LOGAM BESI DAN PADUANNYAADRIAN NUGRAHA PAZHARI HARAHAPNUR KHAIRIATIZULKARNAEN S

PENGERTIANLogam dan paduan berbasis besi adalah salah satu jenis bahan yang paling banyak dan luas aplikasinya di bidang rekayasa. Paduan berbasis besi (ferrous alloy) yang paling banyak digunakan untuk aplikasi rekayasa adalah paduan besi-karbon dengan kandungan karbon tertentu beserta unsur-unsur paduan lainya. Keberadaan unsur karbon di dalam larutan padat Fe memiliki pengaruh yang signifikan terhadap peningkatan sifat-sifat mekanik logam besi. Penambahan karbon dan unsur-unsur paduan lain pada kadar yang lebih tinggi sangat penting di dalam mendesain dan merekayasa sifat-sifat mekaniknya.

BESIBesi (iron) adalah logam unsur kimia dengan simbol Fe (Latin: zat besi) dan nomor atom 26..Besi adalah grup 8dan periode 4 elemen dan karena itu digolong kan sebagai logam transisi. Besi dan besi paduan (baja) adalah yang paling umum logam dan yang paling umum ferromagnetic material dalam penggunaan sehari-hari.

Permukaan besi keperakan berkilau dan berwarna abu-abu, tapi jika teroksidasi di udara akan membentuk merah atau cokelat lapisan besi oksida atau karat. Besi murni memiliki kristal tunggal yang sangat lembutv(lebih lembut dari aluminium),dan penambahan jumlah menit pengotor, seperti karbon, secara signifikan memperkuat mereka. Paduan besi dengan tepat dari logam lain dan karbon menghasilkan baja, yang dapat 1000 kali lebih keras daripada besi murni.

SENYAWA BESI

Besi (III) arsenate (FeAsO 4) digunakan dalam insektisida. Besi (III) klorida (FeCl 3) digunakan dalam air pemurnian dan pengolahan limbah, dalam mencelup kain, sebagai agen pewarna pada cat, sebagai aditif dalam pakan ternak.Besi (III) kromat (Fe 2 (CrO 4) 3) adalah pigmen kuning untuk cat dan keramik. Besi (III) hidroksida (Fe (OH) 3) adalah cokelat digunakan sebagai pigmen untuk karet dan dalam pemurnian air sistem. Besi (III) fosfat (FePO 4) digunakan dalam pupuk dan sebagai aditif dalam makanan hewan dan manusia. Besi (II) glukonat (Fe (C 6 H 11 O 7) 2) digunakan sebagai suplemen makanan dalam pil besi.Besi (II) oxalate (FEC 2 O 4) digunakan sebagai pigmen kuning untuk cat, plasti, gelas dan keramik.Besi (II) sulfat (FeSO 4) digunakan dalam pemurnian air dan sistem pengolahan limbah, sebagai katalis dalam produksi amonia, sebagai bahan pupuk, herbisida, dan lumut pembunuh, sebagai aditif dalam pakan ternak, di pengawet kayu, dan sebagai tambahan untuk tepung untuk meningkatkan kadar zat besi gizi.

KARAKTERISTIK

Besi murni adalah logam tetapi jarang ditemukan pada permukaan bumi karena mudah teroksidasi oleh oksigen. Dalam rangka untuk memperoleh logam besi, oksigen harus disingkirkan dari alami bijih oleh kimia pengurangan - terutama dari bijih besi (Fe 2 O 3) dengan karbon pada temperatur tinggi. Sifat-sifat besi dapat dimodifikasi dengan paduan itu dengan berbagai logam lainnya (dan beberapa non-logam, terutama karbon dan silikon) untuk membentuk baja.

BAJA KARBON (CARBON STEEL)

Salah satu jenis logam paduan besi karbon terpenting dengan prosentase berat karbon hingga 2,11%.Baja karbon diklasifikasikan menjadi baja karbon :

rendah (% wt C

Jika penambahan elemen-elemen lain selain karbon untuk tujuan-tujuan tertentu cukup signifikan, maka baja diklasifikasikan sebagai baja paduan (alloy steel) atau baja paduan rendah (low alloy steel). Jenis baja lainnya yang cukup penting adalah baja perkakas (tool steel) dan baja nirkarat (stainless steel).

BAJA KARBON RENDAHDiproduksi dalam jumlah terbesar dibandingkan baja paduan. Karbon hadir dalam paduan ini terbatas, dan tidak cukup untuk memperkuat bahan. Mereka mikrostruktur dari ferit, perlit, dan paduan ini dengan demikian disebut baja relatif lunak. Aplikasi khas paduan ini meliputi: struktural bentuk, seperti kaleng-kaleng.

BAJA KARBON MENENGAHLebih kuat daripada baja karbon rendah. Namun kurang ulet dari baja karbon rendah. Paduan ini dapat diperlakukan panas untuk meningkatkan kekuatan. Biasa siklus perlakuan panas terdiri dari austenitizing, pendinginan, dan penemperan pada kondisi yang cocok untuk mendapatkan kekerasan yang diperlukan. Aplikasi khas meliputi: rel & roda, roda gigi, lainnya bagian mesin yang mungkin memerlukan kombinasi yang baik kekuatan dan ketangguhan.

BAJA KARBON TINGGIIni terkuat dan terberat dari baja karbon, dan tentu saja keuletan mereka sangat terbatas. Mereka memiliki ketahanan aus sangat tinggi, dan mampu menahan tajam. Jadi ini digunakan untuk aplikasi alat seperti pisau, pisau, gergaji besi

DIAGRAM FE-FE3C

Diagram kesetimbangan fasa Fe-Fe3C adalah alat penting untuk memahami struktur mikro dan sifat-sifat baja karbon, suatu jenis logam paduan besi (Fe) dan karbon (C). Pada kadar karbon lebih dari 0,05% akan terbentuk endapan karbon dalam bentuk hard intermetallic stoichiometric compound (Fe3C) yang dikenal sebagai cementite atau carbide. Pada Fe murni, misalnya, alpha-ferrite akan berubah menjadi gamma-austenite saat dipanaskan melewati temperature 910oC.

LANJUTANPada 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.

KOMPOSISI FASA DARI PADUAN BESI-KARBON PADA TEMPERATUR RUANGHypoeutectoid baja (karbon konten 0-0,83%) terdiri dari primer (proeutectoid) ferit (menurut kurva A3) dan perlit.

Eutektoid baja (kandungan karbon 0,83%) seluruhnya terdiri dari perlit.

baja (konten karbon 0,83-2,06%) terdiri dari primer (proeutectoid) sementit (menurut kurva A CM) dan perlit.

LANJUTAN Besi cor (konten karbon dari 2,06% menjadi 4,3%) terdiri dari proeutectoid sementit C 2 dikeluarkan dari austenit sesuai dengan kurva A CM, perlit dan ditransformasikan ledeburite (ledeburite di mana ditransformasikan austenit menjadi perlit).

PROSES PEMBUATAN BAJAProses 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

LANJUTANProses 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.

LANJUTANOksida 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 + COSelama proses berlangsung (sekitar 22 menit), terjadi penurunan kadar karbon dan unsur-unsur pengotor lain seperti P, S, Mn, dalam jumlah yang signifikan.