DIAGRAM FASA BESI-KARBON (Fe-C)

PADUAN Fe-C BAJAFERIT (BESI ALPHA) MRPKAN MODIFIKASI BESI MURNI PD SUHU RUANG, LUNAK, ULET DAN KARENA BESI FERIT MEMP. STRUKTUR KPR DIMANA RUANG ANTAR ATOMNYA KECIL, SHG SEDIKIT SEKALI DPT MENAMPUNG ATOM C (DAYA LARUTNYA: 1 DALAM 1000 ATOM BESI)AUSTENIT (BESI GAMMA) MODIFIKASI BESI DGN STRUKTUR KPS, BESI INI STABIL PD.SUHU 912OC DAN 1394OC. (PD SUHU INI LUNAK DAN ULET). RUANG ANTAR ATOMNYA LBH BESAR (~ 9% C), DAYA LARUT C LBH BESAR MAX. 2,11%

BESI DELTA () DIATAS SUHU 1394OC BESI AUSTENIT TDK LAGI STABIL, KRN STRUKTURNYA BERUBAH MENJADI KPR, DAYA LARUT ATOM C LBH BESARDIBANDINGKAN DLM BESI FERITBESI KARBIDA (SEMENTIT) ATOM C MEMPUNYAI DAYA LARUT YG LEBIH MEMBENTUK FASA KEDUA YG DISEBUT SEBAGAI BESI KARBIDA (Fe3C), ATOM C NYA ~ 6,7%. (SPT DIAGRAM SBB)

DIAGRAM FASA BESI-BESI KARBIDA (Fe-Fe3C)

+ Fe3C

BESI FERIT ALPHA DAN KARBIDA BERCAMPUR DGN BAIK, SPT LAMEL. DAN MIKRO STRUKTUR YG DIHASILKAN BERBENTUK PERLIT (Lht gbr)

BAGIAN YG TERPENTING ADALAH PD DAERAH 0-1% C SUHU 700-900OC, KARENA PD BGN INI MIKROSTRUKTURNYA DPT DIATUR SESUAI DGN KEINGINAN

REAKSI EUTEKTOID (SPT EUTEKTIK)

EUTEKTIK : L2 S1 + S3

EUTEKTOID : S2 S2 + S3

Pendinginan

Pendinginan

Pemanasan

Pemanasan

Sistem Eutektoid : Perubahan fase eutektoid terjadi jika fase tunggal

padat berubah secara langsung menjadi dua fasepadat, seperti reaksi sbb:

S1 S2 + S3 (reversible)

REAKSI EUTEKTOID PD PADUAN Fe-C :

727OC (0.77% C) (0.02%C) + Fe3C(6.7%C)

DEKOMPOSISI AUSTENIT:SELAMA PENDINGINAN TERJADI DEKOMPOSISI AUSTENIT SPT REAKSI SBB:

(0.77% C) + C (karbida 12%)

PERGESERAN EUTEKTOID

ADANYA PENAMBAHAN ELEMEN Ni, Mn, Cr, Si DA Mo AKAN MENURUNKAN KADAR C KOMPOSISI EUTEKTOID (gbr.b)

PERGESERAN EUTEKTOID DGN PENAMBAHAN SEKITAR 2% Mn

BAJA KARBON & BAJA PADUAN

Bila baja hanya mengandung Besi danKarbon Baja Karbon (C = 0,008-2%)

Baja Paduan baja Alloy (rendah, sedang dan tinggi)

Baja Paduan rendah, bila kandunganelemen spt. Ni, Cr, Mo, Mn atau Sisebesar 5%

Baja Paduan Tinggi Stainless Steel

Baja Tuang atau Baja tempa Ingot ataubalokan tuang

Baja tempa msh dlm keadaan panas danplastik bs dibentuk menjadi Hot roll steel (HRS) lembaran plat, selanjutnyadikenakan pengerjaan dingin (Cold work steel = CWS) baja yg lebih keras.

BAJA TAHAN KARAT

BIASA KADAR Cr min 10,5% (12 17%)

PADUAN YG LAINNYA SESUAI DENGAN STANDAR ASTM DAN SAE, BIASANYA DITANDAI DGN AWALAN S

MISALKAN MENURUT STANDAR AISI (S3000 ATAU AISI 300 BAJA Ni-Cr)

Baja Tahan Karat Martensitik

C : 0,1 - 0,7% ; Cr : 12 17%Keras, kuat, kurang ulet ; magnetikDapat dikeraskan dengan heat treatment,

tahan panasKurang tahan korosi d/p baja tahan karat

yang lain

Baja Tahan Karat Feritik

Cr > 16 18%Tidak dapat dikeraskan dengan heat

treatmentKetahanan korosi : martensitik < feritik <

austenitikTahan retak korosi tegangan (SCC) ;

magnetik

Baja Tahan Karat Austenitik

18% Cr dan 8% Ni stainless steel 18 8= baja tahan karat seri 300 (Ni tinggi) dan seri

200 (Ni+Mn) Tidak dapat dikeraskan dengan heat treatment Tahan korosi atmosferik sampai lingkungan

industri kimia Pemakaian : konstruksi arsitektural, perabot

dapur, alat makan, turbin, reaktor, alat alatproses yang lain

Yang paling umum : tipe 304, 304L, 316, 316L Non magnetik

CAST IRONBESI COR INI MERUPAKAN PADUAN AUTEKTIK DARI BESI DAN CARBON, SUHU CAIR RELATIF RENDAH (1200OC), SEHINGGA PEMAKAIAN BAHAN BAKAR HEMAT.

MATS INI BIASANYA MENGANDUNG C (2-4%) dan ADANYA Si (1-3%) DPT MENINGKATKAN KEKUATAN DAN DPT MENURUNKAN SUHU CAIR YG LEBIH RENDAH, TETAPI Si INI DPT MENYEBABKAN DEKOMPOSISI KARBIDA MENJADI BESI DAN GRAFIT, SPT REAKSI SBB:

Fe3C 3Fe + C(Grafit)

BESI COR KELABU

C : 2,5 4 % ; Si : 1,0 3,0%

Grafit berbentuk serpihan(flakes) permukaanpatahan; kelabu

Lemah & rapuh, karenaujung serpihan grafit = konsentrasi tegangan

Efektif meredam energivibrasi; tahan aus

High fluidity pada T casting ; low casting shrinkage

BESI COR DIBUAT ALLOY DGN PENAMBAHAN Ni, Cr ATAUPUN Mo UTK MEMPERBAIKI KETAHANAN THD KOROSI DAN PANAS SELAIN MENINGKATKAN KEKUATAN

BESI COR PUTIH

Si < 1% b; lajupendinginan cepatkarbon = Fe3C (sangatkeras & rapuh tidakmampu mesin) permukaan patahan : putih

Permukaan keras & tahan aus roller dalamrolling mills

BESI COR NODULAR (DUCTILE CAST IRON)

BESI COR NODULAR MUDAH MEMBENTUK GRAFIT, BILA DITAMBAHKAN LOGAM MAGNESIUM ATAU CERIUM (Ce), AKAN MEMBENTUK GRAFIT YG BULAT ATAU SPEROID (NODUL) DAN AKAN MERUBAH KEULETAN BESI JENIS INI. UNSUR2 LAIN YG DPT MEMBULATKAN IAITU Ca, Na, K, Li, Ba, DAN Zn. BESI COR INI BANYAK DIGUNAKAN SGB BHN POROS ENGKOL.

BESI COR NODULAR MEMP. KEULETAN YG BAIK, KETAHANAN KOROSI, KETAHANAN PANAS DAN MEMP. PERPANJANGAN 10-20%, OLEH SEBAB ITU BHN INI SERING DIGUNAKAN SGB BHN POROS ENGKOL, ROLPENGGILING, BHN CETAKAN DAN PIPA-PIPA.

BESI COR MAMPU TEMPA

BESI COR MAMPU TEMPA MEMP. KANDUNGAN 2,2-3% C DAN 0,8-1,3% Si, GRAFIT YG TERBENTUK BERUPA GUMPALAN, KARENA TIDAK MEMILIKI TEPI-TEPI SERPIHAN YG TAJAM, MAKA BHN INI MEMP. KEULETAN TERTENTU DAN LEBIH MAMPU TEMPA DIBANDINGKAN DGN BESI COR KELABU.

Tipe Material

METAL

Besi, Cobalt, Nikel, Dll

Penghantar Listrik dan Konduktivitas tinggi

Tegangan Tinggi, Kekakuan (STIFFNESS), Kekenyalan (DUCTILITY), Perubahan Plastik(Plastic deformation)

Bisa dalam bentuk murni (Cu) atau campuran(Alloy) spt Steinless steel (SS)

Umumnya tidak tahan korosi

KLASIFIKASI STEEL

MENURUT SAE (Society of Automotive Engineers), spt SAE 1040 Digit ke 1 (1) menunjukkan jenis karbon steel, Digit ke 2 (0) tidak ada modifikasi Alloy. Digit ke 3 & 4 (40) menunjukkan kandungan karbon sebanyak 0,40%.

Untuk Alloy diberikan tanda 2XXX, 3XXX, dst

AISI (The American Iron and Steel Institute) danSAE bersama-sama memberikan kode dengantambahan huruf2 tertentu, seperti :

A = Alloy, berbasis Perapian terbukaB = Karbon, Bessemer AsamC = Karbon, berbasis baja Siemen MartinD = Karbon, Perapian terbuka asamE = Perapian Listrik (Elektrik Furnace)

Contoh : AISI C1050 Jenis Karbon Steel, hasilproses Siemen Martin dengan kand.karbon adalah0,50%.

Selain itu ada jenis logam yg memp. Sifatsukar dilas diberi tanda huruf H, misalnya :

4340H

SAE - AISI Number Classification

1XXX Carbon steelsLow carbon steels: 0 to 0.25 % C

Medium carbon steels: 0.25 to 0.55 % CHigh carbon steels: Above 0.55 % Carbon

2XXX Nickel steels5 % Nickel increases the tensile strength without reducing ductility.8 to 12 % Nickel increases the resistance to low temperature impact

15 to 25 % Nickel (along with Al, Cu and Co) develop high magnetic properties. (Alnicometals)

25 to 35 % Nickel create resistance to corrosion at elevated temperatures.

3XXX Nickel-chromium steelsThese steels are tough and ductile and exhibit high wear resistance , hardenability and high

resistance to corrosion.

4XXX Molybdenum steelsMolybdenum is a strong carbide former. It has a strong effect on hardenability and high

temperature hardness. Molybdenum also increases the tensile strength of low carbon steels.

5XXX Chromium steelsChromium is a ferrite strengthener in low carbon steels. It increases the core toughness and

the wear resistnace of the case in carburized steels.

86XX87XX93XX94XX97XX98XX

Triple Alloy steels which include Nickel (Ni), Chromium (Cr), and Molybdenum (Mo).These steels exhibit high strength and also high strength to weight ratio, good corrosion

resistance.

STAINLESS STEEL

Logam tahan korosi, biasanya mengandunglebih 10,5% Cr, ini disebabkan adanya lap. Oksida Kromium dipermukaan Logam.

Lapisan Oksida Kromium tsb. Dgnsendirinya terbentuk apabila ter expose dengan lingkungan oksigen, lap. Tersebutakan hilang apabila terjadi Abrasif.

KebaikanKebaikan logamlogam SS :SS :

Tahan terhadap serangan korosi Tahan terhadap suhu rendah (toughness pd

Cryogenic proses) atau suhu tinggi (high strength) Mudah di Pabrikasi Memp. Sifat Keindahan (Aesthetic appeal ) Hygienic properties Umur pakai yg lama (Life cycle characteristics )

TIPE-TIPE LOGAM SS

Logam spt: chromium, nickel, molybdenum, titanium, niobium dan logam lain nya seringsebagai bhn. tambahan untuk menhasilkanlogam SS dgn grade tertentu.

Pada umumnya logam SS di katagorikan sbg:AustenitFerriticMartensitic dan Duplex

Kategori tsb. Berdasarkan microstrukturkristal, Grade Austenitic and ferritic memp. 95% sbg stainless steel.

Austenitic Stainless Steels: Dengan penambahan sejumlah logam Nikel, akan membentuk struktur kristal "austenite".SS jenis ini memp. Komposisi 18% Cr & 8% Ni (SS 304)

Tahan thd. Korosi dilingkungan industridan air laut serta asam organik.

Mudah dalam pengelasan (weldability) Mudah dibentuk, fabrikasi dan ulet. Kebersihan terjaga dan hygiene

characteristics Tahan terhadap suhu rendah dan high

toughness pada semua temperatur. Tidak bersifat Magnit Sepuh keras (hardenable) dgn

pengerjaaan dingin dan tidak dapatdilakukan dengan adanya pemanasan.

Sifat umum logam SS jenis Austenitic Steels:

PENGGUNAAN :

Computer floppy disk shutters (304) Computer keyboard key springs (301) Kitchen sinks (304D) Food processing equipment Architectural applications Chemical plant and equipment

Komposisi Kimia Logam Austenitic

302 304 316Carbon 0.15% max.. 0.08% max 0.08% max

Chromium 17 - 19% 18 - 20% 16 - 18%

Manganese 2.0% max 2.0% max. 2.0% max.

Silicon 1.0% max. 1.0% max. 1.0% max.

Nickel 8 - 10% 8 10,5% 10 - 14%

Molybdenum ---- ---- 2 - 3%

SIFAT MEKANIK LOGAM AUSTENITIK:

302 304 316Tensile strength

(Ksi) 90 -185 84-185 84-185

Yield strength (Ksi) 40-140 42-140 42-140

Elongation in 2 inches

(Annealed)50 % 55 % 50 %

Modulus of elasticity (psi) 28 x 10 6 28 x 10 6 28 x 10 6

Hardness (Annealed) RB 75 - RB90 RB 75 - RB90

RB 75 -RB90

Hardness (Cold work) RC 25 - RC39 RC 25 - RC39

RC 25 -RC39

EFEK KARBON THD SIFAT FISIK LOGAM

Gbr. 1. Efek karbon thd. Kekerasan, kuat tarik dan kuat luluh bhn.logam.

Gbr. 2. Efek karbon thd ketahananbenturan dan keuletan bahan.

Gbr.3. Efek % kandungan karbon kpd kuat tarikuntuk berbagai % kromium.

BESI FERIT ALPHA DAN KARBIDA BERCAMPUR DGN BAIK, SPT LAMEL. DAN MIKRO STRUKTUR YG DIHASILKAN BERBENTUK PERLIT (Lht gbr)PERGESERAN EUTEKTOIDBAJA KARBON & BAJA PADUANBAJA TAHAN KARATBaja Tahan Karat MartensitikBaja Tahan Karat FeritikBaja Tahan Karat AustenitikBESI COR KELABU STAINLESS STEEL TIPE-TIPE LOGAM SS EFEK KARBON THD SIFAT FISIK LOGAM