jenis logam
Post on 19-Jan-2016
47 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Jenis-Jenis Logam Konstruksi
A. Besi Tuang
1. Proses Pembuatan
Besi tuang di hasilkan dengan cara mencairkan besi kasar di dalam dapur yang sesuai,
terlebih dulu di tambahkan besi bekas atau baja bekas sebelum proses pencairan
berlangsung atau sebelum proses penuangan selesai. Peleburan besi tuang biasanya di
lakukan di dalam tungku yang sering di sebut kupola, proses peleburannya terjadi
secara continue, artinya begitu muatan logam mencair maka langsung mengalir ke luar
tungku, di tampung di alat perapian depan yang kemudian di angkut menggunakan
ladel untuk di tuang ke dalam cetakan. Proses pengolahan meliputi, peleburan,
pembuatan model dan membuat cetakan .
Gambar 1. Proses Pembuatan Besi Tuang
Bila dilihat dari cara penuangan logam cair ke dalam cetakan, maka jenis cetakan
dapat golongkan menjadi 2 (dua) kelompok, yaitu:
A. Cetakan diam atau “stationary mould” terdiri dari :
1. Cetakan Pasir:
- Green sand moulding.
- Dry sand moulding.
- Loam (tanah liat) moulding.
- Hot box proses, CO2 proses dan Shell moulding.
B. Cetakan Bergerak “non-stationary mould” terdiri dari:
1. Investment casting
2. Centrifugal casting
Klasifikasi Cetakan dapat di bagi ke dalam 2 (dua) kelompok, yaitu:
1). Ditinjau dari bahan yang pembuat nya, terdiri dari:
(a). Cetakan pasir basah (green sand moulding) dari pasir cetak yang masih basah
(b). Cetakan kulit kering (skin dried moulding) lapisan pola akan mengeras bila
terkena panas
(c). Cetakan pasir kering (dry sand moulding) menggunakan pasir yang kasar
(d). Cetakan lempung (loam moulding) terbuat dari batu bata, diberilempung, u/ B.K
yg besar
(e). Cetakan furan (furanmoulding) terbuat dari resin, untuk sekali pakai
(f). Cetakan CO2 pasir dicampur natrium silikat, dialirkan CO2, maka campuran
mengeras
(g).Cetakan logam proses cetak-tekan (die casting), logam yang titik cair nya rendah
(h). Cetakan khusus terbuat dari plastik, kertas, kayu, semen, plester atau karet.
2. Jenis - Jenis Besi Tuang
a. Besi Tuang Putih (White Cast Iron)
Besi tuang ini seluruh karbonnya berupa Sementit sehingga mempunyai sifat sangat
keras dan getas. Mikrostrukturnya terdiri dari Karbida yang menyebabkan berwarna Putih.
Besi tuang putih setelah didinginkan tediri dari perlit dan sementit. Besi tuang putih dengan
kadar karbon 2.5% sampai 3.6% mengandung banyak sementit. Dengan adanya kadar yang
besar dari sementit yang sangat keras,akan tetapi rapuh itu, besi tuang putih memperoleh
kekerasan sangat besar, akan tetapi kekuatan tarik yang sangat rendah dan regangan yang
sangat kecil.
Gambar 5. Besi Tuang Putih
b. Besi Tuang Mampu Tempa (Malleable Cast Iron)
Besi Tuang jenis ini dibuat dari Besi Tuang Putih dengan melakukan heat treatment
kembali yang tujuannya menguraikan seluruh gumpalan graphit (Fe3C) akan terurai
menjadi matriks Ferrite, Pearlite dan Martensite. Mempunyai sifat yang mirip dengan Baja.
Gambar 6. Besi Tuang Mampu Tempa
c. BESI TUANG KELABU (Grey Cast Iron)
Jenis Besi tuang ini sering dijumpai (sekitar 70% besi tuang berwarna abu-abu).
Mempunyai graphite yang berbentuk Flake. Sifat dari Besi tuang ini kekuatan tariknya
tidak begitu tinggi dan keuletannya rendah sekali (Nil Ductility). Besi tuang kelabu setelah
didinginkan mengandung grafit. Grafit tersebut terdapat dalam besi-tuang berupa pelat-
pelat tipis. Besi tuang kelabu memperoleh namanya dari bidang patahan yang berwarna
kelabu, yang disebabkan oleh grafit hitam.
Gambar 7. Besi Tuang Kelabu
d. Besi Tuang Nodular (Nodular Cast Iron)
Nodular Cast Iron adalah perpaduan besi tuang kelabu. Ciri Besi tuang ini bentuk
graphite Flake dimana ujung – ujung Flake berbentuk takikan yang mempunyai pengaruh
terhadap Ketangguhan , Keuletan , dan keuatan oleh karena untuk menjadi lebih baik, maka
graphite tersebut berbentuk bola ( sperhoid ) dengan menambahkan sedikit Inoculating
Agen, seperti Magnesium atau calcium silicide. Karena Besi Tuang mempunyai keuletan
yang tinggi maka besi tuang ini di kategorikan ductile cast iron.
Gambar 8. Besi Tuang Nodular
3. Klasifikasi
3.1 Besi Tuang Kelabu
Tabel 1. Properties of Gray Cast Iron
3.2 Besi Tuang Nodular
Tabel 2. Ductile Iron Spesification
3.3 Austempered Ductile Iron
Tabel 3. ADI Spesification
B. Baja Paduan
1. Pengertian
Baja pada dasarnya merupakan campuran antara logam Fe dan sedikit kandungan C
( dibawah 2 %). Baja pada penggunaannya dalam kehidupan manusia umumnya
dicampur dengan kandungan logam lain menjadi baja paduan, jenis yang banyak
digunakan saat ini. Unsur paduan yang biasa ditambahkan antara lain: Cr, Mn, Si, Ni, W,
Mo, Ti, Al, Cu, Nb dan Zr. Penambahan unsur-unsur lain dalam baja dapat dilakukan
dengan satu atau lebih unsur, tergantung dari karakteristik atau sifat khusus yang
dikehendaki.
Struktur Baja
Struktur pembentuk baja antara lain :
1. Pearlit
Baja pearlit, didapat jika unsur-unsur paduan relatif kecil maximum 5%. Baja ini
mampu dalam permesinan, sifat mekaniknya maningkat oleh heat treatment
(hardening & tempering).
2. Martensit :
Unsur pemadunya lebih dari 5 %, sangat keras dan machinability kurang. (heat
resistant steel)
3. Austenit :
Terdiri dari 10 – 30% unsur pemadu tertentu (Ni, Mn atau CO). Misalnya : Baja
tahan karat (Stainlees steel), nonmagnetic dan baja tahan panas.
4. Ferrit :
Terdiri dari sejumlah besar unsur pemadu (Cr, W atau Si) tetapi kandungan
karbonnya rendah. Tidak dapat dikeraskan.
5. Ladeburit / karbid :
Terdiri sejumlah karbon dan unsur-unsur penbentuk karbid (Cr, W, Mn, Ti, Zr).
2. Jenis-Jenis Baja Paduan
a) Baja KonstruksiBaja konstruksi digunakan untuk keperluan konstruksi bangunan dan
pembuatan bagian-bagian mesin. Baja konstruksi bangunan umumnya mengandung
karbon sampai 0,3% dengan kekuatan tarik dan batas regang rendah serta tidak
dapat dikeraskan. berdasarkan campuran dan proses pembuatannya dan baja
mempunyi sifat terpenting dalam penggunaanya sebagai bahan konstruksi adalah
kekuatan yang tinggi, baja konstruksi di bedakan menjadi:
a. Baja karbon biasa
b. Baja konstruksi kualitas tinggi
c. Baja sepesial
Proses pembuatan
Baja pada dasarnya adalah paduan besi-karbon dengan kadar karbon tidak lebih
dari 2,0 %, selain itu juga mengandung sejumlah unsur paduan dan unsur
pengotoran. Baja dibuat dari besi kasar atau besi spons dengan mengurangi kadar
karbon dan unsur lain yang kurang disukai. Ada beberapa macam cara pembuatan
baja, antara lain:
1. Konvertor
2. Open hearth furnance
3. Dapur listrik
Jenis – Jenis Baja Konstruksi
Adapun baja kontruksi di kelompokan dalam tiga jenis terdiri dari:
1. Baja konstruksi umum
Baja konstruksi umum terdiri atas jenis baja karbondan baja kualitastingi yang di
padu. Penggunaan baja ini di dasarkan atas pertimbangan tegangan tarik
minimumnya yang cukup tinggi. Baja ini banyak digunakan pada konstruksi
bangunan gedung,jembatan poros mesin dan roda gigi. Baja konstruksi umumnya di
perdagangkan dalam dua jenis kualita yang biasanya di bedakan denagn pembran
nomerkode 2 dan 3
Contoh: St.44-2 untuk kualitas tinggi
St.44-3 untuk kualitas istimewa (khusus)
2. Baja otomat
Baja otomat terdiri atas baja kualitas tinggi yang tidak di padu dan bja kualitas
tinggi paduan rendah dengan kadar berelang (s)dan fosfor(p) yang tinggi. Baja ini
mengandung 0,07% s/d 0,0065% karbon, 0,08s/d0,4% belerang o,6s/d1,5%mangan
dan 0,05s/d0,4% silisium. Untuk keperluan menghakuskan permukaan di
tambahkan lagi dengan timbal(pb) 0,15s/d0,3%. Karena mengandung belrang(s)
dan fosfor(p) yang cukup tinggi, maka baja otomat sangat tidak bik untuk pkerjaan
las.
3. Baja case hardening
Baja case hardening di peroleh dngan menaruh baja lunak di antara bahan yang
kaya dengan karbon dan memanaskanya hingga di atas suhu kritis atasnya ( 900-
950 C) dalam waktu yang cukuplama untuk mndapatkan lapisan permukaan yang
banyak mengandung karbon. Baja case hardening ini terdiri atas baja kualitas
tinggi yng tidak di padu dan baja sepesial yang tidak di padu maupun yang di padu.
Supaya bnda kerja tetap liat, di usahakan kandungan karbon pada bagian
permuakan benda kerja yang telah di karbonisasikan tadi brkisar antara0,6-0,9%.
b) Baja Tahan Karat (Stainless Steel)
1. Pengertian dan Sejarah
Awalnya, beberapa besi tahan karat pertama berasal dari beberapa artefak
yang dapat bertahan dari zaman purbakala. Pada artefak ini tidak ditemukan
adanya kandungan krom, namun diketahui, bahwa yang membuat artefak logam
ini tahan karat adalah banyaknya zat fosfor yang dikandungnya yang mana
bersama dengan kondisi cuaca lokal membentuk sebuah lapisan basi oksida dan
fosfat. Sedangkan, paduan besi dan krom sebagai bahan tahan karat pertama kali
ditemukan oleh ahlimetal asal Prancis, Pierre Berthier pada tahun 1821, yang
kemudian diaplikasikan untuk alat-alat pemotong, seperti pisau.
2. Proses Pembuatan Stainless Steel
Pada dasarnya stainless steel merupakan salah satu jenis dari baja paduan,
sehingga pembuatan stainless steel tidak jauh berbeda dengan proses pembuatan
baja paduan, yang membedakan adalah penambahan unsur-unsur paduan, antara
lain Kromium, Nikel, Mangan, dan Aluminium.
2.1 Proses Konvertor
Terdiri dari satu tabung yang berbentuk bulat lonjong dengan menghadap
kesamping. Sistem kerja :
• Dipanaskan dengan kokas sampai ± 15000C,
• Dimiringkan untuk memasukkan bahan baku baja. (± 1/8 dari volume konvertor)
• Kembali ditegakkan.
• Udara dengan tekanan 1,5 – 2 atm dihembuskan dari kompresor.
• Setelah 20-25 menit konvertor dijungkirkan untuk mengeluarkan hasilnya.
Proses Bassemer (asam)
Lapisan bagian dalam terbuat dari batu tahan api yang mengandung
kwarsa asam atau aksid asam (SiO2), Bahan yang diolah besi kasar kelabu cair,
CaO tidak ditambahkan sebab dapat bereaksi dengan SiO2,SiO2 + CaO CaSiO3
Proses Thomas (basa)
Lapisan dinding bagian dalam terbuat dari batu tahan api bisa atau dolomit
kalsium karbonat dan magnesium (CaCO3 + MgCO3)], besi yang diolah besi
kasar putih yang mengandung P antara 1,7 – 2 %, Mn 1 – 2 % dan Si 0,6-0,8 %.
Setelah unsur Mn dan Si terbakar, P membentuk oksida phospor (P2O5), untuk
mengeluarkan besi cair ditambahkan zat kapur (CaO),
3 CaO + P2O5 Ca3(PO4)2 (terak cair)
2.2 Proses Siemens Martin
Menggunakan sistem regenerator (± 30000C.) fungsi dari regenerator
adalah :
a. Memanaskan gas dan udara atau menambah temperatur dapur.
b. Sebagai Fundamen/ landasan dapur.
c. Menghemat pemakaian tempat.
Bisa digunakan baik besi kelabu maupun putih,
• Besi kelabu dinding dalamnya dilapisi batu silika (SiO2),
• Besi putih dilapisi dengan batu dolomit (40 % MgCO3 + 60 % CaCO3)
2.3 Proses Basic Oxygen Furnace
• Logam cair dimasukkan ke ruang baker (dimiringkan lalu ditegakkan)
• Oksigen (± 1000) ditiupkan lewat Oxygen Lance ke ruang baker dengan
kecepatan tinggi. (55 m3 (99,5 %O2) tiap satu ton muatan) dengan tekanan 1400
kN/m2.
• Ditambahkan bubuk kapur (CaO) untuk menurunkan kadar P dan S.
Keuntungan dari BOF adalah:
• BOF menggunakan O2 murni tanpa Nitrogen
• Proses hanya lebih-kurang 50 menit.
• Tidak perlu tuyer di bagian bawah
• Phosphor dan Sulfur dapat terusir dulu daripada karbon
• Biaya operasi murah
2.4 Proses Dapur Listrik
Relatif tinggi dengan menggunkan busur cahaya electrode dan induksi
listrik. Keuntungan :
• Mudah mencapai relatif tinggi dalam waktu singkat
• Temperatur dapat diatur
• Efisiensi termis dapur tinggi
• Cairan besi terlindungi dari kotoran dan pengaruh lingkungan sehingga
kualitasnya baik
• Kerugian akibat penguapan sangat kecil rendah hingga kokas
2.5 Proses Dapur Kopel
Mengolah besi kasar kelabu dan besi bekas menjadi baja atau besi tuang.
Proses :
• Pemanasan pendahuluan agar bebas dari uap cair.
• Bahan bakar(arang kayu dan kokas) dinyalakan selama ± 15 jam.
• Kokas dan udara dihembuskan dengan kecepatan mencapai
700 – 800 mm dari dasar tungku.
• Besi kasar dan baja bekas kira-kira 10 – 15 % ton/jam dimasukkan.
• 15 menit baja cair dikeluarkan dari lubang pengeluaran.
Untuk membentuk terak dan menurunkan kadar P dan S ditambahkan batu kapur
(CaCO3) dan akan terurai menjadi: CaCO3 = CaO + CO2
CO2 akan bereaksi dengan karbon: CO2 + C = 2CO
Gas CO yang dikeluarkan melalui cerobong, panasnya dapat dimanfaatkan untuk
pembangkit mesin-mesin lain.
2.5 Proses Dapur Cawan
• Proses kerja dapur cawan dimulai dengan memasukkan baja bekas dan besi
kasar dalam cawan,
• Kemudian dapur ditutup rapat.
• Kemudian dimasukkan gas-gas panas yang memanaskan sekeliling cawan dan
muatan dalam cawan akan mencair.
• Baja cair tersebut siap dituang untuk dijadikan baja-baja istimewa dengan
menambahkan unsur paduan yang diperlukan yaitu:
Kromium Nikel
Mangan
Aluminium
3. Klasifikasi Stainless Steel
Meskipun seluruh kategori Stainless Steel didasarkan pada kandungan krom
(Cr), namun unsur paduan lainnya ditambahkan untuk memperbaiki sifat-sifat
Stainless Steel sesuai aplikasi-nya. Kategori Stainless Steel tidak halnya seperti
baja lain yang didasarkan pada persentase karbon tetapi didasarkan pada struktur
metalurginya. Empat golongan utama Stainless Steel adalah Austenitic, Ferritic,
Martensitic, dan Precipitation Hardening Stainless Steel.
3.1 Austenitic Stainless Steel
Austenitic Stainless Steel mengandung sedikitnya 16% Chrom dan 6%
Nickel (yang biasa digunakan pada umumnya), sampai ke grade Super Autenitic
Stainless Steel seperti 904L (dengan kadar Chrom dan Nickel lebih tinggi serta
unsur tambahan Mo sampai 6%). Molybdenum (Mo), Titanium (Ti) atau Copper
(Co) berfungsi untuk meningkatkan ketahanan terhadap temperatur serta korosi.
Austenitic cocok juga untuk aplikasi temperature rendah disebabkan unsur Nickel
membuat Stainless Steel tidak menjadi rapuh pada temperatur rendah.
3.2 Ferritic Stainless Steel
Kadar Chrom bervariasi antara 10,5 – 18 % yang mudah dibentuk dalam
keadaan rendah. Ketahanan korosi tidak begitu istimewa dan relatif lebih sulit di
fabrikasi / machining. Tetapi kekurangan ini telah diperbaiki pada grade 434 dan
444 dan secara khusus pada grade 3Cr12.
3.3 Martensitic Stainless Steel
Stainless Steel jenis ini memiliki unsur utama Chrom (masih lebih sedikit
jika dibanding Ferritic Stainless Steel) dan kadar karbon relatif tinggi misal
seperti kadar karbon martensit dan juga mudah di machining. Grade 431 memiliki
Chrom sampai 16% tetapi mikrostrukturnya masih martensitic disebabkan hanya
memiliki Nickel 2%.Grade Stainless Steel lain misalnya 17-4PH/ 630 memiliki
tensile strength tertinggi dibanding Stainless Steel lainnya. Kelebihan dari grade
ini, jika dibutuhkan kekuatan yang lebih tinggi maka dapat di hardening.
3.4 Precipitation Hardening Steel
Precipitation hardening Stainless Steel adalah Stainless Steel yang keras
dan kuat akibat dari dibentuknya suatu presipitat (endapan) dalam struktur mikro
logam. Sehingga gerakan deformasi menjadi terhambat dan memperkuat material
Stainless Steel. Pembentukan ini disebabkan oleh penambahan unsur tembaga
(Cu), Titanium (Ti), Niobium (Nb) dan alumunium. Proses penguatan umumnya
terjadi pada saat dilakukan pengerjaan dingin (cold work).
4. Kodefikasi
Stainless steel grades :
TIPE KETERANGAN
100 Series austenitic paduan chromium-nickel-manganese
Type 101 austenitic yang mengalami pengerasan melalui proses
pendinginan
Type 102 austenitic yang kegunaan utamanya sebagai bahan
perabotan dan furniture
200 Series austenitic paduan chromium-nickel-manganese
Type 201 austenitic yang mengalami pengerasan melalui proses
pendinginan
Type 202 austenitic general purpose stainless steel
300 Series austenitic paduan chromium-nickel
Type 301 mudah dibentuk, proses pengerasan cepat, baik untuk
proses pengelasan dan daya tahan lebih tinggi dari tipe 304.
Type 303 versi 304 tanpa mesin dengan tambahan sulfur dan
pospor.
Type 302 Tingkat ketahanan terhadap karat sama dengan 304, tapi sedikit lebih tinggi
tingkat kekuatan bahannya karena adanya tambahan karbon.
Type 304 Grade yang paling umum digunakan
Type 304L sama seperti 304 dengan kadar karbon lebih rerndah
agar lebih baik untuk digunakan dalan pengelasan.
Type 304LN sama dengan 304L, dengan tambahan nitrogen agar
meningkatkan tingkat yield and tensile strengthnya.
Type 308 digunakan sebagai logam pengisi ketika mengelas 304
Type 309 lebih tahan panas dari 304, biasa digunakan sebagai logam pengisi dalam
proses pengelasan
Type 316 Stainless Steel yang paling umum digunakan setelah
304. biasanya digunakan sebagai peralatan yang berhubungan
dengan makanan
Type 321 mirip dengan type 304 dengan tambahan titanium
400 Series ferritic and martensitic chromium alloys
Type 405 ferritic untuk digunakan dalam proses pengelasan
Type 408 tahan panas, tahan karat dengan kadar rendah; 11%
chromium, 8% nickel.
Type 409 Type yang paling murah, biasanya digunakan sebagai
knalpot mobil; ferritic (iron/chromium only).
Type 410 martensitic (high-strength iron/chromium). Wear-
resistant, but less corrosion-resistant.
Type 416 easy to machine due to additional sulfur
Type 420 Cutlery Grade martensitic
Type 430 Mudah dibentuk, dengan temperatur rendah dan tahan
karat.
Type 439 ferritic grade, Grade yang lebih tinggi dari 409.
peningkatan kandungan krom untuk meningkatkan tingkat ketahan
terpadap karat dan oksidasi.
Type 440 karbon paling rendah), 440B, 440C(yang terbaik, sering digunakan
sebagai bahan dasar pisau), dan 440F
Type 446 For elevated temperature service
500 Series paduan chromium tahan panas
600 Series martensitic precipitation hardening alloys
601 through 604 Martensitic low-alloy steels
610 through 613 Martensitic secondary hardening steels.
614 through 619 Martensitic chromium steels.
630 through 635 Semiaustenitic and martensitic precipitation-
hardening stainless steels.
Type 630 is most common PH stainless, better known as 17-4; 17% chromium, 4%
nickel.
650 through 653 Austenitic steels strengthened by hot/cold work
Tabel 12. Kodefikasi Stainless Steel
top related