Diagram Fe Besi Dan Baja

5/11/2018 Diagram Fe Besi Dan Baja

1/14

1. BESI dan BAJA1.1. PENDAHULUAN

Besi dan baja paling banyak dipakai sebagai bahan industri yang merupakansumber sangat besar, dimana sebagian ditentukan oleh nilai ekonominya.. tetapi yangpaling penting karena sifat-sifatnya yang bervariasi. Yaitu bahwa bahan tersebutmempunyai berbagai sifat dari yang paling lunak dan mudah dibuat sampai yang palingkeras dan tajam pun untuk pisau pemotong dapat dibuat, atau apa saja dengan bentukapapun dapat dibuat dengan pengecoran. Dari unsur besi berbagai bentuk struktur logamdapat dibuat, itulah sebabnya mengapa besi dan baja disebut bahan yang kaya dengansifat-sifat. Pembahasan dimulai dengan struktur mikro dari besi dan baja, dimana unsurpaduan utamanya adalah karbon.1.2. STRUKTUR MIKRO BESI & BAJA(1). Diagram rasa besi-karbon

Gambar. 1.2.1 menunjukkan diagram keseimhangan besi-karbon sebagai dasardari bahan yang berupa besi baja. Selain karbon pada besi dan baja terkandung kira-kira0,25 % Si, 0,3-1,5 %Mndan unsur pengotor lainnya seperti P, S, dsb.

Pad3. paduan besi karbon terdapat fasa karbida yang disebut sementit dan jugagrafit, grafit lebih stabil daripada sementit. Titik-titik penting pada diagram fasa Fe-Fe3C(sementit mernpunyai kadar C =6,67 %) adalah :A : Titik cair besiB: Titik pada cairan yang ada hubungannya dengan reaksi peritektik.H : Larutan padat 8 yang ada hubungan denga reaksi peritektik. Kelarutan karbon

maksirnum adalah 0,10 %.J : Titik peritektik. Selama pendinginan austenit pada komposisi J, fasa y terbentuk dari

larutan padat 0 pada komposisi H dan cairan pada komposisi B.N : Titik transformasi dari besi 0 < = > besi y , titik transformasi ~ dari besi murni.C : Titik eutektik, Selama pendinginan fasa y dengan komposisi E dan sementit pacta

komposisi F (6,67 % C) terbentuk dari cairan pada komposisi C.E : Titik yang menyatakan fasa y , ada hubungan dengan reaksi eutektikG : Titik transformasi besi y < = > besi o: Titik transformasi A 3 untuk besi.P : Titik yang menyatakan ferit, fasa a, ada hubungan dengan reaksi eutektoid.S : Titik eutektoid.GS : Garis yang menyatakan hubungan antara temperatur dan komposisi, dimana mulai

terbentuk ferit dari austenit. Garis ini disebut garis A3.ES : Garis yang rnenyatakan hubungan antara temperatur dan komposisi, dimana mulaiterbentuk sementit dari austenit, disebut garis Am .

A 2 : Titik transformasi magnetik untuk besi atau ferit.A o : Titik transformasi magnetik untuk sementit.

Catalan Kuliah "Teknologi Baja" 1


2/14

Baja yang berkadar karbon sarna dengan kornposisi eutektoid dinamakan bajaeutektoid, yang berkadar karbon kurang dari komposisi eutektoid disebut bajahipoeutektoid, dan yang berkadar karbon lebih dari komposisi eutektoid disebut bajahipereutektoid.

400

r .~, ,\_ ~I I I I

i --Sistim meta-stabil----Sistim stabilA HI~B 1/10 - - - . . r - - - . . i '--- ! L < $~ _il_ -, KI ". IN ,r - , I4,28% I"-~! ! I~ \ ,'(JE2.11%- ~1~3:f ~/)::'' '=-_!:,I y l\,:~.... -,YE2,14%t1l47OC I Fr--G911oc 1/ ~II Ii I I 4,32%-[ , 7 8 0 OC I i I.I I~O'69% V J II' I.

e x ~ lli'. 1 _7iscc L IL _ ___ K_ i SO.765%IAI7270C KPO,0208% , I !o .~ b 02IS~~ . i I" ( i 1550~1.1 I I I J AI\ I 149

I ! I,I I 1 15~~Bi i It.L ~1~_ol._J. __ 0,10% I 0 0,5100 1 4 5 0 ' r ~


3/14

(2) Perubahan struktur pada perlakuan panasBesi dan baja diharapkan mempunyai kekuatan statik dan dinamik, ulet danmudah diolah serta tahan terhadap korosi. Ditinjau dari transformasi baja dibagi atas tigamacam yaitu :1.Baja dengan titik transfonnasi AI, berupa ferit dibawah AI, dan austenit pada Al.2. Baja dengan titik transformasi AI di bawah temperatur kamar, berupa austenit padatemperatur kamar.3. Baja dengan daerah austenit yang kecil, berupa ferit sampai temperatur tinggi padadaerah komposisi tertentu.Struktur (diikhtisarkan pada Tabel 1.1) memiliki sifat-sifat yang khas. Ferit mempunyaisel satuan kubus pusat badan atau body centered cubic (bee), menunjukkan titik muluryang jelas dan menjadi getas pada temperatur rendah. Austenit mempunyai sel satuankubus pusat muka atau face centered cubuic (fcc) mmunjukkan titik mulur yang jelas

tanpa kegetasan pada keadaan dingin. Akan tetapi kalau berupa fasa metastabil bisaberubah menjadi a.' pada temperatur rendah dengan pengerjaan. Martensit adalah -fasalarutan padat lewat jenuh dari karbon dalam sel satuan tetragonal pusat badan atau bodycentered tetragonal (bet). Makin tinggi derajat kelewat jenuhan karbon, makinbesarperbandingan satuan sumbu sel satuannya dan makin keras serta makin getas martensittersebut. Bainit mempunyai sifat-sifat antara martensit dan ferit.Tabel1.1. Fasa yang ada pada baja::::::::.:::F~:4iiijSunbot::::w.~f/ .::::: ,..:::.: :.. : / . . : : : : : : : : : f e u i d g j i j i : : : : :~ : : : : : ' - : ( : > \ + : \ : : : : / : : : : . : ;: ~ ? / : { ' : : } ; { : : . :

Austenit (y ) fcc Paramagnetik da n stabil pada temperatur tinggi.Ferit ( a ) bee Stabil pada temperatur rendah, kelarutan padat terbatas, dapat berada

bersarna Fe) C (sementit) atau lainnya.bee Austenit metastabil didinginkan dengan Iaju pendinginan cepat tertentu.Terjadi hanya presipitasi Fe)C, unsur paduan lainnya tetap larut.

bet Fasa metastabil terbentuk dengan Iaju pendinginan cepat, semua unsurpaduan masih larut dalam keadaan padat.

Bainit (a)Martensit (n')PerlitWidmanstaettenDendrit

2SorbitTrostit

Lapisan ferit daIam Fe) C.y dan n dalam orientasi pada presipitasi ferit,Berbentuk cabang-cabang seperti pohon, struktur ini terbentuk karenasegregasi karbon pada petnbekuan.Sorbit adalah pertit halus dan trostit adalah bainit, Nama ini tidak banyakdipakai,

Catalan : fcc: face centered cubicbee : body centered cubicbCI : body centered tetragonal

1:menurut kristal2:menurutkeadaan

1.2. BAJA KARBON RENDAH BENTUK PELAT1.2.1. Mampu-bentuk baja pelat tipis

Penggunaan utama baja pelat tipis yang dirol panas, dilunakkan, dirol dingin dandilunakkan adalah untuk benda yang dibentuk dengan pres. Pembentukan dengan pres

Catatan Kuliah "Teknologi Baja" 3


4/14

terdiri dari pengguntingan dan pembentukan, dimana pengepresan merupakan prosesutama. Di samping kekuatan mulur, sifat-sifat lainpun penting yaitu regangan pada titikmulur, kekuatan tarik, regangan uniform dan regangan setempat yang didapat daripengujian tarik biasa, eksponen pengerasan regangan (n) dan perbandingan reganganplastik (r). Makin besar n berarti makin baik mampu-bentuknya. Pada baja pelat diroldingin umumnya n = 0,18-0,25.Pembuatan bejana berbentuk silinder dari bahan bulat tipis atau blank: adalah contohumum proses pembentukan dengan pres dari pelat tipis, di mana bahan menerimadeformasi tarik pada arah radial oleh regangan kompresi arah melingkar.1.2.2. Pemilihan pelat baja tipis dengan mampu-bentuk baik

Ukuran butir memberikan pengaruh jelas pada harga r. Makin kecil nomor ukuranbutir makin besar butir kristal jadi makin tinggi harga r kalau ukuran butir makin besar.Harga r secara berurutan makin besar, untuk baja trim, baja mati aluminium dan bajamati titanium. Makin besar ukuran butir makin kecil kekuatan mulur, jadi bukan hanyaharga r saja tetapi juga harga n cenderung menjadi lebih baik, namun bila ukuran butirmenjadi sangat besar, pada pembentukan terjadi pengasaran permukaan, disebut kulitjeruk, maka dari itu perIu ukuran butir yang cocok.

Pada penarikan dalam pelat baja tipis, menghasilkan titik mulur berbentuk polatertentu yang disebut regangan pembentang (stretcher strain), jadi pelat baja tipis bagiproses penarikan diolah lebih dulu dengan pegerolan ringan setelah pelunakan, yangdisebut pegerolan temper (temper rolling). Maksud dari pengerolan temper ini bukanhanya untuk meniadakan perpanjangan pada titik mulur tetapi juga untuk meluruskanbentuk dari lembaran setelah dilunakkan dan menghaluskan permukaan produk.

\

Lembaran baja tipis yang dapat dibentuk dengan baik maksimum mengandung0,18 % karbon, tetapi karena kadar karbon membuat harga r menurun, sebaiknya kadarkarbon diturunkan sampai kira-kira 0,03 % dan menurunkan ketakmurnian yangmenyebabkan inklusi S dan O. Sesuai dengan itu kekuatan tarik dipertahankan sampaipaling tinggi 40 kgf/mm". Sebagai contoh, lcrubaran baja yang dipakai untuk keperluanpembuatan mobil dibuat lebih kuat agar menjadi lebih ringan untuk menghemat bahanbakar.1.3. BAJA PELAT YANG nIROL PANAS DAN BAJA KEKUATAN TINGeI1.3.1. Kekuatan dan keuletan baja pad a temperatur rendah

Penggunaan baja yang paling utama, bagi baja yang telah dirol panas ditambahproses celup dingin dan ditemper, adalah untuk konstruksi baja yang memerlukankeuletan yang tinggi pada temperatur kamar atau temperatur yang lebih rendah. Karbonadalah unsur yang paling utamauntuk menguatkan baja, sehingga baja harus mengandungkarbon sampai kadar tertentu, tetapi kalau kadar karbon meningkat, sangat meningkatkan



5/14

temperatur transisi yang diinginkan selalu lebih rendah. Tetapi kalau ditinjau dar imampu-las, kadar karbon harus dikontrol samapai batas tertentu.

Banyak sekali studi yang telah dilakukan untuk mengetahui pengaruhn unsurpaduan terhadap keuletan baja pada temperatur rendah. Dalam hal ini disimpulkanbahwa C, P, Mo dan V adalah unsur-unsur yang menurunkan keuletan sedangkan Ni danMn adalah unsur-unsur yang memperbaiki keuletan itu. Mn mengurangi karbida danmneurunkan tempcratur transformasi, yang membuat perlit dan ferit menjadi berbutirhalus juga memperbaiki keuletan, sejalan dengan itu perbandingan dar i Mn/C dibuatlebih tinggi untuk memperbaiki keuletan pada temperatur rendah. P memperburukkegetasan pada temperatur rendah dan meningkatkan sensitivitas dar i kegetasan temperkarena fasa yang tersegregasikan pada batas butir, oleh karena itu P harus selaluminimum. S adalah suatu unsur yang membentuk inklusi dan tidak memberikan banyakpengaruh terhadap temperatur transisi tetapi menurunkan keuletan matriks, ataumenurunkan keuletan pada arah tegak lurus terhadap arah pengerolan sebab inklusitersebut memanjang pada arah pengerolan. Ni bersama-samaMn, adalah unsur yangsangat efektif untuk memperbaikikeuletan pada temperatur rendah. Ia meningkatkankeuletan dari matriks ferit dan sekaligus memberikan pengaruh yang baik padapengahalusan butir . Mo dan W adalah unsur yang efektif untuk mengendalikan kegetasantemper. Kadar N meningkatkan sensitivitas terhadap pengerasan presipitasi karenaregangan, seharusnya N rendah, dan sebaiknya kadar 0 rendah karena menyebabkankegetasan pada batas butir.1.3.2.-Mampu-las baja

Konstruksi baja biasanya dibuat dengan jalan mengelas, untuk itu diperlukanlembaran baja yang tebal agar mempunyai mampu-Ias yang baik. Tidak dapat dihindaribahwa bahan berubah sifatnya disebabkan karena panas pada waktu pengelasan. Jadi didaerah pengelasan atau di daerah yang dipengaruhi oleh panas bisa terjadi pengerasanatau retakan. Derajat dari kesukaran, apakah sambungan lasan dapat memuaskan danapakah konstruksi yang dibuat dengan jalan pengelasan dapat memenuhi maksud yangdiinginkan, dinamakam mampu-las.1.3.3. Penguatan baja untuk proses pengelasan

Baja lembaran tebal dibuat dalam berbagai maeam bentuk dan dilas dijadikankonstruksi baja. Komposisi kimia baja tersebut adalah C


6/14

dan' bukan hanya meringankan seluruh konstruksi, tetapi juga menyederhanakan prosespengelasan, maka dengan demikian dapat mengadakan penghematan bahan dan lebihuntung daripada pemakaian baja lunak. Baja kekuatan tinggi digolongkan pada bajaberkekuatan tarik yang tinggi dengan atau tanpa perlakuan panas pada prosespembuatannya, dalam kedua hal ini penurunan mampu las diusahakan minimum.(1). Baja kekuatan tinggi tanpa perlakuan panas

Baja kekuatan tarik tinggi tanpa perlakuan panas dipergunakan dalam keadaansetelah dirol atau setelah dinormalkan , struktur mikronya terutama ferit dan perlit. Bajatersebut terutama diperkuat dengan jalan penambahan unsur-unsur paduan danpenghalusan butir melalui pengerolan. Sebagai baja paduan rendah, penambahankekuatan sebanding lurus dengan jumlah unsur paduan yang ditambahkan. Karenapenambahan C sangat meningkatkan kekuatan tetapi menurunkan mampu-las makapenambahan C tidak disarankan dalam usaha memperkuat baja tersebut. Bagi bajakekuatan tinggi tanpa perlakuan panas, Si dan Mn dipergunakan sebagai unsur paduanutama, mereka lebih baik, kurang membahayakan mampu-las, lebih murah tetapi masihcukup untuk menambah kekuatan baja.(2). Baja kekuatan tinggi yang mengalami perlakuan panas

Agar kekuatan baja meningkat dan keuletannya pada temperatur rendah jugameningkat, baja perlu dikeraskan dan ditemper. Sifat baja ini ditentukan oleh kadar C, Pdan S dan unsur-unsur paduan tergantung pada pilihan pembuatnya. Sebagai tambahanpada Mn dan Si, Cr, Mo, V dst ditambahkan pada baja paduan rendah. Tergantung padatingkat kekuatan tariknya, baja tersebut dinamakan baja kekuatan tinggi 60-80 kgf/mm'.Juga baja dengan kekuatan 110 kgf/mm' telah dibuat, Baja kekuatan tinggi yangtelahmengalami perlakuan panas apabila dibandingkan pada tingkat kekuatan mulur yangsarna, mempunyai temperatur transisi yang rendah dan mempunyai keuletan yang baikpada temperatur rendah.1.3.4. Mampu-bentuk baja yang dirol panas

Baja tebal yang dirol panas, mempunyai derajat pengerjaan yang tinggi padapembengkokannya, dalam hal ini penilaian terhadap keliatannya sekedar hanya padaperpanjangannya dalam pengujian tarik, tidaklah memadai. Maka di setiap negaradipakai standar yaitu melihat terjadinya keretakan pada pengujian bengkok 180. Dalampengujian tarik, perbandingan perubahan diameter lubang pada batang uji tarik denganlubang, dan perpanjangan dari tarikan pada batang tarik, dsb, menunjukkan mampu-bentuknya. Perbandingan perubahan diameter lubang sangat berubah terhadap arahpengerolan dan tegak lurus terhadap arah batng tarik, yang menunjukkan mampu-bentukyang sangat sensitif. Mampu bentuk sangat menurun oleh adanya kadar 0, S danmeningkatnya jumlah perIit. Selanjutnya mampu-bentuk menjadi lebih baik apabilatemperatur akhir pada pengerolan terkontrol (terkendali) dan strukturnya adalah butir-butir halus.



7/14

p e m b e n t u k a n . U m u r b aja b an ta la n te rg an tu ng keausan fretting, jadi inklusi sangatmenentukan. Inklusi yang besar dapat dilihat oleh pengamatan visual.

1.5.3. Baja perkakas dinginUmumnya baja perkakas mempunyai kadar karbon yang tinggi. Berikut ini adalah

tahapan dalarn pembuatan baja perkakas dingin :(1). Penempaan

Baja perkakas terutama dibuat dengan jalan penempaan, karena dengan itudiharapkan dapat dibuat berbagai macam bentuk. Temperatur penempaan berbeda bagisetiap macam baja tetapi umumnya di sekitar 900-1050 e yang pada dasarnya lebihrendah daripada temperatur penempaan untuk baja konstruksi. Sebaiknya pemanasanbaja tersebut harus perlahan-lahan, pertama dipanaskan merata sampai suatu temperaturdi bawah temperatur transformasi Ac kemudian dipanaskan lebih lanjut. Pemanasanberlebihan harus dihindari.(2). Penormalan

Proses ini untuk memperbaiki keseragaman keadaan setelah penempaan, untukmembuat larutnya karbida dan untuk memudahkan speroidisasi atau pembulatan karbida.Temperatur penormalan kira-kira 100 e di atas Ac, dan waktu pemanasannya singkat.Baja paduan rendah didinginkan pada atau dengan tiupan udara.(3). Pelunakan

Hal yang terpenting dalam pelunakan adalah speroidisasi dari karbida, Sebaiknyadibuat siklus pemanasan seperti halnya untuk baja bantalan. Bagi komponen yang jarangdiganti diperlukan tungku yang lingkungannya terkontrol untuk menghindaridekarburisasi, apabila tungku demikian tidak ada, proses pendinginan dalam tungku bisadilakukan dalam sebuah kotak yang diisi geram besi cor. Proses ini dilakukan dalambeberapa jam tergantung pada ukuran dari komponen dan didinginkan sampai 500 csecara perlahan-Iahan. PerIu diperhatikan bahwa baja yang mengandung V o l setelahpemanasan lama, mungkin karbid yang ada berubah menjadi we, karena we sangatsukar larut dalam austenit selama pemanasan pada pengerasan, dengan .demikianpemanasannya hampir sarna dengan pemanasan untuk baja karbon rendah, hal inimenyebabkan menurunnya mampu-keras. Kalau ini terjadi tidak ada jalan lain kecualimemanaskannya kembali sampai temperatur cukup tinggi sehingga we menjadi larutdan baja dapat ditempa.(4). Pencelupan din gin

Baja karbon tinggi perlu mendapat perhatian terhadap dekarburisasi, karenalapisan dekarburisasi menyebabkan keretakan pada waktu celup dingin. Waktupencelupan dingin juga harus sesuai . Waktu pencelupan yang terlalu lama menyebabkan



8/14

segregasi karbida, pengkasaran butir austenit atau pada saat pencelupan dinginmeningkatnya austenit sisa yang menyebabkan turunnya kekerasan. Pendinginan hamsdilakukan secara sempurna. Pendinginan hams serata mungkin, pada awalnyadidinginkan cepat di bawah temperatur transformasi martensit kemudian pendinginanperlahan-lahan. Perlu diusahakan agar austenit sisa ada dalam jumlah sekecil mungkin,oleh karena itu perlu diadakan "perlakuan di bawah nol". Proses ini adalah transformasimartens it pada temperatur rendah, jadi pendinginan yang perlahan-lahan diperlukankarena dapat terjadi keretakan disebabkan pemuaian. Proses tersebut biasanya dilakukandi dalam alkohol, kemudian temperatumya diturunkan perlahan-lahan denganmemasukkan CO2 padat ke dalamnya.1.5.4. Baja perkakas panas

Baja perkakas panas adalah bahan yang dipakai untuk proses pengerjaan panasseperti pada pengecoran cetak, ekstrusi, untuk bilah penggunting, dan untuk cetakanpenempaan panas yang dipakai pada temperatur tinggi, dsb.Sifat-sifatnya yang diperlukan adalah :1 . Mempunyai mampu keras yang baik dan transformasi yang kurang pada waktuperlakuan panas.

2. Tidak mempunyai sifat mengarah dan bersifat homogen.3. Mempunyai ketahanan tinggi terhadap pelunakan temper.4. Kuat terhadap kerugian karena fusi, kejutan termal, kelelahan termal, dst.1.5.5. Baja kecepatan tinggi

Baja kecepatan mempunyai kekerasan panas dan ketahanan aus yang sangat baikdisamping mempunyai sifat-sifat mekanik yang cukup baik, dengan demikian baja inibukan saja dipergunakan sebagai bahan perkakas pemotong yang umum, tetapi jugauntuk cetakan, rol, bagian mesin yang harus tahan aus dan berbagai macam perkakaslainnya. C adalah unsur yang penting bagi baja kecepatan tinggi. Kalau kadar C rendahakan mengakibatkan pengerasan kedua yang kurang dan sebaliknya kalau kadar C terlalutinggi akan menurunkan titik cair. Kalau temperatur pengerasan tidak diturunkan akanmengakibatkan struktur eutektik dan sangat getas. Kadar C harus diimbangi oleh unsur-unsur lainnya.1.6. BAJA KEKUATAN SANGAT TINGGI

Baja yang mempunyai kekuatan mulur di atas 1000 Mpa, dan mempunyaikekuatan tarik di atas 2000 Mpa dinamakan baja berkekuatan sangat tinggi, yangdikembangkan sebagai bahan untuk memenuhi permintaan perbandingan kekuatanlberatyang tinggi, yang diperlukan untuk pesawat terbang, bahan konstruksi untuk kendaraanruang angkasa, baut kekuatan tinggi, konstruksi kedap tekanan, dsb. Kekuatannya haruslebih baik tanpa mengurangi keliatan dan keuletannya, oleh karena itu berbagai usahadikembangkan dalam pemaduan unsur dan perlakuan panasnya .

. Catalan Kuliab "Teknologi Baja" 10


9/14

1.4.PENGGUNAAN BAJA UNTUK KEKUATAN DAN KEULETANSebagai petunjuk pertama dalam pernilihan baja yang akan dipakai sebagai bahan

konstruksi ialah kekuatan dan keuletan yang rnernadai. Satu dari sekian banyak sifat-sifatbaja yang paling penting ialah kekuatan, tetapi karena pada umurnnya apabila kekuatanditingkatkan, keuletannya rnenurun, rnaka kekuatan yang berlebihan rnenyebabkankerusakan karena benturan, dsb. Pada u mu mn ya baja yang telah dikeraskan dan ditemperdipakai untuk keperluan tersebut.1.4.1. Kekerasan baja setelah dicelup dingin dan mampu-keras

Kekerasan baja setelah dicelup dingin terutama tergantung pada kadar karbonnya.Kekerasan baja setelah dicelup dingin meningkat hampir berbanding lurus dengan kadarkarbon sampai 0,6 % selanjutnya peningkatan gradien Iebih kecil kalau kadar karbonrneningkat. Telah diketahui bahwa struktur martensit yang dinormalkan Iebih kerasdaripada struktur ferit-perlit atau perlit.

Untuk memberikan kekuatan dan keuletan pada baja, pertama baja hamsdikeraskan dengan mencelup dingin. Lebih baik mempunyai 100 % martensit setelahdicelup dingin, tetapi untuk mendapat 100 % martensit hams didinginkan padapendinginan tertentu yang lebih besar dari pendinginan kritis dari fasa austenit. Tetapiumumnya bagi yang berukuran besar susah untuk mendapat laju pendinginan kritis ditengah-tengahnya, Mampu-keras adalah sifat yang menunjukkan bahwa baja dikeraskanpada keadaan tertentu, berapa dalam dari pennukaan yang didinginkan struktumyamenjadi martensit.

Unsur-unsur lain selain Co menurunkan laju pendinginan kritis dan memperbaikimampu-keras dengan peuambahan sekurang-kurangnya sampai sejumlah tertentu. Unsur-unsur seperti Mn, Cr, Mo, Ni, Si, dsb. memperbaiki mampu-keras yang lebih baik dengankadar yang lebih, sedangkan unsur-unsur lain seperti Ti, V, Zr, W, D, dsb, denganpenambahan yang berlebihan menurunkan mampu-keras. Sedikit Be sangat memperbaikimarnpu-keras, tetapi tidak. pemah dipakai karena rnahal dan bersifat racun.

Penarnbahan B sebanyak 0,0005-0,005 % sangat rnemperbaiki mampu-kerastetapi bel urn rnencapai laju pendinginan kritis. Dengan penambahan B yang berlebihanrnenyebabkan presipitasi suatu senyawa pada batas butir yang rnengakibatkan kegetasan,jadi biasanya dipergunakan kadar 0,001:'0,0015 %, yang memberikan pengaruh baik padaperbaikan rnampu-keras. Selanjutnya dengan kadar karbon yang lebih pengaruh yanglebih baik dapat diperoleh dan pada kira-kira 0,8 % C hampir tidak ada pengaruh yangbisa dilihat.

Di samping itu sebagai suatu faktor pada mampu-keras adalah ukuran butiraustenit . Makin besar ukuran butir austenit makin baik pengaruhnya terhadap mampu-keras, karena transformasi proeutektoid dan perlit terjadi pada batas butir austenit,sehingga makin banyak batas butir makin banayk tempat pengintian, jadi transformasidemikian rnudah terjadi. Kalau luas batas butir mengecil maka transformasi berkurang,hal ini menyebabkan rnudah terjadinya transformasi martensit.



10/14

1.4.2. Kegetasan temperSelama penemperan baja yang telah dikeraskan, terjadi pelunakan dan

peningkatan keuletan. Pada penemperan di sekitar 200-300 c kekuatan impak turun dandengan pendinginan yang perlahan-lahan setelah penemperan sekitar 500C ataupemanasan yang lama sekitar 500C, maka kekuatan impak sangat turun. Fenomenapertama disebut kegetasan temper pada temperatur rendah dan yang kedua dinamakankegetasan temper pada temperatur tinggi. Kegetasan temper pada temperatur tinggimempunyai banayk masalah karena menyangkut temperatur penemperan baja dimanabaja memerlukan keuletan tinggi, sedangkan banyak baja dipergunakan pada temperatursekitar 500C.

Dalam usaha mengendalikan kegetasan temper telah lama diketahui bahwa Mocukup efektif untuk mengatasinya, dan untuk material baja dalam jumlah yang banyakyang memerlukan waktu lama untuk melalui temperatur sekitar 500C setelahpenemperan, maka dipergunakan baja yang mengandung Mo kira-kira 0,2-1 %, akantetapi angka tersebut belum dinyatakan secara jelas. Terutama untuk mereduksiketakmurnian P yang biasanya terkandung dalam baja. Unsur P merupakan membrantipis kira-kira satu lapisan atom dan tersegregasikan pada batas butir.1.5. BAJA YANG SIFAT UTAMANYA MEMPUNYAI KEKERASAN TINGGI]1.5.1. Baja Pegas

Baja pegas sebenarnya tidak mempunayi kekerasan tinggi sebagai sifat utamanya,tetapi untuk mudahnya baja ini dimasukkan pada pembahasan dalam pasal ini. Sifatutama da.ri baja pegas adalah modulus elstik dan batas elastik, tetapi bagi baja paduanrendah modulus elastik boleh dikatakan tetap, oleh karena itu persoalan di dalam industriadalah bagaimana mempergunakan batas elastik agar mendapat kekuatan yangdibolehkan lebih tinggi ..

Baja pegas adalah baja karbon yang mengandung 0,5-1,0 % karbon atau bajakarbon rendah yang dicampur dengan Si, Mn dan Cr sampai 1 %, selanjutnya denganMo, V sampai 0,25 % dan dengan B yang jarang dilakukan sampai 0,0005 %.1.5.2. Baja bantalan

Baja 1 % C - 1 % Cr dipergunakan sebagai bahan untuk bantalan peluru danbantalan rol di setiap negara, tanpa mnegubah komposisi kimianya, karena baja tersebutmewmpunyai mampu-keras yang baik dan umur yang lama. Untuk bantalan yang besardipakai bahan yang mengandung lebih dari 1 % Mn atau Cr atau Mo, tetapi komposisiutamanya tetap tidak berubah. Untuk bantalan, peluru, rol dan ring dibuat da.ri bahanyang sama, mungkin juga dengan struktur berbutir halus da.ri sementit bulat yang didapatdengan pengerasan dice1up dingin di air atau minyak dari temperatur 800-840C setelah



11/14

1.6.1. Baja MartensitBaja konstruksi yang dikeraskan dan ditemper pada daerah temperatur

penemperan yang rendah yang tidak menyebabkan pelunakan temper untuk mendapatkekuatan yang sangat tinggi, baja ini dinamakan baja martensit. Kekerasan martensitditentukan oleh besamya kadar karbon, tetapi kalau C tinggi keliatan dan keuletannyamenjadi lebih rendah, oleh karena itu bagi baja konstruksi kadar karbon biasanya dibuatsekitar 0,3-0,5 %.1.6.2. Baja olah Austenit

Kalau baja diaustenitkan, kemudian dicelup dingin pada temperatur di bawah titiktransformasi dan dibiarkan, untuk sementara waktu astenit berada dalam keadaanmetastabil, dan setelah waktu inkubasi tertentu terjadi trasnfonnasi. Proses dimanastruktur martensit didapat dengan pencelupan dingin yang tiba-tiba sete1ah dibiarkanberada sebagai austenit yang metastabil, disebut proses olah austenit ("ausforming').

Martensit yang dibuat dengan olah austenit, dibandingkan dengan martensit yangdidapat dengan proses biasa, mempunyai struktur mikro yang halus, cacat kisinya yangsangat banyak, dan kekuatan yang sangat tinggi.yJadi kalau baja ini ditemper, akandidapat kekuatan, keliatan dan keuletan yang tidak bisa dicapai oleh proses pengerasandan penemperan baja yang biasa. Baja yang diolah austenit dipergunakan untuk pesawatterbang, pesawat ruang angkasa, senjata dan komponen-komponen berputar, dandipergunakan untuk roket, kerangka motor, pelat baja tahan peluru, dan sebagainya.1.6.3. Baja Maraging

Baja yang terutama terdiri dari Fe-18 % Ni dengan unsur paduan Mo. Co, Ti, AI,Nb, dsb, dimana martensit diperkuat oleh presipitasi senyawa antar logam dari unsur-unsur tersebut dinamakan baja maraging. Kalau paduan 18% Ni-Fe dengan kadar karbonyang rendah didinginkan dari austenit, martensit terbentuk pada temperatur yang sangattinggi, dan dengan pendinginan udara ia menjadi satu yaitu martensit. Ini berarti bahwapengaruh masa yang menjadi masalah pada saat pencelupan dingin seringkali terlupakan.Kekuatan baja setelah transformasi martens it kira-kira 110 kg/mm", keuletannya sangattinggi dan perbandingan pengerasan regangan sangat kecil, yang memberikan kemudahanpada pengerasan regangan, Baja maraging dipergunakan untuk pesawat terbang, pesawatruang angkasa, tabung bertekanan tinggi, perkakas, konstruksi mekanik, dsb. Baja inidiharapkan bisa dipergunakan di masa yang akan datang.

1.7. BAJA TAHANKARATSalah satu cacat pada penggunaan baja adalah terjadinya karat, yang biasanya

dicegah dengan mempergunakan pelapisan dan pengecatan. Baja tahan karat adalahsemua baja yang tidak dapat berkarat. Banyak diantara baja ini yang digolongkan secara



12/14

metalurgi menjadi baja tahan karat austenit, baja tahan karat ferit, baja tahan karatmartensit dan baja tahan karat tipe pengerasan presipitasi.1.7.1. Pengaruh unsur-unsur paduan pada ketahanan karat dart best

Kalau Cr dipadukan pada besi di atas 12-13 %, karat yang berwarna merah tidakterbentuk, karena oleh adanya oksigen di udara terjadi permukaan yang stabil(permukaan pasif). Oleh karena itu baja ynag mengandung unsur tersebut dinamakanbaja tahan karat. Kalau baja megandung lebih dari 17% Cr akan terbentuk suatu lapisanyang stabil. Karat pada lasan dari baja tahan karat 17 % Cr sering terjadi disebabkankarena presipitasi karbida Cr pada batas butir dan oksidasi Cr dari permukaan karenanyalapisan pennukaan menjadi kekurangan Cr yang mengurangi ketahanan karatnya.

Kalu Ni dipadukan pada besi, kehilangan berat yang disebabkan korosi di dalamasam berkurang dan ketahanan korosi bisa diperbaiki. Baja tahan karat adalah bajapaduan yang memanfaatkan keefetifan unsur-unsur paduan tersebut seperti Cr dan Ni dandapat dibagi menjadi sistem Fe-Cr dan Fe-Cr-Ni. Yang pertama termasuk baja tahankarat martensit dan ferit dan yang terakhir baja tahan karat austenit.1.7.2. Pemilihan baja tahan karat(1). Baja tahan karat martensit

Komposisi baja tahan karat martensit adalah 12-13 % Cr dan 0,1-0,3 % C. kadarCr sebanyak ini adalah batas terendah untuk ketahanan asam karena itu baja ini sukarberkarat di udara, tetapi ketahan karat dalam suatu larutan juga cukup.(2). Baja tahan karat ferit

Baja tahan karat ferit adalah baja yang terutama mengandung Cr sekitar 16-18 %atau lebih. Kebanyakan komponen dibuat dari pelat tipis, sebgai bahan unruk bagiandalam dari suatu konstruksi, untuk peralatan dapur, dsb. Perlu diperhatikan bahwa padalingkungan korcsi yang ringan tidak terjadi karat, tetapi berada pada air larutan yangnetral, dapat terjadi korosi lubang atau krevis kalau terdapat sedikit ion kIor, atau kalauada struktur berbentuk krevis. Pelat tipis dari baja ini menyebabkan tanda reganganspesifik yang disebut ridging disebabkan oleh tarikan atau penarikan dalam.

Sifat yang sangat menguntungkan dari baja tahan karat ferit adalah bahwa tanpakandungan Ni sukar untuk terjadi retakan korosi tegangan. Yaitu bahwa kalau ketahanankorosi baja tahan karat ferit dibuat sama atau lebih baik daripada baja tahan karataustenit, akan lebih menguntungkan apabila dipakai baja tahan karat ferit daripada bajatahan karat austenit, yang lebih muda terjadi retakan korosi tegangan. Selanjutnya bajatahan karat ferit yang mengandung lebih dari 18 % Cr adalah getas tetapi keuletannyatergantung kepada jumlah kadar C dan N.

Catatan Kuliab "Teknologi Baja" 12


13/14

(3). Baja tahan karat austenitKlasifikasi baja tahan karat austenit merupakan suatu sistem yang dinyatakan

dengan baja 18 % Cr-8 % Ni disebut baja tahan karat delapan belas delapan. Baja tahankarat austenit lebih baiak pada ketahanan korosinya, mampu bentuk dan mampu lasnya,karena itu dipakai pada berbagai industri kimia, bahan konstruksi, bangunan kapal,reaktor atom, dan sebagainya.

Baja tahan karat austenit meskipunlebih baik ketahanan korosinya tapi hamsberhati-hati pada penggunaannya karena mempunyai kekurangan, sebagai berikut ini : .a. Korosi antar butir

Korosi antar butir disebabkan oleh presipitasi karbida Cr pada batas butir, yangmenyebabkan daerah kekurangan Cr di dekatnya, dari daerah tersebut korosi dimulai.Dalam keadaan tertentu karbida Cr sendiri kena korosi. Korosi antar butir ini terjadi didaerah yang dipengaruhi panas pada lasan. Masalah ini dapat diatasi denganmempergunakan baja berkadar karbon rendah yang dipadu dengan Ti atau Nb yangmerupakan unsur pembentuk karbida yang kuat untuk menghindari terjadinya karbida Cr.b. Korosi lubang dan krevis

Korosi lubang disebabkan oleh retakan lapisan yang pasip. Bagian yang pecahdari lapisan rnenjadi rusak karen a konsentrasi, yang membentuk lubang. Kerusakan pasipdisebabkan oleh adanya ion klor. Dalam hal ini korosi yang terjadi pada permukaanlogam tanpa suatu pertumbuhan spesifik disebut korosi lubang, dan korosi yangmenyebabkan pecabnya lapisan pasip setempat karen a pengurangan pH pada permukaankontak dengan benda lain, disebut korosi krevis. Baja tahan karat austenit yangmengandung 2-4 % Mo banyak dipakai sebagai baja tahan karat yang tahan terhadapkorosi lubang.c. Retakan korosi regangan

Retakan korosi regangan ialah retakan oleh korosi lokal dari lapisan pasip yangpecah karena tegangan tarik. Pada baja tahan karat austenit retakan korosi regangansangat menyusahkan karena bersamaan dengan korosi lubang. Lingkungan yang utama"adalah yang mengandung klorida, sulfida, air dengan temperatur dengan tekanan tinggi,dan soda kaustik.4. Baja tahan karat berfasa ganda

Sekarang ini banyak dipakai baja tahan karat berfasa ganda yaitu terdiri dari fasaaustenit dan ferit. Umumnya mempunyai komposisi 25 %Cr-5%Ni,l,5%Mo-O,03%C.Dalam baja tahan karat berfasa ganda, kegetasan, mampu las dan kekurangan lainnyadari baja krom tinggi diperbaiki dengan penambahan Ni, N, dsb. Baja tahan karat berfasaganda mempunyai sifat bahwa fasa austenit dan ferit masing-masing memberikan

Catalan Kuliak "Teknologi Baja" '13


14/14

pengaruh saling menutupi. Sebagai contoh, tegangan mulur yang rendah dari fasa austenitdipertinggi dengan adanya fasa ferit, dan keuletan rendah dari fasa ferit diperbaiki olehfasa austenit, Ketahan korosi umumnya melebihi ketahanan korosi baja tahan karat 18-8,terutama baja yang mempunyai kadar Cr tinggi dan mengandung molybden Mo sangatbaik dalam ketahanan korosi lubangnya, sehingga baja bisa dipakai untuk penukar panasyang mempergunakan air laut.


Diagram Fe Besi Dan Baja

Documents

Transcript of Diagram Fe Besi Dan Baja