BAJA (STEEL)

Oleh:

Susila Kristianingrum

Baja

UNSUR UTAMA: Fe dan C

UNSUR RUNUT/TRACE ELEMENT:

Titanium (Ti)

Zirkonium (Zr)

Vanadium (V)

Kromium (Cr)

BESI & BAJA

• Besi dan baja merupakan logam yang palingbanyak digunakan manusia untuk berbagaikeperluan.

• 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 < 6,67Mikrostruktur :• 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.

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 %.

baja paduan (alloy steel)

Baja paduan diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi:

a. Low alloy steel, jika elemen paduannya ≤ 2,5 %

b. Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 – 10 %

c. High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %

Tujuan penambahan unsur pada baja paduan

• Untuk menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuatan tarik dan sebagainya)

• Untuk menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah

• Untuk meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi)

Menurut mikrostruktur

• baja hipoeutektoid : ferit dan perlit,

• baja eutektoid : perlit,

• baja hipereutektoid : sementit dan perlit,

• baja bainit,

• baja martensit.

Menurut cara pembuatannya :

• baja Bessemer,

• baja Siemen – Martin,

• baja listrik,

• dan lain-lainnya.

Menurut penggunannya :

• baja konstruksi,• baja mesin,• baja pegas,• baja ketel,• baja perkakas, dll.• Menurut bentuknya :• •baja pelat,•baja strip,•baja sheet,•baja

pipa,•baja batang profil, dll.

Menurut bentuknya :

• baja pelat,

• baja strip,

• baja sheet,

• baja pipa,

• baja batang profil,

• dll.

Sifat dan penggunaan baja :

• besi + karbon + sedikit unsur lain disebutbajakarbon (plain carbon steel ),

• besi + unsur selain karbon disebut baja paduan(alloy steel ).

• Sifat baja banyak ditentukan oleh :

• •

Sifat baja banyak ditentukan oleh :

• kadar karbon,

• unsur paduan (jenis dan jumlahnya),

• mikrostruktur.

Korosi

19.7

oksigen dilarutkan dalam air menyebabkan oksidasi

E°red = -0.44 V

Karat Fe2O3

E°red = 1.23 V

karena E°red (Fe3+) < E°red (O2)

Fe dapat dioksidasi oleh oksigen

Perlindungan Katodik Tangki Besi

19.7

E°red = -2.37 V

E°red = 1.23 V

Mg lebih mudah teroksidasi dibandingkan Fe

Konfigurasi elektron dan sifat lain darilogam transisi baris pertama

Titanium

• Penentuan secara kolorimetri :

Kompleks Ti yang berwarna orange dalam media asam sulfat & H2O2

Reaksi:

TiOSO4 + H2SO4 + H2O2 H2[TiO2(SO4)] + H2O

orange

Penentuan Ti secara spektrofotometri :

• Interferent: V(V), Mo(IV), W(VI), Cr(VI), Fe(III)

• λmax=410 nm

Penentuan Ti secara elektrolitik dg elektroda Hg

Tegangan 6-10 volt

Media H2SO4

Fe, Co, Ni, Cr, Mo, Cu, Zn, Rh, Ag, Cd, Sr, Bi mengendap pada katoda

Ti tetap tertinggal dalam larutan

Analisis Kualitatif Kation

17.8

Penentuan Ti secara spektrofotometri

larutkan

encerkan

Filtrat (V mL) + H2O2 30% ukur Absorbansinya

pd λ 400 nm

Mo & V memberikan interferensi

1 g sampel baja

HClO4+H3PO4

Pisahkan

Penentuan Ti secara spektrofotometri

• Mo & V memberikan interferensi pd 3 λ yaitu :

330 nm (Mo)

400-410 nm (Ti)

460 nm (V)

Zirkonium (Zr)

Di alam: batuan, biji mineral (ore), tanah

Adanya Zr disertai Hf

Zr dipisahkan dari unsur logam utama sebagai zirkon fosfat atau zirkon dihidrogen fosfat.

Kelarutannya dalam HCl & H2SO4 sangat kecil

Endapan diisolasi, disaring, dicuci , kemudian dilarutkan kembali setelah dilebur dg NaOH

Penentuan Zirkonium (Zr)

Kompleks Zr + Hf dg alizarin sulfonat berwarna pink Amax pada λ 525 nm.

Kelarutan dalam HCl perlu 20-270 µg ZrO2 diencerkan 100 mL

Penambahan asam tioglikolat untuk mereduksi Fe(III) sehingga larutan berwarna biru (1-2 menit warna biru hilang), kemudian ditambah 2 mL Na-alizarin sulfonat 0,05% sampai warna stabil, diukur Anya pada λ 525 nm

Interferensi: Hf , P, Si, Mo, Sb, W.

Vanadium (V)

Di alam:

• batuan (rocks),

• tanah, tumbuhan,

• alloy

Metode penentuan:

• hidrogen peroksida,

• fosfotungstat,

• asam bensohidroksamik (utk V dalam tumbuhan & tanah)

Penentuan V dg metode H2O2

Reaksinya: (VO)2(SO4)3 + 2H2O2 (VO2)2(SO4)3 + 2H2O

Reddish brown

Amax pada λ 460 nm

KelebihanH2O2 menghambat reaksi karena terbentuk kompleks VO2(OH)3 yang berwarna kuning

Interferensi: Ti & Mo

Warna kompleks Ti direduksi dg + ion klorida

Bila Ti & Mo dalam sampel >> pengukuran A pd λuntuk V, Ti, dan Mo (λ 450 nm)

+HF untuk mereduksi interferen Ti

Penentuan Vanadium dalam Baja

larutkan

encerkan

Endapan V dipisahkan, dicuci, dikeringkan, dilebur + NaOH (10xberat endapan) hasil leburan dilarutkan air dingin + NaOH dan dididihkan, disaring endapan dicuci dg NaOH 2% yg mengandung Na2SO4 1% filtrat dan air cucian dikumpulkan, diencerkan +H2O2 diukur A pada λ 460 nm

0,5 g sampel baja

H2SO4 4N (1:9)

+Na2CO3 10%excess

Kromium (Cr)

• Di alam: mineral, batuan, tanah

• 2 metode penentuan Cr:

1. Sebagai ion kromat

2. Sebagai kompleks krom difenilkarbasida(lebih sensitif)

Ad 1, untuk material biji besi, alloy, baja

pH>9 Amax pada λ 370 nm

Interferensi: U, Ce, Cu(II), Mn(VII), Fe(III).

Penentuan Cr sebagai ion kromat

• 1-5 g sampel yang mengandung Cr 500µg dilarutkan dalam H2SO4 10%, dipanaskan sempurna, diencerkan dg+NaHCO3 8% sampai diperoleh endapan stabil, kemudian disaring.

• Endapan dicuci dg air panas lalu dilebur dg NaOH.

• Hasil leburan dilarutkan kembali dalam air , disaring dan diukur A nya pada λ 370 nm.

Penentuan Cr sebagai kompleks krom difenilkarbasida

• Pada λ 540 nm.

• Larutan sampel (Cr 0,02-0,5µg/mL)

• Interferensi: V, dapat direduksi dg diekstraksi dg oksin (8-hidroksikuinolin).

LATIHANThe iron, tin, and titanium in a sample were

jointly precipitated as hydroxides, which werewashed and ignited to produce Fe2O3, SnO2,and TiO2. This mixture of oxides, whichamounted to 0.3768 g, was dissolved afterfusion with potassium pyrosulfate. Analysisshowed that 0.0322 g Ti was present. The ironwas determined separately as an oxide;0.1837 g FeO was found. What was the weight(mass) of tin in the sample? (Ar Ti=47.90;Sn=118.69; Fe=56)