BAB I

1.1PENDAHULUAN

Secara umum logam bisa dibedakan atas dua yaitu : logam- logam besi (ferous) dan logam-logam bukan besi (non feorus). Sesuai dengan namanya logam-logam besi adalah logam atau paduan yang mengandung besi sebagai unsur utamanya, sedangkan logam-logam bukan besi adalah logam yang tidak atau sedikit sekali mengandung besi. Logam-logam besi terdiri atas :- besi tuang (cast iron)- baja karbon (carbon steel)- baja paduan (alloy steel)- baja spesial (specialty steel)Keempat kelompok besi diatas terbagi lagi atas pengelompokan yang lebih kecil yang diperlihatkan pada tabel 1. Untuk logam bukan besi contohnya adalah logam dan paduan seperti : aluminium, tembaga, timah, emas, magnesium dsb.Tabel 1: Pembagian Paduan Besi dan Baja Menurut Komposisinya.______________________________________________________________________ No. Paduan besi dan Baja Komposisi kimia (dalam %)____________________________________________________________________1. Besi tuang 2-4 %C, 1-3 %Si, 0,80 %Mn (maks)0,10 %P (maks), 0,05% S (maks).- Besi tuang kelabu Disamping terdapat perbedaan yang kecil- Besi tuang putih dari segi komposisi, perbedaan sifat-sifat- Besi tuang noduler besi tuang ditentukan oleh struktur mikro Karena proses pembuatan atau karena proses perlakuan panas.- Besi tuang paduan Unsur-unsur pemadu : Cr, Ni, Mo, Al atau logam-logam lainnya.2 . Baja karbon :- Baja karbon rendah 0,08-0,35 %C | 0,25-1,50 %Mn- Baja karbon sedang 0,35-0,50 %C plus | 0,25-0,30 %Si- Baja karbon tinggi 0,55-1,7 %C | 0,04 %P (maks)| 0,05 %S (maks)

3. Baja paduan :- Baja paduan rendah - Seperti pada baja karbon rendah +unsur-unsur pemadu kurang dari 4 %seperti :Cr, Ni, Mo, Cu, Al, Ti, V, Nb, B, W dll.- Baja paduan medium - Seperti pada baja paduan rendah tetapi jumlah unsur-unsur pemadu diatas 4%.4. Baja Spesial :- Baja stainless : a. Feritik (12-30 %Cr dan kadar karbon rendah)b. Martensitik (12-17 %Cr dan 0,1-1,0 %C)c. Austenitik (17-25 %Cr dan 8-20% Ni)d. Duplek (23-30 %Cr, 2,5-7 %Ni, plus unsur Ti dan Mo) e. Presipitasi (seperti pada austenitik, plu elemen pemadu seperti : Cu, Ti, Al, Mo, Nb atau N)- Baja perkakas General purpose steelsDie steelsHigh speed steels (0,85-1,25 %C, 1,50-20%W, 4-9,5 %Mo, 3-4,5 %Cr, 1-4 %V, 5-12 %Co)___________________________________________________________________

Besi adalah logam yang memiliki banyak manfaat bagi kehidupan manusia di bumi. Tidak dapat dibayangkan apabila manusia modern sekarang ini belum/tidak bisa memanfaatkannya, mungkin umat manusia masih berada di jaman batu.Pemanfaatan logam besi sangatlah luas bila dibandingkan dengan pemanfaatan dari logam-logam yang lain. Kita dapat dengan mudah melihat disekeliling kita banyak perabotan, alat2 pertukangan, alat transportasi dan bahkan pada rumah / gedung pun menggunakan besi baja sebagai tiang2 penahannya.Logam besi disamping karena kelimpahannya yang cukup banyak dialam, adalah merupakan salah satu logam yang paling reaktif dan paling vital bagi mahluk hidup. Dalam system peredaran darah, dengan kadar tertentu besi berada dalam sel darah merah (Erythrocyte) dan bertugas untuk mengikat Oksigen ( O2) yang sangat penting bagi proses pembakaran yang terjadi dalam sel2 tubuh.Logam-logam yang banyak ditemukan dalam kehidupan kita sehari-hari, secara umum mempunyai sifat-sifat dapat mengkilat, dapat mengantar kalor dan listrik, berwarna putih seperti perak (kecualitembagaberwarna kemerah-merahan dan emas berwarna kuning). Logam-logam tersebut mempunyai kekerasan yang berbeda-beda mulai dari lunak sekali (natriumdan kalium) sampai keras sekali (seperti, chromdll.) sementara raksa berbentuk cair. Menurut massa jenisnya logam digolongkan atas logam berat (yang massa jenisnya diatas 5) dan logam ringan (yang massa jenisnya kurang dari 5).Ditinjau dari sifat kimianya logam-logam mempunyai oksida-oksida pembentuk basa dan berdasarkan sifat-sifat logam terhadap oksida ini logam-logam tersebut dapat digolongkan menjadi; Logam Mulia, yaitu logam yang tidak dapat mengalami oksida, misalnya; Au, Pt, Ag dan Hg. Logam setengah mulia, yaitu logam yang agak sukar teroksida, misalnya Cu. Logam tidak Mulia, yaitu logam-logam yang dalam keadaan biasa dan pada perubahan temperatur mudah teroksidasi, misalnya K, Na, Mg, Ca, Al, Zn, Fe, Sn, Pb dll.Sumber Logam (source of metal) adalah bijih-bijih logam yang diperoleh dari penambangan biasanya masih bercampur dengan bahanbahan ikutan lainnya. Prosentase berat dari unsur-unsur yang terkandung didalam bijih-bijih ini bergantung pada kedalaman lapisan tanah dari mana bijih tersebut diperoleh, misalnya untuk lapisan tanah dengan kedalaman 16 Km. akan diporoleh bijih-bijih dengan 46,59 % Oksigen,27,72 %Silikondan selebihnya unsur lain termasuk logam-logam.Logam-logam yang terdapat pada bijih-bijih ini biasanya masih dalam keadaan terikat dengan unsur-unsur lain (berupa senyawa), misalnya Berupa oksida-oksida (untuk bijih-bijih Fe, Mn, Cr, Sn dll.) Berupa karbonat-karbonat (untuk bijih-bijih Zn, Cu, Fe dll.) Berupa sulfida (untuk bijih-bijih Pb, Zn, Cu dll.),

BAB IITINJAUAN PUSTAKAAtombesi biasa mempunyai 56 ganda jisim atomhidrogenbiasa. Besi adalah logam paling banyak, dan dipercayai unsur kimia kesepuluh paling banyak di alam sejagat. Besi juga merupakan unsur paling banyak (menurut jisim, 34.6%) membentukBumi; penumpuan besi pada lapisan berlainan di Bumi berbeza antara tinggi peratusannya pada lapisan dalam sehingga 5% pada kerak bumi; terdapat kemungkinan bahawa teras dalam Bumi mengandungi hablur besi tunggal walaupun ia berkemungkinan sebatian besi dannikel; jumlah besar besi dalam Bumi dijangka menyumbang kepadamedan magnet Bumi. Simbolnya adalah Fe ringkasan kepada ferrum, perkataanLatinbagi besi.Besi adalah logam yang dihasilkan dari bijih besi, dan jarang dijumpai dalam keadaan unsur bebas. Untuk mendapatkan unsur besi, campuran lain mesti disingkir melaluipengurangan kimia. Besi digunakan dalam penghasilanbesi waja, yang bukannya unsur tetapialoi, sebatian logam berlainan (dan sebahagian bukan-logam, terutamanyakarbon).Nukleus besi adalah antara nukleus-nukleus yang mempunyai tenaga pengikat tertinggi per nukleon, dan hanya diatasi oleh isotop nikel62Ni. Nukleid stabil yang paling banyak di dalam alam semesta adalah56Fe. Ini merupakan hasil daripada pelakuran nuklear pada bintang. Walaupun perolehan tenaga yang lebih tinggi boleh didapati dengan mensintesis62Ni, namun proses ini tidak digemari kerana keadaan yang kurang sesuai pada bintang-bintang. Apabila bintang gergasi mengecut pada penghujung hayatnya, tekanan dalaman dan suhu akan meningkat, membolehkan bintang seterusnya menghasilkan unsur yang lebih berat, walaupun keadaan ini adalah kurang stabil berbanding dengan unsur-unsur pada sekitar nombor jisim 60 ("kumpulan besi"). Ini menjurus kepada berlakunyasupernova.Model kosmologi dengan alam sejagat terbuka meramalkan bahawa terdapatnya fasa di mana semua benda akan bertukar menjadi besi, hasil daripada tindak balas pembelahan dan pelakuran yang perlahan.Adapun jenis-jenis logam besi antara lain:a.Besi Tuang Komposisinya yaitu campuran besi dan karbon. Kadar karbon sekitar 4%, sifatnya rapuh tidak dapat ditempa, baik untuk dituang, liat dalam pemadatan, lemah dalam tegangan. Digunakan untuk membuat alas mesin, meja perata, badan ragum, bagian-bagian mesin bubut, blok silinder, dan cincin torak.b.Besi Tempa Komposisi besi tempa terdiri dari 99% besi murni, sifat dapat ditempa, liat, dan tidak dapat dituang. Besi tempa antara lain dapat digunakan untuk membuat rantai jangkar, kait keran, dan landasan kerja pelat.c.Baja Lunak Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,1%-0,3%, mempunyai sifat dapat ditempa dan liat. Digunakan untuk membuat mur, sekrup, pipa, dan keperluan umum dalam pembangunan.d.Baja Karbon Sedang Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,4%-0,6%. Sifat lebih kenyal daripada yang keras. Digunakan untuk membuat benda kerja tempa berat, poros, dan rel baja.e.Baja Karbon Tinggi Komposisi campuran besi dan karbon, kadar karbon 0,7%-1,5%. Sifat dapat ditempa, dapat disepuh keras, dan dimudakan. Digunakan untuk membuat kikir, pahat, gergaji, tap, stempel, dan alat mesin bubut.f.Baja Karbon Tinggi dengan Campuran Komposisi baja karbon tinggi ditambah nikel atau kobalt, khrom, atau tungsten. Sifat rapuh, tahan suhu tinggi tanpa kehilangan kekerasan, dapat disepuh keras, dan dimudakan.Digunakan untuk membuat mesin bubut dan alat-alat mesin.

BAB IIIPROSES PEMBUATAN3.1 BAHAN BAKUSecara umum logam bisa dibedakan atas dua yaitu : logam- logam besi (ferous) dan logam-logam bukan besi (non feorus). Sesuai dengan namanya logam-logam besi adalah logam atau paduan yang mengandung besi sebagai unsur utamanya, sedangkan logam-logam bukan besi adalah logam yang tidak atau sedikit sekali mengandung besi. Logam-logam besi terdiri atas :- besi tuang (cast iron)- baja karbon (carbon steel)- baja paduan (alloy steel)- baja spesial (specialty steel)Keempat kelompok besi diatas terbagi lagi atas pengelompokan yang lebih kecil yang diperlihatkan pada tabel 1. Untuk logam bukan besi contohnya adalah logam dan paduan seperti : aluminium, tembaga, timah, emas, magnesium dsb.Tabel 1: Pembagian Paduan Besi dan Baja Menurut Komposisinya.______________________________________________________________________ No. Paduan besi dan Baja Komposisi kimia (dalam %)____________________________________________________________________1. Besi tuang 2-4 %C, 1-3 %Si, 0,80 %Mn (maks) 0,10 %P (maks), 0,05% S (maks).- Besi tuang kelabu Disamping terdapat perbedaan yang kecil- Besi tuang putih dari segi komposisi, perbedaan sifat-sifat- Besi tuang noduler besi tuang ditentukan oleh struktur mikro karena proses pembuatan atau karena proses perlakuan panas.- Besi tuang paduan Unsur-unsur pemadu : Cr, Ni, Mo, Al atau logam-logam lainnya.2. Baja karbon :- Baja karbon rendah 0,08-0,35 %C | 0,25-1,50 %Mn- Baja karbon sedang 0,35-0,50 %C plus | 0,25-0,30 %Si- Baja karbon tinggi 0,55-1,7 %C | 0,04 %P (maks)| 0,05 %S (maks)

3. Baja paduan :- Baja paduan rendah - Seperti pada baja karbon rendah +unsur-unsur pemadu kurang dari 4 %seperti :Cr, Ni, Mo, Cu, Al, Ti, V, Nb, B, W dll.- Baja paduan medium - Seperti pada baja paduan rendah tetapi jumlah unsur-unsur pemadu diatas 4%.4. Baja Spesial :- Baja stainless : a. Feritik (12-30 %Cr dan kadar karbon rendah)b. Martensitik (12-17 %Cr dan 0,1-1,0 %C)c. Austenitik (17-25 %Cr dan 8-20% Ni)d. Duplek (23-30 %Cr, 2,5-7 %Ni, plus unsur Ti dan Mo)e. Presipitasi (seperti pada austenitik, plus elemen pemadu seperti : Cu, Ti, Al, Mo, Nb atau N)- Baja perkakas General purpose steelsDie steelsHigh speed steels (0,85-1,25 %C, 1,50-20%W, 4-9,5 %Mo, 3-4,5 %Cr, 1-4 %V, 5-12 %Co)_______________________________________________________________

3.2 CARA MENDAPATKANBahan baku awal dalam pembuatan besi dan baja adalah biji besi (iron core). Biji besi yang didapatkan dari alam umumnya merupakan senyawa besi dengan oksigen seperti hematite (Fe2 O 3 ); magnetite (Fe 3 O 4 ); limonite (Fe 2 O 3 ); atau siderite (Fe 2 CO 3 ). Pembentukan senyawa besi oksida tersebut sebagai proses alam yang terjadi selama beribu-ribu tahun. Kandungan senyawa besi dibumi ini mencapai 5 % dari seluruh kerak bumi ini. Penambangan biji besi tergantung keadaan dimana biji besi tersebut ditemukan. Jika biji besi ada di permukaan bumi maka penambangan dilakukan dipermukaan bumi (open-pit mining), dan jika biji besi berada didalam tanah maka penambangan dilakukan dibawah tanah (underground mining). Karena biji besi didapatkan dalam bentuk senyawa dan bercampur dengan kotoran-kotoran lainnya maka sebelum dilakukan peleburan biji besi tersebut terlebih dahulu harus dilakukan pemurnian untuk mendapatkan konsentrasi biji yang lebih tinggi (25 - 40%). Proses pemurnian ini dilakukan dengan metode :crushing, screening, danwashing(pencucian). Untuk meningkatkan kemurnian menjadi lebih tinggi (60 - 65%) serta memudahkan dalam penanganan berikutnya, dilakukan proses agglomerasi dengan langkah-langkah sebagai berikut :- Biji besi dihancurkan menjadi partikel-partikel halus (serbuk).- Partikel-partikel biji besi kemudian dipisahkan dari kotoran- kotoran dengan cara pemisahan magnet (magnetic separator) atau metode lainnya.- Serbuk biji besi selanjutnya dibentuk menjadi pellet berupa bola-bola kecil berdiameter antara 12,5 - 20 mm.- Terakhir, pellet biji besi dipanaskan melalui proses sinter/pemanasan hingga temperatur 1300 C agar pellet tersebut menjadi keras dan kuat sehingga tidak mudah rontok.

3.3 REAKSI

3.3.1 Proses Reduksi

Tujuan proses reduksi adalah untuk menghilangkan ikatan oksigen dari biji besi. Proses reduksi ini memerlukan gas reduktor seperti hidrogen atau gas karbon monoksida (CO).Proses reduksi ini ada 2 macam yaitu proses reduksi langsung dan proses reduksi tidak langsung.a. Proses Reduksi LangsungProses ini biasanya digunakan untuk merubah pellet menjadi besi spons (sponge iron) atau sering disebut: besi hasil reduksi langsung (direct reduced iron). Gas reduktor yang dipakai biasanya berupa gas hidrogen atau gas CO yang dapat dihasilkan melalui pemanasan gas alam cair (LNG) dengan uap air didalam suatu reaktor yaitu melalui reaksi kimia berikut :CH4 + H 2 O CO + 3H 2(gas hidro (uap air- (gas reduktor)karbon) panas)Dengan menggunakan gas CO atau hidrogen dari persamaan diatas maka proses reduksi terhadap pellet biji besi dapat dicapai melalui reaksi kimia berikut ini :Fe2 O 3 + 3H 2 2Fe + 3H 2 O(pellet) (gas hidrogen) (Besi- (uap air) spons)atau

Fe2 O 3 + 3CO 2Fe + 3CO 2

b. Proses Reduksi Tidak LangsungProses ini dilakukan dengan menggunakan tungku pelebur yang disebut juga tanur tinggi (blast furnace). Sketsa tanur tinggi diperlihatkan pada gambar 4. Biji besi hasil penambangan dimasukkan ke dalam tanur tinggi tersebut dan didalam tanur tinggi dilakukan proses reduksi tidak langsung yang cara kerjanya sebagai berikut : Bahan bakar yang digunakan untuk tanur tinggi ini adalah batu bara yang telah dikeringkan (kokas). Kokas dengan kandungan karbon (C) diatas 80%, tidak hanya berfungsi sebagai bahan bakar, tetapi juga berfungis sebagai pembentuk gas CO yang berfungsi sebagai reduktor. Untuk menimbulkan proses pembakaran maka ke dalam tanur tersebut ditiupkan udara dengan menggunakan blower sehingga terjadi proses oksidasi sebagai berikut :

2C + O2 2CO + PanasREAKSI KIMIA Besi(III) klorida merupakanasam Lewisyang relatif kuat, dan bereaksi membentukadductdenganbasa-basa Lewis. Contohnya adalah reaksi dengantrifenilfosfin oksida, membentukadductFeCl3(OPPh3)2dimana Ph =fenil. Besi(III) klorida bereaksi dengangaramklorida lainnya membentukiontetrahedralFeCl4yang berwarna kuning. Garam-garam dari FeCl4dalamasam kloridadapat diekstraksikan kedietil eter. Jika dipanaskan bersamabesi(III) oksidapada temperatur 350C, besi (III) klorida membentukbesi oksiklorida, sebuah padatan berlapis.FeCl3+ Fe2O3 3FeOCl Dalam suasanabasa,alkoksidadarilogam alkalibereaksi membentukkompleksdimer2 FeCl3+ 6C2H5OH+ 6 NH3 (Fe(OC2H5)3)2+ 6NH4Cl Besi(III) klorida bereaksi dengan cepat terhadapoksalatmembentuk kompleks [Fe(C2O4)3]3. Garam-garamkarboksilatlainnya juga membentuk kompleks, sepertisitratdantartarat Besi(III) klorida adalah agenoksidatoryang sedang, mampu mengoksidasitembaga(I) kloridato menjaditembaga(II) klorida.Agen pereduksi sepertihidrazindapat mengubah besi(III) klorida menjadikompleksdari besi(II)

3.4 PROSES / DIAGRAM ALIRTeknologi Pengolahan LogamProses pengolahan logam secara garis besar diperlihatkan pada gambar diagram. Dari gambar tersebut proses pengolahan logam dibagi atas 3 bagian pokok yaitu :1. Industri hulu : industri yang mengolah bahan tambang berupa biji logam menjadi logam dasar melalui proses pemurnian dan proses reduksi/peleburan.2. Industri antara : industri yang mengolah logam dasar baik yang berbentuk ingot primer atau masih berupa logam cair menjadi produk antara sepertibillet, slab, bloom, rodatau ingot paduan untuk industri pengecoran.3. Industri hilir : industri yang mengolah lebih lanjut produk industri antara menjadi produk setengah jadi dan selanjutnya melalui proses pabrikasi dan pengerjaan akhir menjadi produk jadi.

BAB IVKEGUNAANBesi merupakan logam paling biasa digunakan di antara semua logam, iaitu merangkumi sebanyak 95 peratus daripada semua tan logam yang dihasilkan di seluruh dunia. Gabungan harganya yang murah dengan kekuatannya menjadikan ia amat diperlukan, terutamanya dalam penggunaan sepertikereta,badan kapalbagikapalbesar, dan komponen struktur bagi bangunan. Besi waja merupakan aloi besi paling dikenali, dan sebahagian dari bentuk yang dibentuk oleh besi termasuk: Besi mentah atauPig ironyang mengandungi 4% 5% karbon dengan sejumlah bendasing sepertibelerang,silikondanfosforus. Kepentingannya adalah ia merupakan perantaraan daripadabijih besikepadabesi tuangdanbesi waja. Besi tuang (Cast iron)mengandungi 2% 3.5%karbondan sejumlah kecilmangan. Bendasing yang terdapat di dalam besi mentah yang dapat memberikan kesan buruk kepada sifat bahan, seperti belerang dan fosforus, telah dikurangkan kepada tahap boleh diterima. Ia mempunyai takat lebur pada julat 14201470 K, yang lebih rendah berbanding dua komponen utamanya, dan menjadikannya hasil pertama yang melebur apabila karbon dan besi dipanaskan serentak. Sifat mekanikalnya berubah-ubah, bergantung kepada bentukkarbonyang diterap ke dalam aloi. Besi tuang 'putih' mengandungi karbon dalam bentukcementite, atau besi karbida. Sebatian keras dan rapuh ini mendominasi sifat-sifat utama besi tuang 'putih', menyebabkannya keras, tetapi tidak tahan kejutan. Dalam besi tuang 'kelabu', karbon hadir dalam bentuk serpihan halusgrafit, dan ini juga menyebabkan bahan menjadi rapuh kerana ciri-ciri grafit yang mempunyai pinggir-pinggir tajam yang merupakan kawasan tegasan tinggi. Jenis besi kelabu yang baru, yang dinamakan 'besi mulur', adalah dicampur dengan kandungan surih magnesium untuk mengubah bentuk grafit menjadi sferoid, atau nodul, lantas meningkatkan ketegaran dan kekuatan besi. Besi karbonmengandungi antara 0.5% dan 1.5%karbon, dengan sejumlah kecilmangan,belerang,fosforus, dansilikon. Besi tempa (Wrought iron)mengandungi kurang daripada 0.5% karbon. Ia keras, mudah lentur, dan tidak mudah dilakurkan berbanding dengan besi mentah. Ia mempunyai sejumlah kecil karbon, beberapa persepuluh peratus. Jika ditajamkan menjadi tirus, ia cepat kehilangan ketajamannya. Besi aloi (Alloy steel)mengandungi kandungan karbon yang berubah-ubah dan juga logam-logam lain, sepertikromium,vanadium,molibdenum,nikel,tungstendsb. Besi oksida (III)digunakan dalam penghasilanstoran magnetikdalam komputer. Ia sering dicampurkan dengan bahan lain, dan mengekalkan ciri-ciri mereka dalam larutan.

BAB VPENUTUP5.1 KESIMPULAN

mungkin bisa disimpulkan sendiri hoho XD

DAFTAR PUSTAKA

-Hari Amanto dan Daryanto,Ilmu Bahan, Cetakan Kedua, PT. Bumi Aksara, Jakarta, 2003.-www.dinomarket.com-Proses Produksi Universitas Darma Persada Jakarta-Singh G 1979 material of contructions standaart book service, Delh

Sumber : http://amna-ika.blogspot.com/2012/03/bahan-konstruksi-kimia-logam-besi.html diakses tanggal 1 maret 2014 pukul 23:53