Jumat, 19 Agustus 2011

LOGAM

Pendahuluan
Dalam bahan Industri Besidan Baja Paling sering di pakai karena memiliki sifat – sifat yang berfariasi dan juga sebagai sumber yang sangat besar. Bahan tersebut juga memiliki sifat dari yang paling lunak dan mudah dibuat sampai yang paling keras dan tajam untuk pisau pemotong dapat dibuat dan dalam bentuk apapun dengan proses pengecoran. Dari unsur Besi bentuk struktur logam dapat di buat, itu sebabya besi dan baja di sebut dengan bahan yang kaya akan sifat – sifat. jenis dari logam yang pertama kali di kenal oleh manusia adalah emas dan tembaga karena warnanya yang mudah di ketemukan dari pada batuan – batuan yang lain dan dahulu mereka mengunakany auntuk senjata. Berdasarkan perkembangan waktu, maka manusia mengembangkan kedua material tersebut karena mudah untuk di bentuk yang berbeda dari bebatuan. Sehingga emas sekarang ini di gunakan sebagai perhiasan karena sifatnya yang mudah di bentuk sedangkan tembaga yag memiliki sifat lebih keras banyak di gunakan pada alat – alat perkakas dan paduan.

PADUAN BESI (FERROUS ALLOUYS).
Paduan besi adalah paduan logam dimana besi paling dominan dan
digunakan secara luas didalam masyarakat.

BAJA
Baja merupakan paduan besi dengan karbon serta sejumlah kecil
campuan bahan lainnya. Kandungan karon biasanya kurang dari 1,0 wt
%.berdasarkan kandungan karbon, baja dibagi atas baja karbon rendah,
sedang dan tinggi.

Baja Karbon Rendah
Baja karbon rendah mengandung karbon (0,25wt%) berdasarkan
kandungan karbon baja ini bersifat tidak respontif terhadap perlakuan
panas yang bertujuan untuk membentuk martensit. Penguatan dilakukan
dengan :
- struktur mikro berupa : ferit +pearlite.
- sifat : - lunak dan lemah tetapi keuletan dan tangguhan sangat tinggi
- mudah di “maching“, di las
- diantara semua baja karbon, paling murah di produksi.
- aplikasi : komponen bodi mobil, baja, struktur (tiang I. C, dll), pipa
gedung, jembatan , kaleng.
Beberapa baja karbon rendah bisa dilihat pada tabel 12.1a dan 12.1b.
High strength, low-alloy (HSLA) : adalah baja karbon rendah yang
ditambah unsur lain seperti : tembaga, vanadium, nikel, molibdenum yang
akan menaikkan kekuatan baja.

Baja karbon sedang
- baja ini mengandung karbon kira-kira 0,2-0.60wt %.
- bisa diberikan perlakuan panas : austenitizing, quenching ,dan
tempering untuk menaikan sifat mekanik.
- sering digunakan dalam bentuk struktur martensite.
- penambahan chrom, nikel dan molibdenum meningkatkan kemampuan
untuk perlakuan panas.
- baja yang telah mengalami perlakuan panas lebih kuat dari pada baja
karbon rendah namun keuletan dan ketangguhannya menurun.
- aplikasi : roda kereta api, rel, roda gigi, crank shaft, dan komponen
mesin yang membutuh kan kekuatan tinggi.
Beberapa type baja karbon sedang bisa dilihat pada tabel :12.2a dan
12.2b

Baja karbon tinggi
- kandungan karbon antara 0,60-1,4 %wt.
- mempunyai sifat : paling keras, paling kuat namun keuletan paling
rendah.
- umumnya digunakan dalam kondisi sudah diperkeras dan ditemper.
Sehingga tahan aus dan mampu menahan alat potong yang tajam.
- campuran bahan lain berupa chrom, vanadium, tungsten molibdenum
dan banyak digunakan untuk baja tool dan baja cetak.
- pemakaian : pisau, pisau cukur, gergaji, pegas dan kawat.

Baja anti karat (stainless steel)
- element paduan utama : chrom (>11wt%).
- dibagi atas tiga jenis : -baja anti karat martensitie
-baja anti karat feritic.
-baja anti karat austenitic
- baja martensitic bisa diberikan pelakuan panas sementara baja feritic
dan austeritic tidak bisa.
- penguatan baja anti karat feritic dan austetic dilakukan dengan penger
jaan dingin.
- martensitc dan feritic stailess bersifat magnet sedangkan baja anti karat
austenitic tidak.

Penomoran Baja
Titik pembagi antara baja dan besi cor adalah kandungan karbon baja adalah
2,11%, dimana pada daerah ini bisa terjadi reaksi eutektik. Pada baja, kita
konsentrasi di daerah eutektik (Gambar 12.2) dimana garis kelarutan dan
isotermal eutektoid terlihat. A3 memperlihatkan temperatur dimana ferit mulai
terbentuk pada proses pendinginan; Acm memperlihatkan temperatur dimana
sementit mulai terbentuk; dan A1 adalah temperatur eutektoid.

Hampir semua perlakuan panas baja diarahkan untuk mendapatkan struktur
campuran ferit dan sementit. Pearlit mempunyai struktur lamellar (berlapis) ferit dengan sementit. Pada Bainit, sementit lebih bulat daripada pearlit. Martensit mempunyai struktur campuran halus dan hampir bulat sementit di dalam ferit.

AISI (American Iron and Steel Institute) dan SAE (Society of Automotive
Engineers) mempunyai sistem pengelompokan seperti pada tabel 1. Dimana
digunakan 4 atau 5 digit angka. Dua angka pertama merujuk pada elemen
pemadu utama, dan dua atau tiga angka berikutnya merujuk kepada persentase

karbon. Misal: baja AISI 1040 adalah baja karbon dengan kandungan karbon
0,40%.
Tabel 1. Komposisi beberapa baja BS dan AISI-SAE.




Perlakuan Panas Sederhana
Empat perlakuan panas sederhana yaitu: annealing proses, annealing,
normalising, dan pheroidising umum dipakai pada baja (Gambar 12.4). Perlakuan
panas ini bertujuan untuk mencapai salah satu dari:
1. menghilangkan efek pengerjaan dingin,
2. mengontrol penguatan dispersi dan
3. meningkatkan kemampumesinan.

Annealing proses - Menghilangkan efek pengerjaan dingin.
Perlakuan panas rekristalisasi digunakan untuk menghilangkan efek pengerjaan dingin pada baja yang kandungan karbonnya kurang dari 0,25% dan disebut Anneal proses.
Anneal proses dilakukan pada suhu 800C hingga 1700C dibawah temperatur A1.
Ini diatas temperatur rekristalisasi ferit.

Annealing dan Normalising - Penguatan Dispersi.
Baja bisa diperkuat dengan dispersi dengan mengatur kehalusan butir pearlit.
Baja pertama-tama dipanaskanuntuk menghasilkan austenit yang homogen, langkah ini disebut austenising.
Annealing atau anneal penuh (full anneal) adalah mendinginkan baja secara
perlahan pada dapur pemanas sehingga menghasilkan butiran pearlit kasar.
Normalising adalah mendinginkan baja secara cepat, di udara, sehingga
menghasilkan butiran pearlit halus. Gambar 12.5 memperlihatkan sifat-sifat yang
diperoleh pada proses annealing dan normalising pada baja karbon biasa.


Pada annealing, pembentukan austenit (austenising) baja hypoeutectoid
dilakukan kira-kira 300C diatas A3, menghasilkan 100% . Austenising untuk baja
hypereutectoid dilakukan pada kira-kira 300C diatas A1, menghasilkan austenit
dan Fe3C; proses ini mencegah pembentukan bentukan yang getas, lapisan tipis
kontinyu Fe3C di batas butir yang terjadi pada pendinginan pelan dari daerah
100% . Pada kedua kasus ini dihasilkan pearlit kasar dengan kekuatan rendah
namun keuletan tinggi.
Pada normalising, austenising dilakukan pada kira-kira 550C diatas A3 atau Acm;
baja kemudian dikeluarkan dari dapur pamanas dan didinginkan di udara.
Pendinginan cepat menghasilkan pearlit halus yang mempunyai kekuatan lebih
tinggi.



Spheroidising - Meningkatkan Kemampumesinan.
Baja karbon tinggi yang mengandung sejumlah besar Fe3C mempunyai
Karakteristik pemesinan rendah. Selama perlakuan spheroidising, yang dilakukan beberapa jam pada suhu kirakira 300C dibawah A1, Fe3C berubah bentuk menjadi partikel besar, speris yang mengurangi area butir. Struktur mikronya disebut karbida spheroid, mempunyai matriks ferit kontinyu yang lunak dan mampu dimesin (gambar 6). Struktur sejenis didapatkan bila martensit di temper sedikit dibawah A1 untuk waktu yang lama.



BESI TUANG
Besi tuang adalah paduan besi dengan kadar karbon diatas 2.1%wt.
Umumnya kadar karbon berkisar antara 3,0-4,5wt%.
- titik leleh : 11500-13000 c, lebih rendah dari baja
- mempunyai sifat rapuh/getas.
- pembentukan grafit dipengarui oleh : kadar si>1%.
- besi tuang umumnya berupa : besi tuang kelabu, besi tuang nodular,
besi tuang putih, dan besi tuang maliable.

Besi tuang kelabu (gray cast iron)
Sifat mekanis besi cor kelabu dipengaruhi oleh laju pendinginan, tebal coran,
perlakuan panas, perlakuan saat cairan dan penambahan unsur paduan.
Beberapa penggunaan material ini membutuhkan kekuatan yang tinggi. Untuk
memperbaiki kekuatannya dapat dilakukan dengan penambahan unsur paduan
yang bersifat penggalak karbida seperti Cr dan Cu.
Kekuatan tarik besi cor kelabu dipengaruhi oleh matrik dan grafitnya. Jenis matrik besi cor kelabu berturut-turut dari yang menghasilkan kekuatan tarik rendah sampai tinggi adalah ferrit, pearlit dan sementit. Besi cor yang memiliki matrik sementit –umumnya tidak bergrafit– meskipun menghasilkan kekuatan tarik yang tinggi tetapi getas sehingga tidak direkomendasikan. Matrik yang umumnya digunakan untuk tromol rem adalah pearlit. Matrik ini selain mampu menghasilkan kekuatan yang cukup tinggi, memiliki keuletan yang cukup dan mudah diperoleh secara as-cast. (Chijiwa, 1979)
Besi cor kelabu diproses melalui pendinginan pelan struktur : ferit+perlit dan grafit yang berbentuk panjang serpihan. Grafit merupakan karbon bebas yang kekuatannya sangat rendah sekitar 1kg/mm2. Sifat besi tuang sangat dipengaruhi oleh bentuk grafit.

- Sifat-sifat :
- kekuatannya relatif rendah
- getas, keuletan rendah
- tahan terhadap panas, korosi, dan aus
- mampu meredam getaran
- memiliki sifat mampu potong (machining ability) yang baik
- biaya pembuatan murah .
- aplikasi : blok mesin, rangka mesin, perkakas, rangka mesin-mesin
lainnya.

Besi tuang nodular
Perbedaan dengan besi tuang kelabu adalah bentuk grafitnya berbentuk
bulat. Bentuk grafitnya yang bulat karena dengan bahan sejumlah kecil
magnesium (Mg), cerium (Ce) kedalam besi tuang kelabu. Keuletan dan
kekuatan besi tuang nodular lebih tinggi dari besi tuang kelabu.

Besi tuang putih
Pada besi tuang putih, kandungan karbonnya tidak membentuk grafit
melainkan karbida (Fe3c). Sifat besi tuang ini sangat keras dan cocok
untuk digunakan pada peralatan dengan ketahanan aus tinggi seperti alatalat
penghancur (crusher), alat-alat pertambangan, dll.

Besi tuang malleable
Besi tuang dibuat dengan memberi proses perlakuan panas pada besi
tuang putih sehingga kekerasannya menurun.

Daftar Pustaka :
Surdia Tata; Saito, Shinroku, 1999, Pengetahuan Bahan Teknik, Penerbit Pradya Paramita,
Jakarta.
Suprihanto Agus, Umardani Yusuf, Wibowo Dwi Basuki, 2005, MEDIA MESIN Vol.6 No.1 Januari 2005
Google, 2011, LOGAM PADUAN

Di susun oleh Cecep Rohmanudin Teknik Mesin STT Bina Tunggal
Pengetahuan Material.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar