baja gue.docx

8/13/2019 baja gue.docx

1/9

M. Mazari Al Hafiz

1101095

TP B reguler

Baja adalah logam paduan dengan besi (Fe) sebagai unsur dasar dan karbon

(C) sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan karbon dalam baja berkisar antara

0,2 % hingga 2,1 % berat sesuai grade-nya.

Karbon adalah unsur kimia dengan nomor atom 6, tingkat oksidasi 4.2 dan

Mangan adalah unsur kimia dengan nomor atom 25, tingkat oksidasi 7.6423. Karbon

dan Manganese adalah bahan pokok untuk meninggikan tegangan (strength) dari baja

murni. Karbon (C) adalah komponen kimia pokok yang menentukan sifat baja.

Semakin tinggi kadar karbon di dalam baja, semakin tinggi kuat tarik serta tegangan

leleh, tetapi koefisien muai bahan turun, dan baja semaikn getas. Karbon mempunyai

pengaruh yang paling dominan terhadap sifat mampu las. Semakin tinggi kadar

karbon menjadikan sifat mampu las turun.

Fungsi karbon dalam baja adalah sebagai unsur pengerasan pada kisi kristal

atom besi. Baja karbon adalah baja yang mengandung karbon lebih kecil 1,7 %,

sedangkan besi mempunyai kadar karbon lebih besar dari 1.7 %. Baja mempunyai

unsur-unsur lain sebagai pemadu yang dapat mempengaruhi sifat dari baja.

Penambahan unsur-unsur dalam baja karbon dengan satu unsur atau lebih, tergantung

dari pada karakteristik baja karbon yang akan dibuat.

Fasa-fasa padat yang ada didalam baja :

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, agak kuat, dll.

b.Autenit : merupakan sel satuan yang berupa Face Centered Cubic (FCC =kubus

pusat muka), Austenit ini mempunyai sifat : Non magnetis, ulet, dll.

c. Sementid (besi karbida) : merupakan sel satuan yang berupa orthorombik,

Semented ini mempunyai sifat : keras dan getas.


2/9

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).

Struktur Mikro Baja Karbon

Baja karbon rendah atau sangat rendah, banyak digunakan untuk proses

pembentukan logam lembaran, misalnya untuk badan dan rangka kendaraan serta

komponen-komponen otomotif lainnya. Baja jenis ini dibuat dan diaplikasikan

dengan mengeksploitasi sifat-sifat ferrite. Ferrite adalah salah satu fasa penting di

dalam baja yang bersifat lunak dan ulet. Baja karbon rendah umumnya memiliki

kadar karbon di bawah komposisi eutectoid dan memiliki struktur mikro hampir

seluruhnya ferrite. Pada lembaran baja kadar karbon sangat rendah atau ultra rendah,

jumlah atom karbon-nya bahkan masih berada dalam batas kelarutannya pada larutan

padat sehingga struktur mikronya adalah ferrite seluruhnya

Pada kadar karbon lebih dari 0,05% akan terbentuk endapan karbon dalam

bentuk hard intermetallic stoichiometric compound (Fe3C) yang dikenal sebagai

cementite atau carbide. Selain larutan padat alpha-ferrite yang dalam kesetimbangan

dapat ditemukan pada temperatur ruang terdapat fase-fase penting lainnya,

yaitu delta-ferrite dan gamma-austenite.Logam Fe bersifat polymorphism yaitu

memiliki struktur kristal berbeda pada temperatur berbeda. Pada Fe murni, misalnya,

alpha-ferrite akan berubah menjadi gamma-austenite saat dipanaskan melewati

temperature 910oC. Pada temperatur yang lebih tinggi, mendekati 1400oC gamma-

austenite akan kembali berubah menjadi delta-ferrite. (Alpha dan Delta) Ferrite dalam

hal ini memiliki struktur kristal BCC sedangkan (Gamma) Austenite memiliki

struktur kristal FCC.

Pada kadar karbon lebih tinggi akan mulai terbentuk endapan cementite atau

fase pearlite pada batas butirnya


3/9

Sifat cementite atau carbide yang keras dan getas berperan penting di dalam

meningkatkan sifat-sifat mekanik baja. Salah satu parameter penting yang

menunjukkan hal tersebut, sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya adalah a mean

ferrite path. A mean ferrite path menunjukkan jarak antar cementite, baik pada

pearlite maupun sphreodite. Jarak antar carbide di dalam pearlite secara khusus

dikenal sebagaiinterlamellar spacing atau spasi antar lamel atau lembaran.

Cara Pembuatan Baja

Baja diproduksi didalam dapur pengolahan baja dari besi kasar baik padat

maupun cair, besi bekas ( Skrap ) dan beberapa paduan logam. Ada beberapa proses

pembuatan baja antara lain :

1. Proses Konvertor

Terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap kesamping.

Sistem kerja

Dipanaskan dengan kokas sampai 1500 0C, Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja. ( 1/8 dari volume

konvertor)

Kembali ditegakkan. Udara dengan tekanan 1,52 atm dihembuskan dari kompresor. Setelah 20-25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengelaurkan hasilnya.

Proses konverter terdiri dari:

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


4/9

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. Proses Siemens Martin

Menggunakan sistem regenerator ( 3000 0C.). Fungsi dari regenerator

adalah:

memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapur sebagai Fundamen/ landasan dapur menghemat pemakaian tempat 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)

3. Proses Basic Oxygen Furnace

logam cair dimasukkan ke ruang baker (dimiringkan lalu ditegakkan) Oksigen ( 1000) ditiupkan lewat Oxygen Lanceke ruang bakar 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.


5/9

Keuntungan dari BOF adalah:

BOF menggunakan O2murni 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

4. Proses dapur listrik

Temperatur tinggi dengan menggunkan busur cahaya electrode dan

induksi listrik.

Keuntungan :

Mudah mencapai temperatur 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

5. Proses dapur kopel

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

pemanasan pendahuluan agar bebas dari uap cair. Bahan bakar(arang kayu dan kokas) dinyalakan selama 15 jam. kokas dan udara dihembuskan dengan kecepatan rendah hingga kokas

mencapai 700800 mm dari dasar tungku.

besi kasar dan baja bekas kira-kira 1015 % ton/jam dimasukkan. 15 menit baja cair dikeluarkan dari lubang pengeluaran.


6/9

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

(CaCO3) dan akan terurai menjadi:Gas CO yang dikeluarkan melalui cerobong, panasnya dapat dimanfaatkan

untuk pembangkit mesin-mesin lain.

6. Proses 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-unsur paduan yang diperlukan.

Proses pembuatan baja dimulai dengan proses ekstraksi bijih besi. Proses

reduksi umumnya terjadi di dalam tanur tiup (blast furnace) di mana di

dalamnya bijih besi (iron ore)dan batu gamping (limestone) yang telah mengalami

pemanggangan (sintering) diproses bersama-sama dengan kokas (cokes) yang berasal

dari batubara.

Serangkaian reaksi terjadi di dalam tanur pada waktu dan lokasi yang

berbeda-beda, tetapi reaksi penting yang mereduksi bijih besi menjadi logam besi

adalah sebagai berikut:

Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2

Luaran utama dari proses ini adalah lelehan besi mentah (molten pig

iron) dengan kandungan karbon yang cukup tinggi (4%C) beserta pengotor-pengotor

lain seperti silkon, mangan, sulfur, dan fosfor . Besi mentah ini belum dapat

dimanfaatkan secara langsung untuk aplikasi rekayasa karena sifat-sifat (mekanis)-


7/9

nya belum sesuai dengan yang dibutuhkan karena pengotorpengotor tersebut. Besi

mentah berupa lelehan atau coran selanjutnya dikirim menuju converter yang akan

mengkonversinya menjadi baja.

Proses pembuatan baja umumnya berlangsung di tungku oksigen-basa (basic-

oxygen furnace). Di dalam tungku ini besi mentah cair dicampur dengan hingga 30%

besi tua (scrap) yang terlebih dahulu dimasukkan ke dalam tanur. Selanjutnya,

oksigen murni ditiupkan dari bagian atas ke dalam leburan, bereaksi dengan Fe

membentuk oksida besi FeO. Beberapa saat sebelum reaksi dengan oksigen mulai

berlangsung, fluks pembentuk slag dimasukkan dalam jumlah tertentu.

Oksida besi atau FeO selanjutnya akan bereaksi dengan karbon di dalam besi

mentah sehingga diperoleh Fe dengan kadar karbon lebih rendah dan gas karbon

monoksida. Reaksi penting yang terjadi di dalam tungku adalah sebagai berikut:

FeO + C Fe + CO

Selama proses berlangsung (sekitar 22 menit), terjadi penurunan kadar karbon

dan unsur-unsur pengotor lain seperti P, S, Mn, dalam jumlah yang signifikan.

Baja secara umum dapat dikelompokkan atas 2 jenis yaitu : Baja karbon (Carbon steel) Baja paduan (Alloy steel)

1. Baja Karbon (carbon steel)

Baja karbon dapat terdiri atas :

Baja karbon rendah (l ow carbon steel)Machine, machinery dan mild steel (0,05 % 0,30% C) Sifatnya mudah ditempa dan

mudah di mesin Penggunaannya:

0,05 % 0,20 % C : automobile bodies, buildings, pipes, chains, rivets,screws, nails.

0,20 %0,30 % C : gears, shafts, bolts, forgings, bridges, buildings Baja karbon menengah (medium carbon steel )

Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah.


8/9

Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong.Penggunaan:

0,30 %0,40 % C : connecting rods, crank pins, axles. 0,40 % 0,50 % C : car axles, crankshafts, rails, boilers, auger bits,

screwdrivers.

0,50 %0,60 % C : hammersdan sledges Baja karbon tinggi (high carbon steel) tool steel

Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong. Kandungan 0,60 % 1,50 % C

Penggunaan :

screw drivers, blacksmiths hummers, tables knives, screws,hammers, visejaws,knives, drills. tools for turning brass and wood, reamers, tools for turning

hard metals, saws for cutting steel, wire drawing dies, fine cutters

2. Baja Paduan (Alloy steel)

Tujuan dilakukan penambahan unsur yaitu:

Untuk menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuatan tarik dansebagainya)

Untuk menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah Untuk meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi) Untuk membuat sifat-sifat spesial

Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi:

Low alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 % Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,510 % High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %

Baja paduan juga dibagi menjadi dua golongan yaitu baja campuran khusus (special

alloy steel) &highspeed steel.

Baja Paduan Khusus (special all oy steel)Baja jenis ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium,

manganese, molybdenum, tungsten dan vanadium. Dengan menambahkan logam


9/9

tersebut ke dalam baja maka baja paduan tersebut akan merubah sifat-sifat mekanik

dan kimianya seperti menjadi lebih keras, kuat dan ulet bila dibandingkan terhadap

baja karbon (carbon steel).

High Speed Steel (HSS) Self Hardening SteelKandungan karbon : 0,70 % 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat potong seperti

drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling cutters. Disebut High Speed

Steel karena alat potong yang dibuat dengan material tersebut dapat dioperasikan

dua kali lebih cepat dibanding dengan carbon steel. Sedangkan harga dari HSS

besarnya dua sampai empat kali daripada carbon steel

Jenis Lainnya :

Baja dengan sifat fisik dan kimia khusus:

Baja tahan garam (acid-resisting steel) Baja tahan panas (heat resistant steel) Baja tanpa sisik (non scaling steel) Electric steel Magnetic steel Non magnetic steel Baja tahan pakai (wear resisting steel) Baja tahan karat/korosi

Dengan mengkombinasikan dua klasifikasi baja menurut kegunaan dan komposisi

kimia maka diperoleh lima kelompok baja yaitu:

Baja karbon konstruksi (carbon structural steel) Baja karbon perkakas (carbon tool steel) Baja paduan konstruksi (Alloyed structural steel) Baja paduan perkakas (Alloyed tool steel) Baja konstruksi paduan tinggi (Highly alloy structural steel)

baja gue.docx

Documents