Slide 1

PENGARUH UNSUR PADUANKarakteristik BajaPemakaian baja karbon untuk struktur atau komponen biasanya tidak memerlukan kualifikasi yang berlebihankekuatan, keuletan dan lain-lain tidak terlalu tinggipenggunaan pada temperatur kamarkondisi lingkungan yang tidak terlalu korosifKekuatannya akan banyak berkurang bila bekerja pada temperatur yang agak tinggi, pada temperatur rendah ketangguhannya menurun cukup drastis.

Hardenability baja karbon mudah terpengaruh temperatur, hasil proses pengerasan mudah menjadi lunak jika mendapat proses pemanasan.

Sehingga dalam beberapa hal baja karbon tidak memenuhi syarat untuk dipergunakan.Solusinya adalah dengan menambahkan satu atau beberapa unsur paduan tertentu.Baja dengan tambahan beberapa unsur paduan dinamakan baja paduan.Unsur paduan sengaja ditambahkan ke dalam baja dengan tujuan untuk mencapai salah satu atau beberapa dari tujuan berikut :menaikkan hardenability memperbaiki kekuatan pada temperatur biasamemperbaiki sifat mekanik pada temperatur rendah atau tinggimemperbaiki ketangguhan pada tingkat kekuatan/kekerasan tertentu.menaikkan sifat tahan aus.menaikkan sifat tahan korosimemperbaiki sifat kemagnitanPengaruh unsur paduan terhadap baja banyak dipengaruhi oleh cara penyebarannya di dalam baja itu.

Semua unsur paduan, sedikit atau banyak, dapat larut di dalam ferrit dan austenit

Austenit mampu melarutkan unsur paduan dalam kadar yang lebih tinggi (kelarutan bahan pada temperatur tinggi lebih banyak)

Sebagian dari unsur-unsur paduan di dalam baja cenderung akan membentuk karbidaUnsur paduan yang mempunyai kecenderungan kuat larut dalam ferrit biasanya tidak membentuk karbida.

Sebaliknya yang kelarutan di dalam ferrit lebih terbatas, cenderung untuk membentuk karbida

Jika kecenderungannya melarutkan maka tidak bersenyawa (dan sebaliknya)

Disamping itu ada unsur paduan yang bisa membentuk suatu fase, atau menstabilkan fase.Kelompok unsur paduan tersebut antara lain :Pembentuk/penstabil FerritPembentuk/ penstabil AustenitPembentuk KarbidaPenstabil karbidaPembentuk nitrida

Kelompok unsur paduan menurut fungsinya Pembentuk/penstabil Ferrit, yaitu unsur paduan yang membuat ferrit menjadi lebih stabil sampai ke temperatur yang lebih tinggi.

Biasanya ferrit bertransformasi menjadi austenit pada suatu temperatur A1. Dengan adanya unsur paduan ini, temperatur transformasi ini akan naik, bahkan bila jumlah unsur itu cukup banyak ferrit tetap stabil sampai mulai terjadinya pencairan.

Unsur paduan yang termasuk golongan ini adalah Cr, Si, Mo, W dan Al.Pembentuk/ penstabil Austenit, Yaitu unsur paduan yang membuat austenit lebih stabil pada temperatur yang lebih rendah.

Biasanya austenit akan mulai bertransformasi bila didinginkan sampai ke temperatur A3, dengan adanya unsur paduan ini temperatur transformasi ini menjadi lebih rendah, bahkan dapat mencapai temperatur kamar.

Unsur yang terpenting pada kelompok ini adalah Ni dan Mn.Pembentuk Karbida, yaitu unsur paduan yang dapat membentuk karbida, yang dipengaruhi gaya tarik (affinity) terhadap karbon. Unsur dalam kelompok ini (diurut mulai dari yang mempunyai affiniti rendah terhadap karbon) yaitu Cr, W, Mo, V, Ti, Nb, Ta dan Zr.

Bila di dalam baja terdapat lebih dari satu unsur pembentuk karbida, maka unsur dengan affiniti tertinggi yang membentuk karbida.

Affinity rendah bisa larut (dissolve)Karbida yang terbentuk ini dapat berupa karbida sederhana atau karbida kompleks.

Adanya karbida akan menaikkan sifat tahan aus karena kekerasannya tinggi, biasanya alloy tool steel mengandung unsur pembentuk karbida dengan kadar yang cukup tinggi.Penstabil KarbidaUnsur paduan yang membuat karbida menjadi lebih stabil, tidak mudah terurai dan larut ke dalam suatu fase. Unsur-unsur dalam kelompok ini (diurut dari yang lemah ke kuat) : Co, Ni, W, Mo, Mn, Cr, V, Ti Nb, dan Ta.

Pembentuk karbida yang kuat tidak selalu sebagai penstabil karbida yang kuat, misalnya Mn, pembentuk karbida yang sangat lemah tapi ia dapat berfungsi sebagai penstabil karbida yang cukup kuat, bahkan lebih kuat dari Mo Pembentuk NitridaPada dasarnya semua unsur pembentuk karbida adalah juga pembentuk nitrida (yang dapat membentuk nitrida bila dilakukan nitriding). Di samping itu Aluminium dan titanium juga merupakan pembentuk nitrida yang cukup kuat.

Nitrida juga merupakan senyawa yang sangat keras, sehingga adanya senyawa ini dapat menaikkan kekerasan baja.Pengaruh Paduan terhadap FerritSemua unsur paduan yang membentuk larutan padat akan menaikkan kekerasan dan kekuatan. Demikian pula halnya dengan unsur paduan yang larut ke dalam ferrit, akan menaikkan kekerasan dan kekuatan ferrit.

Pengaruh dari masing-masing unsur tidak sama, hal ini digambarkan pada grafik berikut :Si dan Mn, unsur paduan yang selalu dijumpai di dalam baja, mempunyai pengaruh yang paling besar (menaikkan kekerasan), sedangkan Cr mempunyai pengaruh yang paling kecil

Karena pengaruh chrom yang kecil, ia banyak digunakan sebagai unsur paduan pada baja yang akan banyak mengalami pengerjaan dingin.Pada gambar, struktur yang didinginkan lambat (furnace cooled) hampir tidak terjadi kenaikan kekuatan, tetapi pada struktur yang didinginkan lebih cepat (air cooled) terjadi kenaikan kekuatan yang cukup tinggi.

Pengaruh terhadap Diagram FaseUmumnya unsur paduan di dalam baja akan merubah diagram fase baja, yaitu menggeser titik eutektoid ke kiri, sehingga kadar karbon di dalam perlit akan kurang dari 0,8 %.

Unsur paduan yang berfungsi sebagai penstabil austenit, yaitu Ni dan Mn, cenderung menurunkan temperatur eutektoid, sedang unsur paduan yang berfungsi sebagai penstabil ferrit, yaitu hampir semua unsur paduan kecuali Ni dan Mn, akan menaikkan temperatur eutektoid. Jadi dapat dikatakan bahwa semua unsur paduan, kecuali Ni dan Mn akan menggeser titik eutektoid ke kiri atas, sedang Ni dan Mn menggeser titik eutektoid itu ke kiri bawah.

Selain itu unsur paduan penstabil ferrit akan memperluas daerah ferrit dan memperkecil daerah austenit, digambarkan dengan makin sempitnya daerah austenit dengan bertambahnya kadar chrom.

Hal-hal seperti ini tentunya harus diperhitungkan dalam melakukan laku panas terhadap baja paduan, apakah baja itu dapat dikeraskan dengan laku panas, apakah temperatur pemanasan harus lebih tinggi atau lebih rendah, dan sebagainya.Pengaruh terhadap Diagram TransformasiSemua unsur paduan, kecuali Co, akan menghambat pembentukan ferrit dan sementit pada pendinginan, jadi akan menggeser kurva transformasi ke kanan. Semua unsur paduan, kecuali Co, menurunkan temperatur pembentukan martensit Ms, juga Mf-nya. Menyebabkan martensit lebih mudah terbentuk pada temperatur rendah, jadi dapat dikatakan bahwa unsur paduan akan menaikkan hardenability baja. Dengan makin rendahnya Ms dan Mf seringkali menyebabkan timbulnya banyak austenit sisa, karena mungkin Mf sudah di sekitar temperatur kamar, sehingga pada temperatur kamar masih banyak terdapat austenit, kekerasan tidak mencapai yang diharapkan.Pengaruh terhadap Ukuran ButirBeberapa unsur paduan dapat membentuk karbida atau nitrida berupa partikel halus yang terdispersi secara merata. Partikel halus ini akan mencegah terjadinya pertumbuhan butir. Dimana hal ini akan meningkatkan kekuatan dan ketangguhan. Unsur paduan yang mencegah terjadinya pertumbuhan butir ini antara lain V, Ti, Nb dan juga Al. Ini banyak digunakan untuk membuat fine-grained steel untuk case hardening.Pengaruh pada TemperingBaja yang dikeraskan akan melunak bila mengalami tempering. Makin tinggi temperatur tempering makin banyak penurunan kekerasan yang terjadi. Semua unsur paduan menghambat laju penurunan kekerasan karena tempering.

Unsur-unsur yang mudah larut dalam ferrit (unsur yang tidak membentuk karbida), seperti Ni, Si dan juga Mn pengaruhnya kecil sekali karena ferrit sendiri tidak dapat dikeraskan.Unsur pembentuk karbida mempunyai pengaruh yang lebih kuat dalam menghambat penurunan kekerasan, seperti Cr, W, Mo, V dan lain-lain.Unsur paduan bila terdapat dalam jumlah besar dapat menaikan kekerasan saat tempering pada temperatur tinggi, dikenal sebagai secondary hardness