MEKANIKA KEKUATAN MATERIAL
PENGUJIAN TARIK PADA BESI TUANG DAN BAJA TUANG
1. Adie Yudha Prawira / 03111005046
9. M. Imam Geofary / 03111005026
2. Agi Purnomo / 03111005108
10. M. Nabhan Husein / 03111005056 03111005056
3. Anhara Syadda / 03111005086
11.Nugroho Putra Kelana / 03111005022
4. Dyah Puji Astri / 03111005064
12. Mgs Mohd Irfan A / 03111005006 03111005006
5. Eric A. Simanungkalit / 03111005016
13. Muhammad Rifqi / 03111005048 03111005048
6. Firman Achsanu / 03111005098
14. Megi Aprizal / 03111005068 03111005068
7. Gilang Ramadhan MZ / 03111005094 03111005094
15. Yossi Adi Sahputra / 03111005072
8. M. Arief Afif / 03111005028
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK MESIN UNIVERSITAS SRIWIJAYA INDRALAYA
DAFTAR ISI DAFTAR ISI…………………………………………………………………………
i
DAFTAR GAMBAR………………………………………………………………… GAM BAR…………………………………………………………………
iii
DAFTAR TABEL……………………………………………………………………
iv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang………………………………………………………………
1
1.2 Tujuan Percobaan……………………………………………………………
2
BAB II PEMBUATAN BESI DAN BAJA
2.1 Perolehan Besi dan Baja…………………………………………………… Baja……………………………………………………... ...
3
2.1.1 Dapur Tinggi…………………………………………………………… Tinggi ……………………………………………………………
3
2.1.2 Proses Dapur Terbuka…………………………………………………
5
2.1.3 Proses Oksigen………………………………………………………… Oksigen…………………………………………………………
6
2.2 Dasar Pengujian Logam……………………………………………………… Logam………………………………………………………
7
2.3 Kekuatan Tarik ……………………………………………………………..... …………………………………………………………….....
10
2.4 Kekuatan Luluh……………………………………………………….…… Luluh……………………………………………………….…… ….
11
2.5 Pengukuran Keliatan …………………………………………………………
12
2.6 Modulus Elastisitas…………………………………………………….…… Elastisitas…………………………………………………….……... ...
12
2.7 Kelentingan…………………………………………………………………… Kelentingan……………………………………………………………………
13
2.8 Ketangguhan………………………………………………………………….
13
BAB III BESI TUANG DAN BAJA TUANG
3.1 Besi Tuang………………………………………………………… Tuang………………………………………………………… …………. 3.1.1 Besi Tuang Putih………………………………………………………. Putih ………………………………………………………. i
14 14
3.1.2 Besi Tuang Kelabu……………………………………………………..
14
3.1.3 Besi Tuang Mampu Tempa……………………………………………
15
3.2 Baja Tuang…………………………………………………………………….
15
3.2.1 Baja Karbon……………………………………………………………
16
3.2.2 Baja Perpaduan Rendah Berkekuatan Tinggi………………………...
16
3.2.3 Baja Paduan …………………………………………………………...
16
BAB IV KESIMPULAN
4.1 Kesimpulan………………………………………………………………….... DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
ii
17
DAFTAR GAMBAR
Gb. 1. Diagram Alir Perolehan Besi dan Baja……………………………………
3
Gb. 2. Penampang Dapur Tinggi Moderen ………………………………………
4
Gb. 3. Dapur Listrik ……………………….………………………………………
5
Gb. 4. Konvertor L-D……………………..………………………………………
6
Gb. 5. Mesin uji tarik dilengkapi spesimen ukuran standar..……………………
7
Gb. 6. Contoh kurva uji tarik …………….………………………………………
8
Gb. 7. Perbandingan Kurva Engineering Strees-Strain Cast Iron dan Steel……
16
iii
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Material…...……………………….………………………………………
iv
5
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Suatu logam mempunyai sifat-sifat tertentu yang dibedakan atas sifat fisik, mekanik, thermal, dan korosif. Salah satu yang penting dari sifat tersebut adalah sifat mekanik. Sifat mekanik terdiri dari keuletan, kekerasan, kekuatan, dan ketangguhan. Sifat mekanik merupakan salah satu acuan untuk melakukan proses selanjutnya terhadap suatu material, contohnya untuk dibentuk dan dilakukan proses permesinan. Untuk mengetahui sifat mekanik pada suatu logam harus dilakukan pengujian terhadap logam tersebut. Salah satu pengujian yang dilakukan adalah pengujian tarik. Meskipun dalam proses pembuatannya telah diprediksikan sifat mekanik dari logam tersebut, kita perlu benar-benar mengetahui nilai mutlak dan akurat dari sifat mekanik logam tersebut. Oleh karena itu, sekarang ini banyak dilakukan pengujian-pengujian terhadap sampel dari material. Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu. Hasil yang didapatkan dari pengujian tarik sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena mengahasilkan data kekuatan material. Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat. Salah satu cara untuk mengetahui besaran sifat mekanik dari logam adalah dengan uji tarik. Sifat mekanik yang dapat diketahui adalah kekuatan dan elastisitas dari logam tersebut. Uji tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Nilai kekuatan dan elastisitas dari material uji dapat dilihat dari kurva uji tarik. Pengujian tarik ini dilakukan untuk mengetahui sifat-sifat mekanis suatu material, khususnya logam diantara sifat-sifat mekanis yang dapat diketahui dari hasil pengujian tarik adalah sebagai berikut:
Kekuatan tarik
Kuat luluh dari material 1
Keuletan dari material
Modulus elastis dari material
Kelentingan dari suatu material
Ketangguhan Pengujian tarik banyak dilakukan untuk melengkapi informasi rancangan dasar
kekuatan suatu bahan dan sebagai data pendukung bagi spesifikasi bahan. Karena dengan pengujian tarik dapat diukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara perlahan. Pengujian tarik ini merupakan salah satu pengujian yang penting untuk dilakukan, karena dengan pengujian ini dapat memberikan berbagai informasi mengenai sifat-sifat logam. 1.2 Tujuan Makalah
Tujuan dari makalah ini adalah untuk mengetahui kekuatan bahan logam besi tuang dan baja tuang melalui kurva hasil uji tarik.
2
BAB II PEMBUATAN BESI DAN BAJA
2.1 Perolehan Besi dan Baja
Besi dan Baja diperoleh dari proses yang cukup panjang. Gambar 4 berikut menunjukkan diagram alir proses pembuatannya.
Gambar 1. Diagram Alir Perolehan Besi dan Baja
2.1.1 Dapur Tinggi
Mencairkan biji besi didalam dapur tinggi. Dapur tinggi modern mencapai tinggi 60 m dan diameter dasar 7,5 m, dan dapat menghasilkan 2000 s.d 10.000 ton besi setiap hari. 3
Cara kerjanya : Kokas, biji besi dan bahan tambahan (batu kapur), dimasukkan kedalam dapur melalui corong pengisi (double bell gas-trap system); bersama-sama dengan dihembuskannya arus udara panas melalui saluran (tuyere) didekat inti dapur. Setelah beberapa jam, lobang terak dan lubang laluan besi cair dibuka, pertama-tama mengeluarkan terak dan kemudian besi cair.
Gambar 2. Penampang Dapur Tinggi Moderen Proses pencairan diuraikan dalam 3 reaksi utama: 1. Proses kimia reduksi biji besi oleh gas karbon monoksida dari pembakaran kokas. Besi oksida + karbon monoksida → besi + karbon dioksida. 2. Kapur (batu kapur) bergabung dengan kotoran-kotoran, dan juga dengan lumpur yang terdapat pada biji besi, membentuk terak cair dan dikeluarkan dari dapur. Lumpur padat + kapur → terak cair. 3. Karbon dari kokas bergabung dengan besi menjadi besi-carbide dan grafit. Besi + karbon → besi carbide (Fe3 C) dan grafit 4
Besi cair ini kemudian dituang menjadi ‘besi kasar’ atau kemudian dipergunakan dalam penuangan besi, atau masih dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian pembuatan baja. Pada dapur modern yang besar, yang setiap harinya menghasilkan 2000 ton besi kasar, material yang dibutuhkan adalah sebagai berikut: Tabel 1. Material Muatan
(ton)
Hasil
(ton)
Biji besi (50% besi)
4000
Besi kasar
2000
Batu kapur
800
Terak
1600
Kokas
1800
Kotoran
200
Udara
8000
Gas panas
10.800
2.1.2 Proses Dapur Terbuka atau Siemens – Martin
Pada prinsipnya bahan dasar untuk membuat baja adalah besi kasar ataupun besi kasar putih, walaupun suatu keuntungan
besar pada proses pembuatan baja
modern karena apabila diperlukan, sejumlah besi bekas bisa dipakai. Dalam pembuatan baja yang diperuntukkan konstruksi mesin, berbagai jenis proses hembusoksigen dan dapur listrik adalah cara teknik yang paling sering diterapkan. Perbedaan mutu antara baja-baja yang dihasilkan dengan cara tersebut sa ngat kecil.
Gambar 3. Dapur Listrik 5
Pada dapur terbuka, besi bekas dalam perbandingan tertentu dapat dipergunakan, karena bahan bakar dari luar dalam bentuk gas, mampu mencairkan muatan. Dapur ini merupakan dapur terbuka yang luas, mampu menampung baja cair 100 ton lebih. Karena proses ini membutuhkan temperatur yang sangat tinggi (1600 0 C), gas dan udara yang masuk memerlukan pemanasan pendahuluan. Proses pembuatan baja adalah oksidasi kotoran yang terdapat pada muatan; menjadi terak yang mengapung pada permukaan baja cair. Proses oksidasi ini sebagian dilaksanakan dengan menambahkan udara pada ruan gan dapur, dan sebagian dengan menambahkan bijih besi dengan kadar oksigen yang tinggi pada muatan. Jika impuiritis (kotoran) telah dikurangi hingga tingkat yang dibutuhkan, terak dikeluarkan; dan karbon ditambahkan dalam bentuk
‘anthracite’ ,
dan mengurai
kedalam baja cair. (anthracite: Antrasit = sejenis batu bara)
2.1.3 Proses Oksigen atau Linz – Donawitz
Converter L – D adalah suatu bejana dengan kapasitas hingga 300 ton. Karena pada proses ini tidak ada panas keluar bersama nitrogen, dapat dipakai muatan besi bekas hingga 40%. Pertama-tama dimasukkan besi bekas, kemudian kapur dan besi kasar cair.
Gambar 4. Konvertor L-D
6
Oksigen kemudian dihembuskan pada permukaan muatan logam dari corong. Kotoran pada muatan akan ter-oksidasi dan menjadi terak pada permukaan. Setelah hembusan berakhir, terak dikeluarkan terlebih dahulu; muatan dipindahkan ke periuk, untuk dituang menjadi batangan. Catatan : Solid scrap
= besi bekas
Molten pig iron
= besi kasar cair
Oxygen lance
= corong oksigen
Slag bogie
= penampung terak
2.2 Dasar Pengujian Logam
Uji tarik adalah suatu metode yang digunakan untuk menguji kekuatan suatu bahan/material dengan cara memberikan beban gaya yang sesumbu. Hasil yang didapatkan dari pengujian tarik sangat penting untuk rekayasa teknik dan desain produk karena menghasilkan data kekuatan material. Pengujian uji tarik digunakan untuk mengukur ketahanan suatu material terhadap gaya statis yang diberikan secara lambat.
Gambar 5. Mesin uji tarik dilengkapi spesimen ukuran standar. Seperti pada gambar 5 benda yang di uji tarik diberi pembebanan pada kedua arah sumbunya. Pemberian beban pada kedua arah sumbunya diberi beban yang sama besarnya. Pengujian tarik adalah dasar dari pengujian mekanik yang dipergunakan pada material. 7
Dimana
spesimen
uji
yang
pembebanan uniaxial sehingga 13 pecimen
telah
distandarisasi,
dilakukan
uji mengalami peregangan dan bertambah
panjang hingga akhirnya patah. Pengujian tarik 13pecimen sederhana, murah dan sangat terstandarisasi 13pecimen 13g pengujian lain. Hal-hal yang perlu diperhatikan agar pengujian menghasilkan nilai yang valid adalah; bentuk dan dimensi 13pecimen uji, pemilihan grips dan lain-lain. Kurva tegangan-regangan teknik dibuat dari hasil pengujian yang didapatkan.
Gambar 6. Contoh kurva uji tarik Tegangan yang digunakan pada kurva adalah tegangan membujur rata-rata dari pengujian tarik. Tegangan teknik tersebut diperoleh dengan cara membagi beban yang diberikan dibagi dengan luas awal penampang benda uji. Dituliskan seperti dalam p persamaan berikut: s= P/A0 Keterangan ; s : besarnya tegangan (kg/mm2) P : beban yang diberikan (kg) A0 : Luas penampang awal benda uji (mm2) Regangan yang digunakan untuk kurva tegangan-regangan teknik adalah regangan linier rata-rata, yang diperoleh dengan cara membagi perpanjangan yang dihasilkan setelah pengujian dilakukan dengan panjang awal. Dituliskan seperti dalam persamaan 2.2 berikut. 8
Keterangan ; e : Besar regangan L : Panjang benda uji setelah pengujian (mm) Lo : Panjang awal benda uji (mm) Bentuk dan besaran pada kurva tegangan-regangan suatu logam tergantung pada komposisi, perlakuan panas, deformasi plastik, laju regangan, temperatur dan keadaan tegangan yang menentukan selama pengujian. Parameter-parameter yang digunakan untuk menggambarkan kurva tegangan-regangan logam adalah kekuatan tarik, kekuatan luluh atau titik luluh, persen perpanjangan dan pengurangan luas. Dan parameter pertama adalah parameter kekuatan, sedangkan dua yang terakhir menyatakan keuletan bahan. Bentuk kurva tegangan-regangan pada daerah elastis tegangan berbanding lurus terhadap regangan. Deformasi tidak berubah pada pembebanan, daerah remangan yang tidak menimbulkan deformasi apabila beban dihilangkan disebut daerah elastis. Apabila beban melampaui nilai yang berkaitan dengan kekuatan luluh, benda mengalami deformasi plastis bruto. Deformasi pada daerah ini bersifat permanen, meskipun bebannya dihilangkan. Tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan deformasi plastis akan bertambah besar dengan bertambahnya regangan plastik. Pada tegangan dan regangan yang dihasilkan, dapat diketahui nilai modulus elastisitas. Persamaannya dituliskan dalam persamaan
Keterangan ;
E : Besar modulus elastisitas (kg/mm2), e : regangan σ : Tegangan (kg/mm2)
Pada mulanya pengerasan regang lebih besar dari yang dibutuhkan untuk mengimbangi penurunan luas penampang lintang benda uji dan te gangan teknik (sebanding 9
dengan beban F) yang bertambah terus, dengan bertambahnya regangan. Akhirnya dicapai suatu titik di mana pengurangan luas penampang lintang lebih besar dibandingkan pertambahan deformasi beban yang diakibatkan oleh pengerasan regang. Keadaan ini untuk pertama kalinya dicapai pada suatu titik dalam benda uji yang sedikit lebih lemah dibandingkan dengan keadaan tanpa beban. Seluruh deformasi plastis berikutnya terpusat pada daerah tersebut dan benda uji mulai mengalami penyempitan secara lokal. Karena penurunan luas penampang lintang lebih cepat daripada pertambahan deformasi akibat pengerasan regang, beban sebenarnya yang diperlukan untuk mengubah bentuk benda uji akan berkurang dan demikian juga tegangan teknik pada persamaan (1) akan berkurang hingga terjadi patah. Dari kurva uji tarik yang diperoleh dari hasil pengujian akan didapatkan beberapa sifat mekanik yang dimiliki oleh benda uji, sifat-sifat tersebut antara lain [Dieter, 1993]:
Kekuatan tarik
Kuat luluh dari material
Keuletan dari material
Modulus elastic dari material
Kelentingan dari suatu material
Ketangguhan.
2.3 Kekuatan Tarik
Kekuatan yang biasanya ditentukan dari suatu hasil pengujian tarik adalah kuat luluh (Yield Strength) dan kuat tarik (Ultimate Tensile Strength). Kekuatan tarik atau kekuatan tarik maksimum (Ultimate Tensile Strength / UTS), adalah beban maksimum dibagi luas penampang lintang awal benda uji. Untuk logam-logam yang liat kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan beban maksimum dimana logam dapat menahan sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas. Tegangan tarik adalah nilai yang paling sering dituliskan sebagai hasil suatu uji tarik, tetapi pada kenyataannya nilai tersebut kurang bersifat mendasar dalam kaitannya dengan kekuatan bahan. Untuk logam-logam yang liat kekuatan tariknya harus dikaitkan dengan 10
beban maksimum, di mana logam dapat menahan beban sesumbu untuk keadaan yang sangat terbatas. Akan ditunjukkan bahwa nilai tersebut kaitannya dengan kekuatan logam kecil sekali kegunaannya untuk tegangan yang lebih kompleks, yakni yang biasanya ditemui. Untuk berapa lama, telah menjadi kebiasaan mendasarkan kekuatan struktur pada kekuatan tarik, dikurangi dengan faktor keamanan yang sesuai. Tegangan di mana deformasi plastik atau batas luluh mulai teramati tergantung pada kepekaan pengukuran regangan. Sebagian besar bahan mengalami perubahan sifat dari elastik menjadi plastik yang berlangsung sedikit demi sedikit, dan titik di mana deformasi plastik mulai terjadi dan sukar ditentukan secara teliti. Telah digunakan berbagai kriteria permulaan batas luluh yang tergantung pada ketelitian pengukuran regangan dan data-data yang akan digunakan. Batas elastik sejati berdasarkan pada pengukuran regangan mikro pada skala regangan 2 X 10-6 inci/inci. Batas elastik nilainya sangat rendah dan dikaitkan dengan gerakan beberapa ratus dislokasi. Batas proporsional adalah tegangan tertinggi untuk daerah hubungan proporsional antara tegangan-regangan. Harga ini diperoleh dengan cara mengamati penyimpangan dari bagian garis lurus kurva tegangan-regangan. Batas elastik adalah tegangan terbesar yang masih dapat ditahan oleh bahan tanpa terjadi regangan sisa permanen yang terukur pada saat beban telah ditiadakan. Dengan bertambahnya ketelitian pengukuran regangan, nilai batas elastiknya menurun hingga suatu batas yang sama dengan batas elastik sejati yang diperoleh dengan cara pengukuran regangan mikro. Dengan ketelitian regangan yang sering digunakan pada kuliah rekayasa (104 inci/inci), batas elastik lebih besar daripada batas proporsional. Penentuan batas elastik memerlukan prosedur pengujian yang diberi beban-tak diberi beban (loading-unloading) yang membosankan.
2.4 Kekuatan Luluh (Yield Strength)
Salah satu kekuatan yang biasanya diketahui dari suatu hasil pengujian tarik adalah kuat luluh (Yield Strength). Kekuatan luluh ( yield strength) merupakan titik yang menunjukan perubahan dari deformasi elastis ke deformasi plastis. 11
Kekuatan luluh adalah tegangan yang dibutuhkan untuk menghasilkan sejumlah kecil deformasi plastis yang ditetapkan. Definisi yang sering digunakan untuk sifat ini adalah kekuatan luluh ditentukan oleh tegangan yang berkaitan dengan perpotongan antara kurva tegangan-regangan dengan garis yang sejajar dengan elastis ofset kurva oleh regangan tertentu. Di Amerika Serikat offset biasanya ditentukan sebagai regangan 0,2 atau 0,1 persen (e = 0,002 atau 0,001) Cara yang baik untuk mengamati kekuatan luluh offset adalah setelah benda uji diberi pembebanan hingga 0,2% kekuatan luluh offset dan kemudian pada saat beban ditiadakan maka benda ujinya akan bertambah panjang 0,1 sampai dengan 0,2%, lebih panjang daripada saat dalam keadaan diam. Tegangan offset di Britania Raya sering dinyatakan sebagai tegangan uji (proff stress), di mana harga ofsetnya 0,1% atau 0,5%. Kekuatan luluh yang diperoleh dengan metode ofset biasanya dipergunakan untuk perancangan dan keperluan spesifikasi, karena metode tersebut terhindar dari kesukaran dalam pengukuran batas elastik atau batas proporsional.
2.5 Pengukuran Keliatan (Keuletan)
Keuleten adalah kemampuan suatu bahan sewaktu menahan beban pada saat diberikan penetrasi dan akan kembali ke baentuk semula.Secara umum pengukuran keuletan dilakukan untuk memenuhi kepentingan tiga buah hal [Dieter, 1993]. Untuk menunjukan elongasi di mana suatu logam dapat berdeformasi tanpa terjadi patah dalam suatu proses suatu pembentukan logam, misalnya pengerolan dan ekstrusi. Untuk memberi petunjuk secara umum kepada perancang mengenai kemampuan logam untuk mengalir secara pelastis sebelum patah. Sebagai petunjuk adanya perubahan permukaan kemurnian atau kondisi pengolahan
2.6 Modulus Elastisitas
Modulus Elastisitas adalah ukuran kekuatan suatu bahan akan keelastisitasannya. Makin besar modulus, makin kecil regangan elastik yang dihasilkan akibat pemberian tegangan.Modulus elastisitas ditentukan oleh gaya ikat antar atom, karena gaya-gaya ini tidak 12
dapat dirubah tanpa terjadi perubahan mendasar pada sifat bahannya. Maka modulus elastisitas salah satu sifat-sifat mekanik yang tidak dapat diubah. Sifat ini hanya sedikit berubah oleh adanya penambahan paduan, perlakuan panas, atau pengerjaan dingin. Secara matematis persamaan modulus elastic dapat ditulis sebagai berikut. =
Dimana,
= tegangan N/m²
ε = regangan
2.7 Kelentingan (Resilience)
Kelentingan adalah kemampuan suatu bahan untuk menyerap energi pada waktu berdeformasi secara elastis dan kembali kebentuk awal apabila bebannya dihilangkan. Kelentingan biasanya dinyatakan sebagai modulus kelentingan, yakni energi regangan tiap satuan volume yang dibutuhkan untuk menekan bahan dari tegangan nol hingga tegangan luluh σo. Kelentingan menunjukan bahwa bahan ideal untuk menahan beban energi pada pemakaian di mana bahan tidak mengalami deformasi permanen, misal pegas mekanik, adalah data bahan yang memiliki tegangan luluh tinggi dan modulus elastisitas r endah.
2.8 Ketangguhan (Toughness)
Ketangguhan (Toughness) adalah kemampuan menyerap energi pada daerah plastik. Pada umumnya ketangguhan menggunakan konsep yang sukar dibuktikan atau didefinisikan. Salah satu menyatakan ketangguhan adalah meninjau luas keseluruhan daerah di bawah kurva tegangan-regangan. Luas ini menunjukan jumlah energi tiap satuan volume yang dapat dikenakan kepada bahan tanpa mengakibatkan pecah. 13
BAB III BESI TUANG DAN BAJA TUANG 3.1 Besi Tuang Besi tuang (cast Iron) dapat didefinisikan sebagai paduan dari besi dengan lebih dari 1,7 % karbon, biasanya kadar karbon ini berada pada kisaran antara 2,4 hingga 4 %, merupakan bahan yang relatif mahal, dimana bahan ini diproduksi dari besi mentah cair, atau besi/baja tua, ini merupakan produk besi tuang yang memiliki fungsi mekanis sangat penting dan diproduksi dalam jumlah besar. Besi ini dibagi dalam 3 jenis, yakni
3.1.1. Besi tuang Putih (White Cast Iron)
Besi tuang putih (white cast iron) mengandung kadar silikon rendah, dimana pada saat pemadatan besi carbida membentuk graphite di dalam ikatan matrix. Pada besi tuang non-paduan strukturnya berbentuk pearlite. Besi tuang putih (white cast iron) memiliki angka kekerasan antara 400 hingga 600 HB dengan tegangan tariknya 270 N/mm2 dan masih dapat ditingkatkan melalui penurunan kadar karbon sebesar 2,75 sampai 2,9 % menjadi 450 N/mm2. Proses machining untuk besi tuang putih ini hanya dapat dilakukan dengan penggerindaan (grinding). Besi tuang putih (white cast iron) digunakan dalam pembuatan komponen mesin gerinda, kelengkapan penghancur, komponen dapur pemanas (furnance) dan lain-lain. Besi tuang putih tidak terdaftar pada british standard. besi tuang putih (white cast iron) dapat diberi perlakuan panas (heat treatment) untuk menurunkan angka kekerasannya melalui proses pelunakan (anealing),yakni dengan pemanasan pada temperatur 8500c untuk menguraikan free-karbon yang terbentuk karena pendinginan cepat setelah penuangan (pengecoran). Proses ini dilakukan hanya pada kondisi darurat. Sedangkan pengendalian sifat besi tuang putih ini tetap dengan metoda pengendalian pendinginan dengan “iron
3.1.2. Besi tuang Kelabu (Grey Cast Iron)
Besi tuang kelabu (grey cast iron) mengandung unsur graphite yang berbentuk serpihan sehingga memiliki sifat mampu mesin (machinability) serta masuk dalam jajaran British Standards, yang membedakan jenis dari besi tuang kelabu ialah nilai tegangannya Angka kekerasan dari Besi tuang ini ialah antar a 155 HB sampai 320 HB tergantung tingkatannya. besi tuang kelabu (grey cast iron) digunakan dalam pembuatan crankcases, machine tool bed, brake drums, cylinder head dan lain-lain. Besi tuang kelabu (grey cast iron) dapat diberi perlakuan panas (heat treatment) untuk menghilangkan tegangan dalam setelah proses pengecoran yakni dengan “stress reliefing” (lihat proses perlakuan panas) dengan memberikan 14
pemanasan lambat antara 500oC hingga 575 oC, dengan holding time sekitar 3 jam diikuti dengan pendinginan secara perlahan-lahan. Proses lain dalam perlakuan panas (heat treatment) yang memungkinkan untuk dilakukan pada besi tuang kelabu ini ialah pelunakan (anealing), dengan proses ini akan terjadi perbaikan pada strukturnya sehingga dimungkinkan untuk proses machining secara cepat, untuk proses anealing ini dilakukan dengan memberikan pemanasan pada temperatur anealing yakni 7000c dengan waktu pemanasan (holding time) setengah hingga dua jam, dimana akan terbentuk structure pearlite tertutup dalam kesatuan ferrite matrix, namun demikian tingkat kekerasan akan ter eduksi sebesar 240 HB sampai 180 HB. 3.1.3. Besi Tuang Mampu Tempa (Malleable Cast Iron)
Besi tuang mampu tempa (Malleable cast Iron) adalah salah satu jenis besi tuang yang memiliki struktur berwarna putih, dimana memiliki unsur graphite yang sangat halus sehingga distribusi unsur Karbon menjadi lebih merata serta mudah dibentuk. Besi tuang mampu tempa (Malleable cast Iron) terdapat dalam 3 bentuk jenis, yakni : Whitehearth, Blackhearth, dan Pearlitic nama-nama ini merupakan istilah sesuai dengan bentuk microstruktur dari besi tuang terse but. Dari kandungan karbon, dapat disimpulkan besi tuang (cast iron) lebih getas daripada baja (steel). Ditegaskan dengan kurva dan tabel berikut:
3.2 Baja Tuang
Dengan baja dimaksudkan suatu bahan dengan keserbasamaan yang besar, yang terutama terdiri atas ferrum (Fe) dalam bentuk hablur dan 0,04 @ 1,6% zat arang (C); zat arang itu didapat dengan jalan membersihkan bahan pada temperatur yang sangat tinggi, dengan menggunakan proses – proses yang akan disebut sebagian besar dari besi kasar, yang dihasilkan oleh dapur – dapur tinggi. Persentase yang sangat kecil dari unsur – unsur lainnya, dapat mempengaruhi sifat – sifat baja dengan kuat sekali, secar baik atau jelek. Guna membedakannya, jenis – jenis baja diberi nomor yang sesuai dengan tegangan patah yang dijamin dan yang terendah pada percobaan tarik yang normal, tetapi untuk setiap jenis baja juga ditentukan suatu TBmaks. Klasifikasi Baja Tuang Berdasarkan komposisi : 1. Baja karbon 2. Baja paduan rendah 3. Baja tahan karat 15
3.2.1. Baja Karbon
Baja Karbon dibagi menjadi empat kategori berdasarkan persentase karbonnya : Karbon rendah (kurang dari 0,15%); Karbon lunak (0,15 – 0,29%); Karbon sedang (0.3 – 0.59%); dan karbon tingi (0,6 – 1,7%). Baja Karbon struktural termasuk dalam kategori karbon lunak. Baja Karbon struktur menunjukan titik leleh dfinit, peningkatan perentase karbon akan menigkatkan kekerasannya namun mengurangi kekenyalannya, sehingga lebih sulit dilas.
3.2.2. Baja Perpaduan Rendah Berkekuatan Tinggi
Kategori ini meliputi baja – baja yang memiliki tegangan leleh dari 40 – 70 ksi (275 – 480 MPa), yang menunjukan titik leleh yang jelas, sama dengan yang terjadi pada baja karbon. Penambahan sejumlah elemen paduan terhadap baja seperti krom, kolubium, tembaga, mangan, molibden, nikel, fosfor, vanadium atau zirkonium, akan memperbaiki sifat – sifat mekanisnya
3.2.3. Baja Paduan
Baja paduan rendah dapat didinginkan dan disepuh supaya dapat mencapai kekuatan leleh sebesar 80 – 110 ksi (550 – 760 MPa). Kekuatan leleh biasanya didefinisikan sebagai tegangan pada regangan offset 0,2%, karena baja ini tidak menunjukan titik leleh yang jelas. Kebanyakan baja dengan kekuatan sedemikian merupakan baja paduan rendah. Baja paduan rendah ini pada umumnya memiliki karbon sekitar 0,2% supaya dapat membatasi kekerasan mikrostruktur btiran kasar (martensit) yang mungkin terbentuk selama perlakuan panas atau pengelasan, sehingga
dapat
mengurangi
bahaya
retakan.
Gambar 7. Perbandingan kurva engineering strees-strain cast iron dan steel (baja wt 0.3% C) 16
BAB IV KESIMPULAN
4.1 Kesimpulan
Setelah dilihat dari hasil pengujian tarik pada besi tuang dan baja tuang dapat kita lihat dan bandingkan bahwa baja tuang memiliki keuletan dan sifat mekanis yang lebih baik dari besi tuang, ini dikarenakan kadar karbon yang terdapat pada baja tuang lebih rendah dari besi tuang.
17
DAFTAR PUSTAKA
https://www.google.co.id/search?hl=en&q=gambar+kurva+uji+tarik+besi+tuang&bav=on.2, or.r_gc.r_pw.r_qf.&bpcl=35243188&biw=1366&bih=667&um=1&ie=UTF8&tbm=isch&source=og&sa=N&tab=wi&ei=0aF1UN_c
http://fannowidy.blogspot.com/2011/11/pengaruh-annealing-terhadap-kekuatan.html
https://www.google.co.id/#hl=en&output=search&sclient=psyab&q=gambar+kurva+uji+tarik+besi+tuang&oq=gambar+kurva+uji+tarik+besi+tuang&gs_l =hp.3...3413.17269.0.18309.35.31
MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING, eight edition. 2009, United States of America
METALURGI FISIK MODERN DAN REKAYASA MATERIAL, Smallman R E, 1999, Erlangga : Jakarta
PENGANTAR MATERIAL TEKNIK, Bondan T. Sofyan. 2010. Jakarta : Salemba Teknika
PENGETAHUAN BAHAN TEKNIK, Tata Surdia. 2000. Jakarta: PT. Pradnya Paramita
Bahan kuliah yang didapat perkuliahan
