Besi vs Baja

17
BESI vs BAJA by gendis (03/09/2008 - 04:49) Perbedaan Besi dan Baja Perbedaan besi dan baja terletak pada kandungan paduan karbon (C) yang akan menentukan sifat-sifat lain dari besi dan baja tersebut. Paduan baja yang mengandung lebih banyak karbon dari nilai komersialnya dapat dinamakan besi. Kandungan karbon pada beberapa jenis baja mencapai 0,04 persen sampai 2,0 persen. Besi tuang, besi tuang maleable, pig iron mengandung jumlah karbon sekiar 2-4 persen. Tetapi ada juga besi yang tidak mengandung karbon yaitu white-heart malleable iron. Pembuatan bahan baku besi dan baja dapat dilakukan dalam blast furnace ang menghasilkan pig iron. Pembuatan langsung juga dapat dilakukan dengan alat revolving kiln yang menghasilkan spong iron. Paduan baja dan besi dapat dikelompokan dalam ferroalloys. Paduan ini dapat menghasilkan jenis-jenis baja. Jumlah paduan yang diunakan dalam pembuatan besi dan baja bervariasi hingga mengandung 20 sampai 80 persen dari elemen paduan. Paduan ini seperti Mangan, Silkon , dan Cromium. Sejarah

Transcript of Besi vs Baja

Page 1: Besi vs Baja

BESI vs BAJAby gendis (03/09/2008 - 04:49) Perbedaan Besi dan Baja

 

 

Perbedaan besi dan baja terletak pada kandungan paduan karbon (C) yang

akan menentukan sifat-sifat lain dari besi dan baja tersebut. Paduan baja yang

mengandung lebih banyak karbon dari nilai komersialnya dapat dinamakan besi.

Kandungan karbon pada beberapa jenis baja mencapai 0,04 persen sampai 2,0 persen.

Besi tuang, besi tuang maleable, pig iron mengandung jumlah karbon sekiar 2-4

persen. Tetapi ada juga besi yang tidak mengandung karbon yaitu white-heart

malleable iron.

Pembuatan bahan baku besi dan baja dapat dilakukan dalam blast furnace ang

menghasilkan pig iron. Pembuatan langsung juga dapat dilakukan dengan alat

revolving kiln yang menghasilkan  spong iron.

Paduan baja dan besi dapat dikelompokan dalam ferroalloys. Paduan ini dapat

menghasilkan jenis-jenis baja. Jumlah paduan yang diunakan dalam pembuatan besi

dan baja bervariasi hingga mengandung 20 sampai 80 persen dari elemen paduan.

Paduan ini seperti Mangan, Silkon , dan Cromium.

 

Sejarah

 

Teknik peleburan logam telah ada sejak zaman Mesir kuno pada tahun 3000

SM. Bahkan pembuatan perhiasan dari besi telah ada pada zaman sebelumnya. Proses

pengerasan pada besi dengan heat treatment mulai diperkenalkan untuk pembuatan

senjata pada zaman Yunani 1000 SM.

Proses pemaduan yang dibuat mulai ada sejak abad 14 yang diklasifikasikan sebagai besi tempa. Proses ini dilakkan dengan pemanasan sejumlah besar bijih besi dan charchoal dalam tungku atau furnance. Dengan proses ini bijih besi mengalami reduksi menjadi besi sponge metalik yang terisi oleh slag yang merupakan campuran

Page 2: Besi vs Baja

dari pengotor metalik dan abu charcoal. Spone iron ini dipindahkan dari furnance pada saat masih bercahaya dan diselimuti oleh slag yang tebal lalu slagnya dihilangkan untuk memperkuat besi. Pembuatan besi meggunakan metode ini menghasilkan kandingan slag sekiar 3 persen dan 0,1 persen pengotor lain. Kadang kala hasil produksi dengan metode ini menghasilkan baja bukannya besi tempa. Parapembuat besi belajar untuk membuat baja dengan memanaskan besi tempa dan charcoal pada boks yang terbuat dar tanah liat selama beberapa hari. Dengan proses ini besi akan menyerap cukup karbon untuk menjadi baja sebenarnya.

            Setelah abad ke 14 tungku atau furnance yang digunakan mulai mengalami

peningkatan ukuran dan  draft yang digunakan untuk pembakaran gas melewati

“charge,” pada pencampuran material mentah. Pada tungku yang lebih besar ini, bijih

besi pada bagian bagian atas furnance akan direduksi pertama kali direduksi menjadi

besi metalik dan menghasilkan banyak karbon sebagai hasil dari serangan gas yang

dilewatinya. Hasil dari furnance ini adalah pig iron, yaitu paduan yang meleleh pada

temperatur rendah. Pig iron akan dproses lebih lanjut untuk membuat baja.

            Pembuatan baja modern menggunakan blast furnance yang juga digunakan

untuk memurniakan besi oleh pembuat besi yang lamapu. Proses pemurnian besi cair

dengan peledakan udara diakui oleh penemu Inggris Sir Henry Bessemer yang

mengembangkan  Bessemer furnance, atau pengkonversi, pada tahun 1855. Sejak

tahun 1960 telah diproduksi baja dari besi bekas secara kecil-kecilan pada furnance

elektrik, sehingga dinamakan mini mills. Mini mills adalah komponen yang sangat

sangat penting bagi produksi baja Amerika. Mills yang lebih besar digunakan pada

produksi baja dari bijih besi.

 

Produksi Pig Iron

 

Bahan bakudasar dari produksi pig iron adalah bijih besi, coke, dan lim stone.

Coke dibakar sebagai bahan bakar pada furnance. Ketika coke terbakar, coke

memberikan  karbon monoksida, yang digukombinasikan dengan iron oksida pada

bijih besi, sehingga mereduksi menjadi besi metalik.

Reaksi dasar dalam blsat furnance yaitu Fe2O3 + 3CO = 3CO2 + 2Fe. Limestone pada

furnace berfungsi sebagai sumber carbon monoksida tambahan yang digunakan

sebagai fluks yang dkombinasikan dengan silika infusible yang ada pada bijih besi

untuk membentuk fusible calsium silikat. Tanpa limstone, iron silikat tidak mungkin

Page 3: Besi vs Baja

terbentuk, sehingga metalik iron juga tidak terbentuk. Kalsium silikat ditambah

pengotor lain membentuk slag yang akan mengambang pada lelehan metal pada bian

belakang tungku. Pig iron biasa yang diproduksi blast furnance mengandung 92

persen besi, 3-4 persen karbon, 0,5-3,0 persen silikon, 0,25-2,5 persen mangan, 0,04-

2,0 persen fospor, dan sulfur.

Blast furnance (tanur tinggi) beroprasi secara kontinu. Material yang akan dimasukan

dibagi mejadi bagian-bagian kecil pengisian yang dimasukan ke furnance dengan

waktu 10-15 setiap pemasukan. Slag dibuang dari permukaan setiap dua jam dan besi

yang dihasilkan dituang sebanyak lima kali sehari.

 

            Blast furnance yang umum terdiri dari baja silinder yang dilapisi dengn batu

tahan api (refraktori), yang tidak mengandung logam seperti batu bata tahan api.

Lapisan diperuncing pada bagian atas dan bagian bawah. Bagian terlebar dari

furnance adalah ¼ bagian dari bawah. Porsi yang lebih rendah, disebut bosh yang

dilengkapi dengan beberapa pipa pembuka atau tuyeres yang dilewati tiupan aliran

ledakan udara. Dekat dasar dari bosh terdapat lubang tempat mengalirnya lelehan

logam pig iron ketika furnance dituang (tapped). Dan diatas lubang ini tetapi dibawah

tuyeres terdapat lubang lain untuk mengeluaarkan slag. Puncak furnance yang

memiliki tnggi sekiar 27 m, mengandung pipa udara untuk pembuangan gas dan

sepasang hoppers berbentuk katup dengan pengungkit untuk tempat pengisian

material yang akan dicor.

Udara yang akan digunakan dalam blast furnance dipreheat hinga mencapai temperatur 540° dan 870° C. Pemanasan dilakukan menggunakan kompor dengan silinder yang menggunakan bata tahan  api yang disusun. Bata pada kompor dipanaskan selama beberapa jam dengan membakar gas blast furnance, gas buangan dari bagian atas tungku. Kemudian api dimatikan dan udara ditiupkan melalui kompor ke blast furnance. Total berat gas yang digunakan adalah lebih banyak sedikit dari jumlah berat material dari material mentah yang dipakai.

            Perkembangan yang penting dalam teknologi tanur tinggi (blast furnance)

diperkenalkan setelah perang dunia kedua dengan mengecilkan aliran gas dari

fentilasi furnance. Tekanan didalam furnance sebesaar 1,7 atm atau lebih. Teknik

pengepresan dapat membuat pembakaran lebih baik dari coke dan menghasilkan hasil

pig iron yang besar pula. Output yang dihasilkan dengan metode pengepresan 25

Page 4: Besi vs Baja

prersen lebih banyak daripada metode biasa. Hasil yang lebih juga telah dicoba

dengan menambahkan oksigen pada udara blast furnance.

            Proses penuangan logam cair melalui saluran dekat bosh bagian bawah dan

logam cair akan melewati saluran runner tanah liat, lalu ke saluran bata yang lebih

besar sebagai penampug yang berupa ladle atau kereta mobil yang dapat menampung

sebanyak 100 ton metal. Slag yang mungkin mengalir dari furnance bersama logam di

ambil dengan gayung sebelum masuk ke penampung. Penampung dari lelehan  peig

iron kemudian diantar ke toko pembuat baja.

            Pada zaman sekarang, blast furnance dioprasikan dengan dihubungkan ke

tungku basic oksigen, dan kadang-kadang pembuatan besi menjadi satu bagian dari

rencana poduksi baja. Dalam rencana itu lelehan pig iron digunakan untuk mengisi

tungku  pembuatan baja. Lelehan metal dari beberapa blast furnance dapat dicampur

dalam satu ladle yang besar sebelum diolah kembali menjadi baja untuk

meminimalisasi ketidakhomogenan komposisi dalam peleburan masing-masing.

 

Metode Lain untuk Pemurnian Besi

 

            Hampir semua besi dan baja diproduksi dengan menggunakan pig iron dengan

proses blast furnance, tetapi ada metode lain yang digunakan dalam pembuatan baja

dan besi yaitu metode pembuatan langsung besi dan baja dari bijih besi tanpa

pembuaan pig iron. Pada proses ini bijih besi dan coke dicampur pada alat pencampur

yang disebut revolving kiln, dan dipanaskan sampai temperatur 9500C. Carbon

monoksida diberikan

dari hasil pemanasan coke seperti pada blast furnance dan mereduksi oksida dari bijih

besi menjadi besi metalik. Proses reaksi kedua pada blast furnance tidak terjadi

sehingga terbentuk sponge iron. Spong iron memiliki kemurnian yang lebih tinggi

dari pada daripada pig iron. Besi murni juga didapat dari proses elektrolisis, tetapi

proses elektrolisis tidak digunakan untuk mendapatkan besi secara komersil.

           

Proses Perapian Terbuka untuk Pembuatan Baja

 

Page 5: Besi vs Baja

            Produksi baja dari pig iron terdiri dari pembakaran karbon yang berlebih dan

pengotor lainnya yang ada pada besi. Kesulitan dari produksi baja adalah tingginya

suhu pelelehan, yaitu sekitar 13700C yang tidak bisa dicapai menggunakan bahan

bakar yang umum digunakan untuk pembuatan besi. Untuk mengurangi keslitan ini

maka dikembangkan teknologi proses perapian terbuka, furnance pada teknologi ini

dapat bekerja pada suhu tinggi dengan regeneratif preheating pada gas dan udara yang

digunakan untuk pembakaran di dalam furnance (tungku). Dengan regeneratif

preheaing, gas pembuangan dari furnance dialirkan dalam suatu tempat yang

mengandung banyak bata dan memberikan kebanyakan dari panas yang dihasilkan

pada bata. Lalu kembali dialirkan sepanjang furnance sehingga bahan bakar, dan

udara melewati tempat pemanas sehingga dapat terpanaskan oleh bata yang telah

menyerap panas. Melalui teknologi ini furnance dapat menghasilkan panas sebesar

16500C.

            Furnance tersebut biasanya tersusun atas bata perapian berbentuk kotak datar

berukuran 6 m X 8 m denagn tinggi 2,5 m. Di depan perapian terdapat  satu rangkaian

pintu yang membuka ke luar ke suatu lantai kerja di depan perapian. Perapian secara

keseluruhan dan lantai kerja adalah satu cerita diatas lantai dasar, dan ruangan

dibawah perapian merupakan ruangan pemanas dengan heat regenerating dari furnace.

Furnace dengan ukuran ini mampu memproduksi sekitar 100 metric ton baja stiap 11

jam.

 

            Furnace tersebut diisi dengan campuran pig iron (cair maupun dingin), scarp

baja, dan bijih besi yang akan menghasilkan oksigen tambahan. Limstone

ditambahkan untuk membentuk flux dan fluorspar ditambahkan agar slag yang

dihasilkan lebih cair. Proporsi penambahan bervariasi tergantung dari batas lebar,

tetpi pengisian logam yang umum yaitu 56,750 kg (125,000 lb) of scrap baja, 11,350

kg (25,000 lb) pig iron dingin, 45,400 kg (100,000 lb) pig iron cair, 11,800 kg (26,000

lb) limestone, 900 kg (2,000 lb) of bijih besi, dan 230 kg (500 lb) fluorspar. Setelah

furnance diisi, furnace bercahaya dan api bertiup di perapian dengan arah dapat diatur

operator agar terjadi heaat regeneration.

 

Page 6: Besi vs Baja

            Secara kimia furnace perapian terbuka terdiri dari perendahan kandungan

karbon logam yang dilebur dengan oksidasi dan penghilangan pengotor seperti

silikon, phospor, mangan, dan sulfur, yang dikombinasikan dengan limstone dari

slag.. Reaksi ini terjadi ketika logam berada dalam furnece pada suhu pelelehan yaitu

temperatur antara 1400 sampai 16500 C untuk beberapa jam sampai logam yang

diinginkan memiliki kandungan karbon yan diinginkan. Pengalaman operator dapat

menentukan kandunan carbon dari logam dengan melihat warnanya tetapi biasanya

pencairan logam diuji dengan menambil sebagian kecil logam dari furnace,

mendinginkannya, dan mengujinya dengan cara fisika maupun kimia.

 

            Ketika kandungan karbon telah mencapai level yang diinginkan, furnace

kemudian dituang dengan membuka keran taping pada bagian bawah. Logam cair

kemudian mengalir ke ladle yang diletakan dibawah furnace. Dari ladle, baja

kemudian dituang ke cetakan besi tuang yang berbentuk ingot dengan panjang

umumnya 1,5 m dan lebar 48 cm. Ingot ini menjadi bahan baku pada industri baja,

beratnya kira-kira 2,25 metric ton pada ukuran ini. Ada juga metode yang langsung

membuat benda cor tanpa pembentukan ingot terlebih dahulu.

 

 

Basic Oksygen Process

 

Proses yang paling tua dalam pembuatan baja dengan kuanitas besar, proses

Bessemer , dibuat dengan ketinggian, pear-shaped furnace, disebut proses converter

Bessemer, yang dapat dimringkan untuk dapat menambahkan dan menuangkan.

Jumlah besar gas ditiupkan melewati lelehan logam. Oksigen tersebut bersatu secara

kimia dengan pengotor dan membawa mereka keluar.

            Dalam basic oksygen process, baja juga dimurnikan dalam pear shape furnace

yang dapat dimiringkan untuk mengisi dan menuang. Udara juga dihilangkan dengan

meniupkan arus oksigen yang hampr murni. Setelah furnace selesai diisi dan diputar

tegak lurus, oksigen diturunkan dengan tinggi lance sekitar 2 m atau sesuai denan

Page 7: Besi vs Baja

kebutuhan. Ribuan kubik oksigen ditiukan  kedalam furnace dengan kecepatan

supersonik. Oksigen berkombinasi dengan karbon dan elemen yang tidak diinginkan

dan dimulai temperatur reaksi pengocokan sehingga dengan cepat membakar pengotor

dan mengubah pig iron menjadi baja. Waktu pemurnian sekitar 50 menit atau kurang,

sekitar 275 metric ton baja yang dapat diproduksi denggan metode ini dalam satu jam.

 

Electric Furnace Steel

 

Dalam beberapa Furnace digunakan listrik sebagai pengganti bahan bakar untuk

proses melelehkan dan memurnikan baja karena Electric Furnaces lebih mudah diatur

daripada perapin terbuka dengan basic oksien furnace. Electric furnace steel lebih 

khusus digunakan untuk memproduksi Stainless Steels dan Baja paduan tinggi lainnya

yang harus dibuat dengan spesifikasi yang tepat. Pemurnian terjadi dekat bilik dimana

temperature dan kondisi lainnya dikontrol dengan alat secara otomatis.

Pada tingkat awal Refining process, oksigen tingkat tinggi disuntikkan melalui

Lance, kemudian menaikan temperature Furnace dan mengurangi waktu untuk

memproduksi Baja. Jumlah oksigen yang masuk ke dalam Furnace dapat diatur untuk

menghindari reaksi oksidasi yang tidak diinginkan.

Kebanyakan logam pengisi terdiri dari Scrap. Sebelum dapat digunakan, Scrap

harus dianalisa terlebih dahulu dan disortir, karena kandungan paduannya akan

mempengaruhi komposisi. Material lainnya, seperti jumlah kecil bijih besi dan dry

lime, ditambahkan untuk membantu memindahkan Carbon dan pengotor lainnya yang

ada. Elemen paduan tambahan lainnya ditambahkan pada baja saat  pengisian atau

akan di tuang ke ladle.

 

Setelah Furnace diisi logam, elektroda didekatkan dengan permukaan logam.

Arus dialirkan melalui salah satu elektrodanya lalu membentuk Arc/busur pada

muatan logam, kemudian mengalir melalui logam dan busur kembali ke elektroda

selanjutnya. Panas dihasilkan dari tahanan aliran arus dengan muatan. Panas ini

Page 8: Besi vs Baja

bersamaan dengan busur mempercepat peleburan logam. Ada juga electric furnace

yang panasnya diasilkan dari koil.

 

Proses Penyelesaian

 

Baja dipasarkan dalam berbagai variasi ukuran dan bentuk, seperti rods, pipa, railroad

rails, tees, channels dan I-beams. Bentuk-bentuk ini diproduksi dengan rolling dan

forming, memanaskan ingot untuk mendapatkan bentuk yang diinginkan. Perlakuan

terhadap baja juga dapat meningkatkan kualitasnya dengan memurnikan  struktur

kristalnya dan membuat logam lebih tangguh.

Proses dasar pembuatan baja dikenal dengan hot rolling. Dalam hot rolling,

ingot baja dipanaskan terlebih dahulu sampai merah dalam furnace yang dinamakan

soaking pit dan dilewatkan diantara sepasang metal rollers yang memeras sampai

dihasilkan bentuk dan ukuran yang diinginkan. Jarak antara kedua Rollers berkurang

seiring dengan pertambahan panjang dan pengurangan ketebalan.

 

Besi Tempa

 

Proses pembuatan material yang tangguh, paduan Malleable yang dikenal dengan Besi

Tempa karena proses pembuatannya. Prosesnya dikenal dengan puddling,

membutuhkan kemampuan tangan buruh. Produksi besi tempa dalam jumlah ton tidak

memungkinkan. Pengembangan  proses baru dengan bessemer converters dan

furnaces perapian terbuka meningkatkan kuantitas besi tempa.

Besi tempa  tidak lagi diproduksi secara komersial, karena dapat diganti

dengan Low-carbon Steel pada hampir semua aplikasi, yang lebih murah untuk

memproduksinya dan lebih uniform kualitasnya dibandingkan besi tempa.

Puddling Furnace menggunakan arched roof dan depressed hearth yang

dipisahkan oleh dinding dari pembakaran saat arang terbakar. Setelah furnace panas,

Page 9: Besi vs Baja

Puddler atau Furnace operator, “Fettles” dengan melapisi perapian dan dinding

dengan pasta oksida Fe, biasanya Hematite Ore.

Furnace diisi dengan 270 kg pig iron dan pintunya ditutup. Setelah 30 menit

Iron meleleh dan Puddler ditambahkan oksida besi atau mill scale untuk mengisinya,

perlakuan oksida ke dalam besi dengan bent iron bar disebut Raddle. Si, dan Mn

dalam oksida besi serta S dan P dihilangkan. Temperature meningkat drastis dan

carbon mulai terbakar menjadi gas carbon-oxide. Saat carbon terbakar, temperatur

lebur paduan meningkat dan logam menjadi lebih pucat. Fe menjadi murni, Puddler

mengendalikan muatan dengan raddle untuk memastikan komposisi yang seragam.

Spongelike dipisahkan jadi gumpalan (lumps) yang disebut balls, sekitar 80-90

kg. Balls dikeluarkan dari furnace dengan tongs dan ditempatkan pada squeezer. Besi

dipotong jadi tipis dan ditumpuk, kemudian dipanaskan sampai welding temperature.

Akhirnya di-rolled menjadi single piece. Rolling terkadang dilakukan berulang kali

untuk meningkatkan kualitas produk.

 

 

Klasifikasi Baja

 

Baja dikelompokan menjadi lima kelompok besar, yaitu:

 

1.   Baja Karbon

 

            Lebih dari 90 persen dari semua baja yanng diproduksi adalah baja karbon.

Mengandung jumlah karbon bervariasi dengan jumlah mangan tidak lebih dari 1,65

persen, silikon 0,6 persen, dan Cu sebanyak 0,6 persen. Digunakan pada mesin, body

automobil, baja strutural untuk bangunan, ship hulls, kasur per, bobby pins.

2.   Baja Paduan

            Baja ini memiliki komposisi yang spesifik yang mengandung beberapa persen

vanandium, Mo, dan elemen paduan lain. Memiliki kandungan mangan, Si, dan Cu

Page 10: Besi vs Baja

lebih besar daripada bja karbon biasa. Digunakan pada gigi dan axel mobil, roller

skates, dan carving knives.

3.   High-Strength Low alloy Steel (HSLA)

            Merupakan baja jenis terbaru diantara lima keluarga baja. Biaya produksi lebih

rendah karena hanya sedikit mengandung paduan yang mahal. HSLA lebih ringan

daripada baja biasa.

4.   Stainless Steel

            Stainless steel adalah baja tahan karat yang mengandung Cr, Ni, dan elemen

lain yang membuat baja tersebut tahan karat pada kelembaban asam dan gas tertentu.

Beberapa jenis Stainless steel sangat keras. Karena permukaannya yang mengkilap,

arsitek sering menggunakannya untuk tujuan dekorasi. Untuk membuat pipa, alat-alat

oprasi, dan yang lainnya.

 

5.   Tool Steel

 

Dibuat menjadi beberapa jenis tools atau cutting dan shaping machinery untuk

operasi manufaktur yang bervariasi. Toolsteel mengandung W, Mo dan elemen

paduan lainnya yang membuat jadi lebih kuat, keras dan tahan aus.

 

Struktur Baja

 

Physical Properties dari berbagai jenis Baja dan paduannya pada temperature tertentu

tergantung dari kadar karbon dan bagaimana proses distribusinya. Sebelum

dikeraskan dengan proses heat treatment, baja umumnya memiliki struktur: ferrite,

pearlite, dan cementite. Ferrite merupakan Besi dengan kandungan kecil karbon dan

elemen lain yang larut, sifatnya soft dan ulet. Cementite, paduan Besi dengan 7%

Carbon, umumnya rapuh dan keras. Pearlite merupakan campuran ferrite dan

cementite dengan komposisi yang spesifik dan struktur yang berkarakter. Physical

characteristics intermediate antara dua konstituen tersebut.

Page 11: Besi vs Baja

Ketangguhan dan kekerasan baja tidak terlalu tergantung oleh heat treatment,

tetapi tergantung sama tiga komposisi utama tersebut. Jika kandungan Carbon

meningkat, maka jumlah ferrite berkurang dan jumlah pearlite meningkat sampi Baja

mengandung 0.8% Carbon, keseluruhannya merupakan komposisi pearlite. Baja

dengan Carbon lebih merupakan campuran pearlite dan cementite. Meningkatkan

temperature perubahan ferrite dan pearlite menjadi bentuk allotropic dari paduan iron-

carbon (austenite), yang memiliki property kelarutan semua Carbon bebas dalam

logam. Jika baja didinginkan secara lambat, austenite menjadi ferrite dan pearlite, tapi

jika pendinginan cepat austenite “membeku” atau berubah menjadi martensite, yang

sangat keras.

 

Heat Treatment Baja

 

1.      Hardening

Baja dapat ditingkatkan kekerasannya dengan perlakuan panas. Timbul struktur

martensit melalui proses pendinginan yang sangat cepat (rapid cooling) dari fasa

austenite (struktur FCC) ke temperatur ruang. Pada proses pendinginan normal

(equilibrium) terjadi perubahan fasa dari -austenite menjadi -ferite. Perubahan fasa

seiring dengan struktur kristal dari FCC menjadi BCC.

 

Kelarutan karbon dalam BCC lebih rendah dari kelarutan karbon dalam FCC, karbon

yang larut dalam austenite harus berdifusi keluar dari kisi kristal FCC dan membentuk

senyawa karbida saat terjadi transformasi kristal. Difusi berlangsung sangat lama, jika

proses pendinginan berlangsung sangat cepat, maka atom karbon yang terlarut dalam

FCC tidak sempat berdifusi keluar. Akibatnya tidak terjadi transformasi FCC ke BCC,

melainkan transformasi geser yang membentuk struktur BCT yang sangat jenuh akan

karbon dan menimbulkan tegangan pada struktur BCT, serta meningkatnya kekerasan

secara drastis. Peningkatan kekerasan baja dengan cara solid solution treatment yang

dilanjutkan dengan pendinginan cepat dikenal dengan istilah quenching.

 

Page 12: Besi vs Baja

Banyak faktor yang mempengaruhi kekerasan baja hasil quenching,

diantaranya temperatur austenisasi yang dibahas pada paper ini. Secara umum

kekerasan baja akan meningkat seiring dengan peningkatan temperatur austenisasi

sampai pada batas maksimum kelarutan karbon dalam fasa austenite pada diagram Fe-

Fe3C.

 

2.      Tempering

 

Proses hardening menghasilkan struktur martensit yang sangat brittle, maka

jarang digunakan dalam aplikasi. Perlu mekanisme perlakuan panas agar martensit

yang telah terbentuk dapat dimodifikasi sifatnya dan dihasilkan baja yang lebih

tangguh (tough). Mekanisme ini disebut dengan tempering. Proses ini terdiri atas dua

tahap, dimana di dalamnya terjadi reduksi kadar karbon dalam martensit hingga 0.3%.

Kekerasan baja menurun dan keuletannya (ductility) meningkat, maka dapat

dihasilkan baja yang lebih tangguh.