BAB III BESI & BAJA

3.1 Definisi Baja1. BesiBesiadalahlogamyang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari-hari. Dalamtabel periodik, besi mempunyai simbolFedannomor atom26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Besi adalah logam yang paling banyak dan paling beragam penggunaannya. Hal itu karena beberapa hal, diantaranya: Kelimpahan besi di kulit bumi cukup besar, Pengolahannya relatif mudah dan murah, dan Besi mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan dan mudah dimodifikasi.Salah satu kelemahan besi adalah mudah mengalamikorosi. Korosi menimbulkan banyak kerugian karena mengurangi umur pakai berbagai barang atau bangunan yang menggunakan besi atau baja. Sebenarnya korosi dapat dicegah dengan mengubah besi menjadi baja tahan karat (stainless steel), akan tetapi proses ini terlalu mahal untuk kebanyakan penggunaan besi

2. BajaBajaadalahlogampaduan, logam besi sebagai unsur dasar dengan beberapa elemen lainnya, termasukkarbon. Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Elemen berikut ini selalu ada dalam baja: karbon,mangan ,fosfor,sulfur,silikon, dan sebagian keciloksigen,nitrogendanalumunium. Selain itu, ada elemen lain yang ditambahkan untuk membedakan karakteristik antara beberapa jenis baja diantaranya: mangan, nikel, krom, molybdenum, boron, titanium,vanadiumdanniobium.Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan. Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegahdislokasibergeser pada kisi kristal (crystal lattice) atom besi. Baja karbon ini dikenal sebagai baja hitam karena berwarna hitam, banyak digunakan untuk peralatan pertanian misalnya sabit dan cangkul. Penambahan kandungan karbon pada baja dapat meningkatkan kekerasan (hardness) dan kekuatan tariknya (tensile strength), namun di sisi lain membuatnya menjadi getas (brittle) serta menurunkan keuletannya (ductility).

3.2 Jenis Baja

a. Baja Karbon (carbon steel)Baja karbon dapat terdiri atas :1. Baja karbon rendah (low carbon steel)Machine, machinery dan mild steel (0,05 % 0,30% C) Sifatnya mudah ditempa dan mudah di mesinPenggunaannya:a. 0,05 % 0,20 % C : automobile bodies, buildings, pipes, chains, rivets, screws, nails.b. 0,20 % 0,30 % C : gears, shafts, bolts, forgings, bridges, buildings

2. Baja karbon menengah (medium carbon steel)a. Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah.b. Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong. Penggunaan: 0,30 % 0,40 % C :connecting rods, crank pins, axles. 0,40 % 0,50 % C :car axles, crankshafts, rails, boilers, auger bits, screwdrivers. 0,50 % 0,60 % C :hammersdan sledges

3. Baja karbon tinggi (high carbon steel) tool steelSifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong. Kandungan 0,60 % 1,50 % CPenggunaan: screw drivers, blacksmiths hummers, tables knives, screws,hammers, vise jaws,knives, drills.tools for turning brass and wood, reamers,tools for turning hard metals, saws for cutting steel, wire drawing dies, fine cutters

2. Baja Paduan (Alloy steel)Tujuan dilakukan penambahan unsur yaitu:a. Untuk menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuatan tarik dan sebagainya)b. Untuk menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendahc. Untuk meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi)d. Untuk membuat sifat-sifat special

Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi:a. Low alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 %b. Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 10 %c. High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %

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

1. Baja Paduan Khusus (special alloy steel)Baja jenis ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium, manganese, molybdenum, tungsten dan vanadium. Dengan menambahkan logam tersebut ke dalam baja maka baja paduan tersebut akan merubah sifat-sifat mekanik dan kimianya seperti menjadi lebih keras, kuat dan ulet bila dibandingkan terhadap baja karbon (carbon steel).

2. High Speed Steel (HSS) Self Hardening SteelKandungan karbon : 0,70 % 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat potong seperti drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling cutters. Disebut High Speed Steel karena alat potong yang dibuat dengan material tersebut dapat dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding dengan carbon steel. Sedangkan harga dari HSS besarnya dua sampai empat kali daripada carbon steel

3. Jenis Lainnya :Baja dengan sifat fisik dan kimia khusus: Baja tahan garam (acid-resisting steel) Baja tahan panas (heat resistant steel) Baja tanpa sisik (non scaling steel) Electric steel Magnetic steel Non magnetic steel Baja tahan pakai (wear resisting steel) Baja tahan karat/korosiDengan mengkombinasikan dua klasifikasi baja menurut kegunaan dan komposisi kimia maka diperoleh lima kelompok baja yaitu: Baja karbon konstruksi (carbon structural steel) Baja karbon perkakas (carbon tool steel) Baja paduan konstruksi (Alloyed structural steel) Baja paduan perkakas (Alloyed tool steel) Baja konstruksi paduan tinggi (Highly alloy structural steel)

3.2 Kentungan & Kerugian

1. Keuntungan

a. Beban yang harus ditanggung oleh struktur dibawahnya, seperti pondasi, dinding, kolom, menjadi lebih rendah. Hal ini dikarenakan bobot yang ringan dari jenis bahan ini.b. Baja ringan tahan terhadap karat, rayap dan perubahan cuaca dan kelembaban.c. Bila dibandingkan dengan rangka kayu atau baja konvensional, pemasangan rangka atap baja ringan relatif lebih cepat.d. Baja ringan bersifat tidak merambatkan atau membesarkan api (non-combustible). Karena dalam baja ringan terdapat sistem proteksi khusus yang disebutfire resistance yakni rakitan sistem struktur untuk membatasi penyebaran api pada suatu daerah atau kemampuan untuk secara menerus berperan menahan struktur ketika terpapar api.e. Baja ringan lebih efisien dan ekonomis karena biaya pemeliharaan lebih kecil dan memiliki daya tahan lebih lama karena tidak terkena rayap dan tidak lapuk sehingga masa waktu manfaatnya menjadi lebih lama.f. Baja ringan nyaris tidak memiliki nilai muai dan susut, jadi tidak berubah karena panas dan dingin.2. Kekurangan Baja Ringan

a. Sistem struktur rangka baja ringan tersusun rapat, padat dan terlihat ramai, terhubung & terkait satu dengan lainnya, sehingga kurang menarik jika diekspose.b. Membutuhkan perhitungan yang benar-benar matang, karena sistem strukturnya yang seperti rangka ruang tersebut maka bila ada salah satu bagian struktur yang salah hitung, salah pasang, akan membuat perlemahan sehingga dapat menyebabkan kegagalan total.c. Rangka atap baja ringan tidak se-fleksibel kayu yang dapat dipotong dan dibentuk berbagai profil.d. Dibutuhkan keahlian khusus untuk menghitung kebutuhan baja ringan, oleh karena itu tidak semua orang bisa menghitungnya.

3.3 Perlindungan

1. Pelapisan logamPrinsip pelapisan logam adalah menghambat reaksi oksidasi logam yang akan dilindungi. Jadi pada proes ini logam yang akan dilindungi harus dilapisi dengan logam yang sukar mengalami oksidasi. Contoh dalam kehidupan sehari- hari seperti: melapisi besi dengan emas, melapisi besi dengan krom, melapisi besi dengan perak, melapisi besi dengan titanium, dll. Ada beberapa macam teknik pelapisan logam,yaitu: 1. Penyepuhan/ penyalutan listrik/ electroplating, 2. Pencelupan Panas (Hot Dipping), 3. Pelapisan Dengan Penyemprotan, 4. Pelapisan Dengan Penempelan (Clad Coating) dan 5. Pelapisan Difusi. Pemilihan pelapisannya sangat tergantung dari jenis logam, kegunaan, dan tingkat kebutuhannya.2. PengecatanPengecatan bertujuan untuk memisahkan dari logam dan lingkungannya.Pengecatan yang baik adalah mampu menutup semua pori logam yang ada, sehingga peluang oksigen dan air untuk masuk kerongga logam besi akan bisa dihindari. Untuk hal ini sering digunakan cat, selaput organic, vernis, lapisan logam, dan enamel. Jika pori- pori logam yang ada tidak tertutup, maka akan terjadi reaksi seperti berikut: Fe + O2 Fe O Fe + O2 Fe2 O3Apalagi dalam suasana yang mendukung seperti: pH tinggi (suasana basa), pH rendah (suasana asam), kelembaban udara yang tinggi, dan keberadaan air maka semuanya akan mampu sebagai katalisator proses perkaratan.3. Perlindungan katodikPrinsip perlindungan katodik adalah membuat bahan yang akan dilindungi ditempatkan sebagai katoda, dan bahan lain yang akan dikorbankan ditempatkan sebagai anoda. Dengan kontrol arus kita dapat mendeteksi apakah anoda masih berfungsi atau tidak. Ada 2 macam perlindungan katodik yang sering dilakukan yaitu: a. Metoda Anoda Tumbal/ korban (Sacrificial Anode Method) dan b. Metoda Arus Terpasang (Impressed Current Method).a. Metoda Anoda Tumbal/ korban (Sacrificial Anode Method) Prinsip Metoda Anoda Tumbal adalah membuat bahan yang akan dilindungi ditempatkan sebagai katoda, dan bahan lain yang akan dikorbankan ditempatkan sebagai anoda. Dengan kontrol arus kita dapat mendeteksi apakah anoda masih berfungsi atau tidak. Metoda ini dapat dikatakan berhasil baik jika kita tepat dalam memilih anoda yang akan dikorbankan. Secara kasar dapat dikatakan anoda yang dikorbankan harus mempunyai kemudahan oksidasi lebih tinggi dari logam yang akan dilindungi. Hal ini akan diuraikan pada bagian deret volta.Pada sistem ini pengecekan arus yang terlihat di monitor dan anoda korban harus selalu kontinyu, agar logam yang dilindungi (pada katoda) tetap terjaga dan utuh.b. Metoda Arus Terpasang (Impressed Current Method).Prinsip Metoda Arus Terpasang adalah memberi arus yang lebih kecil dari tegangan polarisasi dari logam tersebut. Metoda ini memiliki keuntungan tidak termakannya anoda yang diberikan. Untuk menghambat laju korosi pada polarisasi katodik tertentu diperlukan arus terpasang sebesar: ie = io eksp z F/ RT di mana: ie = arus minimal yang diperlukan untuk menghambat laju korosi logamio = arus polarisasi yang diperlukan oleh logam untuk proses korosi = derajat polarisasi = polarisasi keseluruhanz = bilangan oksidasi = (untuk besi 2 )F = Faraday = 96,494 Coloumb/ molR = konstanta Reyberg = 8,3142 joule/ mol K T = suhu mutlakJadi sebagai contoh: untuk mengendalikan laju korosi baja dalam air laut maka arus yang diberikan minimal adalah -650 mV SSC. Namun jika arus yang diberikan lebih kecil maka (missal -850 mV SSC), maka lajunya bisa berkurang lebih 0,02 % dibandingkan dengan baja yang tidak diberikan perlindungan. 4. Memperkecil katalisator dalam sistem.Proses reduksi- oksidasi yang ada sering dapat semakin cepat terjadi, hal ini disebabkan karena adanya beberapa faktor seperti berikut: pH rendah (suasana asam), pH tinggi (suasana basa), oksigen, kelembaban udara yang tinggi, adanya oksidator atau reduktor. Semua faktor yang mampu mempercepat laju korosi, sering disebut katalisator.

3.4 Uji Baja

1. Uji Kuat Tekan (SNI 07 0410 - 1989)

1) PrinsipBatang uji dengan ditumpu pada jarak tempa tertentu oleh dua buah rolpenumpll yang dapat berputar, ken'rudian ditelcan di tengahnya dengan duripelengkung sampai mencapai sudut lengkung tertentu.

2) PeralatanMesin uji harus mampu melengkungkan batang uji secara teratur sampai mencapai sudut lengkung yaltg ditentukan.

3) Duri pelengkunga. Lebar duri pelengkung rnininrum sama dengatr lebar batang uji.b. Ujung duri pelengkung berbentuk silindris dengan diameter sesuai dengan syarat-syarat bahan yang diuji.c. Penumpu terdiri dari dua buah rol baja yang dikeraskan dapat berputar pada sumbunya, dengan garis tengah minimum 20 mm dan jarak tumpu ( L:D-3a ). Kedudukan sumbu-sumbu roi penumpu dan sumbu silinder ujung duri pelenghung harus sejajar.

4) Pelaksanaan penguiiana. Suhu ujiL,lji lengkung dilakukan pada suhu ruang. .Iika teryata disyaratkan lain. suhu L{I harus dicantumkan dalam laporan.b. Letak batang ujiBatang uji yang dilengkung tekan diletakkan di atas rol-rol penumpu, tegak lurus terhadap rol-rol pelrumpu, ditarnbah 3 dimensi.c. Sudut lengkungJika sudut lengkung tekan harus 180o, pelengkungan di atas rol pelengkturg dilakukan sampai 170'. selanjutnya pelengkungan dapat dilanjutkan dengan rnenekan ke dalarn kedua sisi luar batang uji lengkung, yaitu dengan meletakkan 2 dari 3 batang uji di antara dua buah pelat penekan, setebal duri pelengkung.5) Penentuan nilai-nilai ujiBatang uji yang sudah selesai dilengkung tekan ditentukan nilai sifat mampu lengkung benda uji dengan memeriksa sifat tampak dan permukaan batang uji yang mengalami tegangan tarik.

2. Uji Kuat Tarik (SNI 07-2529-1991)1) buat benda uji untuk setiap contoh dengan bentuk dan dimensi yang sesuai dengan ketentuan yang tercantum dalam BAB III; 2) setiap contoh dibuat 2 (dua) buah benda uji untuk pengujian ganda; 3) setiap benda uji dilengkapi dengan nomor benda uji, nomor contoh serta dimensinya; 4) pasang benda uji dengan cara menjepit bagian h dari benda uji pada alat penjepit mesin tarik; sumbu alat penjepit harus berimpit dengan sumbu benda uji; 5) tarik benda uji dengan penambahan beban sebesar 10 MPa/detik sampai benda uji putus; catat dan amatilah besarnya perpanjangan yang terjadi setiap penambahanpenambahan beban 10 MPa; 6) Catat besarnya gaya tarik pada batas leleh Pydan pada batas putus Pmaks, bila benda uji merupakan baja lunak; 7) buatlah grafik antara gaya tarik yang bekerja dan perpanjang 8) hitung parameter-parameter pengujian

3. Uji Puntir (SNI 07-0552-1989)

1) Batang uji dipasang pada mesin uji dengan sumbu batang uji segaris dengan sumbu dari kedua penjepit dan pada waktu jalannya pengujian batang uji harus tetap lurus. Apabila tidak ada ketentuan lain, maka untuk menjaga supaya pada waktu jalannya pengujian batang uji tetap lurus, batang uji dibebani tarik secukupnya sebesar tidak lebih dariLo/o dari beban tarik maksimum kawat yang diuji.2) Setelah pemasangan batang uji pada mesin uji, penjepit yang dapat berputar diputar dengan kecepatan yang konstan sampai batang uji putus atau sampai mencapai jumlah putaran yang ditentukan. Sebaiknya mesin uji puntir dilengkapi dengan alat penghitung putaran.3) Kecepatan uji harus cukup pelan untuk menjaga jattga., sampai terjadi kenaikan suhu sedemikian rupa sehingga akan mempengaruhi hasil uji.

DAFTAR PUSTAKA

Ottohyat, A. (2011, September 3). Keuntungan Dan Kerugian Penggunaan Baja Ringan. Retrieved 10 4, 2014, from Teknik Sipil Indonesia: http://tekniksipilinfo.blogspot.com/2011/09/keuntungan-dan-kerugian-penggunaan-baja.htmlKuncoro, C., & Madya, W. (2014, Mei 6). Kekurangan dan Kelebihan Rangka Atap Baja Ringan. Retrieved 10 4, 2014, from PPPPTK BOE Malan: http://www.vedcmalang.com/pppptkboemlg/index.php/menuutama/departemen-bangunan-30/576-kekurangan-dan-kelebihan-rangka-atap-baja-ringanStandar Negara Indonesia, Cara uji lengkung tekan (SNl 07-0410-1989)Standar Negara Indonesia, Cara uji puntir kawat baja (SNI 07-0552-1989)Standar Negara Indonesia, METODE PENGUJIAN KUAT TARIK BAJA BETON (SNI 07-2529-1991)Suhartana. (n.d.). PENGARUH KUAT ARUS PADA SISTEM METODA ARUS TERPASANG (Impressed Current Method) (SUATU UPAYA UNTUK MEMPERLAMBAT LAJU KOROSI PADA SALURAN PIPA BAJA).