Baja paduan - Blog Unnes

BAHAN
LOGAM FERRO
PRODI PTM SMT GASAL
FAKULTAS TEKNIK
UNNES
BAJA DAN BESI COR





KATAGORI 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 (0,550,60)%C
3)
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 FERRO


BAJA
1) Dapat dituang dan ditempa
2) Ulet / Elastis
3) relatif tak mudah korosi
4) keras
5) mahal
BESI TUANG
1) 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)
(1)
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) MOLYBDEENkekuatan 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 KARBON
1.
Low alloy steel, jika elemen paduannya
≤ 2,5 %
2.
3.
4.
Medium alloy steel, jika elemen
paduannya 2,5 – 10 %
High alloy steel, jika elemen paduannya
> 10 %
BAJA PADUAN DIBAGI
MENURUT GOLONGAN
1)
Special Alloy Steel mengandung satu atau lebih logam-
2)
High Speed Steel
logam seperti nikel, chromium manganesium,
molybdenum, tungsten dan vanadium
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.
Baja Paduan dengan Sifat Khusus
(1)








Baja Tahan Karat (Stainless Steel)
Sifatnya antara lain:
Memiliki daya tahan yang baik terhadap panas, karat
dan goresan/gesekan
Tahan 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) ºC
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 Lainnya
Menurut 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 Lainnya
Kombinasi 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 baik
 Baja kualitas tinggi
Tugas Terstruktur
TEMA TUGAS TERSTRUKTUR
A.
Proses Konsentrasi Bahan Batuan Tambang Besi
B.
Proses Konsentrasi Bahan Tambang Pasir Besi
C.
Proses Konsentrasi Bahan Tambang Tanah Liat Besi
D.
Kajian Bahan masukan Dapur Tinggi
E.
Kajian Proses Reduksi Dapur Tinggi
F.
Kajian Produk Dapur Tinggi
G.
Proses Baja Pada Convertor Bessemer
H.
Proses Baja Pada Proses Baja Pada Convertor Thomas
I.
Proses Baja Pada Dapur Kupola
J.
Proses Baja Pada Dapur Siemen Martin
K.
Proses Baja Pada Dapur Listrik Busur
L.
Proses Baja Pada Dapur Listrik Tahanan
Pembagian Tugas Individu
Nama
Tg
Nama
Tg
Nama
Tg
Nama
Tg
M. LUTFI ZAENI FUAD
A
YULI EKO SUSANTO
A
WAHYU AGUNG S
A
AMIN FATAH
A
IMAMUL HUDA
B
AGUS EKO SAPUTRA
B
UDAAY
B
AMIRUDIN BAHARSYAH
B
ADIKA DANIWIADI
C
DANI MEGA SARI
C
ARDY AULIA RAHMAN
C
GUNTUR MUHAMMAD P
C
BARI SANA A.W
D
GIGIH PRASETIYO
D
M. EKO BUDI RAHAYU
D
NUGROHO ARIF S
D
ARIF DYAN S.
E
SHOFWAN ABIB
E
ZUDI IRAWAN
E
MAULANA KHAIRUL AMRI
E
ANDYKA RAHMAWAN
F
LEO VAN GUNAWAN
F
RIZKI SETIADI
F
FARID NAJIBUL AULA
F
YUSTIAN S
G
GINANJAR BAGUS P
G
ALHAM RIZKI
G
BRIAN SELVI FELICIANO S
G
SUDARSONO
H
HUDI HERMAWAN
H
SISWO YULIANTO
H
RAKHMAD WAHYUDI
H
ARIF ROSADI
I
DHANY KUMALA JATI
I
GINANJAR P SAKTI
I
OKI RIZKY RODINA
I
SAMSUDDUHA
J
ALI SOFYAN NUR IMAN
J
DIMAS MIZANUL IKHS
J
ANUGRAH DWI PUTRANTO
J
YOGA WIKA F
K
RAHAKTA AGRIAWAN
K
KHARIS BURHANI
K
HARSANDI HERMAWAN P
K
INDRA YUPRIANSYAH
L
DISTA ARFIAN NUR H
L
M AGUNG KRIDHO H
L
PAKHRUROJI
L
PROSES PENGOLAHAN LOGAM FERRO
Logam ferro dari bahan tambang, tahapan proses:
A.
PROSES KONSENTRASI
Tujuan: (1) Diperoleh biji besi (konsentrat) yang
berkualitas, (2) Efisiensi dapur pengolahan , dan (3)
mempunyai susunan kimia dan ukuran tertentu.
B.
PROSES REDUKSI
Tujuan utama mereduksi unsur Oksigen, tujuan lain
memisahkan kotoran atau unsur diluar ferro dari
ikatannya menjadi terak/slag.
C.
PROSES BAJA
Pembenahan unsur utama carbon (c), dan unsur
lainnya seperti Mn, Si, Mg, S, P dll
PROSES KONSENTRASI
INPUT Bahan tambang secara fisik berupa: batubatuan, pasir, dan tanah liat
PROSES:
1)
Besi tambang berupa batuan Pemecahan 
Pembersihan (pencucian)  Penyortiran
Pemanggangan Seleksi ukuran  Biji besi
(nodula)
2)
Pasir besi Pembersihan (pencucian) 
Penyortiran Pemanggangan sintered
PROSES KONSENTRASI
OUT PUTBiji Besi
Jenis Biji Besi :
1.
Magnetite ( Fe3O4 ), warna hitam, mengandung 40 –
70% Fe, dan sifat magnet.
2.
Hematit (Fe2 O3 ), warna merah, mengandung 45-65%
Fe
3.
Limonite (n Fe2 O3 .m H2 O ), warna cokelat
mengandung 57% Fe dan 25% air.
4.
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 REDUKSI
INPUT :
1)
2)
3)
4)
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 :
1)
2)
Proses Reduksi tak langsung
Reduksi langsung
PROSES REDUKSI
HASIL :
1. Besi Kasar
Kangandungan unsur C, Mn, Si, Mg, P dll belum
terkendali, shg belum dapat digunakan sebagai
bahan teknik.
2.
Terak/ Slag
Kotoran besi kasar yag terikat flux (CaO),
material ini juga bermanfaat .....
3.
4.
Gas panas
Gas panas CO, CO2, etc berguna sebagai sumber
energi dan sumber pemanas dapur cowper
PROSES BAJA
Dapur pengolah baja :
1. Convertor
a.
b.
Convertor Bessemer
Convertor Thomas
Dapur Siemen Martin ( Open heart
3. Dapur Kowi (crucible)
4. Dapur Listrik
2.
a.
b.
Daput Listrik Busur
Dapur Listrik Tahanan
Conventor
Input  1. Besi Kasar Cair Si tinggi dan Oksigen (O2)
2. Besi Kasar Cair P tinggi dan Oksigen
Proses:
1. Bessemer  Asam ( lapisan dinding dapur asam ( kwar
sa fluorit)
2. Thomas  Basa ( lapisan dinding dapur basa ( batu
kapur dolomit)
Hasil Baja Konstruksi putih atau kelabu
Dapur Siemen Martin
Input  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 Kowi
INPUT 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 Listrik
INPUT 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/ Kubah
INPUT  1. Besi kasar kelabu padat, dan
Rongsokan besi tuang kelabu.
2. Kokas dan kapur
PROSES Pencairan dan pengikat unsur
lain.
Hasil  Besi tuang kelabu