MAKALAH
BAJA PADUAN (ALLOY STELL) Tugas Disusun oleh : Arbain (12.62.0022)
UNIVERSITA ISLAM KALIMANTAN (UNISKA) MUHAMMAD ARSYAD AL-BANJARI BANJARMASIN
Kata Pengantar Dengan mengucapkan puji syukur Alhamdulillah kepada Allah SWT, yang telah melimpahkan segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga kami dapat mengerjakan makalah Baja Paduan (Alloy Stell) ini dengan baik dan lancar. Kami berharap makalah ini dapat memberikan motivasi kepada para p ara mahasiswa-mahasiswi UNISKA Banjarmasin untuk lebih giat mempelajari dengan dalam hakekat yang terkandung dalam. Kami juga meminta maaf yang sebesar-besarnya apabila ada kekurangan, kesalahan bahkan kata-kata yang tidak berkenan di hati dan disisi lain kami sangat mengharapkan ada masukan baik kritik maupun saran dari saudara. Sehingga penyusun dapat memperbaiki apa yang jadi kekurangan kami karena tidak ada manusia yang sempurna kecuali Allah SWT. Akhir kata kami mengharapkan makalah ini banyak manfaatnya bagi kami sendiri khususnya maupun semua pihak pada umumnya.
Penyusun
i
DAFTAR ISI Contents Kata Pengantar ..................................................................................................................................
i
DAFTAR ISI .....................................................................................................................................
ii
BAB I .................................................................................................................................................
1
PENDAHULUAN .............................................................................................................................
1
Latar Belakang...............................................................................................................................
1
Tujuan .............................................................................................................................................
1
BAB II ................................................................................................................................................
2
PEMBAHASAN................................................................................................................................
2
Pengertian .......................................................................................................................................
2
Kandungan Atom Atau Unsur Kimia ..........................................................................................
2
Bentuk Struktur Mikro .................................................................................................................
3
Cara Pembuatan ............................................................................................................................
4
Klasifikasi Baja Paduan ................................................................................................................
8
Sifat-sifat Teknis Bahan ..............................................................................................................
13
Contoh Penggunaan/Aplikasi di Bidang Teknik Pertanian/Teknik Mesin ............................ 17 Standarisasi Dan Pengkodean ....................................................................................................
18
Bentuk,Ukuran,dan Harga Yang Ada Di Pasar........................................................................
20
BAB III ............................................................................................................................................
21
PENUTUP .......................................................................................................................................
21
Kesimpulan ...................................................................................................................................
21
Daftar Pustaka .............................................................................................................................
22
ii
BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang
Tujuan
1
BAB II PEMBAHASAN Pengertian Baja dikatakan padu jika kompesisi unsur-unsur paduannya secara khusus, bukan baja karbon biasa yang terdiri dari unsur silisium dan mangan. Baja paduan semakin banyak digunakan.Unsur yang paling banyak digunakan untuk baja paduan, p aduan, yaitu: Cr,Mn, Si, Ni, W, Mo, Ti, Al, Cu, Nb dan Zr. Penambahan unsur-unsur lain dalam baja karbon dapat dilakukan dengan satu atau lebih unsur, tergantung dari karakteristik atau sifat khusus yang dikehendaki. Baja ini memiliki lebih kekuatan, kekerasan, kekerasan panas, memakai perlawanan, kemampukerasan, atau ketangguhan dibandingkan dengan baja karbon. However, they may require heat treatment to achieve such properties.
Kandungan Atom Atau Unsur Kimia Unsur paduan ditambahkan untuk mencapai sifat tertentu dalam materi. Sebagai pedoman, unsur paduan ditambahkan dalam persentase lebih rendah (kurang dari 5%) untuk meningkatkan kekuatan atau kekerasan, atau dalam persentase yang lebih besar (lebih dari 5%) untuk mencapai sifat-sifat khusus, seperti ketahanan korosi atau suhu ekstrim stabilitas. Mangan(Mg), silicon(Si), atau aluminium(Al) ditambahkan selama pembuatan baja proses untuk menghilangkan oksigen terlarut dari lelehan. Mangan, silikon, nikel, dan tembaga ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dengan membentuk larutan padat di ferit. Kromium, vanadium, molibdenum, dan tungsten meningkatkan kekuatan dengan membentuk fase kedua-karbida. Nikel kedua-karbida. Nikel dan tembaga meningkatkan ketahanan korosi ko rosi dalam jumlah kecil. Molibdenum membantu untuk melawan embrittlement. Zirconium, cerium, dan kalsium meningkatkan ketangguhan dengan mengendalikan bentuk inklusi. Mangan sulfida, timbal, bismut, selenium, dan telurium-mesin meningkat. Elemen paduan cenderung yang baik untuk membentuk senyawa atau karbida. Nikel sangat larut dalam ferit, sehingga membentuk senyawa, biasanya Ni 3 Al. Aluminium larut dalam ferit dan membentuk senyawa Al 2 O 3 dan AlN. Silikon juga sangat larut dan biasanya membentuk senyawa SiO 2 • M x O y. Mangan kebanyakan larut dalam membentuk senyawa ferit Mns, MnO • SiO 2, tetapi juga akan membentuk karbida dalam bentuk (Fe, Mn) 3 C. Bentuk kromium partisi antara fasa ferit dan karbida di baja, membentuk (Fe, Cr 3) C, Cr 7 C 3, dan Cr 23 C 6. Jenis bentuk kromium karbida yang tergantung pada jumlah karbon dan jenis-jenis elemen paduan hadir. Tungsten dan molibdenum membentuk karbida jika ada karbon yang cukup dan tidak adanya unsurunsur pembentuk karbida kuat (yaitu titanium & niobium), mereka membentuk karbida Mo 2 C dan W 2 C, masing-masing. Vanadium, titanium, dan niobium karbida unsur-unsur kuat yang membentuk karbida V 3 C 3, TiC, dan NIC satu demi satu.
2
Unsur paduan juga memiliki mempengaruhi pada suhu eutektoid baja. Mangan dan nikel eutektoid menurunkan suhu dan dikenal sebagai unsur menstabilkan austenit. Cukup dengan elemen-elemen ini pada struktur austenitik dapat diperoleh pada suhu kamar. Elemen pembentukan karbida eutektoid menaikkan suhu; elemen ini dikenal sebagai unsur menstabilkan ferit.
Bentuk Struktur Mikro Baja secara umum memiliki struktur mikro berupa ferit, dan pearlite. Ada beberapa perbedaan struktur mikro yang disebabkan oleh konsentrasi karbon pasa masing masing campuran, Fasa-fasa padat yang ada didalam baja : Ferit (alpha) : merupakan sel satuan (susunan atom-atom yang paling kecil dan teratur) berupa Body Centered Cubic (BCC= kubus pusat badan), Ferit ini mempunyai sifat magnetis, agak ulet, dan agak kuat. Autenit : merupakan sel satuan yang berupa Face Centered Cubic (FCC = kubus pusat muka), Austenit ini mempunyai sifat Non magnetis, dan ulet. Sementid (besi karbida) : merupakan sel satuan yang berupa orthorombik, Sementid ini mempunyai sifat keras dan getas. Perlit : merupakan campuran fasa ferit dan sementid sehingga mempunyai sifat kuat. Delta : merupakan sel satuan yang berupa Body Centered Cubic (BCC=kubus pusat badan) High Speed Steel (HSS) merupakan salah satu bagian dari Tool steel dengan kararakteristik mampu mempertahankan nilai kekerasan pada suhu 300~700 derajat celcius. Selain itu material HSS juga memeliki kadar karbon yang relative lebih tinggi dibandingkan material tool steel lainnya yaitu berkisar 1.5~2.0% C. Unsur-unsur paduan utama yang terdapat dalam material HSS yang akan membentuk karbida yaitu Tungsten, Molybdenum, Vanadium. Chromium. Unsur Nickel dan Manganese tidak terlalu banyak digunakan yaitu berkisar 0.2~0.5%. Penambahan Cobalt, Boron, Niobium merupakan salah satu alternatif untuk meningkatkan kinerja material HSS. Material HSS bisa di hasilkan melalui proses pengecoran atau proses metalurgi serbuk. Berikut ini saya tampilkan beberapa struktur mikro material HSS hasil proses pengecoran dengan menggunakan etsa Murakami dengan perbesaran 500X, mikroskop Olympus GX51 Inverted GX51 Inverted Type
3
Cara Pembuatan 1. Proses dalam Dapur Tinggi
Prinsip dari proses dapur tinggi adalah prinsip reduksi. Pada proses ini zat karbon monoksida dapat menyerap zat asam dari ikatan-ikatan besi zat asam pada suhu tinggi. Pada pembakaran suhu tinggi + 18000 C dengan udara panas,maka dihasilkan suhu yang dapat menyelenggarakan reduksi tersebut. Agar tidak terjadi pembuntuan karena proses berlangsung maka diberi batu kapur sebagai bahan tambahan. Bahan tambahan bersifat asam apabila bijih besinya mempunyai sifat basa dan sebaliknya bahan tambahan diberikan yang bersifat b ersifat basa apabila bijih besi bersifat asam. Gas yang terbentuk dalam dapur tinggi selanjutnya dialirkan keluar melalui bagian atas dan ke dalam pemanas udara. Terak yang menetes ke bawah melindungi besi kasar dari oksida oleh udara panas yang dimasukkan, terak ini kemudian dipisahkan. Proses reduksi di dalam dapur tinggi tersebut berlangsung sebagai b erikut: Zat arang dari kokas terbakar menurut reaksi :
4
C+O2
CO2
sebagian dari CO2 bersama dengan berada ditempat yang lebih atas yaitu gas CO. CO + C
zat
arang
membentuk
zat
yang
2CO
Di bagian bagian atas dapur tinggi pada suhu 300 sampai 800 C oksid besi yang lebih tinggi diubah menjadi oksid yang lebih rendah oleh reduksi tidak langsung dengan CO tersebut menurut prinsip : Fe O + CO
2FeO+CO
Pada waktu proses berlangsung muatan turun ke bawah dan terjadi reduksi tidak langsung menurut prinsip : FeO+CO
FeO+CO2
Reduksi ini disebut tidak langsung karena bukan zat arang murni yang mereduksi melainkan persenyawaan zat arang dengan oksigen. sEdangkan reduksi langsung terjadi pada bagian yang terpanas dari dapur, yaitu langsung di atas pipa pengembus. Reduksi ini berlangsung sebagai berikut. FeO+C
Fe+CO
CO yang terbentuk itulah yang naik ke atas untuk mengadakan reduksi tidak langsung tadi. Setiap 4 sampai 6 jam dapur tinggi dicerat, pertama dikeluarkan teraknya dan baru kemudian k emudian besi. b esi. Besi yang keluar kelua r dari dapur tinggi disebut besi kasar atau besi mentah yang digunakan untuk membuat baja pada dapur pengolahan baja atau dituang menjadi balok-balok tuangan yang dikirimkan pada pabrik pabrik pembuatan baja sebagai bahan baku. Besi cair dicerat dan dituang menjadi besi kasar dalam bentuk balok-balok besi kasar yang digunakan sebagai bahan ancuran untuk pembuatan besi tuang (di dalam dapur kubah) atau masih dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian pembuatan baja (dapur Siemen Martin). Terak yang keluar dari dapur tinggi dapat pula dimanfaatkan menjadi bahanpembuatan pasir terak atau wol terak sebagai bahan isolasi atau sebagai bahan campuran semen. Besi cair yang dihasilkan dari proses dapur tinggi sebelum dituang
5
menjadi balok besin kasar sebagai bahan ancuran di pabrik penuangan, perlu dicampur dahulu di dalam bak pencampur agar kualitas dan susunannya seragam. Dalam bak pencampur dikumpulkan besi kasar cair dari bermacam-macam dapur tinggi yang ada untuk un tuk mendapatkan besi kasar cair yang sama dan merata. Untuk menghasilkan besi kasar yang sedikit mengandung belerang di dalam bak pencampur tersebut dipanaskan lagi menggunakan gas dapur tinggi. 2. Proses Peleburan Baja
Pada gambar 3 dan 4 ditunjukkan proses peleburan baja dengan menggunakan bahan baku berupa besi kasar (pig iron) atau berupa besi spons (sponge iron). Disampin itu bahan baku lainnya yang biasanya digunakan adalah skrap baja dan bahan-bahan penambah seperti ingot ferosilikon, feromangan dan batu kapur. Proses peleburan dapat dilakukan pada tungku BOF (Basic Oxygen Furnace) atau pada tungku busur listrik (Electric Arc Furnace atau disingkat EAF ). Tanpa memperhatikan tungku atau proses yang diterapkan, proses peleburan baja pada umumnya mempunyai tiga tujuan utama, yaitu : mengurangi sebanyak mungkin bahan-bahan impuritas mengurangi sebanyak mungkin bahan-bahan impuritas. yang mengatur kadar karbon agar sesuai dengan tingkat grade/spesifikasi baja diinginkan. menambah elemen-elemen pemadu yang diinginkan. 3. Proses Peleburan Baja Dengan BOF
Proses ini termasuk proses yang paling baru dalm d alm industri pembuatan baja. Gambar sketsa dari tungku ini ditunjukkan dalam gambar 7. Terlihat bahwa dalam gambar tersebut bahwa konstruksi BOF relatif sederhana, bagian luarnya dibuat dari pelat baja sedangkan dinding bagian dalamnya dibuat dari bata tahan api (firebrick). Kapasitas BOF ini biasanya bervariasi antara 35 ton sampai dengan 200 ton. Bahan-bahan utama yang digunakan dalam proses peleburan dengan BOF adalah : besi kasar cair (65-85%), skrap baja (15-35%), (15 -35%), batu kapur dan gas oksigen (kemurnian 99,5%). Keunggulan proses BOF dibandingkan proses pembuatan baja lainnya adalah dari segi waktu peleburannya yang relatif singkat yaitu hanya berkisar sekitar 60 menit untuk setiap proses peleburan. Tingkat efisiensi yang demikian tinggi dari BOF ini disebabkan oleh pemakaian gas oksigen dengan kemurnian yang tinggi sebagai gas oksidator utama untuk memurnikan baja. Gas oksigen dialirkan ke dalam tungku melalui pipa pengalir (oxygen lance) dan bereaksi dengan cairan logam di dalam
6
tungku. Gas oksigen akan mengikat karbon dari besi kasar berangsur-angsur turun sampai mencapai tingkat baja yang dibuat. Disamping itu, selama proses oksidasi berlangsung terjadi panas yang tinggi sehingga dapat menaikkan temperatur logam cair sampai diatas 1650 oC. Pada saat oksidasi berlangsung, ke dalam tungku ditambahkan batu kapur. Batu kapur tersebut kemudian mencair dan bercampur dengan bahan-bahan impuritas (termasuk bahan-bahan yang teroksidasi) membentuk terak yang yang terapung diatas baja cair. Bila proses oksidasi selesai maka aliran oksigen dihentikan dan pipa pengalir oksigen diangkat/dikeluarkan dari tungku. Tungku BOF kemudian dimiringkan dan benda uji dari baja cair diambil untuk dilakukan analisa komposisi kimia. Bila komposisi kimia telah tercapai maka dilakukan penuangan (tapping). Penuangan tersebut dilakukan ketika temperatur baja cair sekitar 1600 oC. Penuangan dilakukan dengan memiringkan perlahan- lahan sehingga cairan baja akan tertuang masuk kedalam ladel. Di dalam ladel biasanya dilakukan skimming untuk membersihkan terak dari permukaan baja cair dan proses perlakuan logam cair (metal treatment). Metal treatment tersebut terdiri dari proses pengurangan impuritas dan penambahan elemen-elemen pemadu atau lainnya dengan maksud untuk memperbaiki kualitas baja cair sebelum dituang ke dalam cetakan. 4. Proses Peleburan Baja Dengan EAF
Proses peleburan dalam EAF ini menggunakan energi listrik. Konstruksi tungku ini ditunjukkan dalam gambar 8. Panas dihasilkan dari busur listrik yang terjadi pada ujung bawah dari elektroda. Energi panas yang terjadi sangat tergantung pada jarak antara elektroda dengan muatan logam di dalam tungku. Bahan elektroda biasanya dibuat dari karbon atau grafit. Kapasitas tungku EAF ini dapat berkisar antara 2 - 200 ton dengan waktu peleburannya berkisar antara 3 - 6 jam. Bahan baku yang dilebur biasanya berupa besi spons (sponge iron) yang dicampur dengan skrap baja. Penggunaan besi spons dimaksudkan untuk menghasilkan kualitas baja yang lebih baik. Tetapi dalam banyak hal (terutama untuk pertimbangan biaya) bahan baku yang dilebur seluruhnya berupa skrap baja, karena skrap baja lebih murah dibandingkan dengan besi spons. Disamping bahan baku diatas, seperti halnya pada proses BOF, bahan-bahan lainnya yang ditambahkan pada EAF adalah batu kapur, ferosilikon, feromangan, dan lain-lain dengan maksud yang sama pula. Proses basa dan asam dapat diterapkan dalam EAF. Untuk pembuatan baja berupa produk cor maka biasanya digunakan proses asam, sedangkan untuk pembuatan baja spesial biasanya digunakan proses basa.
7
Peleburan baja dengan EAF ini dapat menghasilkan kualitas baja yang lebih baik karena tidak terjadi kontaminasi oleh bahan bakar atau gas yang digunakan untuk proses pemanasannya.
Klasifikasi Baja Paduan 1. Berdasarkan persentase paduannya 1. Baja paduan rendah (low alloy steel)
Baja paduan rendah biasanya digunakan untuk mencapai hardenability lebih baik, yang pada gilirannya akan meningkatkan sifat mekanis lainnya. Mereka juga digunakan untuk meningkatkan ketahanan korosi dalam kondisi lingkungan tertentu. Dengan menengah ke tingkat karbon tinggi, baja paduan rendah sulit untuk las. Menurunkan kandungan karbon pada kisaran 0,10% menjadi 0,30%, bersama dengan beberapa pengurangan elemen paduan, meningkatkan weldability dan sifat mampu bentuk baja dengan tetap menjaga kekuatannya. Seperti logam digolongkan sebagai baja paduan rendah kekuatan tinggi. Baja paduan rendah dikelompokan menjadi 3 yaitu:
Baja karbon rendah (low (low carbon steel ) machine, machinery dan mild steel
– 0,05 % - 0,30% C. Sifatnya mudah ditempa dan mudah di mesin. Penggunaannya:
8
– 0,05 % - 0,20 % C : automobile bodies, buildings, pipes, chains, rivets, screws, nails. nails.
– 0,20 % - 0,30 % C : gears, shafts, bolts, forgings, bridges, buildings.
Baja karbon menengah (medium (medium carbon steel )
– Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah. – Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong. Penggunaan: – 0,30 % - 0,40 % C : connecting rods, crank pins, axles. screwdrivers. – 0,40 % - 0,50 % C : car axles, crankshafts, rails, boilers, auger bits, screwdrivers.
– 0,50 % - 0,60 % C : hammers dan sledges.
Baja karbon tinggi (high (high carbon steel ) tool steel
– Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong. Kandungan 0,60 % - 1,50 % C Penggunaan
– screw drivers, blacksmiths hummers, tables knives, screws, hammers, vise jaws, knives, drills. drills. tools for turning brass and wood, reamers, reamers, tools for turning hard metals, saws for cutting steel, wire drawing dies, fine cutters. cutters.
σ p = kekuatan patah, σu = kekuatan tarik maksimum, σy = kekuatan luluh, ef = regangan sebelum patah, x = titik patah, YP = titik luluh 2. Baja paduan tinggi
9
Baja paduan tinggi terdiri dari baja tahan karat atau disebut dengan stainless steel dan baja tahan panas. Baja ini memiliki ketahanan korosi yang baik, terutama pada kondisi atmosfer. Unsur utama yang meningkatkan korosi adalah Cr dengan komposisi paling sedikit 11%(berat). Ketahanan korosi dapat juga ditingkatkan dengan penambahan unsur Ni dan Mo. Baja tahan karat dibagi menjadi tiga kelas utama yaitu jenis martensitik, feritik, dan austenitik. jenis martensitik dapat dikeraskan dengan den gan menghasilkan fasa martensit. baja tahan karat austenitik memiliki fasa y (austenit) FCC baik pada temperatur tinggi hingga temperatur kamar. Sedangkan jenis feritik terdiri dari fasa ferrit (a) BCC. Untuk jenis austenitik dan feritik dapat dikeraskan dengan pengerjaan dingin (cold working). Jenis Feritik dan Martensitik bersifat magnetis sedangkan jenis austenitik tidak magnetis. Sumber lain menyebutkan: a. L ow alloy steel (baja paduan rendah), jika elemen paduannya ≤ 2,5 % b. M edi 2,5 – 10 10 % edi um al loy stee steel l (baja paduan sedang), jika elemen paduannya 2,5 – c. H igh all oy ste stee el (baja paduan tinggi), jika elemen paduannya > 10 %
2. Berdasarkan jumlah komponennya:
a) Baja tiga komponen Terdiri satu unsur pemadu dalam penambahan Fe dan C. b) Baja empat komponen atau lebih Terdiri dua unsur atau lebih pemadu dalam penambahan Fe dan C. Sebagai contoh baja paduan yang terdiri: 0,35% C, 1% Cr,3% Ni dan 1% Mo. 3. Berdasarkan strukturnya: Baja pearlit (sorbit dan troostit)
Unsur-unsur paduan relatif kecil maximum 5% Baja ini mampu dimesin, sifat mekaniknya meningkat oleh heat treatment ( treatment (hardening &tempering ) Baja martensit Unsur pemadunya lebih dari 5 %, sangat san gat keras dan sukar dimesin Baja austenit Terdiri dari 10 – 30% unsur pemadu tertentu (Ni, Mn atau CO) Misalnya : Baja tahan karat (Stainless (Stainless steel ), ), nonmagnetic dan baja tahan panas (heat (heat resistant steel ). ). Baja ferrit Terdiri dari sejumlah besar unsur pemadu (Cr, W atau Si) tetapi karbonnya rendah. Tidak dapat dikeraskan.
10
Karbid atau ledeburit
Terdiri sejumlah karbon dan unsur-unsur pembentuk karbid (Cr, W, Mn, Ti, Zr).
4. Berdasarkan penggunaan dan sifat-sifatnya
a. Baja konstruksi ( structural structural steel ) Dibedakan lagi menjadi tiga golongan tergantung persentase unsur pemadunya, yaitu baja paduan rendah (maksimum 2 %), baja paduan menengah (2(2 - 5 %), baja paduan tinggi (lebih dari 5 %). Sesudah di-heat di-heat treatment baja jenis ini sifat-sifat mekaniknya lebih baik dari pada baja karbon biasa. b. Baja perkakas (tool (tool steel ) Dipakai untuk alat-alat potong, komposisinya tergantung bahan dan tebal benda yang dipotong/disayat,kecepatan potong, suhu kerja. Baja paduan jenis ini dibedakan lagi menjadi dua golongan, yaitu baja perkakas paduan rendah (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 250 °C) dan baja perkakas paduan tinggi (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 600°C). Biasanya terdiri dari 0,8% C, 18% W, 4% Cr, dan 1% V, atau terdiri dari 0,9% C, C , 9 W, 4% Cr dan 2-2,5% V. c. Baja dengan sifat fisik khusus Dibedakan lagi menjadi tiga golongan, yaitu baja tahan karat (mengandung 0,10,45% C dan 12-14% Cr), baja tahan panas (yang mengandung 12-14% Cr tahan o hingga suhu 750-800 C, sementara yang mengandung 15-17% Cr tahan hingga suhu o 850-1000 C), dan baja tahan pakai pada suhu tinggi (ada yang terdiri dari 23-27% Cr, 18-21% Ni, 2-3% Si, ada yang terdiri dari 13-15% Cr, 13-15% Ni, yang lainnya terdiri dari 2-2,7% W, 0,25-0,4% Mo, 0,4-0,5% C ). d. Baja paduan istimewa Baja paduan istimewa lainnya terdiri 35-44% Ni dan 0,35% C,memiliki koefisien muai yang rendah yaitu : Invar : memiliki koefisien muai sama dengan nol pada suhu 0 – 100 °C, digunakan untuk alat ukur presisi. Platinite : memiliki koefisien muai seperti glass seperti glass,, sebagai pengganti platina. Elinvar : memiliki modulus elastisitet tak berubah pada suhu 50°C sampai 100°C. Digunakan untuk pegas arloji dan berbagai alat ukur fisika.
e. Baja Paduan dengan Sifat Khusus Baja Tahan Karat (Stainless (Stainless Steel ) Sifatnya antara lain: – Memiliki daya tahan yang baik terhadap panas, karat dan goresan/gesekan
11
Tahan temperature rendah maupun tinggi Memiliki kekuatan besar dengan massa yang kecil Keras, liat, densitasnya besar dan permukaannya tahan aus Tahan terhadap oksidasi Kuat dan dapat ditempa Mudah dibersihkan Mengkilat dan tampak menarik High Strength Low Alloy Steel (HSLA) Steel (HSLA) Sifat dari HSLA adalah memiliki tensile strength yang tinggi, anti bocor, tahan terhadap abrasi, mudah dibentuk, tahan terhadap korosi, ulet, sifat mampu mesin yang baik dan sifat mampu las yang tinggi (weldability). Untuk mendapatkan sifatsifat di atas maka baja ini diproses secara khusus dengan menambahkan unsur-unsur seperti: tembaga (Cu), nikel (Ni), Chromium (Cr), Molybdenum (Mo), Vanadium (Va) dan Columbium. Baja Perkakas (Tool (Tool Steel ) Sifat-sifat yang harus dimiliki oleh baja perkakas adalah tahan pakai, tajam atau mudah diasah, tahan panas, kuat dan ulet. Kelompok dari tool steel berdasarkan unsur paduan dan proses pengerjaan panas yang diberikan antara lain: Later hardening atau carbon tool steel (ditandai steel (ditandai dengan tipe W oleh AISI), Shock – Later hardening resisting (Tipe S), memiliki sifat kuat dan ulet dan tahan terhadap beban kejut dan repeat loading. Banyak dipakai untuk pahat, palu dan pisau. – Cool work tool steel , diperoleh dengan proses hardening dengan pendinginan yang berbeda-beda. Tipe O dijelaskan dengan mendinginkan pada minyak sedangkan tipe A dan D didinginkan di udara. – Hot Work Steel (tipe H), mula-mula dipanaskan hingga (300 – 500) ºC dan didinginkan perlahan-lahan, karena baja ini banyak mengandung tungsten dan molybdenum sehingga sifatnya keras. steel (tipe T dan M), merupakan hasil paduan baja dengan tungsten – High speed steel (tipe dan molybdenum tanpa dilunakkan. Dengan sifatnya yang tidak mudah tumpul dan tahan panas tetapi tidak tahan kejut. – Campuran carbon-tungsten (tipe F), sifatnya adalah keras tapi tidak tahan aus dan tidak cocok untuk beban dinamis serta untuk pemakaian pada temperatur tinggi.
– – – – – – –
5. Klasifikasi lain antara lain :
a. Menurut penggunaannya: Baja konstruksi ( structural structural steel ), ), mengandung karbon kurang dari 0,7 % C. Baja perkakas (tool (tool steel ), ), mengandung karbon lebih dari 0,7 % C. b. Baja dengan sifat fisik dan kimia khusus: Baja tahan garam (acid-resisting (acid-resisting steel )
12
Baja tahan panas (heat (heat resistant steel ) Baja tanpa sisik (non (non scaling steel ) Electric steel Magnetic steel Non magnetic steel Baja tahan pakai (wear (wear resisting steel ) Baja tahan karat/korosi c. Dengan mengkombinasikan dua klasifikasi baja menurut kegunaan dan komposisi kimia maka diperoleh lima kelompok baja yaitu: Baja karbon konstruksi (carbon (carbon structural steel ) Baja karbon perkakas (carbon (carbon tool steel ) Baja paduan konstruksi ( Alloyed Alloyed structural steel ) Baja paduan perkakas ( Alloyed Alloyed tool steel ) Baja konstruksi paduan tinggi ( Highly Highly alloy structural steel ) d. Selain itu baja juga diklasifisikan menurut kualitas: Baja kualitas biasa Baja kualitas baik Baja kualitas tinggi
Sifat-sifat Teknis Bahan a) Sifat Mekanis Baja Paduan Baja paduan merupakan campuran dari baja dan beberapa jenis logam lainnya dengan tujuan untuk memperbaiki sifat baja karon yang relatif mudah berkarat dan getas bila kadar karbonnya tinggi. Selain itu, penambahan unsur paduan juga bertujuan untuk memperbaiki sifat mekanik diantaranya:
Kekuatan Kekuatan merupakan kemampuan suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk di bawah tekanan. Penambahan logam (Ni, Cr, Molibdenum) dengan komposisi sesuai akan menambah kekuatan baja, sebab Ni dan Cr yang ditambahkan akan masuk ke susunan atom dan menggantikan berapa atom C. Penambahan tersebut dapat meningkatkan kekuatan sampai lima kali lipat. Elasisitas Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan unuk kembali ke bentuk semula setelah pembebanan ditiadakan atau dilepas. Modulus elastisitas merupakan indikator dari sifat elastis. Adanya penambahan logam
13
pada baja akan meningkatkan kemampuan elastisitasnya dengan nilai modulus elastisitas yang lebih besar dari sebelumnya. Berikut beberapa logam dan nilai modulus elastisitasnya jika ditambahkan pada baja:
Batas mulur (Plastisitas) Efek utama elemen paduan utama untuk baja Elemen
Persentas e
[8]
Fungsi utama
Aluminium
0.95 – 1. 1.
Paduan unsur dalam nitriding baja nitriding baja
Bismut
- --
Meningkatkan mesin
Boron
0.001 – 0.003
Powerfull agen kemampukerasan
0.5 – 2
Naik kemampukerasan
4 – 18 18
Tahan Korosi
Tembaga
0.1 – 0.4 0.4
Tahan Korosi
Molybdenum
0.2 – 5
Kromium
Nikel
Silicon
2 – 5
Toughener Toughener
12 – 20 20
Tahan terhadap Korosi
0.2 – 0.7 0.7
Meningkatkan kekuatan
2
Spring Baja
Persentase tinggi Belerang
0.08 – 0.15 0.15
Titanium
-
Tungsten
-
Vanadium
Stabil karbida; menghambat pertumbuhan pertumbuhan butir
0.15
Memperbaiki sifat-sifat magnetik mesin bebas properti Perbaikan karbon dalam partikel inert; mengurangi kekerasan di krom martensit baja Kekerasan pada temperatur tinggi Stabil karbida; meningkatkan kekuatan sementara tetap mempertahankan keuletan; mempromosikan struktur butir halus
14
Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan untukberubah bentuk secara permanen setelah diberi beban. Logam yang ditambahkan berupa nikel, vanadium, titanium, tungsten, chrome dsb akan meningkatkan nilai batas mulur. Hal tersebut disebabkan dengan penambahan logam yang yang memiliki batas mulur tinggi akan menghasilkan baja paduan yang batas mulurnya tinggi pula.
Kekuatan Tarik Kekuatan tarik adalah kemampuan suatu material untuk menahan tarikan dua gaya yang saling berlawanan arah dan segaris. Logam Ni dan Cr merupakan bahan yang biasa ditambahankan untuk meningkatkan kemampuan menahan tariakan, selain sebagai penambah kekutan tekan. Keuletan Keuletan adalah kemampuan suatu material untuk diregang atau ditekuk secara permanent tanpa mengakibatkan pecah atau patah. Baja dengan kandungan karbon rendah memiliki keuletan yang tinggi, sehingga dengan paduan logam lain kadar
15
karbonnya akan turun. Selain itu, kandungan fosfor pada baja paduan yang rendah akan meningkatkan keuletannya.
Tahan aus Tahan aus merupakan. Paduan logam yang digunakan untuk meningkatkan kemampuan tahan aus diantaranya nikel, chrom, dan vanadium.
Gambar Kurva Tegangan dan Regangan (baja paduan AISI 4.140)
a) Sifat Pengaruh Lingkungan Korosi merupakan proses elektrokimia yang terjadi pada logam dan tidak dapat dihindari karena merupakan suatu proses alamiah. Berbagai faktor yang dapat menyebabkan terjadinya korosi, yaitu: sifat logam, yang meliputi perbedaan potensial, ketidakmurnian, unsur paduan, perlakuan panas yang dialami, dan tegangan, serta faktor lingkungan yang meliputi udara, temperatur, mikroorganisme. Baja paduan akan memiliki ketahanan terhadap korosi jika dicampur dengan Tembaga yang berkisar 0,5-1,5% tembaga pada 99,95-99,85 % Fe, dengan Chromium, atau dicampur dengan Nikel. Baja Paduan tahan terhadap perubahan suhu, ini berarti sifat fisisnya tidak banyak berubah.
Penambahan Molibdenum akan memperbaiki baja menjadi tahan terhadap suhu tinggi,liat dan kuat
16
Penambahan Wolfram dan penambahan Kobalt juga memberikan pengaruh yang sama seperti pada penambahan Molibdenum yaitu membuat baja paduan tahan terhadap suhu tinggi
Contoh Penggunaan/Aplikasi di Bidang Teknik Pertanian/Teknik Mesin 1. Baja karbon rendah / low carbon steel / mild stell : stell : Kandungan C = 0.1 – 0.1 – 0.2% 0.2%
Penggunaan untuk bahan konstruksi, seperti :
Besi plat
Besi strip
Besi siku
Besi beton, dll Kandungan C = 0.2 -0.3%
Digunakan untuk bahan pembuatan :
Mur
Baut
Paku keling
Baja tempa, dll 2. Baja karbon sedang / medium steel : steel :
0.3 – 0.5% 0.5% Kandungan C = 0.3 – Digunakan untuk bahan pembuatan :
Pipa
Kawat
Baja tempa, dll 0.5 – 0.7% 0.7% Kandungan C = 0.5 –
Digunakan untuk bahan pembuatan :
Per (pegas)
Tambang baja
Kepala martil, dll 3. Baja karbon tinggi / high carbon steel : steel :
0.7 – 0.9% 0.9% Kandungan C = 0.7 – Digunakan untuk bahan pembuatan :
17
Per (pegas)
Mata pahat kayu
Mata gergaji kayu
Mata serutan kayu, dll Kandungan C = 0.9 – 0.9 – 1.1% 1.1%
Digunakan untuk bahan pembuatan :
Mata pahat besi
Pelubang (pumcher)
Tap
Snei
Bahan pembuat poros, dll 1.1 – 1.4% 1.4% Kandungan C = 1.1 –
Digunakan untuk bahan pembuatan :
Silet
Gergaji besi
Kikir
Tap
Snei, dll
Standarisasi Dan Pengkodean Standardisasi adalah proses merumuskan, merevisi, menetapkan, dan menerapkan standar, dilaksanakan secara tertib dan kerjasama dengan semua pihak. Standar Nasional Indonesia adalah standar yang ditetapkan oleh instansi teknis setelah mendapat persetujuan dari Dewan Standardisasi Nasional, dan berlaku secara nasional di Indonesia. Struktur penomoran SNI terdiri atas serangkaian kode dengan arti tertentu yaitu berupa kode SNI, nomor unik, nomor bagian dan nomor seksi, serta tahun penetapan. Kode SNI menyatakan bahwa dokumen tersebut adalah Standar Nasional Indonesia. Sedangkan nomor unik adalah identifikasi dari suatu standar tertentu yang jumlah digitnya sesuai kebutuhan, minimal 4 digit dan diawali dengan angka 0. Nomor bagian merupakan identifikasi yang menunjukan nomor urutbagian dari suatu standar yang mempunyai bagian. Nomor seksi merupakan identifikasi yang menunjukan nomor urut seksi dari suatu standar bagian tertentu.
18
Selain standarisasi nasional ada pula standarisasi dari Jepang yang biasa di singkat dengan JIS( Japan Industrial Standart ) dan dari Amerika seperti ASTM ( American Society for Testing Materials ), AISI (Americal Iron and Steel Institute) dan dari berbagai Negara lain. Ada beberapa tipe standarisasi yang umumnya digunakan pada baja, termasuk baja karbon, diantaranya adalah :
AISI (American Iron Steel Institute).
SAE (Society for Automotive Engineering).
JIS (Japanese Industrial Standard).
SNI (Standar Nasional Indonesia).
A. AISI-SAE
Standarisasi dengan sistem AISI dan juga SAE merupakan tipe standarisasi dengan berdasarkan pada susunan atau komposisi kimia yang ada dalam suatu baja. Ada beberapa ketentuan dalam Standarisasi baja berdasarkan AISI atau SAE, yaitu : Dinyatakan dengan 4 atau 5 angka:
1.
Angka pertama menunjukkan jenis baja.
2.
Angka kedua menunjukkan: a. Kadar unsur paduan untuk baja paduan sederhana. b. Modifikasi jenis baja paduan untuk baja paduan yang kompleks.
3.
Dua angka atau tiga angka terakhir menunjukkan kadar karbon perseratus persen.
4.
Bila terdapat huruf di depan angka maka huruf tersebut menunjukkan proses pembuatan bajanya.
Contoh standarisasi Baja karbon dengan AISI-SAE : SAE 1045, berarti : Angka 1 : Baja Karbon
alloy (tidak (tidak ada) Angka 0 : Persentase bahan alloy Angka 45 : Kadar karbon (0.45% Karbon)
19
B. JIS (Japanese Industrial Standard)
Standarisasi dengan sistem JIS merupakan salah satu tipe standarisasi atas dasar aplikasi produksi dan grade (kualifikasi untuk aplikasi tertentu). JIS standard dikembangkan oleh Japanese Industrial Standards Comitee yang merupakan bagian dari Kementrian Industri dan Perdagangan Internasional di Tokyo. Sama halnya dengan standarisasi AISI-SAE, standarisasi JIS juga mempunyai beberapa ketentuan, diantaranya : 1. Diawali dengan SS atau G dan diikuti dengan bilangan yang menunjukkan kekuatan tarik minimum dalam kg/mm2 2.
Diawali dengan S dan diikuti dengan bilangan yang menunjukkan komposisi kimianya.
3.
Untuk golongan Stainless Steel biasanya menggunakan grade dari ASTM dengan menggunakan kode huruf SUS diikuti dengan kode angka sesuai dengan AISI atau SAE.
Contoh standarisasi baja karbon dengan JIS : JIS G 5101 (Baja karbon cor). JIS G 3201 (Baja karbon tempa). JIS G 3102 (Baja karbon untuk konstruksi mesin). JIS G 3101 (Baja karbon untuk konstruksi biasa).
C. SNI (Standar Nasional Indonesia)
Standarisasi SNI ini merupakan tipe standarisasi yang sama dengan JIS, yaitu berdasarkan aplikasi produksi. Ada beberapa contoh standarisasi SNI pada baja karbon yang umumnya terdapat di pasaran, diantaranya : SNI 07-0040-2006 (Kawat baja karbon rendah). SNI 07-0053-2006 (Batang kawat baja karbon rendah). SNI 07-2052-2002 (Baja karbon untuk tulang beton). SNI 07-0601-2006 (baja karbon dalam bentuk plat).
Bentuk,Ukuran,dan Harga Yang Ada Di Pasar Bentuk
Ukuran
Harga
20
/Bentuk Mur dan Baut
10
Rp 1000
12
Rp1250
14
Rp1500
Palu
Rp 21.000
Gunting
Rp 27.500
Gear & Rantai
1 Set
Rp 120.000
Obeng
Rp 15.000 - Rp 55000
Tang Potong
Rp 13.000
Pipa
Gembok
Ragum
0.5 inchi panjang 6 m 2 inchi
Rp 150.000
Rp 550.000
20 mm
Rp 8.000
30 mm
Rp 12.000
35 mm
Rp 20.000
3 inchi
Rp 100.000
8 inchi
Rp 750.000
BAB III PENUTUP Kesimpulan Dari pembahasan diatas mungkin dapat disimpulkan bahwa
21
Daftar Pustaka [Anonim].2009.Alloy Steel. http://en.wikipedia.org. [Diakses pada tanggal 4 November 2009]. Agung Gregorious. 2009. Perlakuan Panas (heat treatment) pada Baja. http:// gregoriousagung.wordpress.com. [Diakses pada tanggal 28 November2009]. Henkel,Daniel P. 2002. Structure and Properties of Engineering Materials. Materials. New York: McGraw-Hill Companies. Prasetyo,Yos. 2009. The Beauty of High Speed Steal. http://www.bp.blogspot.com . [Diakses pada tanggal 29 November 2009]. Rahayu SS. 2009. Baja Paduan. http://www.Chem-Is-Try.Org. [Diakses pada tanggal 30 November 2009]. Surdia Tata dan Shinroku Saito.1999. Pengetahuan Pengetahuan Bahan Teknik . Jakarta: PT Pradnya Paramita. Syuaib. M Faiz. 2006. Modul Penuntun Kuliah dan Praktikum Perbengkelan. Bogor: Institut Pertanian Bogor. http://www.engineeringnews.co.za/article/steel-sales-increase-in-first-half-of-2008-200808-15 http://www.tradeindia.com/fp247342/Alloy-Steel-Wire.html http://www.indiamart.com/vinayakaelectro/steelcastings-valvebody.html#low-alloy-steelcastings http://wb9.itrademarket.com/pdimage/22/699322_perontok-mobile2.jpg http://www.evroskop.com/img/spur_gear.jpg http://okasatria.blogspot.com
22
