Klasifikasi Baja
Home »
» Klasifikasi Baja
Dari Wikipedia
Besi dan baja mempunyai kandungan unsur
utama yang sama yaitu Fe, hanya kadar karbon lah yang membedakan besi
dan baja, penggunaan besi dan baja dewasa ini sangat luas mulai dari
perlatan yang sepele seperti jarum, peniti sampai dengan alat – alat dan
mesin berat.
Penggunaan baja karbon menengah ini biasanya digunakan untuk
Setiap satu ton baja karbon mengandung karbon antara 30 – 60 kg. baja karbon menengah ini banyak digunakan untuk keperluan alat-alat perkakas bagian mesin.
Berdasarkan jumlah karbon yang terkandung dalam baja maka baja karbon ini dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti untuk keperluan industri kendaraan, roda gigi, pegas, poros / as, engkol dan sparepart llainnya. dan sebagainya.
Bahan-bahan pada saat
sekarang khususnya logam semakin baik dan rumit, digunakan pada
peralatan modern yang memerlukan bahan dengan kekuatan impak dan
ketahanan fatigue yang tinggi disebabkan meningkatnya kecepatan putar
dan pergerakan linear serta peningkatan frekwensi pembebanan pada
komponen. Untuk mendapatkan kekuatan dari bahan tersebut dapat
dilakukan dengan proses perlakuan panas. Perlakuan panas adalah suatu
proses pemanasan dan pendinginan logam dalam keadaan padat untuk
mengubah sifat-sifat fisis logam tersebut. Melalui perlakuan panas yang
tepat, tegangan dalam dapat dihilangkan, besar butiran dapat diperbesar
atau diperkecil, ketangguhan dapat ditingkatkan atau dapat dihasilkan
suatu permukaan yang keras disekeliling inti yang ulet.
Klasifikasi Baja :
A. Menurut komposisi kimianya;
A. Menurut komposisi kimianya;
- Baja karbon (Carbon steel)
- Baja paduan (Alloy steel)
1. Baja Karbon (carbon steel)
Baja karbon (Inggris: Carbon steel) adalah baja dengan karbon sebagai campuran interstisial utama berkisar 0.12–2.0%. American Iron and Steel Institute (AISI) mendefinisikan:
Yang dimaksud dengan baja karbon adalah baja yang hanya terdiri dari besi ( Fe ) dan karbon ( C ) saja tanpa adanya bahan pemadu dan unsure lain yang kadang terdapat pada baja karbon seperti Si, Mn, P, P hanyalah dengan prosentase yang sangat kecil yang biasa dinamakan impurities.
Ketika persentase kandungan karbon meningkat, baja akan semakin keras dan kuat dengan perlakuan panas (Heat treatment); namun keuletannya akan berkurang. Kandungan karbon yang tinggi juga akan mengurangi kemampuan untuk disambung dengan las.
Pada baja karbon, makin tinggi kandungan karbon maka titik leburnya akan menurun.[1]
- Baja dianggap sebagai baja karbon:
-
- "ketika tidak dituliskan kandungan minimum untuk kromium, kobalt, molibdenum, nikel, niobium, titanium, tungsten, vanadium atau zirconium, atau elemen lain yang ditambahkan untuk mendapatkan efek campuran tertentu;
sedangkan kandungan tembaga minimum tidak melebihi 0.40 persen;
atau kandungan maksimum elemen berikut ini tidak melebihi persentase berikut: mangan 1.65, silikon 0.60."
- "ketika tidak dituliskan kandungan minimum untuk kromium, kobalt, molibdenum, nikel, niobium, titanium, tungsten, vanadium atau zirconium, atau elemen lain yang ditambahkan untuk mendapatkan efek campuran tertentu;
Yang dimaksud dengan baja karbon adalah baja yang hanya terdiri dari besi ( Fe ) dan karbon ( C ) saja tanpa adanya bahan pemadu dan unsure lain yang kadang terdapat pada baja karbon seperti Si, Mn, P, P hanyalah dengan prosentase yang sangat kecil yang biasa dinamakan impurities.
Ketika persentase kandungan karbon meningkat, baja akan semakin keras dan kuat dengan perlakuan panas (Heat treatment); namun keuletannya akan berkurang. Kandungan karbon yang tinggi juga akan mengurangi kemampuan untuk disambung dengan las.
Pada baja karbon, makin tinggi kandungan karbon maka titik leburnya akan menurun.[1]
Referensi
- ^ Knowles, Peter Reginald (1987), Design of structural steelwork (2nd ed.), Taylor & Francis, p. 1, ISBN 978-0-903384-59-9.
Pranala luar
- Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003), Materials and Processes in Manufacturing (9th ed.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4.
- Oberg, E.; et al. (1996), Machinery's Handbook (25th ed.), Industrial Press Inc, ISBN 0-8311-2599-3.
- Smith, William F.; Hashemi, Javad (2006), Foundations of Materials Science and Engineering (4th ed.), McGraw-Hill, ISBN 0-07-295358-6.
Baja karbon, terdiri atas :
- Baja karbon rendah (low carbon steel)
Machine, machinery dan mild steel (0,05 % – 0,30% C ) Sifatnya mudah ditempa dan mudah di mesin
Penggunaannya:
• 0,05 % – 0,20 % C : automobile bodies, buildings, pipes, chains, rivets, screws, nails.
• 0,20 % – 0,30 % C : gears, shafts, bolts, forgings, bridges, buildings
Karena kadar karbon yang sangat rendah maka baja ini lunak dan tentu
saja tidak dapat dikeraskan, dapat ditempa, dituang, mudah dilas dan
dapat dikeraskan permukaannya ( case hardening )
Baja dengan prosentase karbon dibawah 0.15 % memiliki sifat machiability yang rendah dan biasanya digunakan untuk konstruksi jembatan, bangunan, dan lainnya.
Setiap satu ton baja karbon rendah mengandung 10 – 30 kg karbon. Baja karbon ini dalam perdagangan dibuat dalam plat baja, baja strip dan baja batangan atau profil.
Baja dengan prosentase karbon dibawah 0.15 % memiliki sifat machiability yang rendah dan biasanya digunakan untuk konstruksi jembatan, bangunan, dan lainnya.
Setiap satu ton baja karbon rendah mengandung 10 – 30 kg karbon. Baja karbon ini dalam perdagangan dibuat dalam plat baja, baja strip dan baja batangan atau profil.
Baja karbon rendah dipakai sebagai bahan kontruksi umum. Bahan baja karbon rendah mempunyai keuletan yang tinggi dan mudah di kerjakan dengan mesin, tetapi kekerasannya rendah dan tidak tahan aus. Hal ini dapat diatasi dengan merubah sifat - sifat material yang disediakan yaitu dengan proses perlakuan panas.
Salah satunya adalah dengan cara menggunakan pengerasan permukaan yaitu dengan proses Karburasi. Karburasi adalah salah satu proses perlakuan panas untuk mendapatkan permukaan kulit yang lebih keras dari sebelumnya.
Dari uraian diatas, maka dapat diketahui bahwa baja karbon rendah kandungan C-nya 0,25 %, dengan mengalami proses perlakuan panas diharapkan memperoleh sifat – sifat yang diinginkan seperti kekerasan bertambah dan tahan aus.
Proses penelitian perlakuan panas yang dilakukan dengan material baja karbon rendah, yang mana setelah dilakukan uji spektrometer, material tersebut mempunyai kadar karbon 0,07 %C.
Pada proses perlakukan panas ini suhu pemanasan adalah 875 0C, bahan bubuk karbon 60 % dan Barium Karbonat 40 % sebagai penghantar /energizer yang mempercepat proses, waktu penahanan adalah 15 menit, 30 menit, dan 50 menit dengan media pendinginan adalah oli SAE 20 – 50.Setelah dilakukan proses perlakuan panas dari material tersebut, maka dilakukan pengujian kekerasan dan pengujian spektrometer. Adapun hasilnya adalah kekerasan tertinggi adalah material yang mengalami proses perlakuan panas dengan penahanan waktu paling lama yaitu 50 menit. Dan kadar karbon paling tinggi dari hasil difusi diperoleh dari material yang mengalami proses penahanan waktu paling lama.
Dari data hasil pengujian mekanik kekerasan dan ilmu bahan logam dapat ditarik suatu kesimpulan bahwa dengan perlakuan panas didapatkan bahan yang mempunyai kekerasan tinggi pada permukaannya dan masih lunak pada bagian dalamnya. (sumber : http://www.vedcmalang.com/pppptkboemlg/index.php/menuutama/mesin-cnc/1442-beta-0004)
- Baja karbon menengah (medium carbon steel )
- Kekuatan lebih tinggi daripada baja karbon rendah.
- Sifatnya sulit untuk dibengkokkan, dilas, dipotong.
Penggunaan:
- 0,30 % – 0,40 % C : connecting rods, crank pins, axles.
- 0,40 % – 0,50 % C : car axles, crankshafts, rails, boilers, auger bits, screwdrivers.
- 0,50 % – 0,60 % C : hammers dan sledges
Baja jenis ini dapat dikeraskan dan di tempering, dapat dilas dan mudah dikerjakan pada mesin dengan baik.
Penggunaan baja karbon menengah ini biasanya digunakan untuk
Setiap satu ton baja karbon mengandung karbon antara 30 – 60 kg. baja karbon menengah ini banyak digunakan untuk keperluan alat-alat perkakas bagian mesin.
Berdasarkan jumlah karbon yang terkandung dalam baja maka baja karbon ini dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti untuk keperluan industri kendaraan, roda gigi, pegas, poros / as, engkol dan sparepart llainnya. dan sebagainya.
- Baja karbon tinggi (high carbon steel) = tool steel
Sifatnya sulit dibengkokkan, dilas dan dipotong. Kandungan 0,60 % – 1,50 % C
Penggunaan :
- screw drivers, blacksmiths hummers, tables knives, screws, hammers, vise jaws, knives, drills. tools for turning brass and wood, reamers, tools for turning hard metals, saws for cutting steel, wire drawing dies, fine cutters
Karena kadar karbon yang tinggi maka baja ini lebih mudah dan cepat
dikeraskan dari pada yang lainnya dan memiliki kekerasan yang baik,
tetapi susah di bentuk pada mesin dan sangat susah untuk dilas.
Penggunaan baja ini untuk .
setiap satu ton baja karbon tinggi mengandung karbon antara 70 – 130 kg. Baja ini mempunyai kekuatan paling tinggi dan banyak digunakan untuk material tools. Salah satu aplikasi dari baja ini adalah dalam pembuatan kawat baja dan kabel baja.
Berdasarkan jumlah karbon yang terkandung didalam baja maka baja karbon ini banyak digunakan dalam pembuatan pegas/per, dan alat-alat pertanian alat-alat perkakas seperti: kikir, pisau cukur, palu, gergaji atau pahat potong.
STRUKTUR MIKRO BAJA KARBON
Struktur yang dimiliki oleh baja sangat ditentukan oleh kandungan karbonya. Pada baja karbon rendah, struktur didominasi oleh ferit dan diikuti oleh sedikit perlit. Pada baja karbon tinggi struktur didominnasi oleh perlit dengan sedikit sementit. Sedangkan pada baja karbon sedang, struktur baja terdiri dari ferit dan pearlit dengan perbandingannya tergantung pada kandungan karbonnya. Semakin tinggi karbon semakin banyak perlitnya.
Gambar di bawah menunjukkan struktur mikro dari baja karbon rendah, sedang dan tinggi.
2. Baja Paduan (alloy steel)
Tujuan dilakukan penambahan unsur yaitu:
- Untuk menaikkan sifat mekanik baja (kekerasan, keliatan, kekuatan tarik dan sebagainya)
- Untuk menaikkan sifat mekanik pada temperatur rendah
- Untuk meningkatkan daya tahan terhadap reaksi kimia (oksidasi dan reduksi)
- Untuk membuat sifat-sifat spesial
Baja paduan yang diklasifikasikan menurut kadar karbonnya dibagi menjadi:
- Low 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 juga dibagi menjadi dua golongan yaitu baja campuran khusus (special alloy steel) &high speed steel.
- Baja Paduan Khusus (special alloy steel)
Baja jenis ini mengandung satu atau lebih logam-logam seperti nikel,
chromium, manganese, molybdenum, tungsten dan vanadium. Dengan
menambahkan logam tersebut ke dalam baja maka baja paduan tersebut
akan merubah sifat-sifat mekanik dan kimianya seperti menjadi
lebih keras, kuat dan ulet bila dibandingkan terhadap
baja karbon (carbon steel).
- High Speed Steel (HSS) Self Hardening Steel
Kandungan 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
Jenis 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
Dengan mengkombinasikan 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)
Proses Hardening pada Baja Carbon Tinggi
Kekerasan didefinisikan sebagai
ketahanan sebuah benda (benda kerja) terhadap penetrasi/daya tembus dari
bahan lain yang kebih keras penetrator). Kekerasan meru-pakan suatu
sifat dari bahan yang sebagian besar dipengaruhi oleh un-sur-unsur
paduannya dan kekerasan suatu bahan tersebut dapat berubah bila
dikerjakan dengan cold worked seperti pengerolan, penarikan, pemakanan
dan lain-lain serta kekerasan dapat dicapai sesuai kebutuhan dengan
perlakuan panas.
Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil
kekerasan dalam perlakuan panas antara lain; Komposisi kimia, Langkah
Perlakuan Panas, Cairan Pendinginan, Temperatur Pemanasan, dan lain-lain
Proses hardening cukup banyak dipakai di Industri logam atau
bengkel-bengkel logam lainnya.Alat-alat permesinan atau komponen mesin
banyak yang harus dikeraskan supaya tahan terhadap tusukan atau tekanan
dan gesekan dari logam lain, misalnya roda gigi, poros-poros dan
lain-lain yang banyak dipakai pada benda bergerak.
Dalam kegiatan
produksi, waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan suatu produksi
adalah merupakan masalah yang sangat sering dipertimbangkan dalam
Industri dan selalu dicari upaya-upaya untuk mengoptimalkannya.
Pengoptimalan ini dilakukan mengingat bahwa waktu
(lamanya) menyelesaikan suatu produk adalah berpengaruh besar terhadap
biaya produksi.
Hardening dilakukan untuk
memperoleh sifat tahan aus yang tinggi, kekuatan dan fatigue limit/
strength yang lebih baik. Kekerasan yang dapat dicapai tergantung pada
kadar karbon dalam baja dan kekerasan yang terjadi akan tergantung pada
temperatur pemanasan (temperatur autenit), holding time dan laju
pendinginan yang dilakukan serta seberapa tebal bagian penampang yang
menjadi keras banyak tergantung pada hardenability.
Langkah-langkah proses hardening adalah sebagai berikut :
A. Melakukan pemanasan (heating) untuk baja karbon tinggi 200-300 diatas Ac-1 pada diagram Fe-Fe3C, misalnya pemanasan sampai suhu 8500,
tujuanya adalah untuk mendapatkan struktur Austenite, yang salah sifat
Austenite adalah tidak stabil pada suhu di bawah Ac-1,sehingga dapat
ditentukan struktur yang diinginkan. Dibawah ini diagram Fe-Fe3C dibawah ini :
Gambar : diagram keseimbangan Fe-Fe3C
B. Penahanan suhu (holding time), Holding
time dilakukan untuk mendapatkan kekerasan maksimum dari suatu bahan
pada proses hardening dengan menahan pada temperatur pengerasan untuk
memperoleh pemanasan yang homogen sehingga struktur austenitnya homogen
atau terjadi kelarutan karbida ke dalam austenit dan diffusi karbon dan
unsur paduannya.
Pedoman untuk menentukan holding time dari berbagai
jenis baja:
- Baja Konstruksi dari Baja Karbon dan Baja Paduan Rendah Yang mengandung fasa karbida yang mudah larut, diperlukan holding time yang singkat, 5 – 15 menit setelah mencapai temperatur pemanasannya dianggap sudah memadai.
- Baja Konstruksi dari Baja Paduan Menengah Dianjurkan menggunakan holding time 15 -25 menit, tidak tergantung ukuran benda kerja.
- Low Alloy Tool Steel Memerlukan holding time yang tepat, agar kekerasan yang diinginkan dapat tercapai. Dianjurkan menggunakan 0,5 menit per milimeter tebal benda, atau 10 sampai 30 menit.
- High Alloy Chrome Steel Membutuhkan holding time yang paling panjang di antara semua baja perkakas, juga tergantung pada temperatur pema-nasannya. Juga diperlukan kom-binasi temperatur dan holding time yang tepat. Biasanya dianjurkan menggunakan 0,5 menit permilimeter tebal benda dengan minimum 10 menit, maksimum 1 jam.
- Hot-Work Tool Steel Mengandung karbida yang sulit larut, baru akan larut pada 10000 C. Pada temperatur ini kemungkinan terjadinya pertumbuhan butir sangat besar, karena itu holding time harus dibatasi, 15-30 menit. High Speed Steel Memerlukan temperatur pemanasan yang sangat tinggi, 1200-1300 derajat Celcius. Untuk mencegah terjadinya pertumbuhan butir holding time diambil hanya beberapa menit saja. Misalkan kita ambil waktu holding adalah selama 15 menit pada suhu 8500 .
Karena Fasa martensite terbentuk dari fase Austenite yang didinginkan secara cepat.
Hal ini disebabkan karena atom karbon terjebak tidak sempat berdifusi keluar dan terjebak dalam struktur kristal dan membentuk struktur kristal tetragonal yang ruang kosong antar atomnya kecil, sehingga kekerasannya meningkat/naik/tinggi.
Gambar : kurva pendinginan pada diagram TTT (time-temperature-transformation)
Dari diagram pendinginan diatas
dapat dilihat bahwa dengan pendinginan cepat (kurva 6) akan menghasilkan
struktur martensite karena garis pendinginan lebih cepat daripada kurva
7 yang merupakan laju pendinginan kritis (critical cooling rate) yang
nantinya akan tetap terbentuk fase austenite (unstable). Sedangkan pada
kurva 6 lebih cepat daripada kurva 7,sehingga terbentuk struktur
martensite yang kekerasanya berkisar antara 600 BHN-750 BHN, tetapi
bersifat rapuh karena tegangan dalam yang besar.
Jadi dapat disimpulkan bahwa dengan
proses hardening pada baja karbon tinggi akan meningkatkan kekerasanya.
Dengan meningkatnya kekerasan, maka efeknya terhadap kekuatan adalah
sebagai berikut :
- Kekuatan impact (impact strength) akan turun karena dengan meningkatnya kekerasan, maka tegangan dalamnya akan meningkat. Karena pada pengujian impact beban yang bekerja adalah beban geser dalam satu arah , maka tegangan dalam akan mengurangi kekuatan impact.
- Kekuatan tarik (tensile sterngth) akan meningkat. Hal ini disebabkan karena pada pengujian tarik beban yang bekerja adalah secara aksial yang berlawanan dengan arah dari tegangan dalam, sehingga dengan naiknya kekerasan akan meningkatkan kekuatan tarik dari suatu material.
http://agvnk.blogspot.co.id/2012/05/baja-dan-jenisnya.html