Paper Praktikum Karaterisasi Material 2 [ ]

Pengaruh Kecepatan Pendinginan terhadap Sifat Mekanis dan

Mikrostruktur Besi Tuang

Besi tuang pada dasarnya merupakan perpaduan antara besi dan karbon,

dimana pada diagram Fe-Fe3C terlihat bahwa besi tuang mengandung kadar

karbon lebih besar dibandingkan dengan yang dibutuhkan untuk menjenuhkan

austenit pada temperatur eutectic, yaitu pada rentang 2,14 – 4 %.

Gambar 1 Skema mikrostruktur besi tuang dan proses perlakuan panasnya

(Callister William D. 2007. Material Science and Engineering, page 370)

Secara metalografi besi tuang dibagi dalam empat tipe yang didasarkan

pada variabel kadar karbon, kadar pengotor dan paduan serta proses perlakuan

panasnya. Tipe-tipe tersebut yaitu:

Besi tuang putih (white cast iron)

Merupakan besi tuang dimana semua kadar karbonnya terpadu dalam

bentuk cementit. Besi tuang putih merupakan cast iron yang mengalami

pendinginan yang sangat cepat (dibanding jenis besi tuang yang lain).

Besi tuang mampu tempa (malleable cast iron)

Departemen Teknik Metalurgi dan Material [1]

Paper Praktikum Karaterisasi Material 2 [ ]

Merupakan besi tuang dimana hampir semua karbonnya dalam bentuk

partikel tak beraturan yang dikenal dengan karbon temper. Besi tuang

malleable diperoleh dengan memberikan perlakuan panas pada besi tuang

putih dimana dipanaskan pada temperatur 700oC selama 30 jam.

Besi tuang kelabu (grey cast iron)

Merupakan besi tuang dimana semua atau hampir semua karbonnya dalam

bentuk flake-flake grafit. Besi tuang jenis ini hamper sama dengan besi

tuang putih hanya saja mengalami pendinginan yang lebih lama.

Besi tuang nodular (nodular cast iron)

Merupakan besi tuang dimana semua atau hampir semua karbonnya dalam

bentuk spheroidal. Bentuk spheroidal ini terjadi akibat adanya

penambahan elemen paduan khusus (Mg/Ce) yang dikenal sebagai

nodulizer.

Dapat dilihat bahwa ke empat jenis besi tuang diatas memiliki komposisi

maupun perlakuan panas dan pendinginan yang berbeda-beda. Perbedaan tersebut

dapat mempengaruhi mikrostruktur maupun sifat mekaniknya. Untuk besi tuang

putih (white cast iron), mengalami pendinginan yang cepat sehingga tidak ada

grafit yang sempat berdifusi. Dimana Besi Tuang ini seluruh karbonnya berupa

Sementit sehingga mempunyai sifat sangat keras dan getas.

White cast iron yang keras membuatnya sulit ditempa, sehingga perlu

dilakukan proses pemanasan pada temperatur 700oC selama 30 jam yang

tujuannya menguraikan seluruh gumpalan graphit (Fe3C) akan terurai menjadi

matriks Ferrite, Pearlite dan Martensite. Sehingga menjadi Malleable Cast Iron

dimana grafitnya berbentuk agregat yang menyebabkan dia memiliki sifat mudah

ditempa. Lalu jenis lain adalah grey cast iron dimana mengalami pendinginan

yang lebih lama dibanding white cast iron sehingga muncul grafit-grafit yang

berbentuk flake. Sifat dari Besi Tuang ini kekuatan tariknya tidak begitu tinggi

dan keuletannya rendah (getas). Grey cast iron sendiri terbagi menjadi dua yakni

Pearlitic Grey Cast Iron dan Ferrite Grey Cast Iron dimana perbedaannya terdapat

pada laju pendinginan. Untuk laju pendinginan yang paling lambat adalah Ferritic

Grey Cast Iron sehingga kekuatannya rendah namun lebih ductile dibandingkan

Pearlitic Grey Cast Iron.

Departemen Teknik Metalurgi dan Material [2]

Paper Praktikum Karaterisasi Material 2 [ ]

Grafit yang berbentuk flake membuat besi tuang bersifat getas. Sehingga

pada besi tunag ditambahkan nodulizer (Mg/Ce) yang membuat grafit menjadi

berbentuk nodular (Nodular Cast Iron). Nodular Cast iron memiliki sifat yang

ductile namun memiliki kekuatan yang baik. Karena sifatnya ini maka Nodular

Cast Iron sering disebut sebagai Ductile Cast Iron. Sama halnya dengan grey cast

iron, nodular cast iron juga dibagi menjadi dua jenis yakni Pearlitic Ductile Iron

dan Ferritic Ductile Iron (dipengaruhi laju pendinginan). Jenis lain dari nodular

cast iron adalah Austenitic Ductile Iron (ADI). ADI merupakan nodular cast iron

yang mengalami proses austempering dimana fasa akhirnya berupa Bainit.

Dari uraian diatas, dapat diambil kesimpulan bahwa kecepatan

pendinginan mempengaruhi sifat mekanik maupun mikrostruktur dari Besi Tuang.

Hal itu juga membuat besi tuang dapat diklasifikasikan menjadi beberapa jenis

dengan sifat mekanik dan mikrostruktur yang berbeda-beda. Semakin cepat laju

pendinginan maka akan memberikan sifat yang keras namun getas. Sebaliknya

dengan lambatnya pendinginan maka akan memberikan sifat mampu tempa dan

sifat yang lebih ductile. Ductility cast iron juga dipengaruhi dengan adanya

nodulizer sebagai pembuat grafit menjadi berbentuk nodular yang memberikan

sifat ductile.

Departemen Teknik Metalurgi dan Material [3]

Paper Praktikum Karaterisasi Material 2 [ ]

Referensi :

Badrul Munir. Bahan Kuliah Karakterisasi Material 1. 2010

Myrna Ariati. Bahan Kuliah Perlakuan Panas Permukaan. 2011

http://hapli.wordpress.com/forum-ferro/besi-cor-nodular/

http://www.gudangmateri.com/2011/02/besi-tuang.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Cast_iron

http://cepiar.wordpress.com/2007/11/13/apakah-besi-tuang-cast-iron-itu/

http://ms.wikipedia.org/wiki/Besi

http://www.crayonpedia.org/mw/BESI_TUANG_%28CAST-IRON%29_-

_HARDI_SUDJANA

http://www.scribd.com/doc/11078013/Macammacam-Besi-Tuang

http://www.chem-is-try.org/materi_kimia/kimia-industri/bahan-baku-dan-

produk-industri/besi-tuang-cast-iron/

Departemen Teknik Metalurgi dan Material [4]