Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 1.Pembuatan Besi Kasar dan Baja A.Tujuan Pembelajaran Siswa dapat memahami, menjelaskan & mengidentifikasi proses pembuatan besi kasar dan baja. Langkah kerja : -Siswa memahami tentang teori proses pembuatan besi kasar -Siswa dapat menjelaskan proses pembuatan besi kasar -Siswa dapat mengidentifikasi proses pembuatan besi kasar B.Proses Pengolahan Biji Besi Dan Persiapan Dalam Tanur Tinggi. Didalam perut bumi tempat kita tinggal ternyata banyak sekali mengandung zat-zat yang berguna untuk keperluan hidup kita sehari-hari, misalnya minyak tanah, bensin, solardanlain-lainnyayangdisebutminyakbumi.Disampingitujugaterdapatunsur-unsurkimiayangbergunabagimanusiasepertibijihbesi,nikel,tembaga,uranium, titanium, timah dan masih banyak lagi, beserta mineral dan batu-batuan. Salah satu zat yang terdapat di dalam bumi yang sangat berguna bagi manusia ialah air dengan rumus kimianya H2O, sebab tanpa air manusia sukar sekali mempertahankan kehidupannya. Mineraladalahsuatubahanyangbanyakterdapatdidalambumi,yang mempunyaibentukdanciri-cirikhusussertamempunyaisusunankimiayangtetap. Sedangkanbatu-batuanmerupakangabunganantaraduamacamataulebihmineral-mineral dan tidak mempunyai susunan kimia yang tetap. Bijihialahmineralataubatu-batuanyangmengandungsatumacamatau beberapamacamlogamdalamprosentaseyangcukupbanyakuntukdijadikanbahan tambang.Banyaknyalogamyangterkandungdalambijihituberbeda-beda.Logam dalamkeadaanmurnijarangsekaliterdapatdidalambumi,kebanyakanmerupakan senyawa-senyawaoksida,sulfida,karbonat,dansulfatyangmerupakanbijihlogam yang perlu diproses menjadi bahan logam yang bermanfaat bagi manusia. a)Macam-macam bijih besi. 1)Oksida-oksida besi, contoh nya: -Ferri Oksida (32O Fe) atau disebut: hematit. KandunganBesi nya= 69,94 %,Oksigen nya = 30,06 % Warna nya: merah dan tidak mengandung air-Ferro Oksida( )43O Fe atau disebut: magnetit KandunganBesi nya= 72,4 %,Oksigen nya = 27,6 % Warna nya abu-abu sampai dengan ke cokelat-cokelat an, Mempunyaisifat kemagnitan. -( )32O F OH O Fe e disebut juga: limanit Limanit ini disebut juga Ferro Oksida yang ada mengandung air. KandunganBesi nya =(60 65) %,Oksigen nya =(8 20) %, Sisa nya= Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 air ( O H2), Warna: cokelat - 2O HFe disebut juga: goethite KandunganBesi nya = 62,9 %, Oksigen nya= 27, 0 %, Sisa nya=air,Bentuknyakristalatausepertijarum. Warna:kuning, merah atau cokelat. -( ) OH O Fe disebut juga: lepidoerosite Bijih besi ini merupakan bentuk lain atau variasi dari goethite. -( )2 2OH O Fedisebut juga: turgite Bijih besi ini merupakan bentuk lain atau variasi dari limanite2) Karbonat-karbonat besi, contoh nya: - 3CO Fe disebut juga: sederit KandunganBesi nya= 48,2 %, Karbonat nya= 50,8 % Bentuk nya seperti kristal dan berlumpur.Mengandung unsur-unsur lain, seperti: gM , nM , aC , oC3)Sulfida-sulfida besi, contoh nya: - Magnetik pyriteKandunganBesi nya = 69,4 %,Sulfur nya = 30,6 % -Marcasite, atau disebut bijih besi bersifat putih KandunganBesi nya = 46,6 %, Sulfur nya = 39,4 % Macam bijih besi ini, biasanya merupakan hasil sampingan daripenambangan:u i u nA N C Z , , , , perak atau sulfur (belerang). -Pyrite lythos KandunganBesi nya= 46,6 %,Sulfur nya= 53,4 % , warna nya:kuning. b)Terjadinya bijih besi Secara umum dapat dikatakan, bijih besi terjadi akibat fraksinasi kristalisasi yang kemudianmengalamiperiodependinginan,ataujugasedimentasiyangterbentuk karenaadanyaproseserosi,desintegrasi,transportasi,dll.Ataubahkankarena oksidasi pada cairan kimia (solvent). Namun secara ringkas, dapat dikatakan: - Karena proses geologi dan terjadi akibat pembagian geografis - Terjadi sekitar 25 juta tahun yang lalu - Hanyaterdapatdibeberapatempatdidunia,seperti:India,Australiadan Amerika - Depositnyamempunyaikedalamanyangber-variasi,daribeberapameter hingga beberapa ratus meter di bawah permukaan tanah. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Gambar 1. Proses produksi biji besi hingga menjadi besi siap pakai c)Cara pengolahan bijih besi. Teknologipengolahanbijihbesidisiniadalahpengolahanbijihbesidarihasil tambang yang masih kotor dan tidak teratur bentuk nya, hingga menjadi bersih dan teratur, sehingga siap untuk di olah lebih lanjut. Teknik-teknik pengolahan bijih besi tersebut adalah sbb: -Pemecahan (Crushing) -Gerinda (Grinding) -Pencucian (Washing) -Gaya berat (Gravity method) -Pemisahan secara magnetik (Magnetic Separation) -Pembuihan dan pengapungan (Froth floatation) -Pemisahansecaraelektrostatikbertegangantinggi(Electroststic/hightension separation) -Pemisahansecaramagnetisdengantemperaturrendah(Lowtemperature magnetizing separation) -Menghilangkan zat cair dan dikeringkan (Dewatering and drying) -Pengumpulan/penggumpalan.

d)Penjelasan Cara-Cara Pengolahan Bijih Besi 1)Pemecahan (Crushing) Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 -bijihbesihasiltambang,biasanyamasihberbentukbonglahan-bongkahan besar, yakni antara 300 400 2mm-untuk keperluan tanur tinggidi perlukan ukuran bijih besi antara 10 30 s/d50 2mm ,olehsebabitubongkahan-bongkahantadiperludipecah-pecahsehinggamempunyaiukuranyangkecildanseragam.Mesinnya: Jaw Crusher dan atau Gyratory Crusher.- agar ukuran nya seragam, maka digunakan ayakan (saringan). 2) Grinda (Grinding) -adakalanya, bijih besi magnetit masih mengandung tanah, ada yang basah adapulayangkeringdansedikitbercampurdengankotoran-kotoranlain nya. -gunamemisahkanantarabijihbesidankotoran-kotorantersebut, digunakan mesin:Ball mill dan atau Rod mill 3)Pencucian (Washing) -bijih besi yang mengandung tanah liat dan kotoran-kotoran lain nya, dicuci denganmenggunakanmesinpencuciberbentuksilindrismaupunkonis, yang dilengkapi oleh alat pengangkat. -kotoran-kotoran halus akan tertinggal dan yang telah tercuci disaring dalam keadaanbasahmenggunakansaringansusunyangbergetar,makaakan diperoleh bijih besi yang bersih.4)Gaya berat (Gravity method) -denganmemanfaatkanbedaberatjenisdaribahan-bahanhasiltambang, maka akan dapat diperoleh bijih besi yang bersih -pralatan-peralatan yang sering dipakai adalah: -jigging; untuk bijih besi dengan ukuran0,5 25 mm -hampherey spiral; untuk bijih besi dengan ukuran0,1 0,5 mm -shaking tabel; untuk bijih besi dengan ukuran0,1 1,5 mm -cyclone; untuk menghilangkan kotoran-kotoran yang sangat halus. 5)Pemisahan secara magnetik (Magnetic separation) -mineral-mineraldengankemagnitanyangbesar(contoh:bijihbesi magnetit), dapat dipisahkan dengan mineral non-magnetic separation -Untukkemagnitanyanglemah,digunakanhighdensitydrymagnetic separation 6) Pembuihan dan pengapungan (Froth floatation) -Untukbijih-bijihbesiyangkemagnitannyasangatlemah/rendah,dapat menggunakan cara pengapungan -pH dari bahan yang di apungkan dapat diperlemah/diperkecil dengan cara menambahkanasamataualkali(tergantungdaribahanyangdi apungkan). 7)Pemisahansecaraelektrostatikbertegangantinggi(Electrostatic/hightension separation) Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 -Elektrostatikataupemisahandengantegangantinggidipakaiuntuk meningkatkanmutudarikonsentrat-konsentratyanghalusjugauntuk memisahkan bahan-bahan yang tidak di inginkan. 8)Pemisahansecaramagnetisdgntemp.rendah(Lowtemperaturemagnetizing separation) -teknikinibiasanyadipakaiuntukbijih-bijihbesiyanghalusdannon-magnetikatauyang magnetiknyarendahserta menandungoksida-oksida hidrat dan kadang-kadang siderite -sebuahalatpemanggang(pemanas)ditempatkanpersisdibawahalat utama,gunamemisahkanbahan-bahanyangnon-magnitdenganyang magnetis serta bahan-bahan lain yang tidak di inginkan 9)Menghilangkan zat cair dan dikeringkan (Dewatering and drying) -bijih besi yang butiran-butiran nya sangat halus di dalam suatu konsentrat, diberiair,kemudiandimampatkankedalammesinpemampatdan kemudian dikeringkan. 10)Pengumpulan atau penggumpalan (Stockage) Bijihbesidaritambangbiasanyamasihbercampurdenganpasir,tanah liat, dan batu-batuan dalam bongkah-bongkahan yang tidak sama besar. Untuk kelancaran proses pengolahan bijih besi, bongkah-bongkah tersebut dipecahkan denganmesinpemecah,kemudiandisortirantarabijihbesidanbatu-batuan ikutandengantromolmagnet.Pekerjaanselanjutnyaadalahmencucibijihbesi tersebutdanmengelompokkanmenurutbesarnya,bijih-bijihbesihalusdan butir-butir yang kecil diaglomir di dalam dapur sinter atau rol hingga berupa bola-bola yang dapat dipakai kembali sebagai isi dapur. Setelahbijihbesiitudipanggangdidalamdapurpanggangagarkeringdan unsur-unsur yang mudah menjadi gas keluar dari bijih kemudian dibawa ke dapur tinggi diolahmenjadibesikasar.Dapurtinggimempunyaibentukduabuahkerucutyang berdirisatudiatasyanglainpadaalasnya.Padabagianatasadalahtungkunyayang melebarkebawah,sehinggamuatannyadenganmudahmeluncurkebawahdantidak terjadikemacetan.Bagianbawahmelebarkeatasdenganmaksudagarmuatannya tetap berada di bagian ini. Dapur tinggi dibuat dari susunan batu tahan api yang diberi selubung baja pelat untukmemperkokohkonstruksinya.Dapurdiisidariatasdenganalatpengisi.Berturut-turutdimasukkankokas,bahantambahan(batukapur)danbijihbesi.Kokasadalah arangbatubarayaitubatubarayangsudahdidestilasikansecarakeringdan mengandungbelerangyangsangatrendahsekali.Kokasberfungsisebagaibahan bakarnyadanmembutuhkanzatasamyangbanyaksebagaipengembus.Agarproses dapatberjalandengancepatudarapengembusituperludipanaskanterlebihdahuludi dalam dapur pemanas udara. Proses pada dapur tinggi seperti dalam gambar 1. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Gambar 2. Proses dalam dapur tinggi. (Bagyo Sucahyo, 1999). Besi cair di dalam dapur tinggi, kemudian dicerat dan dituang menjadi besi kasar, dalambentukbalok-balokbesikasaryangdigunakansebagaibahanancuranuntuk pembuatanbesituang(didalamdapurkubah),ataudalamkeadaancairdipindahkan padabagianpembuatanbajadidalamkonvertorataudapurbajayanglain,misalnya dapur Siemen Martin. Batukapursebagaibahantambahangunanyauntukmengikatabukokasdan batu-batuikutanhinggamenjaditerakyangdenganmudahdapatdipisahkandaribesi kasar.Terakitusendirididalamprosesberfungsisebagaipelindungcairanbesikasar darioksidayangmungkinmengurangihasilyangdiperolehkarenaterbakarnyabesi kasarcairitu.Batukapur(CaCO3)teruraimengikatbatu-batuikutandanunsur-unsur lain. Karenabesikasarinimasihmengandungpersentasekarbonyangtinggi (tidakdapatlangsungdipakai),makahasildariTanurTinggiiniseringjugadisebut sebagai besi mentah, sebab besi kasar ini merupakan bahan baku dari tanur jenis lain,yangkemudiandiolahlebihlanjutagarpersentasekadarkarbonnyabisasesuai dengan yang diharapkan.-Kapasitas Tanur Tinggi adalah:(390 - 400) ton/hari, (80 - 100) ton/sekali tuang. -Bahan baku Tanur Tinggi adalah: Bijih besi, Kokas/Batu bara, Batu kapur. -Bahan baku ini, disusun ber lapis-lapi, dimulai dari Kokas, Bijih besi dan Batu kapur, dst. -Jenisbijihbesiyanglazimdigunakanadalahyang% eFnyabesardan% kotorankecil,Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 -Oleh karena itu: hematit, magnetit, siderit dan himosit, lebih di sukai. -Untuk mendapatkan/menghasilkan 1 (satu)tonbesikasar,maka sebuah tanur tinggi,memerlukan bahan-bahan sebagai berikut: -2 ton bijih besi - 0,8 ton kokas - 0,5 ton batu kapur - 4 ton~ 4000 3m udara panas -Kadar Karbon pig iron adalah antar (4,5 - 6) % -Tidaksemuajeniskokas,dapatdigunakansebagaibahanbaku(bakar)tanur tinggi, untuk itu ada beberapa syarat yang harus dipenuhi, antara lain: -harus cukup keras -semurni mungkin, kadar C nya harus cukup tinggi -ukuran nya harus homogen (seragam) -porosity (pori-pori) nya harus baik -bebas dari kotoran-kotoran yang dapat mengganggu proses pembakaran. e) Proses-proses yang terjadi di dalam Tanur Tinggi1)Udarapanas500Cdihembuskanmelaluituyerdanmembakarkokas, sehinggaterbentukkarbonmonoksida(CO),kemudianbereaksidenganbijih besi, akhirnya menghasil kan:besi + gas karbon dioksida( )2CO . 2)Dengan udara panas 500 C, dapat dihemat penggunaan kokas sekitar 30 %. 3)Batu kapur akan mengikat kotoran-kotoran didalam bijih besi, sehingga dengan demikian, batu kapur berfungsi sebagai fluks, hasilnya adalah terak cair. 4)Berat jenis terak cair ini lebih ringan dibandingkan dengan berat jenis besi cair, sehingga dengan demikian terak cair akan berada diatas besi cair. Terak cair ini kemudianakan di hisap keluar dari tanur tinggi secara bertahap. 5)Besicairmurni(tanpakotoran-kotoran)dialirkankedalamcetakansetiap5 sampai dengan 6 jam sekali. 6)Setiap1(satu)kgbesicairyangdihasilkan,jugamenghasilkanproduk sampingan berupa 0,5 kg terak cair dan sekitar 6 kg udara panas. 7)Setelah membeku, terak dapat digunakan sebagai bahan bangunan (campuran beton) atau sebagai bahan isolasi tahan panas. 8)Gaspanasyangdihasilkan,setelahdibersihkan(disaring),dapatdigunakan kembalisebagaipemanasmulatanurtinggi,atauuntukmenghasilkanenergi, dll. 9)Prosesyangterjadididalamtanurtinggidisebut:reduksitidaklangsung (indirect reduction) dan reaksi kimia yang berlangsung adalah sebagai berikut:

2 433CO O F CO O Fe e+ + untuk bijih besi magnetitatau

2 322CO O F CO O Fe e+ + untuk bijih besi hematitBahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 10) Biasanya71 bagian dari tanur tinggi di isi oleh kokas. f) Waktu yang diperlukan untuk menghasilkan besi kasar Berikut ini,akan disajikansebuah tabel yang menggambarkan berapa banyak waktu yangdibutuhkan untuk menghasilkan besi kasar (pig iron). Jam ke Kegiatan atau proses 0Dapur di ON kan dan udara panas ditiupkan 30Terak cair pertama dikeluarkan (belum stabil) 30Penuangan pertama besi kasar (belum stabil) 54Terak mulai stabil 107Besi kasar mulai stabil Setiap 6 jamPenuangan besi cair ke dalam cetakan C. Proses dalam Dapur Tinggi Prinsipdariprosesdapurtinggiadalahprinsipreduksi.Padaprosesinizat karbonmonoksidadapatmenyerapzatasamdariikatan-ikatanbesizatasampada suhutinggi.Padapembakaransuhutinggi1800Cdenganudarapanas,maka dihasilkansuhuyangdapatmenyelenggarakanreduksitersebut.Agartidakterjadi pembuntuankarenaprosesberlangsungmakadiberibatukapursebagaibahan tambahan.Bahantambahanbersifatasamapabilabijihbesinyamempunyaisifatbasa dan sebaliknya bahan tambahan diberikan yang bersifat basa apabila bijih besi bersifat asam. Gasyangterbentukdalamdapurtinggiselanjutnyadialirkankeluarmelalui bagianatasdankedalampemanasudara.Terakyangmeneteskebawahmelindungi besikasardarioksidaolehudarapanasyangdimasukkan,terakinikemudian dipisahkan. Proses reduksi di dalam dapur tinggi tersebut berlangsung sebagai berikut: Zat arang dari kokas terbakar menurut reaksi :C+O2 ------- CO2 SebagiandariCO2bersamadenganzatarangmembentukzatyangberada ditempat yang lebih atas yaitu gas CO. CO2+C -----2CO Dibagianatasdapurtinggipadasuhu300 sampai800 Coksidabesiyang lebih tinggi diubah menjadi oksida yang lebih rendah oleh reduksi tidak langsung dengan CO tersebut menurut prinsip : Fe2O3+CO ---------2FeO+CO2 Padawaktuprosesberlangsungmuatanturunkebawahdanterjadireduksitidak langsung menurut prinsip : FeO+CO--------- FeO+CO2 Reduksiinidisebuttidaklangsungkarenabukanzatarangmurniyang mereduksimelainkanpersenyawaanzatarangdenganoksigen.Sedangkanreduksi langsungterjadipadabagianyangterpanasdaridapur,yaitulangsungdiataspipa pengembus. Reduksi ini berlangsung sebagai berikut. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 FeO+C ------Fe+CO COyangterbentukitulahyangnaikkeatasuntukmengadakanreduksitidak langsung tadi. Setiap 4 sampai 6 jam dapur tinggi dicerat, pertama dikeluarkan teraknya dan baru kemudian besi. Besi yang keluar dari dapur tinggi disebut besi kasar atau besi mentah yang digunakan untuk membuat baja pada dapur pengolahan baja atau dituang menjadibalok-baloktuanganyangdikirimkanpadapabrik-pabrikpembuatanbaja sebagai bahan baku. Besicairdiceratdandituang menjadibesi kasardalambentukbalok-balokbesi kasaryangdigunakansebagaibahanancuranuntukpembuatanbesituang(didalam dapur kubah) atau masih dalam keadaan cair dipindahkan pada bagian pembuatan baja (dapur Siemen Martin). Terakyangkeluardaridapurtinggidapatpuladimanfaatkanmenjadibahan pembuatanpasirterakatauwolteraksebagaibahanisolasiatausebagaibahan campuran semen. Besi cair yang dihasilkan dari proses dapur tinggi sebelum dituang menjadi balok besinkasarsebagaibahanancurandipabrikpenuangan,perludicampurdahuludi dalambakpencampuragarkualitasdansusunannyaseragam.Dalambakpencampur dikumpulkanbesikasarcairdaribermacam-macamdapurtinggiyangadauntuk mendapatkanbesikasarcairyangsamadanmerata.Untukmenghasilkanbesikasar yangsedikitmengandungbelerangdidalambakpencampurtersebutdipanaskanlagi menggunakan gas dapur tinggi. D.Hasil dapur tinggi. Hasildaridapurtinngiada3macam,yaitubesikasarcair,kotoranpembakar, dan gas dapur tinggi. a.Besi kasar cair. Besikasarcairdaridalamdapurtinggidapatdikeluarkansetiap46jamsekali lewatsaluran.Kemudianmengalirkecetakancetakanyangdibuatdaripasirdi sekitardapurtersebut.setelahmembeku,besikasarmembentukbalokbalok tuangan.Setiappengambilandidapat6070tonbesikasardanseharisemalam menghasilkanproduksi300400ton.Menurutsifatnyabesikasardibagidalam2 golongan yaitu, besi kasar kelabu dan besi kasar putih. 1)Besi kasar putih. Besi ini mengandung 5 30 % Mn dan mengandung 3 4,5 %C. BD nya 7,3 7,7 dan titik cairnya 1000C- 1300C. sifatnya sangat keras dan rapuh. Karena itu,tidakbisadipakaidalambengkelbesituang,tapibanyakdigunakanuntuk pembuatan besi tempa atau baja. 2)Besi kasar kelabu. Besiinimengandung1-3%Sidanmengandung3%C.BDnya7,4dantitik cairnya1300C.grafitdalambesimengakibatkanwarnakelabudanadanya grafit disebabkan oleh kadar silisium (Si). Besi kasar kelabu ini banyak dipakai di bengkel bengkel tuang dan untuk pembuatan alat alat eprkakas. b.Kotoran pembakaran. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Padawaktubesikasarmencair,diataspermukaanbesikasarituterapung kotoran pembakar / terak (BD 2,5 3 kg/dm3). Kotoran itu dibuang melalui saluran terak yang berada 0,5 m dibawah pipa peniup. Terak warnanya putih, abu abu, putih kebiruan atau hijau menunjukkan adanya persenyawaan besi. Terak banyak digunakan dalam pembuatan jalan, bendungan bendunganair,pasir,semen,danwolterak.Didalmdapurtinggihasilterakdan hasilbesikasarsamajumlahnya,tapikarenaBDnyaringan,makavolumeterak kurang lebih 3 kali dari volume besi. c.Gas dapur tinggi. Selama proses berlangsungnya pengolahan pada suhu diatas 800C, gas gas menimbulkan perubahan perubahan dalam ikatan biji besi. Keluar dari dapur masih mempunyaisuhu200C-300C.dansejumlahzatarangyangdatangdariudara penghembus. Susunan zat arang dari udara penghembus adalah sebagai berikut: -55 60% volume zat arang ( C ) -24 30 % volume oksida arang ( CO ) -8 12 % volume dioksida arang (CO2). Dari gas gas ini, oksida arang merupakan sumber tenaga yang paling banyak dipakai dan berguna untuk pembakaran gas, menurut reaksi: 2 CO + O2 2 CO2 +285 kJ. Pada dapur yang berkapasitas 300 ton besi kasar, dalam waktu 24 jam mampu menghasilkangassekitar1.400.000m3,yangdidalamnyaterdapat25%atau 35.000m3oksidaarang(CO).panaspembakaranCOuntuktiapm3(0C,75cm tekanan air raksa) adalah 12,5 MJ. Tiap 24 jam = 105,42 kJ. Darienergygasini40%digunakanuntukpemanasudara,bisauntukketel keteluap,danmotormotorgas.Mesinmesintersebutmemberikantenaga kompresorangindansebagiankepadadynamoyangmemberikanaruslistrikyang dipergunakan untuk perlengkapan pengangkutan dan penerangan. E. Pembuatan Baja dari Besi Kasar Besikasarsebagaihasildaridapurtinggimasihbanyakmengandung unsurunsur yang tidak cocok untuk bahan konstruksi, misalnya zat arang (karbon) yang terlalu tinggi, fosfor, belerang, silisium dan sebagainya. Unsur-unsur ini harus serendah mungkin dengan berbagai cara. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Gambar 3. Diagram Pembuatan Baja (Sumber : Hari Amanto & Daryanto, 1999). Untukmenurunkankadarkarbondanunsurtambahanlainnyadaribesikasar digunakan dengan cara sebagai berikut.1.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. 2.Proses Martin (dapur Siemen Martin) a.proses Martin asam untuk besi kasar dengan kadar fosfor rendah. b.Proses Martin basa untuk besi kasar dengan kadar fosfor tinggi. 3.Dapur Listrik untuk baja Campuran a.Dapur listrik busur nyala api. b.Dapur listrik induksi. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 a.Proses Bessemer KonvertorBessemeradalahsebuahbejanabajadenganlapisanbatutahanapi yangbersifatasam.Dibagianatasnyaterbukasedangkanpadabagianbawahnya terdapatsejumlahlubang-lubanguntuksaluranudara.Bejanainidapatdiguling-gulingkan.KorvertorBessemerdiisidenganbesikasarkelabuyangbanyak mengandungsilisium.Silisiumdanmanganterbakarpertamakali,setelahitubaruzat arang yang terbakar. Pada saat udara mengalir melalui besi kasar udara membakar zat arangdancampurantambahansehinggaisidapurmasihtetapdalamkeadaanencer. Setelahlebihkurang20menit,semuazatarangtelahterbakardanterakyangterjadi dikeluarkan.Mengingatbajamembutuhkankarbonsebesar0,6sampai1,7%,maka padawaktuprosesterlalubanyakkarbonyanghilangterbakar,kekuranganituharus ditambah dalam bentuk besi yang banyak mengandung karbon. Gambar 4. konstruksi dapur bassemer Dengan jalan ini kadar karbon ditingkatkan lagi. dari oksidasi besi yang terbentuk danmengandungzatasamdapatdikurangidenganbesiyangmengandungmangan. Udaramasihdihembuskankedalambejanatadidenganmaksuduntukmendapatkan campuranyangbaik.Kemudianterakdibuanglagidanselanjutnyamuatandituangkan kedalampancipenuang.PadaprosesBessemermenggunakanbesikasardengan kandunganfosfordanbelerangyangrendahtetapikandunganfosfordanbelerang masihtetapagaktinggikarenadalamprosesnyakeduaunsurtersebuttidakterbakar sama sekali. HasildarikonvertorBessemerdisebutbajaBessemeryangbanyakdigunakan untuk bahan konstruksi. Proses Bessemer juga disebut proses asam karena muatannya bersifatasamdanbatutahanapinyajugabersifatasam.Apabiladigunakanmuatan yang bersifat basa lapisan batu itu akan rusak akibat reaksi penggaraman. b. Proses Thomas Konvertor Thomas juga disebut konvertor basa dan prosesnya adalah proses basa, sebab batu tahan apinya bersifat basa serta digunakan untuk mengolah besi kasar yang bersifatbasa.MuatankonvertorThomasadalahbesikasarputihyangbanyak mengandung fosfor. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 ProsespembakaransamadenganprosespadakonvertorBessemer,hanyasaja padaprosesThomasfosforterbakarsetelahzatarangnyaterbakar.Pengaliranudara tidakterus-menerusdilakukankarenabesinyasendiriakanterbakar.Pencegahan pembakaran itu dilakukan dengan menganggap selesai prosesnya walaupun kandungan fosfor masih tetap tinggi. Guna mengikat fosfor yang terbentuk pada proses ini maka diberi bahan tambahan batu kapur agar menjadi terak. Terak yang bersifat basa ini dapat dimanfaatkan menjadi pupukbuatanyangdikenaldengannamapupukfosfat.Hasilprosesyangkeluardari konvertor Thomas disebut baja Thomas yang biasa digunakan sebagai bahan konstruksi dan pelat ketel. c.Proses Martin Proses lain untuk membuat baja dari bahan besi kasar adalah menggunakan dapur SiemensMartinyangseringdisebutprosesMartin.Dapuriniterdiriatassatutungku untukbahanyangdicairkandanbiasanyamenggunakanempatruangansebagai pemanas gas dan udara. Pada proses ini digunakan muatan besi bekas yang dicampur denganbesikasarsehinggadapatmenghasilkanbajadengankualitasyanglebihbaik jika dibandingkan dengan baja Bessemer maupun Thomas. Gasyangakandibakardenganudarauntukpembakarandialirkankedalam ruangan-ruangan melalui batu tahan api yang sudah dipanaskan dengan temperatur 600 sampai900C.Dengandemikiannyalaapinyamempunyaisuhuyangtinggi,kira-kira 1800C.gaspembakaranyangbergerakkeluarmasihmemberikanpanaskedalam ruangyangkedua,denganmenggunakankeranpengaturmakagaspanasdanudara pembakaranmasukkedalamruangantersebutsecarabergantiandipanaskandan didinginkan.Bahanbakaryangdigunakanadalahgasdapurtinggi,minyakyang digaskan(stookolie)danjugagasgenerator.Padapembakaranzatarangterjadigas COdanCO2yangnaikkeatasdanmengakibatkancairannyabergolak,dengan demikianakanterjadihubunganyangeratantaraapidenganbahanmuatanyang dimasukkankedapurtinggi.Bahantambahanakanbersenyawadenganzatasam membentukterakyangmenutupcairantersebutsehinggamelindungicairanitudari oksida lebih lanjut. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Gambar 5.konstruksi dapur Siemens martins. Setelahprosesberjalanselama6jam,terakdikeluarkandenganmemiringkan dapurtersebutdankemudianbajacairdapatdicerat.HasilakhirdariprosesMartin disebutbajaMartin.Bajainibermutubaikkarenakomposisinyadapatdiaturdan ditentukan dengan teliti pada proses yang berlangsung agak lama. LapisandapurpadaprosesMartindapatbersifatasamataubasatergantungdari besikasarnyamengandungfosforsedikitataubanyak.ProsesMartinasamterjadi apabilamengolahbesikasaryangbersifatasamataumengandungfosforrendahdan sebaliknyadikatakanprosesMartinbasaapabilamuatannyabersifatbasadan mengandung fosfor yang tinggi. KeuntungandariprosesMartindibandingprosesBessemerdanThomasadalah sebagai berikut : a.Proseslebihlamasehinggadapatmenghasilkansusunanyanglebihbaikdengan jalan percobaan-percobaan. b.Unsur-unsuryangtidakdikehendakidankotoran-kotorandapatdihindarkanatau dibersihkan. c.Penambahanbesibekasdanbahantambahanlainnyapadaakhirproses menyebabkan susunannya dapat diatur sebaik-baiknya. Selainkeuntungandiatasdankarenaudarapembakaranmengalirdiatascairan maka hasil akhir akan sedikit mengandung zat asam dan zat lemas. Proses Martin basa biasanyamasihmengandungbeberapakotoransepertizatasam,belerang,fosfordan sebagainya. Sedangkan pada proses Martin asam kadar kotoran-kotoran tersebut lebih kecil. d.Proses Oksi Proseskonvertoryanglebihmodernadalahprosesoksi,padaprosesini menggunakanbahanbesikasaryangmempunyaikomposisikurangbaikapabila Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 dikerjakandengankonvertorBessemermaupunThomas.Disinizatasammurni dihembuskandiatascairandankadang-kadangjugakedalamcairanbesi,sehingga karbon, silisium, mangan dan sebagainya terbakar. Hasilpembakaranunsur-unsurtersebutditampungolehbahantambahanbatu kapurdanterikatmenjaditerakyangmengapungdiatascairanbesi.Proses pembakaranzatasamdenganzatarangterjadipadapanasyangtinggisekali,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. Gambar 6. Mekanisme dalam dapur Oksi. Olehkarenaitubajaoksibaiksekalidigunakansebagaibahanpembuatan konstruksidankomponen-komponenmesin,seperti:poros,baut,pasak,batang penggerak dan lain-lainnya. Keuntungan dari proses oksi adalah sebagai berikut : 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. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Gambar 7. Proses dalam dapur Oksi. e.Proses Hoecsch ProsesHoecschmerupakanpenyempurnaandariprosesMartin.Caranyaadalah setelah muatan di dalam dapur Siemens Martin mencair kemudian langsung dikeluarkan dandimasukkandalamkualiyangterbukauntukmembakarfosfordanbelerang. SementarapembakarandilakukandapurSiemensMartindibersihkandankemudian lantaidapurditaburidenganserbukbijihbesi(Fe2O3atauFe3O4).Setelahselesai mengadakan pembakaran fosfor, belerang dan besi cair yang berada di dalam kuali tadi dimasukkan kembali ke dalam dapur Siemens Martin untuk menyelesaikan pembakaran unsur-unsur lain yang belum hilang, terutama zat arang. Setelah proses pembakaran zat arangdianggapselesai,terakyangterjadidikeluarkanselanjutnyabajacairditampung dalam panic penuangan untuk dituang atau dicetak menjadi balok tuangan. f.Proses Bertrand Thield ProsesinimenggunakanduabuahdapurSiemensMartin.Padadapuryang pertamadilakukanpemijarandanpembakaranuntukmemisahkanfosforsedangkan dalamdapurkeduadiisidenganbesicairhasildaridapuryangpertamasetelah teraknya dikeluarkan. Proses di dalam dapur yang kedua tersebut juga diberi tambahan bijih besi yang baru. g.Proses Dupleks Prosesinidilakukandengancaramengeluarkanzatarangterlebihdahuluyang berada konvertor-konvertor dan memurnikannya di dalam dapur Siemens Martin. Proses Dupleksterutamadilakukanolehpabrik-pabrikbajayangberadadidekatperusahaan dapur tinggi. Setelah proses di dalam dapur tinggi (setelah teraknya dihilangkan) cairan besikasaritudimasukkankedalamkonvertor(BessemeratauThomas)dandicampur denganbatukapursertabajabekasdalamjumlahyangdikehendaki.Pengembusan udara di dalam konvertor dilakukan sampai kandungan fosfor menjadi rendah kira-kira 1 sampai1,5%,ditambahdengankokasyangtelahdigilingselanjutnyamemindahkan isinya ke dalam dapur Siemens Martin. h.Proses Thalbot Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Proses Thalbot dilakukan dengan menggunakan dapur Siemens Martin yang dapat diputar-putar dan dijungkitkan. Setelah pemijaran didalam dapur Martin, sebagian cairan dituangkankedalampancituangdankedalamdapurtadisambilditambahkanbesi kasar, bijih besi dan batu kapur. Proses selanjutnya adalah menjaga agar cairan besi di dalam panic tuang tadi tidak terjadioksidasi,artinyamengusahakanpendinginanyangcepat.Akibatdaricaraini adalah hasil yang diperoleh dalam setiap proses dari satu dapur tidak sama kualitasnya. BajayangdihasilkandariprosesThalbotadalahbajabiasasepertihasildariproses konvertor Bessemer maupun Thomas. i.Proses Dapur Listrik Dapurlistrikdigunakanuntukpembuatanbajayangtahanterhadapsuhutinggi. 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. Sedangkankekurangannyaadalahhargalistrikyangmahal.Dapurlistrikdibagi menjadi dua kelompok yaitu dapur listrik busur cahaya dan dapur listrik induksi. 1)Dapur busur cahaya Dapuriniberdasarkanprinsippanasyangmemancardaribusurapi,dapurini jugadikenaldengansebutandapurbusurnyalaapi.Dapurinimerupakansuatu tungku yang bagian atasnya digantungkan dua batang arang sebagai elektroda pada arusbolak-balikataudengantigabuahelektrodaarangyangdialirkanarusputar. MisalnyapadadapurStassanobusurapiterjadiantaratigaujungelektrodaarang yang berada di atas baja yang dilebur melalui ujung elektroda itu dengan arus putar. Pada dapur Girod, arus bolak balik mengalir melalui satu elektroda yang membentuk busurapidiantarakutubdanbajacairselanjutnyadikeluarkanmelaluienambuah elektroda baja yang didinginkan dengan air ke dasar tungku. Pada dapur Heroult menggunakan dua elektroda arang dengan arus bolak balik dandapatjugamenggunakantigabuahelektrodapadaarusputar.Aruslistrik membentukbusurnyaladarielektrodakepadacairandankembalidaricairanke elektroda lainnya. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Gambar 8. Konstruksi dapur busur. 2)Dapur induksi Dapurinduksidapatdibedakanatasdapurinduksifrekuensirendahdandapur induksifrekuensitinggi.Padadapurinduksidibangkitkansuatuarusinduksidalam cairanbajasehinggamenimbulkanpanasdalamcairanbajaitusendirisedangkan dinding dapurnya hanya menerima pengaruh listrik yang kecil saja. Gambar 9. Knstruksi dapur induksi. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 a.Dapurinduksifrekuensirendah,bekerjamenurutprinsiptransformator.Dapur iniberupasalurankelilingterasdaribajayangbesertaisinyadipandang sebagaigulungansekundertransformatoryangdihubungkansingkat,akibat hubungansingkattersebutdidalamdapurmengalirsuatualiranlistrikyang besar dan membangkitkan panas yang tinggi. Akibatnya isi dapur mencair dan campuran-campuran tambahan dioksidasikan. b.Dapurinduksifrekuensitinggi,dapuriniterdiriatassuatukualiyangdiberi kumparan besar di sekelilingnya. Apabila dalam kumparan dialirkan arus bolak-balikmakaterjadilaharusputardidalamisidapur.Arusinimerupakanaliran listrikhubungansingkatdanpanasyangdibangkitkansangattinggisehingga mencairkanisidapurdancampurantambahanyanglainserta mengkoksidasikannya.Hasilakhirdaridapurlistrikdisebutbajaelektroyang bermutusangatbaikuntukdigunakansebagaialatperkakasmisalnyapahat, alat tumbuk dan lain-lainnya. 3)Proses Dapur Aduk Dapuradukmerupakancarapembuatanbajayangkonvensionaldengancara meleburbesikasardidalamdapurnyalaapibersama-samadenganterak(FeO) untukmendapatkanzatasam.Dengancaramengaduk-adukdenganbatangbesi dan ke bawah permukaan dimasukkan udara maka terjadilah suatu masa lunak dari baja yang banyak mengandung terak. Apabila gumpalan-gumpalan yang dibuat dalam dapur telah mencapai kira - kira 60kgdikeluarkan,makalangkahselajutnyaadalahmengeluarkanterakdengan jalanmenempanyaataudipres.Dalamprosesadukinilebihbanyakmelibatkan pekerjaan tangan serta kapasitas produksi yang kecil maka cara ini dipandang tidak efisien dan jarang digunakan pada pabrik-pabrik baja. c. Rangkuman 1.Bahan utama untuk membuat besi kasar adalah bijih besi. 2.Dapurtinggidibuatdarisusunanbatutahanapiyangdiberiselubungbajapelatuntuk memperkokoh konstruksinya. 3.Batukapuradalahsebagaibahantambahangunanyauntukmengikatabukokasdan batu-batuikutanhinggamenjaditerakyangdenganmudahdapatdipisahkandaribesi kasar. 4.Prinsipdariprosesdapurtinggiadalahprinsipreduksi.Padaprosesinizatkarbon monoksida dapat menyerap zat asam dari ikatan-ikatan besi zat asam pada suhu tinggi. Padapembakaransuhutinggi+1800 Cdenganudarapanas,makadihasilkansuhu yang dapat menyelenggarakan reduksi tersebut. 5.KonvertorBessemeradalahsebuahbejanabajadenganlapisanbatutahanapiyang bersifatasam.Dibagianatasnyaterbukasedangkanpadabagianbawahnyaterdapat sejumlah lubang-lubang untuk saluran udara. 6.KeuntungandariprosesMartindisbandingprosesBessemerdanThomasadalah sebagaiberikut:Proseslebihlamasehinggadapatmenghasilkansusunanyanglebih baikdenganjalanpercobaanpercobaan,unsur-unsuryangtidakdikehendakidan Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 kotoran-kotorandapatdihindarkanataudibersihkan,penambahanbesibekasdan bahantambahanlainnyapadaakhirprosesmenyebabkansusunannyadapatdiatur sebaik-baiknya. 7.Dapur listrik digunakan untuk pembuatan baja yang tahan terhadap suhu tinggi. 2.Klasifikasi Besi dan Baja A.Tujuan Kegiatan Pembelajaran Siswa dapat memahami, mengidentifikasi, memilih dan menentukan klasifikasi besi dan baja. B.Uraian Materi Besiataubajayangdihasilkandaridapur-dapurbajadisebutbesiataubaja karbon,yaitucampuranantarabesidenganzatarang(karbon).Sedangkanunsur lainnyasepertifosfor,belerangdansebagainyajugaadadidalamnya,namundalam prosentase yang kecil sekali sehingga dianggap tidak mempengaruhinya. Unsur paduan itu diberikan dengan maksud memperbaiki atau member sifat baja yang sesuai dengan sifat yang dikenhendaki pada baja. Berdasarkan banyaknya karbon yang dikandung besi atau baja, dapat dibedakan menjadi dua bagian, yaitu : a.Besi atau baja tempa yang mengandung berkisar antara 0,01 s/d 1,7 % karbon. b.Besi atau baja tuang yang mengandung berkisar antara 2,3 s/d 3,5 % karbon, baja ini sangat tidak baik untuk ditempa. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Besi atau baja yang kadar karbonnya berkisar antara 1,8 s/d 2,2 %, tidak dibuat karena pada prosentase tersebut sifatnya kurang baik. C.Baja Karbon Bajakarbonadalahbajayangmengandungkarbonsampai1,7%.Bajakarbon digolongkanmenjaditigakelompokberdasarkanbanyaknyakarbonyangterkandung dalam baja, yaitu : 1.Baja karbon rendah. Bajayangmengandungkarbonantara0,10s/d0,30%.Bajakarbonrendah dalamperdagangandibuatdalambentukpelat,batanganuntukkeperluantempa, pekerjaan mesin, dan lain-lain. 2.Baja karbon sedang. Baja ini mengandung karbon antara 0,30 s/d 0,60 %. Baja karbon sedang dalam perdaganganbiasanyadigunakansebagaialat-alatperkakas,baut,porosengkol, roda gigi, ragum, pegas, dan lain-lain. 3.Baja karbon tinggi. Bajayangmengandungkarbonantara0,70s/d1,5%.Bajakarboninibanyak digunakanuntukkeperluanpembuatanalat-alatkonstruksiyangberhubungan denganpanasyangtinggiataudalampenggunaannyaakanmenerimadan mengalami panas, misalnya landasan, palu, gergaji, pahat, kikir, mata bor, bantalan peluru, dan sebagainya. Berdasarkanpenggunaanbajadapatdiklasifikasikandalamdua grupyaitubaja konstruksidanbajaperkakas.Bajakontruksitermasukkontruksibangunandan kontruksimesin.Bajakontruksibangunanumumnyamengandungkarbonsampai 0,3 % dengan kekuatan tarik dan batas regang rendah serta tidak dapat dikeraskan. Sedangkanbajamesinumumnyamemilikikadarkarbonberkisar0,3s/d0,6%, mempunyai kekerasan yang lebih besar, kekuatan tarik dan batas regang agak tinggi serta dapat dikeraskan. Kedua grup baja di atas masih digolongkan lagi menjadi baja yang tidak dipadu, baja paduan rendah dan baja paduan tinggi, yaitu : a.Bajayangtidakdipadumengandung0,06s/d1,5%karbon,dengansedikit mangan (Mn), silisium (Si), fosfor (P), dan belerang (S). b.Baja paduan rendah mengandung 0,06 s/d 1,5 % karbon dengan tambahan 5 % bahan paduan. c.Bajapaduantinggimengandung0,03s/d2,2%karbondenganlebihdarisatu bahan paduan sebanyak 5 % atau lebih. D.Baja Kontruksi Bajakontruksidigunakanuntukkeperluankontruksibangunandanpembuatan bagian-bagianmesin.Berdasarkancampurandanprosespembuatannya,baja kontruksi dibedakan menjadi : a.baja konstruksi umum b.Baja otomat c.Baja case hardening Adapun penjelasan baja kontruksi dikelompokan dalam tiga jenis terdiri dari : Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 a.Baja kontruksi umum. Bajakontruksiumumterdiriatasjenisbajakarbondanbajakualitastinggiyang dipadu.Penggunaanbajainididasarkanataspertimbangantegangantarik minimumnya yang cukup tinggi. Baja ini banyak digunakan pada kontruksi bangunan gedung, jembatan, poros mesin dan roda gigi. Bajakontruksiumumdiperdagangkandalamduajeniskualitasyangbiasanya dibedakandenganpemberiannomerkode2dan3.Contoh:St.442untuk kualitas tinggi. St. 44 3 untuk kualitas istimewa (khusus). b.Baja otomat. Baja otomat terdiri atas baja kualitas tinggi yang tidak dipadu dan baja kualitas tinggi paduanrendahdengankadarbelerang(S)danfosfor(P)yangtinggi.Bajaini mengandung0,07s/d0,065%karbon,0,18s/d0,4%belerang,0,6s/d1,5% mangan,dan0,05s/d0,4%silisium.Untukkeperluanmenghaluskanpermukaan ditambahkan lagi dengan timbal (Pb) 0,15 s/d 0,3 %. Karena mengandung belerang (S)danfosfor(P)yangcukuptinggi,makabajaotomatsangattidakbaikuntuk pekerjaan las. c.Baja case hardening. Bajacasehardeningdiperolehdenganmenaruhbajalunakdiantarabahanyang kaya dengan karbon dan memanaskannya hingga di atas suhu kritis atasnya (900 950C) dalam waktu yang cukup lama untuk mendapatkan lapisan permukaan yang banyak mengandung karbon. Baja case hardening ini terdiri atas baja kualitas tinggi yang tidak dipadu dan baja spesial yang tidak dipadu maupun yang dipadu. Supaya bendakerjatetapliat,diusahakankandungankarbonpadabagianpermukaan benda keja yang telah dikarbonisasikan tadi berkisar antara 0,6 0,9 %. E.Baja Perkakas Bajaperkakasbanyakdigunakanuntukbahanmembuatperkakas,misalnya stempel, kaliber, serta alat-alat potong. Baja perkakas dikelompokkan berdasarkan : 1.Keadaan paduan : tidak dipadu, paduan rendah, dan paduan tinggi. 2.Bahan pendingin : air, minyak, dan udara. 3.Proses pengerasan : pengerjaan panas dan pengerjaan dingin. Sifat-sifat baja perkakas tanpa paduan yang terpenting adalah sebagai berikut : a.Kandungan karbon antara 0,35 1,6 %. b.Temperatur pengerasan 750 850C. c.Temperatur tempering 100 300C. d.Temperatur kerja sampai 200C. Penggunaan baja perkakas tanpa paduan ditentukan oleh kandungan karbonya,contoh : a.0,5 % karbon untuk pembuatan martil dan landasan tempa. Sifatnya rapuh. b.0,8 % karbon untuk pembuatan peniti, gunting, dan pisau. Sifatnya rapuh. c.0,9 % karbon untuk pembuatan perkakas tukang kayu dan pahat. Sifatnya rapuh dan keras. setengah keras. d.1,1 % karbon untuk pembuatan kikir, penggores, dan gunting. Sifatnya setengah keras. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 e.1,3 % karbon untuk pembuatan mata bor, skraper, dan dies. Sifatnya keras dan rapuh. f.Lebihdari1,3%karbonuntukpembuatanreamerdanmatres.Sifatnyasangat keras. Kondisiumumdaribajaperkakasadalahpadatemperaturdiatas2000C kemampuanpotongnyahilang,olehsebabitubajaperkakastanpapaduan digunakanuntukpembuatanalat-alatdanperkakasyangtidakmengalami temperaturkerjayangtinggi.Karenakekuatantarikdanbatasregangyangtinggi, bajainidigunakanpulasebagaibahanuntukalat-alatukur.Bajaperkakasdapat disepuh dengan baik dan dikeraskan dengan mencelupkannya ke dalam air. F. Baja Paduan Baja paduan adalah campuran antara baja karbon dengan unsur-unsur lain yang akan mempengaruhi sifat-sifat baja, misalnya sifat kekerasan, liat, kecepatan membeku, titikcair,dansebagainyayangbertujuanmemperbaikikualitasdankemampuannya. Penambahanunsur-unsurlaindalambajakarbondapatdilakukandengansatuatau lebihunsur,tergantungdarikarakteristikatausifatkhususyangdikehendaki.Unsur-unsur paduan untuk baja ini dibagi dalam dua golongan yaitu : 1.Unsur yang membuat baja menjadi kuat dan ulet, dengan menguraikannya ke dalam ferrite(misalnyaNi,Mn,sedikitCrdanMo).Unsuriniterutamadigunakanuntuk pembuatan baja konstruksi. 2.Unsur yang bereaksi dengan karbon dalam baja dan membentuk karbida yang lebih keras dari sementit (misalnya unsur Cr, W, Mo, dan V). unsur ini terutama digunakan untukpembuatanbajaperkakas.Pengaruhunsurpaduanuntukmemperbaikisifat-sifatbajaantaralain:Silisium(Si)dapatmenambahsifatelastisdanmengurangi perkembangangasdidalamcairanbaja,sehinggapersenyawaannyalebih homogen.MakinbesarunsurSisemakinsukarditempaataudilas.Bajadengan paduan silisium biasanya digunakan untuk membuat pegas. Unsur - unsur paduan tersebut antara lain: a.Mangan(Mn)merupakanunsuryangharusselaluadadidalambajadengan jumlahyangkecildansebagaipencegahoksidasi,dengandemikiansetiap proseskimiadanprosesmetalurgidapatberlangsungdenganbaik. Penambahanunsurmangandidalambajapaduanmenambahkekuatandan ketahananpanasbajapaduanitusertapenampilanyanglebihbersihdan mengkilat. b.Nikel(Ni)dapatmempertinggikekuatandanregangannyasehinggabaja paduaninimenjadiliatdantahantarikan.Penambahanunsurnikeldidalam baja karbon berpengaruh pula terhadap ketahanan korosi. Oleh karena itu baja paduan ini biasa digunakan untuk bahan membuat sudu-sudu turbin, roda gigi, bagian-bagian mobil dan sebagainya. c.Chromium(Cr)dapatmemberikankekuatandankekerasanbajalebih meningkat,tahankorosidantahanaus.Dengansifat-sifatitumembuatbaja Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 paduaninibaikuntukbahanporos,danrodagigi.Penambahanunsur chromium biasanya diikuti dengan penambahan nikel. d.Molibdenum(Mo)denganpenambahanmolibdenumakanmemperbaikibaja karbon menjadi tahan terhadap suhu yang tinggi, liat, dan kuat. Baja paduan ini biasadigunakansebagaibahanuntukmembuatalat-alatpotong,misalnya pahat. e.Wolfram (W) dengan penambahan unsur ini memberikan pengaruh yang sama sepertipadapenambahanmolibdenumdanbiasanyajugadicampurdengan unsurnikel(Ni)danchromium(Cr).Bajapaduaninimemilikisifattahan terhadap suhu yang tinggi, karenanya banyak digunakan untuk bahan membuat pahatpotongyanglebihdikenaldengannamabajapotongcepat(HSS/Hight Speed Steel). f.Vanadium (V) dengan penambahan unsur ini akan memperbaiki struktur kristal bajamenjadihalusdantahanaus,terlebihbiladicampurdenganchromium. Bajapaduaninidigunakanuntukmembuatrodagigi,batangpenggerak,dan sebagainya. g.Kobalt(Co)denganpenambahanunsuriniakanmemperbaikisifatkekerasan bajameningkatdantahanaussertatetapkeraspadasuhuyangtinggi.Baja paduan ini banyak digunakan untuk konstruksi pesawat terbang atau konstruksi yang harus tahan panas dan tahan aus. h.Tembaga(Cu),bajapaduanyangmemilikiketahanankorosiyangbesar diperolehdenganpenambahantembagaberkisar0,51,5%tembagapada 99,95 99,85 % Fe. Baja paduan ini disebut baja Armco yang digunakan untuk membuat konstruksi jembatan, menara-menara, dan lian-lain. G.Besi Tuang Padaumumnyabesituangadalahpaduanantarabesidenganzatarang.Zat arangataukarbonyangterikatberkisarantara2,33,6%.Besituangdigolongkan dalam dua kelompok utama yaitu : 1.Besi tuang yang mengandung grafit (besi tuang kelabu). 2.Besi tuang yang tidak mengandung grafit (besi tuang putih). 1.Besi Tuang Kelabu Bahanuntukmembuatbesituangkelabuadalahbesikasarkelabu.Besikasar kelabumempunyaikandungansilisiumyangtinggiantara1,55,5%dankadar manganyangrendah.Dengankandungansilisiumyangtinggiakanmeningkatkan terbentuknyazatarangbebas,sehinggasetelahpendingin,besituangkelabu mengandunggrafit.Grafitmunculdalambesisebagaipelat-pelattipisyangdisebut lamel grafit. Bentuk dan banyaknya lamel grafit tergantung dari campuran kimiawi dan kecepatan pendinginannya. Silikon(Silisium)danpendinginanyanglambatakanmenaikkanpembentukan grafit.Sedangkanmangandenganpendinginanyangcepatakanmengurangi pembentukangrafit.Lamelgrafitmempunyaisifatlunak,kekuatantarikrendah, regangankecil,dapatmenerimagayatekanyangbesar,meredamsuaradan getaran. Besi tuang kelabu terdiri atas perlit dan grafit. Perlit (pearlit) terdiri atas ferrit dancementit.Selainbesituangberlamel grafit, masihadadua jenisdaribesituang Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 kelabuyaitu:besituangmekanikataubesituangberlamelgrafithalus,danbesi tuang speroidical atau besi tuang bergrafit bola. a.Besi tuang mekanik adalah besi tuang yang sepenuhnya terdiri atas grafit halus. Besituangmekanik mempunyaisifattahan gesekan, mempunyaikekuatan kejut yang tinggi dan dapat dikeraskan. b.Besituanggrafitbolajugaseringdisebutdengannamabesinodularataubesi ductile.Besituanginimengandunggrafityangberbentukbolabundar,bagian tepinyatidaktajamdanstrukturnyalebihbersambung.Denganadanya penambahan sedikit logam magnesium (Mg) pada besi cair sebelum penuangan, grafit akan berada dalam bentuk bola. 2. Besi Tuang Putih Besituangputihmempunyaibidangpatahanberwarnaputih,yangdisebabkan oleh sementit yang putih. Bahan baku untuk pembuatan besi tuang putih adalah besi kasar putih. Besi kasar putih memiliki kandungan silisium yang rendah kurang dari 0,5 % dan kadar mangan yang rendah. Karena kadar silisium yang rendah menyebabkan hanyaterbentuksementitdanpearlit.Dengandemikianbesituangputihsetelah didinginkan hanya terdiri atas pearlit dan sementit. Termasuk didalam kelompok besi tuang putih adalah sebagai berikut : Besituangtempaadaduamacamyaitubesituangblackheartdanbesi tempa white heart. -Besituangtempablackheartdibuatdaribesituangputihdengankandungan silisium yang rendah, dipanaskan hingga temperatur + 900 C, dalam dapur yang selalubebasdarioksigendisekitarnya.Besituangputihtersebutdimasukkan perlahan-lahankedalamdaerahpemanasanmenggunakanrangkabakaryang bergerak. Waktu pemanasan selama + 48 jam. Pemanasan yang diperpanjang ini menyebabkansementithancurmenjadilapisangrafityangkasar,karbonakan mengumpulsepertibungamawarpadatemperkarbon.Permukaanpecahan tampak gelap karena kandungan karbon, sebab itulah besi tuang ini disebut black heart.Olehkarenastrukturnyaterdiriatastemperkarbondanferrite,maka menjadilunakdanulet(ductile).Besituangtempablackheartseringdigunakan dalamindustrimobilkarenacampuranantarasifattuangantahangetarandan dapat dikerjakan dengan mesin. -Besi tuang tempa white heart dibuat dari besi tuang putih yang berkadar silisium rendah.Dalamprosespembuatannyabesituangputihinidipanaskanhingga temperatur+1000 Cselama100jamdandihubungkanpadabahanoksidasi, sepertimisalnyabijihbesimerahatauhemetit(Fe2O3).Selamaproses pemanasan,karbonpadapermukaantuangandioksidasikanolehbijihhematite danakanhilangsebagaigaskarbondioksi(CO2).Sesudahprosesiniselesai pada bagian yang tipis hanya akan mengandung ferrit dan pada bagian pecahan akan memberikan warna besi putih yang disebut white heart. Proses pembuatan besituangtempawhiteheartinicocokuntukmengerjakanbagian-bagiantipis yang dikehendaki keuletan tinggi. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 -Besi tuang keras dibuat dari besi kasar kelabu yang memiliki kadar silisium yang tinggiantara1,55,5%dankadarmanganyangrendah.Besituangkeras mempunyailapisanluaryangtahanausdansangatkeras,tetapibagianinti kurangkerasdankenyal.Padaprosespembuatannya,bendatuangdidinginkan secaracepatpadabagianluarnya,sedangkan bagianintinyadidinginkansecara perlahan-lahan.Untukmemperolehkecepatanpendinginanyangbesarpada bagian luar prose penuangan dilakukan dengan cara menuang ke dalam cetakan yangterbuatdarilogamseluruhnya.Dengancarapendinginansepertiinibenda tuangmemperolehlapisanluaryangterdiriatasbesituangputihdanbagianinti yangterdiriatasbajatuangcampuransampaiferrit.Besituangkerasbanyak dipakai untuk pembuatan rol pada mesin cetak, mesin gilingan padai, dan mesin penggiling karet. H.Baja Tuang Bajatuangadalahbajayangdituangdalambentuktertentu,setelahproses penunganselesai,bendatuangdipanasihinggatemperaturnyaantara800 900 C kemudiandidinginkansecaracepatpadatemperatur700 Cdanakhirnyadidinginkan perlahan-lahanhinggadiperolehstrukturbutiranyanghalus.Bajatuangbanyak digunakanuntukpembuatan mesin-mesinyang besar,sepertirumah turbin,sudu-sudu turbin, dan sebagai bagian - bagian motor bakar. Kadar karbon dari baja tuang biasanya lebih rendah dari pada kadar karbon dari besi tuang dan biasanya kurang dari 1,0 % C. sebagai unsure tambahan selain karbon, baja tuang mengandung 0,20 0,70 % Si, 0,5 1,0 % Mn, fosfor dibawah 0,06 % dan belerangdibawah0,06%.Strukturmikrobajatuangyangmempunyaikadarkarbon kurangdari0,8%terdiriatasferritdanperlit,kadarkarbonyanglebihtinggiakan menambahjumlahperlit.Apabilakadarkarbonlebihbesardari0,8%,bajatuangini akan terdiri atas perlit dan sementit yang terpisah, kadar karbon yang lebih tinggi akan menambah jumlah sementit. Sifat-sifatyangkhasdaribajatuangadalahjikakandungankarbonbertambah kekuatannyabertambah,sedangkanperpanjangannyameningkatdannilaitahan benturanberkurang,sertasukardilas.Penambahanmanganakanmemberikan kekuatantarikyanglebihtinggi.Penormalanakanmemberikanbutir-butirhalusdan meningkatkan batas regang dan kekuatan tariknya. Perbaikan sifat-sifat baja tuang akan sangatnyataapabilakadarkarbonnyalebihtinggi.Apabilabajatuangditemperpada suhu650 Csetelahdilunakkan,makabatasmulurdankekuatantariknyaakan menurun sedangkan perpanjangan dan pengecilan luasnya lebih baik. I.Karakteristik Bahan Logam1.Sifat MekanisYangdimaksuddengansifatmekanissuatulogamadalahkemampuanatau kelakuan logam untuk menahan beban yang diberikan, baik beban statis atau beban dinamispadasuhubiasa,suhutinggimaupunsuhudibawah0C.bebanstatis adalah beban yang tetap, baik besar maupun arahnya berubah menurut waktu.Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Bebanstatisdapatberupabebantarik,,tekanlentur,puntir,geser,dan kombinasidaribebantersebut.Sementaraitu,bebandinamisdapatberupabeban tiba-tiba,berubah-ubah,danbebanjalar.Sifatmekanislogammeliputikekuatan. Kekenyalan, keliattan, kekerasan, kegetasan, keuletan, tahan aus, batas penjalaran, dan kekuatan stress rupture.a.Sifat logam pada pembebanan tarikBilasuatulogamdibebanibebantarikmakaakanmengalamideformasi,yaitu perubahanukuranataubentukkarenapengaruhbebanyangdikenakan padanya. Deformasi ini dapat terjadi secara elastis dan secara plastis. Deformasi elastis, yaitu suuatu perubahan yang akan segera hilang kembali apabila beban ditiadakan.Deformasiplastisyaitu,suatuperubahanbentukyangtetapada meskipun bebanyang menyebabkan deformasi ditiadakan.b. Sifat logam pada pembebanan dinamisBahanyangdibebanisecaradinamisakanlelahdanpatah,meskipundibebani dibawahkekuatanstatis.Kelelahanadalahgejalapatahdaribahandisebabkan olehbebanyangberubah-ubah.Kekuatankelelahansuatulogamadalah teganganbolak-baliktertentu.Sementeraitu,bataskelelahanadalahtegangan bolak-balik tertinggi yang dapat ditahan oleh logam itu sampai banyak balikan tak terhingga.c.PenjalaranYangdimaksuddenganpenjalaranadalahpertambahanpanjangsecaraterus meneruspadabebanyangkonstan.Bilasuatubahanmengalamipembebanan tariktertentudantetapmakapertambahanpanjangnyamungkintidakberhenti sampaibahantersebutpatahataumungkinberhentitergantungpadabesarnya beban tarik tersebut. d. Sifat Logam Terhadap Beban tiba-tibaBiladeformasimempunyaikecepatanreganganyangtinggimakabahan umumnyaakanmengalamipatahgetas,akibatbahandikenaibebantiba-tiba. Untukmelihatsifattersebutdilakukanpercobaanpukul,yangdilakukanpada bahan uji dan diberikan tarikan menurut standar yang telah ditentukan.e.Sifat kekerasan LogamKekerasanadalahketahananbahanterhadapdeformasiplastiskarena pembebanansetempatpadapermukaanberupagoresanataupenekanan.Sifat inibanyakhubungannnyadengansifatkekuatan,dayatahanaus,dan kemampuandikerjakan dengan mesin (mampu mesin).Carapengujian adatiga macam yaitu: oGoresanoMenjatuhkan bola baja, danoPenekananf.Sifat penekananBahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Sifatinihampirsamadengansifattarikan,untukbahangetasbesaransifat tekanannyacenderunglebihtinggidarisifattariknya.Sebagaicontoh,besicor kelabu sifat tekanannya kira-kira empat kali lebih besar dari sifat tariknya. g.Sifat Logam terhadap Geser dan PuntirPengujiangesersuatubahanakansulitdilakukandengancaramemberbeban berlawananpadatitikyangberlainan(tidakterletakpadasuatugarislurusdan salahsatuarahbeban),karenaakanterjadipembengkokan.Yanglebihpraktis adalahmemberikanbebanpunterpadasumbusuatubahanyangberbentuk tabung. Pada pengujian ini besarnya tegangan geser tidak sama dari permukaan kepusat, tegangan geser di permukaan maksimum dan di sumbu nol.h.Sifat Redaman LogamApabilasuatulogamditarikatauditekansehinggaterjadideformasielastis, kemudianbebantersebutdihilangkanmakaenergiyangdibutuhkanuntuk mengubahbentukasalselalulebihrendahdarienergiuntukdeformasielastis, karenapenekananatautarikantersebut.Halituterjadikarenaadanyatahanan dalam.Tahanandalamadalahkemampuanlogamuntukmeredambebanatau getaran tiba-tiba.i.Sifat PlastisSifatplastisadalahkemampuansuatulogamataubahandalamkeadaanpadat untukdapatdiubahbentukyangtetaptanpapecah.Sifatitupentinguntuk dipertimbangkandalampengolahanbentuksuatulogam.Kebanyakanlogam padasuhutinggimempunyaisifatplastisyangbaikdancenderungbertambah dngankenaikansuhu.Logamyangtidakplastispadasuhutinggidisebutgetas panas,yaitumudahretakkarenadeformasidisebabkankarenaadanyasuatu beban pada suhu tersebut. Bila gejala ini terjadi pada suhu kamar biasa disebut getas dingin.2.Sifat FisikSifatfisikadalahsifatbahankarenamengalamiperistiwafisika,sepertiadanya pengaruh panas dan listrik.a.Sifatkarenapengaruhpanasantaralainmencair,perubahanukuran,dan struktur karena proses pemanasan.b.Sifat listrik yang terkenal adalah tahanan dari suatu bahan terhadap aliran listrik atau sebaliknya sebagai daya hantar listrik.3.Sifat Pengerjaan atau Sifat TeknologisSifatpengerjaanlogamadalahsifatsuatubahanyangtimbuldalamproses pengolahannya.Sifatituharusdiketahuilebihdahulusebelumpengolahanbahan dilakukan.Pengujianyangdilakukanantaralainpengujiianmampulas,mampu mesin, mampu cor, dan mampu keras.4.Sifat KimiaSifatkimiadarisuatubahanmencakupkelarutanbahantersebutpadalarutan asam,basaataugaram,danpengoksidasianbahantersebut.Hampirsemuasifat kimiaerathubungannyadengankerusakansecarakimia.Kerusakantersebut berupa gejala korosi. Hal ini sangat penting dalam praktek.Sifat kimia dibagi menjadi 2 yaitu: Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 a.Tahan oksidasi. b.Tahan terhadap bahan kimia. 3.Perlakuan Panas Pada Besi dan Baja A.Pengertian Perlakuan Panas Perlakuanpanasadalahprosespadasaatbahandipanaskanhinggasuhu tertentu dan selanjutnya didinginkan dengan cara tertentu pula. Tujuannya adalah untuk mendapatkan sifat-sifat yang lebih baik dan yang diinginkan sesuai dengan batas-batas kemampuannya.Sifatyangberhubungandenganmaksuddantujuanperlakuanpanas tersebut meliputi : 1.Meningkatnya kekuatan dan kekerasannya. 2.Mengurangi tegangan. 3.Melunakkan . 4.Mengembalikan pada kondisi normal akibat pengaruh pengerjaan sebelumnya. 5.Menghaluskan butir kristal yang akan berpengaruh terhadap keuletan bahan. Menurut jenisnya dari perlakuan panas digolongkan menjadi tiga macam yaitu : 1.Hardening(mengeraskan)jugaseringdisebutdenganistilahmenyepuhkerasatau mengeraskan sepuh. 2.Tempering(memudakan)yaitumendinginkansecaracepatbahanyangtelah dikeraskan dengan maksud mengurangi kekerasannya. 3.Annealing(melunakan)yaitumemanaskanbahanyangtelahdikeraskanagar kekerasanya berkurang tetapi kekuatanya meningkat. Menurutprosesyangterjadipadaperlakuanpanasdapatdibagimenjadiempat tingkatan. Tingkat I : Pemanasan rekristalisasi adalah untuk membebaskan tegangan dalam,mengurangikekerasandanuntukmeningkatkankeuletandaribahan yangmengalamipengolahanpengerasan.Padamulanyadengan menaikansuhupemanasannya,kemudiankerusakanelastisitasdari kristalbahandihilangkan.Padasuhuyanglebihtinggiakanterbentuk butir-butir baru (rekristalisasi) akibatnya bahan menjadi lunak tetapi tetap memiliki keuletan yang tinggi. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Tingkat II: Pemanasan penuh (full annealing)adalah rekristalisasi dari fase yangmerupakanpemanasancampurandiatassuhuyangdiperlukanuntuk transformasifase.Selanjutnyadiikutidenganpendinginanperlahan-lahan.Dengancarainisifatmekanisakanberubahdanjugadapat menghaluskan struktur butirnya. Tingkat III: Pemanasan bahan di atas suhu transformasi fase dan selanjutnyadidinginkandengancepatsekalipadasuhukamar.Sehinggaterbentuk suatufaseyangstabilpadasuhutinggi,pengerasandengancaraini mengakibatkan terbentuknya susunan yang tidak stabil. Tingkat IV : Tempering atau pemanasan kembali dari suatu bahan yang sudahdikeraskanhinggasuatusuhuyangdiperlukandibawahperubahanfase denganmaksudmengembalikankeadaanbahankedalamfaseyang stabil.Untukkeperluanpemanasanbahandariprosesperlakuanpanas tersebutdigunakandapur-dapurpemanas.Satuhalyangpentingdari kondisidapurpemanasiniadalahpengukurantemperaturkerjaharus secermat mungkin. B.Dapur Pemanas Dapurpemanasbendakerjapadaprosesperlakuanpanasmenggunakan sumber panas dari listrik, minyak atau gas panas dari pembakaran kokas. Berikut ini ada beberapa jenis dapur pemanas : 1) Dapur Pemanas Kamar Dapur ini mempunyai ruangan bentuk kamar yang ditutup dengan sebuah pintu. didalam ruangan tersebut diletakan benda kerja yang akan dipanaskan. Sedangkan diluarkamardilengkapidenganbeberapaalatpengaturpanasdanpengontrol temperatur.Dapurpemanaskamardapatdigunakanuntuksegalamacam pengolahan panas. 2)Dapur Sepuhan Garam Dapuriniterdiriatassebuahruanganberbentukbakataubejanaberisicairan garam yang dipanaskan dengan temperatur yang dapat diatur dari tombol pengatur. Dalamcairangaramtersebutdimasukanbendakerjayangakandisepuh,dengan tercelupnyabendakejalangsungkedalamcairangaramtersebut,memungkinkan pemanasanbendakerjadengancepatdanmeratasertaterhindardarioksidasi, sebabtidakberhubungandenganudaraluar.Dapurinidapatdigunakanuntuk segala macam perlakuan panas. 3) Dapur Bak Dapur ini berbentuk bak yang ditutup pada bagian atasnya. Didalam bak tersebut dimasukanbendayangakandipanaskandanpanasyangdikenakanpadabenda kerjadapatdiaturataudiukurdariperalatanpengatur.Dapurpemanasjenisini terutama digunakan untuk benda kerja yang akan dipijarkan dan dimurnikan. C.Bahan Pendingin Bahanpendinginyangdigunakandidalamprosesperlakuanpanasantaralainair, minyak, udara dan garam. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 a. Air Pendinginan dengan menggunakan air akan memberikan daya pendingin yang cepat. Biasanyakedalamairtersebutdilarutkanjugagaramdapursebagaiusaha mempercepatturunyatemperaturbendakerjadanmengakibatkanbahanmenjadi tambah keras. b. Minyak Minyak yang digunakan sebagai fluida pendingin dalam perlakuan panas adalah yang dapatmemberikanlapisankarbonpadapermukaanbendakerjayangdiolah.Selain minyakyangdigunakansebagaibahanpendinginpadaprosesperlakuanpanas dapatjugadigunakanminyakbakaratausolar.Pendinginandenganminyakakan memberikankecepatanpendinginanyangsedangdanwarnayangmantapdari benda kerja yang diproses. c. Udara Pendinginanudaradilakukanuntukperlakuanpanasyangmembutuhkan pendinginanlambat.Untukkeperluantersebutudarayangdisirkulasikankedalam ruangan pendingin dibuat dengan kecepatan yang rendah. Udara sebagai pendingin akanmemberikankesempatankepadalogamuntukmembentukkristal-kristaldan kemungkinan mengikat unsure-unsur lain dari udara. d. Garam Garamdipakaisebagaibahanpendingindisebabkanmemilikisifatmendinginkan yangteraturdancepat.Bahanyangdidinginkandidalamcairangaramakan mengakibatkanikatanyamenjadilebihkeraskarenapadapermukaanbendakerja tersebut akan mengikat zat arang. D.Diagram TTT (Time Temperature Transformation) Untukmendapatkansifat-sifatbahanyanglebihbaiksesuaidengankarakter yangdiinginkandapatdilakukanmelaluipemanasandanpendinginan.Tujuannya adalahmengubahstrukturmikrosehinggabahandikeraskan,dimudahkanatau dilunakan.Pemanasanbahandilakukandiatasgaristransformasikira-kirapada700C sehingga perlit berubah menjadi austenit yang homogen karena terdapat cukup karbon. Pada suhu yang lebih tinggi ferrit menjadi austenit karena atom karbon difusi ke dalam ferrittersebut.Untukpengerasanbaja,pendinginandilakukandengancepatmelalui pencelupankedalamair,minyakataubahanpendinginlainnyasehinggaatom-atom karbonyangtelahlarutdalamaustenittidaksempatmembentuksementitdanferrit akibatnya austenit menjadi sangat keras yang disebut martensit. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Gambar 10. Diagram TTT Pada baja setelah terjadi austenit dan ferrit kadar karbonya akan menjadi makin tinggisesuaidenganpenurunansuhudanakanmembentukhipoeutektoid.Padasaat pemanasanmaupunpendinginandifusiatomkarbonmemerlukanwaktuyangcukup. Laju difusi pada saat pemanasan ditentukan oleh unsure-unsur paduanya dan pada saat pendinginan cepat austenit yang berbutir kasar akan mempunyai banyak martensit. Fase kristal dan besarnya butir yang terjadi akan membentuk sifat baja. Apabila ferrit dan sementit didalam perlit berbutir besar, maka baja tersebut makin lunak sebagai akibatpendinginanlambat.Sebaliknyabajamenjadisemakinkerasapabilamemiliki perlitberbutirhalusyangdiperolehpadapendinginancepat.Bajadenganunsure paduanaluminium,vanadium,titaniumdanzirkonimakancenderungmemilikikristal berbutir halus. Untuk memahami macam-macam fase dan struktur kristal yang terjadi pada saat pendinginan dapat diamati dari diagram TTT . Fasa austenit stabil berada di atas suhu 7700 C. pada suhu yang lebih rendah akan terbentuk martensit dan mulai suhu tersebut martensitsudahtidaktergantungpadakecepatanpendinginan.Strukturbainitakan terbentuksetelahterbentuknyaferritdansementit.Jadicampuranantaraferritdan sementit adalah bainit seperti pada perlit. Perbedaan antara bainit dengan perlit adalah bentuknyahalussedangkanperlitkasar.DiagramTTTdipengaruhiolehkadarkarbon dalambaja,makinbesarkadarkarbonyamakadiagramnyaakansemakinbergeser kekanan, demikian pula dengan unsure paduan lainya. Apabila baja dipanaskan sampai Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 terbentuknyaaustenit,pendinginanakanberlangsungterusmenerustidakisotermal biarpun dilakukan dengan berbagai media pendingin. E.PROSES PERLAKUAN PANAS PADA BAJA. 1)Pelunakan (Annealing) Pelunakan atau proses anil adalah pemanasan bahan hingga suhu tertentu dan mempertahankannyauntukbeberapawaktu.Padasuhutersebutselanjutnya didinginkanperlahan-lahan.Tujuandariperlakuanpanasinipadaumumnyauntuk membuatbahanberkurangkekerasanyadanbiasanyadilakukanuntukpengerjaan lanjut. Gambar 11. Kurva pada proses anelling. a)Proses anil untuk membebaskan tegangan Tujuanyaadalahuntukmengurangkantegangandalamyangdiakibatkanoleh pengerjaan dingin (laku pemesinan) maupun pengerjaan panas (tempa, rol dan las). Proses ini dilaksanakan untuk bermacam-macam baja, baja paduan, baja tuang dan besituang.Prosespemanasanbahansampaisuhu(550650)0C,lalu mempertahankannyaselama+2jampadasuhutersebut,sehinggaterbentuk struktur kristal baru, kemudian didinginkan.b)Memijar lunak(Soft Annealing) Memijarlunakjugadikenaldenganistilahsperoidisasiatauprosesaniluntuk membentuksementityangberbentukbola(spheroidical).Penggunaanyaadalah untukbajakarbontinggi,misalnyabantalanpeluru.Tujuandariprosesiniadalah untukmeningkatkan ketangguhanbajayangrapuhyaitudenganmengubahbentuk Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 lapisansementitdidalamperlitdansementit.Padabeberapajenisbajadiperlukan adanya kadar karbida yang tinggi agar daya tahan ausnya meningkat. Struktur mikro perlitmempunyaiketangguhanyangrendahsekalisehinggadenganpemanasan tersebut akan diubah menjadi sementit yang berbutirbutir bulat (berbentuk bola). Prosedurpemanasanapabilastrukturmulanyaperlitadalahbahandipanaskan selama 16 24 jam pada suhu dibawah suhu kritis bawah atau kira-kira 7000 C, lalu didinginkan perlahan-lahan diudara. Jika struktur mulanya martensit maka diperlukan pemanasanselama12jampadasuhudiatastitikkritisantara723-7700C, setelahitudidinginkanperlahan-lahandidalamdapurdenganlajupendinginan antara 25 300 C perjam. Gambar 12. Dapur pemanas. c)Memijar normal (Normallizing) Bajakonstruksi,bajacanaiataubahanyangmengalamipenempaanbiasanya tidak memiliki struktur yang sama. Hal ini disebabkan jumlah beban yang tidak sama padawaktuprosesdanperubahanbentukpadawaktupendinginanyangtidak bersamaandaripenampangyangtebaldantipis.Sehinggaakanmenghasilkan ukuran-ukuranyangtidaktetappadawaktuprosespemesinan.Gunamemperbaiki danmenghaluskanstrukturbutirandanmembentukstrukturmikroagarterbentuk butirhalusdanseragam,sehinggapengaruhdaripengerjaandinginataupanas dapatdihilangkan,makadilakukannormalisasi.Prosedurpemanasandilakukan denganmemanaskanbajahingga800900 Cterganungdarikadarkarbon, semakintinggikadarkarbonakanlebihrendahsuhupemanasanya,dengankadar karbondalambajamaksimum0,83%.Selanjutnyamenahanpadasuhutersebut selama 1 2 jam lalu didinginkan sampai suhu + 60C karena pada suhu tersebut terjadiaustenitisasidalamdaerahaustenitmurni.Prosesselanjutnyadidinginkan perlahan-lahandenganpendinginanudaragunamencegahtimbulnyasegresi praeutektoidyangberlebihan.Ferrityangterlalubanyakdaribajahipereutektoid masukkedalamcampuranpadardantidakakanmengalamirekristalisasi.Oleh karenaitucarainidigunakanterutamauntukeutektoiddanbajahipereutektoid. Pemanasan diatas titik kritis menyebabkan rekristalisasi yang seragam. Adakalanya Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 pemanasanyangterlalutinggidanpendinginanyangrendahakanmembentuk susunan sementit dalam baja hipereutektoid. d)Memijar habis (Full Annealing) Pemanasanbajahipoeutektoidpadasuhu3050 Cdiatastitikkritisatau austenitisasi25-30 Cdiatasstabilitasferritterakhirdanmenahanyapadasuhu tersebutuntukbeberapawaktukemudiandisusuldenganpendinginandidalam dapur3020Cperjamsehinggaausteniteteruraimenjadiperlitkasar.Produk menjadicukuplunaksehinggadapatdikerjakandenganmesin,tetapikeuletanya berkurang.Dengankondisitersebutpadasaatlakupemesinanakanmembentuk geram dengan baik. e)Homogenisasi Carainidilakukanuntuklogamtuanganyangbesardanbentuknyayangrumit, untukmenyeragamkankomposisibahanataumenghilangkanketidakhomogenan kimiadidalam kristal-kristalyangterpisah.Padapembekuanbendapadatpertama yang terbentuk tidak sama secara menyeluruh. Prosedurpemanasanyadilakukanpadasuhusetinggimungkinasalkanlogam tidak mencair dan tidak menimbulkan pertumbuhan butir yang berlebihan pada suhu 15000C.selanjutnyapenahanansuhupada800850Cselama68jamdan didinginkan perlahan-lahan dengan udara biasa. f)Isothermal Annealing Carapemanasanyangdilakukanuntukperlakuanpanasini,bajadipanasi seperti pada annealing biasa, selanjutnya didinginkan dengan cepat sampai suhu + 80 Ckemudianditahanpadasuhutersebutselamawaktutertentu.Keuntungan utamadaricarainiadalahpenguranganwaktudariyangdiperlukanuntuk pemanasan baja paduan. 2)Pengerasan Baja Pengerasanbajadisebutjugapenyepuhan(quenching)atauseringdikatakan menyepuhbaja.Menyepuhadalahmemanaskanbajasampaitemperaturtertentu, pada perubahan fase yang homogen dan dibiarkan beberapa waktu pada temperatur itu, kemudian didinginkan dengan cepat sehingga menimbulkan suatu susunan yang keras sampai terjadi struktur yang disebut martensit. Kadarkarbondaribajayangdisepuhminimal0,2%,apabilakadarkarbonnya kurangdari0,2%penyepuhantidakadagunanya,sebabtidakterbentukmartensit dan terlalu sedikit karbida besi sehingga baja tetap lunak. 3)Macam macam pengerasan baja. Terdapat beberapa macam cara pengerasan baja yaitu sebagai berikut: a)Pengerasan penuh (full hardening). Pengerasanpenuhadalahpengerasanbajadengancaraperlakuanpanas terhadapbajaagarmemilikikadarkarbonyangtinggisampaikerassecara maksimum. b)Pengarbonan (carburizing). Pengarbonanadalahsuatuprosespemanasanagarbajayangmemilikikadar karbon rendah menjadi keras pada lapisan luar atau memiliki kadar karbon tinggi padalapisanluarnya.Prosesinibiasanyamengeraskakomponenkomponen Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 yang siap untuk dipakai atau diperdagangkan. Suhu yang dipakai antara 900C - 950 C selama 3 6 jam. Hal ini untuk mendapatkan kadar karbon maksimum 2 %atauyangdisebutstrukturaustenite.Pengarbonandikerjakanberdasarkan pertimbangan: -Kedalaman lapisan luar. -Ukuran komponen. -Jumlah produksi. Proses pengarbonan dapat dilaksanakan dengan cara: 1)Superficial Hardening Carainiuntukmengeraskanbaja sehinggamenjadibaja karbontinggipada permukaanluarnya.Inidilakukandenganmemasukkankomponenkedalam larutan cyanide bath (ruang sianida). Keuntungan dari proses ini adalah: -Tanpa ada perubahan bentuk (scaling). -Komponen komponen kecil dapat dikerjakan dengan baik. -Komponen komponen dapat dicelupkan dengan cepat dari molten salt (tempat larutan cyanide bath) Kekerasan lapisan baja yang dapat dicapai kira kira 0,25 0,5 mm. 2)Park hardening. Cara ini digunakan untuk mengeraskan baja permukaan baja dari bahan baja karbondenganjalanmemasukkankomponenkomponenkedalamboks (kotak) yang terbuat dari baja paduan. Kemudian dimasukkan kedalam dapur pemanas,denganpemanasanantara900C-950Cselama68jam kemudiandidinginkanpelanpelan.Kekerasanlapisanbajayangdapatdi capai kira kira 1 mm. Gambar 12. Proses pack karburizing. 3)Obtaining soft parts on carburiseel components. Cara ini mengeraskan permukaan baja tertentu saja karena sebagian daerah masih diperlukan pengerjaan lanjut. c)Penitriding (Nitriding). Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Menitridsamadenganpengarbonanyangtujuannyaadalahmengeraskan permukaan.Dalamprosesinibendabendapekerjaandipijarkanselam2hari dalam cairan amoniak pada suhu 500C. zat lemas dan cairan garam inidiserap olehlapisanpermukaanbendabendapekerjaansehinggadalampemijaran telahmenjadikerasdantidakperludikejutkan.lapisanpermukaanyangtelah diperkeras adalah tahan karat sehingga menitrid banyak dipakai untuk alat alat pengukur dan lapisan lapisan silinder pada motor. Gambar 13. Proses nitriding. Baja karbon rendah biasanya jarang diproses dengan nitriding, baja paduan dari 1 %alumunium,1,5%khromdan0,2%molidenumadalahbahanyangbanyadi nitriding.Kekerasanyangdapatdicapaikirakira0,7mmdengankeuntungan bendakerjayangdinitridingtidakperludikerjakanlagi,jadilangsungdapat dipakai. d)Sianida (cyaniding) Cyanidingadalahsuatuprosesmengeraskanpermukaanbajadengan menggunakan larutan sianidae)Pengerasan nyala (flame hardening). Pada pengerasan nyala, benda kerja sebagian dipanaskan dengan cepat olehnyalaapikemudianlangsungdidinginkan.Disinaihanyapermukaandari benda kerja yang dikeraskan, jadi bagian intinya tetap ulet. Nyalaapibiasanyadiperolehdenganbantuanalatpembakargasyang dikonstruksikansecarakhusus.Karenatempatyangakandisepuhitulebih besardarialatpembakar,makabendakerjaataualatpembakarharus digerakkan.Kadangkadangkeduanyaharusdigerakkan.Dibelakangalat pembakarterdapatsemprotanairyanglangsungmendinginkanbendakerja setelahdipanaskan.Pengerasandengannyalaapibiasanyadigunakanuntuk Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 bajatuangdanbesituang,jugabajadengan0,4%C0,7%Cataumedium carbonsteeldanbaja bajapaduan.Kekerasanyangdapatdicapai kirakira 0,8 mm. Gambar 14. Proses pengerasan nyala. f)Pengerasan induksi. Padapengerasaninduksi,bendakerjapadabagiantertentudipanaskan secaracepatdenganjalaninduksikemudiandidinginkandengancepatpula. Dengancatademikianhanyapermukaanbendakerjayangdikeraskan sedangkan bagian intinya tetap ulet. Induksiinidiperolehdenganbantuansebuahkumparanyang dikonstruksikansecarakhususyangdihubungkanpadasumberarusfrekuensi tinggi. Gambar 15. Proses pengerasan induksi. 4)Proses perlakuan panas. a)Pemudaan baja (menemper) Penemperanadalahprosespemanasankembalibajayangtelah dikeraskansampaitemperaturtertentudibawahsuhu721Cdengantujuan mengurangikekerasanbaja.Padapengerasanbajadidalamstrukturmartensit yangsangatkerasadakalanyatidakdapatdipakaikarenaterlaluberlebihan kekerasanya dan terlalu getas.Untukmengatasikekerasanbajayangberlebihantersebutdilakukan tempering.Sehinggakekerasannyadapatdikurangisampaipadakekerasan Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 yangdibutuhkandanmembuatbajamenjaditidakgetas.Pemanasanyang dilakukanadalahantara(200700C).dalamhalinimartensityangterjadi berangsurangsurberubahmenjadifasesementityangbulatdapamfase matriksferit.Makintinggisuhupemanasan,makinbesarbutiransementitdan ferit terbentuk struktur itu disebut sorbit atau martensit bulat. Sorbit dapat dikatakan sebagai tingkat pengalihan ynag terakhir sebelum perlit.Ketikadipanaskanterjadipembesaranvolume,sehinggaapabilabahan dikejutkan kedalamair mungkinbahan tersebutmenjadiretakataupatahpada bendakerjayangbentuknyatidakteratur.Untukmengatasinyadilakukan pengejutanyangkurangkuatdidalamminyak,gliserinyangdiencerkandengan air, atau garam. b) Memurnikan Memurnikanataumemuliakanadalahmemanaskanbajayangtelah disepuh hingga mencapai suhu 600 700C. pekerjaan ini dilakukan pada jenis-jenisbajayangsangatrendahkadarkarbonyauntukmenambahkekuatandan keliatanya,misalnyapadabagian-bagianmesinyangmengalamimuatan berubah-ubah. Namun dengan benda kerja yang telah dimurnikan dan dikerjakan lagidenganjalanpenempaanataupemijaranakanmerusakanproses pemurnianya,olehkarenaitupermuniandilakukanapabilabendakerjatelah dikerjakan terlebih dahulu. c)Mengadikan Mengadikan adalah menyepuh keras baja paduan. Prosedur ini lebih sulit dari pada baja zat arang biasa. Pada umumnya perlakuan panas ini tidak dapat menggunakanairsebagaimediapendingin,karenapendingindenganair berlangsung sangat cepat, sehingga baja paduan tersebut akan menjadi pecah. Untukmengatasihalinipendinginyangdigunakanadalahminyakyangsudah dipanaskan + 100 150 C. dengan demikian baja paduan yang diproses akan menjadi sangat keras dan sangat liat. c. Rangkuman 1.Perlakuanpanasadalahprosespadasaatbahandipanaskanhinggasuhutertentudan selanjutnya didinginkan dengan cara tertentu. 2.Tujuan perlakuan panas adalah untuk mendapatkan sifat-sifat yang lebih baik dan yang diinginkan sesuai dengan batas-batas kemampuan logam. sebelumnya. 3. Menurutjenisnyadariperlakuanpanasdigolongkanmenjaditigamacamyaitu: Hardening (mengeraskan), tempering (memudakan), dan annealing (melunakan) baja. 4.Untukkeperluanpemanasanbahanlogamdariprosesperlakuanpanastersebut digunakan dapur-dapur pemanas. Satu hal yang penting dari kondisi dapur pemanas ini adalah pengukuran temperatur kerja harus secermat mungkin.5.Dapurpemanasbendakerjapadaprosesperlakuanpanasmenggunakansumber panas dari listrik, minyak atau gas panas dari pembakaran kokas. 6.Bahanpendinginyangdigunakandidalamprosesperlakuanpanasantaralainair, minyak, udara dan garam. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 7.Pendinginandenganminyakakanmemberikankecepatanpendinginanyangsedang dan warna yang mantap dari benda kerja yang diproses. 8.Untukmendapatkansifat-sifatbahanyanglebihbaiksesuaidengankarakteryang diinginkan,dapatdilakukanmelaluipemanasandanpendinginan.Tujuannyaadalah mengubah struktur mikro sehingga bahan dikeraskan, dimudahkan atau dilunakan. 9.Untukmemahamimacam-macamfasedanstrukturkristalyangterjadipadasaat pendinginan besi/baja dapat diamati dari diagram TTT . 10. Pengerasanbajadisebutjugapenyepuhan(quenching)atauseringdikatakan menyepuh baja. 4. KOROSI a.Definisi Korosi adalah kerusakan atau degradasi logam akibat reaksi redoks dengan suatu logamdenganberbagaizatdilingkungannyayangmenghasilkansenyawa-senyawa yangtidakdikehendakinya.Korosimerupakanprosesataureaksielektrokimiayang bersifat alamiah yang berlangsung dengan sendirinya, oleh karena itu korosi tidak dapt dikendalikanataulajunyadiperlambatsehinggamemperlambatprosesperusakannya. Contohkorosiyangpalinglazimadalahperkaratanbesi.Rumuskimiadarikaratbesi adalah Fe2O3.xH2O. KondisialamIndonesiayangberiklimtropis,dengantingkathumanitasdandekat dengan laut adalah faktor yang dapat mempercepat proses korosi. Kerugianyangdapatditimbulkanolehkorositidakhanyabiayalangsungseperti Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 pergantianperalatanindustri,perawatanjembatan,konstruksidansebagainya,tetapi jugabiayatidaklangsungsepertiterganggunyaprosesproduksidalamindustriserta kelancaran transportasi yang umumnya lebih besar dibandingkan biaya langsung.Faktor yang berpengaruh terhadap korosi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu: a. berasaldaribahanitusendiri,Faktordaribahanmeliputikemurnianbahan, struktur bahan, bentuk kristal, unsur-unsur kelumit yang ada dalam bahan, teknik pencampuran bahan dan sebagainya b. Lingkungan,Faktordarilingkunganmeliputitingkatpencemaranudara,suhu, kelembaban, keberadaan zat-zat kimia yang bersifat korosif dan sebagainya.Bahan-bahankorosifterdiriatasasam,basasertagaram,baikdalambentuk senyawaan-organikmaupunorganik.Flour,hidrogenfluoridabesertapersenyawaan-persenyawaannyadikenalsebagaibahankorosif.Dalamindustri,bahaniniumumnya dipakaiuntuksintesabahan-bahanorganik.Ammoniak(NH3)merupakanbahankimia yang cukup banyak digunakan dalam kegiatan industri. Pada suhu dan tekanan normal, bahaniniberadadalambentukgasdansangatmudahterlepaskeudara.Ammoniak dalamkegiatanindustriumumnyadigunakanuntuksintesabahanorganik,sebagai bahanantibekudidalamalatpendingin,jugasebagaibahan untukpembuatanpupuk. Aneka partikel aerosol, debu serta gas-gas asam seperti NOx dan SOxdapat berubah menjadi asam nitrat (HNO3) dan asam sulfat (H2SO4) di udara.Olehsebabitu,udara menjaditerlaluasamdan bersifat korosifdenganterlarutnya gas-gasasamtersebutdidalamudara.Dalamlingkungandengantingkatpencemaran tinggi,anekabarangmulaidarikomponenelektronikareniksampaijembatanbaja semakin mudah rusak, bahkan hancur karena korosi.

Gambar 16. Korosi pada logam b.Pencegahan Kerugianyangcukupbesarakibatprosespengaratanmengharuskanadanya upaya-upayapencegahanterjadinyakarat.Prinsippencegahannyadengancara melindungibesidanpenyebabterjadinyakarat.dilihatdarifaktor-faktoryang memengaruhiprosespengaratanbesi,banyakcarapencegahanyangdapat dilakukan,sepertimodifikasilingkungan,modifikasibesi,proteksikatodik,dan pelapisan. -Cara modifikasi lingkungan. Oksigen (O2) dan kelembaban udara merupakan faktorpentingdalamprosespengaratan,mengurangikadaroksigenatau menurunkankelembabanudaradapatmemperlambatprosespengantaraan. Sebagaicontoh,kelembabandidalamgudangdapatdikurangidengan Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 mendinginkan gudang menggunakan pengondisi udara (Air Conditioner / AC). -Cara modifikasi besi. Ketika besi membentuk alloy (logam campuran) dengan unsur-unsurtertentu,besiakanlebihtahanterhadappengaratan.Baja(alloy dari besi) mengandung 11 % - 12 % kromium dan sedikit mengandung karbon, disebutstainlesssteel.Bajainiinitahankaratdanseringdigunakandalam industri, untuk bahan kimia, dan di rumh tangga. -Cara proteksi katodik. Jika logam besi dihubungkan dengan seng, besi tersebut akan sukar mengalami korosi. Hal ini disebabkan seng lebih mudah teroksidasi dibandingkandenganbesi.PotensireduksibesiadalahEZn2+|Zn=-0.76V, lebih negatif dari pada potensi reduksi besi, yaitu sebesar EFe2+|Fe = -0.44V. Sengakanberaksidenganoksigendanairdalamlingkunganyang mengandungkarbondioksida.Sengkarbonatyangterbentukberfungsi melindungisengitusendiridarikorosi.Caraperlindunganlogamsepertiini disebutcaraproteksikatodik(KatodePelindung).Selainseng(Zn),logam magnesium(Mg)yangtermasukalkalitanah,banyakdigunakanuntuk keperluan ini. -Carapelapisan.Jikalogambesidilapisitembagaatautimah,besiakan terlindungdarikorosi.SebablogamCu(ECu2+|Cu=+0.34V)danSn( ESn2+|Sn=-0.14V)memilikipotensireduksiyanglebihpositifdaripadabesi (EFe2+|Fe = -0.44V). Namun, bila lapisan ini bocor, sehingga lapisan tembaga atautimahterbuka,besiakanmengalamikorosiyanglebihcepat.Selain dengantembagadantimah,besijugadapatdilapisidenganlogamlainyang sulitteroksidasi.Logamyangdapatdigunakanadalahyangmemilikipotensial reduksilebihpositifdibandingkanbesi,sepertiperak,emas,nikel,timah, tembaga,danplatina.Selainsenyawalogam,pelapisandapatpula menggunakansenyawanonlogam.Prosespelapisanlogambesiinidapat dengancaramembersihkanbesiterlebihdahulu,kemudianmelapisdengan suatuzatyangsukarditembusolehoksigen,misalnyacat,gelas,plastik,atau vaselin(gemuk).Perludiperhatikan,seluruhpermukaanbesiharusterlapis sempurnauntukmenghindarkankontakdenganoksigen.Prosespelapisan yangtidaksempurnadapatlebihberbahayadibandingkanbesitanpapelapis. Pengaratan dapat terjadi pada bagian yang tertutup sehingga tidak terdeteksi. c.Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi KorosiKorosi pada permukaan suatu logam dapat dipercepat oleh beberapa faktor, antara lain: 1.Kontak Langsung logam dengan H2O dan O2. Korosipadapermukaanlogammerupakanprosesyangmengandungreaksi redoks. Reaksi yang terjadi ini merupakan sel Volta mini. sebagai contoh, korosi besi terjadi apabila ada oksigen (O2) dan air (H2O). Logam besi tidaklah murni, melainkan mengandung campuran karbon yang menyebar secara tidak merata dalamlogamtersebut.Akibatnyamenimbulkanperbedaanpotensiallistrik antaraatomlogamdenganatomkarbon(C).Atomlogambesi(Fe)bertindak Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 sebagaianodedanatomCsebagaikatode.Oksigendariudarayanglarut dalamairakantereduksi,sedangkanairsendiriberfungsisebagaimedia tempatberlangsungnyareaksiredokspadaperistiwakorosi.Semakinbanyak jumlahO2danH2Oyangmengalamikontakdenanpermukaanlogam,maka semakincepatberlangsungnyakorosipadapermukaanlogamtersebut. Perhatikan animasi. berikut: animasi korosi besi2.Keberadaan Zat Pengotor ZatPengotordipermukaanlogamdapatmenyebabkanterjadinyareaksi reduksi tambahan sehingga lebih banyak atom logam yang teroksidasi. Sebagai contoh,adanyatumpukandebukarbondarihasilpembakaranBBMpada permukaanlogammampumempercepatreaksireduksigasoksigenpada permukaan logam. Dengan demikian peristiwa korosi semakin dipercepat. Gambar 17. Korosi akibat zat pengotor. 3.Kontak dengan Elektrolit Keberadaanelektrolit,sepertigaramdalamairlautdapatmempercepatlaju korosi dengan menambah terjadinya reaksi tambahan. Sedangkan konsentrasi elektrolityangbesardapatmelakukanlajualiranelektronsehinggakorosi meningkat. Gambar 18. Korosi akibat elektrolit. 4.Temperatur Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Temperaturmempengaruhikecepatanreaksiredokspadaperistiwakorosi. Secaraumum,semakintinggitemperaturmakasemakincepatterjadinya korosi.Halinidisebabkandenganmeningkatnyatemperaturmakameningkat pulaenergikinetikpartikelsehinggakemungkinanterjadinyatumbukanefektif padareaksiredokssemakinbesar.Dengandemikianlajukorosipadalogam semakinmeningkat.Efekkorosiyangdisebabkanolehpengaruhtemperatur dapatdilihatpadaperkakas-perkakasataumesin-mesinyangdalam pemakaiannya menimbulkan panas akibat gesekan (seperticutting tools ) atau dikenai panas secara langsung (seperti mesin kendaraan bermotor). Gambar 19. Korosi akibat suhu tinggi. 5.pHPeristiwa korosi pada kondisi asam, yakni pada kondisi pH < 7 semakin besar, karena adanya reaksi reduksi tambahan yang berlangsung pada katode yaitu: 2H+(aq) + 2e- H2 Adanya reaksi reduksi tambahan pada katode menyebabkan lebih banyak atom logamyangteroksidasisehinggalajukorosipadapermukaanlogamsemakin besar. 6.Metalurgi Permukaan logam Permukaanlogamyanglebihkasarakanmenimbulkanbedapotensialdan memiliki kecenderungan untuk menjadi anode yang terkorosi. Gambar 20. Korosi akibat perbedaan potensial. Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 Efek Galvanic Coupling Kemurnianlogamyangrendahmengindikasikanbanyaknyaatom-atom unsurlainyangterdapatpadalogamtersebutsehinggamemicuterjadinya efekGalvanicCoupling,yaknitimbulnyaperbedaanpotensialpada permukaan logam akibat perbedaan Eantara atom-atom unsur logam yang berbedadanterdapatpadapermukaanlogamdengankemurnianrendah. Efekinimemicukorosipadapermukaanlogammelaluipeningkatanreaksi oksidasi pada daerah anode. 7.Mikroba Adanyakolonimikrobapadapermukaanlogamdapatmenyebabkan peningkatankorosipadalogam.Halinidisebabkankarenamikrobatersebut mampumendegradasilogammelaluireaksiredoksuntukmemperolehenergi bagikeberlangsunganhidupnya.Mikrobayangmampumenyebabkankorosi, antaralain:protozoa,bakteribesimanganoksida,bakterireduksisulfat,dan bakteri oksidasi sulfur-sulfida. Thiobacillus thiooxidans Thiobacillus ferroxidans. Gambar 21. Mikroba penyebab korosi d.Bentuk-Bentuk Korosi Bentuk-bentuk korosi dapat berupa; korosi merata, korosi galvanik, korosi sumuran, korosicelah,korosiretaktegang(stresscorrosioncracking),korosiretakfatik (corrosion fatique cracking) dan korosi akibat pengaruh hidogen (corrosion induced hydrogen), korosi intergranular, selective leaching, dan korosi erosi. -Korosimerataadalahkorosiyang terjadisecaraserentakdiseluruh permukaanlogam,oleh karenaitupadalogamyangmengalami korosimerata akanterjadipengurangandimensiyangrelatifbesarpersatuanwaktu. Kerugian langsung akibat korosi merata berupa kehilangan material konstruksi, keselamatankerjadanpencemaranlingkunganakibatprodukkorosidalam bentuksenyawayangmencemarkanlingkungan.Sedangkankerugiantidak Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 langsung,antaralainberupapenurunankapasitasdanpeningkatanbiaya perawatan (preventive maintenance). -Korosigalvanikterjadiapabiladualogamyangtidak samadihubungkandan beradadilingkungankorosif.Salahsatudarilogamtersebutakanmengalami korosi,sementaralogamlainnyaakanterlindungdariserangankorosi.Logam yang mengalami korosi adalah logam yang memiliki potensial yang lebih rendah danlogamyang tidakmengalami korosiadalahlogamyangmemilikipotensial lebih tinggi. -Korosi sumuranadalahkorosilokalyangterjadipadapermukaanyang terbukaakibatpecahnyalapisanpasif.Terjadinyakorosisumuraninidiawali denganpembentukanlapisanpasifdipermukaannya,padaantarmukalapisan pasifdanelektrolitterjadipenurunanpH,sehinggaterjadipelarutanlapisan pasifsecaraperlahan-lahandanmenyebabkanlapisanpasifpecahsehingga terjadikorosisumuran.Korosisumuraninisangatberbahayakarenalokasi terjadinyasangatkeciltetapidalam,sehinggadapatmenyebabkanperalatan atau struktur patah mendadak.-Korosicelahadalahkorosilokalyangterjadipadacelahdiantaradua komponen.Mekanismeterjadinyakorosicelahinidiawalidenganterjadikorosi meratadiluardandidalamcelah,sehinggaterjadioksidasilogamdanreduksi oksigen.Padasuatusaatoksigen(O2)didalamcelahhabis,sedangkan oksigen(O2)diluarcelahmasihbanyak,akibatnyapermukaanlogamyang berhubungandenganbagianluarmenjadikatodadanpermukaanlogamyang didalam celah menjadi anoda sehingga terbentuk celah yang terkorosi. -Korosi retaktegang(stresscorrosioncracking),korosiretakfatik(corrosion fatiquecracking)dankorosiakibatpengaruhhidogen(corrosioninduced hydrogen)adalahbentukkorosidimanamaterialmengalamikeretakanakibat pengaruh lingkungannya. Korosi retak tegang terjadi pada paduan logam yang mengalami tegangan tarik statis dilingkungan tertentu, seperti : baja tahan karat sangatrentanterhadaplingkungankloridapanas,tembagarentandilarutan ammonia dan baja karbon rentan terhadap nitrat. -Korosiretakfatikterjadiakibatteganganberulang dilingkungankorosif. Sedangkankorosiakibatpengaruhhidogenterjadikarenaberlangsungnya difusi hidrogen kedalam kisi paduan. -Korosiintergranularadalahbentukkorosiyangterjadipadapaduanlogam akibatterjadinyareaksiantarunsurlogamtersebutdibatasbutirnya.Seperti yangterjadipadabajatahankarataustenitikapabiladiberiperlakuanpanas. Padatemperatur425815Ckarbidakrom(Cr23C6)akanmengendapdi batasbutir.Dengankandungankromdibawah10%,didaerahpengendapan tersebutakanmengalamikorosidanmenurunkankekuatanbajatahankarat tersebut. -Selective leachingadalahkorosiyangterjadipadapaduanlogamkarena pelarutansalahsatuunsurpaduanyanglebihaktif,sepertiyangbiasaterjadi padapaduantembaga-seng.Mekanismeterjadinyakorosiselectiveleaching Bahan Ajar Proses Perlakuan Logam Dasar2011 [Type the company name] | KKN PPL UNY 2011 diawali dengan terjadi pelarutan total terhadap semua unsur. Salah satu unsur pemadu yang potensialnya lebih tinggi akan terdeposisi, sedangkan unsur yang potensialnyalebihrendahakanlarutkeelektrolit.Akibatnyaterjadikeropos padalogampaduantersebut.Contohlainselectiveleachingterjadipadabesi tuangkelabuyangdigunakansebagaipipapembakaran.Berkurangnyabesi dalam paduan besi tuang akan menyebabkan paduan tersebut menjadi porous dan lemah, sehingga dapat menyebabkan ter