PRODI PTM SMT GASAL FAKULTAS TEKNIK UNNES BAHAN LOGAM FERRO PRODI PTM SMT GASAL FAKULTAS TEKNIK UNNES

BAJA DAN BESI COR KATAGORI BAJA DAN BESI TUANG: Campuran ferro (Fe) dengan carbon (C) terjadi pada rentangan (0,008 – 6,67) %C, Campuran C : minimal 0,08%C disebut Ferrit maksimal 6,67%C disebut cementit Fe3C) Yang membedakan antara besi tuang dengan baja adalah kandungan kadar karbon, Kandungan C pada baja (0,008 – 2 )% dan pada besi tuang (2 – 6,67%)%C

Klasifikasi Baja (Steel) 1) Baja Karbon rendah 0,008%C s.d 0,30 %C (mudah ditempa, dirol, dikerjakan mesin) Contoh: Baja plat ( 0,04 -0,10)%C, Kerangka Mobil 0,05%C, Konstruksi ( 0,15 s.d 0,25)%C, baut / paku keling (0,2 – 0,30 ) %C. 2) Baja karbon sedang (0,30 – 0,60)%C (Untuk bahan mesin) Contoh baut, mur, poros engkol, stang torak ( 0,40 %C), roda gigi, nok, martil, klem ( 0,4 %), pegas (0,55- 0,60)%C Baja Karbon tinggi > 0,83 %C s.d < 2 %C Contoh Pegas, paron, gergaji, perkakas pahat dll ( 0,95 C),pisau/lager/ kikir/ gergaji (1-1,5)%C

SIFAT LOGAM FERRO BAJA 1) Dapat dituang dan ditempa 2) Ulet / Elastis 3) relatif tak mudah korosi 4) keras 5) mahal BESI TUANG 1) mudah dituang 2) sukar dibentuk 3) biaya proses murah 4) getas / rapuh 5) untuk peralatan atau bagian- bagian mesin

PENGARUH KANDUNGAN UNSUR KIMIA DALAM BESI KASAR (pig iron) C = Unsur ini mempengaruhi keras dan lunaknya besi. (2) Mn = Menghambat penguraian grafit dan mempermudah pembentukan, warna besi cenderung putih dan sifatnya lebih keras dan lebih kuat . (3) P = Unsur ini menyebabkan besi mudah cair, bila dingin memadat keras dan rapuh, mempengaruhi warna putih, tidak dapat dibentuk cementit, grafit, dan ferrit Besi mengandung P waktu padat rapuh dingin (4) Si = Mempermudah membentuk grafit,rapuh panas, warna kelabu. (5) S = Cairan tebal, sukar dituang, rapuh,tahan gesekan.

UNSUR YANG MEMPENGARUHI SIFAT BAJA ( ALLOY STEEL) (1) NIKEL  Liat, kuat tarikan  Tahan karat (2) CHROMIUM  liat, keras, dan tahan aus  bila dicampur nikel akan lebih baik dan tahan karat (3) MANGAN  bersih / mengkilap  kuat dan tahan panas (4) SILIKON  elastis (pegas) (5) TUNGSTEN  tahan panas (tak cepat aus karena pengaruh panas/HSS) (6) MOLYBDEENkekuatan tetap tinggi dan liat pada temperatur tinggi ditambah chrom (rada gigi) (7) VANADIUM  bitir-butir baja halus  bila dicampur chrom kuat dan tahan aus ( roda gigi, batang penggerak) (8) COBALT  keras meskipun dalm keadaan panas dan tahan aus. TUJUAN : menaikkan sifat mekanik baja, menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah, dan meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi & reduksi)

KLASIFIKASI BAJA PADUAN MENURUT KADAR KARBON Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5 % Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 % High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %

BAJA PADUAN DIBAGI MENURUT GOLONGAN Special Alloy Steel mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium manganesium, molybdenum, tungsten dan vanadium High Speed Steel Kandungan karbon : 0,70 % - 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat potong seperti drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling cutters. Disebut High Speed Steel karena alat potong yang dibuat dengan material tersebut dapat dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding dengan carbon steel. Sedangkan harga dari HSS besarnya dua sampai empat kali daripada carbon steel.

Baja Paduan dengan Sifat Khusus Baja Tahan Karat (Stainless Steel) Sifatnya antara lain: Memiliki daya tahan yang baik terhadap panas, karat dan goresan/gesekan Tahan temperature rendah maupun tinggi Memiliki kekuatan besar dengan massa yang kecil Keras, liat, densitasnya besar dan permukaannya tahan aus Tahan terhadap oksidasi Kuat dan dapat ditempa Mudah dibersihkan Mengkilat dan tampak menarik

Baja Paduan dengan Sifat Khusus (2) High Strength Low Alloy Steel (HSLS) Sifat: memiliki tensile strength yang tinggi, anti bocor, tahan terhadap abrasi, mudah dibentuk, tahan terhadap korosi, ulet, sifat mampu mesin yang baik dan sifat mampu las yang tinggi (weldability). baja ini diproses secara khusus dengan menambahkan unsur-unsur seperti: tembaga (Cu), nikel (Ni), Chromium (Cr), Molybdenum (Mo), Vanadium (Va) dan Columbium (3) Baja Perkakas (Tool Steel)

Baja Paduan dengan Sifat Khusus (3) Baja Perkakas (Tool Steel) Sifat-sifat yang harus dimiliki oleh baja perkakas adalah tahan pakai, tajam atau mudah diasah, tahan panas, kuat dan ulet. Kelompok dari tool steel berdasarkan unsur paduan dan proses pengerjaan panas yang diberikan antara lain: Later hardening atau carbon tool steel (ditandai dengan tipe W oleh AISI), Shock resisting (Tipe S), memiliki sifat kuat dan ulet dan tahan terhadap beban kejut dan repeat loading. Banyak dipakai untuk pahat, palu dan pisau. Cool work tool steel, diperoleh dengan proses hardening dengan pendinginan yang berbeda-beda. Tipe O dijelaskan dengan mendinginkan pada minyak sedangkan tipe A dan D didinginkan di udara. Hot Work Steel (tipe H), mula-mula dipanaskan hingga (300 – 500) ºC dan didinginkan perlahan-lahan, karena baja ini banyak mengandung tungsten dan molybdenum sehingga sifatnya keras. High speed steel (tipe T dan M), merupakan hasil paduan baja dengan tungsten dan molybdenum tanpa dilunakkan. Dengan sifatnya yang tidak mudah tumpul dan tahan panas tetapi tidak tahan kejut. Campuran carbon-tungsten (tipe F), sifatnya adalah keras tapi tidak tahan aus dan tidak cocok untuk beban dinamis serta untuk pemakaian pada temperatur tinggi

Klasifikasi Baja Lainnya Menurut penggunaannya: Baja konstruksi (structural steel), mengandung karbon kurang dari 0,7 % C. Baja perkakas (tool steel), mengandung karbon lebih dari 0,7 % C.

Klasifikasi Baja Lainnya Baja dengan sifat fisik dan kimia khusus:  Baja tahan garam (acid-resisting steel)  Baja tahan panas (heat resistant steel)  Baja tanpa sisik (non scaling steel)  Electric steel  Magnetic steel  Non magnetic steel  Baja tahan pakai (wear resisting steel)  Baja tahan karat/korosi

Klasifikasi Baja Lainnya Kombinasi dua klasifikasi baja menurut kegunaan dan komposisi kimia maka diperoleh lima kelompok baja yaitu: Baja karbon konstruksi (carbon structural steel) Baja karbon perkakas (carbon tool steel) Baja paduan konstruksi (Alloyed structural steel) Baja paduan perkakas (Alloyed tool steel) Baja konstruksi paduan tinggi (Highly alloy structural steel) Selain itu baja juga diklasifisikan menurut kualitas: Baja kualitas biasa Baja kualitas baik Baja kualitas tinggi

Tugas Terstruktur TEMA TUGAS TERSTRUKTUR Proses Konsentrasi Bahan Batuan Tambang Besi Proses Konsentrasi Bahan Tambang Pasir Besi Proses Konsentrasi Bahan Tambang Tanah Liat Besi Kajian Bahan masukan Dapur Tinggi Kajian Proses Reduksi Dapur Tinggi Kajian Produk Dapur Tinggi Proses Baja Pada Convertor Bessemer Proses Baja Pada Proses Baja Pada Convertor Thomas Proses Baja Pada Dapur Kupola Proses Baja Pada Dapur Siemen Martin Proses Baja Pada Dapur Listrik Busur Proses Baja Pada Dapur Listrik Tahanan

Pembagian Tugas Individu Nama Tg M. LUTFI ZAENI FUAD A YULI EKO SUSANTO WAHYU AGUNG S AMIN FATAH IMAMUL HUDA B AGUS EKO SAPUTRA UDAAY AMIRUDIN BAHARSYAH ADIKA DANIWIADI C DANI MEGA SARI ARDY AULIA RAHMAN GUNTUR MUHAMMAD P BARI SANA A.W D GIGIH PRASETIYO M. EKO BUDI RAHAYU NUGROHO ARIF S ARIF DYAN S. E SHOFWAN ABIB ZUDI IRAWAN MAULANA KHAIRUL AMRI ANDYKA RAHMAWAN F LEO VAN GUNAWAN RIZKI SETIADI FARID NAJIBUL AULA YUSTIAN S G GINANJAR BAGUS P ALHAM RIZKI BRIAN SELVI FELICIANO S SUDARSONO H HUDI HERMAWAN SISWO YULIANTO RAKHMAD WAHYUDI ARIF ROSADI I DHANY KUMALA JATI GINANJAR P SAKTI OKI RIZKY RODINA SAMSUDDUHA J ALI SOFYAN NUR IMAN DIMAS MIZANUL IKHS ANUGRAH DWI PUTRANTO YOGA WIKA F K RAHAKTA AGRIAWAN KHARIS BURHANI HARSANDI HERMAWAN P INDRA YUPRIANSYAH L DISTA ARFIAN NUR H M AGUNG KRIDHO H PAKHRUROJI

PROSES PENGOLAHAN LOGAM FERRO Logam ferro dari bahan tambang, tahapan proses: PROSES KONSENTRASI Tujuan: (1) Diperoleh biji besi (konsentrat) yang berkualitas, (2) Efisiensi dapur pengolahan , dan (3) mempunyai susunan kimia dan ukuran tertentu. PROSES REDUKSI Tujuan utama mereduksi unsur Oksigen, tujuan lain memisahkan kotoran atau unsur diluar ferro dari ikatannya menjadi terak/slag. PROSES BAJA Pembenahan unsur utama carbon (c), dan unsur lainnya seperti Mn, Si, Mg, S, P dll

PROSES KONSENTRASI INPUT Bahan tambang secara fisik berupa: batu-batuan, pasir, dan tanah liat PROSES: Besi tambang berupa batuan Pemecahan  Pembersihan (pencucian)  Penyortiran Pemanggangan Seleksi ukuran  Biji besi (nodula) Pasir besi Pembersihan (pencucian)  Penyortiran Pemanggangan sintered

PROSES KONSENTRASI OUT PUTBiji Besi Jenis Biji Besi : Magnetite ( Fe3O4 ), warna hitam, mengandung 40 – 70% Fe, dan sifat magnet. Hematit (Fe2 O3 ), warna merah, mengandung 45-65% Fe Limonite (n Fe2 O3 .m H2 O ), warna cokelat mengandung 57% Fe dan 25% air. Siderite (Fe CO3 ) besi spaat, kandungan 48 % Fe. Diluar unsur ikatan tesbt terdapat unsur lain yang jumlahnya cukup banyak (Mn, Cr, Ni, Si, S, P, Ti dll) Secara fisik : Nodula, Pellet, Briquettes, dan Sinter

PROSES REDUKSI INPUT : PROSES : Biji Besi Bahan bakar (Antrasit/Cocas/Arang) Fluks /Bahan pengikat (CaCO3) Udara panas KELENGKAPAN/ALAT : DAPUR TINGGI ( Proses reduksi) Dapur Cowper ( Produksi udara panas) PROSES : Proses Reduksi tak langsung Reduksi langsung

PROSES REDUKSI HASIL : Besi Kasar Kangandungan unsur C, Mn, Si, Mg, P dll belum terkendali, shg belum dapat digunakan sebagai bahan teknik. Terak/ Slag Kotoran besi kasar yag terikat flux (CaO), material ini juga bermanfaat ..... Gas panas Gas panas CO, CO2, etc berguna sebagai sumber energi dan sumber pemanas dapur cowper

PROSES BAJA Dapur pengolah baja : Convertor Convertor Bessemer Convertor Thomas Dapur Siemen Martin ( Open heart Dapur Kowi (crucible) Dapur Listrik Daput Listrik Busur Dapur Listrik Tahanan

Conventor Input  1. Besi Kasar Cair Si tinggi dan Oksigen (O2) 2. Besi Kasar Cair P tinggi dan Oksigen Proses: 1. Bessemer  Asam ( lapisan dinding dapur asam ( kwar sa fluorit) 2. Thomas  Basa ( lapisan dinding dapur basa ( batu kapur dolomit) Hasil Baja Konstruksi putih atau kelabu

Dapur Siemen Martin Input  1. Besi kasar padat/ Baja rosok 2. Udara dan Udara panas Proses: Proses bisa asam atau basa tergantung kandungan bahan baku) Hasil Baja Konstruksi SM

Dapur Kowi INPUT Kowi berisi baja bekas/ Cu / Al / emas, Udara hembus, Cocas. PROSES  Proses hampir sama dengan Simen Martin, tak terkontaminasi aliran udara panas. OUTPUT Baja berkualitas baik

Dapur Listrik INPUT Baja bekas/ Baja, bahan paduan Arus Listrik sbg sumber panas. PROSES  Pencairan dengan efek panas listrik busur atau listrik tahanan, dengan mencampur unsur lain (metal elloy) OUTPUT Baja berkualitas terbaik

Dapur Kupola/ Kubah INPUT  1. Besi kasar kelabu padat, dan Rongsokan besi tuang kelabu. 2. Kokas dan kapur PROSES Pencairan dan pengikat unsur lain. Hasil  Besi tuang kelabu