POLITEKNIK MANUFAKTUR NEGERI BANDUNG LoGAM (FERRO) Di susun oleh : 1.Fathan Ihsan M 2.M. Dena Firdaus 3.Rima Nurhasanah P 4.Toni Krismawanto POLITEKNIK MANUFAKTUR NEGERI BANDUNG

Logam Non Ferro Ferro

Logam (Ferro) Logam ferro adalah suatu logam paduan yang terdiri dari campuran unsur karbon dengan besi. Untuk menghasilkan suatu logam paduan yang mempunyai 2 sifat yang berbeda dengan besi dan karbon maka dicampur dengan bermacam logam lainnya. Logam ferro terdiri dari komposisi kimia yang sederhana antara besi dan karbon. Masuknya unsur karbon ke dalam besi dengan berbagai cara.

Macam – macam Logam ( Ferro ) Besi Baja

Besi Besi adalah logam yang berasal dari bijih besi (tambang) yang banyak digunakan untuk kehidupan manusia sehari - hari. Dalam tabel periodik, besi mempunyai simbol Fe dan nomor atom 26. Besi juga mempunyai nilai ekonomis yang tinggi. Besi adalah logam yang paling banyak dan paling beragam penggunaannya. Hal itu karena beberapa hal, diantaranya: • Kelimpahan besi di kulit bumi cukup besar • Pengolahannya relatif mudah dan murah dan • Besi mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan dan mudah dimodifikasi

Macam – macam Besi Besi Teknik Besi Tuang Besi Cor Besi Lunak Besi Tempa

Besi Teknik Besi yang sudah atau selalu bercampur dengan unsur lain Jenis – jenisnya : 1. Besi mentah atau besi kasar yang kadar karbonnya lebih besar dari 3,7%. 2. Besi tuang yang kadar karbonnya antara 2,3 sampai 3,6 % dan tidak dapat ditempa. Disebut besi tuang kelabu karena karbon tidak bersenyawa secara kimia dengan besi melainkan sebagai karbon yang lepas yang memberikan warna abu-abu kehitaman, dan disebut besi tuang putih karena karbon mampu bersenyawa dengan besi. 3. Baja atau besi tempa yaitu kadar karbonnya kurang dari 1,7 % dan dapat ditempa.

Besi Tuang Komposisi : Campuran besi dan karbon (4%) Sifat : Rapuh, tidak dapat di tempa baik untuk dituand sukar diles Penggunaan : Alas mesin, badan ragum, bagian-bagian mesin bubut, blok silinder, cincin perak, meja datar

Besi Tempa Komposisi : Campuran besi murni (99%) sedikit besi rongsokan Sifat : Dapat ditempa, liat, tidak dapat diruang Penggunaan : Kait keran, landasan kerja plat, rantai jangkar

Besi Lunak Komposisi : Campuran besi dan karbon (0,1%-0,3%) Sifat : Dapat ditempa, liat Penggunaan : Mur, baut, pipa, sekrup

Besi Cor Besi cor dihasilkan dari paduan antara: besi (Fe) dengan karbon (C) dan silikon (Si), serta unsur-unsur tambahan lain nya. Karena persentase karbon nya tinggi, maka besi cor bersifat rapuh dan tidak dapat ditempa (terlalu keras). Unsur paduan, berupa karbon, silikon, mangan, fosfor dan belerang, dapat mempengaruhi sifat fisis maupun sifat mekanis dari besi cor. Kekerasan, kekuatan, ke mampuan mesin (machinability), ketahanan aus dan lain sebagainya, dapat diperbaiki dengan cara melebur besi cor ke dalam Dapur Kupola atau dapur lain nya yang dapat menurunkan kadar karbon besi cor tersebut

Macam – macam Besi Cor Besi Cor Kelabu Besi cor putih Besi cor mampu tempa Besi cor nodular

Besi Cor Kelabu Disebut kelabu, karena warna patahan logam ini berwarna keabu-abu an, dengan karbon nya berbentuk serpihan grafit. Kekuatan tarik besi cor kelabu berkisar antara 140 MPa sampai 415 MPa, namun keuletan (ductility) nya sangat rendah. Komposisi kimia besi cor adalah: - C = (3 s/d 3,5) % - Si = (1 s/d 2,75) % - Mn = ( 0,4 s/d 1) % - P = (0,15 s/d 1) % - S = (0,02 s/d0,15) % - Fe = sisa nya Gambar struktur besi cor kelabu (ASTM class 40), dapat dilihat di bawah ini: Garis-garis hitam pada gambar, merepresentasikan serpihan grafit, yang secara fisik akan mem berikan kekuatan, makin halus dan makin merata serpihan grafit nya, makin kuat logam nya. Daerah yang berwarna agak cerah pada gambar, disebut: steadit, yaitu antara eutektik dan besi-.

Besi Cor Putih Disebut putih, karena bidang patahan nya berwarna putih, unsur karbon nya terikat sebagai karbida atau disebut juga: karbida bersifat keras, sehingga dikatakan besi cor putih adalah logam yang kurang machinability. Besi cor putihdibuat dengan cara menuangkan besi cair ke dalam cetakan logam dan dengan mengatur komposisi kimia nya. Misalnya: bila dibutuhkan suatu permukaan yang tahan aus (roda KA, rol untuk menggerus dan pelat untuk Stone Crusher), maka dilakukan pendinginan cepat atau chilled.

Besi Cor mampu tempa Besi cor mampu tempa, dibuat dari besi cor putih yang mempunyai komposisi kimia sebagai berikut: - C = (1,75 s/d 2,3) % - Si = (0,85 s/d 1,2) % - Mn = (kurang dari 0,4 %) - P = (kurang dari 0,2 %) - S = (kurang dari 0,12 %) - Fe = sisa nya Pembuatan nya dapat dilakukan pada Dapur Kupola atau Tanur Udara atau ke-2 tanur tersebut sekaligus, sehingga proses nya disebut: duplexs. Hasil nya (benda cor) di simpan didalam pot dan diletakkan didalam dapur anil (annelling/pelunakan) dengan sirkulasi panas yang cukup. Lama nya waktu yang dibutuhkan untuk anil, sekitar 3 s/d 4 hari dengan suhu antara 815 C s/d 1010 C. Setelah proses ini selesai, maka karbida besi yang keras akan berubah menjadi nodul grafit temper. Kekuatan tarik nya sekitar 380 MPa dengan pertambahan panjang maksimum 18 % sebelum putus, daya tahan terhadap beban kejut baik dan cukup machinability, banyak digunakan pada industri KA, otomotif, sambungan pipa dan industri pertanian.

Besi Cor Nodular Besi cor nodular adalah logam yang kuat dan ulet serta machinability. Karbon nya berbentuk nodular grafit yang diperoleh dengan cara menambahkan bahan yang mengandung magnesium, (jumlah nya tergantung pada kadar belerang yang ada) seperti: Ni-Mg, dll kedalam besi cor kelabu cair. Mula-mula kadar belerang diturunkan dengan cara merubah nya menjadi sulfida magnesium, sedangkan sisa magnesium yang ada dapat merubah grafit menjadi bentuk nodular.  Besi cor nodular biasanya digunakan dalam kondisi tuang (as cast), untuk meningkatkan mutu nya, maka diperlukan proses anil (tidak terlalu lama). Karena mutu besi cor nodular jauh lebih baik dibandingkan dengan jenis-jenis besi cor lain nya, maka bahan ini dapat digunakan untuk membuat poros engkol meisn dan berbagai suku cadang lain nya.

Pengaruh Berbagai Unsur Pada Besi Cor Ada 5 (lima) unsur kimia yang sangat berpengaruh terhadap besi cor, yaitu: Karbon (c) Silikon (Si) Mangan (Mn) Belerang (S) Fosfor (P)

Karbon Hampir semua besi, termasuk kelompok besi cor, mengandung unsur karbon  2 %, sedang kan besi cor kelabu, mengandung 3 s/d 4 % karbon. Jumlah karbon, sangat tergantung kepada bahan baku dapur (besi kasar dan besi bekas) serta kokas selama proses peleburan. Sifat fisis suatu logam, tidak saja dipengaruhi oleh jumlah unsur karbon, tapi juga oleh bentuk nya. Sementara itu, morfologi grafit tergantung kepada laju pendinginan dan kadar silikon, dimana bila jumlah silikon banyak, dapat memperbesar kemungkinan pembentukan grafit, sedangkan grafit, meningkatkan machinability. 

Silikon Bila kadar Si sampai 3,25 %, akan dapat menurunksn kekerasan besi, sebab Si menetukan berapa bagian dari C yang terikat dengan Fe dan berapa bagian berbentuk grafit (karbon bebas) setelah keadaan seimbang (balance). Bila kadar Si diatas 3,25 % akan meningkatkan kekerasan. Untuk membuat suku cadang yang kecil, dianjurkan menggunakan kadar Si yang tinggi, sebalik nya untuk yang besar, kadar Si nya di perkecil. Sementara itu, agar suku cadang bisa tahan terhadap asam dan korosi, sebaiknya menggunakan Si antara 13 % s/d 17 %. Perlu diketahui bahwa selama proses peleburan, jumlah Si yang hilang bisa mencapai 10 %.

Mangan Bila jumlah Mn diatas 0,5 %, mangan bereaksi dengan belerang yang akan membentuk sulfid mangan, dimana paduan ini mempunyai massa jenis dan dapat larut dalam terak cair. Mn ini adalah unsur deoksida, pemurni, sekaligus meningkatkan fluiditas, kekuatan dan kekerasan besi. Kalau Mn dinaikkan, maka akan terbentuk ikatan yang kompleks dengan C, sehingga besi cor lebih keras.  Selam proses peleburan, jumlah Mn yang hilang bisa mencapai antara 10 % s/d 20 %.

Belerang Unsur S ini sebenarnya sangat merugikan (logam bisa berlubang-lubang/blow holes), oleh karena itu selama proses peleburan, perlu ditambahkan unsur ferro-mangan, untuk mengikat S ini.  Selama proses peleburan, unsur S akan meningkat sebesar 0,03 % yang berasal dari bahan bakar.

Fosfor Untuk suku cadang kecil, unsur P digunakan sampai 1 %, untuk meningkatkan fluiditas logam dan menurunkan titik didih nya, sementara untuk yang besar, kadar P cukup kecil saja, karena tidak memerlukan fliditas tambahan. Selama proses peleburan, P akan meningkat sebesar 0,02 % dan untuk mengendalikan kadar P, perlu memilih grade besi bekas sebagai bahan baku dapur peleburan. Fosfor membentuk ikatan steadit (campuran besi dan fosfida) yang mengandung unsur P 10 %.

Baja Baja adalah logam paduan, logam besi sebagai unsur dasar dengan beberapa elemen lainnya, termasuk karbon. Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Elemen berikut ini selalu ada dalam baja: karbon, mangan, fosfor, sulfur, silikon, dan sebagian kecil oksigen, nitrogen dan aluminium. Selain itu, ada elemen lain yang ditambahkan untuk membedakan karakteristik antara beberapa jenis baja diantaranya: mangan, nikel, krom, molybdenum, boron, titanium, vanadium dan niobium. Dengan memvariasikan kandungan karbon dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas baja bisa didapatkan

Macam – macam Baja Baja Karbon Sedang Baja Karbon Tinggi Baja Cepat Tinggi

Baja Karbon Sedang Komposisi : Campuran besi dan karbon (0,4%-0,6%) Sifat : Lebih kenyal Penggunaan : Poros, rel baja, paron

Baja Karbon Tinggi Komposisi : Campuran besi dan karbon (0,7%-1,5%) Sifat : Dapat ditempa, dapat disepuh, mudah ditempa Penggunaan : Perlengkapan mesin bubut, perlengkapan mesin frais, kikir, gergaji, pahat, tap, stempel

Baja Cepat Tinggi Komposisi : Baja karbon tinggi di tambah nikel/ kobalt, khrom / tungken Sifat : Rapuh, dapat disepuh, keras, dapat dimudakan, tahan suhu tinggi Penggunaan : Mesin bubut, mesin frals, mesin bor, dll