1. PERUBAHAN METALURGI LAS 1. PERUBAHAN METALURGI LAS Tujuan : Untuk mengetahui struktur metalurgi sambungan las pada baja karbon yang meliputi : + proses metalurgi pada pengelasan. + hubungan antara komposisi logam dasar dan logam las dan pengaruh dalam sifat mekanik dan fisik : - pengerasan logam las - reaksi logam / gas ( logam besi dan non besi )- reaksi logam / cairan - reaksi keadaan padat - mekanisme penguatan dalam logam las - daerah pengaruh panas ( HAZ ) - logam dasar A. Proses Metalurgi Las Logam yang digunakan dalam industri fabrikasi telah dikembangkan agar memenuhi jenis pelayanan yang diharapkan. Kebanyakan paduan akan menampilkan karakteristik yang merupakan hasil kombinasi dari prosedur pembuatan, yang meliputi : perbedaan persentase unsur yang menyusun paduan jumlah kerja dingin seperti rolling, yang dikenakan pada paduan selama produksinya. perlakuan panas yang dilakukan pada tahap akhir dari produksi. Produk yang dibuat dapat mempunyai sifat-sifat yang selanjutnya bisa berubah selama fabrikasi. Derajat perubahan yang berhubungan dengan prosedur kerja secara besar tergantung pada komposisi kimia logam dan kemampuan dikeraskan.Kebanyakan logam kemampuan kekerasannya dapat dirubah dengan : kerja dingin seperti rolling atau pembentukan ( menghasilkan pengerasan ) pemanasan dan pendinginan. 1. Pendinginan Logam yang didinginkan secara pelan dari temperatur yang lebih tinggi akan membentuk struktur yang seragam yang disebut butiran. Selama pendinginan, tenaga dalam struktur butiran ini menimbulkan cacat. Ketika sekali keseragaman butiran berubah bentuk, kemampuan mereka untuk kembali dengan sekeliling butiran selama kerja dingin akan hilang dan logam menjadi lebih keras dan kurang liat. Logam yang telah dikeraskan dan dibengkokan berulang-ulang atau kerja dingin akan menghasilkan patahan dalam logam. 2. Pemanasan Perubahan dapat dilakukan pada struktur butiran dan kekerasan logam dengan pemanasan dan pendinginan. Perubahan ini tergantung pada : komposisi pada logam temperatur logam yang dipanaskan lamanya waktu yang dijalani pada temperatur ini kecepatan pendinginan Pengelasan menghasilkan kondisi pemanasan dan pendinginan yang dapat menghasilkan perubahan. 3. Komposisi Baja karbon yang mengandung karbon kurang dari 0.3%C, tidak dapat dikeraskan secara berarti dengan perlakuan panas. Baja karbon mengandung lebih dari 0.3%C, harus dipertimbangkan kemampuan dikeraskan dan prosedur untuk mencegah pengerasan yang diserap selama fabrikasi. 4. Temperatur dan Waktu Baja karbon yang dihasilkan tidak dipanaskan pada temperatur sekitar 680C, tidak akan merubah struktur butiran atau menaikan kekerasan. Pada temperatur dalam batas antara 680C 700C baja karbon akan melunak (spheroidise anneal). Diatas 723C, temperatur kritis lebih rendah, struktur butiran berubah dan tergantung pada temperatur dan waktu berlangsungnnya dan pertumbuhan butiran mungkin terjadi. Diatas 1000C pertumbuhan butiran dapat sangat cepat. Baja yang dikeraskan sebelumnya akan dipengaruhi oleh pemanasan meskipun dibawah 723C. Penurunan dalam kekerasan dapat terjadi. 5. Kecepatan Pendinginan Seperti yang dinyatakan sebelumnya, pendinginan perlahan-lahan dari temperatur yang ditinggikan dapat meningkatakan ukuran butiran dan mengurangi kekerasan. Hal ini akan meningkatkan keuletan (ductility : kemampuan untuk dibentuk secara permanen tanpa patah), meskipun peningkatan yang sangat berarti dalam ukuran butiran mungkin menurunkan keuletan. Pendinginan yang cepat (quenching) akan menghasilkan struktur butiran yang baik jika baja mengandung karbon lebih dari 0.3%, pengerasan pada tempat yang telah dipanaskan dan didinginkan. 6. Kurva Pendinginan Kurva pendinginan digunakan oleh ahli metallurgi untuk menggambarkan pencairan dan pengerasan logam. Jika logam murni dipanaskan dalam dapur, temperatur logam terus menerus meningkat hingga logam mulai mencair. Pada titik ini tidak terjadi kenaikan temperatur sampai semua logam telah mencair. Jika semua logam telah cair, temperatur logam akan mulai meningkat lagi. Kurva pendinginan logam murni ditunjukan seperti grafik berikut : 7. Diagram Fase atau Keseimbangan Diagram fase digunakan untuk menunjukan bagaimana paduan merespon pada pendinginan dan pemanasan yang sangat pelan. Diagram ini disusun untuk menggambarkan bermacam-macam kombinasi unsur dalam baja paduan. Seperti kurva pendinginan yang menunjukan temperatur dimana logam semua cair atau semua padat, meskipun daerah ketiga menggambarkan campuran padat denga cair seperti gambar. Contoh diagram fase sederhana untuk paduan dua logam dapat dilihat pada halaman berikut. (sebut saja logam A dan logam B ). Contoh diagram keseimbangan sederhana logam A dan logam B Dengan menggunakan diagram ini kita dapat membaca beberapa kombinasi logam A dan logam B : temperatur saat mulai mencair batas temperatur dimana kondisi cair dan padat bersamaan temperatur dimana semua logam dalam bentuk cair temperatur dimana pengerasan dimulai Sebagai logam komersial paling banyak ,baja meliputi paduan, larutan (satu unsur dilarutkan terhadap lainnya) dari paduan akan terjadi dua keadaan padat dan cair. Diagram fase juga dikenal sebagi diagram keseimbangan. Nama ini menunjukan bahwa diagram ini disusun dalam basis bahwa beberapa perubahan dalam temperatur akan terjadi sangat lambat dan juga sama meskipun melalui logam. Dalam pengelasan ini tidak mungkin, meskipun diagram ini dapat menyediakan petunjuk pada apa yang terjadi pada las dan logam induk yang disambung.Selama pemanasan struktur logam mungkin melalui fase yang berbeda. Diagram fase menunjukan temperatur dimana perubahan fase ini terjadi dan struktur yang dapat diminta dalam beberapa kombinasi unsur paduan yang diberikan. 8. Diagram Fase Keseimbangan Besi Karbid-BesiDiagram ini digunakan pada baja karbon dan besi tuang yang lebih komplek dari diagram sebelumnya. Batas temperatur yang banyak menyita perhatian pada proses fabrikasi baja karbon adalah dari temperatur kamar sampai temperatur normalising. Batas temperatur normalising adalah 820C 980C. Baja yang dipanaskan dalam batas ini, akan berubah strukturnya dan terjadi pertumbuhan butiran khususnya pada temperatur yang lebih tinggi.Daerah dalam diagram diatas 723C ( temperatur kritis bawah ) diketahui sebagai batas austenit dan, perbedaan kecepatan pendinginan dari batas ini akan mempengaruhi struktur butiran pada temperatur kamar dan sifat-sifat baja. Contoh diagram fase sederhana besi-besi karbid Diagram fase besi karbidbesi yang disederhanakan menunjukan struktur yang ada dalam kadar karbon dan temperatur yang berbeda. Diagarm ini meliputi baja karbon dan besi tuang yang ditunjukan dalam diagram sesuai persentase karbonnya : Baja baja hypoeutectoid, kadar karbon kurang dari 0.8% baja eutectoid, kadar karbon sebesar 0.8% baja hypereutectoid, kadar karbon lebih dari 0.8%, tetapi tidak lebih dari 2 % Besi tuang besi tuang hypoeutectoid, kadar karbon lebih dari 2% tetapi kurang dari 4.3% besi tuang eutectoid, kadar karbon sebesar 4.3 % besi tuang hypereutectoid, kadar karbon lebih dari 4.3 % Baja dalam diagram keseimbangan besi karbidbesi menunjukan struktur baja hypoeutectoid, eutectoid dan hypereutectoid seperti gambar berikut. Gambar diagram keseimbangan besi-karbon Struktur dalam baja karbon dan besi tuang adalah sebagai berikut : Ferit. Besi murni, dalam situasi praktek semua ferit mengandung jumlah karbon sangat sedikit . Ferit juga mengarah pada besi o (besi alpha) yang lunak dan liat. Dibawah 769C, ferit adalah magnetik. Pada 769C struktur ferit berubah menjadi non magnetik. Sementit. Juga dikenal sebagai besi karbid (Fe3C). Sementit adalah campuran besi dan karbon dan mempunyai sifat keras dan rapuh /getas. Dalam baja sementit adalah bentuk bagian dari struktur pearlit. Karbon yang lebih besar dalam baja akan menjadikan sementit. Jika daerah diperbesar, butiran sementit mirip butiran ferit, meskipun sementit akan mempunyai kutub kekuning-kuningan. Perlit. Lapisan pengganti ferit dan sementit. Dibawah mikroskop struktur ini kelihatan seperti kulit mutiara atau bentuk sidik jari. Struktur ini yang meningkatkan kekuatan tarik baja karbon. Semua butiran perlit mengandung karbon 0.8%. Baja yang mengandung karbon 0.8% adalah disusun 100 % struktur perlit dan disebut baja eutectoid. Baja dengan kadar karbon kurang dari 0.8% disusun oleh butiran ferit dan perlit. Perbadingannya sangat tergantung pada kadar karbon, contoh baja dengan kadar karbon 0.2% memiliki struktur 75% ferit dan 25% perlit. Masing-masing butiran perlit masih mengandung karbon 0.8%. Baja ini (dengan kadar karbon dibawah 0.8%) dikenal sebagai baja hypoeutectoid . Baja yang mengandung karbon lebih dari 0.8% akan mengandung butiran perlit dengan lapisan sementit sekitar batas butiran. Masing-masing butiran perlit mengandung karbon 0.8% dan sisa karbon dalam sementit. Baja ini (dengan karbon diatas 0.8%) dikenal sebagai baja hypereutectoid. Paduan besi-karbon mengandung karbon lebih dari 2%, menjadi besi tuang dan akan mengandung persentase sementit yang tinggi, melalui catatan industri besi tuang biasanya mengandung jumlah silikon yang berarti yang menghasilkan dalam jumlah besar dari penampakan karbon sebagai graphite dari pada sementit. Gambar struktur ferit dan pearlit dalam baja hypoeutectoid Gambar struktur pearlit dalam baja eutectoid Gambar struktur pearlit dan batas butiran sementit dalam baja hypereutectoid Gambar struktur butiran pearlit dan ferit dalam baja yang diperbesar 9. Austenit Ini adalah struktur non magnetik dalam bentuk paduan karbon-besi diatas temperatur kritis bawah (723C). Struktur ini adalah larutan padat karbon yang dilarutkan dalam besi. Dalam diagram kesimbanagn besi karbidbesi dikenal sebagai besi ( besi gama). Austenit tidak secara normal ada pada temperatur kamar dalam baja karbon dan besi tuang. Jika austenite didinginkan dengan pelan melewati batas kritis, strukturnya ferit dan pearlit, semua perlit atau perlit dan sementit dibentuk. Bagaimanapun, jika paduan besi-karbon dipanaskan kedalam batas temperatur bentuk austenit dan didinginkan dengan cepat ( di quenching), struktur aslinya tidak mempunyai waktu untuk membentuk ( kembali ) dan karbon dilarutkan dalam besi akan tetap yang mempunyai sifat sangat keras dan rapuh, struktur ini disebut martensit. Martensit tidak menampakan pada fase diagram seperti diagram keseimbangan yang didasarkan pada pemanasan dan pendinginan yang seragam dan pelan. Baja dengan karbon lebih rendah, dibawah kondisi pendinginan yang cepat, cenderung terbentuk suatu fase yang disebut bainit dari pada martensit dan bainit secara umum adalah didapatkan sebagai deposit logam las dan daerah pengaruh panas. B. Hubungan Antara Komposisi Logam Induk Dengan Logam Las dan Pengaruhnya Pada Sifat-sifat Mekanik dan Fisik. 1. Reaksi Keadaan Padat Jika dua logam yang dapat larut secara menyeluruh digunakan untuk membuat suatu paduan homogen, larutan dapat berada pada keadaan cair dan padat.Jika paduan seperti baja karbon rendah dipanaskan, karbon dan besi membentuk larutan. Dalam keadaan cair semua karbon dan besi akan larut, meskipun, jika logam dipanaskan diatas 723 C tetapi tidak banyak dicairkan dan besi masih dalam bentuk larutan. Karena ini dapat terjadi bilamana logam tetap dalam keadaan padat, larutan ini dikenal sebagai larutan padat dalam kasus austenit. Selama pengelasan, temperatur didalam dan disekeliling las akan membolehkan austenit pada bentuk dengan kecepatan pendinginan berikut menentukan jenis struktur atau struktur yang dibentuk. 2. Daya Larut Gas dalam Logam Cair dan PadatBeberapa gas, ketika dalam sekitar daerah las, mampu untuk diserap oleh logam. Reaksi gas/ logam secara umum merugikan dan berpengaruh pada kualitas las. Gas yang paling banyak dihasilkan selama pengelasan adalah : Hidrogen Oksigen Nitrogen Oksigen dan nitrogen berada sebagai gas bebas disekeliling atmosphere. 3. Penyerapan. Tingkat daya larut gas dalam logam adalah bervariasi dari logam ke logam. Banyak logam seperti aluminium mempunyai daya gabung yang kuat dengan oksigen. Jika logam dipanaskan, kemampuan untuk dapat menyerap gas yang tersedia meningkat dengan besar. Selama pengelasan baja, hidrogen, oksigen dan nitrogen semua dengan mudah diserap dengan hidrogen yang terbesar daya serapnya. Dengan logam non besi seperti tembaga dan aluminium, penyerapan gas dan pembentukan oksida dapat menjadikan pengelasan tidak mungkin. Fungsi fluk yang digunakan dalam pengelasan oksiasetilin adalah untuk melarutkan secara kimia beberapa oksida permukaan bilamana proses pengelasan gas terlindung menghilangkan oksida dengan aksi aliran elektron. Oksida non besi dapat mempunyai titik lebur lebih tinggi dari pada logam induk dan pengelasan menjadi tidak mungkin, kecuali kalau dibuang dan dicegah. 4. Reaksi logam dan gas Gas yang diserap dalam logam panas akan dikeluarkan sebagai akibat temperatur penurunan logam cair. Beberapa oksigen yang berhubungan dengan hidrogen akan membentuk uap dan sebagai penyebab dari porositas pada daerah las kecuali kalau deoksider yang lain digunakan dalam bahan isian las. Deoksider ini gabungan dengan oksigen pada temperatur rendah mencegah banyak masalah dari keasliannya. Logam non besi seperti aluminium dan tembaga adalah sangat rentan terhadap porositas hidrogen. Dalam baja, hidrogen dapat menyebar dari daerah las kedalam logam yang berdekatan. Sebagai penurunan temperatur, gas ini tidak dapat keluar dan mungkin tetap terjebak dalam daerah pengaruh panas (HAZ). Retak dibawah butiran dalam HAZ pada baja paduan rendah dan karbon sedang dapat menimbulkan kegagalan pengelasan. 5. Pengerasan Las Selama pengerasan dan pendinginan perubahan struktur butiran las akan terjadi dalam daerah las dan HAZ.Perubahan pada struktur butiran disekeliling las akan dipengaruhi oleh : panas masuk pada proses pengelasan yang meliputi pemanasan awal laju pendinginan komposisi logam 6. Daerah pengaruh panas (HAZ) Daerah ini adalah bagian dari logam induk yang berdekatan dengan daerah peleburan dimana struktur secara metalurgi dipengaruhi oleh panas proses pengelasan. Perubahan pada HAZ dapat berpengaruh serius terhadap kualitas las, terutama pada baja karbon dan baja tahan karat austenit. Gas hidrogen dalam HAZ adalah penyebab utama retak pada struktur baja.Dengan beberapa baja tahan karat kerusakan las atau endapan karbid dapat terjadi pada HAZ. Struktur butiran HAZ pada semua logam dapat dirubah oleh pengelasan. Karena pemuaian dan penyusutan butiran dapat menjadi tertekan, kondisi ini dikenal sebagai tegangan sisa (residual stress). Butiran dapat menjadi lebih besar, baja menjadi lebih keras, keuletan menurun dan menaikan kemungkinan kegagalan. Kondisi struktur butiran aslinya dapat diperbaiki dengan perlakuan panas, meskipun hal ini mungkin merusak sifat-sifat logam las. 7. Struktur Las. Sketsa dibawah ini menunjukan batas suatu struktur butiran pada penampang melintang isian (deposit) las baja karbon rendah. Pada daerah pengaruh panas terdekat dengan las logam induk dicapai temperatur 1300C 1500C untuk waktu yang singkat. Kondisi ini menghasilkan pertumbuhan butiran yang berarti, dan struktur butiran dalam daerah ini adalah kasar dibandingkan dengan logam induk. Gambar struktur butiran pada penampang melintang logam las dalam baja karbon Didalam bagian dari HAZ , tempat lebih jauh dari las telah terjadi perbaikan pada struktur butiran aslinya. Hal ini karena logam telah bertahan dalam waktu yang lama dalam batas normalising,yang menghasilkan struktur butiran lebih baik. Logam induk yang tidak terpengaruh mempunyai ukuran butiran sedang seperti permintaan dalam persediaan baja karbon rendah. - nitrog cementi 2. SIFAT MAMPU LAS PADUAN KOMERSIAL A. Baja KarbonSecara umum logam yang paling banyak dipakai dalam pengelasan adalah baja. Meskipun baja dipadu untuk menghasilkan sifat-sifat yang luas, tetapi jenis yang paling banyak digunakan dalam industri struktur adalah baja karbon, dalam industri bejana tekanan biasa dipakai baja karbon-mangan. Baja karbon banyak memberikan sifatsifat karena pengaruh jumlah karbon yang kecil. Baja ini dapat mempunyai kadar karbon sebesar 2%, tetapi yang paling banyak dipakai diindustri adalah jarang yang melebihi 1.4%. Paduan besikarbon yang mengandung karbon lebih dari 2%, dikenal sebagai besi tuang. Baja karbon lembaran dikelompokan menurut kadar karbonnya : baja karbon rendah : 0.1 % s.d 0.3 % C baja karbon sedang, antara : 0.3 % s.d 0.5 % C baja karbon tinggi , diatas : 0.5 % C 1. Deoksidasi selama pembuatan baja Oksigen yang diserap selama pembuatan baja, secara umum dihilangkan ketika baja dituangkan kedalam cetakan batangan (ingot mould). Baja dari dapur dituangkan untuk membentuk batangan yang sangat besar, kemudian dipanaskan kembali sebelum dirol menjadi persediaan komersial seperti plat atau batangan. Baja dikill adalah baja yang telah ditambahkan oksidasi selama pengaliran, yang menghasilkan batangan padat yang sama yang bebas dari pori gas. Baja ini digunakan untuk membuat komponen yang sangat tinggi kualitasnya dan lebih mahal dalam memproduksinya dibanding baja karbon lainnya. Baja semi dikill., baja ini hanya dioksidasi sebagian dan kurang seragam dibanding baja dikill. Sekitar 2/3 baja karbon yang diproduksi adalah semi kill yang paling banyak meliputi plat dan batang struktur. Baja dirim, baja ini didioksidasi sangat kecil. Permukaan atau kulit batangan ini hampir murni besi dan ketika dipanaskan kembali kemudian dirol untuk membentuk lembaran baja, kulit ini tetap diluar dani baja lembaran hasil produksi dengan cara ini menghasilkan kualitas permukaan akhir yang sangat baik. 2. Baja karbon rendah (hingga 0.3%C) Jenis Paduan Komposisi Kemampuan Dilas Pemakaian Khusus Kelas BHP + CS 1020 + S 1015 + S 1021 + S 1025 + K1016 + K1022 C : 0.15 % - 0.3 % Mn : 0.3 % - 1.0 % Si : mak 0.35 % P : mak 0.5 %S : mak 0.5 % Dapat dilas dengan mudah pada semua proses ketebalan (diatas 15 mm) atau bagian yang mungkin memerlukan pemanasan awal tergantung pada proses dan konsumsi panas masuk . + fabrikasi umum + batang struktur + tempa secara umum. Pertimbangan khusus : Baja ini dapat disuplai sebagai baja semi kill yang secara umum digunakan dalam kondisi diroll, atau baja kill yang mempunyai struktur lebih seragam. Baja karbon rendah adalah liat dan mempunyai sifat mekanik yang sedang. 3. Baja karbon sedang ( > 0.3% - 0.5% C )Jenis Paduan Komposisi Kemampuan Dilas Pemakaian Khusus Kelas BHP + CS 1030 + CS 1040 + S 1040 + S 1045 + K 1030 + K 1040 + K 1045 + K 1050 C : 0.3 % - 0.5 % Mn : 0.3 % - 0.9 % Si : mak 0.35 % P : mak 0.5 %S : mak 0.5 % Pengelasan baja ini menjadi lebih sulit akibat peningkatan kadar karbon. Secara umum, diperlukan pemanasan awal dengan hidrogen yang di awasi dan pemanasan las. + komponen mesin + peralatan pertanian + komponen yang memerlukan perlakuan panas. Pertimbangan khusus : Karena baja dalam kelompok ini akan merespon pada perlakuan panas, perlu dipertimbangkan pada panas masuk yang digunakan dan pendinginan ketika pengelasan. Prosedur pengelasan yang direkomendasikan dari pabrik. 4. Baja karbon tinggi ( diatas 0.5 % C ) Jenis Paduan Komposisi Kemampuan Dilas Pemakaian Khusus Kelas BHP + S 1058 + K 1055 + K 1070 + K 1082 C : 0.55 % - 1.0 % Mn : 0.4 % - 0.9 % Si : 0.1 % - 0.35 % P : mak 0.5 %S : mak 0.5 % Kemampuan dilas baja ini akan bervariasi dari yang sukar sampai pada yang tidak mungkin tergantung dari kadar karbon. Rekomendasi dari pabrik harus disertakan. + ujung pahat alat potong + piringan bajak + pisau pembentuk. + komponen yang memerlukan perlakuan panas seperti pegas Pertimbangan khusus : Baja dalam kelompok ini tidak digunakan dalam fabrikasi yang dilas. Secara umum baja ini dalam kondisi yang perlu perlakuan panas dan hanya baja dalam batas karbon yang lebih rendah untuk dilas. Retak las dan HAZ biasa dan prosedur pengelasan yang terjamin harus diikutkan B. Baja Paduan Rendah Jika kadar karbon baja dinaikan, baja menjadi lebih keras dan kekuatan tarik bertambah. Bagaimanapun, batas pengaruh dalam kekuatan tarik dicapai jika kadar karbon mencapai 0.8 %. Penambahan karbon dibawah 0.8% secara terus menerus menambah kekerasan logam, tetapi mulai menurunkan kekuatan tarik. Unsur lain yang harus digunakan sebagai unsur paduan utama dalam baja ini untuk menghasilkan kekuatan tarik dibawah yang masih mungkin dalam baja karbon. Baja yang menggunakan unsur selain karbon untuk menghasilkan sifat-sifat yang diinginkan dikenal sebagai baja paduan. Secara umum baja ini dibagi menjadi baja paduan tinggi dan baja paduan rendah tergantung pada persentase unsur paduannya. Istilah baja paduan tinggi juga meliputi baja tahan karat. Baja paduan rendah dihasilkan untuk memenuhi pemakaian secara khusus. Semua baja ini mempunyai kekuatan tarik yang tinggi dibandingkan dengan baja karbon dan menggunakan bermacammacam komposisi paduan untuk meningkatkan : - kekuatan tarik - kekuatan yang tinggi pada berat yang diperlukan - ketangguhan - tahan terhadap panas, korosi kimia dan cuaca - tahan terhadap mulur (creep) - perlakuan panas - tahan terhadap Baja yang dikembangkan dalam kebutuhan ini mempunyai batas yang luas dari bermacam-macam persentase unsur paduan yang digunakan. Beberapa baja paduan adalah : - baja chromium molybdenum - baja nikel - baja ditemper dan quenching - baja tahan cuaca 2. Baja Chromiummolybdenum Baja ini dikembangkan untuk menghasilkan sifat-sifat tahan terhadap mulur (creep) pada temperatur yang dinaikan. Baja tahan terhadap mulur tidak meregang (strecth) atau membentuk ketika ditampakan pada tarik dan tegangan tekanan pada temperatur yang relatif tinggi. Baja ini juga menghasilkan kekuatan yang sangat baik terhadap sifat berat, sehingga membuat baja ini dipilih dalam pembuatan pipa atau tabung kekuatan tinggi.Baja chromium-molybdenum tidak kehilangan keuletannya jika ditampilkan pada temperatur dinaikan untuk waktu yang lama. Kemampuan baja untuk dikeraskan biasanya diberikan dalam kondisi yang memerlukan perlakuan panas. Kadar paduan dan perlakuan panas yang digunakan akan menentukan kekerasan dan kekuatan baja. Sama dengan semua baja yang dapat dikeraskan, prosedur pengelasan yang terjamin harus disertakan. Jenis baja chromiummolybdenum secara khusus adalah sebagai berikut : 3. Baja paduan mengandung molydenum kurang dari 0.75% . Baja Mn-Mo Kompisisi : - karbon 0.2 % - mangan 1.4 % - molybdenum 0.45 % Baja Cr - Mo Komposisi: - karbon 0.15 % - mangan 0.5 % - chromium 0.5 % - molybdenum 0.5 % Baja 1Cr - Mo - karbon 0.12 % - mangan 0.5 % - chromium 1.1 % - molybdenum 0.5 % Pertimbangan Pengelasan Baja paduan mengandung molybdenum kurang dari 0.75% dapat dilas menggunakan elektroda hidrogen yang dikontrol untuk menghasilkan komposisi dan kekuatan yang sama dengan logam induk. Diperlukan pemanasan awal minimum 150C yang diikuti dengan pendinginan secara pelan-pelan. Pembebasan tegangan biasa dilakukan. 4. Baja paduan dengan kadar chromium molybdenum antara 0.75 % dan 3 %. Baja 2 Cr 1 Mo Komposisi - karbon 0.12 % - mangan 0.5 % - chromium 2.3 % - molybdenum 1 % Pertimbangan pengelasan Temperatur pemanasan awal dan temperatur interpass yang dianjurkan sekitar 250C sampai 300C kemudian diikuti dengan pendinginan secara pelan dan pembebasan tegangan. Harus digunakan elektrode hidrogen terkontrol dan kawat dengan kekuatan dan komposisi yang sesuai. 5. Baja paduan dengan kadar chromiummolybdenum antara 3% - 10 % Baja 5%Cr - Mo Komposisi - karbon 0.12 % - mangan 0.5 % - chromium 0.55 % - molybdenum 0.65 % Pertimbangan pengelasan : Prosedur pengelasan harus mencakup pemanasan awal, pengawasan temperatur interrun dan perlakuan panas. Hidrogen yang dipakai harus diawasi dan harus sama dengan logam induk khususnya dalam kekuatan dan ketahanan terhadap korosi. 6. Baja paduan jenis vanadium Beberapa baja paduan untuk alat-alat kerja panas atau dingin mengandung bermacam-macam derajat karbon, chromium, molybdenum dan vanadium. Pahat dingin dibuat dari baja vanadium. Komposisi khusus baja BOHLER jenis VEW W320 adalah : - karbon 0.3 %- chromium 2.9 % - molybdenum 2.8 % - vanadium 0.5 % Pertimbangan pengelasan : Pengelasan baja jenis ini adalah jarang dan harus dihindari. Baja jenis ini memerlukan annealing yang penuh sebelum pengelasan dan benda kerja harus diharden dan ditemper kembali setelah pengelasan. 7. Baja nikel Baja nikel rendah (3 %) adalah baja yang diquenching dan ditempering yang digunakan dalam industri struktur dimana perbandingan kekuatan yang tinggi dengan berat adalah penting sebagai contoh container kendaraan. Baja ini yang terkenal adalah USS T-1 jenis B adalah baja nikel rendah yang ditemper dan quenching. Sekitar 9 % baja nikel dikembangkan untuk menghasilkan kekuatan dan kekerasan yang tinggi pada temperatur yang rendah. Baja ini digunakan sebagai tangki penyimpan pada gas cair dan pemakaian kriogenik lainnya (dibawah 0C) yang dikembangkan secara luas. Baja nikel mengandung 9% nikel memperlihatkan nilai kekerasan yang baik pada temperatur turun pada 200C. Baja ini dapat dilas dengan mudah, meskipun mengggunakan flame cuting proses oksiasetilin konvensional. Baja ini biasanya diberikan dalam kondisi diperlukan perlakuan panas. Baja ini dinormalisasi kemudian ditemper. Perlakuan ini menghasilkan jumlah austenit yang kecil, fase stabil pada temperatur dibawah 0C dan dapat dipertanggunjawabkan secara penuh untuk kekerasan paduan. Jenis baja nikel secara khusus adalah : Baja nikel 3%Komposisi - karbon 0.12 % - mangan 0.42 % - silicon 0.25 % - nikel 3.6 % Pertimbangan pengelasan : Dihasilkan kadar karbon tidak melebihi 0.15%, pemanasan awal tidak secara umum diperlukan. Meskipun, dianjurkan pembebasan tegangan setelah pengelasan. Elektroda harus sama dengan komposisi dan kekuatan logam induk. Pengawasan terhadap hidrogen yang digunakan harus dilakukan. Baja nikel 9 % Komposisi : - karbon 0.2 % - mangan 0.3 % - silicon 0.1 % ( maksimum) - chromium 1.0 % - nikel 9.0 % - molybdenum 0.75 % Pertimbangan pengelasan Pemanasan awal dan sesudahnya secara umum tidak diperlukan untuk plat dengan ketebalan dibawah 50 mm. Sudut kampuh sambungan V harus lebih besar dibandingkan dengan baja karbon. Ini memastikan peleburan sisi dinding yang lebih baik ketika menggunakan elektrode kadar nikel yang tinggi. Elektrode dan kawat isian GTAW harus sama dengan sifat-sifat logam induk. 8. Baja paduan yang ditemper dan quenching. Baja ini mempunyai kekuatan tarik yang sangat tinggi (sekitar 700 Mpa), kekuatan yang tinggi terhadap perbandingan berat dan kemampuan dilas baik. Proses tempering dan quenching menghasilkan suatu paduan dengan kombinasi yang baik antara kekuatan dan ketangguhan. Baja yang ditemper dan quenching seperti plat, bagian struktur dan pipa. Yang digunakan untuk jembatan , tangki penyimpan, peralatan alat berat dan kapal atau bangunan. Baja yang ditemper dan diquenching secara khusus adalah : Bisplat 60 (kekuatan tarik minimum 500 Mpa) - karbon 0.16 % - mangan 1.1 % - chromium 0.2 % WEL-TEN 80E ( kekuatan tarik minimum 685 Mpa). - karbon 0.18 % - mangan 0.9 % - chromium 0.4 % - nikel 0.1 % - silikon 0.23 % USS T1 Jenis A ( kekuatan tarik minimum 690 MPa) - karbon 0.18 % - mangan 0.9 % - chromium 0.55 % - molybdenum 0.2 % - silikon 0.3 % - vanadium 0.04 % Pertimbangan pengelasan Harus dipertimbangkan jumlah panas yang masuk ketika menyusun prosedur pengelasan untuk paduan ini. Sambungan las kekuatan penuh dari paduan ini hanya mungkin terjadi dengan jumlah panas yang masuk adalah kecil. Pengawasan pemakaian hydrogen adalah utama dan harus menghasilkan las yang sama kekuatannya dengan paduan. Perlakuan panas las secara umum tidak dikenankan karena retak pembebasan tegangan dapat terjadi. 9. Baja tahan cuaca (weathering). Baja ini dikembangkan untuk menghasilkan ketahanan paduan terhadap cuaca / atmosfir dengan biaya murah. Pelapisan oksidasi yang kuat membuat baja tahan terhadap korosi selanjutnya. Dalam kondisi tidak dicat, baja paduan ini mempunyai enam kali lebih tahan terhadap korosi dari pada baja karbon. Baja tahan terhadap cuaca berbeda dalam komposisi dibanding baja struktur, karena kadar tembaga, chromium dan nikel yang kecil. Baja ini digunakan untuk baja struktur. Baja tahan cuaca secara khusus adalah : Baja WR350/1 Komposisi : - karbon 0.14 % - mangan 1.7 % - silikon 0.20 % - nikel 0.55 % - chromium 0.50 % - tembaga 0.25 % Pertimbangan pengelasan : Prosedur pengelasan adalah sama dengan pengelasan lembaran baja karbon struktur, bagamanapun, untuk mencegah kehilangan ketahanan korosi pada sambungan las, diperlukan elektrode yang menghasilkan deposit baja nikel-tembaga. Bagian yang berat dan bagian ditahan mungkin diperlukan pemanasan awal. Sambungan dapat diisi dengan deposit yang dikontrol hidrogen dengan kekuatan yang sama diikuti dengan penutup alur (capping run) baja tembaga-nikel. C. Baja Tahan Karat (Stainless Steels) Baja tahan karat adalah kelompok baja paduan tinggi tahan korosi yang mengandung jumlah unsur yang berbeda. Pada dasarnya baja tahan karat adalah logam besi yang mengandung chromium minimum 11% sebanding dengan perbedaan persentase dari nikel, molybdenum, karbon dan beberapa titanium. Unsur utama dalam baja tahan karat yang mempengaruhi ketahanan terhadap korosi logam adalah chromium. Chromium menghasilkan suatu film oksida chromic (Cr2O3) yang melawan serangan atmosfir dan korosi dari bermacam-macam bahan kimia dan bahan yang dapat merusak organik. Disamping tahan terhadap korosi, baja tahan karat dikarakteristikan dengan kemampuan untuk melawan oksidasi dan pengelupasan dan mempertahankan kekuatan dan kekerasannya pada temperatur yang dinaikan. Sifatsifat yang dapat diinginkan ini, membuat baja tahan karat sebagai pilihan ideal untuk batasan yang luas dalam pemakaian teknik moderen. Baja tahan karat secara garis besar dikelompokan kedalam empat kelompok utama : - baja tahan karat austenit - baja tahan karat martensit - baja tahan karat ferit - baja tahan karat austenit / ferit (duplek) 1. Baja tahan karat austenit Kelompok baja ini adalah jenis baja tahan karat yang paling ideal sesuai untuk pemakaian dalam fabrikasi dan pengelasan. Secara garis besar disusun dari besi, chromium, nikel dan kadang-kadang molybdenum. Karena baja ini mengandung nikel dan mempunyai kadar karbon yang rendah hal ini menghasilkan kondisi metalurgi austenit yang non magnetik dan sifat-sifat bahan ini tidak dapat dirubah dengan perlakuan panas. Bagaimanapun sifat sifat mekanik bahan ini dapat dinaikan dengan kerja pengerasan dengan prosedur fabrikasi normal seperti rolling dan bending. Baja tahan karat austenit adalah kuat sekali dan tahan terhadap kejutan dan ketika dimodifikasi dibuat pada komposisi panas, tahan mulur dan pelepasan pada temperatur yang dinaikan. Kelas yang paling cocok untuk pengelasan adalah distabilkan dengan penambahan sedikit titanium atau niobium untuk mencegah pengendapan karbid (keruntuhan las) yang terjadi dalam HAZ. Sebagai kemungkinan lain tingkat karbon dengan sengaja diturunkan untuk mencegah kondisi seperti dalam kasus 316L atau 304L. Huruf L setelah nomor seri menunjukan bahwa baja mengandung karbon sangat rendah. Dibandingkan dengan baja karbon, baja tahan karat memperlihatkan suatu perkiraan 50% bertambah dalam kecepatan pemuaian panas sepanjang dengan 30%40% penurunan dalam konduktifitas panas. Karena sifat-sifat ini adalah penting untuk secara hati-hati dalam mengatur pengawasan terhadap distorsi. 2. Baja tahan karat martensit. Kelompok baja paduan tinggi ini terutama disusun oleh besi, chromium dan karbon dan secara umum sebagai baja chromium lurus. Baja ini mengandung kadar karbon yang cukup untuk membuat keras, rapuh seperti unsur pokok martensit yang bertanggungjawab terhadap sifat-sifat pengerasan quenching. Karena baja ini mengandung chromium dan tingkat karbon yang lebih tinggi, maka akan membentuk struktur metalurgi yang magnetik dan reponsif terhadap kondisi tempering dan quenching. Karena kandungan karbon yang lebih rendah, dapat memuaskan untuk pekerjaan panas dan dingin dan dimesin. Baja tahan karat martensit tergantung pada kadar karbon, menunjukan kekuatan yang baik dan tahan korosi. Bagaimanapun jika dalam kondisi ditemper dan quenching penuh, baja ini mempunyai keampuan dikeraskan paling tinggi dibandingkan dengan semua jenis baja tahan karat. Kualitas las dapat dibuat dalam beberapa kelas, tetapi karena kemudahan dikeraskan, baja ini tidak cocok dirancang untuk pengelasan, karena mempunyai kecenderungan untuk menghasilkan martensit yang sensitif terhadap retak dalam las dan HAZ. Sebagai hasil pengelasan sering diperlukan perlakuan panas untuk meningkatakn kekerasan, yang tidak ekonomis dan tidak praktis. 3. Baja tahan karat ferit Baja tahan karat ferit adalah kelompok baja paduan tinggi (chromium lurus) yang secara luas digunakan karena ketahanan terhadap korosi dari pada sifat-sifat mekaniknya. Pada dasarnya baja ini disusun dari besi dan chromium dengan kadar karbon lebih rendah dari kelas martensit.Baja membentuk struktur metalurgi besi yang magnetik, dan karena mengandung jumlah karbon yang tidak cukup, maka baja ini tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas. Baja tahan karat ferit dapat dengan mudah dikerjakan dingin atau panas, memperlihatkan sifat-sifat tahan terhadap panas yang baik dan dapat dengan mudah dikerjakan dengan mesin. Jumlah kelas telah dirancang untuk pengelasan tetapi secara umum baja ini tidak cocok untuk pengelasan karena cenderung menghasilkan pertumbuhan butiran yang banyak yang dapat menurunkan kekuatan dan kekerasan pada temperatur kerja normal. Dalam penambahan endapan karbid pada batas butiran, sebagai penyebab penurunan dalam ketahanan terhadap korosi dan kecenderungan untuk gagal rapuh, jika logam didinginkan pada temperatur 100C 200C.Untuk menaikan kedua sifat mekanik dan ketahanan terhadap korosi dari las dan HAZ, penting untuk melakukan perlakuan panas pada las yang sering tidak ekonomis dan tidak praktis. 4. Baja tahan karat ferit / austenit (duplek) Baja tahan karat jenis ini mempunyai perkiraan keseimbangan struktur metalurgi ferit-austenit yang dikarakteristikan dengan kekuatan yang tinggi, ketahanan yang baik terhadap korosi, kemampuan dilas sama dengan kelas austenit. Baja ini disusun oleh besi, kadar chromium yang tinggi, kadar nikel yang rendah dan secara umum jumlah yang kecil moybdenum. Baja ini sedikit magnetik, dan karena kadar karbon yang rendah maka baja ini tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas. Baja tahan karat duplek telah menjadi alternatif bahan yang lebih murah untuk fabrikasi dan pengelasan dalam menampilkan kekuatan yang baik dan sifat-sifat umum dai banyak kelas austenit. 5. Pengklasifikasian baja tahan karat Dalam mengidentifikasi sistem baja tahan karat, diberikan tiga nomor digit untuk mengidentifikasinya. Dua digit terakhir tidak mempunyai arti yang berarti, tetapi yang pertama menunjukan kelompok masing-masing kelas : Urutan penamaan Jenis baja tahan karat 2XX austenit 3XX austenit 4XX martenist 4XX ferit Huruf setelah nomor seri memberikan indikasi penambahan paduan atau modifikasi pada komposisi baja. Contoh dalam hal ini adalah seperti dibawah ini : 316L = Huruf L menunjukan bahwa baja mempunyai tingkat karbon yang ektra rendah 316Ti = Huruf Ti menunjukan kadar titanium baja sebagai unsur penstabil. 410S = Huruf S menunjukan kadar sulfur baja untuk permesinan. 440C = Huruf C menunjukan baja mengandung kadar karbon yang paling tinggi. Jenis Paduan Komposisi Kemampuan Dilas Pemakaian Secara Khusus Baja tahan karat austenit (seri 2XX dan 3XX ) Contoh 302 304L 310 316L L : menunjukan kadar karbon yang rendah Kelompok baja paduan tinggi ini mengandung antara : 12 30 % chromium, 7 20% nikel dan 0.020.15% karbon Beberapa kelas mengandung molybdenum dan titanium dalam jumlah yang kecil. Paduan ini dengan mudah dilas menggunakan proses busur listrik, tahanan, brasing. Direkomendasikan bahwa tidak diperbolehkan pengelasan dengan oksiasetiln atau proses pengelasan braze. Baja tahan karat austenit secara luas digunakan untuk : - membuat peralatan - peralatan proses makanan dan kimia. - wagon - bagian pemanas temperatur tinggi Pertimbangan Khusus : Baja nikel chromium tidak dapat diperlakuan panas, dengan mudah dilas dengan sedikit pengaruh pada sifatsifat ketahahan terhadap korosi atau mekanik logam lainnya, dihasilkan rekomendasi pengawasan pemakaian dan distorsi untuk mengindari wraping yang berlebih. Jenis Paduan Komposisi Kemampuan Dilas Pemakaian Secara Khusus Baja tahan karat martensit (seri 4XX ) Contoh 410 416 420 440 Kelompok baja paduan tinggi ini mengandung antara : 12.5 17 % chromium 0.10 1.10 % karbon. Kelas martensit baja tahan karat mempunyai kemampuan dilas yang rendah, karena baja ini mempunyai kecenderungan untuk membentuk martensit yang keras dan rapuh dalam HAZ dan las. Baja tahan karat martensit secara luas digunakan untuk : - alat potong - perlengkapan kedokteran - valve, pompa dan poros - pegas dan ball bearing Pertimbangan khusus ketika pengelasan : Baja karbon chromium lembaran dapat diperlakukan panas yang dapat dikeraskan dengan udara dan oleh karena itu akan memerlukan pemanasan antara 100C dan 300C tergantung pada kadar untuk mencegah terbentuknya martensit. Pemanasan suatu waktu diperlukan untuk meningkatkan sifat-sifat mekanik. Jenis Paduan Komposisi Kemampuan Dilas Pemaakian Secara Khusus Baja tahan karat ferit ( seri 4XX ) Contoh 405 409 430 444 Kelompok baja paduan tinggi ini mengandung antara : 12 30 % chromium 0.2 30 % karbon Paduan ini sulit dilas karena mudah untuk terbentuknya pertumbuhan butiran dan mungkin akan gagal untuk bagian yang menopang beban kejut. Bagian lembaran tipis diperlukan panas masuk yang rendah, dapat dengan mudah dilas menggunakan proses las tahahan.Pengelasan bagian yang lebih tipis memerlukan pengelasan multi pass dan panas masuk yang lebih tinggi tidak direkomendasikan, karena akan terjadi pertumbuhan butiran. Baja tahan karat ferit secara luas digunakan untuk : - fabrikasi dalam lingkungan sedikit korosi - otomotif. - struktur arsitek interior - tangki / bejana air panas Pertimbangan Khusus : Baja karbon-chromium lembaran tidak dapat diperlakukan panas yang mengakibatkan kehilangan sifat-sifat mekanik ketika dilas karena pertumbuhan butrian yang banyak dalam HAZ dan las. Ketika pengelasan baja ini anda harus menjaga panas masuk serendah mungkin dan gunakan austenit untuk menghasilkan kualitas yang masuk akal. Jenis Paduan Komposisi Kemampuan Dilas Pemakaian Secara Khusus Baja tahan karat ferit/austenit (duplek) seri 3XXX Contoh 329 Kelompok baja paduan tinggi ini mengandung antara : 18 27 % chromium 4.5 5.5 % nikel 1.5 3 % molybdenum. Paduan ini mudah dilas menggunakan tahanan busur listrik dan proses brasing. Peleburan atau pengelasan braze menggunakan proses oksiasetilin tidak direkomendasikan. Baja tahan karat duplek secara luas digunakan untuk : Struktur yang memerlukan ketahanan yang tinggi terhadap korosi : - kapal - peralatan laut. - peralatan proses kimia dan minyak -alat berat, cocok untuk fabrikasi dan pengelasan. Pertimbangan Khusus : Baja nikel chromium tidak dapat diperlakukan panas yang dengan mudah dilas seperti kelas austenit. Pengelasan mempunyai sedikit pengaruh pada sifat-sifat ketahanan korosi dan mekanik baja, diberikan rekomendasi pengelasan pada teknik yang digunakan dan pemakaiannya. D. Besi Tuang (cast iron) Besi tuang adalah paduan besi dan karbon. Batas kadar karbon dalam besi tuang antara 2% - 6%, bagaimanapun besi tuang paling banyak mengandung karbon antara 2 % - 4 %. Jika semua karbon dalam paduan ini dalam bentuk besi karbid (sementit) logam ini akan menjadi keras dan rapuh untuk melayani beberapa jenis tujuan penggunaan. Prosedur perlakuan panas (meliputi kecepatan pendinginan) dapat digunakan selama pembuatan logam ini untuk menghasilkan bermacam-macam struktur metalurgi dan juga dalam memuaskan berbagai pemakaian. Besi tuang dalam modul ini meliputi : - besi tuang putih - besi tuang abu-abu - besi tuang lunak - besi tuang grafite speroidal (SG) 1. Besi tuang putih (white cast iron) Besi ini mengandung kadar karbon paling banyak sekitar 2% yang dikombinasikan dengan besi dan dalam bentuk sementit yang keras dan rapuh. Besi tuang putih paling banyak dibuat sebagai tingkat pertama dalam memproduksi besi tuang jenis lainya seperti besi tuang lunak. Meskipun besi tuang putih mempunyai beberapa penggunaan industri secara langsung seperti bola dalam gilingan penghancur dan plat. Besi tuang putih tidak dapat dilas atau dimesin secara baik. Karena keuletan yang rendah, retak di daerah HAZ adalah tak dapat dielakan selama pengelasan. Besi Tuang Jenis paduan Komposisi Kemampuan Dilas PenggunaanBesi tuang putih digunakan untuk pembuatan besi lunak C : 2% - 2.6 % Si : 0.9 % - 1.4 % Mn : 0.25 % - 0.55 % P : max 0.18 % S : 0.05 % Dipertimbangkan tidak dapat dilas meskipun brazing perak dapat digunakan dengan baik + bola gilingan penghancur + lapisan atau plat dalam pengaduk semen + nosel ekstrusi Pertimbangan khusus : Besi tuang putih tidak dapat digunakan dimana derajat keuletan diperlukan. Secara umum terlalu keras dan rapuh untuk proses permesinan atau pengelasan 2. Besi tuang abu-abu (grey cast iron) Besi ini mengandung karbon antara 2% - 4 % dan digunakan secara luas. Karbon dalam besi tuang abu-abu paling banyak adalah dalam bentuk serpihan grafit dan tidak sebagai sementit seperti dalam besi tuang putih.Hal ini karena kadar silikon yang relatif tinggi dan kecepatan pendinginan yang sangat lambat selama proses pembuatan. Serpihan grafit ini yang memberikan kegagalan dalam besi tuang abu-abu dan kelihatannya seperti abu-abu, besi ini juga digunakan sebagai peredam getaran dan membuat besi tuang abu-abu ideal untuk dasar mesin-mesin yang berat. Silikon adalah unsur yang menaikan pembentukan grafit, tetapi sementit masih ada sepanjang dengan perlit dan ferit. Struktur ini akan bervariasi tergantung pada kadar karbon, persentase silikon dan kecepatan pendinginan. Besi tuang abu-abu mudah dimesin. Karena bentuk yang sederhana dan komplek, hal ini secara umum banyak didalam industri. Bagaimanapun besi tuang ini mempunyai kekuatan tarik dan keuletan yang rendah dibandingkan dengan baja karbon rendah. Dalam pengelasan besi tuang abu-abu diperlukan kehati-hatian untuk menaikan semua kondisi yang membolehkan untuk menjaga struktur grafit. Pemanasan awal dan pendinginan yang pelan diperlukan. Pemanasan yang berlebih dapat menghabiskan silikon besi, meyebabkan untuk mengambil sifat-sifat yang sama pada besi tuang putih. Hal ini terutama dalam daerah HAZ dari las. Kawat isian dengan kadar silikon yang tinggi harus digunakan. Besi tuang abu-abu Jenis paduan Komposisi Kemampuan Dilas PenggunaanBesi tuang abu-abu C : 2,5% - 4.0 % Si : hingga 3 % Mn : 0.5 % - 1.2 % P : hingga 1.0 % S : dibawah 0.15 % Dengan mudah dapat dilas, dihasilkan pemanasan awal dan pendinginan yang diawasi. - dasar mesin - blok mesin mobil - rumah pompa Pertimbangan khusus : Silikon tidak hanya membantu menaikan grafit, tetapi juga berperan sebagai pembuat deoksider, membuat kemungkinan penipisan selama pengelasan. Bahan isian kadar silikon yang tinggi akan membantu mengganti kekurangan ini. Phospor meningkatkan aliran dan membuat kemungkinan pengecoran lebih baik. 3. Besi tuang lunak (malleable cast iron) Besi tuang jenis ini diproduksi dari perlakuan panas besi tuang putih. Batang besi tuang putih dimasukan dalam container dikelilingi oleh oksida besi dan pasir putih dan dipanaskan dalam dapur selama 8 hari pada temperatur sekitar 800C. Selama pendinginan yang sangat pelan (dari 750C), karbon dipisahkan dari sementit sebagai partikel grafit yang tidak beraturan dan disebut karbon temper. Partikel ini dari karbon membolehkan pada struktur matrik (latar belakang) untuk bergerak tanpa kegagalan. Dengan besi tuang abu-abu kegagalan dapat terjadi dengan mudah melalui peningkatan serpihan, tetapi besi tuang lunak karbon dipisahkan untuk menghasilkan struktur yang lebih liat. Jika dipanaskan dekat titik cair, besi jenis ini akan kembali pada besi tuang putih yang keras dan rapuh. Hal ini membuat pengelasan peleburan tidak mungkin meskipun pengelasan dengan brazing dapat dilakukan. Besi tuangJenis paduan Komposisi Kemampuan Dilas PenggunaanBesi tuang lunak Sama dengan besi tuang putih meskipun beberapa besi mengandung jumlah tembaga dan molybdenum yang kecil dihasilkan, disebut besi lunak paduan. + tidak dapat dilas dengan peleburan. + dianjurkan hanya dilas brazing - peralatan pipa - Clamp G -beberapa bagian mobil Pertimbangan khusus : Besi lunak paduan mengandung tembaga dan molybdenum yang mempunyai ketahanan terhadap korosi lebih baik dan kekuatan tarik yang lebih tinggi tetapi keuletannya menurun. Seperti semua besi lunak, besi ini tidak dapat dipanaskan pada titik pencairan tanpa kembali pada besi putih. 4. Besi tuang grafit spheroidal (SG) Besi tuang ini kadang-kadang mengarah seperti pada besi tuang nodular. Besi tuang grafit spheroidal mempunyai sifat-sifat yang sama dengan besi tuang lunak. Hanya sebelum penuangan ditambahkan magnesium. Hal ini menyebabkan grafit berbentuk bola-bola kecil atau spheroid yang lebih bulat dari pada dalam besi tuang lunak. Struktur ini dibentuk selama pengerasan, hal ini tidak dihasilkan dengan perlakuan panas. Besi tuang ini lebih kuat dari pada besi tuang abu-abu atau besi tuang lunak, dan membutuhkan waktu yang singkat untuk menghasilkan dan untuk alasan ini, besi tuang ini hampir diganti besi tuang abu-abu. Besi TuangJenis Paduan Komposisi Kemampuan Dilas PenggunaanBesi tuang grafit spheroidal (SG) biasa disebut sebagai besi tuang Nodular. Sama seperti besi tuang abu-abu dengan penambahan magnesium ( hingga 9 % )dan sulfur rendah(mak 0.015%) Dapat dilas dengan peleburan. Dapat digunakan elektroda dan kawat khusus. Sama seperti besi lunak Pertimbangan khusus : Rekomendasi pabrik mengikuti dalam hal panas masuk dan bahan isian yang dipakai. E. Paduan Aluminium dan Tembaga Deoksidasi 1. Paduan aluminium Aluminium adalah logam non besi berwarna perak putih yang disuling dan dimurnikan dari bijih bauksit (bauxite). Bahan ini tahan terhadap korosi, non magnetik, mempunya berat sekitar 1/3 berat baja dan sangat baik sebagai konduktor listrik dan panas. Karena rentang yang luas dari sifat-sifat aluminium dan paduannya yang diinginkan, maka bahan non besi ini adalah paling banyak digunakan dalam industri teknik. Aluminium adalah bahan yang lunak dan liat dan diperbolehkan dapat dilunakan dengan diroll kedalam lembaran yang tipis, dibentuk menjadi kabel dan diekstrusi kedalam bermacam-macam bentuk yang luas. Secara umum sifat-sifat aluminium dapat dimodifikasi dengan penambahan unsur-unsur lainnya dan atau dengan perlakuan panas yang sesuai pada penggunaan industri secara luas. Banyak perbedaan paduan aluminium komersial yang diperoleh dengan rentang yang luas pada perbedaan sifat, meskipun banyak kesamaan secara fisik, tetapi tidak dapat dikerjakan atau ditangani dalam cara yang sama. Mengikuti data teknik yang diberikan dalam bagian ini akan diberikan suatu indikasi jenis dan penggunaan aluminium dan paduannya. 2. Klasifikasi paduan alumniumPaduan aluminium dibuat secara luas diklasifikasikan kedalam tujuh kelompok utama. Masing-masing kelompok paduan ditandai dengan nomor seri empat digit (1XXX s.d 7XXX) untuk menunjukan kandungan unsur utama bahan paduan. Seperti contoh dibawah ini, memungkinkan mengidentifikasi unsur utama dalam paduan dengan memberikan nomor pertama dalam sistem penandaan. Sistem Penandaan PaduanKlasifikasi Nomor Aluminium Unsur Utama Bahan Dalam PaduanSeri 1000 Seri 2000 Seri 3000 Seri 4000 Seri 5000 Seri 6000 Seri 7000 Murni komersial TembagaMangan Silikon MagnesiumSilikon dan Magnesium Seng Sifat-sifat mekanik aluminium dapat ditingkatkan lebih jauh dengan pengerjaan dingin atau hardening dan tempering asalkan komposisi kelompok paduan akan merespon perlakukan panas. Sistem penandaan temper standar diberikan pada paduan aluminium dengan memberikan huruf yang menunjukan dasar tempering. Huruf dipisahkan dengan tanda penghubung dari sistem klasifikasi dan akan menunjukan tingkat perlakuan temper, hardening, penguatan atau pelunakan paduan harus yang harus didukung. Sebagai contoh huruf berikut menandakan : O = perlakuan annealing H = tegangan dikeraskan T = perlakuan panas larutanNomor setelah dasar temper menunjukan derajat yang dihasilkan dalam paduan dengan proses operasi yang spesifik. Batas pengekangan temper dari 0 dalam kondisi diannealing penuh sampai 8 kondisi diharden penuh. Sebagai contoh nomor berikut menunjukan : O = diannealing penuh (lunak) 2 = paduan dalam kondisi diharden seperampatnya 4 = paduan kondisi diharden setengahnya 6 = paduan kondisi diharden tiga perempatnya 8 = paduan kondisi diharden penuh Contoh uraian menyeluruh sistem ini adalah sebagai berikut : F = difabrikasi O = dianealing H = diharden teganganya H1 = hanya diharden tegannya H2 = diharden teganganya diikuti dengan annealing yang terpisah H3 = diharden teganganya kemudian distabilkan W = perlakuan panas larutan, temper tidak stabil T = perlakuan panas larutan, temper stabil T2 = diannealing ( hanya bentuk tuang) T3 = perlakuan larutan diikuti oleh kerja dingin T4 = perlakuan larutan diikuti oleh aging alami dalam temperatur kamar. T5 = diaging tiruan setelah diquenching dari operasi kerja panas seperti penuangan atau ekstrusi T6 = perlakuan larutan diikuti aging T7 = perlakuan larutan, distabilkan untuk mengawasi pertumbuhan dan penyimpangan T8 = perlakuan larutan, kerja dingin, kemudian diaging T9 = perlakuan larutan, diaging kemudian dikerjakan dingin. 1XXX Aluminium murni komersial Jenis paduan Komposisi Kemampuan Dilas Penggunaan Khusus Aluminium murni komersial (seri 1XXX) Contoh : 1050 1100 1175 1200 1345 Aluminium kelas ini mengandung minimum 99.0 % sampai 9.75 % aluminium dan dikelompokan sebagai aluminium murni dalam alam. Batas kemampuan dilas kelas murni sempurna ke sangat baik tergantung pada proses pengelasan yang digunakan. Aluminium murni komersial secara luas digunakan untuk : - konduktor listrik. - foil dalam pembungkus - reflektor - tubing / lembaran 1.Pertimbangan khusus : Aluminium murni adalah bahan yang tidak dapat diperlakukan panas, tetapi karena konduktifitas panas yang sangat baik, pemanasan dan atau arus yang lebih tinggi mungkin diperlukan ketika pengelasan pada ketebalan lebih besar dari 12 mm. 2XXX Paduan aluminiumJenis paduan Komposisi Kemampuan dilas Penggunaan khusus Paduan aluminium / tembaga (seri 2XXX) Contoh : 2011 2014 2017 2124 2618 Mengandung tembaga antara 2.6 % sampai 6.0% sebagai unsur utama paduan, Kadar sisanya adalah aluminium. Batas kemampuan dilas paduan ini dari sedang sampai tidak direkomendasikan. Beberapa kelas dengan kadar tembaga lebih rendah dapat dilas tetapi paduan ini tidak dirancang untuk fabrikasi dengan pengelasan. Pemakaian khusus untuk kelompok ini : - kerangka/ panel truk. -peralatan pesawat terbang - rivet dan fastener yang dapat diharden 2.Pertimbangan khusus : Paduan aluminium tembaga adalah dapat diperlakukan panas dan tidak cocok untuk pengelasan yang dapat menurunkan kekuatan dan resiko retak. 3XXX Paduan AluminiumJenis paduan Komposisi Kemampuan Dilas Penggunaan Khusus Paduan Aluminium / mangan (seri 3XXX) Contoh : 3033 3004 3005 3105 Kelompok paduan aluminium ini mengandung antara 0.50 % sampai 1.2 % mangan sebagai unsur utama paduan. Kadar sisanya aluminium. Kebanyakan paduan dengan mudah dapat dilas menggunakan proses peleburan dan brazing. Aluminium jenis ini paling banyak digunakan untuk : - peralatan memasak - peralatan penyimpan,dan penanganan kimia makanan - bejana tekanan - pengatapan Pertimbangan khusus : Digunakan secara luas untuk tujuan umum dan tidak dapat diperlakuan panas . 4XXX Paduan aluminiumJenis Paduan Komposisi Kemampuan Dilas Penggunaan Khusus Paduan aluminium silikon (seri 4XXX) Contoh : 4043 4045 4343 Paduan aluminium ini menganduing antara 5% sampai 12% silikon sebagai unsur utama paduan dan sisanya adalah aluminium. Dengan mudah dilas mengunakan proses fashion dan brazing Paduan aluminium ini digunakan untuk : - batang pengelasan dan kawat - bahan pelapis permukaan lembaran - pemakaian arsitektur - peralatan kimia dan makanan 3.Pertimbangan khusus : Tidak dapat diperlakuan panas, batas paduan dapat dikerjakan diharden tetapi memperlihatkan kemampuan dilas yang baik . 5XXX Paduan aluminiumJenis paduan Komposisi Kemampuan Dilas Penggunaan Khusus Paduan magnesium / aluminium (seri 5XXX) Contoh : 5055 5050 5356 5457 5657 Paduan aluminium ini mengandung antara 0.8 % sampai 5. 1 % magnesium sebagai unsur utama paduan, sisanya aluminium Paduan ini dikarakteristikan oleh kemampuan dilas yang baik dan kekuatan yang cukup. Dapat dilas menggunakan semua proses las peleburan dan las tahanan tetapi tidak direkomendasikan menggunakan proses oksiasetilin. Paduan aluminium ini digunakan untuk : - ekstrusi arsitek - konstruksi bangunankapal - kawat pengelasan - tabung gas dan oli - pesawat terbang. 4.Pertimbangan khusus : Tidak dapat diperlakukan panas, tidak memerlukan perhatian khusus kecuali untuk membatasi jumlah kerja dingin yang dibentuk. 6XXX Paduan AluminiumJenis Paduan Komposisi Kemampuan Dilas Penggunaan Khusus Paduan magnesium /silikon aluminium (seri 6XXX) Contoh : 6005 6061 6162 5457 6463 Paduan aluminium ini mengandung antara 0.50 % sampai 1.3 % magnesium dan 0.40% sampai 1.4 % silikon sebagai unsur utama sisanya keseimbangan komposisi aluminium. Paduan ini dengan mudah dapat dilas dengan proses, peleburan, tahanan dan brazing. Paduan aluminium ini digunakan untuk : - container gas cair - pintu dan kerangkajendela bangunan- furnitur / atau raiiling - ditampilkan padapermukaan aluminium murni untuk menaikan ketahanan terhadap korosi. 5.Pertimbangan khusus : Dapat dilakukan perlakukan panas, memperlihatkan kekuatan yang sedang, keuletan dan kemampuan dilas. Pengelasan peleburan dengan proses pengelasan oksiasetilin tidak direkomendasikan. 7XXX Paduan aluminiumJenis Paduan Komposisi Kemampuan Dilas Penggunaan Khusus Paduan seng / aluminium (seri 7XXX) Contoh : 7001 7072 7079 7178 Paduan aluminium ini mengandung antara 1.0 % sampai 7.4 % seng sebagai unsur utama paduan. Sisanya aluminium Paduan aluminium ini tidak direkomendasikan untuk pengelasan. Paduan aluminium ini digunakan secara luas untuk : - peralatan pesawatterbang. 6.Pertimbangan khusus : Dapat diperlakukan panas, dapat dilas tetapi tidak dirancang untuk fabrikasi yang mudah seperti kelompok yang tidak dapat diperlakukan panas. 2. Tembaga deoksidasi Tembaga murni adalah logam non besi berwarna oranye yang secara luas digunakan dalam bentuk bukan paduan, untuk penggunaan listrik dan pemindah panas.Tembaga adalah lunak, sangat liat dan mempunyai ketahanan yang besar pada cuaca dan kondisi kimia. Tembaga sempurna dalam keuletan, membolehkan pada logam dibentuk tanpa retak dengan mudah. Kekuatan mekanik ini dapat dinaikan oleh kerja dingin atau bahan paduan denga unsur yang lainnya. Banyak tembaga yang digunakan secara umum, tetapi tembaga deoksidasi adalah yang terbanyak digunakan sebagai fabrikasi dan tujuan pengelasan. Selama pembuatan, oksidasi oksigen tembaga dihilangkan dari logam cair dengan penambahan jumlah yang kecil ( 0.02 % sampai 0.05 %) pospor yang mendukung sebagai deoksidan untuk mencegah pengaruh bahaya gas dan peningkatan oksida kuningan(Cu2O) selama pengelasan. Perlakuan ini memberikan tembaga deoksidasi karakteristik pengelasan dan brazing lebih baik dari kelas lainya. Tembaga deoksidasi Jenis paduan Komposisi Kemampuan Dilas Penggunaan Khusus Tembaga deoksidasi (pospor) Mengandung sedikit tambahan (0.02 sampai 0.05 % pospor ) sebagai deoksidasi sisa untuk menurunkan pengaruh yang berbahaya dari gas selama pengelasan. Bahan ini mudah dilas difusi dan brazing mengunakan proses pengelasan yang paling banyak. Batang diatas 3 mm dalam ketebalan mungkin membutuhkan diperlakuan panas untuk menyakinkan terjadi peleburan. Paduan aluminium ini digunakan untuk : - tabung untuk plambing - lembaran untuk atapdan arsitek - bejana dilas - pemindah panas 7.Pertimbangan khusus : Tembaga deoksidasi adalah secara normal diberikan dalam kondisi kerja panas (dianealing). Ini sangat lunak dan liat, tetapi akan menjadi konduktifitas panas yang baik, diperlukan pemanasan awal untuk meyakinkan sambungan yang benar. 3. ALIRAN PANAS DAN PERLAKUAN PANAS PADA LAS Tujuan Untuk mengetahui prosedur, batas temperatur dan alasan perlakuan panas dalam las seperti : - perpindahan panas - pembebasan panas pada pengelasan - pengaruh panas masuk - kecepatan pendinginan - temperatur pemanasan awal - normalising - annealing - pembebasan tegangan (stress relieving) - quenching dan tempering - perhitungan pemanasan awal / panas masuk A. Aliran Panas dan Perlakuan Panas Semua proses pengelasan akan menghasilkan temperatur yang tinggi. Logam yang dipanaskan sampai titik cair dapat merubah struktur metalurginya, begitu juga dalam pengelasan akan mempengaruhi kualitas logam induk dan lasan . Derajat kemungkinan perubahan tidak hanya disebabkan oleh temperatur yang dicapai, tetapi juga oleh volume panas yang masuk. Proses pengelasan yang berbeda, akan menghasilkan temperatur maksimum dan jumlah panas masuk yang bervariasi. Pada pengelasan dengan oksiasetilin, temperatur yang dihasilkan lebih rendah dari pengelasan GMAW (las MIG / MAG) atau GTAW (las TIG), panas masuk pada proses pengelasan dengan oksiasetilin akan menghasilkan struktur butiran kasar yang lebih banyak. Faktor temperatur yang mempengaruhi kualitas pada las meliputi : - kemampuan logam untuk memindahkan panas - kecepatan hilangnya panas dari pengelasan- jumlah panas masuk - kecepatan pendinginan - pemanasan awal (pre-heating) - pengawasan temperatur interrun - normalising - pembebasan tegangan (stress relieving) Prosedur perlakuan panas lainnya yang harus dipertimbangkan adalah : - annealing - quenching dan tempering 1. Perpindahan panas (heat transfer) Panas berpindah dari tempat yang mempunyai temperatur lebih tinggi ke tempat dimana temperaturnya lebih rendah. Proses perpindahan panas dalam alam dapat terjadi dalam tiga cara : - radiasi - konveksi - konduksi Radiasi adalah proses perpindahan panas dengan cara gelombang panas melalui udara terbuka. Contoh yang paling banyak dari proses ini adalah panas yang kita rasakan langsung dari matahari melalui udara terbuka. Semua benda yang dipanasi dengan kuat akan mengeluarkan radiasi panas, untuk itu selama melakukan pengelasan kulit dan mata kita memerlukan perlindungan dari radiasi panas pengelasan. Konveksi adalah proses perpindahan panas yang terjadi melalui cairan. Cairan yang dipanaskan akan berpindah sebagai muai panas dan menjadi kurang padat. Cairan yang lebih dingin akan berpindah menggantikannya, sehingga akan terjadi siklus gerakan yang tetap. Selama pengelasan perindahan secara konveksi dapat terjadi dalam las, tetapi karena logam mencair dalam waktu yang singkat, maka perpindahan panas secara konveksi tidak begitu berarti. Konduksi adalah perpindahan panas melalui benda padat. Tempat yang terdekat dengan sumber panas, akan mendinginkan sumber panas tersebut. Kecepatan perpindahan panas (koefisien konduktifitas panas) logam bervariasi untuk logam dan paduan yang berbeda.Beberapa logam berikut ini disusun menurut kecepatan konduktifitas panasnya dari yang cepat ke yang lambat : 1. Tembaga 2. Aluminium 3. Magnesium 4. Seng 5. Besi 6. Timah 7. Nickel 2. Hilangnya panas pengelasan . Pembebasan panas pada las baja karbon akan lebih lambat dari pada las tembaga. Logam yang memindahkan panas dengan cepat akan sukar untuk dilas. Pengerasan yang cepat dari las karena kehilangan panas yang cepat dapat menghasilkan perubahan metalurgi yang merusak dan retak bilamana penetrasi dan peleburan akan lebih sukar dicapai. Baja karbon termasuk mempunyai kecepatan perpindahan panas yang rendah, pembebasan panas las melalui logam induk terjadi pada kecepatan yang tetap. Bentuk pembebasan panas selama pengelasan pada plat adalah menyerupai bentuk air yang ditimbulkan oleh baling-baling kapal. Panas pada kawah tidak mempunyai waktu untuk menyebar dalam daerah las yang menyeluruh, panas akan dihilangkan pada tempat yang lebih luas. Distribusi panas yang tidak seimbang akan meningkatkan ketidak seimbangan distribusi pemuaian dan menghasilkan distorsi (penyimpangan) dan tegangan sisa. Bentuk hilanganya panas dari las tumpul baja karbon 3. Pengaruh panas masuk Pengaruh panas masuk terhadap kualitas las adalah besar. Prosedur pengelasan harus dibuat dengan memperhatikan proses pengelasan yang digunakan dan kemungkinan perlakuan panas yang diperlukan. Panas yang masuk selama pengelasan dapat menimbulkan : - penyimpangan (distorsi) - tegangan sisa - keretakan logam las - keretakan logam induk - keretakan daerah pengaruh panas - pertumbuhan butiran - perpindahan karbon - pengerasan (hardening). Masalah-masalah yang ditimbulkan tersebut, mungkin disebabkan oleh : - jenis bahan yang dilas - ketebalan bahan - proses pengelasan - ukuran alur las relatif terhadap ketebalan bahan - jumlah jalur dalam sambungan- temperatur plat sebelum mulai pengelasanSelama pengelasan, kecepatan pemanasan dan pendinginan secara umum tinggi dengan pengerasan logam las dan pendinginan yang cepat dari kondisi yang sangat panas. Pendinginan yang cepat disertai dengan penyusutan yang cepat , dapat menyebabkan retak penyusutan (retak garis tengah) dalam las yang dalam dan sempit. Daerah pengaruh panas akan menjadi pokok masalah pada batas temperatur perlakuan panas. Pertumbuhan butiran dan pengerasan mungkin terjadi pada daerah HAZ yang menjadi terpanas. Bentuk las yang membolehkan pengerasan tegangan pada pemusatan pusat las 4. Kecepatan pendinginan Pengaruh kecepatan pendinginan pada kualitas las akan tergantung pada komposisi kimia logam induk dan kemampuan dikeraskan. Baja karbon dan baja paduan karbon-mangan dengan kadar karbon sama dengan 0.3% atau lebih tinggi, dapat mempunyai kekerasan yang secara berarti dapat dirubah dengan pemanasan dan pendinginan yang cepat. Austenit akan terbentuk dalam baja pada temperatur pengelasan dan akan berubah bentuk ke martensit jika kecepatan pendinginan cukup cepat. Bagian yang tipis pada logam dapat mempunyai pengaruh quenching dalam las dan kehilangan panas dapat meyebabkan pengerasan pada daerah pengaruh panas. Jika digunakan proses panas masuk yang rendah, seperti perpindahan busur pendek GMAW, retak pada bagian tebal karena kehilangan panas yang cepat adalah biasa. Kecepatan pendinginan harus dipertimbangkan dengan memperhatikan proses yang digunakan dan kemampuan dikeraskan dari logam yang dilas. 5. Pemanasan awal Pemanasan awal akan memperlambat kecepatan pendinginan las. Dengan memperlambat kecepatan pendinginan, kemampuan dikeraskan baja yang telah dipanaskan pada temperatur austenit tidak berubah bentuk kedalam martensit. Pemanasan awal juga menurunkan kemungkinan retak dari penyusutan tegangan. Dalam menentukan temperatur pemanasan awal harus memperhatikan : - proses pengelasan - pemakaian dan komposisi kimia logam induk- ketebalan bahan - kompleksitas (geometri ) sambungan. 6. Pengawasan temperatur Interrun Pemeliharaan temperatur pemanasan awal pada sambungan alur banyak adalah perlu, panas yang hilang khususnya dalam sambungan yang panjang dapat terjadi. Pengawasan temperatur harus dilakukan dan pemanasan kembali dilakukan jika diperlukan. Alat pengukur temperatur yang biasa digunakan dalam mengukur temperatur interrun adalah : - crayon sensitif temperatur - termokopel - pirometer Temperatur pemanasan awal dan interrun biasanya kurang dari 400C. 7. Annealing Annealing penuh dilakukan untuk membuat kondisi logam kembali lunak. Untuk baja karbon hal ini sama seperti pada normalising. Baja dipanaskan hanya diatas batas temperatur kritis dan didinginkan secara pelan dalam dapur (furnace). Annealing mungkin dilakukan pada baja untuk menurunkan kekerasan dan meningkatkan kemampuan dimesin dan sifat-sifat kerja dingin. Jika logam non besi diannealing, secara umum menuju pada pengkristalan kembali. Annealing biasanya dilakukan pada paduan non besi untuk menghilangkan pengaruh pada kerja dingin atau kekerasan. Hal ini mungkin diperlukan pada beberapa bahan untuk mencegah terjadinya retak selama pengelasan. 8. Normalising Seperti yang dibicarakan dalam bab pertama, ukuran butiran las daerah pengaruh panas dapat lebih besar dari pada logam induk. Kondisi ini akan mempengaruhi kekuatan sambungan. Normalising adalah perlakuan panas pada las yang sewaktu-waktu diterapkan pada baja karbon dan baja paduan rendah untuk memperbaiki struktur butiran supaya kembali pada ukuran normal yang seragam.Baja karbon dan baja paduan rendah dinormalising dengan pemanasan hanya diatas batas temperatur kritis, diikuti dengan pendinginan dalam udara. Batas temperatur kritis akan bervariasi tergantung pada kadar karbon dalam baja. Mengacu pada tujuan secara umum, batas temperatur kritis untuk baja dengan kadar karbon 0.25% adalah sekitar 723C 820C. 9. Pembebasan tegangan. Tegangan sisa dapat dihasilkan dari pemuaian dan penyusutan selama pengelasan. Dalam struktur yang dilas pada tegangan dalam pelayanan seperti boiler dan bejana tekanan, kondisi ini dapat menimbulkan kegagalan pelayanan. Pembebasan tegangan adalah diharuskan dalam bejana tekanan dan struktur kritis lainnya. Pembebasan tegangan pada baja, struktur yang dilas perlu dipanaskan pada temperatur dibawah batas kritis dan ditahan pada temperatur ini selama 1 jam untuk tiap 25 mm ketebalan logam, kemudian didinginkan secara pelan. Temperatur pembebasan tegangan untuk baja karbon sekitar 580C - 620C. Pembebasan tegangan secara ideal yang paling baik dilakukan menggunakan dapur (furnace), meskipun barang seperti bejana atau struktur yang besar tidak dapat ditampung dalam kasus ini, pemanasan menggunakan pembakar gas atau alat pemanas listrik sering digunakan. Tanda permintaan yang berhubungan dengan tempat yang dipanaskan harus dengan ketat diikuti. Dalam keadaan khusus, pemilihan pemanasan dari las dan logam induk yang berdekatan mungkin diperbolehkan. Baja yang dinormalising atau dianealing, tegangan sisanya akan dihilangkan selama perlakuan ini. 10. Quenching dan tempering Baja dengan kadar karbon lebih dari 0.4 % dapat dikeraskan (hardened) jika didinginkan dengan cepat (quenched) dari temperatur diatas batas kritis. Kadar karbon yang lebih tinggi, tingkat kemungkinan kekerasan lebih besar. Baja yang dikeraskan dengan pengerasan quench adalah didinginkan menggunakan air, minyak atau udara. Pemilihan media pendingin dipengaruhi oleh kadar karbon, kadar paduan dan kecepatan pendinginan. Bersamaan dengan ini akan menentukan derajat kekerasan. Air akan menghasilkan quenching tercepat dan udara terlambat. Baja karbon lebih tinggi dan paduan yang didinginkan terlalu cepat mungkin menimbulkan retak quenching, yang membuat komponen ini tidak cocok pada fungsi yang diharapkan. Baja yang dikeraskan dengan quenching secara umum akan keras dan rapuh. Untuk membuat bahan ini dapat melayani fungsinya, selanjutnya diperlukan tempering dan perlakuan panas. Untuk menemper logam yang dikeraskan, diperlukan pemanasan kembali yang biasanya dalam batas 200C - 650C dan didinginkan untuk menghilangkan beberapa kekerasan. Ini akan membuat komponen menjadi lebih kuat dan kurang dalam kegagalan pelayanan. Komponen khusus yang diquenching dan ditempering adalah : - peralatan tangan (pahat, pelubang) - pegas - cetakan mesin B. Batas Temperatur Perlakuan Panas Las Pada Baja Karbon 1. Batas temperatur kritis Batas temperatur kritis adalah batas temperatur dalam struktur baja untuk mengalami perubahan fase pada austenit. Pendinginan yang pelan dari temperatur ini diperlukan untuk menyediakan waktu yang cukup bagi karbon agar dapat keluar dari austenit dan kembali pada kondisi aslinya. Pendinginan yang dipercepat dapat menimbulkan pengerasan logam. Batas temperatur kritis untuk baja karbon rendah berkisar antara 723C (temperatur kritis bawah) - 820C(temperatur kritis atas). Bilamana temperatur kritis bawah tetap sama untuk semua baja karbon, temperatur kritis atas akan bervariasi sesuai dengan kadar kabon baja. Kadar karbon yang lebih rendah mempunyai temperatur kritis atas lebih tinggi. Batas temperatur pembebasan tegangan untuk baja karbon adalah 580C - 620C dan ini dibawah temperatur kritis bawah. Batas temperatur normalising (tergantung komposisi dalam baja) adalah antara 820C -980C. Temperatur yang digunakan harus diatas temperatur kritis atas. C Titik Cair Temperatur kamar Batas temperatur perlakuan panas baja karbon 2. Menentukan temperatur pemanasan awal baja karbon. Faktor-faktor yang mempengaruhi temperatur pemanasan awal pada sambungan las baja karbon adalah : - kadar karbon dalam baja - ketebalan sambungan yang dilas - panas masuk selama proses pengelasan dan jenis yang dipakai. 3. Persamaan karbon pada baja Baja dengan kadar karbon lebih tinggi, mempunyai kemampuan dikeraskan yang lebih besar. Baja menjadi lebih keras, khususnya pada sambungan las, menjadi kurang fleksibel. Beberapa peningkatan dalam kekerasan (hardness) dan kerapuhan (britleness) akan meningkatkan kemungkinan retak pada HAZ. Pengerasan dapat dicegah dengan kecepatan pendinginan yang pelan dari las. Kadar karbon yang lebih tinggi memerlukan pendinginan yang lebih pelan, untuk itu temperatur pemanasan awal yang lebih tinggi perlu dipertimbangkan. Baja komersial tidak sesederhana paduan besi-karbon, tetapi mengandung unsur paduan lainya. Kecenderungan pada kecepatan baja paduan ini pada pengerasan dan kemampuan dilas adalah faktor dalam menentukan kadar karbon yang digunakan. Persamaan karbon (carbon equivalen /CE) memberikan perkiraan kadar karbon baja paduan total, yang mempunyai kemampuan dilas yang sama seperti baja yang diminta. Untuk membantu dalam perhitungan pemanasan awal yang diperlukan dalam prosedur pengelasan baja karbon umumnya, baja dengan kadar karbon yang berbeda batas persamaan diidentifikasi dengan nomor kelompok baja seperti ditunjukan dalam tabel berikut. Persamaan karbon % Nomor kelompok baja Dibawah 0.30 0.30 - < 0.35 0.35 -< 0.40 0.40 -< 0.45 0.45 -