Baja adalah sebuah paduan dari besi karbon dan unsur lainnya dimana kadar karbonnya jarang melebihi 2%(menurut euronom)

Transkripsi

1 BAJA Baja adalah sebuah paduan dari besi karbon dan unsur lainnya dimana kadar karbonnya jarang melebihi 2%(menurut euronom) Baja merupakan paduan yang terdiri dari besi,karbon dan unsur lainnya. Baja dpt d bentuk melalui proses pengecoran. Pencanaian / penempaan. Baja merupakan logam yg paling banyak digunakan dlm bidang teknik, klasifikasinya mengikuti SAE (society of automotive engineering) dan AISI (american airon and steel institute) BAJA KARBON; 1.Baja karbon rendah(<0,3%c) Baja ini kekuatannya relatif rendah, lunak, tetapi keuletannya tinggi, mudah d bentuk & d mesin. Tidak dapat dikeraskan kecuali dg case hardeninng (pengerasan permukaan). Baja profil, baja tulang beton, rangka kendaraan mur dan baut. 2.Baja karbon sedang(0,3-0,7% C) Baja ini strukturnya lebih kuat dari baja karbon rendah sehingga mempunyai kekuatan dan ketangguhan yang tinggi. Dapat d lakukan heat treating sehingga mnjadi keras dan kuat. Baja konstruksi, poros mesin, roda gigi, rantai. 3. Baja karbon tinggi (0,7-1,4%C) Baja jenis ini lebih kuat dan lebih keras tetapi keuletannya dan ketangguhan rendah. Penggunaanya pada baja perkakas dg sifat tahan aus. BAJA PADUAN; 1.Baja paduan rendah, memiliki unsur paduan khusus lebih kecil dari 8,0%C kekuatan dan ketangguhannya lebih tinggi dari baja karbon dengan kadar karbon yg sama, atau memiliki keuletan yang lebih tinggi dari baja karbon dg kekuatan yg sama. Mempunyai sifat tahan korosi dan hardenability. bnyak Digunakan pd konstruksi. 2.Baja paduan tinggi, memiliki unsur paduan khusus diatas 8,0% termasuk stainless steel, baja perkakas misalnya HSS( high speed steel) SIFAT BAJA PADUAN; 1.keuletan yg tinggi tanpa pengurangan kekuatan tarik. 2.kemampu kerasan sewaktu di celup dalam minyak dan udara. 3.tahan korosi dan keausan, tergantung pada jenis paduannya. 4.tahan terhadap perubahan suhu, berarti sifat fisisnya tidak banyak berubah. 5.memiliki kelebihan dlm sifat metalurgi, seperti butir yang halus. BAJA PERKAKAS

2 Baja perkakas adalah baja yg dibuat untuk pembuatan alat perkakas dan cetakan(dies). Berdasarkan komposisinya baja ini d klasifikasikan menjadi 2 jenis yaitu baja perkakas karbon dan baja perkakas paduan. Baja perkakas karbon adalah baja perkakas yg tidak mengandung unsur paduan. Dg kadar karbon diatas 0,75% dan dibawah 2,14%. Baja perkakas paduan adalah baja perkakas yang mengandung unsur paduan seperti Cr,Ni,Mo,V. Baja perkakas berdasarkan unsur paduan dibagi menjadi 3 klompok yaitu baja perkakas paduan rendah, sedang dan tinggi. Berdasrkan proses kerja yg dihadapi baja perkakas dibedakan menjadi 2 jenis yaitu, baja perkakas dingin(cool work tool steel) dan baja perkakas panas (hot work tool steel). BAJA PERKAKAS AISI H13 MODIFIED( BAJA ASSAB 8407 SUPREME) Baja ini di tinjau dari proses kerja yg d hadapi merupakan jenis baja perkakas panas (hoot work steel). Baja perkakas panas adalah bahan yang dipakai untuk proses pengerjaan panas seperti pada pengecoran cetak, ekstrusi, untuk bilah penggunting, dan untuk cetakan penempaan panas yang dipakai pada tem tinggi. Sifat-Sifat yg Di Perlukan 1.mudah d mesin dan d bentuk menjadi cetakan 2.mempunyai mampu keras yang baik dan transformasi yang kurang pada waktu perlakuan panas. 3.tidak mempunyai sifat yang mengarah dan bersifat homogin 4.mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap pelunakan temperatur. 5.mempunyai kekerasan panas yg tinggi dan keuletan yg baik. 6.mempunyai ketahanan aus yg tinggi dan mempunyai deposi thermal dan defusi yg kurang. Baja ini mempunyai komposisi kimia yaitu 0,37%C, 5,3%Cr, 1,4%Mo, 0,4%Mn, 1%Si, 1%V. Penggunaanya untuk pembuatan cetakan pada proses pengecoran( die casting), proses dlm keadaan panas (hot forming) Dan peroses tempa panas (hot forging) BAJA PERKAKAS AISI D2(BAJA ASSAB XW 42) Ditinjau dari kondisi pengerjaannya baja ini merupakan jenis baja perkakas dingin (cool work steel). Baja perkakas dingin adalah baja perkakas yang digunakan pada proses pengerjaan dingin. Umumnya baja perkakas dingin memiliki kadar karbon yg tinggi. Baja ini mempunyai komposisi kimia; 1,55%C, 12,0%Cr, 0,8%Mo, 0,3%Mn, 0,3%Si, 0,8%V.karakteristik baja ini memiliki wear resistance yg tinggi, kekerasan yang tinggi setelah proses pengerasan, mempunyai kestabilan dimensi yg sangat baik pada saat dikenai peroses pengerasan,. Aplikasi baja ini untuk dies pada proses punching, blangking, triming, dan rotary slitter deep drawing.

3 UNSUR-UNSUR PADUAN PADA BAJA 1. Carbon, adalah unsur campuran yang sangat penting dalam membentuk baja, jumlah persentase dan bentuknya membawa pengaruh yg sangat sangat besar pada sifat baja. 2.Silikon, merupakan unsur paduan yang ada pada setiap baja dengan jumlah kandungan lebih dari 0,4% yg mempunyai pengaruh menaikkan tegangan tarik dan menurunkan kecepatan pendinginan kritis. Silikon juga merupakan pembentuk ferrit, menaikkan kekerasan, memperbaiki ketahanan korosi pada suhu tinggi, meningkatkan konduktifitas magnet dan listrik. 3.Chrom, merupakan penstabil ferrit, dengan karbon unsur chrom akan membentuk karbida-karbida. Chrom menambah kekuatan tarik, dan keplastisan, menambah mampu keras, meningkatkan ketahanan terhadap korosi, suhu tinggi, memperbaiki mampu mesin, tetapi mempersempit daerah austenit. 4.Mangan (Mn), kandungan mangan lebih kurang 0,6% masih belum bisa sebagai paduan dan tidak mempengaruhi sifat baja. Dengan bertambahnya kandungan mangan, suhu kritis diturunkan seimbang, sehingga kandungan mangan 1-1,2% cukup untuk mendapatkan pengerasan dalam oli. 5.Molibdem(Mo), berfungsi untuk menguatkan fasa ferrit, menaikkan kekuatan tanpa mengurangi keuletan, penstabil karbida sehingga dapat mencegah pembentukan grafit pada pemanasan yang lama. Dan menaikkan ketahanan creep pada suhu tinggi. 5.Vanadium, berfungsi sebagai dioksidasi terhadap baja seperti sama halnya Aluminium dan dapat membentuk karbida yang keras sehingga dapat menaikkan fatique creep pada suhu tinggi. PENGARUH UNSUR-UNSUR PADUAN PADA BAJA 1.Pembentuk karbida, karbida yg terjadi merupakan ikatan kimia dg unsur karbon, baja itu bersifat getas dan keras, karenanya sangat berguna untuk tahan aus dan goresan. Unsur paduan Cr,Mo,V pada baja perkakas AISI H13 dan baja perkakas AISI D2 merupakan unsur pembentuk ferrit dan pembentuk karbida. 2.Kelarutan dalam austenit dan ferrit. Unsur yang membentuk larutan padat akan meningkatkan kekuatan dan kekerasan ferrit,salah satu unsur tersebut tersebut selain karbon adalah posfor. Walaupun demikian pengaruhnya tidak sebesar carbon. Penambahan unsur ini pada baja carbon adalah meningkatkan kekuatan dan kekerasan ferrit tanpa mengurangi keliatannya. Unsur yg larut dalam austenit mempengaruhi penurunan kecepatan transformasi dan meningkatkan mampu keras. Unsur tersebut diantaranya Ni,Si,W,Cr,Mn,Mo dan V. 3.Perubah diagram keseimbangan, perubahan yang dimaksud adalah perubahan titik eutectoid pada diagram keseimbangan yg disebabkan karena atom besi kation akan saling berkoordinasi dg atom unsur lainnya. Unsur Mangan akan menurunkan suhu eutektoid karena mampu membentuk larutan padat FCC dg besi. Sedangkan penambahan Cr dan Si akan meningkatkan suhu eutectoid karena mampu membentuk BCC. 4.Kecepatan transformasi, penurunan laju transformasi austenit memudahkan pengerasan pada ukuran yg besar dan karenanya menaikkan mampu keras. Unsur paduan seperti Mo, Cr, V, Mn mempengaruhi kenaikan mampu keras dari baja.

4 5.Pengaruh pada ukuran butir kristal. Unsur paduan dapat mempengaruhi ukuran butir kristal, unsur seperti Al, Ti, V, Si yg membentuk partikel oksida akan memperbanyak pengintian kristal dan mengurangi pertumbuhan, akibatnya struktur halus. Tetapai pengaruh ini tidak terjadi apabila unsur tersebut larut dalam baja. DIAGRAM FE-FE3C Diagram ini menyatakan hubungan antara kandungan kadar karbon, kemudian temperatur kritis transformasi merupakan temperatur dimana terjadi perubahan struktur logam. Perubahan ini reflesibel atau mampu balik pada struktur suatu logam yg diikuti perubahan sifat dari suatu logam yg disebut perubahan alotrofik.. 1.temperatur kritis bawah. Merupakan temperatur eutectoid pada 723 c dimana terjadi perubahan struktur dari austenit menjadi ferrit dan sementit atau sebaliknya. 2.Temperatur kritis atas. Merupakan temperatur awal saat terjadinya perubahan alottropik( pada saat pemanasan) dan akhir terjadinya perubahan allotropik pada saat pemanasan. FASE CAMPURAN BESI KARBON 1.Ferrit, disebut juga besi α yaitu larutan pada karbon yang memiliki sel satuan kubus terpusat (Bcc). Fase ini terjadi pada temperatur C adalah larutan carbon maksimum pada ferrit dg kandungan karbon sebesar 0,025% sifat ferrit adalah lunak, liat, tahn karat, dan kekerasannya berkisaran antara BHN 2.Austenit, disebut juga besi gamma ϒ yaitu larutan padat karbon dg sel satuan kubus berpusat muka(fcc). Fase ini terjadi dibawah temperatur 1450 C dan mempunyai kandungan karbon maksimum sebesar 2%. Sifatnya lunak, non magnetik, dapat di tempa, dan kekerasannya sekitar BHN. 3.CEMENTIT (FE3C), disebut juga besi karbid yaitu senyawa kandungan besi dan karbon dg kandungan karbon sebesar 6,67%. Sifatnya keras, rapuh, dan magnetik dg pemenesan sampai temperatur 210 dan di atas 210 c besi ini sifatnya tidak magnetik lagi. Kekerasannya dpt mencapai 820BHN 4.Martensit. adalah larutan dari karbon dan besi dengan sistem kristal Body Centered tetragonal (BCT). Terbentuk dari pendinginan cepat dari austenit dengan kandungan karbon lebih dari 0,2%. Sifat martensit stabil dibawah temperatur 1500 C, keras, rapuh, magnetik, dan kekerasannya berkisaran antara BHN. 5.Perlit, adalah campuran eutectoid antara ferrit dan cementit dg kandungan karbon 0,83%. Fase ini terjadi di bawah temperatur 723 C. Sifat perlit adalah keras, tidak tahan karat dan kekerasannya berkisaran antara BHN 6.Ledeburite, adalah campuran eutectoid antara cementit dan austenit dg kandungan karbon sebesar 4,3%. Fase ini terjadi dibawah temperatur 723 C. Sifatnya keras, rapuh, getas dan kekerasannya dapat mencapai 700BHN.

5 PERLAKUAN PANAS PADA BAJA Perlakuan panas adalah suatu proses pemanasan dan pendinginan logam dalam keadaan padat untuk mengubah sifat fisis logam tersebut. Baja dapat dikeraskan sehingga ketahanan aus dan kemampuan memotong meningkat atau baja dapat dilunakkan untuk memudahkan permesinan lebih lanjut melalui perlakuan panas yg tepat. Tegangan dalam dapat dihilangkan, besar butir diperbesar atau diperkecil, ketangguhan ditingkatkan atau dapat dihasilkan suatu permukaan yang keras di sekeliling inti yang ulet. Tahapan perlakuan panas: 1. heating, yaitu proses pemanasan baja sampai temperatur tertentu dengan maksud memberi kesempatan agar terjadi perubahan struktur dari atom-atomnya. 2.holding, yaitu proses penahanan pada temperatur pemanasan tertentu dg tujuan untuk memberikan kesempatan pemerataan panas pada baja, memberikan waktu pada baja untuk berdekomposisi (menguraikan struktur atom-atomnya) dan agar terjadi homogenisasi struktur baru yg terbentuk. 3.Cooling yaitu proses pendinginan dengan kecepatan tertentu dengan tujuan untuk mendapatkan struktur dan sifat-sifat logam yg diinginkan Macam media pendingin; 1. NaOH 2.Air 3.Oli 4.Udara 5.Furnance PROSES PENGERASAN Pengerasan adalah pemenasan baja sampai suhu didaerah atau diatas daerah kritis disusul dengan pendinginan yang cepat. PROSES TEMPERING Baja yg sudah keras bersifat rapuh dan tidak cocok untuk digunakan. Melelui tempering kekerasan dan kerapuhan dapat diturunkan sampai memenuhi syarat penggunaan. Prosesnya terdiri dari pemenasan kembali dibawah suhu kritis kemudian disusul dg pendinginan. PROSES ANELING Merupakan suatu proses perlakuan panas yg bertujuan untuk melunakkan,mengubah kekenyalan dan keliatan, memperbaiki sifat mampu permesinan, menghilangkan atau mengurangi tegangan dalam, menghomogenkan struktur, dan menghaluskan ukuran butir di dalam logam. Perbedaannya pada proses aneling proses pendinginanya sangat lambat.