BAHAN LOGAM FERROPRODI PTM SMT GASALFAKULTAS TEKNIK UNNES

BAJA DAN BESI CORKATAGORI BAJA DAN BESI TUANG:Campuran ferro (Fe) dengan carbon (C) terjadi pada rentangan (0,008 6,67) %C, Campuran C : minimal 0,08%C disebut Ferrit maksimal 6,67%C disebut cementit Fe3C)Yang membedakan antara besi tuang dengan baja adalah kandungan kadar karbon,Kandungan C pada baja (0,008 2 )% dan pada besi tuang (2 6,67%)%C

Klasifikasi Baja (Steel)1) Baja Karbon rendah 0,008%C s.d 0,30 %C (mudah ditempa, dirol, dikerjakan mesin)Contoh: Baja plat ( 0,04 -0,10)%C, Kerangka Mobil 0,05%C, Konstruksi ( 0,15 s.d 0,25)%C, baut / paku keling (0,2 0,30 ) %C.

2) Baja karbon sedang (0,30 0,60)%C (Untuk bahan mesin)Contoh baut, mur, poros engkol, stang torak ( 0,40 %C), roda gigi, nok, martil, klem ( 0,4 %), pegas (0,55- 0,60)%C

Baja Karbon tinggi > 0,83 %C s.d < 2 %C Contoh Pegas, paron, gergaji, perkakas pahat dll ( 0,95 C),pisau/lager/ kikir/ gergaji (1-1,5)%C

SIFAT LOGAM FERROBAJA 1) Dapat dituang dan ditempa2) Ulet / Elastis3) relatif tak mudah korosi4) keras5) mahal

BESI TUANG1) mudah dituang 2) sukar dibentuk 3) biaya proses murah 4) getas / rapuh 5) untuk peralatan atau bagian- bagian mesin

PENGARUH KANDUNGAN UNSUR KIMIA DALAM BESI KASAR (pig iron)C = Unsur ini mempengaruhi keras dan lunaknya besi.

(2) Mn = Menghambat penguraian grafit dan mempermudah pembentukan, warna besi cenderung putih dan sifatnya lebih keras dan lebih kuat . (3) P = Unsur ini menyebabkan besi mudah cair, bila dingin memadat keras dan rapuh, mempengaruhi warna putih, tidak dapat dibentuk cementit, grafit, dan ferrit Besi mengandung P waktu padat rapuh dingin (4) Si = Mempermudah membentuk grafit,rapuh panas, warna kelabu.

(5) S = Cairan tebal, sukar dituang, rapuh,tahan gesekan.

UNSUR YANG MEMPENGARUHI SIFAT BAJA ( ALLOY STEEL)(1) NIKEL Liat, kuat tarikan Tahan karat(2) CHROMIUM liat, keras, dan tahan aus bila dicampur nikel akan lebih baik dan tahan karat(3) MANGAN bersih / mengkilap kuat dan tahan panas(4) SILIKON elastis (pegas)(5) TUNGSTEN tahan panas (tak cepat aus karena pengaruh panas/HSS) (6) MOLYBDEENkekuatan tetap tinggi dan liat pada temperatur tinggi ditambah chrom (rada gigi)(7) VANADIUM bitir-butir baja halus bila dicampur chrom kuat dan tahan aus ( roda gigi, batang penggerak)(8) COBALT keras meskipun dalm keadaan panas dan tahan aus.

TUJUAN : menaikkan sifat mekanik baja, menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah, dan meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi & reduksi)

KLASIFIKASI BAJA PADUAN MENURUT KADAR KARBONLow alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 %Medium alloy steel, jika elemen paduannya 2,5 10 % High alloy steel, jika elemen paduannya > 10 %

BAJA PADUAN DIBAGI MENURUT GOLONGANSpecial Alloy Steel mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel, chromium manganesium, molybdenum, tungsten dan vanadiumHigh Speed SteelKandungan karbon : 0,70 % - 1,50 %. Penggunaan membuat alat-alat potong seperti drills, reamers, countersinks, lathe tool bits dan milling cutters. Disebut High Speed Steel karena alat potong yang dibuat dengan material tersebut dapat dioperasikan dua kali lebih cepat dibanding dengan carbon steel. Sedangkan harga dari HSS besarnya dua sampai empat kali daripada carbon steel.

Baja Paduan dengan Sifat KhususBaja Tahan Karat (Stainless Steel) Sifatnya antara lain:Memiliki daya tahan yang baik terhadap panas, karat dan goresan/gesekanTahan temperature rendah maupun tinggi Memiliki kekuatan besar dengan massa yang kecil Keras, liat, densitasnya besar dan permukaannya tahan aus Tahan terhadap oksidasi Kuat dan dapat ditempa Mudah dibersihkan Mengkilat dan tampak menarik

Baja Paduan dengan Sifat Khusus(2) High Strength Low Alloy Steel (HSLS) Sifat: memiliki tensile strength yang tinggi, anti bocor, tahan terhadap abrasi, mudah dibentuk, tahan terhadap korosi, ulet, sifat mampu mesin yang baik dan sifat mampu las yang tinggi (weldability). baja ini diproses secara khusus dengan menambahkan unsur-unsur seperti: tembaga (Cu), nikel (Ni), Chromium (Cr), Molybdenum (Mo), Vanadium (Va) dan Columbium

(3) Baja Perkakas (Tool Steel)

Baja Paduan dengan Sifat Khusus(3) Baja Perkakas (Tool Steel) Sifat-sifat yang harus dimiliki oleh baja perkakas adalah tahan pakai, tajam atau mudah diasah, tahan panas, kuat dan ulet. Kelompok dari tool steel berdasarkan unsur paduan dan proses pengerjaan panas yang diberikan antara lain:Later hardening atau carbon tool steel (ditandai dengan tipe W oleh AISI), Shock resisting (Tipe S), memiliki sifat kuat dan ulet dan tahan terhadap beban kejut dan repeat loading. Banyak dipakai untuk pahat, palu dan pisau. Cool work tool steel, diperoleh dengan proses hardening dengan pendinginan yang berbeda-beda. Tipe O dijelaskan dengan mendinginkan pada minyak sedangkan tipe A dan D didinginkan di udara.Hot Work Steel (tipe H), mula-mula dipanaskan hingga (300 500) C dan didinginkan perlahan-lahan, karena baja ini banyak mengandung tungsten dan molybdenum sehingga sifatnya keras. High speed steel (tipe T dan M), merupakan hasil paduan baja dengan tungsten dan molybdenum tanpa dilunakkan. Dengan sifatnya yang tidak mudah tumpul dan tahan panas tetapi tidak tahan kejut. Campuran carbon-tungsten (tipe F), sifatnya adalah keras tapi tidak tahan aus dan tidak cocok untuk beban dinamis serta untuk pemakaian pada temperatur tinggi

Klasifikasi Baja LainnyaMenurut penggunaannya: Baja konstruksi (structural steel), mengandung karbon kurang dari 0,7 % C. Baja perkakas (tool steel), mengandung karbon lebih dari 0,7 % C.

Klasifikasi Baja Lainnya Baja dengan sifat fisik dan kimia khusus: Baja tahan garam (acid-resisting steel) Baja tahan panas (heat resistant steel) Baja tanpa sisik (non scaling steel) Electric steel Magnetic steel Non magnetic steel Baja tahan pakai (wear resisting steel) Baja tahan karat/korosi

Klasifikasi Baja LainnyaKombinasi dua klasifikasi baja menurut kegunaan dan komposisi kimia maka diperoleh lima kelompok baja yaitu:Baja karbon konstruksi (carbon structural steel) Baja karbon perkakas (carbon tool steel) Baja paduan konstruksi (Alloyed structural steel) Baja paduan perkakas (Alloyed tool steel) Baja konstruksi paduan tinggi (Highly alloy structural steel) Selain itu baja juga diklasifisikan menurut kualitas:Baja kualitas biasa Baja kualitas baikBaja kualitas tinggi

Tugas Terstruktur

TEMA TUGAS TERSTRUKTURProses Konsentrasi Bahan Batuan Tambang Besi Proses Konsentrasi Bahan Tambang Pasir Besi Proses Konsentrasi Bahan Tambang Tanah Liat BesiKajian Bahan masukan Dapur TinggiKajian Proses Reduksi Dapur TinggiKajian Produk Dapur TinggiProses Baja Pada Convertor BessemerProses Baja Pada Proses Baja Pada Convertor ThomasProses Baja Pada Dapur KupolaProses Baja Pada Dapur Siemen MartinProses Baja Pada Dapur Listrik BusurProses Baja Pada Dapur Listrik Tahanan

Pembagian Tugas Individu

NamaTgNamaTgNamaTgNamaTgM. LUTFI ZAENI FUAD AYULI EKO SUSANTO AWAHYU AGUNG SAAMIN FATAH AIMAMUL HUDA BAGUS EKO SAPUTRA BUDAAYBAMIRUDIN BAHARSYAH BADIKA DANIWIADICDANI MEGA SARI CARDY AULIA RAHMAN CGUNTUR MUHAMMAD P CBARI SANA A.W DGIGIH PRASETIYO DM. EKO BUDI RAHAYU DNUGROHO ARIF S DARIF DYAN S. ESHOFWAN ABIB EZUDI IRAWAN EMAULANA KHAIRUL AMRI EANDYKA RAHMAWAN FLEO VAN GUNAWAN FRIZKI SETIADI FFARID NAJIBUL AULA FYUSTIAN S GGINANJAR BAGUS PGALHAM RIZKI GBRIAN SELVI FELICIANO S GSUDARSONOHHUDI HERMAWAN HSISWO YULIANTO HRAKHMAD WAHYUDI HARIF ROSADI IDHANY KUMALA JATI IGINANJAR P SAKTI IOKI RIZKY RODINA ISAMSUDDUHAJALI SOFYAN NUR IMAN JDIMAS MIZANUL IKHS JANUGRAH DWI PUTRANTO JYOGA WIKA F KRAHAKTA AGRIAWAN KKHARIS BURHANI KHARSANDI HERMAWAN PKINDRA YUPRIANSYAH LDISTA ARFIAN NUR H LM AGUNG KRIDHO HLPAKHRUROJIL

PROSES PENGOLAHAN LOGAM FERROLogam ferro dari bahan tambang, tahapan proses: PROSES KONSENTRASITujuan: (1) Diperoleh biji besi (konsentrat) yang berkualitas, (2) Efisiensi dapur pengolahan , dan (3) mempunyai susunan kimia dan ukuran tertentu.PROSES REDUKSITujuan utama mereduksi unsur Oksigen, tujuan lain memisahkan kotoran atau unsur diluar ferro dari ikatannya menjadi terak/slag.PROSES BAJAPembenahan unsur utama carbon (c), dan unsur lainnya seperti Mn, Si, Mg, S, P dll

PROSES KONSENTRASIINPUT Bahan tambang secara fisik berupa: batu-batuan, pasir, dan tanah liat

PROSES:Besi tambang berupa batuan Pemecahan Pembersihan (pencucian) Penyortiran Pemanggangan Seleksi ukuran Biji besi (nodula)Pasir besi Pembersihan (pencucian) Penyortiran Pemanggangan sintered

PROSES KONSENTRASIOUT PUTBiji BesiJenis Biji Besi : Magnetite ( Fe3O4 ), warna hitam, mengandung 40 70% Fe, dan sifat magnet. Hematit (Fe2 O3 ), warna merah, mengandung 45-65% FeLimonite (n Fe2 O3 .m H2 O ), warna cokelat mengandung 57% Fe dan 25% air.Siderite (Fe CO3 ) besi spaat, kandungan 48 % Fe.Diluar unsur ikatan tesbt terdapat unsur lain yang jumlahnya cukup banyak (Mn, Cr, Ni, Si, S, P, Ti dll)

Secara fisik : Nodula, Pellet, Briquettes, dan Sinter

PROSES REDUKSIINPUT : Biji Besi Bahan bakar (Antrasit/Cocas/Arang)Fluks /Bahan pengikat (CaCO3)Udara panas

KELENGKAPAN/ALAT :DAPUR TINGGI ( Proses reduksi)Dapur Cowper ( Produksi udara panas)

PROSES :Proses Reduksi tak langsungReduksi langsung

PROSES REDUKSIHASIL : Besi KasarKangandungan unsur C, Mn, Si, Mg, P dll belum terkendali, shg belum dapat digunakan sebagai bahan teknik.Terak/ SlagKotoran besi kasar yag terikat flux (CaO), material ini juga bermanfaat .....Gas panasGas panas CO, CO2, etc berguna sebagai sumber energi dan sumber pemanas dapur cowper

PROSES BAJADapur pengolah baja :ConvertorConvertor BessemerConvertor ThomasDapur Siemen Martin ( Open heartDapur Kowi (crucible)Dapur ListrikDaput Listrik BusurDapur Listrik Tahanan

ConventorInput 1. Besi Kasar Cair Si tinggi dan Oksigen (O2) 2. Besi Kasar Cair P tinggi dan OksigenProses:1. Bessemer Asam ( lapisan dinding dapur asam ( kwar sa fluorit)2. Thomas Basa ( lapisan dinding dapur asam ( batu kapur dolomit)

Hasil Baja Konstruksi putih atau kelabu

Dapur Siemen MartinInput 1. Besi kasar padat/ Baja rosok 2. Udara dan Udara panas Proses:Proses bisa asam atau basa tergantung kandungan bahan baku)

Hasil Baja Konstruksi SM

Dapur KowiINPUT Kowi berisi baja bekas/ Cu / Al / emas, Udara hembus, Cocas.PROSES Proses hampir sama dengan Simen Martin, tak terkontaminasi aliran udara panas.

OUTPUT Baja berkualitas baik

Dapur ListrikINPUT Baja bekas/ Baja, bahan paduan Arus Listrik sbg sumber panas.PROSES Pencairan dengan efek panas listrik busur atau listrik tahanan, dengan mencampur unsur lain (metal elloy)

OUTPUT Baja berkualitas terbaik

Dapur Kupola/ KubahINPUT 1. Besi kasar kelabu padat, dan Rongsokan besi tuang kelabu.2. Kokas dan kapur

PROSES Pencairan dan pengikat unsur lain. Hasil Besi tuang kelabu