BESI DAN BAJA

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 : Kadar karbon : 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 (Fe3C). Sifat-sifat : Keuletan : baja > besi, Kekuatan : baja > besi, Daya redam terhadap getaran : baja < besi.

BAJA Klasifikasi baja : 1) Menurut kekuatannya : St37, St42, St50, dst. Standar DIN (Jerman) St X X Kekuatan dalam kg/mm2 Steel (baja) Contoh : St37 = baja dengan kekuatan 37 kg/mm2

2) Menurut komposisi kimia : baja karbon rendah (low carbon steel) : C ~ 0,25 %, baja karbon menengah (medium carbon steel) : C = 0,25 % - 0,55 %, baja karbon tinggi (high carbon steel) : C > 0,55 %, baja paduan rendah (low alloy steel) : unsur paduan < 10 %, baja paduan tinggi (high alloy steel) : unsur paduan > 10 %.

3) Menurut mikrostrukturnya : baja hipoeutektoid : ferit dan perlit, baja eutektoid : perlit, baja hipereutektoid : sementit dan perlit, baja bainit, baja martensit. 4) Menurut cara pembuatannya : baja Bessemer, baja Siemen – Martin, baja listrik, dan lain-lainnya.

5) Menurut penggunannya : baja konstruksi, baja mesin, baja pegas, baja ketel, baja perkakas, dll. 6) Menurut bentuknya : baja pelat, baja strip, baja sheet, baja pipa, baja batang profil, dll. barang setengah jadi yang banyak di pasaran

Sifat dan penggunaan baja : besi + karbon + sedikit unsur lain disebut baja karbon (plain carbon steel), besi + unsur selain karbon disebut baja paduan (alloy steel). Sifat baja banyak ditentukan oleh : kadar karbon, unsur paduan (jenis dan jumlahnya), mikrostruktur.

Pengaruh kadar karbon terhadap mikrostruktur dan sifat mekanik utama dari baja karbon : Dead mild steel (0< %C < 0,1) : seluruhnya ferit; Mild steel / baja lunak (0,15 < %C < 0,3) : ferit + perlit (ferit > perlit); Medium carbon steel (0,3 < %C < 0,7) : ferit + perlit (ferit < perlit); High carbon steel (0,7 < %C < 2) : 0,7 < %C < 0,8 : ferit + perlit %C = 0,8 : perlit; 0,8 < %C < 2 : perlit + sementit (network).

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 : %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.

Pengaruh kadar karbon terhadap mikrostruktur dan sifat mekanik utama dari baja karbon : Penggunaan baja karbon : Dead mild steel : jarang dipakai karena terlalu lunak; Antara dead mild steel - mild steel : batang (rod), sheet; Mild steel : bahan baku proses tempa (forging); Medium carbon steel : 0,3 < %C < 0,5 : poros (axles), gear, drop forgings; 0,5 < %C < 0,7 : roda (tyres), pegas (springs).

Pengaruh kadar karbon terhadap mikrostruktur dan sifat mekanik utama dari baja karbon : Penggunaan baja karbon : High carbon steel : 0,7 < %C < 0,9 : pegas, shears; 0,9 < %C < 1,1 : press dies, drills, milling, cutters, taps; 1,1 < %C < 1,2 : perkakas mesin bubut (lathe tools), kikir (files).

Mikrostruktur baja dengan berbagai kadar karbon : %C 0,05 0,13 0,15 0,20 0,25 0,50 0,62 0,82 1,30

BESI TUANG Besi tuang adalah paduan besi dan karbon dengan kadar karbon lebih dari 2 %; Besi tuang yang banyak dipakai biasanya antara 2,5 % - 4 % C. Jenis besi tuang : besi tuang putih (white cast iron), besi tuang mampu tempa (malleable cast iron), besi tuang kelabu (gray cast iron), besi tuang nodular (nodular cast iron).

Besi tuang putih : Seluruh karbon berupa sementit yang sangat keras dan getas (lihat gambar); Penggunaan : sebagai bahan baku besi tuang mampu tempa.

Besi tuang mampu tempa : Dibuat dengan memanaskan kembali besi tuang putih dampai temperatur kritis bawah atau sedikit di bawahnya, dan membiarkan pada temperatur tersebut dalam wasktu yang cukup lama, sehingga sementit terurai menjadi ferit dan bola-bola grafit (lihat gambar); Sifat mekaniknya mirip baja; Penggunaan : pipe fitting, camshaft, crankshaft, dan lain-lain.

Besi tuang kelabu : Mikrostrukturnya terdiri dari matriks dan grafit (lihat gambar); Matriks dapat berupa ferit, perlit, bainit, martensit, atau campuran dua atau lebih struktur tersebut; Grafitnya berbentuk serpihan (flake); Sifat mekaniknya : kekuatan tariknya rendah, keuletan rendah, hanya dapat dibentuk dengan cara penuangan dan pemesinan, ketangguhannya rendah karena grafit berbentuk flake, ujung-ujung flake merupakan takikan yang mnenurunkan ketangguhannya;

Besi tuang kelabu banyak dipakai karena mempunyai sifat-sifat yang menguntungkan : mudah dituang menjadi bentuk yang rumit, mudah di machining, tahan aus / gesekan, dapat meredam getaran, kekuatan tekan tinggi, sifat tahan korosi lebih baik daripada baja konstruksi biasa, Harganya murah, paling murah diantara paduan besi karbon yang lain. Penggunaan : bantalan mesin, blok mesin, rumah pompa.

Besi tuang nodular : Hampir sama dengan besi tuang kelabu, hanya disini bentuk grafitnya bulat /nodular (lihat gambar); Bentuk grafit yang bulat ini diperoleh dengan menambahkan sedikit magnesium atau serium ke dalam besi cair sesaat sebelum penuangan; Sifat mekaniknya : kekuatan, keuletan, dan ketangguhannya jauh lebih tinggi dari besi tuang kelabu biasa karena memiliki bentuk grafit nodular; Karena memiliki sifat ulet, maka sering disebut besi tuang ulet (ductile cast iron);

Bila besi tuang ini diberi perlakuan panas austemper, sifat mekaniknya bisa menyamai sifat mekanik baja; Besi tuang nodular yang telah di austemper disebut Austemper Ductile Iron (ADI); Penggunaan : sama dengan penggunaan besi tuang kelabu (bila tanpa di austemper), crankshaft dan camshaft (ADI).