Rss

Baja dan Paduannya

Baja adalah Logam paduan antara logam besi sebagai unsur dasar dengan karbon sebagai unsur paduan utamanya. Kandungan unsur karbon dalam baja berkisar antara 0.2% hingga 2.1% berat sesuai grade-nya. Baja dikatakan padu jika komposisi unsur-unsur paduannya secara khusus bukan baja karbon biasa yang terdiri dari unsur sisilium dan mangan.
Proses Pembentukan Baja
Pembuatan Besi Kasar
Besi kasar adalah hasil pengolahan dari bijih besi dengan melalui beberapa proses. Proses awal adalah dengan mengurangi senyawa-senyawa dan zat-zat lain yang terkandung dalam bijih besi. Bijih besi dibersihkan. Lalu dipecah-pecah dan digiling sampai menjadi halus, sehingga partikel besi dapat dipisahkan dari bahan yang tidak diperlukan dengan menggunakan magnit. Dan dibentuk menjadi “pellet” dengan diameter 14 mm.
Ada beberapa proses yang dilakukan untuk merubah besi kasar menjadi baja :
1. Dapur Baja Oksigen (Proses Bassemer)
Prosesnya dengan membuang sebagian besar karbon dan kotoran-kotoran yang masih ada pada besi kasar. Ke dalam dapur dimasukkan besi bekas, kemudian baru besi kasar, tapi sebagian fabrik baja banyak yang langsung dari dapur tinggi, sehingga masih dalam keadaan cair langsung disalurkan ke dapur Oksigen.
2. Dapur Baja Terbuka (Siemens Martin)
Proses pembuatan dengan dapur ini adalah proses oksidasi kotoran yang terdapat pada bijih besi sehingga menjadi terak yang mengapung pada permukaan baja cair. Oksigen langsung disalurkan kedalam cairan logam melalui tutup atas. Apabila selesai tiap proses, maka tutup atas dibuka dan cairan baja disalurkan untuk proses selanjutnya untuk dijadikan bermacam-macam jenis baja.
3. Dapur Baja Listrik
Dalam proses pembuatan, bahan-bahan yang dimasukkan adalah bahan-bahan yang benar-benar diperlukan dan besi bekas. Setelah bahan-bahan dimasukkan, maka elektroda-elektroda listrik akan memanaskan bahan dengan panas yang sangat tinggi (+ 7000⁰C), sehingga besi bekas dan bahan-bahan lain yang dimasukkan dengan cepat dapat mencair. Adapun campuran-campuran lain (misalnya untuk membuat baja tahan karat) dimasukkan setelah bahan-bahan menjadi cair dan siap untuk dituang.
KLASIFIKASI BAJA PADUAN :
1. Berdasarkan persentase paduannya :
a. Low alloy steel (baja paduan rendah0
ika elemen paduannya ≤ 2,5 %
b. Medium alloy steel (baja paduan sedang)
Jika elemen paduannya 2,5 – 10 %
c. High alloy steel (baja paduan tinggi)
Jika elemen paduannya > 10 %
2. Berdasarkan jumlah komponennya:
a. Baja tiga komponen
Terdiri satu unsur pemadu dalam penambahan Fe dan C.
b. Baja empat komponen atau lebih
Terdiri dua unsur atau lebih pemadu dalam penambahan Fe dan C. Sebagai contoh baja paduan yang terdiri: 0,35% C, 1% Cr,3% Ni dan 1% Mo.
3. Berdasarkan strukturnya:
a. Baja pearlit (sorbit dan troostit)
Unsur-unsur paduan relatif kecil maximum 5% Baja ini mampu dimesin, sifat mekaniknya meningkat oleh heat treatment (hardening &tempering)
b. Baja martensit
Unsur pemadunya lebih dari 5 %, sangat keras dan sukar dimesin
c. Baja austenit
Terdiri dari 10 – 30% unsur pemadu tertentu (Ni, Mn atau CO) Misalnya : Baja tahan karat (Stainless steel), nonmagnetic dan baja tahan panas (heat resistant steel).
d. Baja ferrit
Terdiri dari sejumlah besar unsur pemadu (Cr, W atau Si) tetapi karbonnya rendah. Tidak dapat dikeraskan.
e. Karbid atau ledeburit
Terdiri sejumlah karbon dan unsur-unsur pembentuk karbid (Cr, W, Mn, Ti, Zr).
4. Berdasarkan penggunaan dan sifat-sifatnya :
a. Baja konstruksi (structural steel)
Dibedakan lagi menjadi tiga golongan tergantung persentase unsur pemadunya, yaitu baja paduan rendah (maksimum 2 %), baja paduan menengah (2- 5 %), baja paduan tinggi (lebih dari 5 %). Sesudah di-heat treatment baja jenis ini sifat-sifat mekaniknya lebih baik dari pada baja karbon biasa. Baja konstruksi (structural steel), mengandung karbon kurang dari 0,7 % C.
b. Baja perkakas (tool steel)
Dipakai untuk alat-alat potong, komposisinya tergantung bahan dan tebal benda yang dipotong, kecepatan potong, suhu kerja. Baja paduan jenis ini dibedakan lagi menjadi dua golongan, yaitu baja perkakas paduan rendah (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 250 °C) dan baja perkakas paduan tinggi (kekerasannya tak berubah hingga pada suhu 600°C).
c. Baja dengan sifat fisik khusus
Dibedakan lagi menjadi tiga golongan, yaitu baja tahan karat (mengandung 0,1-0,45% C dan 12-14% Cr), baja tahan panas (yang mengandung 12-14% Cr tahan hingga suhu 750-800⁰C, sementara yang mengandung 15-17% Cr tahan hingga suhu 850-1000⁰C), dan baja tahan pakai pada suhu tinggi (ada yang terdiri dari 23-27% Cr)

SIFAT-SIFAT TEKNIS BAHAN :
Penambahan unsur paduan pada baja bertujuan untuk memperbaiki sifat mekanik diantaranya:
a. Kekuatan
Kekuatan merupakan kemampuan suatu bahan untuk menahan perubahan bentuk di bawah tekanan.
b. Elasisitas
Elastisitas adalah kemampuan suatu bahan unuk kembali ke bentuk semula setelah pembebanan ditiadakan atau dilepas. Modulus elastisitas merupakan indikator dari sifat elastis.
c. Batas mulur (Plastisitas)
Plastisitas adalah kemampuan suatu bahan untukberubah bentuk secara permanen setelah diberi beban. Logam yang ditambahkan berupa nikel, vanadium, titanium, tungsten, chrome dsb akan meningkatkan nilai batas mulur. Hal tersebut disebabkan dengan penambahan logam yang memiliki batas mulur tinggi akan menghasilkan baja paduan yang batas mulurnya tinggi pula.
d. Kekuatan Tarik
Kekuatan tarik adalah kemampuan suatu material untuk menahan tarikan dua gaya yang saling berlawanan arah dan segaris. Logam Ni dan Cr merupakan bahan yang biasa ditambahankan untuk meningkatkan kemampuan menahan tariakan, selain sebagai penambah kekutan tekan.

Soal

1. Apa perbedaan dari dapur tinggi dan dapur baja ?
2. Mengapa dapur baja listrik dapat menghasilkan baja yang baik ?
3. Berikan contoh baja paduan rendah dan baja paduan tinggi,apakah bisa melalui dapur-dapur tersebut ?
4. Apa perbedaan dari besi kasar dan besi bekas ?
5. Apakah bisa baja dikuatkan lagi ? Jika bisa, menggunakan teknik apa ?

Jawaban
1. Dapur tinggi adalah dapur yang menggunakan prinsip reduksi, yaitu pada proses ini zat CO dapat menyerap zat asam dari ikatan-ikatan besi zat asam pada suhu tinggi (+1800⁰C). Dapur baja adalah dapur yang di gunakan untuk mengolah besi kasar menjadi baja yakni dengan membuang sebagian besar karbon dan kotoran yang menempel pada besi kasar yang tidak diperlukan.
2. Karena dapur baja lisrik panas yang dibutuhkan untuk pencairan baja adalah berasal arus listrik yang disalurkan dengan tiga buah elektroda karbon dan dimasukkan/diturunkan mendekati dasar dapur. Penggunaan arus listrik untuk pemanasan tidak akan mempengaruhi atau mengkontaminasi cairan logam,dalam proses pembuatan, bahan-bahan yang dimasukkan adalah bahan-bahan yang benar-benar diperlukan dan besi bekas. Dapur baja listrik juga dapat menghasilkan suhu sekitar 70000C yang ditimbulkan dari elekroda karena tegangan tinggi. Hal tersebut dapat melelehkan baja dari padat menjadi cair sehingga proses pembentukan bajanya maksimal.
3. Penggolongan paduan baja tergantung pada tinggi rendahnya komposisi pencampuran carbon dengan logam pemadu lainnya untuk menghasilkan suatu baja. Semakin tinggi prosentase pencampuran karbon maka semakin tinggi kualitas baja,begitu pun sebaliknya. Akan tetapi proses pembentukan baja pada beberapa dapur baja juga mempengaruhi. Dapur yang baik untuk menghasilkan baja kualitas tinggi adalah dapur baja listrik, karena pada dapur listrik besi akan dilelehkan pada suhu tinggi dan bahan pembuatannya adalah bahan-bahan yang benar-benar diperlukan.
4. Besi kasar adalah besi dari hasil pengolahan bijih besi dengan melalui beberapa proses, yaitu dengan mengurangi senyawa-senyawa dan zat-zat lain yang terkandung dalam bijih besi. Sedangkan besi bekas adalah besi yang sudah di pakai dalam produk atau yang sudah tidak di pakai lagi sehingga mengandung senyawa atau zat – zat yang yang tidak di butuhkan.
5. Suatu baja dapat dikuatkan lagi dengan cara melebur ulang baja tersebut pada suhu tinggi dengan menambahkan prosentase logam paduan sesuai dengan kebutuhan untuk menghasilkan suatu logam yang berkualitas baik. Metode yang bisa digunakan adalah pembuatan dalam dapur baja listrik,karena pada dapur baja listrik, baja akan dilelehkan dengan suhu yang tinggi mencapai suhu sekitar 70000C sehingga baja tersebut menjadi benar-benar cair. Setelah itu di berikan logam paduan dengan kualitas yang baik. Tahap selanjutnya adalah proses pendinginan yang bertahap agar baja bisa kembali padat dengan merata sehingga dapat dihasilkan baja dengan kualitas tinggi.

Like This Post? Share It

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

CAPTCHA Image

*