1

DAFTAR ISI

BAB I ............................................................................................................................................................. 4

BESI TUANG ................................................................................................................................................ 4

1.1 Proses Pembuatan ................................................................................................................................. 4

1.1.1 Proses Pengecoran ............................................................................................................................. 5

1.2 Jenis - Jenis Besi Tuang ....................................................................................................................... 7

1.2.1 Besi Tuang Putih (White Cast Iron) .............................................................................................. 7

1.2.2 Besi Tuang Mampu Tempa (Malleable Cast Iron) ....................................................................... 7

1.2.3 BESI TUANG KELABU (Grey Cast Iron) ................................................................................. 7

1.2.4 Besi Tuang Nodular (Nodular Cast Iron) ..................................................................................... 8

1.3 Klasifikasi ................................................................................................................................................ 9

1.3.1 Besi Tuang Kelabu ........................................................................................................................... 9

1.3.2 Besi Tuang Nodular .......................................................................................................................... 9

1.3.3.Austempered Ductile Iron ............................................................................................................... 10

1.4 Standard dan Kodifikasi ......................................................................................................................... 10

1.4.1 SAE .......................................................................................................................................... 10

1.4.2 AISI .......................................................................................................................................... 11

1.4.3 UNS .......................................................................................................................................... 11

1.5 Pengaruh Unsur – Unsur Paduan ........................................................................................................... 11

1.5.1 Karbon (C)................................................................................................................................ 12

1.5.2 Belerang (S).............................................................................................................................. 12

1.5.3 Fosfor (P).................................................................................................................................. 12

1.5.4 Silikon (Si) ............................................................................................................................... 12

1.5.5 Mangan (Mn)............................................................................................................................ 13

1.6 Sifat Mekanis ......................................................................................................................................... 13

1.7 Aplikasi Dalam Sehari - Hari ................................................................................................................. 14

BAB 2........................................................................................................................................................... 15

BAJA PADUAN .......................................................................................................................................... 15

2.1 Pengertian ........................................................................................................................................... 15

2.2 Struktur Baja ...................................................................................................................................... 15

2.3 Jenis-Jenis Baja Paduan ......................................................................................................................... 15

2.3.1 Baja Konstruksi ........................................................................................................................ 15

2

2.3.1.1 Proses pembuatan ..................................................................................................................... 16

2.3.1.1.1 Pembuatan Baja dengan Konvertor .................................................................................. 16

2.3.1.1.2 Proses Dapur Listrik ......................................................................................................... 17

2.3.1.1.3 Pembuatan Baja dengan Open Hearth Furnance (Siemens-Martin) ..................................... 18

2.3.1.3 Jenis-jenis baja konstruksi ........................................................................................................ 20

2.3.1.3.1 Baja konstruksi umum .................................................................................................... 20

2.3.1.3.2 Baja otomat ..................................................................................................................... 21

2.3.1.3.3 Baja case hardening ......................................................................................................... 21

2.3.1.4 Klasifikasi baja kostruksi ......................................................................................................... 21

2.3.1.5 Kodefikasi ................................................................................................................................ 22

2.3.1.6 Pengaruh Unsur Paduan Baja Konstruksi ................................................................................ 23

2.3.1.7 Sifat mekanis ............................................................................................................................ 24

2.3.1.8 Kegunaan .................................................................................................................................. 25

2.3.2 Baja Tahan Karat (Stainless Steel) ........................................................................................... 25

2.3.2.1 Pengertian dan Sejarah ............................................................................................................ 25

2.3.2.2 Proses Pembuatan Stainless Steel.................................................................................... 26

2.3.2.2.1 Proses Konvertor .............................................................................................................. 26

2.3.2.2.2 Proses Siemens Martin ..................................................................................................... 26

2.3.2.2.3 Proses Basic Oxygen Furnace .......................................................................................... 27

2.3.2.2.4 Proses Dapur Listrik ........................................................................................................ 27

2.3.2.2.5 Proses Dapur Kopel .......................................................................................................... 27

2.3.2.2.1Proses Dapur Cawan .............................................................................................................. 28

2.3.2.3 Klasifikasi Stainless Steel ......................................................................................................... 28

2.3.2.3.1 Austenitic Stainless Steel ................................................................................................. 28

2.3.2.3.2 Ferritic Stainless Steel ...................................................................................................... 28

2.3.2.3.3 Martensitic Stainless Steel ............................................................................................... 29

2.3.2.3.4 Precipitation Hardening Steel ........................................................................................... 29

2.3.2.4 Kodefikasi ................................................................................................................................ 29

2.3.2.5 Pengaruh Unsur Paduan ............................................................................................................ 31

2.3.2.5 .1 Nikel ................................................................................................................................... 31

2.3.2.5 .2 Kromium ............................................................................................................................ 32

2.3.2.5 .3 Molibdenum .................................................................................................................. 32

2.3.2.5.4 Mangan .............................................................................................................................. 33

2.3.2.6 Sifat Mekanis ............................................................................................................................... 33

3

2.3.2.6.1 Ferritic Stainless Steel ........................................................................................................ 33

2.3.2.6.1 Martensitic Stainless Steel ................................................................................................. 33

2.3.2.6.1 Austenitic Stainless Steel ................................................................................................... 33

2.3.2.6.1 Precipitation-Hardening Stainless Steel ............................................................................. 34

2.3.2.7 Kegunaan ...................................................................................................................................... 34

2.3.3 Baja Perkakas ........................................................................................................................... 35

2.3.3.1 Proses Pembuatan ..................................................................................................................... 35

Baja Perkakas Dingin ........................................................................................................................... 35

Baja Perkakas Panas ............................................................................................................................. 36

2.3.3.2 Jenis - Jenis.......................................................................................................................... 37

2.3.3.3 KLASIFIKASI .................................................................................................................... 37

2.3.3.4 KODIFIKASI ...................................................................................................................... 40

2.3.3.5 Pengaruh Unsur Paduan ........................................................................................................... 42

2.3.3.6 Sifat Mekanis............................................................................................................................ 44

2.3.3.7 Penggunaan .............................................................................................................................. 46

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................................. 47

4

BAB I

BESI TUANG

1.1 Proses Pembuatan

Besi tuang di hasilkan dengan cara mencairkan besi kasar di dalam dapur yang sesuai, terlebih

dulu di tambahkan besi bekas atau baja bekas sebelum proses pencairan berlangsung atau

sebelum proses penuangan selesai. Peleburan besi tuang biasanya di lakukan di dalam tungku

yang sering di sebut kupola, proses peleburannya terjadi secara continue, artinya begitu

muatan logam mencair maka langsung mengalir ke luar tungku, di tampung di alat perapian

depan yang kemudian di angkut menggunakan ladel untuk di tuang ke dalam cetakan.

Proses pengolahan meliputi, peleburan, pembuatan model dan membuat cetakan .

Gambar 1. Proses Pembuatan Besi Tuang

Bila dilihat dari cara penuangan logam cair ke dalam cetakan, maka jenis cetakan dapat

golongkan menjadi 2 (dua) kelompok, yaitu:

A. Cetakan diam atau “stationary mould” terdiri dari :

1. Cetakan Pasir:

- Green sand moulding.

- Dry sand moulding.

- Loam (tanah liat) moulding.

- Hot box proses, CO2 proses dan Shell moulding.

B. Cetakan Bergerak “non-stationary mould” terdiri dari:

1. Investment casting

2. Centrifugal casting

5

Klasifikasi Cetakan dapat di bagi ke dalam 2 (dua) kelompok, yaitu:

1). Ditinjau dari bahan yang pembuat nya, terdiri dari:

(a). Cetakan pasir basah (green sand moulding) dari pasir cetak yang masih basah

(b). Cetakan kulit kering (skin dried moulding) lapisan pola akan mengeras bila terkena

panas

(c). Cetakan pasir kering (dry sand moulding) menggunakan pasir yang kasar

(d). Cetakan lempung (loam moulding) terbuat dari batu bata, diberilempung, u/ B.K yg

besar

(e). Cetakan furan (furanmoulding) terbuat dari resin, untuk sekali pakai

(f). Cetakan CO2 pasir dicampur natrium silikat, dialirkan CO2, maka campuran

mengeras

(g).Cetakan logam proses cetak-tekan (die casting), logam yang titik cair nya rendah

(h). Cetakan khusus terbuat dari plastik, kertas, kayu, semen, plester atau karet.

1.1.1 Proses Pengecoran

Pengertian pengecoran disini adalah penuangan logam cair ke dalam cetakan pasir.

Setelah, logam cair di dalam cetakan membeku, maka benda cor nya di keluarkan (pasir cetak

bisa rusak, bisa juga tidak di daur ulang). Benda cor yang dikeluarkan, masih sangat kotor,

untuk itu perlu di bersihkan.

Gambar 2. Pengeluaran Benda Cor yang Masih Kotor

Gambar 3. Pembersihan Benda Cor

6

Catatan:

- Untuk memudahkan pengeluaran model, maka model harus berbentuk tirus

- Untuk bentuk-bentuk yang sulit, cetakan dapat dibuat lebih dari 2 (dua) bagian.

Bila logam cair membeku, maka akan terjadi penyusutan dan bila solidifikasi

(proses penyusutan) tersebut tidak dikendalikan dengan baik, maka akan terjadi rongga-rongga

penyusutan yang besar. Solidifikasi harus dikendalikan sedemikian rupa, sehingga rongga

penyusutan hanya terjadi di daerah saluran turun/saluran masuk atau pada saluran penambah.

Gambar 4. Perlakuan Panas Benda Cor

Pada gambar ilustrasi diatas, terlihat adanya gradien suhu dan garis-garis isotermal serta

arah aliran panas di dalam suatu benda coran. Umumnya, rongga-rongga penyusutan terjadi di

daerah dimana terdapat pembekuan yang paling akhir, artinya di daerah yang suhu nya paling

tinggi (panas terperangkap). Untuk mengatasi hal tersebut, ada beberapa cara yang bisa

dilakukan, antara lain:

1. Menyiapkan logam cair “stand-by” di daerah saluran penambah.

2. Memasang “chill” (batang logam) di daerah panas terperangkap, dengan demikian panas

dapat disalurkan dengan cepat keluar.

3. Menempat kan bahan kimia “eksotermik” dai daerah benda coran, dengan demikian

suatu daerah tertentu akan tetap panas.

4. Menempatkan pompa vacuum dibagian bawah cetakan, sehingga logam cair mengalir

lebih cepat untuk mengisi seluruh rongga-rongga cetakan.

5. Membuat cetakan lebih dari 2 (dua) bagian, sehingga tidak ada daerah dimana panas dapat

terperangkap.

7

1.2 Jenis - Jenis Besi Tuang

1.2.1 Besi Tuang Putih (White Cast Iron)

Besi tuang ini seluruh karbonnya berupa Sementit sehingga mempunyai sifat sangat

keras dan getas. Mikrostrukturnya terdiri dari Karbida yang menyebabkan berwarna Putih.

Besi tuang putih setelah didinginkan tediri dari perlit dan sementit. Besi tuang putih dengan

kadar karbon 2.5% sampai 3.6% mengandung banyak sementit. Dengan adanya kadar yang

besar dari sementit yang sangat keras,akan tetapi rapuh itu, besi tuang putih memperoleh

kekerasan sangat besar, akan tetapi kekuatan tarik yang sangat rendah dan regangan yang

sangat kecil.

Gambar 5. Besi Tuang Putih

1.2.2 Besi Tuang Mampu Tempa (Malleable Cast Iron)

Besi Tuang jenis ini dibuat dari Besi Tuang Putih dengan melakukan heat treatment

kembali yang tujuannya menguraikan seluruh gumpalan graphit (Fe3C) akan terurai

menjadi matriks Ferrite, Pearlite dan Martensite. Mempunyai sifat yang mirip dengan Baja.

Gambar 6. Besi Tuang Mampu Tempa

1.2.3 BESI TUANG KELABU (Grey Cast Iron)

Jenis Besi tuang ini sering dijumpai (sekitar 70% besi tuang berwarna abu-abu).

Mempunyai graphite yang berbentuk Flake. Sifat dari Besi tuang ini kekuatan tariknya tidak

begitu tinggi dan keuletannya rendah sekali (Nil Ductility). Besi tuang kelabu setelah

8

didinginkan mengandung grafit. Grafit tersebut terdapat dalam besi-tuang berupa pelat-pelat

tipis. Besi tuang kelabu memperoleh namanya dari bidang patahan yang berwarna kelabu,

yang disebabkan oleh grafit hitam.

Gambar 7. Besi Tuang Kelabu

1.2.4 Besi Tuang Nodular (Nodular Cast Iron)

Nodular Cast Iron adalah perpaduan besi tuang kelabu. Ciri Besi tuang ini bentuk graphite

Flake dimana ujung – ujung Flake berbentuk takikan yang mempunyai pengaruh terhadap

Ketangguhan , Keuletan , dan keuatan oleh karena untuk menjadi lebih baik, maka graphite

tersebut berbentuk bola ( sperhoid ) dengan menambahkan sedikit Inoculating Agen, seperti

Magnesium atau calcium silicide. Karena Besi Tuang mempunyai keuletan yang tinggi maka

besi tuang ini di kategorikan ductile cast iron.

Gambar 8. Besi Tuang Nodular

9

1.3 Klasifikasi

1.3.1 Besi Tuang Kelabu

Tabel 1. Properties of Gray Cast Iron

1.3.2 Besi Tuang Nodular

Tabel 2. Ductile Iron Spesification

10

1.3.3 Austempered Ductile Iron

Tabel 3. ADI Spesification

1.4 Standard dan Kodifikasi

Terdapat berbagai macam standard dan kodifikasi dalam menentukan jenis besi

tuang, antara lain :

SAE (Society of Automotive Engineers)

AISI (American Iron and Steel Institute)

UNS (Unified Numbering System)

1.4.1 SAE

Sistem SAE hanya menggunakan nomor - nomor angka.

Angka pertama menunjukkan tanda „group Baja´, misal:

1. Unalloy steel 10XX

2. Nickel Steel 23XX

3. Chromiun steel 32XX

Dua angka terakhir, bila penomoran 4 digit atau tiga angka terakhir bila penomoran 5

digit menunjukkan rata-rata kandungan karbon per-seratus ( % C ), contoh:

1. SAE 1055, artinya Unalloy steel mengandung 0,55 % C

2. SAE 2345, artinya Ni- steel mengandung 0,3 % Ni, 0,45 % C

3. SAE 52100, artinya Cr-steel mengandung 1,45 % Cr, 1,0 C

11

1.4.2 AISI

Bila terdapat huruf didepan angka maka huruf tersebut menunjukkan proses

pembuatan bajanya

1. A = Basic Open-hearth

2. B = Acid Bassemer

3. C = Basic Open-Heath

4. D = Acid Open-Heath

5. E = Electric Furnace

1.4.3 UNS

UNS terdiri dari huruf diikuti oleh lima nomor. Sistem ini hanya menunjukkan

komposisi kimia dari metal atau paduannya dan bukan menunjukkan standar atau

spesifikasi dari metal tersebut

F00001-F99999 Cast irons

F10001-F15501 Cast Iron, Gray

F10090-F10920 Cast Iron Welding Filler Metal

F20000-F22400 Cast Iron, Malleable

F22830-F26230 Cast Iron, Pearlitic Malleable

F30000-F36200 Cast Iron, Ductile (Nodular)

F41000-F41007 Cast Iron, Gray, Austenitic

F43000- F43030 Cast Iron, Ductile (Nodular),

Austenitic

F45000 F 45009 Cast Iron, White

F47001-F47006 Cast Iron, Corrosion

Tabel 5. UNS Codefication

1.5 Pengaruh Unsur – Unsur Paduan

Besi Cor terbuat dari paduan besi - karbon - silikon dengan unsur tambahan lainnya.

Seperti halnya bahan campuran yang lainnya, besi cor juga bisa dipengaruhi unsur-unsur kimia.

Seperti tingginya kadar karbon menyebabkan besi cor bersifat rapuh dan tidak dapat ditempa.

12

Unsur-unsur paduan yang dimasukan ke dalamnya seperti : karbon, silicon, mangan, fosfor dan

belerang akan berpengaruh besar pada pembentukan sifat fisik/mekaniknya. Secara detailnya

akan dibahas sebagai berikut :

1.5.1 Karbon (C)

Besi yang mengandung kadar karbon > 2 % adalah besi cor dan besi cor kelabu (3 - 4 %).

Kadar karbon ini tergantung dari jenis besi kasarnya, besi bekas dan yang diserap dari kokas

selama proses peleburan. Sifat fisis logam selain tergantung pada kadar karbon, juga

ditentukan oleh bentuk karbon (grafit)nya. Morfologi grafit tergantung dari laju pendinginan

dan kadar silikon. Kadar silikon yang tinggi memperbesar kemungkinan pembentukan grafit.

Grafit meningkatkan kemampuan permesinan. Kekuatan dan kekerasan besi meningkat

dengan bertambahnya kadar karbon.Bila karbon terikat pada besi tuang sebagai sementit akan

diperoleh besi tuang putih, dan bila karbon terikat sebagai grafit akan diperoleh besi tuang

kelabu

1.5.2 Belerang (S)

Belerang sangat merugikan, karena menyebabkan terjadinya lubang-lubang (blow holes)

akibat membentuk ikatan dengan karbon dan menurunkan fluiditas sehingga mengurangi

kemampuan tuang besi cor. Jadi, selama proses peleburan selalu diusahakan untuk

mengikatnya, antara lain dengan menambahkan ferromangan. Setiap kali melebur besi cor,

kadar belerang akan meningkat sebesar 0,03 % yang berasal dari bahan bakar.

1.5.3 Fosfor (P)

Bahan ini membuat besi mudah mencair dan bertambah getas. Bila kandungan fosfor

tidak lebih dari 0,3%, besi tuang menjadi kehilangan kekerasannya. Dan tidak mudah

dikerjakan. Bila besi yang diinginkan amat halus dan tipis kandungan fosfornya bervariasi

sekitar 1 sampai 1,5%.

1.5.4 Silikon (Si)

Silikon bersama-sama dengan besi dalam bentuk massa. Bila kandungan silikon kurang

dari 2,5% menjadi besi bersifat lebih mudah di tuang. Silikon juga mengurangi besar susut

pengerasan maupun menjadikan besi bersifat lunak. Kandungan kadar silikon sampai 3,25 %

bersifat menurunkan kekerasan besi. Sebaliknya kelebihan silikon diatas 3,25 % akan

membentuk ikatan yang keras dengan besi, sehingga meningkatkan kekerasan besi. Kadar

silikon menentukan berapa bagian dari karbon terikat dengan besi dan berapa bagian

membentuk grafit (karbon bebas) setelah tercapai keadaan setimbang. Pada benda coran yang

kecil dianjurkan menggunakan kadar silicon yang tinggi dan yang besar dengan kadar yang

lebih rendah. Untuk memperoleh paduan yang tahan asam dan tahan korosi, sebaiknya diberi

kadar silicon 13 - 17 %. Besi tuang kelabu berkadar silicon rendah mudah untuk perlakuan

panas. Silikon yang mungkin hilang selama proses peleburan berkisar ± 10 %.

13

1.5.5 Mangan (Mn)

Mangan merupakan unsur deoksidasi, pemurni sekaligus meningkatkan fluiditas,

kekuatan dan kekerasan besi. Bila kadarnya ditingkatkan, kemungkinan terbentuknya ikatan

kompleks dengan karbon meningkat dan kekerasan besi cor akan naik. Jumlah mangan yang

hilang selama proses peleburan berkisar antara 10-20 %. Kandungan mangan tidak boleh

lebih dari 0,1%.

1.6 Sifat Mekanis

Keras dan mudah melebur/mencair

Getas sehingga tidak dapat menahan benturan

Temperatur meleleh 1250°

Kekuatan tarik menurun

Regangan menurun

Sangat tahan terhadap karat (jauh lebih baik daripada baja)

Tidak dapat di beri muatan magnit

Tidak dapat disambung dengan las dan paku keling, disambung dengan baut dan

sekrup.

Kuat dalam menahan gaya tekan, lemah dalam menahan tarik kuat tekan sekitar 600

Mpa, kuat tarik 50 Mpa

Menyusut waktu pendinginan/waktu dituang.

Besi tuang hampir bisa dicetak dalam bentuk apa saja.

Bisa tahan terhadap tekanan yang besar

14

1.7 Aplikasi Dalam Sehari - Hari

Penggunaan besi tuang dalam kehidupan sehari-hari antara lain :

a. pipa yang menahan tekanan luar sangat tinggi

b. tutup lubang saluran drainase dan alat saniter yang lain

c. bagian struktur rangka yang menahan gaya desak

d. bagian mesin, blok mesin, dan sebagainya

e. pintu gerbang, tiang lampu dan sebagainya,

f. sendi, roll, jembatan

Gambar 9. Blok Mesin Gambar 10. Pipa

15

BAB 2

BAJA PADUAN

2.1 Pengertian

Baja pada dasarnya merupakan campuran antara logam Fe dan sedikit kandungan C (

dibawah 2 %). Baja pada penggunaannya dalam kehidupan manusia umumnya dicampur dengan

kandungan logam lain menjadi baja paduan, jenis yang banyak digunakan saat ini. Unsur paduan

yang biasa ditambahkan antara lain: Cr, Mn, Si, Ni, W, Mo, Ti, Al, Cu, Nb dan Zr. Penambahan

unsur-unsur lain dalam baja dapat dilakukan dengan satu atau lebih unsur, tergantung dari

karakteristik atau sifat khusus yang dikehendaki.

2.2 Struktur Baja

Struktur pembentuk baja antara lain :

1. Pearlit

Baja pearlit, didapat jika unsur-unsur paduan relatif kecil maximum 5%. Baja ini mampu

dalam permesinan, sifat mekaniknya maningkat oleh heat treatment (hardening &

tempering).

2. Martensit :

Unsur pemadunya lebih dari 5 %, sangat keras dan machinability kurang. (heat resistant

steel)

3. Austenit :

Terdiri dari 10 – 30% unsur pemadu tertentu (Ni, Mn atau CO). Misalnya : Baja tahan

karat (Stainlees steel), nonmagnetic dan baja tahan panas.

4. Ferrit :

Terdiri dari sejumlah besar unsur pemadu (Cr, W atau Si) tetapi kandungan karbonnya

rendah. Tidak dapat dikeraskan.

5. Ladeburit / karbid :

Terdiri sejumlah karbon dan unsur-unsur penbentuk karbid (Cr, W, Mn, Ti, Zr).

2.3 Jenis-Jenis Baja Paduan

2.3.1 Baja Konstruksi

Baja konstruksi digunakan untuk keperluan konstruksi bangunan dan pembuatan bagian-

bagian mesin. Baja konstruksi bangunan umumnya mengandung karbon sampai 0,3% dengan

kekuatan tarik dan batas regang rendah serta tidak dapat dikeraskan. berdasarkan campuran

dan proses pembuatannya dan baja mempunyi sifat terpenting dalam penggunaanya sebagai

bahan konstruksi adalah kekuatan yang tinggi, baja konstruksi di bedakan menjadi:

a. Baja karbon biasa

b. Baja konstruksi kualitas tinggi

16

c. Baja sepesial

2.3.1.1 Proses pembuatan

Baja pada dasarnya adalah paduan besi-karbon dengan kadar karbon tidak lebih dari 2,0 %,

selain itu juga mengandung sejumlah unsur paduan dan unsur pengotoran. Baja dibuat dari

besi kasar atau besi spons dengan mengurangi kadar karbon dan unsur lain yang kurang

disukai. Ada beberapa macam cara pembuatan baja, antara lain:

1. Konvertor

2. Open hearth furnance

3. Dapur listrik

2.3.1.1.1 Pembuatan Baja dengan Konvertor

Terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap ke samping.

Sistem kerja :

1) Dipanaskan dengan kokas sampai + 1500°C

2) Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja (+ 1/8 dari volume konveror)

3) Kembali ditegakkan

4) Udara dengan tekanan 1,5-2 atm dihembuskan dari kompresor.

5) Telah 20 – 25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengeluarkan isinya.

Proses konvertor.:

a. Proses Bessemer untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang rendah.

b. Proses Thomas untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang tinggi.

c. Proses Oksi, proses LD, Kaldo dan Oberhauser.

a. Proses Bassemer (asam)

Lapisan bagian dalam terbuat dari batu tahan api yang mengandung kwarsa asam atau

aksid asam (SiO2). Bahan yang diolah adalah besi kasar kelabu cair. CaO tidak

ditambahkan sebab dapat bereaksi dengan SiO2.

32 CaSiOCaOSiO

b. Proses Thomas (basa)

Lapisan dinding bagian dalam terbuat dari batu tahan api bisa atau dolomit (kalsium

karbonat dan magnesium = CaCO3 + MgCO3), besi yang diolah besi kasar putih yang

mengandung P antara 1,7 – 2 % ; Mn 1 – 2 % ; dan Si 0,6 – 0,8 %. Setelah unsur Mn dan

Si terbakar, P membentuk oksida fosfor (P2O5), untuk mengeluarkan besi cair

ditambahkan zat kapur (CaO).

) ()(3 24352 cairterakPOCaOPCao

c. Proses Oksi

Proses konvertor yang lebih modern adalah proses oksi, pada proses ini menggunakan

bahan besi kasar yang mempunyai komposisi kurang baik apabila dikerjakan dengan

17

konvertor Bessemer maupun Thomas. Disini zatasam murni dihembuskan di atas cairan

dan kadang-kadang juga kedalam cairan besi, sehingga karbon, silisium, mangan dan

sebagainya terbakar. Hasil pembakaran unsur-unsur tersebut ditampung oleh bahan

tambahan batu kapur dan terikat menjadi terak yang mengapung di atas cairan besi.

Proses pembakaran zat asam dengan zat arang terjadi pada panas yang tinggi sekali, maka

diperlukan pendinginan dengan jalan memberikan tambahan baja bekas. Hasil akhir dari

proses ini adalah baja oksi yang bermutu sangat baik karena pengaruh buruk dari unsur

udara tidak ada. Oleh karena itu baja oksi baik sekali digunakan sebagai bahan pembuatan

konstruksi dan komponen-komponen mesin, seperti : poros, baut, pasak, batang

penggerak dan lain-lainnya.

Keuntungan Proses Konverter :

a. Waktu proses relatif pendek.

b. Hasilnya mengandung fosfor (P)dan belerang (S) yang rendah.

c. Hasil yang diproduksi relatif lebih banyak dalam tempo yang sama

dibanding proses lainnya.

d. Biaya produksi baja tiap ton lebih murah.

2.3.1.1.2 Proses Dapur Listrik

Dapur listrik digunakan untuk pembuatan baja yang tahan terhadap suhu tinggi.

Dapur ini mempunyai keuntungan-keuntungan sebagai berikut :

a. Jumlah panas yang diperlukan dapat dapat diatur sebaik-baiknya.

b. Pengaruh zat asam praktis tidak ada.

c. Susunan besi tidak dipengaruhi oleh aliran listrik

Sedangkan kekurangannya adalah harga listrik yang mahal. Dapur listrik dibagi

menjadi dua kelompok yaitu dapur listrik busur cahaya dan dapur listrik induksi.

Terdapat 2 jenis dapur listrik, yaitu:

Electric arc Furnace

Electric Induction furnace

a. Electric arc Furnace

Pada dapur ini, panas diperoleh dari busur listrik yang terjadi antara besi (muatan

dapur) dengan elektroda yang dihubungkan dengan sumber listrik (biasanya 3 phase).

Karbon (grafit) digunakan sebagai elektroda. Kebanyakan dari dapur listrik

menggunakan proses baja.

18

Gambar 11. Proses Tanur

Karena panas yang sangat tinggi di sekitar busur listrik maka muatan dapur akan

mencair dan unsur pengotoran dalam besi akan teroksidasi. Seperti halnya pada open

hearth furnace, terak yang terapung di permukaan cairan akan menghalangi masuk dan

beraksinya udara dengan cairan. Untuk melanjutkan reaksi oksidasi juga perlu

ditambahkan bijih besi atau kerak tempa (oksida besi) atau kadang-kadang juga dengan

hembusan oksigen pada permukaan cairan.

1. Electric Induction Furnace

Pada dapur induksi ini, panas diperoleh melalui arus induksi yang timbul pada besi

yang diletakkan di dalam coil yang dialiri listrik berfrekuensi tinggi. Dapur induksi ini

dapat dibuat tertutup rapat sehingga atmosfer di atas permukaan cairan dapat diatur

dengan mudah, apakah diisi dengan gas yang netral (gas mulia) atau oksigen atau

vacuum, sehingga gas-gas yang terlarut akan ditarik keluar dari dalam baja. Dapur ini

ideal untuk pembuatan baja paduan dengan unsur paduan yang sulit untuk dipadukan di

dalam dapur lain.

2.3.1.1.3 Pembuatan Baja dengan Open Hearth Furnance (Siemens-Martin)

Dapur ini mempunyai sebuah ruang bakar di mana udara dan bahan bakar gas akan

bercampur dan terbakar. Pembakaran di sini menghasilkan panas yang tinggi sebab baik

bahan bakar maupun udara pembakaran sebelum masuk ruang bakar sudah dipanaskan

dalam suatu regenerator (yang mendapat panas dari gas buang hasil pembakaran di ruang

bakar. Fungsi dari regenerator adalah :

19

Memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapur.

Sebagai fundamen atau landasan dapur

Menghemat pemakaian tempat

Karena temperatur yang tinggi pada ruang bakar, maka muatan dapur yang diletakkan

di ruang bakar akan mencair (bila muatan berupa bahan padat), dan bahan cair akan

mendidih sehingga reaksi oksidasi dari unsur pengotoran atau pembentuk terak akan dapat

berlangsung.

Muatan dapur diisi melalui pintu pengisian (charging door). Muatan ini dapat berupa

bahan padat atau berupa besi cair. Pada proses basa juga ditambahkan batu kapur sebagai

pembentuk terak atau pengikat fosfor. Reaksi yang berlangsung sama saja seperti reaksi

konvertor, yaitu sebagian Fe, Si,dan Mn akan teroksidasi dan membentuk terak. Terak ini

mengapung di permukaan cairan sehingga menghalagi kontak dengan cairan dengan

udara. Agar reaksi oksidasi dapar berlanjut, makan harus ditambahkan biji besi ke dalam

cairan, di mana bijih besi merupakan pembawa oksigen sehingga hamper semua Si, Mn,

juga C dapat teroksidasi.

Gambar 12. Proses Siemens-Martin

Proses dalam dapur ini berjalan sangat lambat (6 – 14 jam) dibandingkan dengan

proses converter yang hanya memakan waktu 15 menit atau mugkin bisa kurang. Karena

proses yang cukup lambat, maka dapat dilakukan analisis kimia dari carian pada setiap

20

saat sehingga komposisi kimia dapat terkontrol dengan mudah. Selain itu karena cairan

besi tidak tersentuh langsung oleh udara maka baja yang dihasilkan tidak banyak

mengandung nitrogen. Dalam proses ini dapat digunakan besi kelabu maupun putih:

Besi kelabu dinding dalamnya dilapisi batu silica (SiO2)

Besi putih dilapisi dengan batu dolomit (40 % MgCO3 + 60 % CaCO3)

Gambar 13. Dapur Siemens

Keuntungan dari proses Martin disbanding proses Bessemer dan Thomas adalah sebagai

berikut :

a. Proses lebih lama sehingga dapat menghasilkan susunan yang lebih baik dengan jalan

percobaan-percobaan.

b. Unsur-unsur yang tidak dikehendaki dan kotoran-kotoran dapat dihindarkan atau

dibersihkan.

c. Penambahan besi bekas dan bahan tambahan lainnya pada akhir proses menyebabkan

susunannya dapat diatur sebaik-baiknya.

2.3.1.3 Jenis-jenis baja konstruksi

Adapun baja kontruksi di kelompokan dalam tiga jenis terdiri dari:

2.3.1.3.1 Baja konstruksi umum

Baja konstruksi umum terdiri atas jenis baja karbondan baja kualitastingi yang di

padu. Penggunaan baja ini di dasarkan atas pertimbangan tegangan tarik minimumnya

yang cukup tinggi. Baja ini banyak digunakan pada konstruksi bangunan

gedung,jembatan poros mesin dan roda gigi. Baja konstruksi umumnya di perdagangkan

dalam dua jenis kualita yang biasanya di bedakan denagn pembran nomerkode 2 dan 3

Contoh: St.44-2 untuk kualitas tinggi

St.44-3 untuk kualitas istimewa (khusus)

21

2.3.1.3.2 Baja otomat

Baja otomat terdiri atas baja kualitas tinggi yang tidak di padu dan bja kualitas

tinggi paduan rendah dengan kadar berelang (s)dan fosfor(p) yang tinggi. Baja ini

mengandung 0,07% s/d 0,0065% karbon, 0,08s/d0,4% belerang o,6s/d1,5%mangan dan

0,05s/d0,4% silisium. Untuk keperluan menghakuskan permukaan di tambahkan lagi

dengan timbal(pb) 0,15s/d0,3%. Karena mengandung belrang(s) dan fosfor(p) yang cukup

tinggi, maka baja otomat sangat tidak bik untuk pkerjaan las.

2.3.1.3.3 Baja case hardening

Baja case hardening di peroleh dngan menaruh baja lunak di antara bahan yang

kaya dengan karbon dan memanaskanya hingga di atas suhu kritis atasnya ( 900-950 C)

dalam waktu yang cukuplama untuk mndapatkan lapisan permukaan yang banyak

mengandung karbon. Baja case hardening ini terdiri atas baja kualitas tinggi yng tidak di

padu dan baja sepesial yang tidak di padu maupun yang di padu. Supaya bnda kerja tetap

liat, di usahakan kandungan karbon pada bagian permuakan benda kerja yang telah di

karbonisasikan tadi brkisar antara0,6-0,9%.

2.3.1.4 Klasifikasi baja kostruksi

1. Klasifikasi menurut komposisi kimianya:

Baja karbon (carbon steel), di bagi menjadi tiga bagian:

Baja karbon rendah(low carbon steel) –0,05%-0,03%C

Sifatnya mudah di tempa dan mudah di mesin.

Baja karbon menengah(Medium carbon steel)

-kekuatan lebih tinggi dari pada baja karbon rendah

- sifatnya sulit untuk di bengkokan,di las, di potong

-0,30%-0,04%C. connecting rods,crank pins.axles

Baja karbon tinggi (high carbon steel)-tool steel

-sifatnya sulit dibengkokan , di la di potong, kandungan 0,60%-1,50%C.

-penggunaan : screwdriver, blacksmith hummer, table knives, screw, hammer,vise

jaw, knife, drill.

2. Klasifikasi Menurut Proses Pembuatan Baja.

Proses Konvertor

Proses Siemen Martin

Proses Basic Oxygen Furnace

Proses Dapur Listrik

Proses Dapur Cawan

3. Klasifikasi Berdasarkan Kegunaan Dalam Konstruksi.

Baja Structural

22

Baja Non-Struktural

.4. Klasifikasi Berdasarkan komposisi

Baja karbon

Baja paduan rendah

Baja tahan karat

5. Klasifikasi Menurut Penggunaan

Baja konstruksi (structural steel), mengandung karbon kurang dari 0,7% C

Baja perkakas (tool steel), mengandung karbon lebih dari 0,7% C

b. lima keompok baja.:

1. Baja karbon konstruksi(carbon structural steel)

2. Baja karbon perkakas (carbon tool steel)

3. Baja paduan konsruksi (alloyed structural steel)

4. Baja paduan pekakas(alloyed tool steel)

5. Baja konstruksi paduan tinggi (highly alloy structural steel)

6. Klasifikasi Berdasarkan bentuk produk.

Channel

Angle

Rods

Plats

2.3.1.5 Kodefikasi

Untuk membantu industri dalam mengetahui komponen unsur dari suatu paduan

tertentu, SAE mengembangkan kode numerik untuk baja yang tersedia dengan standar

tertentu untuk setiap paduan. Kode ini biasanya merupakan nomor empat digit dengan dua

digit pertama mengidentifikasi isi elemen dasar paduan, dan dua digit terakhir menyatakan

kandungan karbon.

SERIES CODE STEEL TYPE

1XXX Plain carbon (non alloy) steel

13XX Manganese steel

2XXX Nickel alloy steels

23XX 3.5% Nickel

25XX 5.0% Nickel

3XXX Nickel/Chrome steels

4XXX Molybdenum steels

40XX Carbon/Moly

41XX Chrome/Moly

43XX Chrome/Moly/Nickel

23

46XX or 48XX Moly/Nickel

5XXX Chromium alloy steels

51XX Low Chromium content

52XX Medium Chromium content

53XX High Chromium content

6XXX Chromium/Vanadium alloy steels

86XX or 87XX Nickel/Chromium/Moly alloy steels

92XX Manganese/Silicon alloy steels

Tabel 6. Kodefikasi SAE

Institut Besi dan Baja Amerika (AISI), juga mengembangkan kode nomor, berdasarkan

medium pengerasan paduan itu, konten, atau kegunaannya.

LETTER CODE STEEL TYPE

A****************** Air-hardening steels

D****************** Die steel alloys

F****************** Carbon/Tungsten alloys

H****************** Hot work alloys

L****************** Low alloy

M***************** Molybdenum alloys

O***************** Oil hardening steels

P****************** Mold steel alloys

S****************** Shock resistant alloys

T****************** Tungsten alloys

W***************** Water hardening steel

Tabel 7. Kodefikasi AISI

2.3.1.6 Pengaruh Unsur Paduan Baja Konstruksi

Baja konstruksi Dibedakan lagi menjadi tiga golongan tergantung persentase unsure

pemadunya, yaitu baja paduan rendah (maksimum 2 %), baja paduan menengah (2-5 %),

baja paduan tinggi (lebih dari 5 %). Sesudah di-heat treatment baja jenis ini sifat-sifat

mekaniknya lebih baik dari pada baja.

Baja konstruksi kualitas tinggi yang tidak dipadu dan baja kualitas tinggi paduan rendah

dengan kadar belerang (S) dan fosfor (P) yang tinggi. Baja ini mengandung 0,07% s/d

0,065% karbon, 0,18 s/d 0,4% belerang, 0,6 s/d 1,5% mangan, dan 0,05 s/d 0,4% silium.

24

Selain unsur paduan di atas. Kita juga dapat memadukan baja dengan logam lain, maka

sifat baja akan terpengaruh sehingga menghasilkan baja paduan yang sesuai dengan sifat

yang diinginkan sebelum proses tersebut dilakukan.

1. Nikel

Baja nikel mempunyai daya atau kekuatan tarik yang sangat tinggi dan anti karat. Baja ini

banyak digunakan untuk poros engkol dan roda gigi.

2. Krom dan Nikel

Baja paduan krom dan nikel dapat tahan terhadap suhu yang tinggi. Baja ini dipakai untuk

alat penyedot (plunger), poros nok (camshaft), dan juga untuk strip hiasan pada sisi mobil.

3. Molybdenum dan Vanadium

Elemen campuran dari kedua logam ini memperbaiki kemungkinan untuk mengeraskan

baja dan elemen itu ditambahkan terutama untuk tujuan tersebut.

4. Silikon

Sejumlah presentasi silicon di dalam baja akan meninggikan ketahanannya terhadap

oksidasi pada temperature tinggi, terutama jika dikombinasikan dengan kromium dan

aluminium. Hal ini terjadi akibat terbentuknya lapisan padat pada permukaan yang akan

menghindari kemungkinan masuknya zat asam. Silikon juga mempertinggi dalamnya

kekerasan baja. Baja jenis ini dipakai dalam pembuatan konstruksi bangunan, mesin,

perkakas, dan lain-lain.

2.3.1.7 Sifat mekanis

Baja konstruksi mempunyai sejumlah sifat yang dapat membuatnya menjadi bahan

bangun yang baik. Beberapa sifat yang penting yang harus di miliki oleh baja konstrusi.

1. Berdasarkan kekuatan

Menurut SNI 2002. Baja struktur dapat dibedakan berdasarkan kekuatannya

menjadi beberapa jenis, yaitu BJ 34, BJ 37, BJ 41, BJ 50, dan BJ 55. Bedanya tegangan

leleh (fy) dan tegangan ultimate (fu) berbagai jenis baja struktur sesuai dengan SNI 2002

disajikan dalam tabel dibawah ini :

.

.

Tabel 8. Kekuatan Mekanis Baja Konstruksi

25

Keuntungan Baja Konstruksi :

1. Baja konstruksi sangatlah keras hingga dapat menjadi bahan bangunan.

2. Keteguhan (solidity) artinya mempunyai ketahanan terhadap tarikan, tekanan atau

lentur.

3. Elastisitas (elasticity) artinya kemampuan / kesanggupan untuk dalam batas –batas

pembebanan tertentu, sesudahnya pem- bebanan ditiadakan kembali kepada bentuk

semula.

4. Kekenyalan / keliatan (tenacity) artinya kemampuan/kesanggupan untuk dapat

menerima perubahan perubahan bentuk yang besar tanpa menderita kerugian-

kerugian berupa cacat atau kerusakan yang terlihat dari luar dan dalam untuk jangka

waktu pendek

2.3.1.8 Kegunaan

Bangunan baja semakin menjadi populer hari ini. Awalnya framing baja

digunakan untuk tujuan komersial dan industri, tapi sekarang juga menemukan tempat

dalam pembangunan rumah, apartemen dan perusahaan ritel, jembatan rangka mobil.

konstruksi baja menawarkan banyak keuntungan dibandingkan dengan rumah kayu

konvensional dalam hal fleksibilitas desain, kemudahan konstruksi dan stabilitas.

Konstruksi bangunan baja adalah biaya efektif dalam berbagai cara. Umumnya

digunakan bahan bangunan seperti kayu, bata beton atau biaya lebih dari baja. Selain itu,

biaya pembingkaian baja membuat kurang lebih sama dengan bangunan dibingkai

konvensional. desain bangunan baja terbukti efektif biaya di berjalan lagi ketika Anda

memikirkan daya tahan. Jadi tanpa kita sadari bahwa baja konstruksi sangatlah

bermanfaat bagi kehidupan kita terutama dalam segi pembangunan.

2.3.2 Baja Tahan Karat (Stainless Steel)

2.3.2.1 Pengertian dan Sejarah

Awalnya, beberapa besi tahan karat pertama berasal dari beberapa artefak yang

dapat bertahan dari zaman purbakala. Pada artefak ini tidak ditemukan adanya kandungan

krom, namun diketahui, bahwa yang membuat artefak logam ini tahan karat adalah

banyaknya zat fosfor yang dikandungnya yang mana bersama dengan kondisi cuaca lokal

membentuk sebuah lapisan basi oksida dan fosfat. Sedangkan, paduan besi dan krom

sebagai bahan tahan karat pertama kali ditemukan oleh ahlimetal asal Prancis, Pierre

Berthier pada tahun 1821, yang kemudian diaplikasikan untuk alat-alat pemotong, seperti

pisau.

Kemudian pada akhir 1890-an, Hans Goldschmidt dari Jerman, mengembangkan

proses aluminothermic untuk menghasilkan kromium bebas karbon. Pada tahun 1904-

1911, Leon Guillet berhasil melakukan paduan dalam beberapa penelitiannya yang kini

dikenal sebagai Stainless Steel. Baja tahan karat atau stainless steel sendiri adalah paduan

26

besi dengan minimal 12% kromium. Komposisi ini membentuk protective layer (lapisan

pelindung anti korosi) yang merupakan hasil oksidasi oksigen terhadap krom yang terjadi

secara spontan. Tentunya harus dibedakan mekanisme protective layer ini dibandingkan

baja yang dilindungi dengan coating (misal seng dan cadmium) ataupun cat.

2.3.2.2 Proses Pembuatan Stainless Steel

Pada dasarnya stainless steel merupakan salah satu jenis dari baja paduan,

sehingga pembuatan stainless steel tidak jauh berbeda dengan proses pembuatan baja

paduan, yang membedakan adalah penambahan unsur-unsur paduan, antara lain

Kromium, Nikel, Mangan, dan Aluminium.

2.3.2.2.1 Proses Konvertor

Terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap

kesamping. Sistem kerja :

• Dipanaskan dengan kokas sampai ± 15000C,

• Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja. (± 1/8 dari volume konvertor)

• Kembali ditegakkan.

• Udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dihembuskan dari kompresor.

• Setelah 20-25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengeluarkan hasilnya.

Proses Bassemer (asam)

Lapisan bagian dalam terbuat dari batu tahan api yang mengandung kwarsa

asam atau aksid asam (SiO2), Bahan yang diolah besi kasar kelabu cair, CaO tidak

ditambahkan sebab dapat bereaksi dengan SiO2,SiO2 + CaO CaSiO3

Proses Thomas (basa)

Lapisan dinding bagian dalam terbuat dari batu tahan api bisa atau dolomit

kalsium karbonat dan magnesium (CaCO3 + MgCO3)], besi yang diolah besi

kasar putih yang mengandung P antara 1,7 – 2 %, Mn 1 – 2 % dan Si 0,6-0,8 %.

Setelah unsur Mn dan Si terbakar, P membentuk oksida phospor (P2O5), untuk

mengeluarkan besi cair ditambahkan zat kapur (CaO),

3 CaO + P2O5 Ca3(PO4)2 (terak cair)

2.3.2.2.2 Proses Siemens Martin

Menggunakan sistem regenerator (± 30000C.) fungsi dari regenerator

adalah :

a. Memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapur.

b. Sebagai Fundamen/ landasan dapur.

c. Menghemat pemakaian tempat.

27

Bisa digunakan baik besi kelabu maupun putih,

• Besi kelabu dinding dalamnya dilapisi batu silika (SiO2),

• Besi putih dilapisi dengan batu dolomit (40 % MgCO3 + 60 % CaCO3)

2.3.2.2.3 Proses Basic Oxygen Furnace

• Logam cair dimasukkan ke ruang baker (dimiringkan lalu ditegakkan)

• Oksigen (± 1000) ditiupkan lewat Oxygen Lance ke ruang baker dengan

kecepatan tinggi. (55 m3 (99,5 %O2) tiap satu ton muatan) dengan tekanan 1400

kN/m2.

• Ditambahkan bubuk kapur (CaO) untuk menurunkan kadar P dan S.

Keuntungan dari BOF adalah:

• BOF menggunakan O2 murni tanpa Nitrogen

• Proses hanya lebih-kurang 50 menit.

• Tidak perlu tuyer di bagian bawah

• Phosphor dan Sulfur dapat terusir dulu daripada karbon

• Biaya operasi murah

2.3.2.2.4 Proses Dapur Listrik

Relatif tinggi dengan menggunkan busur cahaya electrode dan induksi

listrik. Keuntungan :

• Mudah mencapai relatif tinggi dalam waktu singkat

• Temperatur dapat diatur

• Efisiensi termis dapur tinggi

• Cairan besi terlindungi dari kotoran dan pengaruh lingkungan sehingga

kualitasnya baik

• Kerugian akibat penguapan sangat kecil rendah hingga kokas

2.3.2.2.5 Proses Dapur Kopel

Mengolah besi kasar kelabu dan besi bekas menjadi baja atau besi tuang.

Proses :

• Pemanasan pendahuluan agar bebas dari uap cair.

• Bahan bakar(arang kayu dan kokas) dinyalakan selama ± 15 jam.

• Kokas dan udara dihembuskan dengan kecepatan mencapai

700 – 800 mm dari dasar tungku.

• Besi kasar dan baja bekas kira-kira 10 – 15 % ton/jam dimasukkan.

• 15 menit baja cair dikeluarkan dari lubang pengeluaran.

Untuk membentuk terak dan menurunkan kadar P dan S ditambahkan batu kapur

(CaCO3) dan akan terurai menjadi: CaCO3 = CaO + CO2

CO2 akan bereaksi dengan karbon: CO2 + C = 2CO

28

Gas CO yang dikeluarkan melalui cerobong, panasnya dapat dimanfaatkan untuk

pembangkit mesin-mesin lain.

2.3.2.2.1Proses Dapur Cawan

• Proses kerja dapur cawan dimulai dengan memasukkan baja bekas dan besi

kasar dalam cawan,

• Kemudian dapur ditutup rapat.

• Kemudian dimasukkan gas-gas panas yang memanaskan sekeliling cawan dan

muatan dalam cawan akan mencair.

• Baja cair tersebut siap dituang untuk dijadikan baja-baja istimewa dengan

menambahkan unsur paduan yang diperlukan yaitu:

Kromium Nikel

Mangan

Aluminium

2.3.2.3 Klasifikasi Stainless Steel

Meskipun seluruh kategori Stainless Steel didasarkan pada kandungan krom (Cr),

namun unsur paduan lainnya ditambahkan untuk memperbaiki sifat-sifat Stainless Steel

sesuai aplikasi-nya. Kategori Stainless Steel tidak halnya seperti baja lain yang didasarkan

pada persentase karbon tetapi didasarkan pada struktur metalurginya. Empat golongan

utama Stainless Steel adalah Austenitic, Ferritic, Martensitic, dan Precipitation Hardening

Stainless Steel.

2.3.2.3.1 Austenitic Stainless Steel

Austenitic Stainless Steel mengandung sedikitnya 16% Chrom dan 6%

Nickel (yang biasa digunakan pada umumnya), sampai ke grade Super Autenitic

Stainless Steel seperti 904L (dengan kadar Chrom dan Nickel lebih tinggi serta

unsur tambahan Mo sampai 6%). Molybdenum (Mo), Titanium (Ti) atau Copper

(Co) berfungsi untuk meningkatkan ketahanan terhadap temperatur serta korosi.

Austenitic cocok juga untuk aplikasi temperature rendah disebabkan unsur Nickel

membuat Stainless Steel tidak menjadi rapuh pada temperatur rendah.

2.3.2.3.2 Ferritic Stainless Steel

Kadar Chrom bervariasi antara 10,5 – 18 % yang mudah dibentuk dalam

keadaan rendah. Ketahanan korosi tidak begitu istimewa dan relatif lebih sulit di

fabrikasi / machining. Tetapi kekurangan ini telah diperbaiki pada grade 434 dan

444 dan secara khusus pada grade 3Cr12.

29

2.3.2.3.3 Martensitic Stainless Steel

Stainless Steel jenis ini memiliki unsur utama Chrom (masih lebih sedikit

jika dibanding Ferritic Stainless Steel) dan kadar karbon relatif tinggi misal seperti

kadar karbon martensit dan juga mudah di machining. Grade 431 memiliki Chrom

sampai 16% tetapi mikrostrukturnya masih martensitic disebabkan hanya memiliki

Nickel 2%.Grade Stainless Steel lain misalnya 17-4PH/ 630 memiliki tensile

strength tertinggi dibanding Stainless Steel lainnya. Kelebihan dari grade ini, jika

dibutuhkan kekuatan yang lebih tinggi maka dapat di hardening.

2.3.2.3.4 Precipitation Hardening Steel

Precipitation hardening Stainless Steel adalah Stainless Steel yang keras

dan kuat akibat dari dibentuknya suatu presipitat (endapan) dalam struktur mikro

logam. Sehingga gerakan deformasi menjadi terhambat dan memperkuat material

Stainless Steel. Pembentukan ini disebabkan oleh penambahan unsur tembaga

(Cu), Titanium (Ti), Niobium (Nb) dan alumunium. Proses penguatan umumnya

terjadi pada saat dilakukan pengerjaan dingin (cold work).

2.3.2.4 Kodefikasi

Stainless steel grades :

TIPE KETERANGAN

100 Series austenitic paduan chromium-nickel-manganese

Type 101 austenitic yang mengalami pengerasan melalui proses

pendinginan

Type 102 austenitic yang kegunaan utamanya sebagai bahan

perabotan dan furniture

200 Series austenitic paduan chromium-nickel-manganese

Type 201 austenitic yang mengalami pengerasan melalui proses

pendinginan

Type 202 austenitic general purpose stainless steel

300 Series austenitic paduan chromium-nickel

Type 301 mudah dibentuk, proses pengerasan cepat, baik untuk

proses pengelasan dan daya tahan lebih tinggi dari tipe 304.

Type 303 versi 304 tanpa mesin dengan tambahan sulfur dan

pospor.

Type 302 Tingkat ketahanan terhadap karat sama dengan 304, tapi sedikit lebih tinggi

tingkat kekuatan bahannya karena adanya tambahan karbon.

Type 304 Grade yang paling umum digunakan

Type 304L sama seperti 304 dengan kadar karbon lebih rerndah

30

agar lebih baik untuk digunakan dalan pengelasan.

Type 304LN sama dengan 304L, dengan tambahan nitrogen agar

meningkatkan tingkat yield and tensile strengthnya.

Type 308 digunakan sebagai logam pengisi ketika mengelas 304

Type 309 lebih tahan panas dari 304, biasa digunakan sebagai logam pengisi dalam

proses pengelasan

Type 316 Stainless Steel yang paling umum digunakan setelah

304. biasanya digunakan sebagai peralatan yang berhubungan

dengan makanan

Type 321 mirip dengan type 304 dengan tambahan titanium

400 Series ferritic and martensitic chromium alloys

Type 405 ferritic untuk digunakan dalam proses pengelasan

Type 408 tahan panas, tahan karat dengan kadar rendah; 11%

chromium, 8% nickel.

Type 409 Type yang paling murah, biasanya digunakan sebagai

knalpot mobil; ferritic (iron/chromium only).

Type 410 martensitic (high-strength iron/chromium). Wear-

resistant, but less corrosion-resistant.

Type 416 easy to machine due to additional sulfur

Type 420 Cutlery Grade martensitic

Type 430 Mudah dibentuk, dengan temperatur rendah dan tahan

karat.

Type 439 ferritic grade, Grade yang lebih tinggi dari 409.

peningkatan kandungan krom untuk meningkatkan tingkat ketahan

terpadap karat dan oksidasi.

Type 440

karbon paling rendah), 440B, 440C(yang terbaik, sering digunakan

sebagai bahan dasar pisau), dan 440F

Type 446 For elevated temperature service

500 Series paduan chromium tahan panas

600 Series martensitic precipitation hardening alloys

601 through 604 Martensitic low-alloy steels

610 through 613 Martensitic secondary hardening steels.

31

614 through 619 Martensitic chromium steels.

630 through 635 Semiaustenitic and martensitic precipitation-

hardening stainless steels.

Type 630 is most common PH stainless, better known as 17-4; 17% chromium, 4%

nickel.

650 through 653 Austenitic steels strengthened by hot/cold work

Tabel 12. Kodefikasi Stainless Steel

2.3.2.5 Pengaruh Unsur Paduan

Unsur paduan pada baja sangat berpengaruh terhadap nilai kekerasan,keuletan

serta kelelahan suatu baja. Unsur Utama penyusun baja adalah Carbon (C). Karbon

merupakan unsur 'pengeras utama' pada baja. Jika kadar Carbon ditingkatkan maka akan

meningkatkan kekuatannya akan tetapi nilai impact baja tersebut akan menurun.

Baja tahan karat dapat diartikan sebagai material yang sebagian besar

mengandung besi dan sedikitnya mengandung 11% kromium. [3] Penambahan kromium

ini bertujuan untuk membentuk lapisan krom oksida yang berfungsi sebagai lapisan pasif

unsur paduan lain yang sering ditambahkan adalah nikel, molibdenum, mangan, tembaga,

titanium, aluminium, silikon, sulfur, niobium, nitrogen dan selenium.

2.3.2.5 .1 Nikel

Jika nikel dipadukan pada besi, kehilangan berat yang disebabkan korosi

didalam asam berkurang dan ketahan korosi bisa diperbaiki. Nikel dalam jumlah

yang terbatas akan menstabilakan struktur austenit yang akan meningkatkan sifat

mekanik dan karakteristik fabrikasi.

Nilai sangat efektif dalam memperbesar daerah pasif terutama dalam

lingkungan reduktif. Selain itu, dapat berfungsi dalam meningkatkan ketahanan

korosi pada lingkungan asam mineral. Paduan ini dapat penstabil struktur austenit

32

dalam baja tahan karat austenit dan menurunkan ketahanann terhadap scc bila

kandungan 8-10 %, tetapi pada kadar lebih tinggi dapat meningkatkan ketahanan

terhadap SCC.

2.3.2.5 .2 Kromium

Kromium adalah salah satu paduan yang harus ada dalam pembentuk

lapisan pasif. Lapisan pasif dapat terbentuk dengan adanya kadar kromium

10,5%. Sedangkan baja tahan karat austentik mengandung 17- 20% Cr sehingga

lapisan pasif yang terbentuk lebih tebal sehingga lebih tahan korosi pada

lingkungan korosif. Kromium akan membentuk lapisan pasif yang tebalnya

tergantung pada jumlah kromium yang ditambahkan. Gambar 2 memperlihatkan

efek bertambahnya kandungan Cr pada paduan Fe-Cr terhadap kurva polarisasi

yang terbentuk pada larutan 10% H2SO4.

Terlihat dengan bertambahnya prosentase kandungan Cr, potensial pada

saat mulai terbentuk lapisan pasif (Er) dan potensial pada saat lapisan sudah

terbentuk E semakin berkurang ( lebih kecil harga potensialnya) dan kerapatan

arus batas kerapatan arus pasivasi ( i juga semakin kecil).

Kalau Cr dipadukan pada besi di atas 12-13%, karat yang berwarna merah

tidak terbentuk, karena oleh adanya oksigen di udara terjadi permukaan yang

stabil ( permukaan pasif). Oleh karena itu, baja yang mengendung unsur tersebut

dinamakan baja tahan karat. Kalau baja mengandung lebih dari 17% Cr akan

terbentuk suatu lapisan yang stabil. Karat pada lapisan dari baja tahan akrat 17%

Cr sering terjadi disebabkan karena presipitasi karbida Cr pada batas butis dan

oksidasi Cr dari permukaan karenanya lapisan permukaan menjadi kekurangan Cr

yang mengurangi ketahanan karatnya.

2.3.2.5 .3 Molibdenum

Molibdenum sangat berperan aktif dalam ketahanan korosif terutama

korosi sumuran ( pitting) dan korosi celah (crevice). Adanya molibdenum dapat

33

menggeser daerah aktifpasif baja pada daerah rapat arus yang lebih kecil. Gambar

3 di bawah ini memperlihatkan pentingnya kandungan molibdenum yang ada pada

baja tahan karat terhadap kerapatan arus pasivasi yang terbentuk.

2.3.2.5.4 Mangan

Mangan memiliki fungsi yang hampir sama dengan nikel. Kelebihan

mangan secara mekanik adalah membentuk baja tahan karat yang tahan abrasi.

Namun kelemahan mangan adalah sangat mudah berinteraksi dengan lingkungan

yang mengandung sulfur dan membentuk senyawa mangan sulfida

2.3.2.6 Sifat Mekanis

2.3.2.6.1 Ferritic Stainless Steel

Bersifat magnetik, tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas tapi

dapat dikeraskan dengan cold work, dapat dicold work maupun dihot work, pada

kondisi annealed keuletan dan ketahanan korosi tertinggi, kekuatan mencapai 50%

lebih tinggi dari pada baja plain carbon, ketahanan korosi dan machinability lebih

baik dari pada stainless steel Martensitic.

2.3.2.6.1 Martensitic Stainless Steel

Bersifat magnetic, dapat dikeraskan dengan perlakuan panas, dapat di cold

work maupun di hotd work, machinabilitynya bagus, ketangguhan baik, ketahanan

korosinya cukup bagus terhadap cuaca tetapi tidak sebaik stainless steel ferritic

maupun austenitic

2.3.2.6.1 Austenitic Stainless Steel

Bersifat non magnetic, pada kondisi annealed, tidak dapat dikeraskan

dengan perlakuan panas, dapat di hot-work dan dicold-work, memiliki shock

resistant yang tinggi, sulit dimachining kecuali dengan penambahan S atau Se,

sifat tahan korosinya paling baik diantara jenis lainnya, kekuatan pada temperature

tinggi dan ketahanan scaling sangat baik

34

2.3.2.6.1 Precipitation-Hardening Stainless Steel

Baja tahan karat yang mengalami pengerasan presipitasi, mudah

dipabrikasi, kekuatan tinggi, keuletan relative baik, ketahanan korosinya baik

2.3.2.7 Kegunaan

1. Perlengkapan stainless steel untuk industri makanan

- Food service trolley ( trolley makanan )

- Load transfer trolley ( trolley barang )

- Luggage trolley ( trolley barang )

- Mixer ( pengaduk )

- Bowl sink ( sink bowl )

2. Perlengkapan stainless steel untuk dapur dan industri hotel

- Towel warmer ( pemanas handuk )

- Plate warmer ( penghangat piring )

- Kwali Range

- Blower kwali range

- Teppan yaki

- Kompor Blower

- Tempat sampah

3. Perlengkapan stainless steel lainnya

- Work table ( meja kerja )

- Work table knock down ( m kerja knock down )

- Tempat sampah stainless

- Queve stand / tiang antrian ( tali pita )

- Tiang antrian / pembatas antrian ( tali Bludru )

- Service food trolley / service trolley

- Collect trolley ( u/ mengumpulkan piring )

- Multy rack ( Bermacam-macam rak )

4. Perlengkapan stainless steel untuk rumah sakit

- Comfort bed ( ranjang pasien )

- Economic bed

- Bedside cabinet

- Children / baby bed

- Overbed table

- Room divider ( pembatas ruangan )

- I.V stand ( tiang infus stainless )

- Dressing trolley ( trolley pakaian )

- Bowl stand single / double

- Instrument trolley

35

-Trolley jenazah ( mortuary carriage )

2.3.3 Baja Perkakas

2.3.3.1 Proses Pembuatan

Baja Perkakas (Tool Steel) adalah baja dengan kandungan Carbon antara

0.3 – 1.6% dan merupakan material dengan bahan dasar besi yang ditambah

dengan paduan-paduan lainnya seperti Mangan (Mn), Silikon (Si), Tembaga (Cu),

Vanadium (V),Molibdenum (Mo) dan lain sebagainya. Unsur-unsur paduan

tersebut membuat baja tersebut mempunyai sifat mekanik (kekerasan, ketahanan

abrasi, kemampuan potong, kekerasan pada temperatur tinggi) yang sangat baik.

Oleh karena itu, baja perkakas merupakan jenis material yang banyak

dipergunakan dalam industri karena memiliki harga kekerasan dan ketahanan aus

yang tinggi.Baja perkakas biasa dipergunakan sebagai alat pemotong (cutting),

alat pembentuk (forming), dan sebagai cetakan (die).

Umumnya tool Steel digunakan setelah di “heat treatment” (perlakuan

panas), hal ini untuk mendapatkan sifat mekanik yang benar-benar sesuai dengan

kebutuhan. Baja perkakas biasanya dilelehkan dalam tungku listrik dan diproduksi

dalam praktek baja perkakas untuk memenuhi persyaratan tertentu. Baja perkakas

biasa digunakan di beberapa perkakas manual atau alat mekanis untuk proses

cutting, shaping/forming, dan pemotongan material pada suhu tinggi dan biasa.

Baja perkakas juga digunakan pada berbagai aplikasi lain di mana daya tahan,

kekuatan, ketangguhan dan sifat lainnya yang dipilih untuk kinerja yang optimal.

Baja Perkakas Dingin

Umumnya baja perkakas dingin mempunyai kadar karbon yang tinggi.

Berikut ini adalah tahapan dalam pembuatan baja perkakas dingin :

1. Penempaan

Baja perkakas terutama dibuat dengan cara penempaan, karena dengan itu

diharapkan dapat dibuat berbagai macam bentuk. Temperatur penempaan berbeda

bagi setiap macam baja tetapi umumnya di sekitar 900-1050 0C yang pada dasarnya

lebih rendah daripada temperature penempaan untuk baja konstruksi. Sebaiknya

pemanasan baja tersebut perlahan-lahan, pertama dipanaskan merata sampai suatu

temperature dibawah temperature transformasi Ac kemudian dilepaskan lebih

lanjut. Pemanasan berlebihan harus dihindari.

2. Penormalan

Proses ini untuk memperbaiki keseragaman keadaan setelah penempaan,

untuk membuat larutnya karbida dan untuk memudahkan speroidisasi atau

pembulatan karbida. Temperatur penormalan kira-kira 1000C diatas Ac, dan waktu

36

pemanasannya singkat. Baja paduan rendah didinginkan pada atau dengan tiupan

udara.

3. Pelunakan

Hal yang terpenting dalam pelunakan ialah speroidisasi dari karbida.

Sebaiknya dibuat siklus pemanasan seperti halnya untuk baja bantalan. Bagi

komponen yang jarang diganti diperlukan tungku yang lingkungannya terkontrol

untuk menhindari terjadinya dekarburisasi, apabila tungku demikian tidak ada,

proses pendinginan dalam tungku bisa dilakukan dalam sebuah kotak yang diisi

geram besi cor. Proses ini dilakukan dalam beberap jam tergantung pada ukuran

dari komponen dan didinginkan sampai 5000C secara perlahan-lahan. Perlu

diperhatikan bahwa baja yang mengandug W setelah pemanasan lama, mungkin

karbid yang ada berubah menjadi WC, karena WC sangat sukar latur dalam

austenite selama pemanasan pada pengerasan, dengan demikian pemanasannya

hampir sama dengan pemanasan untuk baja karbon rendah, hal ini menyebabkan

turunnya mampu-keras. Kalau ini terjadi tidak ada jalan lain kecuali

memanaskannya kembali hingga temperature cukup tinggi sehingga WC menjadi

larut dan baja dapat ditempa.

4. Pencelupan dingin

Baja karbon tinggi perlu mendapat perhatian dekarburisasi, karena lapisan

dekarburisasi menyebabkan keretakan pada waktu celup dingin. Waktu pencelupan

dingin juga harus sesuai. Waktu pencelupan yang terlalu lama menyebabkan

segregasi karbida, pengkasaran butir austenite, atau pada saat pencelupan dingin

meningkatnya austenite sisa yang menyebabkan turunnya kekerasan. Pendinginan

harus dilakukan secara sempurna. Pendinginan harus dilakukan serata mungkin,

pada awalnya didinginkan cepat dibawah temperature transformasi martensit

kemudian pendinginan perlahan-lahan. Perlu diusahakan agar austenite sisa ada

dalam jumlah sekecil mungkin, oleh karena itu perlu dilakukan “perlakuan dibawah

nol”. Proses ini adalah transformasi martensit pada temperature rendah, jadi

pendinginan yang perlahan-lahan diperlukan karena terjadi keretakan akibat

pemuaian. Proses tersebut biasanya dilakukan di dalam alcohol, kemudian

temperaturnya diturunkan perlahan-lahan dengan memasukkan CO2 padat

didalamnya.

Baja Perkakas Panas

Baja perkakas panas adalah bahan yang dipakai untuk proses pengerjaan

panas seperti pada pengecoran cetak, ekstrusi, untuk bilah penggunting, dan untuk

cetakan penempaan panas yang dipakai pada temperature tinggi, dsb.

Sifat-sifatnya yang diperlukan adalah :

37

1. Mempunyai mampu keras yang baik dan transformasi yang kurang pada

perlakuan panas.

2. Tidak mempunyai sifat mengarah dan bersifat homogen.

3. Mempunyai ketahanan tinggi terhadap pelunakan temper.

2.3.3.2 Jenis - Jenis

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). Jumlah unsur tambahan selain karbon lebih kecil dari 8%.

- Baja perkakas paduan tinggi (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu

600°C). Jumlah unsur tambahan selain karbon lebih dari atau sama dengan

8%.

Biasanya terdiri dari 0,8% C, 18% W, 4% Cr, dan 1% V, atau terdiri dari 0,9% C,

9 W, 4% Cr dan 2-2,5% V.

2.3.3.3 Klasifikasi

Pada umumnya semua baja dapat digunakan sebagai baja perkakas. Namun istilah

baja perkakas dibatasi hanya pada baja dengan kualitas tinggi yang mampu digunakan

sebagai perkakas. Ada beberapa macam klasifikasi yang digunakan untuk baja perkakas.

Tingginya kualitas baja perkakas diperoleh dari penambahan paduan-paduan seperti Cr,

W, dan Mo, ditambah perlakuan-perlakuan khusus. Mikrostruktur yang dihasilkan pada

umumnya adalah matriks martensite dengan adanya partikel-partikel karbida, grafit serta

presipitat.

Klasifikasi baja perkakas berdasarkan AISI (American Iron and Steel Institute)

dibagi dalam 7 kelompok utama:

Klasifikasi Baja Perkakas

GRUP SIMBOL TIPE

Water-hardening W

Shock-resisting S

Cold-work O Oil hardening

A Medium alloy air-hardening

D High-carbon high-chromium

Hot-work H H1 – H19 : Chromium base

H20 – H39 : Tungsten base

H40 – H59 : Molybdenum base

38

Mold P P1–P19 : termasuk dalam karbon rendah

P20-P39 : termasuk tipe lain Low-alloy

Special-purpose L Karbon-tungsten

F

Tabel 13. Klasifikasi Baja Perkakas

Water-hardening tool steel (Group W)

1. Menurut kadar karbon :

a. 0,6 – 0,75 % C; aplikasi dimana ketangguhan adalah syarat utama

b. 0,75% - 0,95%; aplikasi dimana ketangguhan dan kekerasan penting

c. 0,95%- 1,40%; aplikasi dimana sifat tahan aus dan ketajaman sisi potong sangat

penting

2. Karakteristik

a. Kekerasan permukaan yang tinggi diperoleh dengan heat treatment, quenching dengan

media air.

b. Machineability paling tinggi.

c. Sifat red-hardness-nya jelek

d. Pemakaian terbatas untuk perkakas pemotongan kecepatan rendah, pemakanan tipis

dan bahan yang relatif lunak.

Shock-resisting steel (Group S)

a. Digunakan pada tools yang menerima beban kejut berulang-ulang.

b. Kadar karbon 0,45-0,65%, unsur paduan silicon, chrom, tungsten dan molybdenum.

c. Wear resistance dan machineabilitynya bagus

d. Digunakan untuk forming tool, punch, pneumatic tool, shear blade

Cold-work tool steel

a. Group O (Oil hardening) mengandung mangan dan memiliki sifat nondeforming yang

baik

b. Group A (Baja paduan medium) mengandung 1% C, 3% Mn, 5% Cr dan 1% Mo. Sifat

Nondeforming istimewa, wear resistance baik, ketangguhan, red-hardness sedang. Tetapi

machineabilitynya jelek.

c. Group D (high carbon high chromium) 2,25% C dan 12% Cr. Sifat wear resitance dan

nondeforming istimewa.

Hot-work Steel (Group H)

a. Group H11-H19 (Chrom base hot work tool steel)

• Memiliki red hardness yang baik dg 3,25% Cr.

• Ketangguhan naik pada kadar akrbon dan unsur paduan rendah.

39

• Air-hardenable, nondeforming baik.

b. Group H20-H39 (Tungsten base hot work steel)

• Mengandung 9% tungsten, 2-12% Cr.

• Red hardness makin baik tapi ketangguhan turun.

• Air-hardenable.

c. Group H40-H59 (Molybdenum base hot-work steel)

• Mengandung 8% Mo, 4% Cr .

• karakteristik sama dengan tungsten base hot-work steel

Metal Mold (Group P)

a. Memiliki Chrom dan Nikel sbg paduan utama.

b. Pada dasarnya baja paduan untuk dikarburizing.

c. Kekerasan rendah pada kondisi annealed dan tahan terhadap work hardening untuk

proses hubbing.

d.Memiliki tahan aus setelah dikeraskan.

e. Sifat red hardnessnya jelek.

Special purpose tool steel

a. Jenis baja perkakas di luar yang disebut diatas.

b. Dibuat khusus utk menangani persyaratan istimewa pada suatu penggunaan.

c. Group L (low alloy) paduan utama Chrom, dg Vanadium, Molybden dan Nikel.

d. Group F (Carbon Tungsten) shallow hardening, water quench. Dg kadar karbon dan

tungsten yang tinggi sangat tahan aus.

Kelompok dari tool steel berdasarkan unsur paduan dan proses pengerjaan panas yang

diberikan antara lain:

– Later hardening atau carbon tool steel (ditandai dengan tipe W oleh AISI), Shock

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.

– High speed steel (tipe T dan M), merupakan hasil paduan baja dengan tungsten 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.

40

2.3.3.4 KODIFIKASI

41

Tabel 13. Kodefikasi Baja Perkakas

42

2.3.3.5 Pengaruh Unsur Paduan

Mayoritas baja perkakas adalah baja paduan tinggi dengan pengaruh unsure paduan

sebagai berikut :

- Karbon (C)

Pembentuk Karbida yang meningkatkan Kekerasan, Kekuatan, Keausan

- Khromium

Carbide Former (Cr23C6) meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus

- Kobalt (Co)

Meningkatkan kekuatan dan kekerasan, meningkatkan hot hardness, weak carbide

former

- Molibdenum (Mo)

Carbide former ( M6C / Fe4Mo2C),High Temperature Strength, toughness, Hot

hardness

- Vanadium (V)

Strong carbide former VC or V4C3, grain refinement (good toughness), hot

hardness

- Tungsten (W)

Strong carbide former, (M6C/ Fe4W2C), abrasion resistant particle, ketahanan hot

hardness

Mikrostruktur

Penambahan unsur paduan dalam baja perkakas bertujuan untuk mendapatkan

beberapa sifat mekanis yang optimal. Sifat-sifat yang diinginkan adalah kekerasan serta

43

ketangguhan yang tinggi. Dengan penambahan unsur paduan maka pengaruh sifat

mekanis bahan juga bertambah besar dan penambahan ini ada batas maksimumnya.

Komposisi dari baja perkakas adalah elemen paduan seperti : Chromium (Cr),

Tungsten (W), Molibdenum (Mo), Vanadium (V), Mangan (Mn), Silikon (Si), dan

Kobalt(Co), untuk mengetahui pengaruh unsur paduan pada baja perkakas dapat dilihat

sesuai table berikut :

Solid

Solubility

Pengaruh karbida

Eleme

n

Gamm

a iron

Alpha

iron

Pengaru

h ferrit

Pengar

uh

austenit

Pembentu

kan

karbida

Temperi

ng

Fungsi

Elemen

Cr 20%

denga

n

0,5%

C

Tak

terbat

as

Sedikit

Menger

as

Mening

kat-kan

kekeraa

ns

>Mn,<W Sedikit

lunak

Meningkat

kan

Kekerasan

tahan

abrasi dan

keausan

Mn Unlimi

ted

3% Conside

ra-bility

mengera

s

Mening

kat-kan

kekeras

an

>Fe,<Cr Sangat

sedikit

Menaikk

an

kekerasa

n dan

mengura

ngi

kerapuha

n

Mo 8%

denga

n 0,3%

C

37,5% Pengera

san

paduan

antara

Mo-Fe

Mening

kat-kan

kekeras

an

Lebih kuat

dari Cr

Menger

as

Meningk

aykan

kekerasa

n hingga

memerah

Si 9%

denga

n

0,35%

C

18,5% Menger

as

dengan

plastisit

as

rendah

Mening

kat-kan

kekeras

an

Negatif Kekeras

an SS

Digunak

an pada

baja

paduan

rendah

V 4%

denga

Tak

terbat

Sedikit

mengera

Kemam

puan

Sangat

Kuat

Max

untuk

Butiran

halus

44

n as s keras

sangat

tinggi

pengera

s-an

sekunde

r

2.3.3.6 Sifat Mekanis

1. Nondeforming property

• Perkakas biasanya dikeraskan dengan laku panas.

• Pada pemanasan dan pendinginan baja akan mengalami pemuaian dan penyusutan

mengakibatkan perubahan bentuk dan ukuran mungkin juga terjadi distorsi atau

retak.

• Nondeforming property baik tidak banyak mengalami perubahan bentuk dan

dimensi.

• Perkakas yang kompleks atau yang mempunyai perbedaan penampang yang drastis

harus mempunyai sifat nondeforming yang baik.

• Biasanya air-hardening mempunyai sifat nondeforming yang baik.

2. Deep of hardening

• Perkakas sering kali memerlukan kekerasan pada seluruh penampang.

• Dalamnya penetrasi kekerasan ini berkaitan dengan hardenability.

• Semua unsur paduan, kecuali cobalt, menaikkan hardenability.

• Bila diperlukan kekerasan sampai ke bagian dalam maka dipilih high alloy steel

(deep hardening).

• Shallow hardening steel, seperti group W, group F,dan beberapa group P harus

diquench dengan air.

3. Toughness

• Ketangguhan didefinisikan sebagai kemampuan menahan beban tanpa menjadi

patah, bukan kemampuan menyerap energi selama deformasi.

• Perkakas biasanya harus kaku (rigid), tidak boleh terjadi deformasi plastic

sedikitpun.

• Perkakas dengan kadar karbon rendah dan medium (group S dan H) akan

mempunyai ketangguhan paling baik, karenanya dikelompokkan dalam shock

resisting tool steel.

• Shallow hardening steel dengan inti yang tangguh dan lunak dianggap mempunyai

ketangguhan baik.

• Cold-work tool steel, yang kadar karbonnya tinggi, cenderung agak getas dan

45

dikatakan ketangguhannya rendah

4. Wear resistance

• Didefiniskan sebagai ketahanan terhadap abrasi atau ketahanan terhadap

kehilangan toleransi dimensi.

• Dimiliki oleh semua baja perkakas tetapi ada beberapa baja perkakas yang sangat

baik sifat tahan ausnya terutama yang mengandung partikel-partikel karbida yang

tak larut.

• Wear resistance teruatama dibutuhkan oleh perkakas potong bermata tunggal

5. Red-hardness

• Disebut juga hot-hardness, dikatakan sebagai kekerasan pada temperatur tinggi.

• Red-hardness banyak berkaitan dengan ketahanan terhadap tempering pada baja

• Sifat ini diperlukan pada perkakas potong kecepatan tinggi dan perkakas untuk

hot-working.

• Unsur paduan carbide former, seperti chromium, tungsten, molybdenum sangat

memperbaiki sifat ini.

• Baja dengan kandungan unsur-unsur tersebut dalam jumlah banyak akan memiliki

sifat red-hardness yang sangat baik.

6. Machinability

• Kemampuan suatu bahan untuk dipotong dan menghasilkan permukaan yang

halus.

• Faktor yang berpengaruh: kekerasan pada kondisi anealed, strukturmikro dan

banyaknya karbida.

• Baja perkakas lebih sulit dimachining dibandingkan dengan baja konstruksi

• Carbon tool steel (group W) mempunyai machinability paling baik diantara baja

perkakas.

• Machinability dan workability menurun dengan makin tingginya kadar karbon dan

paduan.

• Unsur pembentuk karbida yang kuat seperti chromium, vanadium dan

molybdenum membentuk sejumlah besar partikel karbida sesudah annealing

sehingga baja sulit dimachining.

7. Resistance to decarburization

• Keluarnya karbon dari baja yang terjadi selama baja dipanaskan (heat treatment)

diatas 700 oC

• Jika terjadi decarburasi maka kekerasan yang diharapkan tidak akan tercapai

• Dekarburasi dapat dicegah dengan beberapa cara perlindungan (misal pemanasan

46

pada protective atmosphere)

• Perkakas dengan desain yang kompleks dan tidak dapat digrinding setelah

pengerasan tidak boleh mengalami decarburasi

• Shock-resisting tool steel paling jelek, hot-work tool steel agak baik dan carbon

tool steel paling baik ketahanan terhadap decarburasi.

2.3.3.7 Penggunaan

Karena sifat-sifat yang harus dimiliki oleh baja perkakas adalah tahan pakai, tajam

atau mudah diasah, tahan panas, kuat dan ulet. Maka Baja perkakas digunakan sebagai

alat pemotong (cutting), alat pembentuk (forming), dan sebagai cetakan (die). Dan berikut

beberapa contoh dari baja perkakas yang digunakan dalam peralatan perkakas (terutama

diperindustrian) setiap harinya adalah :

Gambar 13. Palu Gambar 14. Screwdriver

Gambar 15. Gergaji Gambar 16. Mesin Bubut

47

DAFTAR PUSTAKA

Amanto, Hari, Daryanto. 1999. Ilmu Bahan. Jakarta : Bumi Aksara.

Chandrawan, Wawan. 2010. Analisis dan Design Struktur Balok Baja. Jakarta.

Dewobroto, Wiryanto. 2011. Prospek dan Kendala pada Pemakaian Material Baja untuk

Konstruksi Bangunan di Indonesia. Jakarta : UPH.

McCormac, J. 2008. Structural Steel Design 4th

. USA : Pearson International Edition.

Standar Nasional Indonesia. 2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan

Gedung. Jakarta : Departemen Pekerjaan Umum.

Subagja, Rudi dkk. .1998. pembuatan TiCl4 untuk industry kecil menengah

Sucahyo, Bangyo. 1999. Ilmu Logam. Surakarta : PT. Tiga Serangkai Pustaka Mandiri.

Suharno, bambang dan sri harjanto. 2007. Baja Perkakas. Bahan ajar : FTUI

Surdia, Tata, Saito Shinroku. 1999. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta : Pradnya Paramita.

William, Cibberly H. 1983. Metals Handbook Ninth Edition Vol. 1 Properties and Selection Iron

and Steels. New York : American Society For Metals.

http// Baja Paduan _ Chem-Is-Try.Org _ Situs Kimia Indonesia _.html

www.Material-steel-3.com

www.baja-perkakas-tool-steel.com

www.scribd.com/doc/59288810/Baja-Perkakas