Diagram Fasa Fe – Fe3C

Pendahuluan

Besi (Fe) logam yang banyak digunakan pada material teknik

Besi murni ingot iron Analisa Kimia

Sifat Mekanik

C Mn P S Si

0,012 0,017 0,005 0,025 trace

Tensile strength 40000 psi

Elongation in 2 inch 40 %

Rockwell B hardness 30

Kurva Pendinginan Fe Murni

Waktu

Suh

u (o F

)

Liquid

-Fe BCC

-Fe FCC nonmagnetik

-Fe BCC nonmagnetik

-Fe BCC magnetik

2800

2554

1666

1414

Pembuatan Besi Wantah

Besi wantah adalah logam dua komponen yang terdiri dari besi sangat murni dan terak

Terak umumnya mengandung besi silikat

Besi wantah awalnya dihasilkan oleh proses hand-puddling mechanical puddling Proses Byers atau Aston

Pembuatan Besi Wantah

Ada 3 tahapan proses pembuatan besi wantah :

Peleburan dan pemurnian logam dasar Produksi dan pengontrolan logam cair Granulasi atau disintegrasi logam dasar dan

pemisahan secara mekanis untuk menghasilkan jumlah slag tertentu

Sifat dan Aplikasi Besi Wantah Kualitas besi wantah ditunjukkan oleh kadar

karbon dan mangan yang rendah Kadar karbon di bawah 0,08 persen Kadar Mangan di bawah 0,06 persen Kadar fosfor biasanya lebih tinggi dari baja

0,05 – 0,160 persen Kadar sulfur dijaga rendah Kadar silikon antara 0,10 – 0,20 persen Kadar terak biasanya bervariasi antara 1 –

3 persen

Sifat dan Aplikasi Besi Wantah Analisa Kimia Besi

Wantah

Sifat Mekanis besi wantah

Unsur C Mn Si P S Slag

Persen 0,06 0,045 0,101 0,068 0,009 1,97

Sifat Longitudinal Transversal

Kuat Tarik, psi 48.000-50.000 36.000-38.0000

Kuat Luluh, psi 27.000-30.000 27.000-30.000

Elongasi, % 18-25 2-5

Reduksi Luas, % 35-45 3-6

Sifat dan Aplikasi Besi Wantah Sifat lain yang dimiliki besi wantah adalah ketahanan

terhadap korosi Besi wantah digunakan :

Pipa standar Paku Kawat beton Paku keling Kawat las

Aplikasi : Rel kereta api Kapal laut Industri minyak Arsitektur

Diagram Besi-Besi Karbida

Temperatur tempat terjadi perubahan allotropi dalam besi dipengaruhi oleh unsur paduan, unsur paduan yang paling penting C (karbon)

Sistem Besi-Karbon ditunjukkan Gambar berikut

Liquid

+ L L + Fe3C

+ Fe3C

+

+

L +

+ Fe3C

1333oF

2056oF

2800oF

2554oF

1666oF

Eutectic

Eutectoid

0,8 4,3 6,67

Fe3C

0,025

2

Persen berat karbon

Te

mp

era

tur,

oF

L +

L + austenit

Austenit

+ auste

nit

0,18%C

0,50%C0,10%C

2554

2720

2800

Tem

pera

tur,

o F

Keterangan Gambar

Larutan padat austenit Garis horisontal 2720oF reaksi peritektik

Liquid + austenit

Kelarutan maks C pada -Fe BCC = 0,10% Kelarutan dalam -Fe FCC lebih besar tjd

perubahan allotropi

cooling

heating

Keterangan Gambar

Reaksi eutektik terjadi pada temp 2056oF, pada komposisi 4,3% C

Campuran eutektik antara austenit dan sementit ledeburit

Reaksi eutektik :

Liqiud autenit + sementitcooling

heating

Campuran eutektik - ledeburit

Keterangan Gambar

Ada daerah sempit larutan padat dibagian kiri diagram ferit (-Fe)

Pada diagram juga terdapat reaksi eutektoid, dengan reaksi :

Austenit ferit + sementitcooling

heating

Campuran eutektoid - perlit

Liquid

+ L L + Fe3C

+ Fe3C

+

+

L +

+ Fe3C

1333oF

2056oF

2800oF

2554oF

1666oF

Eutectic

Eutectoid

0,8 4,3 6,67

Fe3C

0,025

2

Persen berat karbon

Te

mp

era

tur,

oF

Besi TuangBaja

Hypo-eutectoid

Hyper-eutectoid Hyper-eutecticHypo-eutectic

Definisi Struktur Mikro SementitSementit

besi kabida rumus kimia Fe3C Kadar C = 6,67 % senyawa yang keras dan getas kekuatan tarik yang rendah tetapi kekuatan tekan yang tinggi struktur paling keras Struktur kristal ortorhombik

AustenitAustenit Larutan padat Larutan interstisi C dalam -Fe (FCC) Kelarutan C Maks = 2 % Kuat Tarik = 150.000 psi Elongasi = 10% Kekerasan 40 HRC Ketangguhan tinggi

Definisi Struktur Mikro Ledeburit

Campuran eutektik antara austenit dan sementit Kadar C = 4,3 % Terbentuk pada 2065oF

FeritFerit Larutan padat Larutan interstisi C dalam -Fe (FCC) Kelarutan C Maks = 0,025 % pada T = 1333oF Pada Temp ruang kelarutan hanya 0,008%C Struktur yang paling lunak Kuat tarik = 40.000 psi Elongasi = 40% Kekerasan kurang dari 90 HRB

Definisi Struktur Mikro

PerlitPerlit Campuran eutektoid mengandung 0,80%C Terbentuk pada 1333oF dengan pendinginan

lambat Merupakan campuran lamelar antara ferit dan

sementit Kuat tarik = 120.000 psi Elongasi = 20% Kekerasan 20 HRC

AUSTENIT

500X

FERIT

100X

PERLIT

2500X

PERLIT

Electron Micrograph

17000X

0,20%C

Pendinginan Lambat

100X

0,20%C

Pendinginan Lambat

500X

0,40%C

Pendinginan Lambat

100X

0,80%C

Pendinginan Lambat

500X

Klasifikasi Baja Cara Pembuatan

Bassemer Steel Open-Hearth Steel Electric-Furnace Steel Crucible Steel

Penggunaan Machine Steel Spring Steel Boiler Steel Structural Steel Tool Steel

Klasifikasi Baja Komposisi Kimia

Metode ini menunjukkan kandungan unsur-unsur penting dalam baja

Contoh : Spesifikasi AISI : AISI 1330 Spesifikasi SAE : SAE 1330 1 digit pertama menunjukkan jenis baja : 1 baja

karbon, 2 baja nikel dst Digit kedua menunjukkan persentase unsur

paduan yang dominan, misal angka 3 dominan oleh mangan

Dua digit terakhir menunjukkan kadar karbon dibagi 100, misal 30 menunjukkan 0,3%C

Klasifikasi Baja

Baja juga diklasifikasikan berdasarkan kandungan karbon menjadi : Low-carbon steel : s.d. 0,25% C Medium-carbon steel : 0,25 – 0,55%C High-carbon steel : diatas 0,55%C