BESI DAN BAJA EMANUEL ROBERTO, ST

Besi dan Baja Besi dan baja merupakan logam yang paling banyak digunakan manusia untuk berbagai keperluan. Hal ini disebabkan karena antara lain : jumlahnya cukup banyak dan mudah didapat, mempunyai sifat mekanik (mis. kekuatan, keuletan, dan lain-lain) yang memadai, mudah dikerjakan, harganya relatif murah, dan lain-lain.

PERBEDAAN BESI DAN BAJA : baja: C < 2 % besi: 2 < % C < 6,67 Mikrostruktur : baja: ferit, perlit, sementit, bainit, martensit; besi: - matriks : ferit, perlit, sementit, bainit, martensit; - filler : grafit atau karbida besi (Fe 3 C). Sifat-sifat : Keuletan: baja > besi, Kekuatan: baja > besi, Daya redam terhadap getaran : baja < besi.

DEFENISI BAJA KARBON Merupakan baja yang hanya terdiri dari besi ( Fe) dan Karbon (C) tanpa bantuan pemadu yang Lain beberapa unsur yang lain masih terdapat pada baja karbon tapi dengan presentasi yang sangat kecil seperti: Si, Mn, P, S

Baja Karbon Rendah  memiliki kandungan karbon <0.3%  mempunyai sifat lunak dan tidak dapat di keraskan  dapat di tuang, mudah dilas dan di tempah  Memiliki kekuatan luluh 275 MPa ( psi), tarik kekuatan antara 415 dan 550 MPa ( dan psi), dan keuletan dari 25% EL. Penggunaan: a.Baja karbon rendah mengandung 0,04 % C digunakan untuk plat-plat strip. b. Baja karbon rendah mengandung 0,05 % C digunakan untuk badan kenderaan. c.Baja karbon rendah mengandung 0,05 – 0,25 % C digunakan untuk konstruksi jembatan dan bangunan d.Baja karbon rendah mengandung 0,05 – 0,3 % digunakan untuk baut paku keling, karena kepalanya harus di bentuk.

Bajah karbon menengah  memiliki kandungang karbon antar %  Lebih kuat dan keras dari pada baja karbon rendah.  Tidak mudah di bentuk dengan mesin.  Lebih sulit di lakukan untuk pengelasan.  Dapat dikeraskan (quenching) dengan baik. Penggunaan: a.Baja karbon menengah mengandung 0,35 – 0,45 % C digunakan untuk roda gigi, poros. b.Baja karbon menengah mengandung 0,4 % C di gunakan untuk keperlukan industri kenderaan seperti baut dan mur, poros engkol dan batang torak. c.Baja karbon menengah mengandung 0,5 % C di gunakan untuk roda gigi dan clamp. d.Baja karbon menengah mengandung 0,5 – 0,6 % C di gunakan untuk pegas.

Baja Karbon tinggi  Kuat sekali.  Sangat keras dan getas/rapuh.  Sulit dibentuk mesin.  Mengandung unsur sulfur ( S ) dan posfor ( P ).  Mengakibatkan kurangnya sifat liat.  Dapat dilakukan proses heat treatment dengan baik. Penggunaan: a)tanggem (vice), pisau meja,palu,reamers, b)gergaji untuk memotong baja,

Ferrit α ferrit, atau besi α, memiliki struktur kristal BCC. Struktur yang terbentuk pada temperatur kurang leih 550 o Memiliki karbon dengan kandungan < 0.9% Austenit Austenit, atau γ besi, > 912 °C (1674 °F), memiliki Struktur kristal FCC. Mulai terbentuk setelah melalui titik bah A1 dan menjadi ausenit murni setelah melewati garis A3 Fasa Yang terbentuk pãda baja Karbon

Sementit sementit (Fe3C), memiliki sifat yang keras (hard) dan getas (brittle). dgn kadar karbon >0.9%

SISTEM BINARY EUTEKTIK Batas kelarutan atom Ag pada fasa  dan atom Cu pada fasa  tergantung pada suhu Pada 780  C, Fasa  dapat melarutkan atom Ag hingga 7,9%berat dan Fasa  dapat melarutkan atom Cu hingga 8,8%berat Daerah fasa padat: fasa , fasa  + , dan fasa , yang dibatasi oleh garis solidus AB, BC, AB, BG, dan FG, GH. Daerah fasa padat + cair: fasa  + cair, dan fasa  + cair, yang dibatasi oleh garis solidus Daerah fasa cair terletak diatas garis liquidus AE dan FE Reaksi Cair  padat(  ) + padat (  ) pada titik E disebut reaksi Eutektik. A B C E F G H Perak-Tembaga

Diagram Fasa Fe-Fe 3 C Besi-  (ferrit); Struktur BCC, dapat melarutkan C maks. 0,022% pada 727  C. Besi-  (austenit); struktur FCC, dapat melarutkan C hingga 2,11% pada 1148  C. Besi-  (ferrit); struktur BCC Besi Karbida (sementit); struktur BCT, dapat melarutkan C hingga 6,7%0 Pearlit; lamel-lamel besi-  dan besi karbida

Pengaruh kadar karbon terhadap mikrostruktur dan sifat mekanik utama dari baja karbon : Kadar karbon terhadap mikrostruktur : Dead mild steel (0< %C < 0,1) : seluruhnya ferit; Mild steel / baja lunak (0,15 perlit); Medium carbon steel (0,3 < %C < 0,6) : ferit + perlit (ferit < perlit); High carbon steel (0,6 < %C < 2) :

Pengaruh kadar karbon terhadap mikrostruktur dan sifat mekanik utama dari baja karbon : Kadar karbon terhadap sifat mekanik : Kekerasan: makin banyak karbon kekerasan makin meningkat; Kekuatan :  0%C s/d 0,8 : kekuatan meningkat;  C > 0,8% : kekuatan menurun. Keuletan : makin banyak karbon keuletan makin menurun.

Pengaruh kadar karbon terhadap mikrostruktur dan sifat mekanik utama dari baja karbon : Sebenarnya yang mempe- ngaruhi sifat mekanik adalah mikrostruktur : Kekerasan: ferit < perlit < sementit; Kekuatan : ferit < sementit < perlit; Keuletan : sementit < perlit < ferit.

Mikrostruktur baja dengan berbagai kadar karbon : %C 0,050,130,150,200,250,500,620,821,30

KLASIFIKASI BAJA MENURUT AISI & SAE Baja seri 1045 utk yoke ball 1045 termasuk seri 10xx atau seri baja karbon Angka 45 merupakan kandungan karbon = 45/100 % = 0,45%

BAJA Klasifikasi baja : Menurut kekuatannya : St37, St42, St50, dst. Standar DIN (Jerman) StX Kekuatan dalam kg/mm 2 Steel (baja) Contoh : St37 = baja dengan kekuatan 37 kg/mm 2

BAJA PADUAN Baja paduan rendah berkekuatan tinggi (high strength alloy steel)  C<0,30%  Strukturmikro: butir besi-  halus, fasa kedua martensit & besi-   Produknya: pelat, balok, profila Baja fasa ganda (Dual- phase steel)  Strukturmikro: campuran besi-  & martensit

BAJA TAHAN KARAT Sifatnya tahan korosi, kekuatan & keuletan tinggi dan kandungan Cr tinggi Kandungan lain : Ni, Mo, Cu, Ti, Si, Mg, Cb, Al, N dan S

JENIS BAJA TAHAN KARAT Austenitik (seri 200 & 300)  Mengandung Cr, Ni dan Mg  Bersifat tidak magnit, tahan korosi  Utk peralatan dapur, fitting, konstruksi, peralatan transport, tungku, komponen penukar panas, linkungan kimia Ferritik (seri 400)  Mengandung Cr tinggi, hingga 27%  Bersifat magnit, tahan korosi  Utk peralatan dapur.

JENIS BAJA TAHAN KARAT Martemsitik (seri 400 & 500)  Mengandung 18%Cr, tdk ada Ni  Bersifat magnit, berkekuatan tinggi, keras, tahan patah dan ulet  Utk peralatan bedah, instrument katup dan pegas Pengerasan presipitasi  Mengandung Cr, Ni, Cu, Al, Ti, & Mo  Bersifat tahan korosi, ulet & berkekuatan tinggi pada suhu tinggi  Utk komponen struktur pesawat & pesawat ruang angkasa

JENIS BAJA TAHAN KARAT Struktur Duplek  Campuran austenit & ferrit  Utk komponen penukar panas & pembersih air

BESI COR Besi tuang disusun oleh besi, 2,11-4,50% karbon dan 3,5% silikon Kandungan Si mendekomposisi Fe 3 C menjadi Fe-  dan C (garfit)

JENIS BESI COR Besi cor kelabu Besi cor nodular (ulet) Besi cor tuang putih Besi cor malleable

BESI COR KELABU Disusun oleh serpihan C (grafit) yang tersebar pada besi-  Bersifat keras & getas

BESI COR NODULAR (ULET) C (grafit)nya berbentuk bulat (nodular) tersebar pada besi- . Nodular terbentuk karena besi cor kelabu ditambahkan sedikit unsur magnesium dan cesium Keras & ulet

BESI COR PUTIH Disusun oleh besi-  dan besi karbida (Fe 3 C) Terbentuk melalui pendinginan cepat Getas, tahan pakai & sangat keras