngancurin besi sekali pukul hehe… Tipsnya adalah si besi tadi udah dalam temperature yang sangat rendah yaaa misalnya -140 C yang terlebih dulu direndam dalam liquid nitrogen terus simsalabim besi yang ulet jadi bisa pecah kaya kaca deh hehe…

Penulis:
Bharus Mukhtarin (Teknik Material 2017)
Petrik Manuel Tua (Teknik Material 2019)

Referensi:
Referensi

[1]D. B. d. D. B. Weiss., Sutradara, Game of Throne Sesaon 5 Eps. 8 “Hardhome”. [Film]. HBO, 2015.
[2][Online]. Available: http://writing.engr.psu.edu/uer/bassett.html.
[3][Online]. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S095183391830073X .
[4][Online]. Available: https://www.mentalfloss.com/article/570490/titanic-ship-facts.
[5][Online]. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S095183391830073X .
[6] G. E. Dieter, Mechanical Metallurgy.
[7][Online]. Available: https://www.tec-science.com/thermodynamics/temperature/temperature-and-particle-motion/.
[8] [Online]. Available: https://en.wikipedia.org/wiki/Absolute_zero.
[9] W. D. Callister, Materials Science and Engineering. An Introduction.