BAJA

Baja adalah salah satu bahan konstruksi yang paling penting. Sifat-sifatnya yang terutama

paling penting dalam penggunaan konstruksi adalah kekuatannya yang tinggi, dibandingkan dengan

bahan konstruksi lainnya, dan sifat keliatannya. Keliatan (ductility) adalah kemampuan untuk

berdeformasi secara nyata baik dalam tegangan maupun dalam kompresi sebelum terjadi kegagalan.

Pertimbangan-pertimbangan penting yang lainnya dalam penggunaan baja termasuk mudahnya

untuk menyediakannya secara luas dan daya tahannya (durability), khususnya daya tahan dalam hal

proteksi terhadap cuaca.

Proses Pembuatan Baja

Proses Produksi Modern:

Produksi baja dapat dibagi menjadi enam langkah:

1. Iron making: Pada langkah pertama, mentah input bijih besi, kokas dan kapur yang meleleh

dalam blast furnace. Menghasilkan besi cair – juga disebut sebagai ‘logam panas’ – masih

mengandung 4-4,5% karbon dan kotoran lainnya yang membuatnya rapuh.

2. Pembuatan baja primer: Metode pembuatan baja primer berbeda antara BOS dan metode

EAF. Metode BOS menambahkan baja scrap daur ulang dengan besi cair dalam konverter.

Pada suhu tinggi, oksigen ditiupkan melalui logam, yang mengurangi kadar karbon menjadi

antara 0-1,5%. Metode EAF, alternatif, pakan daur ulang skrap baja melalui penggunaan

daya tinggi busur listrik (suhu sampai 1650 ° C) untuk melelehkan logam dan mengubahnya

menjadi baja berkualitas tinggi.

3. Pembuatan baja sekunder: Pembuatan baja sekunder melibatkan mengobati baja cair yang

dihasilkan dari kedua BOS dan rute EAF untuk menyesuaikan komposisi baja. Hal ini

dilakukan dengan menambahkan atau menghapus unsur-unsur tertentu dan / atau

memanipulasi suhu dan produksi environment.Depending pada jenis baja yang dibutuhkan,

proses pembuatan baja sekunder berikut dapat digunakan: pengadukan, tungku sendok,

injeksi sendok, degassing dan CAS-OB (Komposisi Penyesuaian dengan Sealed argon

menggelegak dengan Oksigen Hembusan).

4. Continuous Casting: Pada langkah ini, baja cair dilemparkan ke dalam cetakan didinginkan

menyebabkan shell baja tipis untuk memperkuat. Shell untai ditarik menggunakan gulungan

dipandu dan sepenuhnya didinginkan dan dipadatkan. Untai dipotong menjadi panjang yang

diinginkan tergantung pada aplikasi; lembaran untuk produk datar (piring dan jalur), mekar

untuk bagian (balok), billet untuk produk lama (kabel) atau strip tipis.

5. Pembentukan primer : Baja yang dilemparkan kemudian dibentuk menjadi berbagai bentuk,

sering dengan rolling panas, sebuah proses yang menghilangkan cacat cor dan mencapai

bentuk dan kualitas permukaan yang diperlukan. Produk canai panas dibagi menjadi produk

datar, produk lama, tabung mulus, dan produk-produk khusus.

6. Manufaktur, Fabrikasi, dan Finishing: Akhirnya, teknik membentuk sekunder memberikan

baja bentuk dan sifat akhir. Teknik-teknik ini meliputi: membentuk (misalnya dingin

bergulir), mesin (misalnya pengeboran), bergabung (misalnya pengelasan), coating

(misalnya galvanizing), perlakuan panas (misalnya tempering), dan pengobatan permukaan

(misalnya karburasi) Teknologi pengolahan besi gubal (pig iron) menjadi baja secara murah

dan cepat diperkenalkan oleh Henry Bessemer (1856), tetapi sekarang sudah tidak

digunakan lagi. William Siemens tahun 1860 mengembangkan tungku terbuka (open herth

furnace), dan sekarang tungku yang banyak digunakan adalah tungku oksigen. Berbagai

jenis zat ditambahkan pada pengolahan baja yang berguna sebagai “scavangers” (pengikat

pengotor), terutama untuk mengikat oksigen dan nitrogen. Scavangers yang terpenting

adalah aluminium, ferosilikon, feromangan, dan ferotitan. Zat tersebut bereaksi dengan

nitrogen atau oksigen yang terlarut membentuk oksida yang kemudian terpisah ke dalam

terak.

Jenis-jenis baja

Baja secara umum dapat dikelompokkan atas 2 jenis yaitu :

• Baja karbon (Carbon steel)

• Baja paduan (Alloy steel)

1. Baja Karbon (carbon steel)

• Baja karbon rendah (low carbon steel)

Machine, machinery dan mild steel (0,05 % – 0,30% C ) Sifatnya mudah ditempa dan mudah di

mesin

Penggunaannya:

o 0,05 % – 0,20 % C : automobile bodies, buildings, pipes, chains, rivets, screws, nails.

o 0,20 % – 0,30 % C : gears, shafts, bolts, forgings, bridges, buildings

• Baja karbon menengah (medium carbon steel )

Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah. Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas,

dipotong.

Penggunaan:

o 0,30 % – 0,40 % C : connecting rods, crank pins, axles.

o 0,40 % – 0,50 % C : car axles, crankshafts, rails, boilers, auger bits, screwdrivers.

o 0,50 % – 0,60 % C : hammers dan sledges

• Baja karbon tinggi (high carbon steel)  tool steel

Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong. Kandungan 0,60 % – 1,50 % C

Penggunaan :

o screw drivers, blacksmiths hummers, tables knives, screws, hammers, vise jaws, knives,

drills. tools for turning brass and wood, reamers, tools for turning hard metals, saws for

cutting steel, wire drawing dies, fine cutters

2. Baja Paduan (Alloy steel)

Tujuan dilakukan penambahan unsur yaitu:

• Untuk menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuatan tarik dan sebagainya)

• Untuk menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah

• Untuk meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi)

• Untuk membuat sifat-sifat spesial

Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi:

o Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5 %

o Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 %

o High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %

Baja paduan juga dibagi menjadi dua golongan yaitu baja campuran khusus (special alloy steel) &

high speed steel.

• Baja Paduan Khusus (special alloy steel)

Baja jenis ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium,

manganese, molybdenum, tungsten dan vanadium. Dengan menambahkan logam tersebut ke dalam

baja maka baja paduan tersebut akan merubah sifat-sifat mekanik dan kimianya seperti menjadi

lebih keras, kuat dan ulet bila dibandingkan terhadap baja karbon (carbon steel).

• High Speed Steel (HSS) Self Hardening Steel

Kandungan karbon : 0,70 % – 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat potong seperti drills,

reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling cutters. Disebut High Speed Steel karena alat

potong yang dibuat dengan material tersebut dapat dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding

dengan carbon steel. Sedangkan harga dari HSS besarnya dua sampai empat kali daripada carbon

steel.

Jenis lainnya :

Baja dengan sifat fisik dan kimia khusus:

• Baja tahan garam (acid-resisting steel)

• Baja tahan panas (heat resistant steel)

• Baja tanpa sisik (non scaling steel)

• Electric steel

• Magnetic steel

• Non magnetic steel

• Baja tahan pakai (wear resisting steel)

• Baja tahan karat/korosi

Dengan mengkombinasikan dua klasifikasi baja menurut kegunaan dan komposisi kimia maka

diperoleh lima kelompok baja yaitu:

• Baja karbon konstruksi (carbon structural steel)

• Baja karbon perkakas (carbon tool steel)

• Baja paduan konstruksi (Alloyed structural steel)

• Baja paduan perkakas (Alloyed tool steel)

Baja konstruksi paduan tinggi (Highly alloy structural steel)

Kegunaan Baja

Penggunaan baja secara umum sangatlah luas. Pada bidang konstruksi (baja tulangan,rangka

kendaraan,baut,plat) maupun dibidang otomotif (poros engkol,pegas,dll). Salah satu produk baja

AAR M 201 grade B yaitu Bolster. Bolster merupakan salah satu komponen kereta api yang paling

penting, karena merupakan “rumah” dari kesatuan rangkaian dari roda kereta api. Bolster berguna

untuk mengunci dua bagian sisi dari roda kereta api yaitu side frame dan coupler body. Baja juga

banyak digunakan dalam pembuatan jembatan sebagai saran transportasi dan industri

kedirgantaraan.

Penggunaan baja sebagai struktur utama dimulai pada akhir abad 19, ketika metode

pengolahan baja yang murah dikembangkan dengan skala yang luas. Baja merupakan bahan yang

mempunyai sifat struktur yang baik, baja mempunyai kekuatan yang tinggi dan sama kuat pada

kekuatan tarik maupun tekan dan oleh karena itu baja adalah elemen struktur yang memiliki batasan

sempurna yang akan menahan beban jenis tarik aksial, tekan aksial, dan lentur dengan fasilitas yang

hampir sama.

Berat jenis baja tinggi, tetapi perbandingan antara kekuatan terhadap beratnya juga tinggi,

sehingga komponen baja tersebut tidak terlalu berat jika dihubungkan dengan kapasitas muat

bebannya, selama bentuk-bentuk struktur yang digunakan menjamin bahwa bahan tersebut

digunakan secara efisien.

Jenis- Jenis Baja Untuk Material Bangunan

sangat dipengaruhi oleh cara pembuatannya, yang meliputi: hot- rolling (pembentukan dengan

pemanasan) dan cold- forming (pembentukan dengan pendinginan).

Hot- rolling adalah proses dimana bongkahan baja yang masih menyala digelindingkan

diantara beberapa penggiling. Proses akhir penggilingan ini menentukan tebal penampang

profil baja.

Jenis penampang I dan H biasanya cocok untuk elemen balok dan kolom struktur

Jenis profil kanal dan siku cocok untuk elemen- elemen sekunder seperti pengaku atau

tumpuan struktur.

Jenis penampang lain seperti segi empat atau bundar yang berlubang digunakan untuk

berbagai keperluan mulai dari plat datar dan batang solid.

Sifat dan Karakteristik Baja

Sifat- sifat dasar

Baja sebagai material bangunan mulai digunakan sejak abad- 19 ketika dimulainya revousi

industri di Inggris. Baja terkenal amat baik untuk bahan utama struktur bangunan karena memiliki

kekuatan tarik dan kekuatan tekan yang sama baiknya. Jadi, baja memiliki kekuatan terhadap beban

tarik dan tekan aksial serta beban lentur yang amat baik. Kekuatan besar ini membutuhkan volume

yang relatif tidak tinggi.

Keuntungan Material Baja

1. Kekuatan tinggi

kekuatan per volume tetap paling tinggi dibanding dengan material lain

kekuatan dinyatakan dengan Fy (Tegangan Leleh) dan Fu (Tegangan Tarik Batas)

Akibatnya, dalam perhitungan beban mati, nilainya lebih kecil dengan bentang yang bisa lebih

lebar sehingga ruang dapat dimanfaatkan akibat kecilnya profil baja yang dipakai.

2. Kemudahan Pemasangan

umumnya semua komponen konstruksi baja dipersiapkan di bengkel. Yang dilakukan di

lapangan stau site adalah menyambung/ assembly komponen- komponen ini.

semua komponen, sambungan, dan alat sambung baja memiliki standard baik yang nasional

maupun internasional.

3. Keseragaman

karena baja adalah komponen yang homogen dan buatan manusia, maka keseragaman sangat

tinggi dan dapat diharapkan pula keseragaman dalam hal kekuatannya.

Karena keseragaman inilah maka pemborosan yang terjadi dalam proses pelaksanaan umumnya

dapat ditekan.

4. Daktilitas

Daktilitas adalah sifat material yang memungkinkan adanya deformasi yang besar akibat

tegangan tarik tanpa hancur dan putus.

Adanya sifat ini pada baja membuat konstruksi baja tidak dapat runtuh tiba- tiba apabila terjadi

beban yang berlebihan. Ini sangat menguntungkan bila bangunan mengalami beban besar tiba-

tiba misalnya beban gempa.

5. Keuntungan lainnya:

Proses pemasangan cepat dan tak perlu menunggu untuk mencapai 100% kekuatan - Dapat

dilas

Komponen-komponen struktumya bisa digunakan lagi untuk keperluan lainnya

Komponen-komponen yang sudah tidak dapat digunakan lagi masih mempunyai nilai sebagai

besi tua.

Struktur yang dihasilkan bersifat permanen dengan carapemeliharaan yang tidak terlalu sukar.

Kelemahan Material Baja:

Komponen-komponen struktur yang dibuat dari bahan baja perlu diusahakan supaya tahan api

sesuai dengan peraturan yang berlaku untuk bahaya kebakaran.

Diperlukannya suatu biaya pemeliharaan untuk mencegah baja daribahaya karat.

Akibat kemampuannya menahan tekukan pada batang-batang yang langsing, walaupun dapat

menahan gaya-gaya aksial, tetapi tidak bisa mencegah terjadinya pergeseran horisontal.

Perbandingan Kekuatan Baja Sebagai material Bangunan

Faktor Yang Mempengaruhi Sifat Baja

Kandungan karbon

Macam-macam tingkat mutu baja ditentukan oleh jumlah kandungan karbonnya. Makin

banyak kandungan karbon, baja semakin keras dan kuat akan tetapi sifat daktilitasnya semakin

berkurang.

Berikut adalah sifat baja terkait dengan kandungan karbonnya:

kurang dari 0,1% disebut “deed steel”

antara 0,1% -0,25% disebut baja lunak

antara 0,25% -0,7% disebut medium carbon steel

antara 0,7% - 1,5% disebut high carbon steel

aswin indraprastha, Ph.D

Sifat Magnet baja

Sejak baja banyak dipakai dalam mesin- mesin Iistrik untuk mendapatkan daerah magnet,

sifat-sifat magnet itu kemudian dipelajari. Sifat magnet itu dipisah-pisahkan sesuai dengan susunan

bajanya.

Agar diperoleh sifat magnit yang baik, perbandingan unsurunsur di dalam baja harus sbb:

a) Karbon

Makin sedikit kandungan karbon makin baik sifat magnitnya, karbon ini sebaiknya tidak lebih dari

0,1%.

b) Silikon

Silikon bersifat memperburuk sifat magnit, sehingga sebaiknya seminimum mungkin.

c) Belerang

Makin bunyak kundungan belerang makin buruk sifat magnetnya.

d) Fosfor

Makin banyak kandungan fosfor makin buruk sifat magnitnya sebagaimana belerang. Jumlah

kandungan belerang dan fosfor tidak boleh lebih dari 0,3%.

aprastha, Ph.D

Korosi

Perubahan logam menjadi bentuk oksida disebut korosi. Salah satu kelemahan baja ialah

sifat yang mudah korosi (berkarat) ini. Untuk mencegah atau memperlambat terjadinya karat,

beberapa cara berikut dapat dilakukan :

Tarring

Permukaan baja dilapisi dengan gas batu bara, yang sedikit meresap dipermukaan baja

Electroplating

Pada cara ini permukaan logam baja dilapisi dengan perak, copper, nikel dsb. Baja yang

permukaannya telah dibersihkan direndam dalam cairan seng sehingga permukaan baja terlapisi

seng yang melindungi baja dari karat.

Metal Spraying

Permukaan baja disemprot dengan gas/cairan Seng, aluminium atau timah.

Dilapisi cat

Permukaan baja di lapisi cat, pengecatan dilakukan den gan sikat /kuas atau di semprotkan

Dimasukkan ke dalam beton

Batang baja ditutup dengan beton, sehingga tidak dapat berkarat. Dengan dasar ini pula mengapa

tulangan beton tidak berkarat karena berada di dalam beton. Tebal lapisan beton di luar baja

(Iindungan beton) tidak boleh terlalu tipis.