3. Baja Karbon (Carbon Steel)

download 3. Baja Karbon (Carbon Steel)

of 27

Transcript of 3. Baja Karbon (Carbon Steel)

  • BAJA KARBON (CARBON STEEL)

    Materi Kuliah Bahan Teknik

  • sifatnya

    Definisi

    Baja karbon adalah material logam yangterbentuk dari unsur utama Fe dan unsurkedua yang berpengaruh pada sifatadalah karbon, sedangkan unsur yang lainberpengaruh menurut prosentasenya.

  • Proses Pembuatan Pellet

  • Keterangan Gambar : 1. Grinding Section

    Proses pengecilan ukuran bahan bahan baku peleh bijih besi2. Storage and mixing Section

    Proses pencampuran bahan baku dan bahan perekat dalam jumlah tertentu. 3. Balling section

    Konsentrat bijih besi yang telah dicampur bahan pengikat dimasukkan secara kontinyu kedalam mesin peletasi yang berbentuk setengah drum/bejana yang berputar pada kecepatan tertentu sambil disemprotkan air secara kontinyu.

    4. Screening and Feeding StationProses penyeragaman ukuran pelet

    5. Induration Machine Pelet basah dipanaskan pada temperatur 250-400 oC selama 5-10 menit pada konveyor Berjalan. Dalam dapur pembakaran pelet dibakar dari temperatur 300-600 oC dan berakhir ketika mencapai temperatur 1100-1250 oC. Dengan pembakaran ini maka pelet matang akan mempunyai kekuatan tekan sekitar 200 kg/pelet.

    6. Product Pelet Produk pelet yang dihasilkan setelah disaring. Sedangkan sebagian yang tertahan berbentuk serpihan/lembaran kembali dimasukkan ke dalam konveyor berjalan.

  • Proses Pembuatan Besi Kasar Dalam Dapur Tinggi

    Besi Kasar Kelabu; rho = 7,0 7,2 kg/dm3

    Besi Kasar Putih; rho = 7,58 7,73 kg/dm3

    Terak : Hasil reaksi batu kapur (CaO) dengan unsur-unsur tereduksi dari bijih besi atau batuan ikutan. Massa jenis terak < massa jenis besi Terak yang berwarna abu-abu putih, kehijau-hijauan atau hitam (jika mengikat besi).

    Terak

  • Reaksi-reaksi yang terjadi:1. Pada suhu 200 400C pemanasan pendahuluan untuk pengeringan dan penurunan

    kelembaban dan kadar air. Selain itu, udara panas membakar lapisan kokas bagian bawahC + O2 CO2

    Gas CO2 bereaksi dengan kokas bagian atasnya:C + CO2 2CO

    2. Pada suhu 400 800C terjadi reduksi bijih besiFe2O3 + CO 2FeO + CO2

    3. Pada suhu 900 1000C batu kapur (CaCO3) mengikat batuan ikutanCaCO3 CaO + CO2FeS + CaO + CO Fe + CaS + CO2FeS + CaO + C Fe + CaS + CO

    4. Pada suhu 1100 1300C terjadi reduksi langsung oleh CO2FeO + 2 CO 2 Fe + 2 CO2

    5. Pada suhu 1400C terjadi reduksi langsung oleh C2 FeO + C 2 Fe + CO2

    6. Pada suhu 1800 terjadi persenyawaan Fe dan C3 Fe + C Fe3C

    Proses dalam dapur tinggi

  • Pembentukan terak

    CaO + SiO2 CaSiO3MnO + SiO2 MnSiO3FeO + SiO2 FeSiO3

    Proses dalam dapur tinggi

    Terak cair

    Fungsi batu kapur:

    1. Mengikat batuan ikutan dan kotoran-kotoran.

    2. Melindungi besi dari oksidasi

    3. Mengambil fosfor dan belerang dari biji besi atau besi cair

  • Besi Kasar

    Besi kasar umumnya masih bercampur dengan unsur-unsur Mn, P, Si, dan C. Pengaruhnya:

    Mn dapat menghambat penguraian grafit dan mempermudah pembuatan cementit

    P menyebabkan besi cair lebih encer sehingga mudah dalam pemasukan ke cetakan.

    Si pada kadar yang tinggi menyebabkan besi rapuh, tetapi mempermudah pembentukan grafit.

    S menyebabkan besi cair sukar dituang serta rapuh, tetapi tahan aus

    C mempengaruhi kekerasan besi. Semakin tinggi C, semakin keras besi yang dihasilkan

  • Ikatan dan Kristal Logam

    Ikatan Atom:

    1. Ikatan IonTerjadi pada atom yang berbeda sifat listrik. Salah satu atom melepas elektron sehingga bermuatan positif dan atom yang lain kekurangan

    elektron sehingga bermuatan negatif.

    Contoh: NaCl, MgCl2

    1. Ikatan KovalenTerjadi apabila antar atom saling meminjamkan elektron terluarnya (valensinya)

    Contoh: NH3, CH4, N2

    2. Ikatan LogamTerjadi jika antar atom saling meminjamkan elektron valensinya, hanya saja jumlah atom yang saling meminjam elekrtron valensi tidak terbatas jumlahnya.

  • Ikatan dan Kristal Logam

    Struktur Kristal

    Struktur kristal yang sering dijumpai pada logam meliputi:

    1. FCC (Face centered cubic

    2. BCC (Body Centered Cubic)

    3. HCP (Hexagonal closed packed)

  • FeCDiagram Phasa

  • C

    Fasa yang terbentuk pada baja karbon

    Ferrit , or iron, has a BCC crystal structureat room temperature

    austenite, or iron, at 912 C(1674 F), has a

    FCC crystal structure.

    ferrite, which finally melts at 1538 (2800F), has a BCC crystal structure

    cementite (Fe3C), extends only to 6.70 wt% C;at this concentration the intermediatecompound iron carbide

  • Photomicrographs of (a) ferrite and (b)austenite

  • Klasifikasi Baja Karbon

    Carbon Steels , have contain less than

    about 0.25 wt% C

    MediumCarbon Steels, have carbonconcentrations between about 0.25 and 0.60wt%.

    HighCarbon Steels, normally having carboncontents between 0.60 and 1.4 wt%,

  • Sifatsifat Baja Karbon

    Low Carbon Steel relatively soft and weak but have outstanding ductility

    and toughness; in addition, they are machinable,weldable, and, of all steels, are the least expensive toproduce.

    Typical applications include automobile bodycomponents, structural shapes (Ibeams, channel andangle iron), and sheets that are used in pipelines,buildings, bridges, and tin cans.

    have a yield strength of 275 MPa (40,000 psi), tensilestrengths between 415 and 550 MPa (60,000 and80,000 psi), and a ductility of 25%EL.

  • Medium Carbon Steel The plain mediumcarbon steels have low

    hardenabilities and can be successfully heat treatedonly in very thin sections and with very rapidquenching rates

    Additions of chromium, nickel, and molybdenumimprove the capacity of these alloys to be heattreated , giving rise to a variety of strengthductilitycombinations.

    Applications include railway wheels and tracks, gears,crankshafts, and other machine parts and highstrength structural components calling for acombination of high strength, wear resistance, andtoughness.

  • High Carbon Steel

    the hardest, strongest, and yet least ductile of thecarbon steels

    always used in a hardened and temperedcondition and, as such, are especially wearresistant and capable of holding a sharp cuttingedge

    utilized as cutting tools and dies for forming andshaping materials, as well as in knives, razors,hacksaw blades, springs, and highstrength wire

  • Perlakuan Panas

    PELUNAKAN :

    MEMPERSIAPKAN BAHAN LOGAM SEBAGAI PRODUK 1/2 JADI AGAR

    LAYAK DIPROSES BERIKUTNYA.

    PENGERASAN :

    MEMPERSIAPKAN BAHAN LOGAM SEBAGAI PRODUK JADI AGAR

    MEMILIKI SIFAT MEKANIS YANG OPTIMUM.

    FUNGSI PERLAKUAN PANAS TERMAL

    SEBAGAI BAGIAN PROSES MANUFAKTUR

  • Perlakuan panas:

    Hardening: Berfungsi untuk pengerasanCara: Memanaskan suatu bahan hingga diatas suhu transformasi (723 C) kemudian didinginkan secara cepat, melalui media pendingin seperti air, oli atau media pendingin lainnya

    Annealing: berfungsi untuk membentuk keuletan

    Cara: Memanaskan suatu bahan hinggadiatas suhu transformasi (723 C) kemudiandidinginkan dengan perlahan-lahan.

  • Normalizing: untuk menyusun ulang kristal logam sehingga

    menghilangkan tegangan sisa selama proses fabrikasi.

    Yaitu proses menghilangkan tegangan sisa dari suatubahan dengan memanaskan kemudian ditahan beberapawaktu lalu dilakukan dengan pendinginan perlahan-lahan.

    Tempering: berfungsi untuk menghasilkan ketangguhan

    Biasanya dilakukan setelah proses hardening

    Perlakuan panas:

  • Temp OF

    1800oF

    76OF

    0 60 120 Time Minute

    ESTIMATED TOTAL CYCLE TIME : 3 HOURS

    1800 +/- 25 F

    Beberapa profil heat treatment

  • 1750

    1325

    1150

    150

    ESTIMATED TOTAL CYCLE TIME : 22 HOURS

    1750 +/- 25 F

    1325 +/- 15 F

    1150 +/- 15 F

    790 130068020016013070100

    Time (minutes)

    Beberapa profil heat treatment

  • Yang jadi permasalahan:

    1. Dimensi benda/material

    2. Laju pendinginan

    Material berdimensi kecil mudah dalam perlakuan panasMaterial berdimensi besar harus hati-hati pada saat pendinginan. Pendinginan yang terlalu cepat menyebabkan struktur logam yang tidak merata sumber masalah.

  • Sifat Mekanis Logam

    1. Kekuatan (strength)

    2. Kekerasan (hardness)

    3. Kekenyalan (elasticity)

    4. Kekakuan (stiffness)

    5. Plastisitas (plasticity)

    6. Ketangguhan (toughness)

    7. Kelelahan (fatigue)

  • 1. Pengujian Tarik

    2. Pengujian Bengkok

    3. Pengujian Kekerasan

    4. Pengujian Puntir

    Pengujian Mekanis

  • 1. Pengujian Pukul Takik (Impact test)

    Izod test (British test) Carpy test (American test)

    2. Pengujian kelelahan

    Pengujian Dinamis

  • SEKIAN