logam stainless pdf 1). ditinjau dari bahan yang pembuat nya, terdiri dari: (a). cetakan pasir basah...
Post on 03-Jan-2016
167 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
1
DAFTAR ISI
BAB I ............................................................................................................................................................. 4
BESI TUANG ................................................................................................................................................ 4
1.1 Proses Pembuatan ................................................................................................................................. 4
1.1.1 Proses Pengecoran ............................................................................................................................. 5
1.2 Jenis - Jenis Besi Tuang ....................................................................................................................... 7
1.2.1 Besi Tuang Putih (White Cast Iron) .............................................................................................. 7
1.2.2 Besi Tuang Mampu Tempa (Malleable Cast Iron) ....................................................................... 7
1.2.3 BESI TUANG KELABU (Grey Cast Iron) ................................................................................. 7
1.2.4 Besi Tuang Nodular (Nodular Cast Iron) ..................................................................................... 8
1.3 Klasifikasi ................................................................................................................................................ 9
1.3.1 Besi Tuang Kelabu ........................................................................................................................... 9
1.3.2 Besi Tuang Nodular .......................................................................................................................... 9
1.3.3.Austempered Ductile Iron ............................................................................................................... 10
1.4 Standard dan Kodifikasi ......................................................................................................................... 10
1.4.1 SAE .......................................................................................................................................... 10
1.4.2 AISI .......................................................................................................................................... 11
1.4.3 UNS .......................................................................................................................................... 11
1.5 Pengaruh Unsur – Unsur Paduan ........................................................................................................... 11
1.5.1 Karbon (C)................................................................................................................................ 12
1.5.2 Belerang (S).............................................................................................................................. 12
1.5.3 Fosfor (P).................................................................................................................................. 12
1.5.4 Silikon (Si) ............................................................................................................................... 12
1.5.5 Mangan (Mn)............................................................................................................................ 13
1.6 Sifat Mekanis ......................................................................................................................................... 13
1.7 Aplikasi Dalam Sehari - Hari ................................................................................................................. 14
BAB 2........................................................................................................................................................... 15
BAJA PADUAN .......................................................................................................................................... 15
2.1 Pengertian ........................................................................................................................................... 15
2.2 Struktur Baja ...................................................................................................................................... 15
2.3 Jenis-Jenis Baja Paduan ......................................................................................................................... 15
2.3.1 Baja Konstruksi ........................................................................................................................ 15
2
2.3.1.1 Proses pembuatan ..................................................................................................................... 16
2.3.1.1.1 Pembuatan Baja dengan Konvertor .................................................................................. 16
2.3.1.1.2 Proses Dapur Listrik ......................................................................................................... 17
2.3.1.1.3 Pembuatan Baja dengan Open Hearth Furnance (Siemens-Martin) ..................................... 18
2.3.1.3 Jenis-jenis baja konstruksi ........................................................................................................ 20
2.3.1.3.1 Baja konstruksi umum .................................................................................................... 20
2.3.1.3.2 Baja otomat ..................................................................................................................... 21
2.3.1.3.3 Baja case hardening ......................................................................................................... 21
2.3.1.4 Klasifikasi baja kostruksi ......................................................................................................... 21
2.3.1.5 Kodefikasi ................................................................................................................................ 22
2.3.1.6 Pengaruh Unsur Paduan Baja Konstruksi ................................................................................ 23
2.3.1.7 Sifat mekanis ............................................................................................................................ 24
2.3.1.8 Kegunaan .................................................................................................................................. 25
2.3.2 Baja Tahan Karat (Stainless Steel) ........................................................................................... 25
2.3.2.1 Pengertian dan Sejarah ............................................................................................................ 25
2.3.2.2 Proses Pembuatan Stainless Steel.................................................................................... 26
2.3.2.2.1 Proses Konvertor .............................................................................................................. 26
2.3.2.2.2 Proses Siemens Martin ..................................................................................................... 26
2.3.2.2.3 Proses Basic Oxygen Furnace .......................................................................................... 27
2.3.2.2.4 Proses Dapur Listrik ........................................................................................................ 27
2.3.2.2.5 Proses Dapur Kopel .......................................................................................................... 27
2.3.2.2.1Proses Dapur Cawan .............................................................................................................. 28
2.3.2.3 Klasifikasi Stainless Steel ......................................................................................................... 28
2.3.2.3.1 Austenitic Stainless Steel ................................................................................................. 28
2.3.2.3.2 Ferritic Stainless Steel ...................................................................................................... 28
2.3.2.3.3 Martensitic Stainless Steel ............................................................................................... 29
2.3.2.3.4 Precipitation Hardening Steel ........................................................................................... 29
2.3.2.4 Kodefikasi ................................................................................................................................ 29
2.3.2.5 Pengaruh Unsur Paduan ............................................................................................................ 31
2.3.2.5 .1 Nikel ................................................................................................................................... 31
2.3.2.5 .2 Kromium ............................................................................................................................ 32
2.3.2.5 .3 Molibdenum .................................................................................................................. 32
2.3.2.5.4 Mangan .............................................................................................................................. 33
2.3.2.6 Sifat Mekanis ............................................................................................................................... 33
3
2.3.2.6.1 Ferritic Stainless Steel ........................................................................................................ 33
2.3.2.6.1 Martensitic Stainless Steel ................................................................................................. 33
2.3.2.6.1 Austenitic Stainless Steel ................................................................................................... 33
2.3.2.6.1 Precipitation-Hardening Stainless Steel ............................................................................. 34
2.3.2.7 Kegunaan ...................................................................................................................................... 34
2.3.3 Baja Perkakas ........................................................................................................................... 35
2.3.3.1 Proses Pembuatan ..................................................................................................................... 35
Baja Perkakas Dingin ........................................................................................................................... 35
Baja Perkakas Panas ............................................................................................................................. 36
2.3.3.2 Jenis - Jenis.......................................................................................................................... 37
2.3.3.3 KLASIFIKASI .................................................................................................................... 37
2.3.3.4 KODIFIKASI ...................................................................................................................... 40
2.3.3.5 Pengaruh Unsur Paduan ........................................................................................................... 42
2.3.3.6 Sifat Mekanis............................................................................................................................ 44
2.3.3.7 Penggunaan .............................................................................................................................. 46
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................................................. 47
4
BAB I
BESI TUANG
1.1 Proses Pembuatan
Besi tuang di hasilkan dengan cara mencairkan besi kasar di dalam dapur yang sesuai, terlebih
dulu di tambahkan besi bekas atau baja bekas sebelum proses pencairan berlangsung atau
sebelum proses penuangan selesai. Peleburan besi tuang biasanya di lakukan di dalam tungku
yang sering di sebut kupola, proses peleburannya terjadi secara continue, artinya begitu
muatan logam mencair maka langsung mengalir ke luar tungku, di tampung di alat perapian
depan yang kemudian di angkut menggunakan ladel untuk di tuang ke dalam cetakan.
Proses pengolahan meliputi, peleburan, pembuatan model dan membuat cetakan .
Gambar 1. Proses Pembuatan Besi Tuang
Bila dilihat dari cara penuangan logam cair ke dalam cetakan, maka jenis cetakan dapat
golongkan menjadi 2 (dua) kelompok, yaitu:
A. Cetakan diam atau “stationary mould” terdiri dari :
1. Cetakan Pasir:
- Green sand moulding.
- Dry sand moulding.
- Loam (tanah liat) moulding.
- Hot box proses, CO2 proses dan Shell moulding.
B. Cetakan Bergerak “non-stationary mould” terdiri dari:
1. Investment casting
2. Centrifugal casting
5
Klasifikasi Cetakan dapat di bagi ke dalam 2 (dua) kelompok, yaitu:
1). Ditinjau dari bahan yang pembuat nya, terdiri dari:
(a). Cetakan pasir basah (green sand moulding) dari pasir cetak yang masih basah
(b). Cetakan kulit kering (skin dried moulding) lapisan pola akan mengeras bila terkena
panas
(c). Cetakan pasir kering (dry sand moulding) menggunakan pasir yang kasar
(d). Cetakan lempung (loam moulding) terbuat dari batu bata, diberilempung, u/ B.K yg
besar
(e). Cetakan furan (furanmoulding) terbuat dari resin, untuk sekali pakai
(f). Cetakan CO2 pasir dicampur natrium silikat, dialirkan CO2, maka campuran
mengeras
(g).Cetakan logam proses cetak-tekan (die casting), logam yang titik cair nya rendah
(h). Cetakan khusus terbuat dari plastik, kertas, kayu, semen, plester atau karet.
1.1.1 Proses Pengecoran
Pengertian pengecoran disini adalah penuangan logam cair ke dalam cetakan pasir.
Setelah, logam cair di dalam cetakan membeku, maka benda cor nya di keluarkan (pasir cetak
bisa rusak, bisa juga tidak di daur ulang). Benda cor yang dikeluarkan, masih sangat kotor,
untuk itu perlu di bersihkan.
Gambar 2. Pengeluaran Benda Cor yang Masih Kotor
Gambar 3. Pembersihan Benda Cor
6
Catatan:
- Untuk memudahkan pengeluaran model, maka model harus berbentuk tirus
- Untuk bentuk-bentuk yang sulit, cetakan dapat dibuat lebih dari 2 (dua) bagian.
Bila logam cair membeku, maka akan terjadi penyusutan dan bila solidifikasi
(proses penyusutan) tersebut tidak dikendalikan dengan baik, maka akan terjadi rongga-rongga
penyusutan yang besar. Solidifikasi harus dikendalikan sedemikian rupa, sehingga rongga
penyusutan hanya terjadi di daerah saluran turun/saluran masuk atau pada saluran penambah.
Gambar 4. Perlakuan Panas Benda Cor
Pada gambar ilustrasi diatas, terlihat adanya gradien suhu dan garis-garis isotermal serta
arah aliran panas di dalam suatu benda coran. Umumnya, rongga-rongga penyusutan terjadi di
daerah dimana terdapat pembekuan yang paling akhir, artinya di daerah yang suhu nya paling
tinggi (panas terperangkap). Untuk mengatasi hal tersebut, ada beberapa cara yang bisa
dilakukan, antara lain:
1. Menyiapkan logam cair “stand-by” di daerah saluran penambah.
2. Memasang “chill” (batang logam) di daerah panas terperangkap, dengan demikian panas
dapat disalurkan dengan cepat keluar.
3. Menempat kan bahan kimia “eksotermik” dai daerah benda coran, dengan demikian
suatu daerah tertentu akan tetap panas.
4. Menempatkan pompa vacuum dibagian bawah cetakan, sehingga logam cair mengalir
lebih cepat untuk mengisi seluruh rongga-rongga cetakan.
5. Membuat cetakan lebih dari 2 (dua) bagian, sehingga tidak ada daerah dimana panas dapat
terperangkap.
7
1.2 Jenis - Jenis Besi Tuang
1.2.1 Besi Tuang Putih (White Cast Iron)
Besi tuang ini seluruh karbonnya berupa Sementit sehingga mempunyai sifat sangat
keras dan getas. Mikrostrukturnya terdiri dari Karbida yang menyebabkan berwarna Putih.
Besi tuang putih setelah didinginkan tediri dari perlit dan sementit. Besi tuang putih dengan
kadar karbon 2.5% sampai 3.6% mengandung banyak sementit. Dengan adanya kadar yang
besar dari sementit yang sangat keras,akan tetapi rapuh itu, besi tuang putih memperoleh
kekerasan sangat besar, akan tetapi kekuatan tarik yang sangat rendah dan regangan yang
sangat kecil.
Gambar 5. Besi Tuang Putih
1.2.2 Besi Tuang Mampu Tempa (Malleable Cast Iron)
Besi Tuang jenis ini dibuat dari Besi Tuang Putih dengan melakukan heat treatment
kembali yang tujuannya menguraikan seluruh gumpalan graphit (Fe3C) akan terurai
menjadi matriks Ferrite, Pearlite dan Martensite. Mempunyai sifat yang mirip dengan Baja.
Gambar 6. Besi Tuang Mampu Tempa
1.2.3 BESI TUANG KELABU (Grey Cast Iron)
Jenis Besi tuang ini sering dijumpai (sekitar 70% besi tuang berwarna abu-abu).
Mempunyai graphite yang berbentuk Flake. Sifat dari Besi tuang ini kekuatan tariknya tidak
begitu tinggi dan keuletannya rendah sekali (Nil Ductility). Besi tuang kelabu setelah
8
didinginkan mengandung grafit. Grafit tersebut terdapat dalam besi-tuang berupa pelat-pelat
tipis. Besi tuang kelabu memperoleh namanya dari bidang patahan yang berwarna kelabu,
yang disebabkan oleh grafit hitam.
Gambar 7. Besi Tuang Kelabu
1.2.4 Besi Tuang Nodular (Nodular Cast Iron)
Nodular Cast Iron adalah perpaduan besi tuang kelabu. Ciri Besi tuang ini bentuk graphite
Flake dimana ujung – ujung Flake berbentuk takikan yang mempunyai pengaruh terhadap
Ketangguhan , Keuletan , dan keuatan oleh karena untuk menjadi lebih baik, maka graphite
tersebut berbentuk bola ( sperhoid ) dengan menambahkan sedikit Inoculating Agen, seperti
Magnesium atau calcium silicide. Karena Besi Tuang mempunyai keuletan yang tinggi maka
besi tuang ini di kategorikan ductile cast iron.
Gambar 8. Besi Tuang Nodular
9
1.3 Klasifikasi
1.3.1 Besi Tuang Kelabu
Tabel 1. Properties of Gray Cast Iron
1.3.2 Besi Tuang Nodular
Tabel 2. Ductile Iron Spesification
10
1.3.3 Austempered Ductile Iron
Tabel 3. ADI Spesification
1.4 Standard dan Kodifikasi
Terdapat berbagai macam standard dan kodifikasi dalam menentukan jenis besi
tuang, antara lain :
SAE (Society of Automotive Engineers)
AISI (American Iron and Steel Institute)
UNS (Unified Numbering System)
1.4.1 SAE
Sistem SAE hanya menggunakan nomor - nomor angka.
Angka pertama menunjukkan tanda „group Baja´, misal:
1. Unalloy steel 10XX
2. Nickel Steel 23XX
3. Chromiun steel 32XX
Dua angka terakhir, bila penomoran 4 digit atau tiga angka terakhir bila penomoran 5
digit menunjukkan rata-rata kandungan karbon per-seratus ( % C ), contoh:
1. SAE 1055, artinya Unalloy steel mengandung 0,55 % C
2. SAE 2345, artinya Ni- steel mengandung 0,3 % Ni, 0,45 % C
3. SAE 52100, artinya Cr-steel mengandung 1,45 % Cr, 1,0 C
11
1.4.2 AISI
Bila terdapat huruf didepan angka maka huruf tersebut menunjukkan proses
pembuatan bajanya
1. A = Basic Open-hearth
2. B = Acid Bassemer
3. C = Basic Open-Heath
4. D = Acid Open-Heath
5. E = Electric Furnace
1.4.3 UNS
UNS terdiri dari huruf diikuti oleh lima nomor. Sistem ini hanya menunjukkan
komposisi kimia dari metal atau paduannya dan bukan menunjukkan standar atau
spesifikasi dari metal tersebut
F00001-F99999 Cast irons
F10001-F15501 Cast Iron, Gray
F10090-F10920 Cast Iron Welding Filler Metal
F20000-F22400 Cast Iron, Malleable
F22830-F26230 Cast Iron, Pearlitic Malleable
F30000-F36200 Cast Iron, Ductile (Nodular)
F41000-F41007 Cast Iron, Gray, Austenitic
F43000- F43030 Cast Iron, Ductile (Nodular),
Austenitic
F45000 F 45009 Cast Iron, White
F47001-F47006 Cast Iron, Corrosion
Tabel 5. UNS Codefication
1.5 Pengaruh Unsur – Unsur Paduan
Besi Cor terbuat dari paduan besi - karbon - silikon dengan unsur tambahan lainnya.
Seperti halnya bahan campuran yang lainnya, besi cor juga bisa dipengaruhi unsur-unsur kimia.
Seperti tingginya kadar karbon menyebabkan besi cor bersifat rapuh dan tidak dapat ditempa.
12
Unsur-unsur paduan yang dimasukan ke dalamnya seperti : karbon, silicon, mangan, fosfor dan
belerang akan berpengaruh besar pada pembentukan sifat fisik/mekaniknya. Secara detailnya
akan dibahas sebagai berikut :
1.5.1 Karbon (C)
Besi yang mengandung kadar karbon > 2 % adalah besi cor dan besi cor kelabu (3 - 4 %).
Kadar karbon ini tergantung dari jenis besi kasarnya, besi bekas dan yang diserap dari kokas
selama proses peleburan. Sifat fisis logam selain tergantung pada kadar karbon, juga
ditentukan oleh bentuk karbon (grafit)nya. Morfologi grafit tergantung dari laju pendinginan
dan kadar silikon. Kadar silikon yang tinggi memperbesar kemungkinan pembentukan grafit.
Grafit meningkatkan kemampuan permesinan. Kekuatan dan kekerasan besi meningkat
dengan bertambahnya kadar karbon.Bila karbon terikat pada besi tuang sebagai sementit akan
diperoleh besi tuang putih, dan bila karbon terikat sebagai grafit akan diperoleh besi tuang
kelabu
1.5.2 Belerang (S)
Belerang sangat merugikan, karena menyebabkan terjadinya lubang-lubang (blow holes)
akibat membentuk ikatan dengan karbon dan menurunkan fluiditas sehingga mengurangi
kemampuan tuang besi cor. Jadi, selama proses peleburan selalu diusahakan untuk
mengikatnya, antara lain dengan menambahkan ferromangan. Setiap kali melebur besi cor,
kadar belerang akan meningkat sebesar 0,03 % yang berasal dari bahan bakar.
1.5.3 Fosfor (P)
Bahan ini membuat besi mudah mencair dan bertambah getas. Bila kandungan fosfor
tidak lebih dari 0,3%, besi tuang menjadi kehilangan kekerasannya. Dan tidak mudah
dikerjakan. Bila besi yang diinginkan amat halus dan tipis kandungan fosfornya bervariasi
sekitar 1 sampai 1,5%.
1.5.4 Silikon (Si)
Silikon bersama-sama dengan besi dalam bentuk massa. Bila kandungan silikon kurang
dari 2,5% menjadi besi bersifat lebih mudah di tuang. Silikon juga mengurangi besar susut
pengerasan maupun menjadikan besi bersifat lunak. Kandungan kadar silikon sampai 3,25 %
bersifat menurunkan kekerasan besi. Sebaliknya kelebihan silikon diatas 3,25 % akan
membentuk ikatan yang keras dengan besi, sehingga meningkatkan kekerasan besi. Kadar
silikon menentukan berapa bagian dari karbon terikat dengan besi dan berapa bagian
membentuk grafit (karbon bebas) setelah tercapai keadaan setimbang. Pada benda coran yang
kecil dianjurkan menggunakan kadar silicon yang tinggi dan yang besar dengan kadar yang
lebih rendah. Untuk memperoleh paduan yang tahan asam dan tahan korosi, sebaiknya diberi
kadar silicon 13 - 17 %. Besi tuang kelabu berkadar silicon rendah mudah untuk perlakuan
panas. Silikon yang mungkin hilang selama proses peleburan berkisar ± 10 %.
13
1.5.5 Mangan (Mn)
Mangan merupakan unsur deoksidasi, pemurni sekaligus meningkatkan fluiditas,
kekuatan dan kekerasan besi. Bila kadarnya ditingkatkan, kemungkinan terbentuknya ikatan
kompleks dengan karbon meningkat dan kekerasan besi cor akan naik. Jumlah mangan yang
hilang selama proses peleburan berkisar antara 10-20 %. Kandungan mangan tidak boleh
lebih dari 0,1%.
1.6 Sifat Mekanis
Keras dan mudah melebur/mencair
Getas sehingga tidak dapat menahan benturan
Temperatur meleleh 1250°
Kekuatan tarik menurun
Regangan menurun
Sangat tahan terhadap karat (jauh lebih baik daripada baja)
Tidak dapat di beri muatan magnit
Tidak dapat disambung dengan las dan paku keling, disambung dengan baut dan
sekrup.
Kuat dalam menahan gaya tekan, lemah dalam menahan tarik kuat tekan sekitar 600
Mpa, kuat tarik 50 Mpa
Menyusut waktu pendinginan/waktu dituang.
Besi tuang hampir bisa dicetak dalam bentuk apa saja.
Bisa tahan terhadap tekanan yang besar
14
1.7 Aplikasi Dalam Sehari - Hari
Penggunaan besi tuang dalam kehidupan sehari-hari antara lain :
a. pipa yang menahan tekanan luar sangat tinggi
b. tutup lubang saluran drainase dan alat saniter yang lain
c. bagian struktur rangka yang menahan gaya desak
d. bagian mesin, blok mesin, dan sebagainya
e. pintu gerbang, tiang lampu dan sebagainya,
f. sendi, roll, jembatan
Gambar 9. Blok Mesin Gambar 10. Pipa
15
BAB 2
BAJA PADUAN
2.1 Pengertian
Baja pada dasarnya merupakan campuran antara logam Fe dan sedikit kandungan C (
dibawah 2 %). Baja pada penggunaannya dalam kehidupan manusia umumnya dicampur dengan
kandungan logam lain menjadi baja paduan, jenis yang banyak digunakan saat ini. Unsur paduan
yang biasa ditambahkan antara lain: Cr, Mn, Si, Ni, W, Mo, Ti, Al, Cu, Nb dan Zr. Penambahan
unsur-unsur lain dalam baja dapat dilakukan dengan satu atau lebih unsur, tergantung dari
karakteristik atau sifat khusus yang dikehendaki.
2.2 Struktur Baja
Struktur pembentuk baja antara lain :
1. Pearlit
Baja pearlit, didapat jika unsur-unsur paduan relatif kecil maximum 5%. Baja ini mampu
dalam permesinan, sifat mekaniknya maningkat oleh heat treatment (hardening &
tempering).
2. Martensit :
Unsur pemadunya lebih dari 5 %, sangat keras dan machinability kurang. (heat resistant
steel)
3. Austenit :
Terdiri dari 10 – 30% unsur pemadu tertentu (Ni, Mn atau CO). Misalnya : Baja tahan
karat (Stainlees steel), nonmagnetic dan baja tahan panas.
4. Ferrit :
Terdiri dari sejumlah besar unsur pemadu (Cr, W atau Si) tetapi kandungan karbonnya
rendah. Tidak dapat dikeraskan.
5. Ladeburit / karbid :
Terdiri sejumlah karbon dan unsur-unsur penbentuk karbid (Cr, W, Mn, Ti, Zr).
2.3 Jenis-Jenis Baja Paduan
2.3.1 Baja Konstruksi
Baja konstruksi digunakan untuk keperluan konstruksi bangunan dan pembuatan bagian-
bagian mesin. Baja konstruksi bangunan umumnya mengandung karbon sampai 0,3% dengan
kekuatan tarik dan batas regang rendah serta tidak dapat dikeraskan. berdasarkan campuran
dan proses pembuatannya dan baja mempunyi sifat terpenting dalam penggunaanya sebagai
bahan konstruksi adalah kekuatan yang tinggi, baja konstruksi di bedakan menjadi:
a. Baja karbon biasa
b. Baja konstruksi kualitas tinggi
16
c. Baja sepesial
2.3.1.1 Proses pembuatan
Baja pada dasarnya adalah paduan besi-karbon dengan kadar karbon tidak lebih dari 2,0 %,
selain itu juga mengandung sejumlah unsur paduan dan unsur pengotoran. Baja dibuat dari
besi kasar atau besi spons dengan mengurangi kadar karbon dan unsur lain yang kurang
disukai. Ada beberapa macam cara pembuatan baja, antara lain:
1. Konvertor
2. Open hearth furnance
3. Dapur listrik
2.3.1.1.1 Pembuatan Baja dengan Konvertor
Terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap ke samping.
Sistem kerja :
1) Dipanaskan dengan kokas sampai + 1500°C
2) Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja (+ 1/8 dari volume konveror)
3) Kembali ditegakkan
4) Udara dengan tekanan 1,5-2 atm dihembuskan dari kompresor.
5) Telah 20 – 25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengeluarkan isinya.
Proses konvertor.:
a. Proses Bessemer untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang rendah.
b. Proses Thomas untuk besi kasar dengan kadar fosfor yang tinggi.
c. Proses Oksi, proses LD, Kaldo dan Oberhauser.
a. Proses Bassemer (asam)
Lapisan bagian dalam terbuat dari batu tahan api yang mengandung kwarsa asam atau
aksid asam (SiO2). Bahan yang diolah adalah besi kasar kelabu cair. CaO tidak
ditambahkan sebab dapat bereaksi dengan SiO2.
32 CaSiOCaOSiO
b. Proses Thomas (basa)
Lapisan dinding bagian dalam terbuat dari batu tahan api bisa atau dolomit (kalsium
karbonat dan magnesium = CaCO3 + MgCO3), besi yang diolah besi kasar putih yang
mengandung P antara 1,7 – 2 % ; Mn 1 – 2 % ; dan Si 0,6 – 0,8 %. Setelah unsur Mn dan
Si terbakar, P membentuk oksida fosfor (P2O5), untuk mengeluarkan besi cair
ditambahkan zat kapur (CaO).
) ()(3 24352 cairterakPOCaOPCao
c. Proses Oksi
Proses konvertor yang lebih modern adalah proses oksi, pada proses ini menggunakan
bahan besi kasar yang mempunyai komposisi kurang baik apabila dikerjakan dengan
17
konvertor Bessemer maupun Thomas. Disini zatasam murni dihembuskan di atas cairan
dan kadang-kadang juga kedalam cairan besi, sehingga karbon, silisium, mangan dan
sebagainya terbakar. Hasil pembakaran unsur-unsur tersebut ditampung oleh bahan
tambahan batu kapur dan terikat menjadi terak yang mengapung di atas cairan besi.
Proses pembakaran zat asam dengan zat arang terjadi pada panas yang tinggi sekali, maka
diperlukan pendinginan dengan jalan memberikan tambahan baja bekas. Hasil akhir dari
proses ini adalah baja oksi yang bermutu sangat baik karena pengaruh buruk dari unsur
udara tidak ada. Oleh karena itu baja oksi baik sekali digunakan sebagai bahan pembuatan
konstruksi dan komponen-komponen mesin, seperti : poros, baut, pasak, batang
penggerak dan lain-lainnya.
Keuntungan Proses Konverter :
a. Waktu proses relatif pendek.
b. Hasilnya mengandung fosfor (P)dan belerang (S) yang rendah.
c. Hasil yang diproduksi relatif lebih banyak dalam tempo yang sama
dibanding proses lainnya.
d. Biaya produksi baja tiap ton lebih murah.
2.3.1.1.2 Proses Dapur Listrik
Dapur listrik digunakan untuk pembuatan baja yang tahan terhadap suhu tinggi.
Dapur ini mempunyai keuntungan-keuntungan sebagai berikut :
a. Jumlah panas yang diperlukan dapat dapat diatur sebaik-baiknya.
b. Pengaruh zat asam praktis tidak ada.
c. Susunan besi tidak dipengaruhi oleh aliran listrik
Sedangkan kekurangannya adalah harga listrik yang mahal. Dapur listrik dibagi
menjadi dua kelompok yaitu dapur listrik busur cahaya dan dapur listrik induksi.
Terdapat 2 jenis dapur listrik, yaitu:
Electric arc Furnace
Electric Induction furnace
a. Electric arc Furnace
Pada dapur ini, panas diperoleh dari busur listrik yang terjadi antara besi (muatan
dapur) dengan elektroda yang dihubungkan dengan sumber listrik (biasanya 3 phase).
Karbon (grafit) digunakan sebagai elektroda. Kebanyakan dari dapur listrik
menggunakan proses baja.
18
Gambar 11. Proses Tanur
Karena panas yang sangat tinggi di sekitar busur listrik maka muatan dapur akan
mencair dan unsur pengotoran dalam besi akan teroksidasi. Seperti halnya pada open
hearth furnace, terak yang terapung di permukaan cairan akan menghalangi masuk dan
beraksinya udara dengan cairan. Untuk melanjutkan reaksi oksidasi juga perlu
ditambahkan bijih besi atau kerak tempa (oksida besi) atau kadang-kadang juga dengan
hembusan oksigen pada permukaan cairan.
1. Electric Induction Furnace
Pada dapur induksi ini, panas diperoleh melalui arus induksi yang timbul pada besi
yang diletakkan di dalam coil yang dialiri listrik berfrekuensi tinggi. Dapur induksi ini
dapat dibuat tertutup rapat sehingga atmosfer di atas permukaan cairan dapat diatur
dengan mudah, apakah diisi dengan gas yang netral (gas mulia) atau oksigen atau
vacuum, sehingga gas-gas yang terlarut akan ditarik keluar dari dalam baja. Dapur ini
ideal untuk pembuatan baja paduan dengan unsur paduan yang sulit untuk dipadukan di
dalam dapur lain.
2.3.1.1.3 Pembuatan Baja dengan Open Hearth Furnance (Siemens-Martin)
Dapur ini mempunyai sebuah ruang bakar di mana udara dan bahan bakar gas akan
bercampur dan terbakar. Pembakaran di sini menghasilkan panas yang tinggi sebab baik
bahan bakar maupun udara pembakaran sebelum masuk ruang bakar sudah dipanaskan
dalam suatu regenerator (yang mendapat panas dari gas buang hasil pembakaran di ruang
bakar. Fungsi dari regenerator adalah :
19
Memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapur.
Sebagai fundamen atau landasan dapur
Menghemat pemakaian tempat
Karena temperatur yang tinggi pada ruang bakar, maka muatan dapur yang diletakkan
di ruang bakar akan mencair (bila muatan berupa bahan padat), dan bahan cair akan
mendidih sehingga reaksi oksidasi dari unsur pengotoran atau pembentuk terak akan dapat
berlangsung.
Muatan dapur diisi melalui pintu pengisian (charging door). Muatan ini dapat berupa
bahan padat atau berupa besi cair. Pada proses basa juga ditambahkan batu kapur sebagai
pembentuk terak atau pengikat fosfor. Reaksi yang berlangsung sama saja seperti reaksi
konvertor, yaitu sebagian Fe, Si,dan Mn akan teroksidasi dan membentuk terak. Terak ini
mengapung di permukaan cairan sehingga menghalagi kontak dengan cairan dengan
udara. Agar reaksi oksidasi dapar berlanjut, makan harus ditambahkan biji besi ke dalam
cairan, di mana bijih besi merupakan pembawa oksigen sehingga hamper semua Si, Mn,
juga C dapat teroksidasi.
Gambar 12. Proses Siemens-Martin
Proses dalam dapur ini berjalan sangat lambat (6 – 14 jam) dibandingkan dengan
proses converter yang hanya memakan waktu 15 menit atau mugkin bisa kurang. Karena
proses yang cukup lambat, maka dapat dilakukan analisis kimia dari carian pada setiap
20
saat sehingga komposisi kimia dapat terkontrol dengan mudah. Selain itu karena cairan
besi tidak tersentuh langsung oleh udara maka baja yang dihasilkan tidak banyak
mengandung nitrogen. Dalam proses ini dapat digunakan besi kelabu maupun putih:
Besi kelabu dinding dalamnya dilapisi batu silica (SiO2)
Besi putih dilapisi dengan batu dolomit (40 % MgCO3 + 60 % CaCO3)
Gambar 13. Dapur Siemens
Keuntungan dari proses Martin disbanding proses Bessemer dan Thomas adalah sebagai
berikut :
a. Proses lebih lama sehingga dapat menghasilkan susunan yang lebih baik dengan jalan
percobaan-percobaan.
b. Unsur-unsur yang tidak dikehendaki dan kotoran-kotoran dapat dihindarkan atau
dibersihkan.
c. Penambahan besi bekas dan bahan tambahan lainnya pada akhir proses menyebabkan
susunannya dapat diatur sebaik-baiknya.
2.3.1.3 Jenis-jenis baja konstruksi
Adapun baja kontruksi di kelompokan dalam tiga jenis terdiri dari:
2.3.1.3.1 Baja konstruksi umum
Baja konstruksi umum terdiri atas jenis baja karbondan baja kualitastingi yang di
padu. Penggunaan baja ini di dasarkan atas pertimbangan tegangan tarik minimumnya
yang cukup tinggi. Baja ini banyak digunakan pada konstruksi bangunan
gedung,jembatan poros mesin dan roda gigi. Baja konstruksi umumnya di perdagangkan
dalam dua jenis kualita yang biasanya di bedakan denagn pembran nomerkode 2 dan 3
Contoh: St.44-2 untuk kualitas tinggi
St.44-3 untuk kualitas istimewa (khusus)
21
2.3.1.3.2 Baja otomat
Baja otomat terdiri atas baja kualitas tinggi yang tidak di padu dan bja kualitas
tinggi paduan rendah dengan kadar berelang (s)dan fosfor(p) yang tinggi. Baja ini
mengandung 0,07% s/d 0,0065% karbon, 0,08s/d0,4% belerang o,6s/d1,5%mangan dan
0,05s/d0,4% silisium. Untuk keperluan menghakuskan permukaan di tambahkan lagi
dengan timbal(pb) 0,15s/d0,3%. Karena mengandung belrang(s) dan fosfor(p) yang cukup
tinggi, maka baja otomat sangat tidak bik untuk pkerjaan las.
2.3.1.3.3 Baja case hardening
Baja case hardening di peroleh dngan menaruh baja lunak di antara bahan yang
kaya dengan karbon dan memanaskanya hingga di atas suhu kritis atasnya ( 900-950 C)
dalam waktu yang cukuplama untuk mndapatkan lapisan permukaan yang banyak
mengandung karbon. Baja case hardening ini terdiri atas baja kualitas tinggi yng tidak di
padu dan baja sepesial yang tidak di padu maupun yang di padu. Supaya bnda kerja tetap
liat, di usahakan kandungan karbon pada bagian permuakan benda kerja yang telah di
karbonisasikan tadi brkisar antara0,6-0,9%.
2.3.1.4 Klasifikasi baja kostruksi
1. Klasifikasi menurut komposisi kimianya:
Baja karbon (carbon steel), di bagi menjadi tiga bagian:
Baja karbon rendah(low carbon steel) –0,05%-0,03%C
Sifatnya mudah di tempa dan mudah di mesin.
Baja karbon menengah(Medium carbon steel)
-kekuatan lebih tinggi dari pada baja karbon rendah
- sifatnya sulit untuk di bengkokan,di las, di potong
-0,30%-0,04%C. connecting rods,crank pins.axles
Baja karbon tinggi (high carbon steel)-tool steel
-sifatnya sulit dibengkokan , di la di potong, kandungan 0,60%-1,50%C.
-penggunaan : screwdriver, blacksmith hummer, table knives, screw, hammer,vise
jaw, knife, drill.
2. Klasifikasi Menurut Proses Pembuatan Baja.
Proses Konvertor
Proses Siemen Martin
Proses Basic Oxygen Furnace
Proses Dapur Listrik
Proses Dapur Cawan
3. Klasifikasi Berdasarkan Kegunaan Dalam Konstruksi.
Baja Structural
22
Baja Non-Struktural
.4. Klasifikasi Berdasarkan komposisi
Baja karbon
Baja paduan rendah
Baja tahan karat
5. Klasifikasi Menurut Penggunaan
Baja konstruksi (structural steel), mengandung karbon kurang dari 0,7% C
Baja perkakas (tool steel), mengandung karbon lebih dari 0,7% C
b. lima keompok baja.:
1. Baja karbon konstruksi(carbon structural steel)
2. Baja karbon perkakas (carbon tool steel)
3. Baja paduan konsruksi (alloyed structural steel)
4. Baja paduan pekakas(alloyed tool steel)
5. Baja konstruksi paduan tinggi (highly alloy structural steel)
6. Klasifikasi Berdasarkan bentuk produk.
Channel
Angle
Rods
Plats
2.3.1.5 Kodefikasi
Untuk membantu industri dalam mengetahui komponen unsur dari suatu paduan
tertentu, SAE mengembangkan kode numerik untuk baja yang tersedia dengan standar
tertentu untuk setiap paduan. Kode ini biasanya merupakan nomor empat digit dengan dua
digit pertama mengidentifikasi isi elemen dasar paduan, dan dua digit terakhir menyatakan
kandungan karbon.
SERIES CODE STEEL TYPE
1XXX Plain carbon (non alloy) steel
13XX Manganese steel
2XXX Nickel alloy steels
23XX 3.5% Nickel
25XX 5.0% Nickel
3XXX Nickel/Chrome steels
4XXX Molybdenum steels
40XX Carbon/Moly
41XX Chrome/Moly
43XX Chrome/Moly/Nickel
23
46XX or 48XX Moly/Nickel
5XXX Chromium alloy steels
51XX Low Chromium content
52XX Medium Chromium content
53XX High Chromium content
6XXX Chromium/Vanadium alloy steels
86XX or 87XX Nickel/Chromium/Moly alloy steels
92XX Manganese/Silicon alloy steels
Tabel 6. Kodefikasi SAE
Institut Besi dan Baja Amerika (AISI), juga mengembangkan kode nomor, berdasarkan
medium pengerasan paduan itu, konten, atau kegunaannya.
LETTER CODE STEEL TYPE
A****************** Air-hardening steels
D****************** Die steel alloys
F****************** Carbon/Tungsten alloys
H****************** Hot work alloys
L****************** Low alloy
M***************** Molybdenum alloys
O***************** Oil hardening steels
P****************** Mold steel alloys
S****************** Shock resistant alloys
T****************** Tungsten alloys
W***************** Water hardening steel
Tabel 7. Kodefikasi AISI
2.3.1.6 Pengaruh Unsur Paduan Baja Konstruksi
Baja konstruksi Dibedakan lagi menjadi tiga golongan tergantung persentase unsure
pemadunya, yaitu baja paduan rendah (maksimum 2 %), baja paduan menengah (2-5 %),
baja paduan tinggi (lebih dari 5 %). Sesudah di-heat treatment baja jenis ini sifat-sifat
mekaniknya lebih baik dari pada baja.
Baja konstruksi kualitas tinggi yang tidak dipadu dan baja kualitas tinggi paduan rendah
dengan kadar belerang (S) dan fosfor (P) yang tinggi. Baja ini mengandung 0,07% s/d
0,065% karbon, 0,18 s/d 0,4% belerang, 0,6 s/d 1,5% mangan, dan 0,05 s/d 0,4% silium.
24
Selain unsur paduan di atas. Kita juga dapat memadukan baja dengan logam lain, maka
sifat baja akan terpengaruh sehingga menghasilkan baja paduan yang sesuai dengan sifat
yang diinginkan sebelum proses tersebut dilakukan.
1. Nikel
Baja nikel mempunyai daya atau kekuatan tarik yang sangat tinggi dan anti karat. Baja ini
banyak digunakan untuk poros engkol dan roda gigi.
2. Krom dan Nikel
Baja paduan krom dan nikel dapat tahan terhadap suhu yang tinggi. Baja ini dipakai untuk
alat penyedot (plunger), poros nok (camshaft), dan juga untuk strip hiasan pada sisi mobil.
3. Molybdenum dan Vanadium
Elemen campuran dari kedua logam ini memperbaiki kemungkinan untuk mengeraskan
baja dan elemen itu ditambahkan terutama untuk tujuan tersebut.
4. Silikon
Sejumlah presentasi silicon di dalam baja akan meninggikan ketahanannya terhadap
oksidasi pada temperature tinggi, terutama jika dikombinasikan dengan kromium dan
aluminium. Hal ini terjadi akibat terbentuknya lapisan padat pada permukaan yang akan
menghindari kemungkinan masuknya zat asam. Silikon juga mempertinggi dalamnya
kekerasan baja. Baja jenis ini dipakai dalam pembuatan konstruksi bangunan, mesin,
perkakas, dan lain-lain.
2.3.1.7 Sifat mekanis
Baja konstruksi mempunyai sejumlah sifat yang dapat membuatnya menjadi bahan
bangun yang baik. Beberapa sifat yang penting yang harus di miliki oleh baja konstrusi.
1. Berdasarkan kekuatan
Menurut SNI 2002. Baja struktur dapat dibedakan berdasarkan kekuatannya
menjadi beberapa jenis, yaitu BJ 34, BJ 37, BJ 41, BJ 50, dan BJ 55. Bedanya tegangan
leleh (fy) dan tegangan ultimate (fu) berbagai jenis baja struktur sesuai dengan SNI 2002
disajikan dalam tabel dibawah ini :
.
.
Tabel 8. Kekuatan Mekanis Baja Konstruksi
25
Keuntungan Baja Konstruksi :
1. Baja konstruksi sangatlah keras hingga dapat menjadi bahan bangunan.
2. Keteguhan (solidity) artinya mempunyai ketahanan terhadap tarikan, tekanan atau
lentur.
3. Elastisitas (elasticity) artinya kemampuan / kesanggupan untuk dalam batas –batas
pembebanan tertentu, sesudahnya pem- bebanan ditiadakan kembali kepada bentuk
semula.
4. Kekenyalan / keliatan (tenacity) artinya kemampuan/kesanggupan untuk dapat
menerima perubahan perubahan bentuk yang besar tanpa menderita kerugian-
kerugian berupa cacat atau kerusakan yang terlihat dari luar dan dalam untuk jangka
waktu pendek
2.3.1.8 Kegunaan
Bangunan baja semakin menjadi populer hari ini. Awalnya framing baja
digunakan untuk tujuan komersial dan industri, tapi sekarang juga menemukan tempat
dalam pembangunan rumah, apartemen dan perusahaan ritel, jembatan rangka mobil.
konstruksi baja menawarkan banyak keuntungan dibandingkan dengan rumah kayu
konvensional dalam hal fleksibilitas desain, kemudahan konstruksi dan stabilitas.
Konstruksi bangunan baja adalah biaya efektif dalam berbagai cara. Umumnya
digunakan bahan bangunan seperti kayu, bata beton atau biaya lebih dari baja. Selain itu,
biaya pembingkaian baja membuat kurang lebih sama dengan bangunan dibingkai
konvensional. desain bangunan baja terbukti efektif biaya di berjalan lagi ketika Anda
memikirkan daya tahan. Jadi tanpa kita sadari bahwa baja konstruksi sangatlah
bermanfaat bagi kehidupan kita terutama dalam segi pembangunan.
2.3.2 Baja Tahan Karat (Stainless Steel)
2.3.2.1 Pengertian dan Sejarah
Awalnya, beberapa besi tahan karat pertama berasal dari beberapa artefak yang
dapat bertahan dari zaman purbakala. Pada artefak ini tidak ditemukan adanya kandungan
krom, namun diketahui, bahwa yang membuat artefak logam ini tahan karat adalah
banyaknya zat fosfor yang dikandungnya yang mana bersama dengan kondisi cuaca lokal
membentuk sebuah lapisan basi oksida dan fosfat. Sedangkan, paduan besi dan krom
sebagai bahan tahan karat pertama kali ditemukan oleh ahlimetal asal Prancis, Pierre
Berthier pada tahun 1821, yang kemudian diaplikasikan untuk alat-alat pemotong, seperti
pisau.
Kemudian pada akhir 1890-an, Hans Goldschmidt dari Jerman, mengembangkan
proses aluminothermic untuk menghasilkan kromium bebas karbon. Pada tahun 1904-
1911, Leon Guillet berhasil melakukan paduan dalam beberapa penelitiannya yang kini
dikenal sebagai Stainless Steel. Baja tahan karat atau stainless steel sendiri adalah paduan
26
besi dengan minimal 12% kromium. Komposisi ini membentuk protective layer (lapisan
pelindung anti korosi) yang merupakan hasil oksidasi oksigen terhadap krom yang terjadi
secara spontan. Tentunya harus dibedakan mekanisme protective layer ini dibandingkan
baja yang dilindungi dengan coating (misal seng dan cadmium) ataupun cat.
2.3.2.2 Proses Pembuatan Stainless Steel
Pada dasarnya stainless steel merupakan salah satu jenis dari baja paduan,
sehingga pembuatan stainless steel tidak jauh berbeda dengan proses pembuatan baja
paduan, yang membedakan adalah penambahan unsur-unsur paduan, antara lain
Kromium, Nikel, Mangan, dan Aluminium.
2.3.2.2.1 Proses Konvertor
Terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap
kesamping. Sistem kerja :
• Dipanaskan dengan kokas sampai ± 15000C,
• Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja. (± 1/8 dari volume konvertor)
• Kembali ditegakkan.
• Udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dihembuskan dari kompresor.
• Setelah 20-25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengeluarkan hasilnya.
Proses Bassemer (asam)
Lapisan bagian dalam terbuat dari batu tahan api yang mengandung kwarsa
asam atau aksid asam (SiO2), Bahan yang diolah besi kasar kelabu cair, CaO tidak
ditambahkan sebab dapat bereaksi dengan SiO2,SiO2 + CaO CaSiO3
Proses Thomas (basa)
Lapisan dinding bagian dalam terbuat dari batu tahan api bisa atau dolomit
kalsium karbonat dan magnesium (CaCO3 + MgCO3)], besi yang diolah besi
kasar putih yang mengandung P antara 1,7 – 2 %, Mn 1 – 2 % dan Si 0,6-0,8 %.
Setelah unsur Mn dan Si terbakar, P membentuk oksida phospor (P2O5), untuk
mengeluarkan besi cair ditambahkan zat kapur (CaO),
3 CaO + P2O5 Ca3(PO4)2 (terak cair)
2.3.2.2.2 Proses Siemens Martin
Menggunakan sistem regenerator (± 30000C.) fungsi dari regenerator
adalah :
a. Memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapur.
b. Sebagai Fundamen/ landasan dapur.
c. Menghemat pemakaian tempat.
27
Bisa digunakan baik besi kelabu maupun putih,
• Besi kelabu dinding dalamnya dilapisi batu silika (SiO2),
• Besi putih dilapisi dengan batu dolomit (40 % MgCO3 + 60 % CaCO3)
2.3.2.2.3 Proses Basic Oxygen Furnace
• Logam cair dimasukkan ke ruang baker (dimiringkan lalu ditegakkan)
• Oksigen (± 1000) ditiupkan lewat Oxygen Lance ke ruang baker dengan
kecepatan tinggi. (55 m3 (99,5 %O2) tiap satu ton muatan) dengan tekanan 1400
kN/m2.
• Ditambahkan bubuk kapur (CaO) untuk menurunkan kadar P dan S.
Keuntungan dari BOF adalah:
• BOF menggunakan O2 murni tanpa Nitrogen
• Proses hanya lebih-kurang 50 menit.
• Tidak perlu tuyer di bagian bawah
• Phosphor dan Sulfur dapat terusir dulu daripada karbon
• Biaya operasi murah
2.3.2.2.4 Proses Dapur Listrik
Relatif tinggi dengan menggunkan busur cahaya electrode dan induksi
listrik. Keuntungan :
• Mudah mencapai relatif tinggi dalam waktu singkat
• Temperatur dapat diatur
• Efisiensi termis dapur tinggi
• Cairan besi terlindungi dari kotoran dan pengaruh lingkungan sehingga
kualitasnya baik
• Kerugian akibat penguapan sangat kecil rendah hingga kokas
2.3.2.2.5 Proses Dapur Kopel
Mengolah besi kasar kelabu dan besi bekas menjadi baja atau besi tuang.
Proses :
• Pemanasan pendahuluan agar bebas dari uap cair.
• Bahan bakar(arang kayu dan kokas) dinyalakan selama ± 15 jam.
• Kokas dan udara dihembuskan dengan kecepatan mencapai
700 – 800 mm dari dasar tungku.
• Besi kasar dan baja bekas kira-kira 10 – 15 % ton/jam dimasukkan.
• 15 menit baja cair dikeluarkan dari lubang pengeluaran.
Untuk membentuk terak dan menurunkan kadar P dan S ditambahkan batu kapur
(CaCO3) dan akan terurai menjadi: CaCO3 = CaO + CO2
CO2 akan bereaksi dengan karbon: CO2 + C = 2CO
28
Gas CO yang dikeluarkan melalui cerobong, panasnya dapat dimanfaatkan untuk
pembangkit mesin-mesin lain.
2.3.2.2.1Proses Dapur Cawan
• Proses kerja dapur cawan dimulai dengan memasukkan baja bekas dan besi
kasar dalam cawan,
• Kemudian dapur ditutup rapat.
• Kemudian dimasukkan gas-gas panas yang memanaskan sekeliling cawan dan
muatan dalam cawan akan mencair.
• Baja cair tersebut siap dituang untuk dijadikan baja-baja istimewa dengan
menambahkan unsur paduan yang diperlukan yaitu:
Kromium Nikel
Mangan
Aluminium
2.3.2.3 Klasifikasi Stainless Steel
Meskipun seluruh kategori Stainless Steel didasarkan pada kandungan krom (Cr),
namun unsur paduan lainnya ditambahkan untuk memperbaiki sifat-sifat Stainless Steel
sesuai aplikasi-nya. Kategori Stainless Steel tidak halnya seperti baja lain yang didasarkan
pada persentase karbon tetapi didasarkan pada struktur metalurginya. Empat golongan
utama Stainless Steel adalah Austenitic, Ferritic, Martensitic, dan Precipitation Hardening
Stainless Steel.
2.3.2.3.1 Austenitic Stainless Steel
Austenitic Stainless Steel mengandung sedikitnya 16% Chrom dan 6%
Nickel (yang biasa digunakan pada umumnya), sampai ke grade Super Autenitic
Stainless Steel seperti 904L (dengan kadar Chrom dan Nickel lebih tinggi serta
unsur tambahan Mo sampai 6%). Molybdenum (Mo), Titanium (Ti) atau Copper
(Co) berfungsi untuk meningkatkan ketahanan terhadap temperatur serta korosi.
Austenitic cocok juga untuk aplikasi temperature rendah disebabkan unsur Nickel
membuat Stainless Steel tidak menjadi rapuh pada temperatur rendah.
2.3.2.3.2 Ferritic Stainless Steel
Kadar Chrom bervariasi antara 10,5 – 18 % yang mudah dibentuk dalam
keadaan rendah. Ketahanan korosi tidak begitu istimewa dan relatif lebih sulit di
fabrikasi / machining. Tetapi kekurangan ini telah diperbaiki pada grade 434 dan
444 dan secara khusus pada grade 3Cr12.
29
2.3.2.3.3 Martensitic Stainless Steel
Stainless Steel jenis ini memiliki unsur utama Chrom (masih lebih sedikit
jika dibanding Ferritic Stainless Steel) dan kadar karbon relatif tinggi misal seperti
kadar karbon martensit dan juga mudah di machining. Grade 431 memiliki Chrom
sampai 16% tetapi mikrostrukturnya masih martensitic disebabkan hanya memiliki
Nickel 2%.Grade Stainless Steel lain misalnya 17-4PH/ 630 memiliki tensile
strength tertinggi dibanding Stainless Steel lainnya. Kelebihan dari grade ini, jika
dibutuhkan kekuatan yang lebih tinggi maka dapat di hardening.
2.3.2.3.4 Precipitation Hardening Steel
Precipitation hardening Stainless Steel adalah Stainless Steel yang keras
dan kuat akibat dari dibentuknya suatu presipitat (endapan) dalam struktur mikro
logam. Sehingga gerakan deformasi menjadi terhambat dan memperkuat material
Stainless Steel. Pembentukan ini disebabkan oleh penambahan unsur tembaga
(Cu), Titanium (Ti), Niobium (Nb) dan alumunium. Proses penguatan umumnya
terjadi pada saat dilakukan pengerjaan dingin (cold work).
2.3.2.4 Kodefikasi
Stainless steel grades :
TIPE KETERANGAN
100 Series austenitic paduan chromium-nickel-manganese
Type 101 austenitic yang mengalami pengerasan melalui proses
pendinginan
Type 102 austenitic yang kegunaan utamanya sebagai bahan
perabotan dan furniture
200 Series austenitic paduan chromium-nickel-manganese
Type 201 austenitic yang mengalami pengerasan melalui proses
pendinginan
Type 202 austenitic general purpose stainless steel
300 Series austenitic paduan chromium-nickel
Type 301 mudah dibentuk, proses pengerasan cepat, baik untuk
proses pengelasan dan daya tahan lebih tinggi dari tipe 304.
Type 303 versi 304 tanpa mesin dengan tambahan sulfur dan
pospor.
Type 302 Tingkat ketahanan terhadap karat sama dengan 304, tapi sedikit lebih tinggi
tingkat kekuatan bahannya karena adanya tambahan karbon.
Type 304 Grade yang paling umum digunakan
Type 304L sama seperti 304 dengan kadar karbon lebih rerndah
30
agar lebih baik untuk digunakan dalan pengelasan.
Type 304LN sama dengan 304L, dengan tambahan nitrogen agar
meningkatkan tingkat yield and tensile strengthnya.
Type 308 digunakan sebagai logam pengisi ketika mengelas 304
Type 309 lebih tahan panas dari 304, biasa digunakan sebagai logam pengisi dalam
proses pengelasan
Type 316 Stainless Steel yang paling umum digunakan setelah
304. biasanya digunakan sebagai peralatan yang berhubungan
dengan makanan
Type 321 mirip dengan type 304 dengan tambahan titanium
400 Series ferritic and martensitic chromium alloys
Type 405 ferritic untuk digunakan dalam proses pengelasan
Type 408 tahan panas, tahan karat dengan kadar rendah; 11%
chromium, 8% nickel.
Type 409 Type yang paling murah, biasanya digunakan sebagai
knalpot mobil; ferritic (iron/chromium only).
Type 410 martensitic (high-strength iron/chromium). Wear-
resistant, but less corrosion-resistant.
Type 416 easy to machine due to additional sulfur
Type 420 Cutlery Grade martensitic
Type 430 Mudah dibentuk, dengan temperatur rendah dan tahan
karat.
Type 439 ferritic grade, Grade yang lebih tinggi dari 409.
peningkatan kandungan krom untuk meningkatkan tingkat ketahan
terpadap karat dan oksidasi.
Type 440
karbon paling rendah), 440B, 440C(yang terbaik, sering digunakan
sebagai bahan dasar pisau), dan 440F
Type 446 For elevated temperature service
500 Series paduan chromium tahan panas
600 Series martensitic precipitation hardening alloys
601 through 604 Martensitic low-alloy steels
610 through 613 Martensitic secondary hardening steels.
31
614 through 619 Martensitic chromium steels.
630 through 635 Semiaustenitic and martensitic precipitation-
hardening stainless steels.
Type 630 is most common PH stainless, better known as 17-4; 17% chromium, 4%
nickel.
650 through 653 Austenitic steels strengthened by hot/cold work
Tabel 12. Kodefikasi Stainless Steel
2.3.2.5 Pengaruh Unsur Paduan
Unsur paduan pada baja sangat berpengaruh terhadap nilai kekerasan,keuletan
serta kelelahan suatu baja. Unsur Utama penyusun baja adalah Carbon (C). Karbon
merupakan unsur 'pengeras utama' pada baja. Jika kadar Carbon ditingkatkan maka akan
meningkatkan kekuatannya akan tetapi nilai impact baja tersebut akan menurun.
Baja tahan karat dapat diartikan sebagai material yang sebagian besar
mengandung besi dan sedikitnya mengandung 11% kromium. [3] Penambahan kromium
ini bertujuan untuk membentuk lapisan krom oksida yang berfungsi sebagai lapisan pasif
unsur paduan lain yang sering ditambahkan adalah nikel, molibdenum, mangan, tembaga,
titanium, aluminium, silikon, sulfur, niobium, nitrogen dan selenium.
2.3.2.5 .1 Nikel
Jika nikel dipadukan pada besi, kehilangan berat yang disebabkan korosi
didalam asam berkurang dan ketahan korosi bisa diperbaiki. Nikel dalam jumlah
yang terbatas akan menstabilakan struktur austenit yang akan meningkatkan sifat
mekanik dan karakteristik fabrikasi.
Nilai sangat efektif dalam memperbesar daerah pasif terutama dalam
lingkungan reduktif. Selain itu, dapat berfungsi dalam meningkatkan ketahanan
korosi pada lingkungan asam mineral. Paduan ini dapat penstabil struktur austenit
32
dalam baja tahan karat austenit dan menurunkan ketahanann terhadap scc bila
kandungan 8-10 %, tetapi pada kadar lebih tinggi dapat meningkatkan ketahanan
terhadap SCC.
2.3.2.5 .2 Kromium
Kromium adalah salah satu paduan yang harus ada dalam pembentuk
lapisan pasif. Lapisan pasif dapat terbentuk dengan adanya kadar kromium
10,5%. Sedangkan baja tahan karat austentik mengandung 17- 20% Cr sehingga
lapisan pasif yang terbentuk lebih tebal sehingga lebih tahan korosi pada
lingkungan korosif. Kromium akan membentuk lapisan pasif yang tebalnya
tergantung pada jumlah kromium yang ditambahkan. Gambar 2 memperlihatkan
efek bertambahnya kandungan Cr pada paduan Fe-Cr terhadap kurva polarisasi
yang terbentuk pada larutan 10% H2SO4.
Terlihat dengan bertambahnya prosentase kandungan Cr, potensial pada
saat mulai terbentuk lapisan pasif (Er) dan potensial pada saat lapisan sudah
terbentuk E semakin berkurang ( lebih kecil harga potensialnya) dan kerapatan
arus batas kerapatan arus pasivasi ( i juga semakin kecil).
Kalau Cr dipadukan pada besi di atas 12-13%, karat yang berwarna merah
tidak terbentuk, karena oleh adanya oksigen di udara terjadi permukaan yang
stabil ( permukaan pasif). Oleh karena itu, baja yang mengendung unsur tersebut
dinamakan baja tahan karat. Kalau baja mengandung lebih dari 17% Cr akan
terbentuk suatu lapisan yang stabil. Karat pada lapisan dari baja tahan akrat 17%
Cr sering terjadi disebabkan karena presipitasi karbida Cr pada batas butis dan
oksidasi Cr dari permukaan karenanya lapisan permukaan menjadi kekurangan Cr
yang mengurangi ketahanan karatnya.
2.3.2.5 .3 Molibdenum
Molibdenum sangat berperan aktif dalam ketahanan korosif terutama
korosi sumuran ( pitting) dan korosi celah (crevice). Adanya molibdenum dapat
33
menggeser daerah aktifpasif baja pada daerah rapat arus yang lebih kecil. Gambar
3 di bawah ini memperlihatkan pentingnya kandungan molibdenum yang ada pada
baja tahan karat terhadap kerapatan arus pasivasi yang terbentuk.
2.3.2.5.4 Mangan
Mangan memiliki fungsi yang hampir sama dengan nikel. Kelebihan
mangan secara mekanik adalah membentuk baja tahan karat yang tahan abrasi.
Namun kelemahan mangan adalah sangat mudah berinteraksi dengan lingkungan
yang mengandung sulfur dan membentuk senyawa mangan sulfida
2.3.2.6 Sifat Mekanis
2.3.2.6.1 Ferritic Stainless Steel
Bersifat magnetik, tidak dapat dikeraskan dengan perlakuan panas tapi
dapat dikeraskan dengan cold work, dapat dicold work maupun dihot work, pada
kondisi annealed keuletan dan ketahanan korosi tertinggi, kekuatan mencapai 50%
lebih tinggi dari pada baja plain carbon, ketahanan korosi dan machinability lebih
baik dari pada stainless steel Martensitic.
2.3.2.6.1 Martensitic Stainless Steel
Bersifat magnetic, dapat dikeraskan dengan perlakuan panas, dapat di cold
work maupun di hotd work, machinabilitynya bagus, ketangguhan baik, ketahanan
korosinya cukup bagus terhadap cuaca tetapi tidak sebaik stainless steel ferritic
maupun austenitic
2.3.2.6.1 Austenitic Stainless Steel
Bersifat non magnetic, pada kondisi annealed, tidak dapat dikeraskan
dengan perlakuan panas, dapat di hot-work dan dicold-work, memiliki shock
resistant yang tinggi, sulit dimachining kecuali dengan penambahan S atau Se,
sifat tahan korosinya paling baik diantara jenis lainnya, kekuatan pada temperature
tinggi dan ketahanan scaling sangat baik
34
2.3.2.6.1 Precipitation-Hardening Stainless Steel
Baja tahan karat yang mengalami pengerasan presipitasi, mudah
dipabrikasi, kekuatan tinggi, keuletan relative baik, ketahanan korosinya baik
2.3.2.7 Kegunaan
1. Perlengkapan stainless steel untuk industri makanan
- Food service trolley ( trolley makanan )
- Load transfer trolley ( trolley barang )
- Luggage trolley ( trolley barang )
- Mixer ( pengaduk )
- Bowl sink ( sink bowl )
2. Perlengkapan stainless steel untuk dapur dan industri hotel
- Towel warmer ( pemanas handuk )
- Plate warmer ( penghangat piring )
- Kwali Range
- Blower kwali range
- Teppan yaki
- Kompor Blower
- Tempat sampah
3. Perlengkapan stainless steel lainnya
- Work table ( meja kerja )
- Work table knock down ( m kerja knock down )
- Tempat sampah stainless
- Queve stand / tiang antrian ( tali pita )
- Tiang antrian / pembatas antrian ( tali Bludru )
- Service food trolley / service trolley
- Collect trolley ( u/ mengumpulkan piring )
- Multy rack ( Bermacam-macam rak )
4. Perlengkapan stainless steel untuk rumah sakit
- Comfort bed ( ranjang pasien )
- Economic bed
- Bedside cabinet
- Children / baby bed
- Overbed table
- Room divider ( pembatas ruangan )
- I.V stand ( tiang infus stainless )
- Dressing trolley ( trolley pakaian )
- Bowl stand single / double
- Instrument trolley
35
-Trolley jenazah ( mortuary carriage )
2.3.3 Baja Perkakas
2.3.3.1 Proses Pembuatan
Baja Perkakas (Tool Steel) adalah baja dengan kandungan Carbon antara
0.3 – 1.6% dan merupakan material dengan bahan dasar besi yang ditambah
dengan paduan-paduan lainnya seperti Mangan (Mn), Silikon (Si), Tembaga (Cu),
Vanadium (V),Molibdenum (Mo) dan lain sebagainya. Unsur-unsur paduan
tersebut membuat baja tersebut mempunyai sifat mekanik (kekerasan, ketahanan
abrasi, kemampuan potong, kekerasan pada temperatur tinggi) yang sangat baik.
Oleh karena itu, baja perkakas merupakan jenis material yang banyak
dipergunakan dalam industri karena memiliki harga kekerasan dan ketahanan aus
yang tinggi.Baja perkakas biasa dipergunakan sebagai alat pemotong (cutting),
alat pembentuk (forming), dan sebagai cetakan (die).
Umumnya tool Steel digunakan setelah di “heat treatment” (perlakuan
panas), hal ini untuk mendapatkan sifat mekanik yang benar-benar sesuai dengan
kebutuhan. Baja perkakas biasanya dilelehkan dalam tungku listrik dan diproduksi
dalam praktek baja perkakas untuk memenuhi persyaratan tertentu. Baja perkakas
biasa digunakan di beberapa perkakas manual atau alat mekanis untuk proses
cutting, shaping/forming, dan pemotongan material pada suhu tinggi dan biasa.
Baja perkakas juga digunakan pada berbagai aplikasi lain di mana daya tahan,
kekuatan, ketangguhan dan sifat lainnya yang dipilih untuk kinerja yang optimal.
Baja Perkakas Dingin
Umumnya baja perkakas dingin mempunyai kadar karbon yang tinggi.
Berikut ini adalah tahapan dalam pembuatan baja perkakas dingin :
1. Penempaan
Baja perkakas terutama dibuat dengan cara penempaan, karena dengan itu
diharapkan dapat dibuat berbagai macam bentuk. Temperatur penempaan berbeda
bagi setiap macam baja tetapi umumnya di sekitar 900-1050 0C yang pada dasarnya
lebih rendah daripada temperature penempaan untuk baja konstruksi. Sebaiknya
pemanasan baja tersebut perlahan-lahan, pertama dipanaskan merata sampai suatu
temperature dibawah temperature transformasi Ac kemudian dilepaskan lebih
lanjut. Pemanasan berlebihan harus dihindari.
2. Penormalan
Proses ini untuk memperbaiki keseragaman keadaan setelah penempaan,
untuk membuat larutnya karbida dan untuk memudahkan speroidisasi atau
pembulatan karbida. Temperatur penormalan kira-kira 1000C diatas Ac, dan waktu
36
pemanasannya singkat. Baja paduan rendah didinginkan pada atau dengan tiupan
udara.
3. Pelunakan
Hal yang terpenting dalam pelunakan ialah speroidisasi dari karbida.
Sebaiknya dibuat siklus pemanasan seperti halnya untuk baja bantalan. Bagi
komponen yang jarang diganti diperlukan tungku yang lingkungannya terkontrol
untuk menhindari terjadinya dekarburisasi, apabila tungku demikian tidak ada,
proses pendinginan dalam tungku bisa dilakukan dalam sebuah kotak yang diisi
geram besi cor. Proses ini dilakukan dalam beberap jam tergantung pada ukuran
dari komponen dan didinginkan sampai 5000C secara perlahan-lahan. Perlu
diperhatikan bahwa baja yang mengandug W setelah pemanasan lama, mungkin
karbid yang ada berubah menjadi WC, karena WC sangat sukar latur dalam
austenite selama pemanasan pada pengerasan, dengan demikian pemanasannya
hampir sama dengan pemanasan untuk baja karbon rendah, hal ini menyebabkan
turunnya mampu-keras. Kalau ini terjadi tidak ada jalan lain kecuali
memanaskannya kembali hingga temperature cukup tinggi sehingga WC menjadi
larut dan baja dapat ditempa.
4. Pencelupan dingin
Baja karbon tinggi perlu mendapat perhatian dekarburisasi, karena lapisan
dekarburisasi menyebabkan keretakan pada waktu celup dingin. Waktu pencelupan
dingin juga harus sesuai. Waktu pencelupan yang terlalu lama menyebabkan
segregasi karbida, pengkasaran butir austenite, atau pada saat pencelupan dingin
meningkatnya austenite sisa yang menyebabkan turunnya kekerasan. Pendinginan
harus dilakukan secara sempurna. Pendinginan harus dilakukan serata mungkin,
pada awalnya didinginkan cepat dibawah temperature transformasi martensit
kemudian pendinginan perlahan-lahan. Perlu diusahakan agar austenite sisa ada
dalam jumlah sekecil mungkin, oleh karena itu perlu dilakukan “perlakuan dibawah
nol”. Proses ini adalah transformasi martensit pada temperature rendah, jadi
pendinginan yang perlahan-lahan diperlukan karena terjadi keretakan akibat
pemuaian. Proses tersebut biasanya dilakukan di dalam alcohol, kemudian
temperaturnya diturunkan perlahan-lahan dengan memasukkan CO2 padat
didalamnya.
Baja Perkakas Panas
Baja perkakas panas adalah bahan yang dipakai untuk proses pengerjaan
panas seperti pada pengecoran cetak, ekstrusi, untuk bilah penggunting, dan untuk
cetakan penempaan panas yang dipakai pada temperature tinggi, dsb.
Sifat-sifatnya yang diperlukan adalah :
37
1. Mempunyai mampu keras yang baik dan transformasi yang kurang pada
perlakuan panas.
2. Tidak mempunyai sifat mengarah dan bersifat homogen.
3. Mempunyai ketahanan tinggi terhadap pelunakan temper.
2.3.3.2 Jenis - Jenis
Dipakai untuk alat-alat potong, komposisinya tergantung bahan dan tebal benda
yang dipotong/disayat,kecepatan potong, suhu kerja. Baja paduan jenis ini dibedakan lagi
menjadi dua golongan, yaitu :
- Baja perkakas paduan rendah (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu
250 °C). Jumlah unsur tambahan selain karbon lebih kecil dari 8%.
- Baja perkakas paduan tinggi (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu
600°C). Jumlah unsur tambahan selain karbon lebih dari atau sama dengan
8%.
Biasanya terdiri dari 0,8% C, 18% W, 4% Cr, dan 1% V, atau terdiri dari 0,9% C,
9 W, 4% Cr dan 2-2,5% V.
2.3.3.3 Klasifikasi
Pada umumnya semua baja dapat digunakan sebagai baja perkakas. Namun istilah
baja perkakas dibatasi hanya pada baja dengan kualitas tinggi yang mampu digunakan
sebagai perkakas. Ada beberapa macam klasifikasi yang digunakan untuk baja perkakas.
Tingginya kualitas baja perkakas diperoleh dari penambahan paduan-paduan seperti Cr,
W, dan Mo, ditambah perlakuan-perlakuan khusus. Mikrostruktur yang dihasilkan pada
umumnya adalah matriks martensite dengan adanya partikel-partikel karbida, grafit serta
presipitat.
Klasifikasi baja perkakas berdasarkan AISI (American Iron and Steel Institute)
dibagi dalam 7 kelompok utama:
Klasifikasi Baja Perkakas
GRUP SIMBOL TIPE
Water-hardening W
Shock-resisting S
Cold-work O Oil hardening
A Medium alloy air-hardening
D High-carbon high-chromium
Hot-work H H1 – H19 : Chromium base
H20 – H39 : Tungsten base
H40 – H59 : Molybdenum base
38
Mold P P1–P19 : termasuk dalam karbon rendah
P20-P39 : termasuk tipe lain Low-alloy
Special-purpose L Karbon-tungsten
F
Tabel 13. Klasifikasi Baja Perkakas
Water-hardening tool steel (Group W)
1. Menurut kadar karbon :
a. 0,6 – 0,75 % C; aplikasi dimana ketangguhan adalah syarat utama
b. 0,75% - 0,95%; aplikasi dimana ketangguhan dan kekerasan penting
c. 0,95%- 1,40%; aplikasi dimana sifat tahan aus dan ketajaman sisi potong sangat
penting
2. Karakteristik
a. Kekerasan permukaan yang tinggi diperoleh dengan heat treatment, quenching dengan
media air.
b. Machineability paling tinggi.
c. Sifat red-hardness-nya jelek
d. Pemakaian terbatas untuk perkakas pemotongan kecepatan rendah, pemakanan tipis
dan bahan yang relatif lunak.
Shock-resisting steel (Group S)
a. Digunakan pada tools yang menerima beban kejut berulang-ulang.
b. Kadar karbon 0,45-0,65%, unsur paduan silicon, chrom, tungsten dan molybdenum.
c. Wear resistance dan machineabilitynya bagus
d. Digunakan untuk forming tool, punch, pneumatic tool, shear blade
Cold-work tool steel
a. Group O (Oil hardening) mengandung mangan dan memiliki sifat nondeforming yang
baik
b. Group A (Baja paduan medium) mengandung 1% C, 3% Mn, 5% Cr dan 1% Mo. Sifat
Nondeforming istimewa, wear resistance baik, ketangguhan, red-hardness sedang. Tetapi
machineabilitynya jelek.
c. Group D (high carbon high chromium) 2,25% C dan 12% Cr. Sifat wear resitance dan
nondeforming istimewa.
Hot-work Steel (Group H)
a. Group H11-H19 (Chrom base hot work tool steel)
• Memiliki red hardness yang baik dg 3,25% Cr.
• Ketangguhan naik pada kadar akrbon dan unsur paduan rendah.
39
• Air-hardenable, nondeforming baik.
b. Group H20-H39 (Tungsten base hot work steel)
• Mengandung 9% tungsten, 2-12% Cr.
• Red hardness makin baik tapi ketangguhan turun.
• Air-hardenable.
c. Group H40-H59 (Molybdenum base hot-work steel)
• Mengandung 8% Mo, 4% Cr .
• karakteristik sama dengan tungsten base hot-work steel
Metal Mold (Group P)
a. Memiliki Chrom dan Nikel sbg paduan utama.
b. Pada dasarnya baja paduan untuk dikarburizing.
c. Kekerasan rendah pada kondisi annealed dan tahan terhadap work hardening untuk
proses hubbing.
d.Memiliki tahan aus setelah dikeraskan.
e. Sifat red hardnessnya jelek.
Special purpose tool steel
a. Jenis baja perkakas di luar yang disebut diatas.
b. Dibuat khusus utk menangani persyaratan istimewa pada suatu penggunaan.
c. Group L (low alloy) paduan utama Chrom, dg Vanadium, Molybden dan Nikel.
d. Group F (Carbon Tungsten) shallow hardening, water quench. Dg kadar karbon dan
tungsten yang tinggi sangat tahan aus.
Kelompok dari tool steel berdasarkan unsur paduan dan proses pengerjaan panas yang
diberikan antara lain:
– Later hardening atau carbon tool steel (ditandai dengan tipe W oleh AISI), Shock
resisting (Tipe S), memiliki sifat kuat dan ulet dan tahan terhadap beban kejut dan
repeat loading. Banyak dipakai untuk pahat, palu dan pisau.
– Cool work tool steel, diperoleh dengan proses hardening dengan pendinginan yang
berbeda-beda. Tipe O dijelaskan dengan mendinginkan pada minyak sedangkan tipe A
dan D didinginkan di udara.
– Hot Work Steel (tipe H), mula-mula dipanaskan hingga (300 – 500) ºC dan didinginkan
perlahan-lahan, karena baja ini banyak mengandung tungsten dan molybdenum
sehingga sifatnya keras.
– High speed steel (tipe T dan M), merupakan hasil paduan baja dengan tungsten dan
molybdenum tanpa dilunakkan. Dengan sifatnya yang tidak mudah tumpul dan tahan
panas tetapi tidak tahan kejut.
– Campuran carbon-tungsten (tipe F), sifatnya adalah keras tapi tidak tahan aus dan tidak
cocok untuk beban dinamis serta untuk pemakaian pada temperatur tinggi.
40
2.3.3.4 KODIFIKASI
41
Tabel 13. Kodefikasi Baja Perkakas
42
2.3.3.5 Pengaruh Unsur Paduan
Mayoritas baja perkakas adalah baja paduan tinggi dengan pengaruh unsure paduan
sebagai berikut :
- Karbon (C)
Pembentuk Karbida yang meningkatkan Kekerasan, Kekuatan, Keausan
- Khromium
Carbide Former (Cr23C6) meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus
- Kobalt (Co)
Meningkatkan kekuatan dan kekerasan, meningkatkan hot hardness, weak carbide
former
- Molibdenum (Mo)
Carbide former ( M6C / Fe4Mo2C),High Temperature Strength, toughness, Hot
hardness
- Vanadium (V)
Strong carbide former VC or V4C3, grain refinement (good toughness), hot
hardness
- Tungsten (W)
Strong carbide former, (M6C/ Fe4W2C), abrasion resistant particle, ketahanan hot
hardness
Mikrostruktur
Penambahan unsur paduan dalam baja perkakas bertujuan untuk mendapatkan
beberapa sifat mekanis yang optimal. Sifat-sifat yang diinginkan adalah kekerasan serta
43
ketangguhan yang tinggi. Dengan penambahan unsur paduan maka pengaruh sifat
mekanis bahan juga bertambah besar dan penambahan ini ada batas maksimumnya.
Komposisi dari baja perkakas adalah elemen paduan seperti : Chromium (Cr),
Tungsten (W), Molibdenum (Mo), Vanadium (V), Mangan (Mn), Silikon (Si), dan
Kobalt(Co), untuk mengetahui pengaruh unsur paduan pada baja perkakas dapat dilihat
sesuai table berikut :
Solid
Solubility
Pengaruh karbida
Eleme
n
Gamm
a iron
Alpha
iron
Pengaru
h ferrit
Pengar
uh
austenit
Pembentu
kan
karbida
Temperi
ng
Fungsi
Elemen
Cr 20%
denga
n
0,5%
C
Tak
terbat
as
Sedikit
Menger
as
Mening
kat-kan
kekeraa
ns
>Mn,<W Sedikit
lunak
Meningkat
kan
Kekerasan
tahan
abrasi dan
keausan
Mn Unlimi
ted
3% Conside
ra-bility
mengera
s
Mening
kat-kan
kekeras
an
>Fe,<Cr Sangat
sedikit
Menaikk
an
kekerasa
n dan
mengura
ngi
kerapuha
n
Mo 8%
denga
n 0,3%
C
37,5% Pengera
san
paduan
antara
Mo-Fe
Mening
kat-kan
kekeras
an
Lebih kuat
dari Cr
Menger
as
Meningk
aykan
kekerasa
n hingga
memerah
Si 9%
denga
n
0,35%
C
18,5% Menger
as
dengan
plastisit
as
rendah
Mening
kat-kan
kekeras
an
Negatif Kekeras
an SS
Digunak
an pada
baja
paduan
rendah
V 4%
denga
Tak
terbat
Sedikit
mengera
Kemam
puan
Sangat
Kuat
Max
untuk
Butiran
halus
44
n as s keras
sangat
tinggi
pengera
s-an
sekunde
r
2.3.3.6 Sifat Mekanis
1. Nondeforming property
• Perkakas biasanya dikeraskan dengan laku panas.
• Pada pemanasan dan pendinginan baja akan mengalami pemuaian dan penyusutan
mengakibatkan perubahan bentuk dan ukuran mungkin juga terjadi distorsi atau
retak.
• Nondeforming property baik tidak banyak mengalami perubahan bentuk dan
dimensi.
• Perkakas yang kompleks atau yang mempunyai perbedaan penampang yang drastis
harus mempunyai sifat nondeforming yang baik.
• Biasanya air-hardening mempunyai sifat nondeforming yang baik.
2. Deep of hardening
• Perkakas sering kali memerlukan kekerasan pada seluruh penampang.
• Dalamnya penetrasi kekerasan ini berkaitan dengan hardenability.
• Semua unsur paduan, kecuali cobalt, menaikkan hardenability.
• Bila diperlukan kekerasan sampai ke bagian dalam maka dipilih high alloy steel
(deep hardening).
• Shallow hardening steel, seperti group W, group F,dan beberapa group P harus
diquench dengan air.
3. Toughness
• Ketangguhan didefinisikan sebagai kemampuan menahan beban tanpa menjadi
patah, bukan kemampuan menyerap energi selama deformasi.
• Perkakas biasanya harus kaku (rigid), tidak boleh terjadi deformasi plastic
sedikitpun.
• Perkakas dengan kadar karbon rendah dan medium (group S dan H) akan
mempunyai ketangguhan paling baik, karenanya dikelompokkan dalam shock
resisting tool steel.
• Shallow hardening steel dengan inti yang tangguh dan lunak dianggap mempunyai
ketangguhan baik.
• Cold-work tool steel, yang kadar karbonnya tinggi, cenderung agak getas dan
45
dikatakan ketangguhannya rendah
4. Wear resistance
• Didefiniskan sebagai ketahanan terhadap abrasi atau ketahanan terhadap
kehilangan toleransi dimensi.
• Dimiliki oleh semua baja perkakas tetapi ada beberapa baja perkakas yang sangat
baik sifat tahan ausnya terutama yang mengandung partikel-partikel karbida yang
tak larut.
• Wear resistance teruatama dibutuhkan oleh perkakas potong bermata tunggal
5. Red-hardness
• Disebut juga hot-hardness, dikatakan sebagai kekerasan pada temperatur tinggi.
• Red-hardness banyak berkaitan dengan ketahanan terhadap tempering pada baja
• Sifat ini diperlukan pada perkakas potong kecepatan tinggi dan perkakas untuk
hot-working.
• Unsur paduan carbide former, seperti chromium, tungsten, molybdenum sangat
memperbaiki sifat ini.
• Baja dengan kandungan unsur-unsur tersebut dalam jumlah banyak akan memiliki
sifat red-hardness yang sangat baik.
6. Machinability
• Kemampuan suatu bahan untuk dipotong dan menghasilkan permukaan yang
halus.
• Faktor yang berpengaruh: kekerasan pada kondisi anealed, strukturmikro dan
banyaknya karbida.
• Baja perkakas lebih sulit dimachining dibandingkan dengan baja konstruksi
• Carbon tool steel (group W) mempunyai machinability paling baik diantara baja
perkakas.
• Machinability dan workability menurun dengan makin tingginya kadar karbon dan
paduan.
• Unsur pembentuk karbida yang kuat seperti chromium, vanadium dan
molybdenum membentuk sejumlah besar partikel karbida sesudah annealing
sehingga baja sulit dimachining.
7. Resistance to decarburization
• Keluarnya karbon dari baja yang terjadi selama baja dipanaskan (heat treatment)
diatas 700 oC
• Jika terjadi decarburasi maka kekerasan yang diharapkan tidak akan tercapai
• Dekarburasi dapat dicegah dengan beberapa cara perlindungan (misal pemanasan
46
pada protective atmosphere)
• Perkakas dengan desain yang kompleks dan tidak dapat digrinding setelah
pengerasan tidak boleh mengalami decarburasi
• Shock-resisting tool steel paling jelek, hot-work tool steel agak baik dan carbon
tool steel paling baik ketahanan terhadap decarburasi.
2.3.3.7 Penggunaan
Karena sifat-sifat yang harus dimiliki oleh baja perkakas adalah tahan pakai, tajam
atau mudah diasah, tahan panas, kuat dan ulet. Maka Baja perkakas digunakan sebagai
alat pemotong (cutting), alat pembentuk (forming), dan sebagai cetakan (die). Dan berikut
beberapa contoh dari baja perkakas yang digunakan dalam peralatan perkakas (terutama
diperindustrian) setiap harinya adalah :
Gambar 13. Palu Gambar 14. Screwdriver
Gambar 15. Gergaji Gambar 16. Mesin Bubut
47
DAFTAR PUSTAKA
Amanto, Hari, Daryanto. 1999. Ilmu Bahan. Jakarta : Bumi Aksara.
Chandrawan, Wawan. 2010. Analisis dan Design Struktur Balok Baja. Jakarta.
Dewobroto, Wiryanto. 2011. Prospek dan Kendala pada Pemakaian Material Baja untuk
Konstruksi Bangunan di Indonesia. Jakarta : UPH.
McCormac, J. 2008. Structural Steel Design 4th
. USA : Pearson International Edition.
Standar Nasional Indonesia. 2002. Tata Cara Perencanaan Struktur Baja Untuk Bangunan
Gedung. Jakarta : Departemen Pekerjaan Umum.
Subagja, Rudi dkk. .1998. pembuatan TiCl4 untuk industry kecil menengah
Sucahyo, Bangyo. 1999. Ilmu Logam. Surakarta : PT. Tiga Serangkai Pustaka Mandiri.
Suharno, bambang dan sri harjanto. 2007. Baja Perkakas. Bahan ajar : FTUI
Surdia, Tata, Saito Shinroku. 1999. Pengetahuan Bahan Teknik. Jakarta : Pradnya Paramita.
William, Cibberly H. 1983. Metals Handbook Ninth Edition Vol. 1 Properties and Selection Iron
and Steels. New York : American Society For Metals.
http// Baja Paduan _ Chem-Is-Try.Org _ Situs Kimia Indonesia _.html
www.Material-steel-3.com
www.baja-perkakas-tool-steel.com
www.scribd.com/doc/59288810/Baja-Perkakas
top related