MAKALAH
MATERIAL TEKNIK
BAJA PADUAN (ALLOY STELL)
NAMA : DENDI HANDIMAN
NPM : 20408254
KELAS : 2 IC 02
FAKULTAS / JURUSAN : Teknologi Industri / Teknik Mesin
JENJANG : S1
UNIVERSITAS GUNADARMA
2010
KATA PENGANTAR
Pembelajaran Material teknik adalah salah satu mata kuliah Teknik Mesin yang utama, bertujuan untuk memampukan pembelajar material teknik agar menguasai dan memahami di berbagai bidang,khususnya bidang teknik mesin (material teknik).
Makalah ini disusun untuk membantu proses pembelajaram mahasiswa khususnya untuk mahasiswa teknik mesin.Makalah ini hanya sebagian saja daripada pelajaran material teknik di suatu pabrik yang memproduksi atau membuat baja,dan makalah ini berisi tentang kandungan atom,struktur mikro,proses pembuatannya dan pengguananya.
Seperti sudah kita ketahui,tujuan umum pemberian mata kuliah Material teknik di perguruan tinggi adalah agar mahasiswa memiliki sikap yang positif terhadap mata pelajarannya.
Akhirnya, semoga makalah ini ada manfaatnya dan dapat digunakan oleh para mahasiswa sebagai bahan untuk pembelajaran.
Bekasi, januari 2010
Dendi Handiman
DAFTAR ISI
Kata pengantar
BAB I…………………………………………………………………………….....
PENDAHULUAN…………………………………………………………………..
- A. Pengertian
- B. Kandungan atom atau struktur kimia
- C. Bentuk struktur mikro
- D. Cara pembuatan
BAB II……………………………………………………………………………...
Proses Peleburan Baja dengan EAF………………………………………………..
- A. Klasifikasai baja paduan
- B. Sifat-sifat teknis bahan
- C. Contoh penggunaan aplikasi dibidang teknik pertanian/teknik mesin
- D. Standarisasi dan pengkodean
-
BAB III…………………………………………………………………………….
Kesimpulan…………………………………………………………………………
Daftar pustaka………………………………………………………………………
BAB I
PENDAHULUAN
A. PENGERTIAN
Baja dikatakan padu jika kompesisi unsur-unsur paduannya secara khusus, bukan baja karbon biasa yang terdiri dari unsur silisium dan mangan. Baja paduan semakin banyak digunakan.Unsur yang paling banyak digunakan untuk baja paduan, yaitu: Cr,Mn, Si, Ni, W, Mo, Ti, Al, Cu, Nb dan Zr.
Penambahan unsur-unsur lain dalam baja karbon dapat dilakukan dengan satu atau lebih unsur, tergantung dari karakteristik atau sifat khusus yang dikehendaki. Baja ini memiliki lebih kekuatan, kekerasan, kekerasan panas, memakai perlawanan, kemampukerasan, atau ketangguhan dibandingkan dengan baja karbon. However, they may require heat treatment to achieve such properties.
B. Kandungan Atom atau Unsur kiMIA
Unsur paduan ditambahkan untuk mencapai sifat tertentu dalam materi. Sebagai pedoman, unsur paduan ditambahkan dalam persentase lebih rendah (kurang dari 5%) untuk meningkatkan kekuatan atau kekerasan, atau dalam persentase yang lebih besar (lebih dari 5%) untuk mencapai sifat-sifat khusus, seperti ketahanan korosi atau suhu ekstrim stabilitas.
Mangan(Mg), silicon(Si), atau aluminium(Al) ditambahkan selama pembuatan baja proses untuk menghilangkan oksigen terlarut dari lelehan. Mangan, silikon, nikel, dan tembaga ditambahkan untuk meningkatkan kekuatan dengan membentuk larutan padat di ferit. Kromium, vanadium, molibdenum, dan tungsten meningkatkan kekuatan dengan membentuk fase kedua-karbida. Nikel dan tembaga meningkatkan ketahanan korosi dalam jumlah kecil. Molibdenum membantu untuk melawan embrittlement. Zirconium, cerium, dan kalsium meningkatkan ketangguhan dengan mengendalikan bentuk inklusi. Mangan sulfida, timbal, bismut, selenium, dan telurium-mesin meningkat.
Elemen paduan cenderung yang baik untuk membentuk senyawa atau karbida. Nikel sangat larut dalam ferit, sehingga membentuk senyawa, biasanya Ni 3 Al. Aluminium larut dalam ferit dan membentuk senyawa Al 2 O 3 dan AlN. Silikon juga sangat larut dan biasanya membentuk senyawa SiO 2 • M x O y. Mangan kebanyakan larut dalam membentuk senyawa ferit Mns, MnO • SiO 2, tetapi juga akan membentuk karbida dalam bentuk (Fe, Mn) 3 C. Bentuk kromium partisi antara fasa ferit dan karbida di baja, membentuk (Fe, Cr 3) C, Cr 7 C 3, dan Cr 23 C 6. Jenis bentuk kromium karbida yang tergantung pada jumlah karbon dan jenis-jenis elemen paduan hadir. Tungsten dan molibdenum membentuk karbida jika ada karbon yang cukup dan tidak adanya unsur-unsur pembentuk karbida kuat (yaitu titanium & niobium), mereka membentuk karbida Mo 2 C dan W 2 C, masing-masing. Vanadium, titanium, dan niobium karbida unsur-unsur kuat yang membentuk karbida V 3 C 3, TiC, dan NIC satu demi satu.
Unsur paduan juga memiliki mempengaruhi pada suhu eutektoid baja. Mangan dan nikel eutektoid menurunkan suhu dan dikenal sebagai unsur menstabilkan austenit. Cukup dengan elemen-elemen ini pada struktur austenitik dapat diperoleh pada suhu kamar. Elemen pembentukan karbida eutektoid menaikkan suhu; elemen ini dikenal sebagai unsur menstabilkan ferit.
C. Bentuk Struktur mikro
Baja secara umum memiliki struktur mikro berupa ferit, dan pearlite.
a. Ferit (alpha) : merupakan sel satuan (susunan atom-atom yang paling kecil dan teratur) berupa Body Centered Cubic (BCC= kubus pusat badan), Ferit ini mempunyai sifat magnetis, agak ulet, dan agak kuat.
b. Autenit : merupakan sel satuan yang berupa Face Centered Cubic (FCC = kubus pusat muka), Austenit ini mempunyai sifat Non magnetis, dan ulet.
c. Sementid (besi karbida) : merupakan sel satuan yang berupa orthorombik, Sementid ini mempunyai sifat keras dan getas.
d. Perlit : merupakan campuran fasa ferit dan sementid sehingga mempunyai sifat kuat.
e. Delta : merupakan sel satuan yang berupa Body Centered Cubic (BCC=kubus pusat badan)
High Speed Steel (HSS) merupakan salah satu bagian dari Tool steel dengan kararakteristik mampu mempertahankan nilai kekerasan pada suhu 300~700 derajat celcius. Selain itu material HSS juga memeliki kadar karbon yang relative lebih tinggi dibandingkan material tool steel lainnya yaitu berkisar 1.5~2.0% C. Unsur-unsur paduan utama yang terdapat dalam material HSS yang akan membentuk karbida yaitu Tungsten, Molybdenum, Vanadium. Chromium. Unsur Nickel dan Manganese tidak terlalu banyak digunakan yaitu berkisar 0.2~0.5%. Penambahan Cobalt, Boron, Niobium merupakan salah satu alternatif untuk meningkatkan kinerja material HSS. Material HSS bisa di hasilkan melalui proses pengecoran atau proses metalurgi serbuk. Berikut ini saya tampilkan beberapa struktur mikro material HSS hasil proses pengecoran dengan menggunakan etsa Murakami dengan perbesaran 500X, mikroskop Olympus GX51 Inverted Type
|
|
|
|
|
|
D. Cara Pembuatan
Proses dalam Dapur Tinggi
Prinsip dari proses dapur tinggi adalah prinsip reduksi. Pada proses ini zat
karbon monoksida dapat menyerap zat asam dari ikatan-ikatan besi zat asam
pada suhu tinggi. Pada pembakaran suhu tinggi + 18000 C dengan udara panas, maka dihasilkan suhu yang dapat menyelenggarakan reduksi tersebut. Agar tidak terjadi pembuntuan karena proses berlangsung maka diberi batu kapur sebagai bahan tambahan. Bahan tambahan bersifat asam apabila bijih besinya mempunyai sifat basa dan sebaliknya bahan tambahan diberikan yang bersifat basa apabila bijih besi bersifat asam.
Gas yang terbentuk dalam dapur tinggi selanjutnya dialirkan keluar melalui bagian atas dan ke dalam pemanas udara. Terak yang menetes ke bawah melindungi besi kasar dari oksida oleh udara panas yang dimasukkan, terak ini kemudian dipisahkan.
Proses reduksi di dalam dapur tinggi tersebut berlangsung sebagai berikut:
Zat arang dari kokas terbakar menurut reaksi :
C+O2 Ã CO2
sebagian dari CO2 bersama dengan zat arang membentuk zat yang berada ditempat yang lebih atas yaitu gas CO.
CO + C Ã 2CO
Di bagian atas dapur tinggi pada suhu 300 sampai 800 C oksid besi yang lebih tinggi diubah menjadi oksid yang lebih rendah oleh reduksi tidak langsung dengan CO tersebut menurut prinsip :
Fe O + CO Ã 2FeO+CO
Pada waktu proses berlangsung muatan turun ke bawah dan terjadi reduksi
tidak langsung menurut prinsip :
FeO+CO Ã FeO+CO2
Reduksi ini disebut tidak langsung karena bukan zat arang murni yang mereduksi melainkan persenyawaan zat arang dengan oksigen. sEdangkan reduksi langsung terjadi pada bagian yang terpanas dari dapur, yaitu langsung di atas pipa pengembus. Reduksi ini berlangsung sebagai berikut.
FeO+C Ã Fe+CO
CO yang terbentuk itulah yang naik ke atas untuk mengadakan reduksi tidak langsung tadi.
Setiap 4 sampai 6 jam dapur tinggi dicerat, pertama dikeluarkan teraknya dan baru kemudian besi. Besi yang keluar dari dapur tinggi disebut besi kasar atau besi mentah yang digunakan untuk membuat baja pada dapur pengolahan baja atau dituang menjadi balok-balok tuangan yang dikirimkan pada pabrik-pabrik pembuatan baja sebagai bahan
Terak yang keluar dari dapur tinggi dapat pula dimanfaatkan menjadi bahanpembuatan pasir terak atau wol terak sebagai bahan isolasi atau sebagai bahan campuran semen. Besi cair yang dihasilkan dari proses dapur tinggi sebelum dituang menjadi balok besin kasar sebagai bahan ancuran di pabrik penuangan, perlu dicampur dahulu di dalam bak pencampur agar kualitas dan susunannya seragam. Dalam bak pencampur dikumpulkan besi kasar cair dari bermacam-macam dapur tinggi yang ada untuk mendapatkan besi kasar cair yang sama dan merata. Untuk menghasilkan besi kasar yang sedikit mengandung belerang di dalam bak pencampur tersebut dipanaskan lagi menggunakan gas dapur tinggi.
Proses Peleburan Baja
Pada gambar 3 dan 4 ditunjukkan proses peleburan baja dengan menggunakan bahan
ü mengurangi sebanyak mungkin bahan-bahan impuritas
ü mengurangi sebanyak mungkin bahan-bahan impuritas.
ü mengatur kadar karbon agar sesuai dengan tingkat grade/spesifikasi baja yang diinginkan.
ü menambah elemen-elemen pemadu yang diinginkan.
Proses Peleburan Baja Dengan BOF
Proses ini termasuk proses yang paling baru dalm industri
pembuatan baja. Gambar sketsa dari tungku ini ditunjukkan dalam gambar 7. Terlihat bahwa dalam gambar tersebut bahwa konstruksi BOF relatif sederhana, bagian luarnya dibuat dari pelat baja sedangkan dinding bagian dalamnya dibuat dari bata tahan api (firebrick). Kapasitas BOF ini biasanya bervariasi antara 35 ton sampai dengan 200 ton.
Bahan-bahan utama yang digunakan dalam proses peleburan dengan BOF adalah : besi kasar cair (65-85%), skrap baja (15-35%), batu kapur dan gas oksigen (kemurnian 99,5%). Keunggulan proses BOF dibandingkan proses pembuatan baja lainnya adalah dari segi waktu peleburannya yang relatif singkat yaitu hanya berkisar sekitar 60 menit untuk setiap proses peleburan.
Tingkat efisiensi yang demikian tinggi dari BOF ini disebabkan oleh pemakaian gas oksigen dengan kemurnian yang tinggi sebagai gas oksidator utama untuk memurnikan baja. Gas oksigen dialirkan ke dalam tungku melalui pipa pengalir (oxygen lance) dan bereaksi dengan cairan logam di dalam tungku. Gas oksigen akan mengikat karbon dari besi kasar berangsur-angsur turun sampai mencapai tingkat baja yang dibuat. Disamping itu, selama proses oksidasi berlangsung terjadi panas yang tinggi sehingga dapat menaikkan temperatur logam cair sampai diatas 1650 oC.
Pada saat oksidasi berlangsung, ke dalam tungku ditambahkan batu kapur. Batu kapur tersebut kemudian mencair dan bercampur dengan bahan-bahan impuritas (termasuk bahan-bahan yang teroksidasi) membentuk terak yang terapung diatas baja cair.
Bila proses oksidasi selesai maka aliran oksigen dihentikan dan pipa pengalir oksigen diangkat/dikeluarkan dari tungku. Tungku BOF kemudian dimiringkan dan benda uji dari baja cair diambil untuk dilakukan analisa komposisi kimia.
Bila komposisi kimia telah tercapai maka dilakukan penuangan (tapping). Penuangan tersebut dilakukan ketika temperatur baja cair sekitar 1600 oC. Penuangan dilakukan dengan memiringkan perlahan- lahan sehingga cairan baja akan tertuang masuk kedalam ladel. Di dalam ladel biasanya dilakukan skimming untuk membersihkan terak dari permukaan baja cair dan proses perlakuan logam cair (metal treatment). Metal treatment tersebut terdiri dari proses pengurangan impuritas dan penambahan elemen-elemen pemadu atau lainnya dengan maksud untuk memperbaiki kualitas baja cair sebelum dituang ke dalam cetakan.
BAB II
Proses Peleburan Baja Dengan EAF
Proses peleburan dalam EAF ini menggunakan energi listrik. Konstruksi tungku ini ditunjukkan dalam gambar 8. Panas dihasilkan dari busur listrik yang terjadi pada ujung bawah dari elektroda. Energi panas yang terjadi sangat tergantung pada jarak antara elektroda dengan muatan logam di dalam tungku. Bahan elektroda biasanya dibuat dari karbon atau grafit. Kapasitas tungku EAF ini dapat berkisar antara 2 - 200 ton dengan waktu peleburannya berkisar antara 3 - 6 jam.
Bahan
lebih murah dibandingkan dengan besi spons. Disamping bahan
Proses basa dan asam dapat diterapkan dalam EAF. Untuk pembuatan baja berupa produk cor maka biasanya digunakan proses
asam, sedangkan untuk pembuatan baja spesial biasanya digunakan proses basa.
Peleburan baja dengan EAF ini dapat menghasilkan kualitas baja yang lebih baik karena tidak terjadi kontaminasi oleh bahan bakar atau gas yang digunakan untuk proses pemanasannya.
A. KLASIFIKASI BAJA PADUAN
1. Berdasarkan persentase paduannya
a. Baja paduan rendah
Bila jumlah unsur tambahan selain karbon lebih kecil dari 8% (menurut Degarmo. Sumber lain, misalnya Smith dan Hashemi menyebutkan 4%), misalnya : suatu baja terdiri atas 1,35%C; 0,35%Si; 0,5%Mn; 0,03%P; 0,03%S; 0,75%Cr; 4,5%W [Dalam hal ini 6,06%<8%]>
b. Baja paduan tinggi
Bila jumlah unsur tambahan selain karban lebih dari atau sama dengan 8% (atau 4% menurut Smith dan Hashemi), misalnya : baja HSS (High Speed Steel) atau SKH 53 (JIS) atau M3-1 (AISI) mempunyai kandungan unsur : 1,25%C; 4,5%Cr; 6,2%Mo; 6,7%W; 3,3%V.
Sumber lain menyebutkan:
a. Low alloy steel (baja paduan rendah), jika elemen paduannya ≤ 2,5 %
b. Medium alloy steel (baja paduan sedang), jika elemen paduannya 2,5 – 10 %
c. High alloy steel (baja paduan tinggi), jika elemen paduannya > 10 %
2. Berdasarkan jumlah komponennya:
a. Baja tiga komponen
Terdiri satu unsur pemadu dalam penambahan Fe dan C.
b. Baja empat komponen atau lebih
Terdiri dua unsur atau lebih pemadu dalam penambahan Fe dan C. Sebagai contoh baja paduan yang terdiri: 0,35% C, 1% Cr,3% Ni dan 1%
3. Berdasarkan strukturnya:
a. Baja pearlit (sorbit dan troostit)
Unsur-unsur paduan relatif kecil maximum 5% Baja ini mampu dimesin, sifat mekaniknya meningkat oleh heat treatment (hardening &tempering)
b. Baja martensit
Unsur pemadunya lebih dari 5 %, sangat keras dan sukar dimesin
c. Baja austenit
Terdiri dari 10 – 30% unsur pemadu tertentu (Ni, Mn atau CO) Misalnya : Baja tahan karat (Stainless steel), nonmagnetic dan baja tahan panas (heat resistant steel).
d. Baja ferrit
Terdiri dari sejumlah besar unsur pemadu (Cr, W atau Si) tetapi karbonnya rendah. Tidak dapat dikeraskan.
e. Karbid atau ledeburit
Terdiri sejumlah karbon dan unsur-unsur pembentuk karbid (Cr, W, Mn, Ti, Zr).
4. Berdasarkan penggunaan dan sifat-sifatnya
a. Baja konstruksi (structural steel)
Dibedakan lagi menjadi tiga golongan tergantung persentase unsur 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 karbon biasa.
b. Baja perkakas (tool steel)
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) dan baja perkakas paduan tinggi (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 600°C). 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.
c. Baja dengan sifat fisik khusus
Dibedakan lagi menjadi tiga golongan, yaitu baja tahan karat (mengandung 0,1-0,45% C dan 12-14% Cr), baja tahan panas (yang mengandung 12-14% Cr tahan hingga suhu 750-800oC, sementara yang mengandung 15-17% Cr tahan hingga suhu 850-1000oC), dan baja tahan pakai pada suhu tinggi (ada yang terdiri dari 23-27% Cr, 18-21% Ni, 2-3% Si, ada yang terdiri dari 13-15% Cr, 13-15% Ni, yang lainnya terdiri dari 2-2,7% W, 0,25-0,4% Mo, 0,4-0,5% C).
d. Baja paduan istimewa
Baja paduan istimewa lainnya terdiri 35-44% Ni dan 0,35% C,memiliki koefisien muai yang rendah yaitu :
· Invar : memiliki koefisien muai sama dengan nol pada suhu 0 – 100 °C, digunakan untuk alat ukur presisi.
· Platinite : memiliki koefisien muai seperti glass, sebagai pengganti platina.
· Elinvar : memiliki modulus elastisitet tak berubah pada suhu 50°C sampai 100°C. Digunakan untuk pegas arloji dan berbagai alat ukur fisika.
e. Baja Paduan dengan Sifat Khusus
· Baja Tahan Karat (Stainless Steel)
Sifatnya antara lain:
– Memiliki daya tahan yang baik terhadap panas, karat dan goresan/gesekan
– Tahan temperature rendah maupun tinggi
– Memiliki kekuatan besar dengan
– Keras, liat, densitasnya besar dan permukaannya tahan aus
– Tahan terhadap oksidasi
– Kuat dan dapat ditempa
– Mudah dibersihkan
– Mengkilat dan tampak menarik
· High Strength Low Alloy Steel (HSLA)
Sifat dari HSLA adalah memiliki tensile strength yang tinggi, anti bocor, tahan terhadap abrasi, mudah dibentuk, tahan terhadap korosi, ulet, sifat mampu mesin yang baik dan sifat mampu las yang tinggi (weldability). Untuk mendapatkan sifat-sifat di atas maka baja ini diproses secara khusus dengan menambahkan unsur-unsur seperti: tembaga (Cu), nikel (Ni), Chromium (Cr), Molybdenum (Mo), Vanadium (Va) dan Columbium.
· Baja Perkakas (Tool Steel)
Sifat-sifat yang harus dimiliki oleh baja perkakas adalah tahan pakai, tajam atau mudah diasah, tahan panas, kuat dan ulet. 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.
5. Klasifikasi lain antara lain :
a. Menurut penggunaannya:
· Baja konstruksi (structural steel), mengandung karbon kurang dari 0,7 % C.
· Baja perkakas (tool steel), mengandung karbon lebih dari 0,7 % C.
b. Baja dengan sifat fisik dan kimia khusus:
· Baja tahan garam (acid-resisting steel)
· Baja tahan panas (heat resistant steel)
· Baja tanpa sisik (non scaling steel)
· Electric steel
· Magnetic steel
· Non magnetic steel
· Baja tahan pakai (wear resisting steel)
· Baja tahan karat/korosi
c. Dengan mengkombinasikan dua klasifikasi baja menurut kegunaan dan komposisi kimia maka diperoleh
· 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)
d. Selain itu baja juga diklasifisikan menurut kualitas:
· Baja kualitas biasa
· Baja kualitas baik
· Baja kualitas tinggi
B. Sifat-Sifat Teknis Bahan
a) Sifat Mekanis Baja Paduan
Baja paduan merupakan campuran dari baja dan beberapa jenis logam lainnya dengan tujuan untuk memperbaiki sifat baja karon yang relatif mudah berkarat dan getas bila kadar karbonnya tinggi. Selain itu, penambahan unsur paduan juga bertujuan untuk memperbaiki sifat mekanik diantaranya:
· Kekuatan
Kekuatan merupakan kemampuan suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk di bawah tekanan. Penambahan logam (Ni, Cr, Molibdenum) dengan komposisi sesuai akan menambah kekuatan baja, sebab Ni dan Cr yang ditambahkan akan masuk ke susunan atom dan menggantikan berapa atom C. Penambahan tersebut dapat meningkatkan kekuatan sampai
· Elasisitas
Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan unuk kembali ke bentuk semula setelah pembebanan ditiadakan atau dilepas. Modulus elastisitas merupakan indikator dari sifat elastis. Adanya penambahan logam pada baja akan meningkatkan kemampuan elastisitasnya dengan nilai modulus elastisitas yang lebih besar dari sebelumnya. Berikut beberapa logam dan nilai modulus elastisitasnya jika ditambahkan pada baja:
· Batas mulur (Plastisitas)
Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan untukberubah bentuk secara permanen setelah diberi beban. Logam yang ditambahkan berupa nikel, vanadium, titanium, tungsten, chrome dsb akan meningkatkan nilai batas mulur. Hal tersebut disebabkan dengan penambahan logam yang memiliki batas mulur tinggi akan menghasilkan baja paduan yang batas mulurnya tinggi pula.
· Kekuatan Tarik
Kekuatan tarik adalah kemampuan suatu material untuk menahan tarikan dua
· Keuletan
Keuletan adalah kemampuan suatu material untuk diregang atau ditekuk secara permanent tanpa mengakibatkan pecah atau patah. Baja dengan kandungan karbon rendah memiliki keuletan yang tinggi, sehingga dengan paduan logam lain kadar karbonnya akan turun. Selain itu, kandungan fosfor pada baja paduan yang rendah akan meningkatkan keuletannya.
· Tahan aus
Tahan aus merupakan. Paduan logam yang digunakan untuk meningkatkan kemampuan tahan aus diantaranya nikel, chrom, dan vanadium.
| Efek utama elemen paduan utama untuk baja [8] | ||
| Elemen | Persentase | Fungsi utama |
| 0.95–1. | Paduan unsur dalam nitriding baja | |
| - -- | Meningkatkan mesin | |
| 0.001–0.003 | Powerfull agen kemampukerasan | |
| 0.5–2 | Naik kemampukerasan | |
| 4–18 | Tahan Korosi | |
| 0.1–0.4 | Tahan Korosi | |
| | | |
| | | |
| | | |
| 0.2–5 | Stabil karbida; menghambat pertumbuhan butir | |
| 2–5 | Toughener Toughener | |
| 12–20 | Tahan terhadap Korosi | |
| 0.2–0.7 | Meningkatkan kekuatan | |
| 2 | Spring Baja | |
| Persentase tinggi | Memperbaiki sifat-sifat magnetik | |
| 0.08–0.15 | mesin bebas properti | |
| - | Perbaikan karbon dalam partikel inert; mengurangi kekerasan di krom martensit baja | |
| - | Kekerasan pada temperatur tinggi | |
| 0.15 | Stabil karbida; meningkatkan kekuatan sementara tetap mempertahankan keuletan; mempromosikan struktur butir halus | |
Gambar Kurva Tegangan dan Regangan (baja paduan AISI 4.140)
b) Sifat Pengaruh Lingkungan
Korosi merupakan proses elektrokimia yang terjadi pada logam dan tidak dapat dihindari karena merupakan suatu proses alamiah. Berbagai faktor yang dapat menyebabkan terjadinya korosi, yaitu: sifat logam, yang meliputi perbedaan potensial, ketidakmurnian, unsur paduan, perlakuan panas yang dialami, dan tegangan, serta faktor lingkungan yang meliputi udara, temperatur, mikroorganisme. Baja paduan akan memiliki ketahanan terhadap korosi jika dicampur dengan Tembaga yang berkisar 0,5-1,5% tembaga pada 99,95-99,85 % Fe, dengan Chromium, atau dicampur dengan Nikel.
Baja Paduan tahan terhadap perubahan suhu, ini berarti sifat fisisnya tidak banyak berubah.
· Penambahan Molibdenum akan memperbaiki baja menjadi tahan terhadap suhu tinggi,liat dan kuat
· Penambahan Wolfram dan penambahan Kobalt juga memberikan pengaruh yang sama seperti pada penambahan Molibdenum yaitu membuat baja paduan tahan terhadap suhu tinggi
C. Contoh Penggunaan/Aplikasi di Bidang Teknik Pertanian/Teknik Mesin
Penggunaan baja paduan banyak sekali pada bidang teknik pertanian atau teknik mesin karena baja paduan memiliki kelebihan yang berbeda sesuai dengan campuran jenis logam yang digunakan.
Penggunaan baja paduan pada bidang teknika adalah mesin penghancur plastik. Pada mesin ini penggunaan baja paduan berada pada bagian pisau yang membuat pisau tersebut mudah di asah dan mudah diganti jika sudah aus, katup coran, kawat yang terbuat dari baja karbon, rangka mesin perontok padi, gear pada mesin milling, alat tap, pipa, dan masih banyak lagi alat atau mesin yang menggunakan baja karbon.
|
|
|
| Alat Penghancur Plastik | Kawat Baja Karbon |
|
|
|
| Katup Koran | Mesin Perontok Padi |
|
|
|
|
| Gear | Pipa | Tap |
D. Standarisasi dan Pengkodean
Baja memilki standar dan pengkodean yang bermacam-maca dari Amerika hingga Jepang pun mengkodekan jenis baja. Jenis-jenis Kode tersebut adalah AISI(American Iron Steel Institute), SAE(Society for Automotive Engineering), UNS (Unified Numbering System), ASTM(American Standard for Testing and Material), JIS (Japanese Industrial Standard), DIN (Deutsches Institut fur Normung), ASME(American Society of Mechanical Engineers), CEN(Committee European de Normalization), ISO(International Standardization Organization), dan Association francaise de normalization (AFNOR).
Standarisasi untuk pengkodean SAE memiliki cara penulisan sebagai berikut:
Untuk dua angka pertama dalam sebutan ini menandakan paduan utama (s) dari baja. Dua angka berikutnya dalam penunjukan menandakan jumlah karbon dalam baja. Masing-masing unsur logam lainnya memilki angka kode yang mengisi digit pertama, yaitu:
Baja Karbon:
- Digit pertama adalah "1" seperti dalam 10xx, 11xx, dan 12xx
- Digit kedua menjelaskan proses: "1" adalah resulfurized dan "2" adalah resulfurized dan rephosphorized.
Baja Mangan:
- Digit pertama adalah "1" seperti dalam 13xx dan, memang, baja karbon. Namun, karena mangan adalah normal produk baja karbon membuat AISI / SAE telah memutuskan untuk tidak mengklasifikasikan sebagai baja paduan.
- Digit kedua selalu "3"
Baja Molybdenum:
- Digit pertama adalah "4" seperti dalam 40xx dan 44xx.
- Angka kedua menunjuk persentase molibdenum dalam baja.
Baja Kromium:
- Digit pertama adalah "5" seperti dalam 51xx dan 52xx
- Angka kedua menunjuk persentase kromium dalam baja.
Baja paduan lebih satu unsur:
- Baja ini mengandung tiga paduan
- Digit pertama dapat "4", "8", atau "9" tergantung pada paduan dominan
- Angka kedua menunjuk persentase reaming dua paduan.
Data pengkodean baja paduan sebagai berikut:
| Kode SAE | Komposisi |
| 13xx | Mn 1.75% |
| 40xx | Mo 0.20% or 0.25% or 0.25% Mo & 0.042% S |
| Cr 0.50% or 0.80% or 0.95%, Mo 0.12% or 0.20% or 0.25% or 0.30% | |
| 43xx | Ni 1.82%, Cr 0.50% to 0.80%, Mo 0.25% |
| 44xx | Mo 0.40% or 0.52% |
| 46xx | Ni 0.85% or 1.82%, Mo 0.20% or 0.25% |
| 47xx | Ni 1.05%, Cr 0.45%, Mo 0.20% or 0.35% |
| 48xx | Ni 3.50%, Mo 0.25% |
| 50xx | Cr 0.27% or 0.40% or 0.50% or 0.65% |
| 50xxx | Cr 0.50%, C 1.00% min |
| 50Bxx | Cr 0.28% or 0.50% |
| 51xx | Cr 0.80% or 0.87% or 0.92% or 1.00% or 1.05% |
| 51xxx | Cr 1.02%, C 1.00% min |
| 51Bxx | Cr 0.80% |
| 52xxx | Cr 1.45%, C 1.00% min |
| 61xx | Cr 0.60% or 0.80% or 0.95%, V 0.10% or 0.15% min |
| 86xx | Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.20% |
| 87xx | Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.25% |
| 88xx | Ni 0.55%, Cr 0.50%, Mo 0.35% |
| 92xx | Si 1.40% or 2.00%, Mn 0.65% or 0.82% or 0.85%, Cr 0.00% or 0.65% |
E. Bentuk, Ukuran, dan Harga yang
| Bentuk | Ukuran /Bentuk | Harga |
| | 10 | Rp 1000 |
| 12 | Rp1250 | |
| 14 | Rp1500 | |
| Palu | | Rp 21.000 |
| Gunting |
| Rp 27.500 |
| | | |
| Gear & Rantai | 1 Set | Rp 120.000 |
| Obeng |
| Rp 15.000 - Rp 55000 |
| Tang Potong |
| Rp 13.000 |
| Pipa | 0.5 inchi panjang 6 m | Rp 150.000 |
| 2 inchi | Rp 550.000 | |
| Gembok | 20 mm | Rp 8.000 |
| 30 mm | Rp 12.000 | |
| 35 mm | Rp 20.000 | |
| Ragum | 3 inchi | Rp 100.000 |
| 8 inchi | Rp 750.000 |
BAB III
Kesimpulan
Pada bahasan diatas yang membahas tentang logam baja,baja dikatakan padu jika komposisi unsur-unsur paduannya secara khusus bukan baja karbon biasa yang terdiri dari unsur sisilium dan mangan. Baja didalamnya banyak terdapat kandungan-kandungan unsur kimia diantaranya kandungan atom atau unsur-unsur kimia dan bentuk-bentuk struktur mikro.
Adapun proses-proses pembuatanya yaitu diantaranya
- Proses dapur tinggi
- Proses peleburan baja
- Proses peleburan baja dengan BOF
- Proses peleburan baja dengan EAF
DAFTAR PUSTAKA
[Anonim].2009.Alloy Steel. http://en.wikipedia.org. [Diakses pada tanggal 4 November 2009].
Agung Gregorious. 2009. Perlakuan Panas (heat treatment) pada Baja. http:// gregoriousagung.wordpress.com. [Diakses pada tanggal 28 November2009].
Henkel,Daniel P. 2002. Structure and Properties of Engineering Materials.
Prasetyo,Yos. 2009. The Beauty of High Speed Steal. http://www.bp.blogspot.com . [Diakses pada tanggal 29 November 2009].
Rahayu SS. 2009. Baja Paduan. http://www.Chem-Is-Try.Org. [Diakses pada tanggal 30 November 2009].
Surdia Tata dan Shinroku Saito.1999.Pengetahuan Bahan Teknik.
Syuaib. M Faiz. 2006. Modul Penuntun Kuliah dan Praktikum Perbengkelan. Bogor: Institut Pertanian Bogor.
http://www.engineeringnews.co.za/article/steel-sales-increase-in-first-half-of-2008-2008-08-15
http://www.tradeindia.com/fp247342/Alloy-Steel-Wire.html
http://www.indiamart.com/vinayakaelectro/steelcastings-valvebody.html#low-alloy-steel-castings
http://wb9.itrademarket.com/pdimage/22/699322_perontok-mobile2.jpg
